JP2001269336A - Ultrasonograph - Google Patents

Ultrasonograph

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JP2001269336A
JP2001269336A JP2000085105A JP2000085105A JP2001269336A JP 2001269336 A JP2001269336 A JP 2001269336A JP 2000085105 A JP2000085105 A JP 2000085105A JP 2000085105 A JP2000085105 A JP 2000085105A JP 2001269336 A JP2001269336 A JP 2001269336A
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vibrating element
circuit
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously improve sensitivity and azimuth resolution even if an opening is variable, in the ultrasonograph allowing real-time three- dimensional scan in a sparse method. SOLUTION: This ultrasonograph comprises a plurality of oscillating elements arranged two dimensionally, a transmitting circuit 31 for transmitting ultrasonic wave to a subject through the oscillating elements, and a receiving circuit 32 for receiving echo from the subject through the oscillating elements. A plurality of first oscillating elements (C elements) of the plurality of oscillating elements are coupled to the transmitting circuit 31 and the receiving circuit 32, and a plurality of second oscillating elements (S elements) and a plurality of third oscillating elements (L elements) are selectively coupled to the transmitting circuit 31 and the receiving circuit 32 via a switch 13, respectively, and the opening is varied by selection of switch 13.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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、特に複数の振動素子が2次元的に配列されている
マトリクスアレイプローブを装備してリアルタイムで3
次元画像を得ることの可能な超音波診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly, to a real-time ultrasonic diagnostic apparatus equipped with a matrix array probe in which a plurality of vibrating elements are two-dimensionally arranged.
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of obtaining a two-dimensional image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の循環器用セクタ走査型1次元アレ
イプローブでは、限られた肋間の音響窓から画角60゜
〜90゜のような広範囲の偏向と、アーティファクトノ
イズを小さくするために必要な十分小さなグレーティン
グサイドローブレベルの両立という観点から、例えば中
心周波数2.5MHz程度のプローブでは1/2波長程
度の0.3mm未満の振動素子刻みで64〜128個の
振動素子を1次元的に配列して20mm程度の開口を有
するものが一般的に用いられている。この場合、エレベ
ーション方向(仰角方向)には振動素子は分割されてお
らず、従ってこの方向への電子的な走査はできない。
2. Description of the Related Art A conventional sector-scanning one-dimensional array probe for a circulatory organ is required to reduce a wide range of deflection such as an angle of view of 60.degree. To 90.degree. From the viewpoint of achieving a sufficiently small grating side lobe level, for example, in the case of a probe having a center frequency of about 2.5 MHz, 64 to 128 vibrating elements are one-dimensionally arrayed at a pitch of about 1/2 wavelength and less than 0.3 mm. In general, those having an opening of about 20 mm are used. In this case, the vibration element is not divided in the elevation direction (elevation angle direction), so that electronic scanning in this direction cannot be performed.

【0003】近年、このエレベーション方向にも振動素
子を分割して、方位方向だけでなくエレベーション方向
にも電子的な偏向を可能としたマトリクスアレイプロー
ブにより、電子的な走査によって生体内を3次元で高速
に走査することのできるリアルタイム3次元超音波診断
装置がデューク大学などから報告されている。ここで、
2次元アレイに必要な振動素子の数を考えると、前述の
1次元アレイでの要求から最低でも4096(=64×
64)程度と非常に大きなものとなる。そこで、2次元
アレイに配置された全振動素子の中から適度に間引いた
有効振動素子のみを用いることで、必要となる送受信回
路のチャンネル数を軽減する方式(以下、スパース方式
と称する)が提案されている。
In recent years, a vibrating element has been divided in the elevation direction, and a living body has been scanned electronically by a matrix array probe capable of electronic deflection not only in the elevation direction but also in the elevation direction. A real-time three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing high-speed scanning in three dimensions has been reported by Duke University and others. here,
Considering the number of vibrating elements required for a two-dimensional array, at least 4096 (= 64 ×
64), which is very large. Therefore, a method of reducing the number of necessary transmission / reception circuit channels by using only effective vibration elements appropriately thinned out of all the vibration elements arranged in a two-dimensional array (hereinafter referred to as a sparse method) is proposed. Have been.

【0004】システムのコストや消費電力を可能な限り
少なく抑えるという点で、スパース方式はリアルタイム
3次元超音波診断装置において重要な技術と考えられ
る。超音波のビーム幅すなわち方位分解能は、開口の大
きさに逆比例するので、高い方位分解能を得るために
は、2次元アレイ上において大きな開口で送受信する必
要がある。スパース方式を用いて2次元走査(例えばB
モード)を行う場合には、その大きな開口の中に使える
振動素子を分布させる必要があるので、振動素子の配置
密度が小さくなる。
[0004] The sparse method is considered to be an important technique in a real-time three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus in terms of minimizing the cost and power consumption of the system as much as possible. Since the beam width of the ultrasonic wave, that is, the azimuth resolution is inversely proportional to the size of the aperture, it is necessary to transmit and receive with a large aperture on a two-dimensional array in order to obtain high azimuth resolution. Two-dimensional scanning (for example, B
In the case of performing (mode), it is necessary to distribute the vibrating elements that can be used in the large opening, so that the arrangement density of the vibrating elements is reduced.

【0005】一方、リアルタイム3次元超音波診断装置
では、リアルタイム性の確保のために一般的には多段
(M段とする)の並列同時受信が必要とされる。これは
生体内での音速が1500m/sec程度という制約に
よるもので、超音波の繰り返し周波数が音速/視野深度
/2[Hz]以下に制限されることに伴い、例えば16
cm程度の視野深度を得るためには超音波の繰り返し周
波数は4.6kHz程度に制限される。ここで、走査領
域が60゜×60゜、走査間隔が1゜×1゜のセクタ走
査の場合、20Volume/sec程度のボリュームレート
を得るには、20[V/s]≧M×4.6k[1/s]
/(60×60[V]/1゜×1゜)により、M≧16
と大きなMが必要となることが分かる。従って、16=
4゜×4゜程度の広い領域に超音波のエネルギーを送信
する必要が生ずるので、送信ビーム幅を大きくするため
には送信開口がある程度小さく制限されることになる。
On the other hand, a real-time three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus generally requires multi-stage (M stages) parallel simultaneous reception in order to ensure real-time performance. This is due to the restriction that the speed of sound in a living body is about 1500 m / sec, and the repetition frequency of ultrasonic waves is limited to sound speed / depth of field / 2 [Hz] or less.
In order to obtain a visual field depth of about cm, the repetition frequency of the ultrasonic wave is limited to about 4.6 kHz. Here, in the case of a sector scan with a scan area of 60 ° × 60 ° and a scan interval of 1 ° × 1 °, to obtain a volume rate of about 20 Volume / sec, 20 [V / s] ≧ M × 4.6k. [1 / s]
/ (60 × 60 [V] / 1 ゜ × 1 ゜), M ≧ 16
And a large M is required. Therefore, 16 =
Since it is necessary to transmit the ultrasonic energy to a wide area of about 4 mm × 4 mm, the transmission aperture is limited to a certain extent in order to increase the transmission beam width.

【0006】このことは、従来と同等の方位分解能を得
るために配置されたスパースアレイの振動素子配置を用
いてリアルタイム3次元用の走査をする場合には、送信
開口の制約からに実際に送信に使える有効振動素子数が
少なくなるので、送信できる超音波のエネルギーが減少
し、感度が劣化するという問題を生ずることを意味す
る。
This is because when real-time three-dimensional scanning is performed using a sparse array vibrating element arrangement arranged to obtain the same azimuth resolution as the conventional one, actual transmission is restricted due to the restriction of the transmission aperture. This means that the number of effective vibrating elements that can be used is reduced, so that the energy of ultrasonic waves that can be transmitted is reduced, causing a problem that sensitivity is deteriorated.

【0007】逆に、リアルタイム3次元用に感度を確保
するために、小さい開口に高密度で振動素子を配置した
スパースアレイでは、従来のような高い方位分解能を実
現することが困難となる。
On the other hand, in a sparse array in which vibrating elements are arranged at high density in small apertures in order to secure sensitivity for real-time three-dimensional use, it is difficult to realize high azimuth resolution as in the related art.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スパ
ース方式でリアルタイム3次元走査を行う超音波診断装
置において、開口可変においても、感度と方位分解能と
を両立することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that performs real-time three-dimensional scanning in a sparse system, and achieves both sensitivity and azimuth resolution even when the aperture is variable.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、2次元的に配
列された複数の振動素子と、前記振動素子を介して被検
体に超音波を送信する送信回路と、前記振動素子を介し
て前記被検体からエコーを受信する受信回路とを有する
超音波診断装置において、前記複数の振動素子の中の複
数の第1振動素子は前記送信回路と前記受信回路との少
なくとも一方に接続され、前記複数の振動素子の中の複
数の第2振動素子は前記複数の振動素子の中の複数の第
3振動素子とそれぞれスイッチにより選択的に前記送信
回路と前記受信回路との少なくとも一方に接続されてい
て、前記スイッチの切り替えにより開口が変化すること
を特徴とする。
According to the present invention, there are provided a plurality of vibrating elements arranged two-dimensionally, a transmitting circuit for transmitting an ultrasonic wave to a subject via the vibrating elements, and a vibrating element via the vibrating elements. In an ultrasonic diagnostic apparatus having a receiving circuit that receives an echo from the subject, a plurality of first transducers among the plurality of transducers are connected to at least one of the transmitting circuit and the receiving circuit, A plurality of second vibrating elements of the plurality of vibrating elements are selectively connected to at least one of the transmitting circuit and the receiving circuit by a plurality of third vibrating elements of the plurality of vibrating elements and switches. The opening is changed by switching the switch.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)まず、本実施形
態の原理について説明する。ここで、振動素子間隔が
0.3mm×0.3mmで、マトリクス数が64×64
=4096素子を有する正方形のマトリクスアレイを考
える(最大開口19.2mm×19.2mm)。送信と
受信共にスパース方式(送受信回路やケーブル等による
有効チャンネル数の制限に合わせて、通常それより多い
振動素子をランダムあるいは規則的に間引いて駆動する
こと)で行うのが一般的である。ここでは、有効チャン
ネル数が1024チャンネルで、それにあわせて送受信
を全素子数4096の1/4に相当する1024個の素
子で行う例を述べる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) First, the principle of the present embodiment will be described. Here, the vibration element interval is 0.3 mm × 0.3 mm, and the number of matrices is 64 × 64.
= Consider a square matrix array with 4096 elements (maximum aperture 19.2 mm x 19.2 mm). In general, both transmission and reception are performed by a sparse method (in accordance with the limitation of the number of effective channels due to a transmission / reception circuit, a cable, or the like, driving more or less vibrating elements at random or regularly). Here, an example will be described in which the number of effective channels is 1024 and transmission and reception are performed by 1024 elements corresponding to 1 / of the total number of elements of 4096.

