JP2007044193A - Ultrasonic diagnosing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the picture quality of an ultrasonic image while aiming at the channel reduction in an ultrasonic diagnosing device which forms a three-dimensional image by using a 2D array oscillator. <P>SOLUTION: A plurality of subsidiary arrays 300A are set on the 2D array oscillator 300. A plurality of groups are set for each subsidiary array 300A. Each group is constituted of a plurality of vibration elements having a parallel connecting relationship. A subsidiary array shape regarding a plurality of the subsidiary arrays 300A is variably set depending on a beam orientation 304 and the depth of a focal point F1. Also, grouping patterns 310 to 320 are variably set for each subsidiary array 300A. Distances between respective vibration elements and the focal points can be adjusted as much as possible among a plurality of the vibration elements constituting each group, and a favorable beam profile can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、医療の分野で用いられる超音波診断装置に関し、特に、アレイ振動子上における複数のサブアレイの設定に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus used in the medical field, and more particularly to setting a plurality of subarrays on an array transducer.

超音波診断装置は、医療の分野において、生体(患者)の疾病を診断するために用いられる。詳しくは、超音波診断装置は、生体に対して超音波パルスを送波し、生体からの反射波を受波し、その受波によって得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成する。   The ultrasonic diagnostic apparatus is used for diagnosing a disease of a living body (patient) in the medical field. Specifically, the ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic pulse to a living body, receives a reflected wave from the living body, and forms an ultrasonic image based on a reception signal obtained by the reception.

超音波ビームを二次元走査し、これによって生体内に三次元エコーデータ取込空間を形成するために、二次元(2D)アレイ振動子が用いられる。2Dアレイ振動子は、一般に、複数の振動素子をX方向及びY方向に整列させてなるものである。   A two-dimensional (2D) array transducer is used to two-dimensionally scan the ultrasonic beam, thereby forming a three-dimensional echo data capture space in the living body. In general, a 2D array vibrator is formed by aligning a plurality of vibration elements in the X direction and the Y direction.

送受信部のチャンネルリダクション、複数の受信ビームの同時形成、あるいは、それ以外の目的から、2Dアレイ振動子上に複数のサブアレイを設定する場合がある。従来においては、2Dアレイ振動子上に複数のサブアレイが固定的に設定される。例えば、2Dアレイ振動子に対して矩形形状をもった複数のサブアレイが設定される。特許文献1には、複数の振動素子のグルーピングが示されているが、各グループの構成は固定的である。特許文献2には、整相加算を二段階で行う構成が開示されている。特許文献3の図6には、2Dアレイ振動子に複数のグループを固定的に設定すること、複数のグループに対して複数の第1ビームフォーマーを接続すること、及び、複数の第1ビームフォーマーの後段に複数の第2ビームフォーマーを設けること、が示されている。特許文献4には、2Dアレイ振動子上に複数の2Dサブアレイを設定すること、及び、各サブアレイ上に複数のグループを設定すること、が開示されている。   In some cases, a plurality of subarrays are set on the 2D array transducer for channel reduction of the transmission / reception unit, simultaneous formation of a plurality of reception beams, or other purposes. Conventionally, a plurality of subarrays are fixedly set on the 2D array transducer. For example, a plurality of subarrays having a rectangular shape are set for the 2D array transducer. Patent Document 1 discloses grouping of a plurality of vibration elements, but the configuration of each group is fixed. Patent Document 2 discloses a configuration in which phasing addition is performed in two stages. In FIG. 6 of Patent Document 3, a plurality of groups are fixedly set in the 2D array transducer, a plurality of first beam formers are connected to the plurality of groups, and a plurality of first beams It is shown that a plurality of second beam formers are provided after the former. Patent Document 4 discloses setting a plurality of 2D subarrays on a 2D array transducer and setting a plurality of groups on each subarray.

各サブアレイの形状あるいはグルーピングパターンを一律あるいは固定的に設定すると、送受波条件如何によっては、良好なビームプロファイルを得られないという問題がある。例えば、特定のビーム走査方向において、サイドローブが出やすくなる。特許文献5、6には、アレイ振動子上に複数のサブアレイを設定すること、各サブアレイに対して複数のグループを設定すること、が開示されている。各グループは基本的に複数の振動素子で構成され、それらに対しては共通の送信信号が分配供給されている。グループを構成する複数の振動素子からの複数の受信信号は加算され、加算後の受信信号に対して遅延処理がなされている。また、特許文献6には、各サブアレイの形状をビーム走査方向に応じて変更することが記載されている。   If the shape or grouping pattern of each subarray is set uniformly or fixedly, there is a problem that a good beam profile cannot be obtained depending on transmission / reception conditions. For example, side lobes are likely to appear in a specific beam scanning direction. Patent Documents 5 and 6 disclose setting a plurality of subarrays on an array transducer and setting a plurality of groups for each subarray. Each group is basically composed of a plurality of vibration elements, and a common transmission signal is distributed and supplied to them. A plurality of reception signals from a plurality of vibration elements constituting the group are added, and a delay process is performed on the reception signals after the addition. Patent Document 6 describes that the shape of each subarray is changed in accordance with the beam scanning direction.

特開2001−276064号公報JP 2001-276064 A 特開2001−104303号公報JP 2001-104303 A 特開平9−322896号公報JP-A-9-322896 米国特許第5832923号明細書US Pat. No. 5,832,923 特開2005−34633号公報JP 2005-34633 A 特開2005−34634号公報JP 2005-34634 A

ところで、良好なフォーカスを実現するためには、各グループを構成する並列接続関係(つまり、同じ遅延処理関係)にある複数の振動素子間で、各振動素子とフォーカス点との間の音響的な距離ができるだけ等しくなるように、各グループの構成(各サブアレイ内のグルーピングパターン)を決定することが望まれる。ビームアドレスやフォーカス点(特に送信フォーカス点)深さが変化すると、フォーカス点から各振動素子までの音響的な距離が変化する。よって、そのようなビーム走査条件の変更に伴ってサブアレイ形状やグルーピングパターンを動的に変更することが望まれる。   By the way, in order to realize a good focus, between each vibration element and the focus point between a plurality of vibration elements in a parallel connection relationship (that is, the same delay processing relationship) constituting each group. It is desirable to determine the configuration of each group (grouping pattern in each subarray) so that the distances are as equal as possible. When the beam address or focus point (especially transmission focus point) depth changes, the acoustic distance from the focus point to each vibration element changes. Therefore, it is desirable to dynamically change the subarray shape and grouping pattern with such a change in beam scanning conditions.

本発明の目的は、良好なビームプロファイルを得られる超音波診断装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of obtaining a good beam profile.

本発明の他の目的は、送受信部のチャンネルリダクションを行う場合において、超音波画像の画質を維持又は向上できるようにすることにある。   Another object of the present invention is to make it possible to maintain or improve the image quality of an ultrasonic image when performing channel reduction of a transmission / reception unit.

(1)本発明に係る超音波診断装置は、複数の振動素子で構成され、二次元走査される超音波ビームを形成するアレイ振動子と、前記アレイ振動子に接続され、前記アレイ振動子に対して複数のサブアレイを設定すると共に前記各サブアレイに対してそれぞれが1又は複数の振動素子で構成される複数のグループを設定するスイッチング手段と、前記アレイ振動子に前記スイッチング手段を介して接続され、前記各グループごとにグループ送信信号を生成する送信手段と、前記アレイ振動子に前記スイッチング手段を介して接続され、前記スイッチング手段から出力された各グループのグループ受信信号を処理する受信手段と、を含み、前記スイッチング手段は、少なくともフォーカス点の深さに基づいて、前記各サブアレイごとにグルーピングパターンを個別的に設定することを特徴とする。 (1) An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a plurality of vibration elements, an array transducer that forms a two-dimensionally scanned ultrasonic beam, and is connected to the array transducer, Switching means for setting a plurality of sub-arrays and setting a plurality of groups each composed of one or a plurality of vibration elements for each sub-array, and being connected to the array transducer via the switching means. Transmitting means for generating a group transmission signal for each group; receiving means connected to the array transducer via the switching means; and processing a group reception signal of each group output from the switching means; And the switching means includes grouping for each of the subarrays based on at least the depth of the focus point. The and sets individually Gupatan.

上記構成によれば、スイッチング手段が、アレイ振動子上におけるサブアレイ設定機能、及び、各サブアレイごとのグルーピングパターン(複数グループの配列形態)の設定機能を有する。そして、各サブアレイごとにグルーピングパターンを個別的に設定し、しかもそれを動的に可変することができる。これにより、各グループを構成する複数の振動素子間で、三次元空間内のフォーカス点からグループ内の各振動素子までの距離ができるだけ揃うように調整でき、その結果として良好なフォーカスを実現できる。すなわち、フォーカス点の深さを考慮してグルーピングパターンを設定すれば、良好なビームプロファイルを得られる。ここで、基本的には、上記フォーカス点は送信フォーカス点であり、上記超音波ビームは送信ビームである。各グループは通常は複数の振動素子によって構成されるが、1つの振動素子によって構成されるグループがあってもよい。後述するように、ビーム走査条件(特にビーム走査方向)に応じて、サブアレイ形状を可変させるのが望ましいが、サブアレイ形状を固定するようにしてもよい。   According to the above configuration, the switching means has a sub-array setting function on the array transducer and a setting function for grouping patterns (arrangement forms of a plurality of groups) for each sub-array. A grouping pattern can be individually set for each sub-array and can be dynamically varied. Thereby, it is possible to adjust the distance from the focus point in the three-dimensional space to the respective vibration elements in the group as much as possible between a plurality of vibration elements constituting each group, and as a result, it is possible to realize a good focus. That is, if a grouping pattern is set in consideration of the depth of the focus point, a good beam profile can be obtained. Here, basically, the focus point is a transmission focus point, and the ultrasonic beam is a transmission beam. Each group is usually composed of a plurality of vibration elements, but there may be a group composed of one vibration element. As will be described later, it is desirable to change the subarray shape according to the beam scanning conditions (particularly the beam scanning direction), but the subarray shape may be fixed.

