JP2002034982A - 超音波計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波計測装置において、振動素子の微細化
によるインピダンスの増大に対し、受信回路系にプリア
ンプを設けて対処することを容易とする。 【解決手段】 二次元アレイ振動子においては送信、受
信のチャネル数を少なくするために、送信素子はアレイ
の中央部の送信開口内に密集配置し、受信素子はより広
い受信開口内に分散配置する。ここで、送信素子と受信
素子とを共用せず、別個のものとする。これにより、受
信増幅回路４０は送信ドライバ１２からの高圧の電圧パ
ルスを受けないため、構成が容易となる。送信電圧制御
部１４は送信電圧重み記録部１６から読み出した送信電
圧重み値に応じて、送信ドライバ１２への供給電圧を制
御する。これにより、受信素子に近いほど送信素子の送
信電圧が低くなるように重み付けがなされ、受信素子が
送信開口内にも分散配置されることに伴うサイドローブ
の増加が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象に対し超
音波を送信し、検査対象からの反射波から得られる受信
信号に基づいて計測を行う超音波計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次元アレイ振動子は、超音波ビームを
アジマス方向とエレベーション方向との二方向にステア
リングすることができ、これにより、三次元空間を自由
に走査することができる。

【０００３】ここで、二次元アレイ振動子を構成する振
動素子のサイズは微細となるため、振動素子のインピー
ダンスが大きくなる。そのためアレイ振動子を駆動する
本体装置とアレイ振動子とを接続するケーブル内での信
号損失が大きくなる。これを改善するため、振動素子の
近傍に受信用プリアンプを設け、受信信号を増幅して本
体装置へ送る構成が採られている。

【０００４】さて、振動素子は微細であるため、これに
送信回路からのケーブルと受信回路からのケーブルとを
別個に接続することは難しい。そのため、送信回路と接
続するケーブル及び受信回路と接続するケーブルを共用
にする構成が採られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、振動素子に送
信回路と受信回路とを接続するケーブルを共用にした場
合、受信用プリアンプに対して送信回路からの高圧の送
信電圧が印加される。この対応策として、プリアンプに
保護回路を設けることが挙げられるが、回路規模が大き
くなり、またプリアンプ自体が発生する熱雑音が多くな
るといった問題がある。

【０００６】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、上記問題点を回避しつつ、プリアンプを用
いて振動素子のインピーダンスの増加に対応することが
できる超音波計測装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波計測
装置は、複数の送信素子及び複数の受信素子からなり、
超音波を送受信する二次元アレイ振動子と、前記複数の
送信素子に対して送信信号を供給する送信回路とを有
し、前記複数の送信素子は、内部に少なくとも１つの送
信素子間隙領域を生じさせる所定パターンの送信素子領
域に密集配置され、前記送信回路が、前記送信素子領域
と前記送信素子間隙領域との境界への前記各送信素子の
近さに応じて当該送信素子の超音波送信強度を重み付け
制御するものである。

【０００８】本発明によれば、二次元アレイ振動子は、
送信専用の振動素子である送信素子と受信専用の振動素
子である受信素子とから構成される。これにより送信回
路は送信素子にのみ接続されればよく、一方、受信回路
は受信素子にのみ接続されればよい。すなわち、送信系
統と受信系統とが分離されるので、受信系統に設けられ
るプリアンプに送信回路からの高圧の送信電圧が印加さ
れることがない。ここで、このように送信と受信とを別
々の振動素子で行うことはさらなる課題を生じる。しか
し、本発明は以下に述べるとおりその課題に対しても解
決している。従来は、所定の一つの送信駆動領域内全体
の振動素子を用いて送信を行っていたため、送信ビーム
におけるサイドローブが抑えられていたが、上述のよう
に送信素子と受信素子とを別個のものとした場合、送信
駆動領域内に受信特性上、必要とされる受信素子からは
送信を行うことができない。このように送信素子領域の
内部に送信素子を配置することができない送信素子間隙
領域が生じると、その境界部分での高調波成分により、
サイドローブが増加する。本発明では、送信素子領域内
に送信素子間隙領域が生じることに起因するサイドロー
ブを低減するために、送信素子領域内の各送信素子が当
該送信素子領域と送信素子間隙領域との境界にどれだけ
近いかに応じて、当該送信素子の超音波送信強度が重み
付け制御される。例えば、送信回路は、送信素子と当該
境界との距離が小さいほど、送信駆動電圧を低くして超
音波送信強度を弱める制御を行う。