【0011】従来の2次元走査(例えばBモード)で高
い方位分解能を確保するために最大の開口64×64の
領域に、ランダムスパースと呼ばれる方式で1024個
の振動素子を配置する。振動素子配置の一例を図1
(a)に示す。図中の黒い部分が有効振動素子(駆動素
子)の位置を表している。また、この開口で中心周波数
2.5MHz、帯域幅1.4MHz(比帯域80%)の
ガウス波形を送信し、焦点を60mm(偏向角は0
[゜])にして、60mm深さを観測した場合における
方位方向の1次元の音圧分布を計算機でシミュレーショ
ンした結果を、図1(b)に実線で示す。図中横軸は角
度[゜]を、縦軸は音圧のRMS値を意味し、最大値で
規格化した[dB]単位で示した。−6dBでのビーム
幅は2.1゜であり、この時のピーク値を0dBとす
る。
In order to secure a high azimuth resolution in conventional two-dimensional scanning (for example, B mode), 1024 vibrating elements are arranged in a maximum aperture 64 × 64 area by a method called random sparse. Fig. 1 shows an example of vibration element arrangement
(A). The black part in the figure indicates the position of the effective vibration element (drive element). A Gaussian waveform having a center frequency of 2.5 MHz and a bandwidth of 1.4 MHz (80% bandwidth) is transmitted through the aperture, and the focal point is set to 60 mm (deflection angle is 0 mm).
[゜]), the result of simulating the one-dimensional sound pressure distribution in the azimuth direction by a computer when a depth of 60 mm is observed is shown by a solid line in FIG. 1 (b). In the drawing, the horizontal axis represents the angle [゜], and the vertical axis represents the RMS value of the sound pressure, which is expressed in [dB] units normalized by the maximum value. The beam width at −6 dB is 2.1 °, and the peak value at this time is 0 dB.

【0012】一方、図1(a)の振動素子配置で、リア
ルタイム3次元走査に必要な並列同時受信のために、例
えば2倍の広い送信ビーム幅を得るには、開口を半分の
32×32の領域に制限する必要がある。するとこの小
さい開口の領域には期待値で32×32/4=256個
の振動素子が含まれることになる。つまり、小開口駆動
の場合、送受信回路側からは1024チャンネル使える
にもかかわらず、256個の振動素子しか活用していな
い。この条件による開口を図1(a)の中央部の小さい
正方領域で、その音圧分布を図1(b)に破線で示す。
ビーム幅の違いを分かりやすくするために、本例もその
最大値で規格化してある。−6dBでのビーム幅は倍の
4.0゜に広がっているが、この場合のピーク値は−1
1.9dBに減少している。これは焦点上の音圧が振動
素子数(厳密には有効振動素子面積)に比例することに
伴って送信感度は、約12dB(≒20×Log10
(256/1024))劣化する。
On the other hand, in the vibrating element arrangement shown in FIG. 1A, in order to obtain, for example, twice as large a transmission beam width for parallel simultaneous reception required for real-time three-dimensional scanning, the aperture must be reduced by half to 32 × 32. It is necessary to limit to the area of. Then, the small aperture area includes 32 × 32/4 = 256 vibrating elements as expected values. In other words, in the case of the small aperture drive, only 256 vibrating elements are used even though 1024 channels can be used from the transmitting / receiving circuit side. The opening under this condition is a small square area in the center of FIG. 1A, and its sound pressure distribution is shown by a broken line in FIG. 1B.
In order to make the difference in beam width easy to understand, this example is also normalized by the maximum value. Although the beam width at −6 dB is doubled to 4.0 °, the peak value in this case is −1.
It has decreased to 1.9 dB. This is because the sound pressure at the focal point is proportional to the number of vibrating elements (strictly speaking, the effective vibrating element area), and the transmission sensitivity is about 12 dB (≒ 20 × Log10
(256/1024))

【0013】そこで、本発明においては、小開口駆動で
も、大開口駆動の場合と同じく、有効チャンネル数10
24のすべてを活用することで感度劣化が起きないよう
にすることにある。有効チャンネル数は、送信回路のチ
ャンネル数と受信回路のチャンネル数との少ない方に決
まるが、一般的には、送信回路のチャンネル数と受信回
路のチャンネル数とは同数に設定されている。
Therefore, in the present invention, the number of effective channels is 10 even in the case of the small aperture drive as in the case of the large aperture drive.
The purpose of the present invention is to prevent the sensitivity from deteriorating by utilizing all of 24. The number of effective channels is determined by the smaller of the number of channels of the transmitting circuit and the number of channels of the receiving circuit. Generally, the number of channels of the transmitting circuit and the number of channels of the receiving circuit are set to be the same.

【0014】そこで、図3に原理を示しているように、
本実施形態では、マトリクスアレイプローブの例えば4
096個の振動素子の中で、アレイ全域の略中央に位置
する有効チャンネル数に同じ32×32(1024素
子)の大きさの内側領域内のランダムな256個の振動
素子(この振動素子を以下、C素子と称する)を送信回
路と受信回路に接続するとともに、内側領域の外周を取
り囲む3072素子が含まれる外側領域内のランダムな
768個の振動素子(この振動素子を以下、L素子と称
する)を、内側領域内の残りの768個の振動素子(こ
の振動素子を以下、S素子と称する)と768個のスイ
ッチSWにより送信回路と受信回路とに選択的に接続す
るものである。なお、外側領域内の残りの2304個の
振動素子(この振動素子を以下、A素子と称する)は、
送信回路と受信回路とのいずれにも電気的に接続されて
いないものであある。
Therefore, as shown in FIG.
In the present embodiment, for example, 4
Of the 096 vibrating elements, 256 random vibrating elements in the inner area of 32 × 32 (1024 elements) having the same number of effective channels located in the approximate center of the entire area of the array (this vibrating element is , C elements) are connected to the transmission circuit and the reception circuit, and 768 random oscillation elements in the outer region including 3072 elements surrounding the outer periphery of the inner region (hereinafter, these oscillation elements are referred to as L elements) ) Are selectively connected to the transmitting circuit and the receiving circuit by the remaining 768 vibrating elements (hereinafter referred to as S elements) and 768 switches SW in the inner region. The remaining 2304 vibrating elements in the outer region (this vibrating element is hereinafter referred to as A element) are:
It is not electrically connected to either the transmission circuit or the reception circuit.

【0015】3次元走査に際しては、内側領域のC素子
と、スイッチにより選択した外側領域のL素子との合計
1024チャンネルを使って大開口駆動を行い、一方、
Bモード等の2次元走査に際しては、内側領域のC素子
と、スイッチにより選択した内側領域のS素子との合計
1024チャンネルを使って小開口駆動を行う。
At the time of three-dimensional scanning, a large aperture drive is performed using a total of 1024 channels of the C element in the inner area and the L element in the outer area selected by the switch.
In two-dimensional scanning in the B mode or the like, small aperture driving is performed using a total of 1024 channels of the C element in the inner area and the S element in the inner area selected by the switch.

【0016】このようにすれば、大開口駆動時でも小開
口駆動時でも常に、最大の1024チャンネルを用いて
送受信を行うことができる。従って、大開口の方位分解
能重視の用途と、小開口のリアルタイム3次元の用途の
両者で最大感度が達成されるものである。
In this manner, transmission and reception can be performed using the maximum 1024 channels at all times during the large aperture drive and the small aperture drive. Therefore, the maximum sensitivity can be achieved in both the application where the azimuth resolution of the large aperture is emphasized and the real-time three-dimensional application where the small aperture is used.

【0017】特に本実施形態の小開口駆動の場合におい
ては、小開口領域内の全ての振動素子を使うことができ
るので、感度が改善されるばかりではなく、スパースア
レイでの劣化要因であるサイドローブレベルも減少し、
アーティファクトノイズが小さくなるという効果も生ず
る。これは、論文などで報告されているとおり、分解能
(ビーム幅)は振動素子数には大きくは依存せず開口で
決まるが、平均的なサイドローブは振動素子数に依存し
て減少することによる。実際に図2に示した1024素
子を用いた小開口駆動時の音圧分布を計算機でシミュレ
ーションした結果によると、図中実線が32×32の小
開口領域を1024素子を用いた場合には、従来のよう
にスパースで256素子だけを用いた破線と比較して、
ビーム幅は変わらないが、サイドローブは−2〜−3d
B減少している。また、ピーク値は0dBに改善されて
いる。
In particular, in the case of the small aperture driving of the present embodiment, since all the vibration elements in the small aperture region can be used, not only the sensitivity is improved, but also the side factor which is a deterioration factor in the sparse array is used. The lobe level also decreases,
There is also an effect that artifact noise is reduced. This is due to the fact that the resolution (beam width) does not depend much on the number of vibrating elements, but is determined by the aperture, but the average sidelobe decreases depending on the number of vibrating elements. . According to the result of computer simulation of the sound pressure distribution at the time of small aperture driving using the 1024 elements shown in FIG. 2, when the 1024 elements are used in the figure, the solid line in the figure indicates a 32 × 32 small aperture area. Compared with the dashed line using only 256 elements as in the past,
The beam width does not change, but the side lobe is -2 to -3d
B has decreased. The peak value has been improved to 0 dB.