望ましくは、前記スイッチング手段は、前記超音波ビームの走査に際して、前記各サブアレイに対して設定されるグルーピングパターンを動的に切り換える。複数のサブアレイ全体として一律のグルーピングパターンが設定されるのではなく、複数種類のグルーピングパターンが同時に設定される。   Preferably, the switching means dynamically switches a grouping pattern set for each of the subarrays when scanning the ultrasonic beam. A uniform grouping pattern is not set for a plurality of subarrays as a whole, but a plurality of types of grouping patterns are set simultaneously.

望ましくは、前記スイッチング手段は、更にビームアドレスに基づいて、前記各サブアレイごとにその位置に応じてグルーピングパターンを個別的に設定する。ビームアドレスは、ビーム方向を特定するものである。ビーム方向は、一般に、アレイ振動子の垂直中心軸に直交する水平面を貫くビームの位置又はアレイ振動子の垂直中心軸に対するビーム偏向角度と、回転角度によって定まる。各サブアドレスの位置を特定するためにサブアレイアドレスを参照するようにしてもよい。スイッチング手段の制御に当たっては、ビームアドレス等を表す情報を参照するのではなく、それらを間接的に表す情報を参照するようにしてもよい。また、その制御に当たっては、ビームアドレス及びフォーカス点の深さを入力し、各サブアレイごとのグルーピングパターンからなるグルーピングパターンセットを生成するテーブルを用いるのが望ましい。そのテーブルの入力として、更にサブアレイアドレスを与えるようにしてもよい。   Preferably, the switching means further sets a grouping pattern for each of the sub-arrays according to the position based on the beam address. The beam address specifies the beam direction. The beam direction is generally determined by the position of the beam passing through a horizontal plane orthogonal to the vertical center axis of the array transducer or the beam deflection angle with respect to the vertical center axis of the array transducer and the rotation angle. In order to specify the position of each subaddress, the subarray address may be referred to. In controlling the switching means, information representing beam addresses or the like may be referred to rather than information representing beam addresses or the like. For this control, it is desirable to use a table that inputs a beam address and a depth of a focus point and generates a grouping pattern set including grouping patterns for each subarray. Further, a subarray address may be given as an input of the table.

望ましくは、前記スイッチング手段は、前記グループ送信信号をそれに対応するグループを構成する複数の振動素子に対して分配して出力する機能と、グループ単位で複数の振動素子からの複数の受信信号を加算してグループ受信信号を生成する機能と、を有する。   Preferably, the switching unit adds a function of distributing and outputting the group transmission signal to a plurality of vibration elements constituting the corresponding group, and a plurality of reception signals from the plurality of vibration elements in units of groups. And generating a group reception signal.

複数のサブアレイは、音響パワーあるいは感度の観点から、アレイ振動子上において互いに密に連結されるのが望ましい。換言すれば、アレイ振動子を構成するすべての有効全振動素子がいずれかのサブアレイに属するのが望ましい。但し、サブアレイ間に隙間が存在していてもよい。つまり、いずれのサブアレイにも属さずに送受信に機能しない振動素子が存在してもよい。また、サブアレイ内に送受信で機能しない無効振動素子が存在していてもよい。   The plurality of subarrays are desirably closely connected to each other on the array transducer from the viewpoint of acoustic power or sensitivity. In other words, it is desirable that all the effective all vibration elements constituting the array vibrator belong to one of the subarrays. However, a gap may exist between the subarrays. That is, there may be a vibration element that does not belong to any subarray and does not function for transmission / reception. In addition, there may be an ineffective vibration element that does not function in transmission / reception in the subarray.

例えば、あるサブアレイを構成するm個の振動素子に対してn(但し1<n<m)個のグループを設定すれば、チャンネルリダクション率がn/mとなる。そのようなチャンネルリダクション処理をプローブヘッド内で行えばプローブケーブルを挿通する信号線の本数を削減できるという利点がある。すなわち、グルーピングによって、複数の受信信号を加算して1つの受信信号(グループ受信信号)に集約できる。また、1つの送信信号(グループ送信信号)を1つのグループを構成する複数の振動素子へ並列的に供給できる。   For example, if n (where 1 <n <m) groups are set for m vibration elements constituting a certain subarray, the channel reduction rate is n / m. If such channel reduction processing is performed in the probe head, there is an advantage that the number of signal lines through which the probe cable is inserted can be reduced. That is, by grouping, a plurality of received signals can be added and aggregated into one received signal (group received signal). In addition, one transmission signal (group transmission signal) can be supplied in parallel to a plurality of vibration elements constituting one group.

各グループは、基本的には複数の振動素子で構成されるが、1つの振動素子からなるグループが存在していてもよい。望ましくは、サブアレイ内における各グループを構成する振動素子の個数は均一ではなく動的に可変される。望ましくは、各サブアレイごとにパターン変動領域が定められ、これにより、アレイ振動子上には複数のパターン変動領域が定められ、各サブアレイごとのパターン変動領域は複数のサブアレイ形状パターンを合成した領域に相当し、複数のパターン変動領域は、互いに部分的にオーバーラップする部分を有する。望ましくは、各パターン変動領域は、各サブアレイ固有の複数の振動素子と、オーバーラップする部分に存在する複数の振動素子と、をカバーする。   Each group is basically composed of a plurality of vibration elements, but a group of one vibration element may exist. Desirably, the number of vibrating elements constituting each group in the sub-array is not uniform and can be dynamically varied. Desirably, a pattern variation area is defined for each subarray, whereby a plurality of pattern variation areas are defined on the array transducer, and the pattern variation area for each subarray is an area where a plurality of subarray shape patterns are combined. Correspondingly, the plurality of pattern variation regions have portions that partially overlap each other. Desirably, each pattern variation region covers a plurality of vibration elements unique to each sub-array and a plurality of vibration elements present in overlapping portions.

(2)本発明に係る超音波診断装置は、複数の振動素子で構成され、二次元走査される超音波ビームを形成するアレイ振動子と、前記アレイ振動子に接続され、ビームアドレス、フォーカス点の深さ及びサブアレイアドレスに基づいて、前記アレイ振動子に対して複数のサブアレイを設定すると共に前記各サブアレイに対してそれぞれが1又は複数の振動素子で構成される複数のグループを設定するスイッチング手段と、前記アレイ振動子に前記スイッチング手段を介して接続され、前記各グループごとにグループ送信信号を生成する送信手段と、前記アレイ振動子に前記スイッチング手段を介して接続され、前記スイッチング手段から出力された各グループのグループ受信信号を処理する受信手段と、を含むことを特徴とする。 (2) An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is composed of a plurality of vibration elements, and forms an ultrasonic beam to be two-dimensionally scanned, and is connected to the array vibrator, and includes a beam address and a focus point. Switching means for setting a plurality of subarrays for the array transducer and setting a plurality of groups each composed of one or a plurality of vibration elements for each of the subarrays based on the depth and the subarray address And transmitting means for generating a group transmission signal for each group, connected to the array transducer via the switching means, and connected to the array transducer via the switching means, and output from the switching means Receiving means for processing the group received signal of each group.

上記構成によれば、複数のサブアレイに対するサブアレイ形状の設定と、各サブアレイ対するグルーピングパターンの設定とにより、良好な超音波ビームを形成して、超音波画像の画質を高められる。特に、サブアレイ形状を適切なものに変更できるので、サイドローブを低減できる。   According to the above configuration, a good ultrasonic beam can be formed and the image quality of the ultrasonic image can be improved by setting the subarray shape for a plurality of subarrays and setting the grouping pattern for each subarray. In particular, since the subarray shape can be changed to an appropriate one, side lobes can be reduced.

望ましくは、前記スイッチング手段は、前記超音波ビームの走査に際して、前記各サブアレイに対して設定されるサブアレイ形状を動的に切り換え、且つ、前記各サブアレイに対して設定されるグルーピングパターンを動的に切り換える。望ましくは、前記スイッチング手段は、前記アレイ振動子の垂直中心軸に直交する水平面上におけるビーム走査方向に応じて、前記各サブアレイに対して設定されるサブアレイ形状を切り換える。   Preferably, the switching means dynamically switches a subarray shape set for each subarray during scanning of the ultrasonic beam, and dynamically changes a grouping pattern set for each subarray. Switch. Preferably, the switching means switches a subarray shape set for each of the subarrays according to a beam scanning direction on a horizontal plane orthogonal to the vertical center axis of the array transducer.

望ましくは、各グループごとにサブ整相加算処理が行われた後に、複数のサブ整相加算信号に対してメイン整相加算処理が適用される。複数のメイン整相加算回路を並列配置して1回の受信で複数の受信ビームを同時形成してもよい。また、プローブケーブルにおいて、送信信号を電圧信号として伝送し、受信信号を電流信号として伝送するようにしてもよい。送信信号は100V程度の電圧信号であってもよいし、数V〜十数V程度の低電圧信号であってもよい。後者の場合には、例えば、各振動素子を積層化し、これにより、各振動素子の電気的なインピーダンスを低減するようにするのが望ましい。   Preferably, the main phasing addition processing is applied to the plurality of sub phasing addition signals after the sub phasing addition processing is performed for each group. A plurality of main phasing and adding circuits may be arranged in parallel, and a plurality of reception beams may be simultaneously formed by one reception. In the probe cable, the transmission signal may be transmitted as a voltage signal, and the reception signal may be transmitted as a current signal. The transmission signal may be a voltage signal of about 100 V, or may be a low voltage signal of about several volts to several tens of volts. In the latter case, for example, it is desirable to laminate each vibration element, thereby reducing the electrical impedance of each vibration element.

望ましくは、少なくともアレイ振動子及びスイッチング手段が、プローブヘッド内に設けられる。更に、複数のサブ整相加算回路をプローブヘッド内に設けてもよいし(その場合には信号線の本数をより削減できる)、あるいは、複数のサブ整相加算回路をプローブコネクタ内あるいは装置本体内に設けるようにしてもよい。送信部は、プローブヘッド、ケーブルコネクタあるいは装置本体に設けることができる。   Desirably, at least the array transducer and the switching means are provided in the probe head. Further, a plurality of sub phase adjusting and summing circuits may be provided in the probe head (in this case, the number of signal lines can be further reduced), or a plurality of sub phase adjusting and summing circuits may be provided in the probe connector or the apparatus main body. You may make it provide in. The transmission unit can be provided in the probe head, the cable connector, or the apparatus main body.

