JP2597360B2 - Ultrasound diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasound diagnostic equipment

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JP2597360B2
JP2597360B2 JP62036931A JP3693187A JP2597360B2 JP 2597360 B2 JP2597360 B2 JP 2597360B2 JP 62036931 A JP62036931 A JP 62036931A JP 3693187 A JP3693187 A JP 3693187A JP 2597360 B2 JP2597360 B2 JP 2597360B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波パルスを被検体に照射し、その反射
波を受波して被検体の断層像を撮像する超音波診断装置
に関し、特に超音波パルスの送受波方式の改良に関す
る。
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that irradiates an ultrasonic pulse to a subject, receives a reflected wave thereof, and captures a tomographic image of the subject, In particular, the present invention relates to an improvement in a method of transmitting and receiving ultrasonic pulses.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にこの種の超音波診断装置としては、例えば「超
音波技術便覧(日刊工業)P810〜813」や「超音波医学
(医学書院)P81〜84」に開示されているような、Bモ
ード用超音波診断装置が主流をなしている。Bモード用
超音波診断装置は、深さ方向(振動子面に対して法線方
向)に対してほぼ一定の収束度(分位分解能)を得るよ
うに、小開口の振動子にて超音波の送受波を行なうもの
となっている。
In general, as this type of ultrasonic diagnostic apparatus, for example, an ultrasonic diagnostic apparatus for B-mode disclosed in “Ultrasonic Technology Handbook (Nikkan Kogyo) P810-813” or “Ultrasonic Medicine (Medical Publishing) P81-84” Ultrasound diagnostic devices are the mainstream. The B-mode ultrasonic diagnostic apparatus uses an ultrasonic transducer with a small aperture to obtain a substantially constant degree of convergence (quantile resolution) in the depth direction (the direction normal to the transducer plane). Is transmitted and received.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記したBモード用超音波診断装置では、収束度を弱
めることによって、フォーカス範囲を広くとる如く構成
されているので、分位分解能が悪いという欠点がある。
The B-mode ultrasonic diagnostic apparatus described above is configured to widen the focus range by weakening the degree of convergence, and thus has a disadvantage that the quantile resolution is poor.

そこで本発明は、従来の超音波診断装置に比べて解像
度が飛躍的に向上した超音波診断装置を提供することを
目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus whose resolution is dramatically improved as compared with a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、
本発明の超音波診断装置は次のように構成されている。
The present invention solves the above problems and achieves the object,
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is configured as follows.

(1)本発明の超音波診断装置は、検知すべき被検体の
断層面に対して超音波パルスを斜めに照射する如く配置
された送波器と、この送波器により前記断層面上の一つ
の検出ラインに対し時系列に照射された超音波パルスの
前記断層面からの反射波を集束して断層像を結像する如
く配置された超音波レンズと、前記検出ラインからの反
射波が前記超音波レンズにより結像される位置に配置さ
れ、且つ、前記検出ラインからの反射波が前記超音波レ
ズにより時系列に結像するタイミングに同期して、前記
反射波を電気信号として出力する複数のエレメントから
なる超音波撮像素子と、前記断層像を得るために前記検
出ラインを前記検出ラインに対して略直交する方向に走
査させるように前記送波器での送波位置を移動制御する
制御手段とを具備したものとなっている。
(1) An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a transmitter arranged to irradiate an ultrasonic pulse obliquely to a tomographic plane of a subject to be detected, and a transmitter on the tomographic plane by the transmitter. An ultrasonic lens arranged so as to focus a reflected wave from the tomographic plane of an ultrasonic pulse applied in time series to one detection line to form a tomographic image, and a reflected wave from the detection line The reflected wave is output as an electric signal in synchronism with the timing at which the reflected wave from the detection line is imaged in time series by the ultrasonic lens, which is arranged at a position where the ultrasonic lens forms an image. An ultrasonic imaging element composed of a plurality of elements, and movement control of a transmission position in the transmitter so as to scan the detection line in a direction substantially orthogonal to the detection line in order to obtain the tomographic image. Control means Has become a thing was.