【0018】図4には、本実施形態による超音波診断装
置の構成を示している。この超音波診断装置は、一般的
に、マトリクスアレイプローブヘッド1と、プローブケ
ーブル2と、装置本体3と、主に画像表示を行うディス
プレイ4とから構成される。装置本体2は、チャンネル
数が例えば1024チャンネルの送信回路31と、通
常、送信回路と同じチャンネル数(1024チャンネ
ル)の受信回路32と、送受兼用素子(C素子、S素
子)を送信時には送信回路31に、また受信時には受信
回路32に接続を切り替えるための電子スイッチ回路3
5と、受信信号に基づいてBモード等の2次元画像と3
次元画像との両方を生成可能な画像生成回路33とを備
え、さらに特徴的な構成要素として、大開口駆動と小開
口駆動との切り替えを制御する制御回路34を装備して
いる。
FIG. 4 shows the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment. This ultrasonic diagnostic apparatus generally includes a matrix array probe head 1, a probe cable 2, an apparatus main body 3, and a display 4 for mainly displaying an image. The apparatus body 2 includes a transmitting circuit 31 having 1024 channels, a receiving circuit 32 having the same number of channels (1024 channels) as the transmitting circuit, and a transmitting circuit for transmitting / receiving elements (C element and S element). An electronic switch circuit 3 for switching the connection to a receiving circuit 31 and a receiving circuit 32 at the time of receiving.
5 and a two-dimensional image such as B mode based on the received signal and 3
An image generation circuit 33 capable of generating both a two-dimensional image and a three-dimensional image is provided, and a control circuit 34 that controls switching between large-aperture driving and small-aperture driving is provided as a characteristic component.

【0019】マトリクスアレイプローブヘッド1には、
振動素子が例えば64×64のサイズでマトリクス上に
アレイされている素子アレイ11と、3D(3次元)/
2D(2次元)のユーザによる選択に伴う制御回路34
の制御に従って2種の振動素子(L素子とS素子)を送
信回路31及び受信回路32に対して選択的に接続する
ための例えば768個のスイッチ13を実装したスイッ
チ回路12とが装備されている。
The matrix array probe head 1 includes:
The element array 11 in which the vibrating elements are arranged in a matrix of, for example, 64 × 64, and a 3D (three-dimensional) /
Control circuit 34 associated with 2D (two-dimensional) user selection
And a switch circuit 12 mounted with, for example, 768 switches 13 for selectively connecting two types of vibrating elements (L element and S element) to the transmission circuit 31 and the reception circuit 32 in accordance with the control. I have.

【0020】なお、スイッチ回路12は、図4に示した
ようにマトリクスアレイプローブヘッド1に装備させる
ことには限定されず、図5に示すように、プローブケー
ブル2のコネクタ21に実装してもよいし、また、図6
に示すように、装置本体3に設けてもよい。
The switch circuit 12 is not limited to being mounted on the matrix array probe head 1 as shown in FIG. 4, but may be mounted on the connector 21 of the probe cable 2 as shown in FIG. Good, and Figure 6
As shown in FIG.

【0021】ここで、768個のスイッチ13に対して
個別に制御回路34から制御信号線を配してもよいが、
768個のスイッチ13に対する制御回路34からの1
本の制御信号線を1個又は複数個のスイッチ13で共用
させることで制御線数の削減を図ることができる。これ
は図4の場合、ケーブル2を細線化できるという利点が
ある。但し、送信に用いる場合は振動素子を高電圧で駆
動するために高耐圧のスイッチ13がある程度の規模で
必要となるので、ヘッド1を小さくして操作性を良くし
たり、発熱源としないようにするという観点からは、図
5のコネクタ21に装備させるか、又は図6の装置本体
3に装備させるのが望ましい。
Here, a control signal line may be individually provided from the control circuit 34 to the 768 switches 13,
1 from the control circuit 34 for the 768 switches 13
The number of control lines can be reduced by sharing one control signal line with one or more switches 13. This has the advantage that the cable 2 can be made thinner in the case of FIG. However, when used for transmission, a switch 13 with a high withstand voltage is required on a certain scale in order to drive the vibrating element at a high voltage, so that the head 1 is made smaller to improve operability and not to generate heat. In view of the above, it is desirable to equip the connector 21 of FIG. 5 or the apparatus main body 3 of FIG.

【0022】スイッチ13の数としては、必要以上に回
路構成を大きくしないという意味で、最小限にとどめる
のが望ましい。上述の例では、小開口領域で常に用いら
れる256チャンネルの振動素子(C素子)について
は、基本的にスイッチ13を必要としないので、送信回
路31や受信回路32のチャンネル数よりも少ない数で
構成が可能となる利点がある。但し、SWを介在させた
チャンネルとそうでないチャンネルとの信号特性の差異
が十分小さいことが条件であり、この条件が満足されな
い場合や、以下に述べるような積極的な用途のために全
てのチャンネルにSWを介在させておいてももちろん構
わない。
The number of switches 13 is desirably kept to a minimum in the sense that the circuit configuration is not unnecessarily large. In the above-described example, since the switch 13 is basically unnecessary for the 256-channel vibrating element (C element) which is always used in the small aperture region, the number of the channels is smaller than the number of channels of the transmitting circuit 31 and the receiving circuit 32. There is an advantage that the configuration is possible. However, it is a condition that the difference in signal characteristics between the channel with the SW interposed and the channel without the SW is sufficiently small. If this condition is not satisfied, or if all the channels are It goes without saying that a SW may be interposed in the above.

【0023】次に、歩留まり改善効果を生じる本実施形
態の応用例について説明する。本来はスイッチ回路35
を介して接続されているはずの内側領域内の256個の
振動素子(C素子)に対して、本来は非接続の外側領域
内の2304個の振動素子(A素子)から任意の256
個を選んで256のペアを組んでおき、各ペアごとにス
イッチを介して送信回路31及び受信回路32に接続
し、さらに制御回路34からの制御線をスイッチに個別
に設けておく。そして、定常的には、スイッチはC素子
側に接続しておき、不幸にしてこの256個のC素子の
中で製造上の不具合や、経年変化によって特性が劣化し
ているようなケースが発生したとき、その不具合の生じ
たC素子に代えてA素子を選択するように、それに対応
するスイッチを制御する。
Next, a description will be given of an application example of the present embodiment which produces a yield improvement effect. Originally a switch circuit 35
In contrast to the 256 vibrating elements (C elements) in the inner region that should be connected via the oscillating element, the 2304 vibrating elements (A elements) in the outer region that are not normally connected can be changed to 256 arbitrary vibrating elements (A elements).
256 pairs are selected and connected to the transmission circuit 31 and the reception circuit 32 via a switch for each pair, and a control line from the control circuit 34 is separately provided in the switch. Normally, the switch is connected to the C element side, and unfortunately, there are cases in which the characteristics of the 256 C elements are deteriorated due to manufacturing defects or aging. Then, the switch corresponding thereto is controlled so as to select the A element instead of the C element in which the problem has occurred.

【0024】同様に、外側領域内の768個の振動素子
(L素子)に関しても、本来は非接続の外側領域内の2
304個の振動素子(A素子)の残りから任意の768
個を選んで768のペアを組んでおき、各ペアごとにス
イッチを介して送信回路31及び受信回路32に接続
し、さらに制御回路34からの制御線をスイッチに個別
に設けておく。そして、定常的には、スイッチはL素子
側に接続しておき、不幸にしてこの768個のL素子の
中で製造上の不具合や、経年変化によって特性が劣化し
ているようなケースが発生したとき、その不具合の生じ
たL素子に代えてA素子を選択するように、それに対応
するスイッチを制御する。あるいは、外側領域内の76
8個の振動素子(L素子)とペアをなす内側領域内の7
68個の素子(S)との間で、いずれかの素子が不具合
になったとき、他方の正常な素子を開口変化に関わら
ず、選択するようにしてもよい。
Similarly, regarding the 768 vibrating elements (L elements) in the outer area, the 2
Any 768 from the rest of the 304 vibrating elements (A elements)
768 pairs are selected, and each pair is connected to the transmission circuit 31 and the reception circuit 32 via a switch, and a control line from the control circuit 34 is individually provided in the switch. Normally, the switch is connected to the L element side, and unfortunately, among 768 L elements, there are cases in which characteristics are deteriorated due to manufacturing defects or aging. Then, the switch corresponding thereto is controlled so as to select the A element instead of the L element in which the problem has occurred. Alternatively, 76 in the outer region
7 in the inner region paired with eight vibrating elements (L elements)
When any of the 68 elements (S) becomes defective, the other normal element may be selected irrespective of the aperture change.

【0025】このようにすれば、常に最大のチャンネル
数の振動素子を有効に活用することができるので、感度
確保の面からは好ましい。ここで、ランダムスパースの
場合は、振動素子の配置がランダムに決められているの
で、本来の候補以外の振動素子が選択された場合でも、
その数が使われている総振動素子素より十分に小さけれ
ば平均的なビーム特性は変化しにくいという特性がある
ので、ビーム特性の劣化の程度は小さいと考えられる。
In this way, the vibrating element having the maximum number of channels can always be used effectively, which is preferable from the viewpoint of ensuring sensitivity. Here, in the case of random sparse, since the arrangement of the vibration elements is determined at random, even if a vibration element other than the original candidate is selected,
If the number is sufficiently smaller than the total number of vibration elements used, there is a characteristic that the average beam characteristic is hard to change, so that the degree of deterioration of the beam characteristic is considered to be small.

【0026】従来の装置では不具合チャンネルの影響を
避けるため、通常はそのチャンネルを無効(送信であれ
ば駆動しない、受信であれば重みをゼロにするなど)と
することが多い(不具合のモードがノイズ発生源となる
ような深刻な場合は特に無効にしなければならない)。
このような不具合となる振動素子は従来の1次元アレイ
では十分小さく抑えられているが、製造が困難な2次元
アレイについては必ずしも十分とは限らないことが考え
られる。また、2次元アレイには非常に高価という側面
もある。スパースアレイではそもそも振動素子数を間引
いているので、感度的に不利であり、有効な振動素子面
積を可能な限り大きくするためのこのような工夫は、2
次元アレイの信頼性や感度性能の安定性を改善し、場合
によっては歩留まり改善するという効果も期待される。
In the conventional apparatus, in order to avoid the influence of a faulty channel, the channel is usually invalidated (the drive is not performed for transmission, the weight is set to zero for reception, etc.) in many cases. It must be disabled especially in serious cases that can cause noise.)
Although the vibrating element causing such a problem is suppressed sufficiently small in the conventional one-dimensional array, it is considered that the two-dimensional array which is difficult to manufacture is not always sufficient. Also, the two-dimensional array has the aspect of being very expensive. Since the number of vibrating elements is thinned in the sparse array in the first place, it is disadvantageous in terms of sensitivity, and such a device for maximizing the effective vibrating element area is as follows.
It is also expected to improve the reliability of the dimensional array and the stability of the sensitivity performance, and in some cases, to improve the yield.