【０００９】他の本発明に係る超音波計測装置において
は、前記受信素子が、前記二次元アレイ振動子の面内に
分散配置されることを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、少ない受信素子で広い受
信開口を得ることができ、受信チャネル数の減少による
受信回路の規模の縮小及びケーブルの接続工数の低減が
図られる。受信素子は、送信素子領域を含んだ二次元ア
レイ振動子の面内に分散配置される。受信素子は送信素
子領域の内部にも配置することができ、その配置部分が
送信素子間隙領域となる。また送信素子領域が二次元ア
レイ振動子の一部分に密集配置される場合には、受信素
子はその周辺領域にも分散配置することができる。分散
配置のパターンは、受信ビームのサイドローブが低減さ
れるように定めるのが好適である。

【００１１】本発明の好適な態様は、前記送信素子領域
が、前記二次元アレイ振動子の中央部分に配置される超
音波計測装置である。

【００１２】別の本発明に係る超音波計測装置は、複数
の振動素子からなり、超音波を送受信する二次元アレイ
振動子と、前記二次元振動子アレイの面内に少なくとも
１つ配置される受信対応領域から受信信号を検出する受
信回路とを有し、前記受信対応領域が、所定パターンに
密集配置された複数の振動素子を含み、前記受信回路
が、前記受信対応領域に含まれる前記各振動素子の当該
受信対応領域の境界への近さに応じて、当該振動素子の
受信利得を重み付け制御するものである。

【００１３】本発明によれば、受信対応領域に複数包含
される振動素子に受信回路が接続され、これら振動素子
を用いて超音波エコーの受信が行われる。なお、受信対
応領域内の振動子は受信のみを行い送信を行わないもの
であっても、受信と送信との両方を行うものであっても
よい。受信対応領域とその外側領域との境界に起因する
高調波成分により、受信ビームにサイドローブが生じう
る。本発明では、このサイドローブを低減するために、
受信対応領域内の各振動素子が当該受信対応領域とその
外側領域との境界にどれだけ近いかに応じて、当該振動
素子から得られる受信信号に対する利得が重み付け制御
される。例えば、受信回路は、振動素子と当該境界との
距離が小さいほど、受信利得を低くして受信信号を弱め
る制御を行う。

【００１４】本発明に係る超音波計測装置は、前記受信
対応領域を複数有し、前記受信対応領域が、前記二次元
振動子アレイの面内に分散配置されることを特徴とす
る。

【００１５】本発明によれば、少ない受信素子で広い受
信開口を得ることができ、受信チャネル数の減少による
受信回路の規模の縮小及びケーブルの接続工数の低減が
図られる。分散配置のパターンは、受信ビームのサイド
ローブが低減されるように定めるのが好適である。

【００１６】本発明に係る超音波計測装置は、複数の送
信素子及び複数の受信素子からなり、超音波を送受信す
る二次元アレイ振動子を有し、前記複数の送信素子が、
内部に少なくとも１つの送信素子間隙領域を生じさせる
所定パターンの送信素子領域に密集配置され、前記複数
の受信素子が、前記送信素子間隙領域又は前記送信素子
領域の周辺領域に分散配置されるものである。

【００１７】本発明によれば、二次元アレイ振動子は、
送信専用の振動素子である送信素子と受信専用の振動素
子である受信素子とから構成され、送信系統と受信系統
とが分離される。よって、受信系統に設けられるプリア
ンプに送信回路からの高圧の送信電圧が印加されること
に伴う不都合が回避される。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る超音波計測装
置の実施形態について図面を参照して説明する。

【００１９】［実施の形態１］図１には、本発明の実施
の形態である超音波診断装置の全体構成がブロック図と
して示されている。この超音波診断装置は、二次元アレ
イ振動子を有し、被検体内の臓器等を三次元的に走査し
て、診断に必要な情報を計測し取得するものである。