(2)本発明の超音波診断装置は、上記(1)に記載の
装置であって、前記送波器は、前記断層面内の検出ライ
ンに対して略直交する方向に配列された複数のリニアア
レイ振動子と、この複数のリニアアレイ振動子のうち励
振する振動子を選択するマルチプレクサとを有し、前記
マルチプレクサは、一つの検出ラインに対して前記複数
のリニアアレイ振動子のうち一部の振動子群を選択し、
且つ、この振動子群の励振により生成された超音波パル
スが略同時刻に前記検出ライン上の任意の点に到達する
ように前記振動子群の各振動子を順次選択するものとな
っている。
(2) The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is the apparatus according to the above (1), wherein the transmitter includes a plurality of transmitters arranged in a direction substantially orthogonal to a detection line in the tomographic plane. A linear array vibrator, and a multiplexer for selecting a vibrator to be excited among the plurality of linear array vibrators, wherein the multiplexer is a part of the plurality of linear array vibrators for one detection line. Select the oscillator group of
Further, each transducer of the transducer group is sequentially selected such that the ultrasonic pulse generated by excitation of the transducer group reaches an arbitrary point on the detection line at substantially the same time. .

(3)本発明の超音波診断装置は、上記(1)に記載の
装置であって、前記超音波撮像素子により変換された電
気信号を、前記超音波パルス及びその反射波の到達距離
によって感度に差が生じないよう補正する補正手段をさ
らに有するものとなっている。
(3) The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is the apparatus according to the above (1), wherein the electric signal converted by the ultrasonic imaging device is sensitive by the distance of the ultrasonic pulse and its reflected wave. Further, there is provided a correction means for correcting so that there is no difference between them.

〔作用〕[Action]

このような手段を講じたことにより、次のような作用
を呈する。断層面に対して超音波パルスが斜めに照射さ
れるため、断層面上には超音波パルスが時系列に照射さ
れることになる。その結果、超音波撮像素子の受波面に
結像する断層像も時系列に結像することになる。そこで
この時系列に結像する断層像を、結像のタイミングに同
期して撮像素子から電気信号として取出せば、被検体中
の一断層像が検出されることになる。
By taking such means, the following effects are exhibited. Since the ultrasonic pulse is applied obliquely to the tomographic plane, the ultrasonic pulse is applied to the tomographic plane in time series. As a result, tomographic images formed on the wave receiving surface of the ultrasonic imaging element are also formed in time series. Therefore, if a tomographic image to be formed in a time series is extracted as an electric signal from the image sensor in synchronization with the imaging timing, one tomographic image in the subject is detected.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第1実施例の全体的な構成を示す図
である。第図において、Aは探触子であり、Bは装置本
体であり、Cは被検体である。
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the first embodiment of the present invention. In the figure, A is a probe, B is a device main body, and C is a subject.

探触子Aの被検体Cに対向する対向端面は、この対向
端面を囲む形で被検体Cの表面に安定に接触するペロー
ズ形容器1が装着されている。この容器1の内壁には超
音波の乱反射を防ぐための吸音材が装着されている。容
器1の内部には音響媒体2が封入されている。この音響
媒体2としては例えば水を使用する。なお水は温度によ
って音速が異なるものとなるので、図示はしてないが、
上記水を一定温度に保つための温度制御機構や泡を取除
くための脱泡機構が容器1に付設されている。
On the opposing end face of the probe A facing the subject C, the bellows-type container 1 that stably contacts the surface of the subject C so as to surround the opposing end face is mounted. A sound absorbing material for preventing irregular reflection of ultrasonic waves is mounted on the inner wall of the container 1. An acoustic medium 2 is sealed inside the container 1. As the acoustic medium 2, for example, water is used. Since the sound speed of water varies depending on the temperature, it is not shown,
A temperature control mechanism for keeping the water at a constant temperature and a defoaming mechanism for removing bubbles are attached to the container 1.

探触子Aの前記対向端面には送波器3が取付けられて
いる。断層面4内の検出ラインに対して略直交する方向
に配列されたリニアアレイ振動子からなり、検知すべき
被検体Cの断層面4に対して超音波パルスを斜めに照射
するように配置されている。
The transmitter 3 is attached to the opposite end face of the probe A. It is composed of linear array transducers arranged in a direction substantially orthogonal to the detection line in the tomographic plane 4, and is arranged so as to irradiate the ultrasonic pulse obliquely to the tomographic plane 4 of the subject C to be detected. ing.