【0027】なお、上述の説明では、2次元走査時の開
口は送信時と受信時とで同じ大開口で変化しないし、ま
た同様に3次元走査時でも、その開口は送信時と受信時
とで同じ小開口で変化しないものであった。しかし、3
次元走査時には、図7に示すように、送受信でスイッチ
13を切り替えて、送信時には、内側領域内のS素子を
選択して、小開口駆動を行い、受信時には、外側領域内
のL素子を選択して、大開口を用いて受信するようにし
てもよい。
In the above description, the aperture at the time of two-dimensional scanning does not change at the same large aperture at the time of transmission and at the time of reception. Similarly, at the time of three-dimensional scanning, the aperture at the time of transmission and reception also differs. At the same small aperture. But 3
At the time of dimensional scanning, as shown in FIG. 7, the switch 13 is switched for transmission and reception. At the time of transmission, the S element in the inner area is selected and small aperture driving is performed. At the time of reception, the L element in the outer area is selected. Then, reception may be performed using a large aperture.

【0028】(第2実施形態)図8には、第2実施形態
に係る超音波診断装置の構成を示している。上述の第1
実施形態では、2次元走査時と3次元走査時とで送信開
口を変化させ、それに伴って、受信開口も、2次元走査
時と3次元走査時とで変化させるようにしていたが、本
実施形態では、図8に示すように、外側領域のL素子
は、スイッチ13を介して受信回路32には接続されて
いない。そして、外側領域内の768個のV素子が、受
信回路32に接続されている。つまり、受信回路32に
は、第1実施形態と同様の内側領域のC素子と、外側領
域のV素子とが、接続されている。従って、受信開口
は、2次元走査時と3次元走査時とで変化しないで、常
に、大開口で固定される。
(Second Embodiment) FIG. 8 shows a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment. The first mentioned above
In the embodiment, the transmitting aperture is changed between the two-dimensional scanning and the three-dimensional scanning, and the receiving aperture is changed between the two-dimensional scanning and the three-dimensional scanning accordingly. In the embodiment, as shown in FIG. 8, the L element in the outer region is not connected to the receiving circuit 32 via the switch 13. Then, 768 V elements in the outer region are connected to the receiving circuit 32. That is, the C element in the inner region and the V element in the outer region are connected to the receiving circuit 32 as in the first embodiment. Therefore, the receiving aperture does not change between two-dimensional scanning and three-dimensional scanning, and is always fixed at a large aperture.

【0029】そして、受信回路32で行われるビームフ
ォーミングでは、各超音波ビームは多段フォーカスで形
成させているが、その開口をフォーカスの深度に応じて
実質的に変化させる、つまりフォーカスの深度が浅いと
ころから深くなるに伴って、実質的な開口を大きく拡大
させるように変化させ、その開口の変化は、ビームフォ
ーミングにおける各素子の信号加算に際して、重み付け
加算を採用し、開口変化に伴って無効とすべき素子の信
号に対する重み係数を有効素子よりも極端に低い例えば
ゼロとか1といった低い値に設定することで好適に実現
される。
In the beam forming performed by the receiving circuit 32, each ultrasonic beam is formed by multi-stage focusing, but its aperture is substantially changed according to the depth of focus, that is, the depth of focus is shallow. As the depth increases, the substantial aperture is changed so as to greatly expand, and the change in the aperture employs weighted addition when adding signals of each element in beam forming, and becomes invalid with the change in aperture. This is preferably realized by setting the weight coefficient for the signal of the element to be set to a value extremely lower than that of the effective element, such as zero or one.

【0030】(第3実施形態)また、図9に示すよう
に、用いる回路のチャンネル数が比較的少ない場合に
は、送受信兼用素子をなくして、送信専用素子(C素
子,S素子,L素子)と、受信専用素子(M素子,N素
子)とで完全に分離化することで、受信開口を常に大開
口で固定的にしてもよい。ここで、送信回路31及び受
信回路32の有効チャンネル数を512と仮定すると、
例えば、内側領域の送信専用のC素子は128個、内側
領域の送信専用のS素子は384個、内側領域のS素子
とスイッチ13を介して送信回路31に選択的に接続さ
れる外側領域の送信専用のL素子は384個でそれぞれ
設計される。また、受信専用として、内側領域のM素子
が128個、外側領域のN素子は384個でそれぞれ設
計される。このように送受信で完全に分離すると、送受
信切換え用の電子スイッチ回路35が不要になるという
効果が生じる。
(Third Embodiment) As shown in FIG. 9, when the number of channels of a circuit to be used is relatively small, a transmission / reception element is eliminated and a transmission-only element (C element, S element, L element) is used. ) And the reception-only elements (M element, N element), the reception aperture may always be fixed at a large aperture. Here, assuming that the number of effective channels of the transmission circuit 31 and the reception circuit 32 is 512,
For example, 128 C elements dedicated to transmission in the inner area, 384 S elements dedicated to transmission in the inner area, and 384 S elements dedicated to transmission in the inner area and the S element in the outer area selectively connected to the transmission circuit 31 via the switch 13. The number of transmission-only L elements is designed to be 384. Further, as reception only, 128 M elements in the inner area and 384 N elements in the outer area are designed. When the transmission and reception are completely separated in this manner, an effect is obtained that the electronic switch circuit 35 for switching between transmission and reception becomes unnecessary.

【0031】(第4実施形態)第3実施形態では、送受
信で素子11を分離し、しかも受信開口を大口径で固定
するようになっていたが、それを可変にしてもよい。図
10に示すように、送信に関しては、図9の例と同じで
ある。一方、受信に関しては、内側領域の128個のE
素子が受信回路32に固定的に接続され、また内側領域
の384個のG素子が、外側領域の384個のH素子
と、スイッチ14を介して受信回路32に選択的に接続
されるようになっている。このスイッチ14の切り替え
により、受信開口を大開口と小開口とで切り替え可能に
なる。このように受信開口を切り替え可能とすることに
より、例えば肋骨の間にプローブ1を当てて、その間か
ら心臓等を覗き込むように走査する場合には、受信開口
を小さくして、肋骨によるバリア効果を低減することが
できる。
(Fourth Embodiment) In the third embodiment, the element 11 is separated for transmission and reception, and the reception aperture is fixed at a large diameter. However, it may be variable. As shown in FIG. 10, the transmission is the same as in the example of FIG. On the other hand, for reception, 128 E
The elements are fixedly connected to the receiving circuit 32, and the 384 G elements in the inner area are selectively connected to the 384 H elements in the outer area via the switch 14 to the receiving circuit 32. Has become. By switching the switch 14, the receiving aperture can be switched between the large aperture and the small aperture. By enabling the reception aperture to be switched in this way, for example, when the probe 1 is applied between the ribs and scanning is performed so as to look into the heart or the like from between the ribs, the reception aperture is reduced to reduce the barrier effect by the ribs. Can be reduced.

【0032】(第5実施形態)超音波診断装置において
は、距離方向へのビームのつながりを均一にする目的
で、Fナンバー(開口サイズ/焦点距離)を一定に保つ
ように、開口と焦点距離との間で制御を行うのが一般的
である。つまり、焦点距離が大きくなるにつれて開口を
大きく制御するようにしている。このような用途が有効
に機能するためには、開口切り替えが、これまで述べて
きたような段階では足りず、3段階以上で可能であるこ
とが好ましい。本実施形態は、開口を3段階以上で切り
替え可能とするものである。なお、ここでは、説明の便
宜上、開口を3段階で切り替え可能とする場合を説明す
る。
(Fifth Embodiment) In the ultrasonic diagnostic apparatus, the aperture and the focal length are kept constant so as to keep the F number (aperture size / focal length) constant in order to make the beam connection in the distance direction uniform. It is common to perform control between and. That is, the aperture is controlled to be larger as the focal length increases. In order for such an application to function effectively, it is preferable that the switching of the opening is not sufficient at the stages described above, but is possible at three or more stages. In the present embodiment, the openings can be switched in three or more stages. Here, for convenience of explanation, a case will be described where the opening can be switched in three stages.

【0033】図11に、これを実現するプローブヘッド
内の素子アレイ14と、スイッチ15,16との接続関
係を示している。他の部分の構成は第1実施形態のそれ
と同一であるので図示及び説明を省略する。説明及び理
解を簡単にするために、素子アレイ14は8×8素子
(=64)とし、送信回路及び受信回路の有効チャンネ
ル数を16と仮定する。開口は、有効チャンネル数と同
じ4×4素子が含まれる内側領域に同じ小開口駆動と、
内側領域の外周を取り囲む20素子が含まれる中間領域
に同じ中開口駆動と、中間領域の外周を取り囲む28素
子が含まれる外側領域に同じ大開口駆動との3段階で変
化する。
FIG. 11 shows the connection between the element array 14 in the probe head and the switches 15 and 16 for realizing this. The configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment, so that illustration and description are omitted. For simplicity of explanation and understanding, it is assumed that the element array 14 is 8 × 8 elements (= 64) and the number of effective channels of the transmission circuit and the reception circuit is 16. The aperture has the same small aperture drive in the inner region containing the same 4 × 4 elements as the number of effective channels,
The driving is changed in three stages: the same middle opening driving in the middle region including 20 elements surrounding the outer periphery of the inner region, and the same large opening driving in the outer region including 28 elements surrounding the outer periphery of the middle region.