以上説明したように、本発明によれば、良好なフォーカスを実現して、良好なビームプロファイルを得られる超音波診断装置を提供できる。あるいは、本発明によれば、送受信部のチャンネルリダクションを行う場合において、超音波画像の画質を維持又は向上できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of realizing a good focus and obtaining a good beam profile. Alternatively, according to the present invention, it is possible to maintain or improve the image quality of an ultrasonic image when performing channel reduction of a transmission / reception unit.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず図1を用いて、本実施形態に係る超音波診断装置の基本構成を説明する。超音波診断装置は、プローブ(プローブユニット)240と、装置本体242と、で構成される。プローブ240は、プローブヘッド244、プローブケーブル246、及び、ケーブルコネクタ247、を有する。装置本体242は、送受信制御部248、受信部250、信号処理モジュール252、画像形成部254、及び、表示器256を有する。ケーブルコネクタ247は、装置本体242のコネクタ(図示せず)に対して着脱自在に接続される。ケーブルコネクタ247内には、本実施形態において、電子回路249が内蔵されている。電子回路249は、後に詳述するように、サブ整相加算処理及び送信信号生成処理を実行する。受信部250は、メイン整相加算処理を実行する。プローブヘッド244により、超音波の送波及び受波がなされる。それにより得られた受信信号は、電子回路249、受信部250及び信号処理モジュール252を経由して、画像形成部254に入力される。この画像形成部254において、受信信号に基づいて超音波画像が形成される。その超音波画像は表示器256の画面上に表示される。超音波画像としては、二次元断層画像、二次元血流画像、三次元画像などが知られている。本実施形態では、生体内の三次元空間から取得されたボリュームデータをボリュームレンダリング処理することによって、三次元画像が形成される。三次元画像の形成方法としては、それ以外にも各種の方法が知られている。   First, the basic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The ultrasonic diagnostic apparatus includes a probe (probe unit) 240 and an apparatus main body 242. The probe 240 has a probe head 244, a probe cable 246, and a cable connector 247. The apparatus main body 242 includes a transmission / reception control unit 248, a reception unit 250, a signal processing module 252, an image forming unit 254, and a display unit 256. The cable connector 247 is detachably connected to a connector (not shown) of the apparatus main body 242. An electronic circuit 249 is built in the cable connector 247 in this embodiment. The electronic circuit 249 executes a sub-phasing addition process and a transmission signal generation process as will be described in detail later. The receiving unit 250 executes main phasing addition processing. The probe head 244 transmits and receives ultrasonic waves. The received signal thus obtained is input to the image forming unit 254 via the electronic circuit 249, the receiving unit 250 and the signal processing module 252. In this image forming unit 254, an ultrasonic image is formed based on the received signal. The ultrasonic image is displayed on the screen of the display 256. As the ultrasonic image, a two-dimensional tomographic image, a two-dimensional blood flow image, a three-dimensional image, and the like are known. In the present embodiment, a volume rendering process is performed on volume data acquired from a 3D space in a living body to form a 3D image. Various other methods for forming a three-dimensional image are known.

図2には、実施形態に係る超音波診断装置における送受信部の構成がブロック図として示されている。図示された超音波診断装置は、プローブユニット及び装置本体12によって構成され、プローブユニットは、プローブヘッド10、プローブケーブル14A及びケーブルコネクタ14Bによって構成される。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission / reception unit in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment. The illustrated ultrasound diagnostic apparatus includes a probe unit and an apparatus main body 12, and the probe unit includes a probe head 10, a probe cable 14A, and a cable connector 14B.

本実施形態においては、後述する複数の送受信モジュール24(つまり、上記の電子回路249に相当)がケーブルコネクタ14B内に収容されている。但し、複数の送受信モジュール24をプローブヘッド10内に設けることも可能であり、あるいは、装置本体12内に設けることも可能である。   In the present embodiment, a plurality of transmission / reception modules 24 (that is, equivalent to the electronic circuit 249 described later) are accommodated in the cable connector 14B. However, a plurality of transmission / reception modules 24 can be provided in the probe head 10 or in the apparatus main body 12.

プローブヘッド10は、例えば、体表面上に当接して用いられ、超音波を送受波する送受波器である。プローブヘッド10は、2Dアレイ振動子16を有している。この2Dアレイ振動子16によって超音波ビームが形成される。その超音波ビームは、二次元的に電子走査される。これによって三次元エコーデータ取込空間(三次元空間)が形成される。超音波ビームの電子走査方式としては、例えば、電子セクタ走査方式などをあげることができる。この他、電子コンベックス走査方式などをあげることができる。   The probe head 10 is, for example, a transducer that is used in contact with the body surface and transmits and receives ultrasonic waves. The probe head 10 has a 2D array transducer 16. An ultrasonic beam is formed by the 2D array transducer 16. The ultrasonic beam is electronically scanned two-dimensionally. As a result, a three-dimensional echo data capturing space (three-dimensional space) is formed. Examples of the ultrasonic beam electronic scanning method include an electronic sector scanning method. In addition, an electronic convex scanning method can be used.

本実施形態において、アレイ振動子16は、多数(例えば、3000個あるいは4000個)の振動素子16aによって構成される。それらの振動素子16aは二次元配列されている(後に説明する図4参照)。スイッチング回路20は、マルチプレクサあるいはスイッチングマトリクスとして構成される。本実施形態において、スイッチング回路20は、2Dアレイ振動子16上に複数のサブアレイを設定する機能と、各サブアレイごとに複数のグループを設定する機能(グルーピング機能)と、を有している。また、スイッチング回路20は、各サブアレイの形状(アレイ振動子16上のサブアレイパターン)を変更する機能、及び、各グループの配列及び形状(各サブアレイ上のグルーピングパターン)を変更する機能を有している。   In the present embodiment, the array transducer 16 is configured by a large number (for example, 3000 or 4000) of vibration elements 16a. These vibration elements 16a are two-dimensionally arranged (see FIG. 4 described later). The switching circuit 20 is configured as a multiplexer or a switching matrix. In the present embodiment, the switching circuit 20 has a function of setting a plurality of subarrays on the 2D array transducer 16 and a function of setting a plurality of groups for each subarray (grouping function). The switching circuit 20 has a function of changing the shape of each subarray (subarray pattern on the array transducer 16) and a function of changing the arrangement and shape of each group (grouping pattern on each subarray). Yes.

特に、本実施形態では、後に図13〜図15を用いて詳述するように、サイドローブを低減し、ビームプロファイルをより良好にするため、ビーム形成条件に応じて、各サブアレイの形状が選択されており、同時に、各サブアレイごとに個別的にグルーピングパターンが設定されている。つまり、グループを構成する並列接続関係(同一遅延処理関係)にある複数の振動素子間で、各振動素子とフォーカス点との間の音響的距離をできる限り揃えて、それらの間での位相のずれが極力小さくなるようにしている。また、それがより適切に実現されるようにサブアレイ形状を変化させている。本実施形態では、複数のサブアレイについて同じサブアレイ形状が設定されているが、複数のサブアレイに対して異なる複数のサブアレイ形状が設定されるようにしてもよい。なお、スイッチング回路20は、図2に示すように単一の回路によって構成されてもよいし、複数の回路によって構成されてもよい。   In particular, in this embodiment, as will be described in detail later with reference to FIGS. 13 to 15, the shape of each subarray is selected according to the beam forming conditions in order to reduce the side lobes and improve the beam profile. At the same time, grouping patterns are individually set for each subarray. In other words, the acoustic distances between the vibrating elements and the focus point are aligned as much as possible between the plurality of vibrating elements in the parallel connection relationship (same delay processing relationship) constituting the group, and the phase between them is adjusted. The deviation is made as small as possible. Also, the subarray shape is changed so that it can be realized more appropriately. In the present embodiment, the same subarray shape is set for a plurality of subarrays, but a plurality of different subarray shapes may be set for the plurality of subarrays. Note that the switching circuit 20 may be configured by a single circuit as illustrated in FIG. 2 or may be configured by a plurality of circuits.

図2においては、スイッチング回路20によって設定される複数のサブアレイSが概念的に示されている。2Dアレイ振動子16上において、複数のサブアレイSは、互いに密に連結されており、基本的に全ての振動素子16aを用いて複数のサブアレイSが構成される。上述したように、本実施形態においては、各サブアレイのサブアレイ形状を変更することが可能であり、各サブアレイごとのパターン変動領域が図2において符号Rで概念的に示されている。サブアレイ形状の変更に関しては後に詳述する。各サブアレイごとに複数のグループが設定されるが、そのグルーピングパターンも自在に変更することができる。本実施形態においては後述するように各グループを構成する振動素子数は送受信条件に応じて動的に可変されている。   In FIG. 2, a plurality of subarrays S set by the switching circuit 20 are conceptually shown. On the 2D array transducer 16, the plurality of subarrays S are closely connected to each other, and the plurality of subarrays S are basically configured using all the vibration elements 16a. As described above, in the present embodiment, the subarray shape of each subarray can be changed, and the pattern variation region for each subarray is conceptually indicated by the symbol R in FIG. The change of the subarray shape will be described in detail later. A plurality of groups are set for each subarray, and the grouping pattern can be freely changed. In the present embodiment, as will be described later, the number of vibration elements constituting each group is dynamically varied according to transmission / reception conditions.

本実施形態においては、いずれのサブアレイ形状においても、各サブアレイが5×5=25個の振動素子によって構成されている。また、その25個の振動素子が5個のグループに分けられている。つまり、各グループは5個の振動素子で構成されている。これにより、プローブヘッド10内で、1/5のチャンネルリダクション率が実現されている。   In this embodiment, in any subarray shape, each subarray is composed of 5 × 5 = 25 vibration elements. The 25 vibration elements are divided into five groups. That is, each group is composed of five vibration elements. As a result, a channel reduction rate of 1/5 is realized in the probe head 10.