また探触子Aの前記対向端面の中央部位には、大開口
の超音波レンズ5が断層面4に対してほぼ平行に取付け
られている。この超音波レンズ5は断層面4からの反射
波を集束し、探触子Aの内部に設置されている超音波撮
像素子6の受波面に断層像を結像させるものである。超
音波レンズ5は、その音響インピーダンスが音響媒体2
に近く、かつ音速が音響媒体2とは異なる物質により形
成されている。その物質としては、音響媒体2が水であ
るときはアクリル樹脂等のプラスチック材料がよい。プ
ラスチック材料であれば、成型によって非球面レンズも
容易につくれる。超音波レンズ5の両面には、音響整合
層5a,5bがコーティングされている。なお超音波レンズ
5は、単レンズであってもよいし、組合わせレンズであ
ってもよく、さらに収差の除去や拡大,縮小のためのズ
ーム機構や、ピント調整機構が付設されたものであって
もよい。
A large-aperture ultrasonic lens 5 is attached to a central portion of the opposing end surface of the probe A substantially parallel to the tomographic plane 4. The ultrasonic lens 5 focuses the reflected wave from the tomographic plane 4 and forms a tomographic image on the receiving surface of the ultrasonic imaging element 6 installed inside the probe A. The ultrasonic lens 5 has an acoustic impedance of the acoustic medium 2.
And a material whose sound speed is different from that of the acoustic medium 2. As the substance, when the acoustic medium 2 is water, a plastic material such as an acrylic resin is preferable. If it is a plastic material, an aspherical lens can be easily formed by molding. Both sides of the ultrasonic lens 5 are coated with acoustic matching layers 5a and 5b. The ultrasonic lens 5 may be a single lens or a combination lens, and further includes a zoom mechanism for removing, enlarging, and reducing aberration, and a focus adjustment mechanism. You may.

超音波撮像素子6は、超音波受波面に受波された超音
波の音圧分布を時系列な電気信号(映像信号)に変換す
る機能を有している。
The ultrasonic imaging element 6 has a function of converting the sound pressure distribution of the ultrasonic wave received on the ultrasonic wave receiving surface into a time-series electric signal (video signal).

探触子Aの内部には、前記送波器3のリニアアレイ振
動子を選択するためのマルチプレクサ7、超音波撮像素
子6から電気信号を取出すためのマルチプレクサ8,9、
取出した電気信号を増幅するプリアンプ10、このプリア
ンプ10の増幅度すなわち利得を時間の経過にしたがって
上昇させるためのタイム・ゲイン・コントロール信号発
生回路11などが収容されている。
Inside the probe A, a multiplexer 7 for selecting a linear array transducer of the transmitter 3, multiplexers 8 and 9 for extracting electric signals from the ultrasonic imaging device 6,
A preamplifier 10 for amplifying the extracted electric signal, a time gain control signal generating circuit 11 for increasing the degree of amplification of the preamplifier 10, that is, a gain over time, and the like are housed.

装置本体Bには、パルス発生器12,ディレイライン13
からなるパルス供給源15と、対数アンプ16,検波回路17,
加算回路18,ブラック・クリップ回路19,積分回路20,比
較回路21,切換え回路22,乗算器23,フレームメモリ24な
どからなる信号処理回路25と、映像信号を表示するため
のTVモニタ26とが、収容されている。
The apparatus body B has a pulse generator 12, a delay line 13
A pulse supply source 15 comprising a logarithmic amplifier 16, a detection circuit 17,
A signal processing circuit 25 including an adding circuit 18, a black clipping circuit 19, an integrating circuit 20, a comparing circuit 21, a switching circuit 22, a multiplier 23, a frame memory 24, etc., and a TV monitor 26 for displaying a video signal. Is housed.