【0034】本実施形態では、マトリクスアレイプロー
ブのここでは64個の振動素子の中で、内側領域内のラ
ンダムな4個の振動素子(この振動素子を以下、Q素子
と称する)を送信回路と受信回路に接続する。また、内
側領域内の残りの12個の振動素子のうち、ランダムな
6個の振動素子(この振動素子を以下、P素子と称す
る)を、中間領域内のランダムな6個の振動素子(この
振動素子を以下、O素子と称する)と、スイッチ15に
より送信回路と受信回路とに選択的に接続する。さら
に、内側領域内のさらに残りの6個の振動素子(この振
動素子を以下、Y素子と称する)を、外側領域内のラン
ダムな6個の振動素子(この振動素子を以下、X素子と
称する)と、スイッチ16により送信回路と受信回路と
に選択的に接続する。なお、中間領域内の残りの14個
の振動素子(この振動素子を以下、Z素子と称する)
は、送信回路と受信回路とのいずれにも電気的に接続さ
れていないし、また外側領域内の残りの22個の振動素
子(この振動素子を以下、R素子と称する)は、送信回
路と受信回路とのいずれにも電気的に接続されていない
ものである。
In this embodiment, of the 64 vibrating elements of the matrix array probe, four random vibrating elements in the inner region (hereinafter, referred to as Q elements) are referred to as a transmitting circuit. Connect to the receiving circuit. Of the remaining twelve vibrating elements in the inner area, six random vibrating elements (this vibrating element is hereinafter referred to as P element) are replaced with six random vibrating elements (this A vibration element is hereinafter referred to as an O element) and a switch 15 is selectively connected to a transmission circuit and a reception circuit. Further, the remaining six vibrating elements in the inner area (hereinafter, this vibrating element is hereinafter referred to as Y element) are replaced with six random vibrating elements in the outer area (this vibrating element is hereinafter referred to as X element). ) And the switch 16 selectively connects to the transmission circuit and the reception circuit. The remaining fourteen vibrating elements in the intermediate region (this vibrating element is hereinafter referred to as a Z element)
Is not electrically connected to any of the transmitting circuit and the receiving circuit, and the remaining 22 vibrating elements (hereinafter referred to as R elements) in the outer region are connected to the transmitting circuit and the receiving circuit. It is not electrically connected to any of the circuits.

【0035】大開口駆動に際しては、接続されている内
側領域のQ素子と、スイッチ15により選択した中間領
域のO素子と、スイッチ16により選択した外側領域の
X素子との合計16チャンネルを使い、また中開口駆動
に際しては、内側領域のQ素子と、スイッチ16により
選択した内側領域のY素子と、スイッチ15により選択
した中間領域のO素子との合計16チャンネルを使い、
さらに小開口駆動では、内側領域のQ素子と、スイッチ
15により選択した内側領域のP素子と、スイッチ16
により選択した内側領域のY素子とのやはり合計16チ
ャンネルを使ってそれぞれ行われる。
In driving the large aperture, a total of 16 channels of the Q element in the connected inner area, the O element in the intermediate area selected by the switch 15 and the X element in the outer area selected by the switch 16 are used. In driving the middle aperture, a total of 16 channels including the Q element in the inner area, the Y element in the inner area selected by the switch 16, and the O element in the intermediate area selected by the switch 15 are used.
Further, in the small aperture drive, the Q element in the inner area, the P element in the inner area selected by the switch 15, and the switch 16
, Respectively, using the Y elements in the inner region selected using the total of 16 channels.

【0036】このようにすれば、大開口駆動時でも中開
口駆動駆動時でも小開口駆動時でも常に、最大の16チ
ャンネルを用いて送受信を行うことができる。開口変化
で、感度が低下することはない。
In this manner, transmission / reception can be performed using the maximum 16 channels at all times during the large aperture drive, the middle aperture drive, and the small aperture drive. The sensitivity does not decrease due to the aperture change.

【0037】さらに、図12に示すように、スイッチ1
5を介してペアをなすP素子とO素子とのペアリングに
関しては、配線(O−P接続パス)の全長を最短化する
ために、中間領域のO素子各々に対して、内側領域内で
Q素子とY素子以外で、O素子との距離の総和が最も短
くなるように内側領域のP素子を選定して組み合わせ
る。同様に、スイッチ16を介してペアをなすX素子と
Y素子とのペアリングに関しては、配線(X−Y接続パ
ス)の全長を最短化するために、外側領域のX素子各々
に対して、内側領域内でQ素子とP素子以外で、X素子
との距離の総和が最も短くなるように内側領域のY素子
を選定して組み合わせる。
Further, as shown in FIG.
In order to minimize the total length of the wiring (OP connection path) with respect to the pairing of the P element and the O element that form a pair through the element 5, each of the O elements in the intermediate area is located within the inner area. Other than the Q element and the Y element, P elements in the inner region are selected and combined so that the total sum of the distances to the O element is the shortest. Similarly, regarding the pairing of the X element and the Y element that form a pair via the switch 16, in order to minimize the total length of the wiring (XY connection path), for each X element in the outer region, Other than the Q element and the P element in the inner area, the Y elements in the inner area are selected and combined so that the sum of the distances to the X elements becomes the shortest.

【0038】このようにペアリングを行えば、内側領域
から最も離れている外側領域の振動素子を基準としてそ
こからの距離に応じてペアが決まるので、全ての接続パ
スの合計長を最小に抑えることが可能となり、各振動素
子から回路のチャンネルに至る電気的な信号の特性を可
能な限りばらつかないようにするという観点では望まし
い接続となる。但し、この例では、開口を大きくしてい
くにつれて、外側から順次内側へ向かって振動素子が埋
められていくことになるので、ビーム形状形成の面から
は好ましくない状況も生ずると考えられる。
When the pairing is performed in this manner, the pair is determined according to the distance from the vibration element in the outer area farthest from the inner area, so that the total length of all connection paths is minimized. This is a desirable connection from the viewpoint of minimizing the variation in the characteristics of electric signals from each vibrating element to the circuit channel. However, in this example, as the aperture is increased, the vibrating elements are gradually buried from the outside to the inside, so that it is considered that an unfavorable situation may occur from the viewpoint of beam shape formation.

【0039】というのも、スパースアレイの場合は、振
動素子の空間的な分布の具合が振幅方向への重み付けを
行ったのと似た効果があり、外側の振動素子の密度が高
いということは相対的に外側の振動素子の寄与が大きく
なることから、中央外部で重みの小さいドーナツ状の開
口が設定される傾向があるためである。この場合、良く
知られているように形成されるメインビームは若干狭く
なるものの、1次サイドローブが不当に極大化すること
があり、コントラスト分解能を高くするためには好まし
くないと考えられる。逆に、もし内側の振動素子からS
W接続する振動素子を埋めていけば、中央部で重みの大
きい開口が設定されることになり、1次サイドローブが
減少する傾向があるので、ビーム形成の面ではより好ま
しいものと考えられる。
In the case of the sparse array, the spatial distribution of the vibrating elements has an effect similar to that of weighting in the amplitude direction, and the fact that the density of the outer vibrating elements is high is This is because the contribution of the vibrating element on the outside becomes relatively large, so that a donut-shaped opening having a small weight tends to be set outside the center. In this case, although the main beam formed as is well known is slightly narrowed, the primary side lobe may be unduly maximized, which is considered to be undesirable for increasing the contrast resolution. Conversely, if the inner vibrating element
If the vibrating element for W connection is buried, an aperture having a large weight is set at the central portion, and the primary side lobe tends to decrease. Therefore, it is considered to be more preferable in terms of beam formation.

【0040】このような傾向を示すための実例として、
スパース配置の分布重みを意図的に変えた場合の音圧分
布を計算機シミュレーションした結果を、図13と図1
4に示している。前述の図1(b)で破線の特性を得た
のと同様の条件(32×32開口、256振動素子)を
基準とし、内側領域の密度(重み)を大きくした場合と
外側領域の密度を大きくした場合を比較した。図13は
これらのスパース振動素子配置を示したもので、図13
(a)は密度一様(図1(a)の小開口と等価)、図1
3(b)は中央が密、図13(c)は中央が粗の例であ
る。一様な密度の場合を基準として他の例を比較する
と、中央が粗の場合ではサイドローブが大きいが、中央
が密の場合ではサイドローブが減少していることが分か
る。
As an example to show such a tendency,
FIG. 13 and FIG. 1 show the results of computer simulation of the sound pressure distribution when the distribution weight of the sparse arrangement is intentionally changed.
It is shown in FIG. Based on the same conditions (32 × 32 aperture, 256 vibrating elements) as those for obtaining the characteristics indicated by the broken line in FIG. 1B, the case where the density (weight) of the inner region is increased and the case where the density of the outer region is The case of making it larger was compared. FIG. 13 shows the arrangement of these sparse vibrating elements.
(A) is a uniform density (equivalent to the small aperture in FIG. 1 (a)), FIG.
3B shows an example in which the center is dense, and FIG. 13C shows an example in which the center is coarse. Comparing the other examples on the basis of the case of uniform density, it can be seen that the side lobe is large when the center is coarse, but decreases when the center is dense.

【0041】そこで、中央の密度を大きくするための接
続の例として、「開口の大きさが最小のものより大きい
場合に、スイッチで選択される開口の大きさの増加に伴
って順次最小の開口領域内部の内側から外側に向かって
振動素子が選択されるようにすると共にスイッチに接続
される振動素子同士の距離の全スイッチにおける総和が
可能な限り小さく」なるような接続の方法を図15に基
づいて説明する。この場合でも上記同様の理由から、接
続パスの合計が可能な限り小さくなるようにしておくの
が好適と考えられ、併用の条件とした。
Therefore, as an example of a connection for increasing the density at the center, "when the size of the opening is larger than the minimum one, the smallest opening sequentially increases as the size of the opening selected by the switch increases. FIG. 15 shows a connection method in which the vibrating elements are selected from the inside to the outside of the region and the sum of the distances between the vibrating elements connected to the switches in all the switches is as small as possible. It will be described based on the following. In this case as well, for the same reason as above, it is considered preferable that the total of the connection paths be as small as possible, and the conditions for the combined use are considered.