【００２０】プローブ１０は、超音波パルスの送信及び
エコーの受信を行う超音波探触子であり、このプローブ
１０に二次元アレイ振動子が格納され、その二次元アレ
イ振動子の電子走査によって超音波ビームが電子的に走
査される。その電子走査方式としては例えば電子リニア
走査や電子セクタ走査などを挙げることができる。二次
元アレイ振動子には振動素子が二次元マトリクス状に配
列される。その振動素子の数は通常、非常に多いため、
送信回路、受信回路、信号線などの数の制約から全ての
振動素子を送受信に用いることは困難である。そこで二
次元アレイ振動子内の一部のみを用いて送受信を行うよ
うに構成される。本装置では特に送信と受信とが別々の
振動素子で行われるように構成される。すなわち、一部
の振動素子が送信素子に、また他の一部の振動素子が受
信素子に割り当てられる。

【００２１】送信素子、受信素子にはそれぞれ信号線が
接続され、この信号線を介して各送信素子には送信系の
回路が、一方、各受信素子には受信系の回路が接続され
る。

【００２２】送信回路系は、送信ドライバ１２、送信電
圧制御部１４、送信電圧重み記録部１６、送信トリガ発
生部２０、送信遅延回路２２を含んで構成される。送信
ドライバ１２はトリガ信号を入力されると、送信電圧制
御部１４により制御される送信電圧に応じたパルス高を
有する電圧パルスを生成し、当該パルスを送信素子であ
る振動素子３０に印加する。

【００２３】送信電圧制御部１４は、送信電圧重み記録
部１６にあらかじめ設定されている送信電圧重み値のう
ち各送信素子それぞれに対応する値を読み出し、その値
に基づいて各送信ドライバ１２それぞれへの供給電圧を
個々に制御する。これにより、各送信素子に印加される
電圧パルスの電圧値が重み付けされる。

【００２４】トリガ信号は送信トリガ発生部２０から発
生され、送信遅延回路２２によって各送信素子ごとに遅
延されて各送信ドライバ１２に入力される。送信素子ご
との遅延量は、各送信素子から送信される超音波が合成
されてビームを形成するように制御される。

【００２５】一方、受信回路系は、受信増幅回路（プリ
アンプ）４０、Ａ／Ｄ変換器（analog-to-digital conv
erter）４２、受信遅延回路４４、加算回路４６、受信
信号処理部４８、表示部５０を含んで構成される。受信
素子である振動素子６０はエコーに応じた電気的な受信
信号を出力し、各チャネルの受信信号は受信増幅回路４
０で増幅される。また、Ａ／Ｄ変換器４２は、受信増幅
回路４０から出力されるアナログの受信信号を各チャネ
ルごとにデジタル信号に変換する。さらに、デジタル信
号に変換された各チャネルの受信信号は、受信遅延回路
４４でチャネル間の位相を調整された後、加算回路４６
で互いに加算される。受信遅延回路４４及び加算回路４
６により各受信素子からの受信信号は互いに整相加算さ
れ、受信フォーカスが実現される。各受信遅延回路４４
における遅延量は、図示しない制御部によって受信ビー
ムの方向に応じて可変制御される。

【００２６】整相加算された受信信号は、受信信号処理
部４８へ入力される。受信信号処理部４８は、例えば、
被検体の３次元エコー画像や設定された断面でのＢモー
ド断層像の生成処理、またドプラ信号処理などを行う。
表示部５０は受信信号処理部４８で生成された画像信号
に基づいて画像表示を行う。

【００２７】図２は、本装置の二次元アレイ振動子にお
ける送信素子と受信素子との配置例を示す模式図であ
る。図において、マトリクス状に配列された各升目それ
ぞれが振動素子を表し、そのうち送信素子である振動素
子３０には“●”印を付し、また受信素子である振動素
子６０には“×”印を付している。この図から明らかな
ように、送信素子は二次元アレイ振動子の中央部分に設
けられる送信開口に密集配置され、受信素子はその送信
素子の密集領域を含んでアレイ全体に分散配置される。
送信素子を中央部分に密集配置することにより、基本的
にサイドローブが低減される。受信素子は二次元アレイ
振動子の面内に広く分散配置されることにより、受信回
路の数が少なくて済む一方、大きな受信開口が確保さ
れ、シャープな受信ビームを形成することができる。つ
まり、この構成では、送信に際しては、ビームは絞られ
ずに太く形成され、受信におけるフォーカスによって、
細いビームでの走査が実現される。