第2図は、前記送波器3の構成および上記送波器3と
断層面4との位置関係を示す斜視図である。図示のごと
く送波器1は、その送波面に第2図の断層面上の矢印Y
方向に、均一に超音波ビームが照射されるように、拡散
用の音響レンズ31と、音響整合層32と、電気音響変換素
子33とが、ダンパー材34上に積層固定されている。かく
して上記送波器3の一群の振動子3aを、第1図に示した
マルチプレクサ7によって選択し、この選択した一群の
振動子3aに対して、パルス発生器12からの出力パルスに
ディレイライン13によって所定時間の遅延を与えた励振
パルスを印加して上記一群の振動子を励振すると、断層
面4上の一つのライン4a上に時間差をもって超音波パル
スが重畳的に照射される。なおディレイライン13の遅延
量は、送波された超音波が断層面4上の矢印X方向に集
束するように設定されている。そしてライン4a上に超音
波パルスがM,N,L,の順番に照射されていったとき、その
反射エコーは、第1図に示すように超音波レンズ5によ
り超音波撮像素子6上にm,n,lの順に時間差をもって結
像されることになる。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of the transmitter 3 and a positional relationship between the transmitter 3 and the tomographic plane 4. As shown in the figure, the transmitter 1 has an arrow Y on the tomographic plane shown in FIG.
An acoustic lens 31 for diffusion, an acoustic matching layer 32, and an electroacoustic transducer 33 are laminated and fixed on a damper member 34 so that the ultrasonic beam is uniformly irradiated in the direction. Thus, a group of transducers 3a of the transmitter 3 is selected by the multiplexer 7 shown in FIG. 1, and the output pulse from the pulse generator 12 is supplied to the selected group of transducers 3a by the delay line 13a. When an excitation pulse delayed by a predetermined time is applied to excite the group of transducers, an ultrasonic pulse is superimposed on one line 4a on the tomographic plane 4 with a time difference. The delay amount of the delay line 13 is set so that the transmitted ultrasonic wave is focused on the tomographic plane 4 in the direction of arrow X. When the ultrasonic pulse is irradiated on the line 4a in the order of M, N, L, the reflected echo is reflected on the ultrasonic imaging device 6 by the ultrasonic lens 5 as shown in FIG. , n, and l in order of time.

第3図な超音波撮像素子6の構成を示す斜視図であ
る。第3図に示すように超音波撮像素子6は、音響ダン
ピングを兼ねた素子取付け台61上に、信号電極62,電気
音響変換素子63,アース電極64,音響整合層65を積層固定
したものとなっている。なお信号電極64およびアース電
極64は、後述するように互いに異なる方向にそれぞれ複
数個に分割されている。電気音響変換素子63はPVDF,PVF
2のように、横方向の音響結合が少ない材料の方が電極
の分割だけでよいので有利である。PZTのような電気音
響変換材料使用する場合には、機械的にカッティングす
る必要がある。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the ultrasonic imaging device 6 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the ultrasonic imaging device 6 has a structure in which a signal electrode 62, an electroacoustic transducer 63, a ground electrode 64, and an acoustic matching layer 65 are laminated and fixed on an element mounting base 61 also serving as acoustic damping. Has become. The signal electrode 64 and the ground electrode 64 are each divided into a plurality of parts in different directions as described later. The electroacoustic transducer 63 is PVDF, PVF
As shown in 2, the material having less acoustic coupling in the lateral direction is advantageous because only the electrode needs to be divided. When an electroacoustic conversion material such as PZT is used, it is necessary to perform mechanical cutting.