スイッチング回路20は、2Dアレイ振動子16側に、2Dアレイ振動子16を構成する振動素子数と同数の端子を有しており、且つ、装置本体12側に、サブアレイ数と同数の端子列を有している。装置本体12側の各端子列は、図2に示す例において、5つの端子(1つのサブアレイ上に設定されるグループの個数と同じ個数の端子)からなるものである。詳しくは、スイッチング回路20は、素子信号線アレイとグループ信号線アレイとを選択的に接続する。ここで、グループ信号線アレイは、複数のグループ信号線セット22によって構成され、各グループ信号線セット22は、図2に示す例において、5つのグループ信号線で構成される。スイッチング回路20は、素子信号線アレイとグループ信号線アレイとの交点に設けられた複数のスイッチ(図示せず)を有する。各スイッチのオンオフ動作によって、各グループ信号線に対して接続される1又は複数の振動素子が選択される。スイッチング回路20は、ビーム形成条件に応じて、各グループを構成する振動素子の個数を可変することが可能であり、また、ビーム形成条件に応じて、サブアレイ内に1又は複数の無効振動素子(いずれのグループ信号線に対しても接続されずに超音波の送波及び受波を行わない振動素子)を設定することも可能である。ちなみに、各サブアレイを例えば4×4=16個の振動素子によって構成し、その16個の振動素子を例えば4つのグループにグルーピングすることも可能であり、また他の条件でサブアレイ及びグループを構成するようにしてもよい。   The switching circuit 20 has the same number of terminals as the number of vibration elements constituting the 2D array vibrator 16 on the 2D array vibrator 16 side, and the same number of terminal arrays as the number of subarrays on the apparatus body 12 side. Have. In the example shown in FIG. 2, each terminal row on the apparatus body 12 side includes five terminals (the same number of terminals as the number of groups set on one subarray). Specifically, the switching circuit 20 selectively connects the element signal line array and the group signal line array. Here, the group signal line array is constituted by a plurality of group signal line sets 22, and each group signal line set 22 is constituted by five group signal lines in the example shown in FIG. The switching circuit 20 has a plurality of switches (not shown) provided at the intersections between the element signal line array and the group signal line array. The on / off operation of each switch selects one or a plurality of vibration elements connected to each group signal line. The switching circuit 20 can vary the number of vibrating elements constituting each group according to the beam forming conditions. Also, according to the beam forming conditions, the switching circuit 20 includes one or a plurality of ineffective vibrating elements ( It is also possible to set a vibration element that is not connected to any group signal line and does not transmit or receive ultrasonic waves. Incidentally, it is possible to configure each subarray by, for example, 4 × 4 = 16 vibration elements, and group the 16 vibration elements into, for example, four groups, and also configure subarrays and groups under other conditions. You may do it.

以上の説明から理解されるように、スイッチング回路20は、各サブアレイごとに5つのグループ受信信号を出力する。グループ受信信号は、1つのグループを構成する例えば5つの振動素子から出力された5つの受信信号を加算した信号である。その加算は、本実施形態において、結線による単純加算方式によって実現されている。すなわち、複数の信号線の相互接続によって複数の受信信号が加算されている。但し、重み付け加算方式などを採用するようにしてもよい。加算数はグループを構成する振動素子数に依存する。その一方において、後に説明するように、ケーブルコネクタ14B内において、各サブアレイごとに5つの送信信号が生成されており、それらの5つの送信信号は、それらに対応するサブアレイを構成する5つのグループに対して供給される。すなわち、1つの送信信号が1つのグループを構成する例えば5つの振動素子に対して分配(並列的に供給)される。つまり、スイッチング回路20内で、1つの送信信号が例えば5つに分岐される。その分岐数はグループを構成する振動素子数に依存する。   As can be understood from the above description, the switching circuit 20 outputs five group received signals for each subarray. The group reception signal is a signal obtained by adding, for example, five reception signals output from five vibration elements that form one group. In the present embodiment, the addition is realized by a simple addition method using connection. That is, a plurality of received signals are added by interconnection of a plurality of signal lines. However, a weighted addition method or the like may be employed. The number of additions depends on the number of vibration elements constituting the group. On the other hand, as will be described later, in the cable connector 14B, five transmission signals are generated for each sub-array, and these five transmission signals are divided into five groups constituting the corresponding sub-array. Supplied against. That is, one transmission signal is distributed (supplied in parallel) to, for example, five vibration elements constituting one group. That is, one transmission signal is branched into, for example, five in the switching circuit 20. The number of branches depends on the number of vibration elements constituting the group.

上述したように、符号22は、各サブアレイごとに設けられた信号線セットを示している。各信号線セット22は、5本の信号線(5本のグループ信号線)によって構成される。各信号線には上記の送信信号及び受信信号が伝送される。ちなみに、受信信号を電流信号として伝送し、送信信号を電圧信号として伝送するようにしてもよい。その場合に、送信信号は例えば100V程度の電圧信号としてもよいし、数V程度の低電圧信号としてもよい。なお、プローブケーブル14Aは、複数の信号線セット22を有する他に、コントロール信号などを伝送する1又は複数の制御線も有している。図2においては、プローブケーブル14A内に挿通される電力ラインなどについては図示省略されている。   As described above, reference numeral 22 denotes a signal line set provided for each subarray. Each signal line set 22 includes five signal lines (five group signal lines). The above transmission signal and reception signal are transmitted to each signal line. Incidentally, the reception signal may be transmitted as a current signal and the transmission signal may be transmitted as a voltage signal. In this case, the transmission signal may be a voltage signal of about 100V, for example, or a low voltage signal of about several volts. The probe cable 14A has a plurality of signal line sets 22, and also has one or more control lines for transmitting control signals and the like. In FIG. 2, the illustration of a power line inserted through the probe cable 14 </ b> A is omitted.

ケーブルコネクタ14Bは、例えば、箱状の形態を有し、その中には上述したように複数の送受信モジュール24が収容されている。各送受信モジュール24は、後に説明するように、送信部、及び、サブ整相加算回路26を有している。送信部は、5つの送信器を有し、それらによって各サブアレイごとに5つの送信信号が生成される。またサブ整相加算回路26は、入力される5つのグループ受信信号に対してサブ整相加算処理を実行する回路である。これによって、各サブアレイごとに、サブ整相加算信号27が生成される。   The cable connector 14B has, for example, a box shape, and a plurality of transmission / reception modules 24 are accommodated therein as described above. Each transmission / reception module 24 includes a transmission unit and a sub phase adjusting and adding circuit 26, as will be described later. The transmitter has five transmitters, which generate five transmission signals for each subarray. The sub phasing / adding circuit 26 is a circuit that performs sub phasing / adding processing on the five received group signals. As a result, a sub-phasing addition signal 27 is generated for each sub-array.

装置本体12内には、本実施形態において、メイン整相加算回路30、及び、送受信制御部32が設けられている。メイン整相加算回路30は、複数のサブ整相加算信号27を入力してメイン整相加算処理を実行し、これによってメイン整相加算信号(受信ビーム信号)31を生成する。整相加算処理にあたっては、公知の受信ダイナミックフォーカス技術を適用することができる。各サブ整相加算回路26、及び、メイン整相加算回路30は、アナログ整相加算回路として構成され、あるいは、デジタル整相加算回路として構成される。   In the apparatus main body 12, in this embodiment, a main phasing and adding circuit 30 and a transmission / reception control unit 32 are provided. The main phasing and adding circuit 30 receives a plurality of sub phasing and adding signals 27 and executes main phasing and adding processing, thereby generating a main phasing and adding signal (received beam signal) 31. In the phasing addition process, a known reception dynamic focus technique can be applied. Each sub phase adjusting and adding circuit 26 and the main phase adjusting and adding circuit 30 are configured as analog phase adjusting and adding circuits or as digital phase adjusting and adding circuits.

送受信制御部32は、図2に示される各構成の動作制御を行っており、特に、複数のサブ整相加算回路26における整相加算条件の設定、及び、メイン整相加算回路30における整相加算条件の設定などを行っている。また、送受信制御部32は、プローブヘッド10内に設けられたスイッチング回路20に対してコントロール信号を出力しており、このコントロール信号によって、複数のサブアレイの設定、及び、複数のグループの設定が行われる。送受信制御部32は、図示されていないスイッチング回路制御用のテーブルを有する。そのテーブルは、本実施形態において、ビームアドレス及びフォーカス点の深さに応じて、スイッチング回路20における結線パターン、つまり、アレイ振動子16を構成する複数の振動素子と複数のグループ信号線とを接続するスイッチ群のオンオフ動作を決定するものである。このように、ビームアドレス及びフォーカス点の深さが特定されれば、テーブルを用いて、アレイ振動子16の全体に及ぶグルーピングパターンセット(複数のサブアレイのパターンと各サブアレイごとのグルーピングパターン)を一意に決定できる。但し、ビームアドレス、フォーカス点の深さ及びサブアレイアドレスに応じて、各サブアレイごとに結線パターンを生成するテーブルやその他のテーブルを用いるようにしてもよい。   The transmission / reception control unit 32 controls the operation of each component shown in FIG. 2, and in particular, sets the phasing addition conditions in the plurality of sub phasing addition circuits 26 and the phasing in the main phasing addition circuit 30. Addition conditions are set. The transmission / reception control unit 32 outputs a control signal to the switching circuit 20 provided in the probe head 10, and a plurality of sub-arrays and a plurality of groups are set by the control signal. Is called. The transmission / reception control unit 32 includes a switching circuit control table (not shown). In this embodiment, according to the table, according to the beam address and the depth of the focus point, the connection pattern in the switching circuit 20, that is, a plurality of vibration elements constituting the array transducer 16 and a plurality of group signal lines are connected. ON / OFF operation of the switch group to be determined is determined. In this way, when the beam address and the depth of the focus point are specified, a grouping pattern set (a plurality of subarray patterns and a grouping pattern for each subarray) over the entire array transducer 16 is uniquely identified using a table. Can be determined. However, a table for generating a connection pattern for each subarray or other tables may be used according to the beam address, the depth of the focus point, and the subarray address.

図3には、図2に示した送受信モジュール24の具体的な構成例が示されている。送受信モジュール24は、上述したように送信部36、サブ整相加算回路26、及び、複数の伝送回路34を有している。ここで、各伝送回路34は送信用パルサー及び受信用ヘッドアンプ回路として機能する。各伝送回路34は、送信時においては、送信信号を信号線に対して出力し、受信時においては、信号線から入力される受信信号をサブ整相加算回路26に伝送する。送信部36は、5つの送信器38によって構成される。各送信器38は、ある定められた遅延時間が付与された送信信号を出力する。   FIG. 3 shows a specific configuration example of the transmission / reception module 24 shown in FIG. As described above, the transmission / reception module 24 includes the transmission unit 36, the sub phase adjusting and adding circuit 26, and the plurality of transmission circuits 34. Here, each transmission circuit 34 functions as a transmission pulser and a reception head amplifier circuit. Each transmission circuit 34 outputs a transmission signal to the signal line at the time of transmission, and transmits a reception signal input from the signal line to the sub phasing addition circuit 26 at the time of reception. The transmission unit 36 includes five transmitters 38. Each transmitter 38 outputs a transmission signal to which a predetermined delay time is given.