【００２８】受信素子は二次元アレイ振動子内にまばら
に配置されるが、その配置パターンは不規則性を持たせ
ることにより、高調波成分の低減が図られている。受信
は二次元アレイ振動子の中央部分においても行う必要が
あるため、送信素子が密集する送信開口内にも受信素子
が分散配置される。本装置では、受信素子と送信素子と
は共用されない。つまり、受信素子には送信回路系は接
続されない。これにより、受信増幅回路４０に送信電圧
パルスが印加されないので、受信増幅回路４０の耐圧を
大きくする特別の設計が不要であり、また回路を小さく
構成することができる。

【００２９】送信開口内に受信素子が配置されることに
より、当該送信素子が密集配置された領域内に送信素子
が配置されない間隙領域が生じる。この送信素子の配置
領域と間隙領域との境界、つまりエッジは高い空間周波
数成分を有する。そのため、送信素子が配置される中央
部分の空間周波数成分における高周波成分が増加し、サ
イドローブ増加の原因となる。

【００３０】この様子を模式的に示したものが図３〜図
６である。これら各図（ａ）は横軸Ｘで表される一次元
方向に配列された振動素子に対する送信電圧の空間的な
分布（以下、空間電圧分布と称する）を表しており、縦
軸Ｖは送信電圧を表す。また各図（ｂ）は、それぞれに
対応する空間電圧分布をフーリエ変換した結果（以下、
空間周波数分布と称する）を示すものである。空間周波
数分布の横軸は、本来、周波数を表すが、この空間周波
数分布は、アレイ振動子から放射される超音波が空間に
形成するビームの指向特性と相似形になることが知られ
ており、ここではビーム中心軸から測った角度θを横軸
に設定している。一方、縦軸Ｉは角度θの方向に送信さ
れる超音波の強度を表す。

【００３１】図３は、空間電圧分布が矩形の分布形状７
０を有する場合のサイドローブの様子を示す模式図であ
る。この場合、送信開口内の全ての振動素子に一様強度
の送信電圧パルスが印加される（同図（ａ））。この場
合の空間周波数分布は、公知のジンク関数（図では絶対
値表示されている）になることが知られている（例え
ば、宮川洋、今井秀樹共著「高速フーリエ変換」科学技
術出版社）。同図（ｂ）に示すように、ジンク関数は、
中心方向に存在する１個のメインローブ７２と中心以外
の方向に存在する複数個のサイドローブ７４から形成さ
れる。このサイドローブは超音波画像を形成する際に疑
似物体を生む要因となり好ましからざる現象である。

【００３２】このサイドローブを低減させる一手法を示
すものが図４である。図４は、図３の場合と同じく送信
開口内の全ての振動素子を送信駆動する場合において、
超音波診断装置の分野にて「アポタイゼーション」と呼
ばれる技術を適用した場合のサイドローブの様子を示す
模式図である。このアポタイゼーションによれば、送信
開口内の振動素子に印加される送信電圧は、送信開口の
端部に近い素子ほど小さくなるような重み付けが行われ
る。この場合の空間周波数分布は、図３の場合に比べサ
イドローブが低減される。

【００３３】さて、本装置では、上述したように、送信
開口内に送信を行わない受信素子が配置される。図５
は、送信開口内の振動素子を図３に示す矩形の空間電圧
分布で駆動する場合において、その送信開口内に受信素
子を配置した場合のサイドローブの様子を示す模式図で
ある。図５（ａ）は、送信開口８０内に受信素子が配置
される送信素子間隙領域８２が生じ、空間電圧分布に溝
が生じることを示している。この場合、上述したよう
に、送信素子が密集した領域と送信素子間隙領域とのエ
ッジに起因してサイドローブが図３の場合より増加する
（図５（ｂ））。

【００３４】また図６は、図４に示す送信開口の端部に
おいてアポタイゼーションが行われる場合において、そ
の送信開口内に受信素子を配置した場合のサイドローブ
の様子を示す模式図である。この場合においても空間電
圧分布に溝が生じ、図４の場合よりサイドローブが増加
する（図６（ｂ））。なお、送信開口の端部でアポタイ
ゼーションが行われている分、図５に示す場合よりはサ
イドローブは低減されるが、依然として大きなサイドロ
ーブが残る。