【0042】まず、図12の例と同様に、内側領域から
4個のQ素子を、中間領域から6個のO素子を、そして
外側領域から6個のX素子をランダムに選択する。次に
外側領域の6個のX素子について、内側領域の空いてい
る28個の振動素子の中からより中央寄りであって且つ
各X素子Xからの距離が短い6個の振動素子をY素子と
して選定し、スイッチ16にX−Y接続パスで接続す
る。そして、中間領域に含まれるO素子について、内側
領域の残り22個の振動素子の中から中央寄りであって
且つ各O素子からの距離が短い6個のP素子Pを選定
し、スイッチ15にO−P接続パスで接続する。
First, as in the example of FIG. 12, four Q elements are randomly selected from the inner area, six O elements are selected from the intermediate area, and six X elements are selected from the outer area. Next, with respect to the six X elements in the outer region, the six vibrating elements closer to the center and shorter in distance from each of the X elements X among the 28 vibrating elements available in the inner region are replaced with Y elements. And connected to the switch 16 via the XY connection path. Then, with respect to the O elements included in the intermediate area, six P elements P which are closer to the center and have a short distance from each O element are selected from among the remaining 22 vibration elements in the inner area. Connect with an O-P connection path.

【0043】このようにすれば、最小の開口から見てよ
り大きな開口を選択していく場合に、最小の開口領域の
外側に振動素子が多く分布する傾向が軽減され、選んで
いる開口領域に対して相対的に中央部に重みのある配置
が実現される。従って、サイドローブが不当に極大化す
ることがないようにするという観点で望ましい接続とな
る。
In this way, when a larger opening is selected from the viewpoint of the smallest opening, the tendency that many vibrating elements are distributed outside the smallest opening region is reduced. On the other hand, a relatively weighted arrangement is realized at the center. Therefore, this is a desirable connection from the viewpoint of preventing the side lobe from being unduly maximized.

【0044】以上、上記の実施形態では開口を3段階で
可変とした例について述べたが、基本的な考え方を更に
多くの段階に可変する場合に適用できることは容易に類
推されるであろう。
In the above embodiment, the example in which the aperture is variable in three stages has been described. However, it can be easily analogized that the present invention can be applied to a case where the basic idea can be varied in more stages.

【0045】また、本発明に係わる振動素子の配置と切
り替えの例は、上述してきたような実施形態だけにとど
まらず、様々に変形可能であることは言うまでもない。
例えば、(イ)第5実施形態の考え方は送信開口や受信
開口あるいはその両者の開口に対して適応可能である、
(ロ)選択候補となる各開口の重心はアレイ中央部に位
置させておくのが望ましいが、ずれていても良い、
(ハ)スパースの配置はランダム配置を例としたが、論
文等で報告されている周期的スパース配置であっても基
本的に構わない。
Further, it goes without saying that examples of the arrangement and switching of the vibrating element according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified.
For example, (a) the concept of the fifth embodiment can be applied to the transmission aperture, the reception aperture, or both apertures.
(B) It is desirable that the center of gravity of each opening serving as a selection candidate is located at the center of the array, but it may be shifted.
(C) Although the sparse arrangement is a random arrangement as an example, a periodic sparse arrangement reported in a paper or the like may be basically used.

【0046】また、配置パターンないし開口形状の切り
換えに関しても、開口形状は矩形、円形、あるいは楕円
など任意であり、矩形でも円形でも振動素子数一定とな
るように接続する例もある。これには、良く知られてい
る矩形開口の特性と円形開口の特性の違いを用途に応じ
て使い分けるような実施形態が考えられる。ここで、矩
形開口の作る音圧分布は2次元のsinc関数の積(方位方
向のsinc×エレベーション方向のsinc)で表され、「メ
インビーム幅は狭いが、1次サイドローブが大きく十文
字様の分布となる」性質がある。一方、円形開口の作る
音圧分布は2次元のBessel関数で表され、同じ外
周開口を持つ矩形開口の場合と比較して、「メインビー
ム幅は20%ほど広いが、1次サイドローブは4dB弱
小さく一様に分布する」性質がある。従って、振動素子
接続候補の一方を矩形開口用のスパース配置にしてお
き、他方を円形開口用のスパース配置にしておいて、方
位分解能が重視されるBモード断層像を得るような走査
モードの場合にはSWで矩形開口を用い、空間的に一様
な分解能が要求されるCモード断層像を得る場合(走査
的には3次元に相当)にはスイッチで円形開口を用いる
使い方が好適といえる。
Regarding the switching of the arrangement pattern or the opening shape, the opening shape is arbitrary such as a rectangle, a circle, or an ellipse. In some cases, the number of the vibrating elements is constant regardless of whether the shape is rectangular or circular. For this purpose, an embodiment in which the well-known difference between the characteristics of the rectangular opening and the characteristics of the circular opening are properly used depending on the application can be considered. Here, the sound pressure distribution created by the rectangular aperture is represented by the product of two-dimensional sinc functions (sinc in the azimuth direction x sinc in the elevation direction). Distribution. On the other hand, the sound pressure distribution created by the circular aperture is represented by a two-dimensional Bessel function, and “the main beam width is about 20% wider, but the primary side lobe is 4 dB, compared to a rectangular aperture having the same outer peripheral aperture. Weakly distributed uniformly. Therefore, in the case of a scanning mode in which one of the vibration element connection candidates is arranged in a sparse arrangement for a rectangular aperture and the other is arranged in a sparse arrangement for a circular aperture, and a B-mode tomographic image in which azimuth resolution is emphasized is obtained. When a C-mode tomographic image requiring a spatially uniform resolution is obtained using a rectangular aperture with SW (scanning equivalent to three dimensions), it is preferable to use a circular aperture with a switch. .

【0047】もちろん、矩形の振動素子配置で四隅の振
動素子を「使わず」に円形の開口を得ることもできる
が、これだと有効面積がπ/4に減少するので、感度的
にロスが大きい(送信共に−2.1dBずつ劣化)。よ
って、感度の高い矩形開口と円形開口の両立のためには
SWによる切り換えのメリットが生ずる。本実施形態で
は、矩形開口用のスパース配置パターンと円形開口用の
スパース配置パターンを各々独立に配置してから必要な
振動素子(基本的に両開口で共有されなかった振動素
子)に対して所定の振動素子同士のペアリングを行って
もよいし、あるいは矩形開口を第一の実施形態で言うと
ころの大開口領域に、円形開口を小開口領域として考
え、所定の振動素子同士のペアリングを行ってもよい。
Of course, it is possible to obtain a circular opening without using the vibrating elements at the four corners by arranging the rectangular vibrating elements, but in this case, the effective area is reduced to π / 4, so that the sensitivity loss is reduced. Large (both transmissions are degraded by -2.1 dB). Therefore, there is a merit of switching by the SW for achieving both the rectangular opening and the circular opening with high sensitivity. In this embodiment, a sparse arrangement pattern for a rectangular opening and a sparse arrangement pattern for a circular opening are arranged independently of each other, and then a predetermined vibration element (vibration element that is basically not shared by both openings) is determined. Pairing of the vibration elements may be performed, or a rectangular opening may be considered as a large opening area in the first embodiment, and a circular opening may be considered as a small opening area. May go.

【0048】さらに、生体の音響窓を考慮した開口形状
の変化に関しても、本発明の応用が考えられる。すなわ
ち、開口が一定の形状でなく、動的に変形されるような
場合にも本発明の適用が可能である。例えば、心臓の検
査を想定して、マトリクスアレイプローブを胸壁上に置
いた場合において、音響インピーダンスが周囲の軟部組
織と大きく異なる肋骨の存在により、プローブと肋骨と
の間で多重反射が発生して、受信信号の波形が大きく歪
んでしまう場合が考えられる。この様子を模式的に図1
6(a),図16(b),図16(c),図16(d)
に示した。このような所定の特性から著しく異なる信号
を与えるような振動素子に接続される回路のチャンネル
(第1実施形態の後半で述べた「不具合チャンネル」と
実質的に同じ意味)はノイズ源となるものと考え、その
チャンネルを無効(送信であれば駆動しない、受信であ
れば重みをゼロにするなど)とすることで、画質への影
響を低減することを試みる提案が最近なされている(特
願平10−40828号参照)。
Further, the present invention can be applied to a change in the opening shape in consideration of the acoustic window of the living body. That is, the present invention can be applied to a case where the opening is not a fixed shape and is dynamically deformed. For example, assuming a cardiac examination, when a matrix array probe is placed on the chest wall, multiple reflections occur between the probe and ribs due to the presence of ribs whose acoustic impedance is significantly different from surrounding soft tissue. In some cases, the waveform of the received signal is greatly distorted. This situation is schematically shown in FIG.
6 (a), FIG. 16 (b), FIG. 16 (c), FIG. 16 (d)
It was shown to. A channel of a circuit connected to a vibrating element that gives a signal significantly different from such a predetermined characteristic (substantially the same as the “defective channel” described later in the first embodiment) is a noise source. In recent years, proposals have been made to attempt to reduce the effect on image quality by disabling the channel (do not drive for transmission, set the weight to zero for reception, etc.) No. 10-40828).

【0049】ここで、基本的に不具合チャンネルを「使
わない」ようにしているので、感度の劣化が生ずるのは
明らかである。そこで、本発明の第2実施形態で示した
ような複数の大きさを有する開口に対して、第1実施形
態の後半で述べた不具合チャンネルの回避のための振動
素子選択の考えを適用し、さらに上記提案を併用するこ
とを考える。これは図16(a)に示すように、肋骨と
干渉すると考えられる振動素子の位置が、マトリクスア
レイプローブの開口のうち、縁に相当するより大きな開
口を選択するための振動素子の位置に生じやすいと考え
られることによる。すなわち、大きな開口の縁は不具合
となっても、小開口の部分は不具合とはなりにくいこと
が想定される。従って、大開口が選択されているケース
で、このような不具合チャンネルを検出した場合には、
そのチャンネルを「使わない」のではなく、本発明のス
イッチによって小開口領域の振動素子に切り換えて有効
に用いるようにする。
Here, since the defective channel is basically "not used", it is apparent that the sensitivity is deteriorated. Therefore, the idea of selecting a vibrating element for avoiding a defective channel described in the second half of the first embodiment is applied to an opening having a plurality of sizes as shown in the second embodiment of the present invention, Consider using the above proposals together. This is because, as shown in FIG. 16 (a), the position of the vibrating element which is considered to interfere with the ribs is at the position of the vibrating element for selecting a larger opening corresponding to the edge among the openings of the matrix array probe. Depending on what is considered easy. In other words, it is assumed that even if the edge of the large opening becomes defective, the small opening is unlikely to be defective. Therefore, when such a defective channel is detected in the case where the large aperture is selected,
Instead of "not using" the channel, the switch of the present invention is switched to the vibrating element in the small opening area to be used effectively.