第4図は超音波撮像素子6から電気信号を取出す手段
を示す図である。第4図に示すように、超音波撮像素子
6の信号電極62は、第2図の矢印X方向と平行な方向に
複数個に分割されている。また裏側のアース電極64は、
上記とは直交する方向、つまり第2図の矢印Yの方向と
平行な方向にやはり複数個に分割されている。そして各
電極62,64には前記したマルチプレクサ9,8がそれぞれ接
続されている。マルチプレクサ8の共通電極8aはアース
に接続されている。またもう一方のマルチプレクサ9の
共通電極9aは、前記した第1図のプリアンプ10へ接続さ
れている。かくしてマルチプレクサ8,9を切換え動作さ
せることにより、超音波撮像素子6の各エレメントを順
次選択することができ、超音波撮像素子6の上にm,n,l
の順に結像された超音波断層像を、時系列な電気信号と
してリアルタイムで取出すことができる。
FIG. 4 is a diagram showing a means for extracting an electric signal from the ultrasonic imaging element 6. As shown in FIG. 4, the signal electrode 62 of the ultrasonic imaging element 6 is divided into a plurality of parts in a direction parallel to the arrow X direction in FIG. Also, the ground electrode 64 on the back side
It is also divided into a plurality in the direction orthogonal to the above, that is, in the direction parallel to the direction of arrow Y in FIG. The multiplexers 9 and 8 are connected to the electrodes 62 and 64, respectively. The common electrode 8a of the multiplexer 8 is connected to the ground. The common electrode 9a of the other multiplexer 9 is connected to the preamplifier 10 shown in FIG. By switching the multiplexers 8 and 9 in this manner, each element of the ultrasonic imaging device 6 can be sequentially selected, and m, n, l are placed on the ultrasonic imaging device 6.
Can be extracted in real time as time-series electrical signals.

このように、超音波パルスを被検体C中に斜めに照射
することにより、被検体Cの断層面4上の1ラインの反
射エコーのみを時系列信号として取出すことができる。
そして送波器3のリニアアレイ振動子を切換えて送波位
置を移動(走査)させると同時に、超音波撮像素子6の
検出ラインをマルチプレクサ8により切換え、なおかつ
マルチプレクサ9により超音波パルスの到達(結像)時
間に合わせて、エレメントを高速度(200nsec程度)に
切換えれば、被検体C中の撮像目的である断層像のみを
電気信号としてリアルタイムで外部に取出すことができ
る。
Thus, by irradiating the ultrasonic pulse obliquely into the subject C, only one line of reflected echo on the tomographic plane 4 of the subject C can be extracted as a time-series signal.
The linear array transducer of the transmitter 3 is switched to move (scan) the transmission position, and at the same time, the detection line of the ultrasonic imaging element 6 is switched by the multiplexer 8 and the arrival of the ultrasonic pulse by the multiplexer 9 (connection). If the element is switched to a high speed (about 200 nsec) in accordance with the (image) time, only a tomographic image of the subject C to be imaged can be taken out in real time as an electric signal.

前記超音波撮像素子6の分解能は、断層面4上におい
て、ほぼ超音波レンズ5の開口角と超音波パルスの周波
数で決まる。式で表わすと、 2.44F/Dλ となる。ただしFはレンズの焦点距離、Dはレンズの直
径、λは超音波の波長である。断層面4と垂直な方向の
分解能は、超音波のパルス幅に1/sinθを乗じたものと
なる。θは送波された超音波と撮像断面とのなす角度で
ある。
The resolution of the ultrasonic imaging element 6 is determined substantially on the tomographic plane 4 by the aperture angle of the ultrasonic lens 5 and the frequency of the ultrasonic pulse. Expressed by the equation, it becomes 2.44F / Dλ. Here, F is the focal length of the lens, D is the diameter of the lens, and λ is the wavelength of the ultrasonic wave. The resolution in the direction perpendicular to the tomographic plane 4 is obtained by multiplying the pulse width of the ultrasonic wave by 1 / sin θ. θ is the angle between the transmitted ultrasonic wave and the imaging section.

正確には、撮像断面上の矢印X方向の分解能は、超音
波レンズ5の方位方向の集束分布に送波ビームの指向性
を乗じたものとなり、矢印Y方向の分解能は、超音波レ
ンズ5の方位方向の集束分布に超音波パルスのエンベロ
ープ波形と1/cosθを乗じたものとなる。また断層面4
と垂直な方向の分解能は、超音波パルスのエンベロープ
波形に1/sinθと超音波レンズ5の軸方向の集束分布を
乗じたものとなる。かくして本実施例における分解能
は、従来装置の約7倍程度まで向上した。
To be more precise, the resolution in the direction of the arrow X on the imaging section is obtained by multiplying the convergence distribution in the azimuthal direction of the ultrasonic lens 5 by the directivity of the transmission beam, and the resolution in the direction of the arrow Y is The convergence distribution in the azimuthal direction is obtained by multiplying the envelope waveform of the ultrasonic pulse by 1 / cos θ. Also fault plane 4
The resolution in the direction perpendicular to the vertical axis is obtained by multiplying the envelope waveform of the ultrasonic pulse by 1 / sin θ and the convergence distribution of the ultrasonic lens 5 in the axial direction. Thus, the resolution in the present embodiment was improved to about seven times that of the conventional device.