【００３５】これに対し、本装置は、送信を行わない受
信素子を送信開口内に設けつつも、図５、図６に示す場
合には生じたサイドローブの増加を防止する。図７はこ
の本装置の原理を説明するための空間電圧分布と空間周
波数分布との模式図である。本装置では、送信開口の端
部において上述したアポタイゼーションが行われると共
に、送信素子が送信素子密集領域と送信素子間隙領域と
の境界に近いほど、当該送信素子に印加される送信電圧
が小さくなるような重み付け制御が行われる（図７
（ａ））。この結果、図６（ｂ）に示す場合よりも、空
間周波数分布の高調波成分が低減され、サイドローブが
低減される（図７（ｂ））。

【００３６】図８は、送信素子間隙領域である受信素子
との境界近傍において行われる送信電圧の重み付けを二
次元アレイ振動子面内にて示した模式図である。当該境
界から十分に離れた送信素子９０に印加される送信電圧
を１００％とする。受信素子９２は送信を行わないので
送信電圧の重みは０％である。矩形の受信素子９２の各
辺に接する４個の送信素子９４は、例えば４０％の送信
電圧で駆動される。またその４個の送信素子９４に辺を
接する８個の送信素子９６は、例えば８０％の送信電圧
で駆動される。

【００３７】また図９は、受信素子９２からの距離に応
じた送信電圧の重み付けの一例を示すグラフである。横
軸は振動素子の一次元的な位置を示しており、縦軸が送
信電圧の大きさを相対値で表している。

【００３８】この送信電圧の重み付けの制御は図１に示
す送信電圧制御部１４及び送信電圧重み記録部１６によ
り行われる。送信電圧重み記録部１６に記録されている
各送信素子の送信電圧重み値は、各送信素子の送信電圧
を最大送信電圧の何％にするかを表す。送信電圧制御部
１４は各送信素子に対応する送信電圧重み値を読み出
し、それらに応じた電圧を生成して、各送信素子ごとに
設けられる送信ドライバ１２それぞれへ供給する。各送
信ドライバ１２は送信電圧制御部１４から供給された電
圧に応じた送信電圧のパルスを生成するので、これによ
り、各送信素子の送信電圧の重み付け制御が行われる。

【００３９】図１０は、本装置における送信ビームの指
向性に関する計算機シミュレーションの結果を示すグラ
フである。図１０（ａ）は、空間電圧分布を示すグラフ
であり、横軸が振動素子の位置、縦軸が送信電圧の相対
値を表す。この空間電圧分布は、送信開口内に受信専用
の振動素子を有し、その受信専用素子と送信素子との境
界部分の送信素子に対して送信電圧の重み付けを行った
ものである。同図（ｂ）はこの空間電圧分布に対する空
間周波数分布を示すグラフであり、横軸は指向方向に対
応する周波数であり、縦軸が超音波の強度である。

【００４０】図１１は、送信電圧の重み付けを行わない
場合における送信ビームの指向性に関する計算機シミュ
レーションの結果を示すグラフであり、図１０との対比
のために示す。図１１（ａ）に示す空間電圧分布は、図
１０（ａ）と同じ位置に受信専用素子を有するが、図１
０（ａ）とは異なり、境界部分での重み付けを行わない
場合の分布を示している。同図（ｂ）はこの空間電圧分
布に対する空間周波数分布を示すグラフである。

【００４１】図１０（ｂ）と図１１（ｂ）とを対比する
と理解されるように、送信電圧の重み付けを行った図１
０に示す本装置の場合は、重み付けを行わない図１１に
示す場合よりもサイドローブが低減される。

【００４２】［実施の形態２］図１２には、本発明の第
２の実施の形態である超音波診断装置の全体構成がブロ
ック図として示されている。この図において、上記第１
の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、
説明の簡略化を図る。

【００４３】上記第１の実施の形態の装置が送信素子に
対して送信電圧の重み付けを行ってサイドローブの低減
を図るものであったのに対し、本装置は受信を行う振動
素子に対して重み付けを行ってサイドローブの低減を図
るものである。