【0050】このようにすれば、生体からの不要なノイ
ズ源となる振動素子を回避するために、開口が一定の形
状でなく、動的に変形されるような場合にも、感度劣化
が少ない画像を提供することができるようになる。
In this way, in order to avoid a vibrating element which is an unnecessary noise source from the living body, even if the opening is not a fixed shape and is dynamically deformed, the sensitivity is less deteriorated. Images can be provided.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、スパース方式でリアル
タイム3次元走査を行う超音波診断装置において、開口
可変においても、感度と方位分解能とを両立することが
できる。
According to the present invention, in an ultrasonic diagnostic apparatus that performs real-time three-dimensional scanning in a sparse system, it is possible to achieve both sensitivity and azimuth resolution even with variable aperture.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は従来においてランダムスパース方式の
開口(大開口、小開口)を示す図、(b)は(a)の各
開口に対応した方位方向に関する1次元の音圧分布のシ
ミュレーション結果を示す図。
FIG. 1A is a diagram showing a conventional random sparse type opening (large opening, small opening), and FIG. 1B is a simulation of a one-dimensional sound pressure distribution in the azimuth direction corresponding to each opening in FIG. The figure which shows a result.

【図2】(a)は従来において小開口領域内の全ての振
動素子を駆動する場合の振動素子密度を示す図、(b)
は(a)の場合の1次元の音圧分布のシミュレーション
結果を示す図。
FIG. 2A is a diagram showing a vibrating element density in the case where all the vibrating elements in a small opening region are conventionally driven, and FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of a one-dimensional sound pressure distribution in the case of FIG.

【図3】本発明の原理説明図。FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図4】第1実施形態に係る超音波診断装置の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment.

【図5】図4の変形例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a modification of FIG. 4;

【図6】図4の他の変形例を示す図。FIG. 6 is a view showing another modification of FIG. 4;

【図7】第1実施形態の3Dスキャンにおいて、送信時
と受信時とで開口を変化させる動きを示すタイムチャー
ト。
FIG. 7 is a time chart showing a movement of changing an aperture between transmission and reception in the 3D scan of the first embodiment.

【図8】第2実施形態に係る超音波診断装置の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment.

【図9】第3実施形態に係る超音波診断装置の構成図。FIG. 9 is a configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a third embodiment.

【図10】第4実施形態に係る超音波診断装置の構成
図。
FIG. 10 is a configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a fourth embodiment.

【図11】第5実施形態の主要部の構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of a main part of a fifth embodiment.

【図12】図11の振動素子のペアリングを示す図。FIG. 12 is a view showing pairing of the vibration element shown in FIG. 11;

【図13】第5実施形態において、小開口駆動時の駆動
素子密度であって、(a)は密度一様、(b)は中央
密、(c)は中央粗の場合を示す図。
13A and 13B are diagrams showing a driving element density at the time of small aperture driving in the fifth embodiment, where FIG. 13A shows a case where the density is uniform, FIG. 13B shows a case where the center is dense, and FIG.

【図14】図13の各密度に対応する1次元の音圧分布
のシミュレーション結果を示す図。
FIG. 14 is a view showing a simulation result of a one-dimensional sound pressure distribution corresponding to each density in FIG. 13;

【図15】図11の振動素子の他のペアリングを示す
図。
FIG. 15 is a view showing another pairing of the vibration element of FIG. 11;

【図16】多重反射の受信信号に対する影響を示す図。FIG. 16 is a diagram showing the effect of multiple reflection on a received signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マトリクス超音波プローブ、 2…ケーブル、 3…装置本体、 4…ディスプレイ、 11…振動素子アレイ、 12…スイッチ回路、 13…スイッチ、 31…送信回路、 32…受信回路、 33…画像生成回路、 34…制御回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Matrix ultrasonic probe, 2 ... Cable, 3 ... Device body, 4 ... Display, 11 ... Vibration element array, 12 ... Switch circuit, 13 ... Switch, 31 ... Transmission circuit, 32 ... Receiving circuit, 33 ... Image generation circuit , 34 ... Control circuit.