上記のサブ整相加算回路26は、例えば遅延線(ディレーライン)を有するアナログ整相加算回路として構成することができ、また、デジタルビームフォーマーとしてのデジタル整相加算回路として構成することもできる。更に、CCDデバイスを利用した整相加算回路として構成することもできる。ちなみに、スイッチング回路20よりも装置本体側に存在する構成に関しては、多様な実施形態を採用することが可能である。図3に示す構成は一例である。   The sub phase adjusting and adding circuit 26 can be configured as an analog phase adjusting and adding circuit having a delay line (delay line), for example, or can be configured as a digital phase adjusting and adding circuit as a digital beam former. . Further, it can be configured as a phasing addition circuit using a CCD device. Incidentally, various embodiments can be adopted for the configuration that is closer to the apparatus body than the switching circuit 20. The configuration shown in FIG. 3 is an example.

次に、図4〜図10を用いてスイッチング回路20の基本的機能について説明する。   Next, the basic function of the switching circuit 20 will be described with reference to FIGS.

図4には、2Dアレイ振動子16の一部分が概念的に示されている。各セルは1つの振動素子に相当する。2Dアレイ振動子16上には、この例では、それぞれ四角形のサブアレイ形状をもって複数のサブアレイが設定されている。図4においては、特に、サブアレイS1〜S9が示されている。それらのサブアレイS1〜S9は、互いに隙間なく密に連結されている。図4において、サブアレイS5に関して、参考として、グループの設定方法の一例が示されている。図4に示す例では、X方向に5つのグループが設定されている。各グループは、Y方向に並んだ5つの振動素子によって構成されている。ここでA,B,C,D,Eは各振動素子が所属するグループの識別子を示している。このことは、以下に説明する各図においても同様である。アレイ振動子の垂直中心軸をZ方向とした場合、図示のX方向及びY方向はZ方向に直交し、水平面を定義する2軸に相当する。   FIG. 4 conceptually shows a part of the 2D array transducer 16. Each cell corresponds to one vibration element. In this example, a plurality of subarrays are set on the 2D array transducer 16 each having a square subarray shape. In FIG. 4, in particular, subarrays S1 to S9 are shown. The subarrays S1 to S9 are closely connected to each other without a gap. In FIG. 4, an example of a group setting method is shown as a reference regarding the subarray S5. In the example shown in FIG. 4, five groups are set in the X direction. Each group is composed of five vibration elements arranged in the Y direction. Here, A, B, C, D, and E indicate identifiers of groups to which each vibration element belongs. The same applies to each figure described below. When the vertical center axis of the array transducer is the Z direction, the illustrated X direction and Y direction are orthogonal to the Z direction and correspond to two axes that define a horizontal plane.

図4に示すサブアレイ形状は、最も一般的なものであり、すなわち正方形である。また、図4に示される各グループのグルーピングパターンも一般的なものであり、各グループについてはY方向に伸張した直線的な形状が採用されている。このようなグルーピングパターン(サブアレイ内における複数のグループの配列)は、例えば、図4に示されるように、X方向に超音波ビームを走査する場合において採用される。   The subarray shape shown in FIG. 4 is the most common, i.e. square. The grouping pattern of each group shown in FIG. 4 is also a general one, and a linear shape extending in the Y direction is adopted for each group. Such a grouping pattern (arrangement of a plurality of groups in the sub-array) is employed, for example, when an ultrasonic beam is scanned in the X direction as shown in FIG.

図5には、サブアレイ形状の他の例が示されている。各サブアレイS1〜S9は、斜め方向に段階状に傾いた、全体として平行四辺形の形態を有している。例えば、サブアレイS5に着目すると、図示のとおりのグルーピングがなされており、グループAは斜め方向に直線的に整列した5つの振動素子によって構成され、これは他のグループについても同様である。但し、Y方向の各ステージにおいて、段階状に、各グループのX方向位置が1ステップずつ平行にシフトしている。ちなみに、他のサブアレイについても、サブアレイS5と全く同一のグルーピングパターンが採用される。   FIG. 5 shows another example of the subarray shape. Each of the sub-arrays S1 to S9 has a parallelogram shape as a whole inclined in a stepwise manner in an oblique direction. For example, when attention is paid to the sub-array S5, the grouping is performed as shown in the figure, and the group A is composed of five vibrating elements linearly aligned in the oblique direction, and this is the same for the other groups. However, in each stage in the Y direction, the X direction position of each group is shifted in parallel by one step. Incidentally, the same grouping pattern as that of the sub-array S5 is adopted for the other sub-arrays.

図5に示すようなサブアレイ形状及びグルーピングパターンを採用することにより、例えば、あるフォーカス点深さの場合で、X方向及びY方向の両者に対して45度傾いた方向に超音波ビームを走査する場合において、当該方向における各グループの厚みを振動素子1/√2個分だけにすることができる。つまり、ビーム走査方向において、見かけ上、振動部分の幅が大きくなってしまうという問題を防止できる。これについて詳しく説明する。本実施形態では、各グループ単位で同じ遅延時間が付与されている。つまり、各グループを構成する複数の振動素子は送信時及び受信時において並列接続された関係にあり、それら全体で1つの振動部分を構成する。そのような振動部分の幅がビーム走査方向に広がると、結果として、サイドローブが発生しやすくなる。一方、図5に示したように、サブアレイパターン及びグルーピングパターンを適切に設定することにより、見掛け上、振動部分の幅が大きくなってしまうことを防止できる。つまり、上記の問題を解消あるいは低減することが可能となる。   By adopting the subarray shape and grouping pattern as shown in FIG. 5, for example, in the case of a certain focus point depth, the ultrasonic beam is scanned in a direction inclined by 45 degrees with respect to both the X direction and the Y direction. In some cases, the thickness of each group in that direction can be only 1 / √2 vibration elements. That is, it is possible to prevent the problem that the width of the vibrating portion is apparently increased in the beam scanning direction. This will be described in detail. In the present embodiment, the same delay time is given for each group. That is, the plurality of vibration elements constituting each group are connected in parallel at the time of transmission and at the time of reception, and constitute a single vibration part as a whole. If the width of such a vibrating portion is expanded in the beam scanning direction, side lobes are likely to occur as a result. On the other hand, as shown in FIG. 5, by appropriately setting the subarray pattern and the grouping pattern, it is possible to prevent the width of the vibrating portion from being apparently increased. That is, the above problem can be solved or reduced.

図6には、各種のサブアレイ形状が示されている。同時にグルーピングパターンも示されている。(a)に示すサブアレイ形状は、図4に示したものと同一であり、超音波ビームをX方向に走査する場合に採用される。(b)に示すサブアレイ形状は(a)に示したサブアレイ形状とその外形において同一であるが、その内部におけるグルーピングパターンが異なっている。すなわち、Y方向に5つのグループが並んでおり、各グループはX方向に並んだ5つの振動素子によって構成されている。これは、超音波ビームをY方向に走査する場合に採用される。(c)に示すサブアレイ形状は図4に示したものと同一である。(d)に示すサブアレイ形状は、上記の(b)に示したサブアレイ形状をY方向の各ステージごとにX方向に階段状に1ステップずつシフトさせたものである。このような(d)に示すサブアレイ形状は、(c)に示したサブアレイ形状と同様に、紙面に向かって右上がり(左下がり)方向に超音波ビームを走査する場合に好適なものである。(e)に示すサブアレイ形状は、(c)に示したサブアレイ形状とは逆の斜め方向に変形した形態を有する。このようなサブアレイ形状は、紙面に向かって左上がり(右下がり)方向に超音波ビームを走査する場合に好適である。(f)に示すサブアレイ形状は、(d)に示したサブアレイ形状とは逆の斜め方向に変形した形態を有する。このようなサブアレイ形状は、(e)に示したサブアレイ形状と同様に、紙面に向かって左上がり(右下がり)方向に超音波ビームを走査する場合に好適である。   FIG. 6 shows various subarray shapes. At the same time, a grouping pattern is also shown. The sub-array shape shown in (a) is the same as that shown in FIG. 4, and is adopted when the ultrasonic beam is scanned in the X direction. The subarray shape shown in (b) is the same as the subarray shape shown in (a) in its outer shape, but the grouping pattern in the inside is different. That is, five groups are arranged in the Y direction, and each group includes five vibration elements arranged in the X direction. This is employed when the ultrasonic beam is scanned in the Y direction. The subarray shape shown in (c) is the same as that shown in FIG. The subarray shape shown in (d) is obtained by shifting the subarray shape shown in (b) above by one step stepwise in the X direction for each stage in the Y direction. Such a subarray shape shown in (d) is suitable for scanning an ultrasonic beam in a right upward (downward left) direction toward the paper surface, similarly to the subarray shape shown in (c). The subarray shape shown in (e) has a form deformed in an oblique direction opposite to the subarray shape shown in (c). Such a subarray shape is suitable when an ultrasonic beam is scanned in the upward (leftward) direction toward the paper surface. The subarray shape shown in (f) has a form deformed in an oblique direction opposite to the subarray shape shown in (d). Similar to the subarray shape shown in (e), such a subarray shape is suitable when an ultrasonic beam is scanned in the upward (leftward) direction toward the paper surface.

もちろん、図6に示した幾つかのサブアレイ形状は例示であり、これ以外にも各種のサブアレイ形状を採用することができる。すなわち、ビーム形成条件、特にビーム走査方向やフォーカス深さに応じて、できる限りサイドローブが生じないように、つまりビームプロファイルがより良好になるように、サブアレイ形状(及びグルーピングパターン)を設定するのが望ましい。なお、スイッチング回路20の構成を簡略化すると共に、その制御を簡易にするために、選択可能なサブアレイ形状の個数を例えば4つ程度に制限するようにしてもよい。その場合においては、図6に示した(a)、(b)、(c)(又は(d))、及び、(e)(又は(f))といったサブアレイ形状を採用することができる。   Of course, some of the subarray shapes shown in FIG. 6 are examples, and various other subarray shapes can be employed. That is, the subarray shape (and grouping pattern) is set so that side lobes are not generated as much as possible according to the beam forming conditions, particularly the beam scanning direction and focus depth, that is, the beam profile is improved. Is desirable. Note that, in order to simplify the configuration of the switching circuit 20 and simplify the control, the number of selectable subarray shapes may be limited to, for example, about four. In that case, subarray shapes such as (a), (b), (c) (or (d)), and (e) (or (f)) shown in FIG. 6 can be adopted.