【００４４】プローブ１０に格納される二次元アレイ振
動子は、第１の実施の形態と同様、中央部に設けられた
送信開口内の振動素子から超音波を送信し、送信開口よ
り大きく設定される受信開口内の振動素子でそのエコー
を受信する。送信には送信開口内の全ての振動素子が用
いられ、受信には受信開口内にまばらに選択される振動
素子が用いられる。すなわち、送信開口内の全ての振動
素子には信号線を介して送信回路系が接続され、また受
信開口内の振動素子には、受信に用いるように選択され
た振動素子にのみ受信回路系が接続される。受信に用い
られる振動素子は送信開口内にも分散配置され、この送
信開口内で受信に用いられる振動素子には、送信回路系
と受信回路系との両方が接続される。図１２において、
振動素子２００は送信専用素子であり、送信回路系のみ
が接続される。また振動素子２０２は送信と受信との両
方を行う送受信共用素子であり、送信回路系と受信回路
系との両方が接続される。振動素子２０４は受信専用素
子であり、受信回路系のみが接続される。

【００４５】受信回路系は、上記第１の実施の形態の受
信回路系の構成に加えて、受信遅延回路４４と加算回路
４６との間に設けられる受信利得制御部２１０と、受信
利得制御部２１０で利用される受信利得重み値をあらか
じめ設定された受信利得重み記録部２１２とを含んで構
成される。

【００４６】二次元アレイ振動子内には、それぞれ一群
の受信専用素子又は送受信共用素子からなる受信ポイン
ト（受信対応領域）が分散配置される。例えば、各受信
ポイントは、その中心に位置する振動素子である中心振
動素子とその各辺に接する４個の振動素子である周辺振
動素子とを一群の振動素子として含む。二次元アレイ振
動子では、受信開口内に含まれる振動素子は非常に多数
になり得るが、本装置のように受信開口内に分散配置さ
れた限られた個数の振動素子で受信を行うことにより、
受信回路数を低減することができる。その反面、受信を
行う振動素子が、連続配置されず、分散した受信ポイン
トごとに配置されることにより、空間周波数分布の高調
波成分が増加し、受信ビームのサイドローブが増加す
る。受信ポイントの配置に不規則性を持たせる等の配慮
を行うことにより、その高調波成分は幾分は低減される
が必ずしも十分ではない。そこで本装置では、各受信ポ
イント内にて受信利得の重み付けを行って、その高調波
成分の一層の低減を図っている。

【００４７】この各受信ポイント内での受信利得の重み
付け処理は、受信利得重み記録部２１２に設定された受
信利得重み値を用いて、受信利得制御部２１０によって
行われる。受信利得重み記録部２１２には、例えば、各
受信ポイントそれぞれの中心振動素子に対して１００％
の受信利得重み値、また周辺振動素子に対して６０％の
受信利得重み値があらかじめ設定される。各振動素子の
受信利得制御部２１０は、当該振動素子に設定された受
信利得重み値を受信利得重み記録部２１２から読み出
す。そして受信利得制御部２１０は、受信遅延回路４４
から入力された受信信号の利得を、当該受信利得重み値
に応じて重み付けし、その重み付けした受信信号を加算
回路４６へ出力する。

【００４８】このような重み付けにより、上記第１の実
施の形態での送信電圧に対する重み付けと同様の原理に
より、整相加算された受信信号に含まれる高調波成分が
低減する。これにより受信ビームにおけるサイドローブ
の低減が図られる。

【００４９】本装置は、送信開口内の全ての振動素子は
送信を行うことができ、上記第１の実施の形態では生じ
た送信素子間隙領域は生じない。よって、それによるサ
イドローブの増加は生じず、送信素子間隙領域と送信素
子領域との境界での重み付けは不要である。本装置にお
ける送信電圧制御部１４、送信電圧重み記録部１６は送
信開口の端部でのアポタイゼーションを行うために用い
られる。

【００５０】なお、受信ポイントは密集配置された、よ
り多くの振動素子で構成することができ、受信利得重み
値は受信ポイントの外縁に近いほど小さく設定される。

【００５１】

【発明の効果】本発明の超音波計測装置によれば、送信
回路を接続する送信素子と受信回路を接続する受信素子
とを別個にする。これにより、受信素子にプリアンプを
設けることが容易となる。また、送信素子の送信電圧
は、送信素子領域の境界に近いほど低くする重み付けを
行うことにより送信素子と受信素子との分離によるサイ
ドローブの増加を抑えることができる。

【００５２】また、本発明の超音波計測装置によれば、
二次元アレイ振動子に分散配置される受信対応領域を密
集配置された複数の振動素子で構成し、それらの外縁に
近いほど受信利得を低くする重み付けを行う。これによ
り、受信回路を接続する振動素子を少なくしつつ、サイ
ドローブを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態である超音波診断
装置の概略のブロック図である。