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元的に配列された複数の振動素子
と、前記振動素子を介して被検体に超音波を送信する送
信回路と、前記振動素子を介して前記被検体からエコー
を受信する受信回路とを有する超音波診断装置におい
て、 前記複数の振動素子の中の複数の第1振動素子は前記送
信回路と前記受信回路との少なくとも一方に接続され、
前記複数の振動素子の中の複数の第2振動素子は前記複
数の振動素子の中の複数の第3振動素子とそれぞれスイ
ッチにより選択的に前記送信回路と前記受信回路との少
なくとも一方に接続されていて、前記スイッチの切り替
えにより開口が変化することを特徴とする超音波診断装
置。
1. A plurality of vibrating elements arranged two-dimensionally, a transmitting circuit for transmitting ultrasonic waves to a subject via the vibrating elements, and receiving an echo from the subject via the vibrating elements. In an ultrasonic diagnostic apparatus having a receiving circuit, a plurality of first vibrating elements among the plurality of vibrating elements are connected to at least one of the transmitting circuit and the receiving circuit,
A plurality of second vibrating elements of the plurality of vibrating elements are selectively connected to at least one of the transmitting circuit and the receiving circuit by a plurality of third vibrating elements of the plurality of vibrating elements and switches. And an aperture is changed by switching the switch.
【請求項2】 前記第1振動素子は前記第2振動素子と
ともに内側領域に分布し、前記第3振動素子は外側領域
に分布していることを特徴とする請求項1記載の超音波
診断装置。
2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the first vibrating element is distributed in an inner area together with the second vibrating element, and the third vibrating element is distributed in an outer area. .
【請求項3】 前記内側領域内の振動素子の数に対する
前記第1振動素子の数の割合は、前記外側領域内の振動
素子の数に対する前記第3振動素子の数の割合と同じで
あることを特徴とする請求項2記載の超音波診断装置。
3. The ratio of the number of the first vibrating elements to the number of vibrating elements in the inner region is the same as the ratio of the number of the third vibrating elements to the number of vibrating elements in the outer region. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記第1振動素子と前記第2振動素子と
の合計素子数は、前記第1振動素子と前記第3振動素子
との合計素子数と同じであることを特徴とする請求項2
記載の超音波診断装置。
4. The device according to claim 1, wherein the total number of said first and second vibrating elements is equal to the total number of said first and third vibrating elements. 2
An ultrasonic diagnostic apparatus as described in the above.
【請求項5】 前記第1振動素子と前記第2振動素子と
の合計素子数は前記内側領域内の振動素子数に一致し、
前記第3振動素子の素子数は前記外側領域内の振動素子
数よりも少ないことを特徴とする請求項2記載の超音波
診断装置。
5. The total number of elements of the first vibrating element and the second vibrating element is equal to the number of vibrating elements in the inner region,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the number of the third vibration elements is smaller than the number of the vibration elements in the outer region.
【請求項6】 前記第1振動素子と前記第2振動素子と
は前記内側領域に比較的密に分布し、前記第3振動素子
は前記外側領域に比較的粗に分布することを特徴とする
請求項2記載の超音波診断装置。
6. The first vibration element and the second vibration element are relatively densely distributed in the inner area, and the third vibration element is relatively coarsely distributed in the outer area. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2.
【請求項7】 前記第1振動素子と前記第2振動素子と
の合計素子数と、前記第1振動素子と前記第3振動素子
との合計素子数とはそれぞれ、前記送信回路のチャンネ
ル数に一致することを特徴とする請求項1記載の超音波
診断装置。
7. The total number of elements of the first vibrating element and the second vibrating element and the total number of elements of the first vibrating element and the third vibrating element are each equal to the number of channels of the transmitting circuit. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the values coincide with each other.
【請求項8】 前記第1振動素子と前記第2振動素子と
の合計素子数と、前記第1振動素子と前記第3振動素子
との合計素子数とはそれぞれ、前記受信回路のチャンネ
ル数に一致することを特徴とする請求項1記載の超音波
診断装置。
8. The total number of the first and second vibrating elements and the total number of the first and third vibrating elements are each equal to the number of channels of the receiving circuit. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the values coincide with each other.
【請求項9】 前記スイッチの数は、前記送信回路のチ
ャンネル数よりも少ないことを特徴とする請求項1記載
の超音波診断装置。
9. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the number of said switches is smaller than the number of channels of said transmission circuit.
【請求項10】 前記スイッチの数は、前記受信回路の
チャンネル数よりも少ないことを特徴とする請求項1記
載の超音波診断装置。
10. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the number of said switches is smaller than the number of channels of said receiving circuit.
【請求項11】 前記スイッチを共有する第2振動素子
とそれとペアをなす第3振動素子との距離の総和が最小
化するように前記第2振動素子と前記第3振動素子とが
ペアリングされていることを特徴とする請求項1記載の
超音波診断装置。
11. The second vibrating element and the third vibrating element are paired so as to minimize the total distance between the second vibrating element sharing the switch and the third vibrating element forming a pair with the second vibrating element. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項12】 前記スイッチは、前記振動素子ととも
にプローブに組み込まれていることを特徴とする請求項
1記載の超音波診断装置。
12. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the switch is incorporated in a probe together with the vibration element.
【請求項13】 前記スイッチは、プローブコネクタに
組み込まれていることを特徴とする請求項1記載の超音
波診断装置。
13. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein said switch is incorporated in a probe connector.
【請求項14】 前記スイッチは、前記送信回路及び前
記受信回路とともに超音波診断装置本体に組み込まれて
いることを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
14. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the switch is incorporated in the ultrasonic diagnostic apparatus main body together with the transmission circuit and the reception circuit.
【請求項15】 前記スイッチを一元的に制御する制御
回路を備えることを特徴とする請求項1記載の超音波診
断装置。
15. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a control circuit for integrally controlling said switch.
【請求項16】 前記スイッチを個別に制御する制御回
路を備えることを特徴とする請求項1記載の超音波診断
装置。
16. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a control circuit for individually controlling said switches.
【請求項17】 任意の第2振動素子とそれとペアをな
す第3振動素子との一方を固定的に使用するために任意
のスイッチを他のスイッチとは分離して制御する制御回
路を備えることを特徴とする請求項1記載の超音波診断
装置。
17. A control circuit for controlling an arbitrary switch separately from another switch in order to use one of an arbitrary second vibrating element and a third vibrating element paired with the second vibrating element in a fixed manner. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項18】 前記第1振動素子は前記第2振動素子
とともに内側領域に分布し、前記第3振動素子は外側領
域に分布しており、 2次元走査時には、送受信ともに、内側領域内の前記第
1振動素子と外側領域の前記第2振動素子とを選択し、
3次元走査時には、送受信ともに、内側領域内の前記第
1振動素子と前記第2振動素子とを選択するために、前
記スイッチを制御する制御回路を備えることを特徴とす
る請求項1記載の超音波診断装置。
18. The first vibrating element is distributed in an inner area together with the second vibrating element, and the third vibrating element is distributed in an outer area. During two-dimensional scanning, both transmission and reception are performed in the inner area. Selecting a first vibrating element and the second vibrating element in an outer region;
2. The three-dimensional scanning device according to claim 1, further comprising a control circuit for controlling the switch to select the first vibrating element and the second vibrating element in an inner area for both transmission and reception. Ultrasound diagnostic device.
【請求項19】 前記第1振動素子は前記第2振動素子
とともに内側領域に分布し、前記第3振動素子は外側領
域に分布しており、 2次元走査時には、送受信ともに、内側領域内の前記第
1振動素子と外側領域の前記第2振動素子とを選択し、
3次元走査の送信時には、内側領域内の前記第1振動素
子と前記第2振動素子とを選択し、3次元走査の受信時
には、内側領域内の前記第1振動素子と外側領域の前記
第3振動素子とを選択するために、前記スイッチを制御
する制御回路を備えることを特徴とする請求項1記載の
超音波診断装置。
19. The first vibrating element is distributed in an inner area together with the second vibrating element, and the third vibrating element is distributed in an outer area. During two-dimensional scanning, both transmission and reception are performed in the inner area. Selecting a first vibrating element and the second vibrating element in an outer region;
When transmitting a three-dimensional scan, the first vibrating element and the second vibrating element in the inner area are selected, and when receiving the three-dimensional scanning, the first vibrating element in the inner area and the third vibrating element in the outer area are selected. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a control circuit that controls the switch to select a vibration element.
【請求項20】 前記第1振動素子は前記送信回路と受
信回路とに接続され、前記第2振動素子は前記第3振動
素子と選択的に前記送信回路に接続され、さらに外側領
域における第4振動素子が前記受信回路に固定的に接続
されることを特徴とする請求項1記載の超音波診断装
置。
20. The first vibrating element is connected to the transmitting circuit and the receiving circuit, and the second vibrating element is selectively connected to the third vibrating element and the transmitting circuit. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a vibration element is fixedly connected to the receiving circuit.
【請求項21】 前記第1振動素子は前記送信回路に固
定的に接続され、前記第2振動素子は前記第3振動素子
と選択的に前記送信回路に接続され、さらに内側領域に
おける第4振動素子と外側領域における第5振動素子と
が前記受信回路に固定的に接続されることを特徴とする
請求項1記載の超音波診断装置。
21. The first vibrating element is fixedly connected to the transmitting circuit, the second vibrating element is selectively connected to the third vibrating element and the transmitting circuit, and further includes a fourth vibrating element in an inner region. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the element and a fifth vibration element in an outer region are fixedly connected to the receiving circuit.
【請求項22】 前記第1振動素子は前記送信回路に固
定的に接続され、前記第2振動素子は前記第3振動素子
と選択的に前記送信回路に接続され、さらに内側領域に
おける第4振動素子が前記受信回路に固定的に接続さ
れ、内側領域における第5振動素子が外側領域の第6振
動素子と前記受信回路に選択的に接続されることを特徴
とする請求項1記載の超音波診断装置。
22. The first vibrating element is fixedly connected to the transmitting circuit, the second vibrating element is selectively connected to the third vibrating element and the transmitting circuit, and further includes a fourth vibrating element in an inner region. The ultrasonic device according to claim 1, wherein an element is fixedly connected to the receiving circuit, and a fifth vibrating element in an inner region is selectively connected to a sixth vibrating element in an outer region and the receiving circuit. Diagnostic device.
【請求項23】 2次元的に配列された複数の振動素子
と、前記振動素子を介して被検体に超音波を送信する送
信回路と、前記振動素子を介して前記被検体からエコー
を受信する受信回路とを有する超音波診断装置におい
て、 前記複数の振動素子は、スイッチの切り替えにより送信
開口と受信開口との少なくとも一方が変化するように、
前記送信回路と前記受信回路とに対して接続されている
ことを特徴とする超音波診断装置。
23. A plurality of vibrating elements arranged two-dimensionally, a transmitting circuit for transmitting ultrasonic waves to the subject via the vibrating elements, and receiving an echo from the subject via the vibrating elements. In an ultrasonic diagnostic apparatus having a receiving circuit, the plurality of vibrating elements are configured such that at least one of a transmission aperture and a reception aperture changes by switching a switch,
An ultrasonic diagnostic apparatus connected to the transmission circuit and the reception circuit.
【請求項24】 2次元的に配列された複数の振動素子
と、前記振動素子を介して被検体に超音波を送信する送
信回路と、前記振動素子を介して前記被検体からエコー
を受信する受信回路とを有する超音波診断装置におい
て、 前記複数の振動素子には前記送信回路と前記受信回路と
の少なくとも一方に対してスイッチにより選択的に接続
される振動素子のペアが複数含まれ、前記スイッチの切
り替え制御により開口が様々に変化するようになってい
ることを特徴とする超音波診断装置。
24. A plurality of vibrating elements arranged two-dimensionally, a transmitting circuit for transmitting ultrasonic waves to the subject via the vibrating elements, and receiving an echo from the subject via the vibrating elements. In an ultrasonic diagnostic apparatus having a receiving circuit, the plurality of vibrating elements include a plurality of pairs of vibrating elements that are selectively connected to at least one of the transmitting circuit and the receiving circuit by a switch. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that the aperture is changed variously by switching control of a switch.
【請求項25】 前記開口の拡大に伴って、前記送信回
路と前記受信回路との少なくとも一方に接続される振動
素子の内側領域の密度が外側領域の密度よりも高くなる
ように、ペアリングがなされていることを特徴とする請
求項24記載の超音波診断装置。
25. Pairing is performed so that the density of the inner region of the vibrating element connected to at least one of the transmitting circuit and the receiving circuit becomes higher than the density of the outer region as the opening increases. 25. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 24, wherein the ultrasonic diagnostic apparatus is performed.
【請求項26】 前記開口の変化に関わらず、前記送信
回路と前記受信回路との少なくとも一方に接続される振
動素子の各開口内での密度が一定になるように、ペアリ
ングがなされていることを特徴とする請求項24記載の
超音波診断装置。
26. Pairing is performed such that the density in each opening of the vibrating element connected to at least one of the transmitting circuit and the receiving circuit is constant irrespective of the change in the opening. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 24, wherein:
【請求項27】 2次元的に配列された複数の振動素子
と、前記振動素子を介して被検体に超音波を送信する送
信回路と、前記振動素子を介して前記被検体からエコー
を受信する受信回路とを有する超音波診断装置におい
て、 前記複数の振動素子の中には、複数の第1振動素子と、
前記複数の第1振動素子とそれぞれスイッチにより選択
的に前記送信回路と前記受信回路との少なくとも一方に
接続される複数の第2振動素子とが含まれていて、前記
スイッチの切り替えにより開口が変化することを特徴と
する超音波診断装置。
27. A plurality of vibrating elements arranged two-dimensionally, a transmitting circuit for transmitting ultrasonic waves to the subject via the vibrating elements, and receiving an echo from the subject via the vibrating elements. In an ultrasonic diagnostic apparatus having a receiving circuit, among the plurality of vibration elements, a plurality of first vibration elements;
A plurality of first vibrating elements and a plurality of second vibrating elements selectively connected to at least one of the transmitting circuit and the receiving circuit by a switch, wherein an aperture is changed by switching the switch; An ultrasonic diagnostic apparatus, comprising:
【請求項28】 2次元的に配列された複数の超音波振
動素子と、 第1の領域内を第1の超音波振動素子密度で駆動する第
1の送信モードと、前記第1の領域より広い第2の領域
を第1の超音波振動素子密度より低い第2の超音波振動
素子密度で駆動する第2の送信モードとを切り換える制
御手段と、 前記モードに応じて前記超音波振動素子の一部に対して
送信用の駆動信号を送る送信手段と、 前記超音波振動素子で受波された信号に基づいて超音波
画像を生成する受信信号処理手段とを備えたことを特徴
とする超音波診断装置。
28. A plurality of ultrasonic vibrating elements arranged two-dimensionally, a first transmission mode for driving a first region at a first ultrasonic vibrating element density, Control means for switching between a second transmission mode in which a large second region is driven at a second ultrasonic vibration element density lower than the first ultrasonic vibration element density, and control of the ultrasonic vibration element according to the mode. Transmitting means for transmitting a driving signal for transmission to a part thereof; and receiving signal processing means for generating an ultrasonic image based on a signal received by the ultrasonic vibration element. Ultrasound diagnostic device.
【請求項29】 前記制御手段は、3次元走査を行なう
場合に、前記第1の送信モードを選択し、2次元走査を
行なう場合に、前記第2の送信モードを選択するもので
あることを特徴とする請求項28記載の超音波診断装
置。
29. The control means selects the first transmission mode when performing three-dimensional scanning, and selects the second transmission mode when performing two-dimensional scanning. 29. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 28, wherein:
【請求項30】 前記制御手段は、多段フォーカス時に
少なくとも前記第1の送信モード及び前記第2の送信モ
ードを切り換えるものであり、フォーカス位置が遠距離
の場合に前記第1の送信モードを選択し、フォーカス位
置が近距離の場合に前記第2の送信モードを選択するも
のであることを特徴とする請求項28記載の超音波診断
装置。
30. The control means switches at least the first transmission mode and the second transmission mode at the time of multi-stage focusing, and selects the first transmission mode when the focus position is a long distance. 29. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 28, wherein the second transmission mode is selected when the focus position is a short distance.
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