図7には、あるサブアレイについての変動領域Rが太い線で示されている。この変動領域は、サブアレイの形状が変動した場合に当該サブアレイが取り得る領域の最大の外縁によって定義される。つまり、変動領域Rは、図6に示した(a)〜(f)の各形状を重ねたものに相当する。ここにおいて、符号100は最も基本的な正方形のサブアレイ形状を示している。また、参考までに、図6(c)に示したグルーピングパターンが示されている。図7に示す変動領域Rの形態から理解されるように、隣接する複数の変動領域Rは互いに部分的にオーバーラップしている。但し、各送受信時において、隣接するサブアレイは互いに密に連結し、それらの相互間においてオーバーラップは生じない。オーバーラップについて図8を用いて説明する。   In FIG. 7, the fluctuation region R for a certain sub-array is indicated by a thick line. This variation region is defined by the largest outer edge of the region that the subarray can take when the shape of the subarray varies. That is, the fluctuation region R corresponds to a shape obtained by superimposing the shapes (a) to (f) shown in FIG. Here, reference numeral 100 denotes the most basic square subarray shape. For reference, the grouping pattern shown in FIG. 6C is shown. As can be understood from the form of the fluctuation region R shown in FIG. 7, a plurality of adjacent fluctuation regions R partially overlap each other. However, at the time of each transmission / reception, adjacent subarrays are closely connected to each other, and there is no overlap between them. The overlap will be described with reference to FIG.

図8において、R1〜R4は、上下左右に並ぶ4つのサブアレイについての4つの変動領域を表している。ちなみに、変動領域R1は実線によって表されており、変動領域R2は一点鎖線によって表されており、変動領域R3は二点鎖線によって表されており、変動領域R4は破線によって表されている。それぞれの変動領域が部分的にオーバーラップする振動素子a〜lについて検討する。振動素子a,b,cは変動領域R1,R2,R3に属し、振動素子d,e,fは変動領域R1,R2,R4に属し、振動素子g,h,iは変動領域R2,R3,R4に属し、振動素子j,k,lは変動領域R1,R3,R4に属する。変動領域R1に着目した場合、その変動領域R1内には振動素子a〜f,j〜lが属しており(振動素子g〜iは属しない)、また、変動領域R1には更にそれ固有の複数の振動素子が属している。そのような固有の振動素子は13個の振動素子からなるものであり、それらは、変動領域R1の中央部を中心としてひし形に密集する。   In FIG. 8, R1 to R4 represent four variable regions for four subarrays arranged vertically and horizontally. Incidentally, the fluctuation region R1 is represented by a solid line, the fluctuation region R2 is represented by a one-dot chain line, the fluctuation region R3 is represented by a two-dot chain line, and the fluctuation region R4 is represented by a broken line. Consider the vibration elements a to l in which the respective fluctuation regions partially overlap. The vibration elements a, b, and c belong to the fluctuation regions R1, R2, and R3, the vibration elements d, e, and f belong to the fluctuation regions R1, R2, and R4, and the vibration elements g, h, and i belong to the fluctuation regions R2, R3, and R3, respectively. The vibration elements j, k, and l belong to the fluctuation regions R1, R3, and R4. When attention is paid to the fluctuation region R1, the vibration elements a to f and j to l belong to the fluctuation region R1 (the vibration elements g to i do not belong), and the fluctuation region R1 further has its own characteristic. A plurality of vibration elements belong. Such a specific vibration element is composed of thirteen vibration elements, and they are densely packed in a rhombus centered on the central portion of the fluctuation region R1.

図9には比較例が示されている。ここでは、サブアレイ形状が正方形であり、その形状は不変である。斜め方向に超音波ビームを走査する場合に、例えば図9に示すようなグルーピングパターンが設定される。このパターンも不変である。この場合において、グループCに属する複数の振動素子はビーム走査方向に多重的に存在しており(つまり、当該方向において振動部分Cの厚みが増大している)、その結果、超音波ビームのプロファイルが崩れ、サイドローブが出やすくなる。また、グループを構成する各振動素子とフォーカス点との間の距離を揃えることが困難となる。その一方において、本実施形態によれば、後に説明するように、サブアレイ形状及びグルーピングパターンの動的設定により、図9に示したような場合に生ずる問題を解消あるいは低減することが可能となる。   FIG. 9 shows a comparative example. Here, the subarray shape is square, and the shape is unchanged. When scanning an ultrasonic beam in an oblique direction, for example, a grouping pattern as shown in FIG. 9 is set. This pattern is also unchanged. In this case, a plurality of vibration elements belonging to the group C exist in a multiple manner in the beam scanning direction (that is, the thickness of the vibration part C increases in the direction), and as a result, the profile of the ultrasonic beam Collapses and side lobes are likely to appear. In addition, it is difficult to make the distance between each vibration element constituting the group and the focus point uniform. On the other hand, according to the present embodiment, as will be described later, it is possible to eliminate or reduce the problem that occurs in the case shown in FIG. 9 by dynamically setting the subarray shape and the grouping pattern.

図10には、サブアレイ形状についての他の例が示されており、ここにおいては4×4=16個の振動素子によって、1つのサブアレイが構成されている。各サブアレイを構成する16個の振動素子が4つのグループでグルーピングされている。なお、図10において、各グループを識別するために、各グループにはそれぞれ異なるハッチングが付されている。図10に示される数値は、ビーム走査方向を示す角度(垂直軸周りのビーム回転角度に相当)を示している。図10に示される各グルーピングパターンは例示であって、実際には送受信条件に応じて各サブアレイ形状ごとに様々なグルーピングパターンを切り換えて設定することができる。   FIG. 10 shows another example of the sub-array shape, in which one sub-array is constituted by 4 × 4 = 16 vibration elements. Sixteen vibration elements constituting each subarray are grouped into four groups. In FIG. 10, each group is given a different hatching to identify each group. The numerical values shown in FIG. 10 indicate the angle indicating the beam scanning direction (corresponding to the beam rotation angle around the vertical axis). Each grouping pattern shown in FIG. 10 is an exemplification, and in practice, various grouping patterns can be switched and set for each subarray shape according to transmission / reception conditions.

図10に示されるように、超音波ビームの走査方向に応じて、各サブアレイ(同時にグルーピングパターン)を適応的に変化させることにより、いずれのビーム走査方向においてもビームプロファイルを良好にできる。図10に示す、いずれのサブアレイ形状を採用する場合でも、複数のサブアレイは互いに密に連結することが可能である。例えば、走査方向が45度の場合には、図5に示したように、複数のサブアレイが隙間なく相互に密に連結する。このことは、他の走査角度においても同様である。   As shown in FIG. 10, the beam profile can be improved in any beam scanning direction by adaptively changing each sub-array (simultaneously grouping pattern) according to the scanning direction of the ultrasonic beam. Even when any of the subarray shapes shown in FIG. 10 is employed, the plurality of subarrays can be closely connected to each other. For example, when the scanning direction is 45 degrees, as shown in FIG. 5, a plurality of subarrays are closely connected to each other without a gap. The same applies to other scanning angles.

ただし、2Dアレイ振動子の端部においては、実質的に機能しない1又は複数の振動素子が存在していてもよい。また、上記の実施形態においては複数のサブアレイ間において隙間が生じていないが、サブアレイ間に1又は複数の実質的に機能しない振動素子が存在していてもよい。上述したサブアレイ形状の可変設定方法は、2Dアレイ振動子の他に、複数の振動素子が二次元的に配列される例えば1.5Dアレイ振動子などにも適用することも可能である。   However, one or a plurality of vibrating elements that do not substantially function may exist at the end of the 2D array transducer. In the above embodiment, no gap is generated between the plurality of subarrays, but one or a plurality of substantially non-functional vibrating elements may exist between the subarrays. The sub-array variable setting method described above can be applied to, for example, a 1.5D array transducer in which a plurality of vibration elements are two-dimensionally arranged in addition to the 2D array transducer.

図11及び図12を用いて、サブアレイ形状及びグルーピングパターンの可変について、他の幾つかのバリエーションについて説明する。図11においては、サブアレイは4×4個の振動素子によって構成されている。   With reference to FIG. 11 and FIG. 12, some other variations of the variable subarray shape and grouping pattern will be described. In FIG. 11, the subarray is composed of 4 × 4 vibrating elements.

(A)には、ビーム走査方向が45度の場合におけるサブアレイ形状が示されている。各グループは、ビーム走査方向(太い矢印)に対して直交した4つの振動素子で構成されている。各グループは同一の形状を有する。(B)には、ビーム走査方向が45度よりも小さい角度の場合におけるサブアレイ形状が示されている。(B)に示すサブアレイは、(A)に示したサブアレイと同じサブアレイ形状(外形)を有するが、複数のグループ間において、グループを構成する振動素子の個数は同一ではなく、また、非直線的なグループA,B,Cが含まれている。(C)には、ビーム走査方向が45度よりも大きい角度の場合におけるサブアレイ形状が示されている。(C)に示すサブアレイは、(A)に示したサブアレイと同じサブアレイ形状を有するが、複数のグループ間において、グループを構成する振動素子の個数は同一ではなく、また、非直線的なグループB,C,Dが含まれている。(D)には、ビーム走査方向が45度よりも小さい角度の場合における他のサブアレイ形状が示されている。(D)に示すサブアレイは、(A)に示したサブアレイと異なる形状を有している。この(D)においては、複数のグループ間で、グループ形状は同一である。(E)には、ビーム走査方向がかなり小さい角度の場合におけるサブアレイ形状が示されている。(E)に示すサブアレイは、(D)に示したサブアレイと同じ形状を有するが、複数のグループ間において、グループを構成する振動素子の個数は非同一である。いずれのサブアレイ形状が採用されても、複数のサブアレイを互いに密に連結することができる。   (A) shows the sub-array shape when the beam scanning direction is 45 degrees. Each group is composed of four vibration elements orthogonal to the beam scanning direction (thick arrow). Each group has the same shape. (B) shows the subarray shape when the beam scanning direction is an angle smaller than 45 degrees. The subarray shown in (B) has the same subarray shape (outer shape) as the subarray shown in (A), but the number of vibrating elements constituting the group is not the same among the plurality of groups, and is non-linear. Groups A, B, and C are included. (C) shows a subarray shape when the beam scanning direction is an angle larger than 45 degrees. The subarray shown in (C) has the same subarray shape as the subarray shown in (A), but the number of vibrating elements constituting the group is not the same among the plurality of groups, and the non-linear group B , C, D are included. (D) shows another subarray shape when the beam scanning direction is an angle smaller than 45 degrees. The subarray shown in (D) has a different shape from the subarray shown in (A). In (D), the group shape is the same among a plurality of groups. (E) shows the sub-array shape when the beam scanning direction is at a considerably small angle. The subarray shown in (E) has the same shape as the subarray shown in (D), but the number of vibration elements constituting the group is non-identical among a plurality of groups. Regardless of which subarray shape is employed, a plurality of subarrays can be closely connected to each other.