次に受波された信号の処理について説明する。マルチ
プレクサ9の共通電極9aから取出された電気信号は、プ
リアンプ10にて増幅される。このプリアンプ10は雑音指
数の良好なアンプであり、受信信号を後の回路でのS/N
比の悪化を防ぐために十分に増幅される。なお第2図の
断層面4上のM部分とL部分とでは、超音波パルスの到
達距離が違うため、プリアンプ10の利得が一定である
と、被検体C中の減衰により感度に差が生じてしまう。
しかるにプリアンプ10はタイム・ゲイン・コントロール
信号発生回路11からの信号により、時間の経過にしたが
って利得が上昇する如く作動する。したがって上記感度
差は生じないものとなる。
Next, processing of the received signal will be described. The electric signal extracted from the common electrode 9a of the multiplexer 9 is amplified by the preamplifier 10. This preamplifier 10 is an amplifier having a good noise figure, and converts the received signal into an S / N signal in a later circuit.
Amplified sufficiently to prevent ratio degradation. In addition, since the distance of the ultrasonic pulse is different between the M portion and the L portion on the tomographic plane 4 in FIG. 2, if the gain of the preamplifier 10 is constant, a difference occurs in sensitivity due to attenuation in the subject C. Would.
However, the preamplifier 10 is operated by the signal from the time gain control signal generation circuit 11 so that the gain increases as time passes. Therefore, the above sensitivity difference does not occur.

プリアンプ10の出力は、装置本体B内の対数アンプ16
に入力する。ここで超音波エコー信号のダイナミックレ
ンジ(約60dB)に合わせた対数増幅が行なわれる。次に
検波回路17によって検波されて映像信号に変換される。
この映像信号は加算回路18に入力する。ここで利得調整
用の電圧V1を加算されたのち、ブラック・クリップ回路
19にて0Vより下の電圧がクリップされる。
The output of the preamplifier 10 is the logarithmic amplifier 16 in the main unit B.
To enter. Here, logarithmic amplification is performed in accordance with the dynamic range (about 60 dB) of the ultrasonic echo signal. Next, it is detected by the detection circuit 17 and converted into a video signal.
This video signal is input to the adding circuit 18. Here, after adding the voltage V1 for gain adjustment, the black clip circuit
At 19, the voltage below 0V is clipped.

上記電圧V1は次のようにして得られる。ブラック・ク
リップ回路19の出力信号は積分回路20に入力し、ここで
1フレーム分の映像信号の平均値が求められる。この1
フレーム分の映像信号の平均値と、自動利得設定電圧V2
とが比較回路21にて比較され、かつその差分が増幅され
る。この増幅された自動利得調整(AGC)電圧V3と手動
利得調整電圧V4とが切換え回路22にて切換えられ、前記
利得調整用の電圧V1として出力される。
The voltage V1 is obtained as follows. The output signal of the black clip circuit 19 is input to the integration circuit 20, where the average value of the video signal for one frame is obtained. This one
Average value of video signal for frame and automatic gain setting voltage V2
Are compared by the comparison circuit 21, and the difference is amplified. The amplified automatic gain adjustment (AGC) voltage V3 and the manual gain adjustment voltage V4 are switched by the switching circuit 22 and output as the gain adjustment voltage V1.

上記の如く利得の調整を受けた映像信号は乗算器23に
入力し、ここで表示範囲の調整つまりダイナミックレン
ジの調整を行なうために、ダイナミックレンジコントロ
ール電圧V5が乗じられる。しかるのち上記映像信号は、
フレームメモリ24に入力し、ここでTV走査に見合った時
間変換と同期信号の加算がなされ、TVモニタ26に供給さ
れる。かくして断層像がTVモニタ26にて表示される。
The video signal whose gain has been adjusted as described above is input to the multiplier 23, where it is multiplied by the dynamic range control voltage V5 in order to adjust the display range, that is, to adjust the dynamic range. Then, the video signal is
The data is input to the frame memory 24, where the time conversion and the addition of the synchronizing signal corresponding to the TV scanning are performed and supplied to the TV monitor. Thus, the tomographic image is displayed on the TV monitor 26.