【図２】 本装置の二次元アレイ振動子における送信素
子と受信素子との配置例を示す模式図である。

【図３】 空間電圧分布が矩形の分布形状を有する場合
のサイドローブの様子を説明する模式図である。

【図４】 送信開口内の全ての振動素子を送信駆動する
場合において、アポタイゼーションを適用した場合のサ
イドローブの様子を説明する模式図である。

【図５】 送信開口内に受信素子を配置した場合のサイ
ドローブの様子を説明する模式図である。

【図６】 送信開口内に受信素子を配置した場合におい
て、送信開口の端部にアポタイゼーションを適用した場
合のサイドローブの様子を説明する模式図である。

【図７】 本装置の原理を説明するための空間電圧分布
と空間周波数分布との模式図である。

【図８】 受信素子との境界近傍の送信素子に対して行
われる送信電圧の重み付けを二次元アレイ振動子面内に
て示した模式図である。

【図９】 受信素子からの距離に応じた送信電圧の重み
付けの一例を示すグラフである。

【図１０】 本装置における送信ビームの指向性に関す
る計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。

【図１１】 受信素子との境界において送信電圧の重み
付けを行わない場合における送信ビームの指向性に関す
る計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。

【図１２】 本発明の第２の実施の形態である超音波診
断装置の概略のブロック図である。

【符号の説明】

１０ プローブ、１２ 送信ドライバ、１４ 送信電圧
制御部、１６ 送信電圧重み記録部、２０ 送信トリガ
発生部、２２ 送信遅延回路、３０，６０，２００，２
０２，２０４ 振動素子、４０ 受信増幅回路、４２
Ａ／Ｄ変換器、４４ 受信遅延回路、４６ 加算回路、
４８ 受信信号処理部、５０ 表示部、２１０ 受信利
得制御部、２１２ 受信利得重み記録部。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C301 AA03 BB13 EE20 GB09 GB40 JA13 5J083 AA02 AB17 AC15 AC18 AC31 BA01 BB10 BB15 BB20 BC13 BC18 BD02 BD03 BD12 CB16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の送信素子及び複数の受信素子から
   なり、超音波を送受信する二次元アレイ振動子と、 前記複数の送信素子に対して送信信号を供給する送信回
   路と、 を有し、 前記複数の送信素子は、内部に少なくとも１つの送信素
   子間隙領域を生じさせる所定パターンの送信素子領域に
   密集配置され、 前記送信回路は、前記送信素子領域と前記送信素子間隙
   領域との境界への前記各送信素子の近さに応じて当該送
   信素子の超音波送信強度を重み付け制御すること、 を特徴とする超音波計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の超音波計測装置におい
   て、 前記受信素子は、前記二次元アレイ振動子の面内に分散
   配置されることを特徴とする超音波計測装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の超音波計
   測装置において、 前記送信素子領域は、前記二次元アレイ振動子の中央部
   分に配置されることを特徴とする超音波計測装置。
4. 【請求項４】 複数の振動素子からなり、超音波を送受
   信する二次元アレイ振動子と、 前記二次元振動子アレイの面内に少なくとも１つ配置さ
   れる受信対応領域から受信信号を検出する受信回路と、 を有し、 前記受信対応領域は、所定パターンに密集配置された複
   数の振動素子を含み、 前記受信回路は、前記受信対応領域に含まれる前記各振
   動素子の当該受信対応領域の境界への近さに応じて、当
   該振動素子の受信利得を重み付け制御すること、 を特徴とする超音波計測装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の超音波計測装置におい
   て、 前記受信対応領域を複数有し、 前記受信対応領域は、前記二次元振動子アレイの面内に
   分散配置されること、を特徴とする超音波計測装置。
6. 【請求項６】 複数の送信素子及び複数の受信素子から
   なり、超音波を送受信する二次元アレイ振動子を有し、 前記複数の送信素子は、内部に少なくとも１つの送信素
   子間隙領域を生じさせる所定パターンの送信素子領域に
   密集配置され、 前記複数の受信素子は、前記送信素子間隙領域又は前記
   送信素子領域の周辺領域に分散配置されること、 を特徴とする超音波計測装置。