以上のように、ビーム走査方向等に応じて、サブアレイパターン及びグルーピングの両者を変化させることにより、良好な超音波ビームを形成できる。特に、各グループを構成する振動素子の個数をビーム走査方向に応じて可変すれば、サイドローブをより効果的に低減できる。   As described above, a good ultrasonic beam can be formed by changing both the subarray pattern and the grouping according to the beam scanning direction and the like. In particular, the side lobes can be reduced more effectively by changing the number of vibrating elements constituting each group in accordance with the beam scanning direction.

上記の実施形態においては、各サブアレイを構成する複数の振動素子の全部が有効振動素子(超音波の送波及び受波を行う振動素子)として機能していたが、ビーム走査方向が所定の角度となる場合に、各サブアレイ内に1又は複数の無効振動素子(超音波の送波及び受波を行わない振動素子)を設定するようにしてもよい。これに関して図12を用いて説明する。   In the above embodiment, all of the plurality of vibration elements constituting each sub-array function as effective vibration elements (vibration elements that transmit and receive ultrasonic waves), but the beam scanning direction is a predetermined angle. In this case, one or a plurality of reactive vibration elements (vibration elements that do not transmit and receive ultrasonic waves) may be set in each subarray. This will be described with reference to FIG.

図12においては、サブアレイが5×5個の振動素子によって構成されている。(A)には、ビーム走査方向が45度の場合におけるサブアレイ形状が示されている(図5、図6(b)及び図7に示したパターンと同一である)。各グループは、ビーム走査方向に直交する振動素子列によって構成され、各振動素子列は5つの振動素子によって構成される。(B)には、ビーム走査方向が30度の場合におけるサブアレイ形状が示されている。(C)には、ビーム走査方向が60度の場合におけるサブアレイ形状が示されている。(B)及び(C)に示したサブアレイは、(A)に示したサブアレイと同じ形状を有しているが、(B)及び(C)に示したサブアレイは複数の非直線的なグループを有している。(D)には、ビーム走査方向が25度の場合におけるサブアレイ形状が示されている。ここでは、複数のグループ間で、グループを構成する振動素子の個数は同一であり、また、形状も同一である。一方、(E)には、ビーム走査方向が15度の場合におけるサブアレイ形状が示されている。(E)に示したサブアレイは、(D)に示したサブアレイと同じ形状を有しているが、両者間でグルーピングパターンは異なっている。(F)には、ビーム走査方向が20度の場合におけるサブアレイ形状パターンが示されている。(F)に示したサブアレイは、(D)に示したサブアレイと同じ形状を有しているが、サブアレイ内に1つの無効振動素子102が含まれている。(G)には、ビーム走査方向が10度の場合におけるサブアレイ形状が示されている。(G)に示したサブアレイは、(E)に示したサブアレイと同じ形状を有しているが、サブアレイ内に4つの無効振動素子102が含まれている。このように、無効振動素子の位置及び個数がビーム走査方向に応じて可変設定される。図11及び図12に示したいずれのサブアレイ形状パターンを採用する場合でも、複数のサブアレイを互いに密に連結させることができる。   In FIG. 12, the subarray is composed of 5 × 5 vibration elements. (A) shows the sub-array shape when the beam scanning direction is 45 degrees (the same as the patterns shown in FIGS. 5, 6B, and 7). Each group is constituted by a vibrating element row orthogonal to the beam scanning direction, and each vibrating element row is constituted by five vibrating elements. (B) shows the sub-array shape when the beam scanning direction is 30 degrees. (C) shows the sub-array shape when the beam scanning direction is 60 degrees. The subarrays shown in (B) and (C) have the same shape as the subarray shown in (A), but the subarrays shown in (B) and (C) have a plurality of non-linear groups. Have. (D) shows the sub-array shape when the beam scanning direction is 25 degrees. Here, the number of vibration elements constituting the group is the same and the shape is the same among the plurality of groups. On the other hand, (E) shows the subarray shape when the beam scanning direction is 15 degrees. The subarray shown in (E) has the same shape as the subarray shown in (D), but the grouping pattern is different between the two. (F) shows a sub-array shape pattern when the beam scanning direction is 20 degrees. The subarray shown in (F) has the same shape as the subarray shown in (D), but includes one reactive vibration element 102 in the subarray. (G) shows the sub-array shape when the beam scanning direction is 10 degrees. The subarray shown in (G) has the same shape as the subarray shown in (E), but includes four reactive vibration elements 102 in the subarray. As described above, the position and the number of the invalid vibration elements are variably set according to the beam scanning direction. Even when any of the subarray shape patterns shown in FIGS. 11 and 12 is employed, a plurality of subarrays can be closely connected to each other.

次に、図13〜図15を用いて、特にフォーカス点の深さを考慮した制御について詳述する。   Next, with reference to FIGS. 13 to 15, the control in consideration of the depth of the focus point will be described in detail.

この実施形態では、ビームアドレス(特にビーム走査方向)に応じてサブアレイ形状を変更させると共に、ビームアドレス、フォーカス点深さ及びサブアレイ位置に応じて、各サブアレイごとにグルーピングパターンを個別的に設定するようにしている。つまり、各グループを構成する複数の振動素子について、各振動素子とフォーカス点との間の距離ができるだけ揃うように、サブアレイ形状及びグルーピングパターンを最適化している。   In this embodiment, the subarray shape is changed according to the beam address (particularly the beam scanning direction), and the grouping pattern is individually set for each subarray according to the beam address, the focus point depth, and the subarray position. I have to. That is, the subarray shape and the grouping pattern are optimized so that the distances between the respective vibration elements and the focus points are as uniform as possible for a plurality of vibration elements constituting each group.

図13において、(A)にはアレイ振動子面に垂直な平面(XZ平面)が示され、(B)にはアレイ振動子面と平行な水平面(XY平面)が示されている。このことは図14及び図15についても同様である。X方向及びY方向は振動素子の配列方向であり、Z方向は垂直方向で、それはX方向及びY方向に直交する。符号302は、フォーカス点F1を通過し、Z軸に平行な垂直軸を示している。符号304はアレイ振動子300の中心308を原点(出発点)として表された送信ビームを示している。送信ビーム304はフォーカス点F1を向いている。なお、符号306はフォーカス点F1から見た等距離面(球面としての波面)を示している。その等距離面上に、各グループを構成する複数の振動子が並ぶのが理想的である。(B)において、アレイ振動子300における各セルはサブアレイ300Aを示している。各サブアレイは、ここでは4×4個の振動素子で構成される(後述する符号310〜320参照)。   In FIG. 13, (A) shows a plane perpendicular to the array transducer surface (XZ plane), and (B) shows a horizontal plane (XY plane) parallel to the array transducer surface. The same applies to FIGS. 14 and 15. The X direction and the Y direction are arrangement directions of the vibration elements, the Z direction is a vertical direction, and is orthogonal to the X direction and the Y direction. Reference numeral 302 denotes a vertical axis that passes through the focus point F1 and is parallel to the Z axis. Reference numeral 304 indicates a transmission beam expressed with the center 308 of the array transducer 300 as the origin (starting point). The transmission beam 304 is directed to the focus point F1. Reference numeral 306 indicates an equidistant surface (wavefront as a spherical surface) viewed from the focus point F1. Ideally, a plurality of vibrators constituting each group are arranged on the equidistant surface. In (B), each cell in the array transducer 300 represents a sub-array 300A. Here, each subarray is composed of 4 × 4 vibrating elements (see reference numerals 310 to 320 described later).

例えば、図13に示されるように、ビーム方向と水平軸(ここではX軸)との間の角度が小さく、且つ、フォーカス点F1が比較的浅い位置に設定されている場合には、(B)に示されるように、アレイ振動子300上における各サブアレイに対して、当該サブアレイの位置に応じて、それぞれ異なるグルーピングパターン310〜320が設定される。各サブアレイの形状は同一であるが、各サブアレイごとに、グループ単位で位相を合わせる観点から、より適切なグルーピングパターンが設定されている。つまり各グループの形態及び構成素子数が最適化されている。上記の状態から、例えば、図14に示されるように、ビーム走査方向と水平軸とのなす角度がやや増大し、且つ、フォーカス点F2の深さが増大した場合、その(B)に示すように、各サブアレイに対して、その位置に応じてグルーピングパターン324〜336が設定される。但し、各サブアレイ形状については矩形のままである。更に、図15に示されるように、上記状態から、フォーカス点F3の深さがほぼ維持される一方、ビーム走査方向の角度が増大して、それが直交する2つの水平軸に対して凡そ45度の関係になると、その(B)に示されるように、各サブアレイの形状が矩形から並行四辺形に変更され、同時に、各サブアレイごとに、その位置に応じて、グルーピングパターン342〜354が設定される。サブアレイ形状の切り換えは、図10に示した条件、あるいは、それを簡略化した条件に従ってなされる。例えば、図10において、0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度で示されるサブアレイ形状だけを利用してもよい。   For example, as shown in FIG. 13, when the angle between the beam direction and the horizontal axis (here, the X axis) is small and the focus point F1 is set at a relatively shallow position, (B ), Different grouping patterns 310 to 320 are set for each subarray on the array transducer 300 according to the position of the subarray. Although the shape of each subarray is the same, a more appropriate grouping pattern is set for each subarray from the viewpoint of matching the phase in units of groups. That is, the form of each group and the number of constituent elements are optimized. From the above state, for example, as shown in FIG. 14, when the angle between the beam scanning direction and the horizontal axis slightly increases and the depth of the focus point F2 increases, as shown in FIG. In addition, grouping patterns 324 to 336 are set for each subarray according to the position. However, each subarray shape remains rectangular. Further, as shown in FIG. 15, from the above state, the depth of the focus point F3 is substantially maintained, while the angle in the beam scanning direction is increased so that it is approximately 45 with respect to the two horizontal axes perpendicular to each other. As shown in (B), the shape of each sub-array is changed from a rectangle to a parallelogram, and grouping patterns 342 to 354 are set for each sub-array according to the position at the same time. Is done. The switching of the subarray shape is performed according to the conditions shown in FIG. 10 or simplified conditions. For example, in FIG. 10, only the sub-array shapes indicated by 0 degree, 45 degrees, 90 degrees, 135 degrees, 180 degrees, 225 degrees, 270 degrees, and 315 degrees may be used.

以上のように、サブアレイ形状については、ビーム走査に応じて動的に可変設定される。グルーピングパターンについても、ビーム走査に応じて、設定されたサブアレイ形状を前提として、各サブアレイごとに動的に可変設定される。その場合、ビームアドレス及びフォーカス深さの組合せごとに、アレイ振動子全体に及ぶ最良のグルーピングパターンセットを予め演算しておき、それを実現するスイッチングパターンをテーブル上に記憶しておくのが望ましい。つまり、ビームアドレスとフォーカス点の深さからテーブルを参照して瞬時に最適なスイッチングパターンが得られるように構成するのが望ましい。そのようなスイッチングの結果として、アレイ振動子上に、複数のサブアレイが構成され、同時に、各サブアレイごとにグルーピングパターンが構成される。三次元空間内におけるビーム走査経路は任意に設定することができる。一般的には、第1方向にビームを走査して走査面が形成され、その走査面が第2方向に走査される。   As described above, the subarray shape is dynamically variably set according to the beam scanning. The grouping pattern is also dynamically variably set for each subarray on the premise of the set subarray shape according to the beam scanning. In that case, it is desirable to calculate in advance the best grouping pattern set for the entire array transducer for each combination of beam address and focus depth, and store the switching pattern for realizing it in the table. In other words, it is desirable that the optimum switching pattern be obtained instantaneously by referring to the table from the beam address and the depth of the focus point. As a result of such switching, a plurality of subarrays are formed on the array transducer, and at the same time, a grouping pattern is formed for each subarray. The beam scanning path in the three-dimensional space can be set arbitrarily. In general, a scanning surface is formed by scanning a beam in a first direction, and the scanning surface is scanned in a second direction.

上記構成によれば、フォーカス点とグループを構成する複数の振動素子との位置的関係に着目し、各サブアレイごとに最良のグルーピングパターンを設定するようにしたので、チャンネルリダクションを実現しつつも、ビームプロファイルを良好にして超音波画像の画質を高めることが可能となる。つまり、装置構成の簡略化を図りつつも良好な画質を得られる。   According to the above configuration, since the best grouping pattern is set for each sub-array, focusing on the positional relationship between the focus point and the plurality of vibration elements constituting the group, while realizing channel reduction, It is possible to improve the image quality of the ultrasonic image by improving the beam profile. In other words, good image quality can be obtained while simplifying the device configuration.

本発明に係る超音波診断装置の実施形態の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 本発明に係る超音波診断装置における送受信部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmission / reception part in the ultrasonic diagnosing device which concerns on this invention. 図1に示す送受信モジュールの具体的な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structural example of the transmission / reception module shown in FIG. サブアレイ形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a subarray shape. サブアレイ形状の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a subarray shape. 複数のサブアレイ形状を対比して説明するための図である。It is a figure for comparing and explaining a plurality of subarray shapes. サブアレイごとに存在する変動領域を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation | variation area | region which exists for every subarray. 複数の変動領域間におけるオーバーラップを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the overlap between several fluctuation | variation area | regions. 比較例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a comparative example. 他の多様なサブアレイ形状を示す図である。It is a figure which shows other various subarray shapes. 各グループを構成する振動素子の個数が変化する実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating embodiment with which the number of the vibration elements which comprise each group changes. 各グループを構成する振動素子の個数が変化する他の実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating other embodiment from which the number of the vibration elements which comprise each group changes. 近距離フォーカスでビーム走査角度が小の場合におけるグルーピングパターン設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a grouping pattern setting in case a short-distance focus and a beam scanning angle are small. 遠距離フォーカスでビーム走査角度が小の場合におけるグルーピングパターン設定例を示す図である。It is a figure which shows the grouping pattern setting example in case a beam scanning angle is small by a long distance focus. 遠距離フォーカスでビーム走査角度が大の場合におけるグルーピングパターン設定例を示す図である。It is a figure which shows the grouping pattern setting example in case a beam scanning angle is large by a long distance focus.

符号の説明Explanation of symbols

10 プローブヘッド、12 装置本体、16 2Dアレイ振動子、20 スイッチング回路、24 送受信モジュール、26 サブ整相加算回路、30 メイン整相加算回路、32 送受信制御部、S サブアレイ、R 変動範囲、310〜320,324〜336,342〜354 グルーピングパターン、304,322,340 送信ビーム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Probe head, 12 Apparatus main body, 16 2D array vibrator | oscillator, 20 Switching circuit, 24 Transmission / reception module, 26 Sub phasing addition circuit, 30 Main phasing addition circuit, 32 Transmission / reception control part, S subarray, R Fluctuation range, 310 320, 324-336, 342-354 Grouping pattern, 304, 322, 340 Transmit beam.

Claims (7)

複数の振動素子で構成され、二次元走査される超音波ビームを形成するアレイ振動子と、
前記アレイ振動子に接続され、前記アレイ振動子に対して複数のサブアレイを設定すると共に前記各サブアレイに対してそれぞれが1又は複数の振動素子で構成される複数のグループを設定するスイッチング手段と、
前記アレイ振動子に前記スイッチング手段を介して接続され、前記各グループごとにグループ送信信号を生成する送信手段と、
前記アレイ振動子に前記スイッチング手段を介して接続され、前記スイッチング手段から出力された各グループのグループ受信信号を処理する受信手段と、
を含み、
前記スイッチング手段は、少なくともフォーカス点の深さに基づいて、前記各サブアレイごとにグルーピングパターンを個別的に設定することを特徴とする超音波診断装置。
An array transducer formed of a plurality of vibrating elements and forming an ultrasonic beam to be two-dimensionally scanned;
Switching means connected to the array transducer for setting a plurality of subarrays for the array transducer and setting a plurality of groups each composed of one or a plurality of vibration elements for each of the subarrays;
Transmitting means connected to the array transducer via the switching means and generating a group transmission signal for each group;
Receiving means connected to the array transducer via the switching means and processing a group reception signal of each group output from the switching means;
Including
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the switching unit individually sets a grouping pattern for each of the subarrays based on at least a depth of a focus point.
請求項1記載の超音波診断装置において、
前記スイッチング手段は、前記超音波ビームの走査に際して、前記各サブアレイに対して設定されるグルーピングパターンを動的に切り換えることを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the switching unit dynamically switches a grouping pattern set for each of the subarrays when scanning the ultrasonic beam.
請求項1記載の超音波診断装置において、
前記スイッチング手段は、更にビームアドレスに基づいて、前記各サブアレイごとにその位置に応じたグルーピングパターンを個別的に設定することを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the switching unit further sets a grouping pattern corresponding to the position of each subarray based on a beam address.
請求項1記載の装置において、
前記スイッチング手段は、
前記グループ送信信号をそれに対応するグループを構成する複数の振動素子に対して分配して出力する機能と、
グループ単位で複数の振動素子からの複数の受信信号を加算してグループ受信信号を生成する機能と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The switching means includes
A function of distributing and outputting the group transmission signal to a plurality of vibration elements constituting a corresponding group;
A function of generating a group reception signal by adding a plurality of reception signals from a plurality of vibration elements in units of groups;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
複数の振動素子で構成され、二次元走査される超音波ビームを形成するアレイ振動子と、
前記アレイ振動子に接続され、ビームアドレス及びフォーカス点の深さに応じて、前記アレイ振動子に対して複数のサブアレイを設定すると共に、前記各サブアレイに対してその位置に応じてそれぞれが1又は複数の振動素子で構成される複数のグループを設定するスイッチング手段と、
前記アレイ振動子に前記スイッチング手段を介して接続され、前記各グループごとにグループ送信信号を生成する送信手段と、
前記アレイ振動子に前記スイッチング手段を介して接続され、前記スイッチング手段から出力された各グループのグループ受信信号を処理する受信手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
An array transducer formed of a plurality of vibrating elements and forming an ultrasonic beam to be two-dimensionally scanned;
A plurality of sub-arrays are set for the array transducer according to the beam address and the depth of the focus point, and each of the sub-arrays is set to 1 or Switching means for setting a plurality of groups composed of a plurality of vibration elements;
Transmitting means connected to the array transducer via the switching means and generating a group transmission signal for each group;
Receiving means connected to the array transducer via the switching means and processing a group reception signal of each group output from the switching means;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項5記載の装置において、
前記スイッチング手段は、前記超音波ビームの走査に際して、前記各サブアレイに対して設定されるサブアレイ形状を動的に切り換え、且つ、前記各サブアレイに対して設定されるグルーピングパターンを動的に切り換えることを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 5.
The switching means dynamically switches a subarray shape set for each subarray and dynamically switches a grouping pattern set for each subarray when scanning the ultrasonic beam. A characteristic ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項6記載の装置において、
前記スイッチング手段は、前記アレイ振動子の垂直中心軸に直交する水平面上におけるビーム走査方向に応じて、前記各サブアレイに対して設定されるサブアレイ形状を切り換えることを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 6.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the switching means switches a subarray shape set for each subarray according to a beam scanning direction on a horizontal plane orthogonal to a vertical central axis of the array transducer.
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