ところで超音波撮像素子6からの電気信号の読出し方
式として、第5図および第6図に示すような複線読出し
方式(本例では二線読出し方式)を用いることもでき
る。
By the way, as a method of reading out the electric signal from the ultrasonic imaging element 6, a double-line reading method (two-line reading method in this example) as shown in FIGS. 5 and 6 can be used.

第5図の方式によれば、完像時間の短縮をはかれる利
点がある。特願昭61−245777号にて示されるようなチャ
ープ波を応用したパルス圧縮機能を、この撮像方式に取
入れる場合は、送信チャープ波の継続時間が比較的長い
ため、上記のような複線読出し方式によって切換え時間
を長く取る必要がある。ところで第5図のような複線読
出しを行なう場合には、送波器3のリニアアレイ振動子
における第2図の矢印X方向の集束度を、2ライン分に
またがるように緩和する必要がある。因みに送波用の超
音波ビームが斜めに照射されていれば、断層面4上に一
様に照射されていてもよいのであるが、乱反射や多重反
射によるゴーストエコーを抑制することと、前述したよ
うに第2図の矢印X方向の分解能は超音波レンズ5の集
束分布と送波ビームの指向性を乗じたものとなるため、
本実施例においては解像度の向上を狙って送波ビームを
検出ライン上に集束させている。
According to the method shown in FIG. 5, there is an advantage that the complete image time can be reduced. If a pulse compression function using a chirp wave as shown in Japanese Patent Application No. 61-245777 is incorporated into this imaging method, the duration of the transmitted chirp wave is relatively long, so the double-line readout described above is performed. Depending on the method, it is necessary to take a long switching time. When performing double-line reading as shown in FIG. 5, it is necessary to relax the degree of convergence of the linear array transducer of the transmitter 3 in the direction of arrow X in FIG. 2 so as to extend over two lines. Incidentally, if the ultrasonic wave beam for transmission is irradiated obliquely, it may be uniformly irradiated on the tomographic plane 4, but it is necessary to suppress the ghost echo due to irregular reflection and multiple reflection. As described above, the resolution in the direction of the arrow X in FIG. 2 is obtained by multiplying the convergence distribution of the ultrasonic lens 5 by the directivity of the transmission beam.
In this embodiment, the transmission beam is focused on the detection line for the purpose of improving the resolution.

第6図の方式によれば、マルチプレクサ91,92の切換
えスピードを低減できる利点がある。
According to the system shown in FIG. 6, there is an advantage that the switching speed of the multiplexers 91 and 92 can be reduced.

次に本発明の第2実施例について説明する。超音波は
コヒーレントの波動であるため、スペックルパターンが
生じ易い。送波をパルスとすることで上記スペックルパ
ターンはかなり軽減されるが、完全には除去できない。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since ultrasonic waves are coherent waves, speckle patterns are likely to occur. Although the above-mentioned speckle pattern is considerably reduced by transmitting a pulse, it cannot be completely removed.

第7図は上記欠点を除去すると共に、解像度をさらに
向上させるための第2実施例を示す図である。73は第1
実施例の超音波送波器3と同様の超音波送波器である。
また74は結像用レンズ、75は超音波撮像素子である。
FIG. 7 is a view showing a second embodiment for removing the above-mentioned drawbacks and further improving the resolution. 73 is the first
This is an ultrasonic transmitter similar to the ultrasonic transmitter 3 of the embodiment.
74 is an imaging lens, and 75 is an ultrasonic imaging element.

一画面の撮像が完了するごとに、結像用レンズ74と撮
像素子75とを矢印の方向に移動させながら撮像を行な
う。このとき撮像素子75の撮像面は結像される位置へそ
の都度位置設定される。このようにして得られた複数枚
の画像は、アンプ76にて増幅され、エンハンス回路77を
介して累積加算器78にて加算平均される。エンハンス回
路77は累積加算により生じる「ボケ」を修正するための
ものである。
Each time imaging of one screen is completed, imaging is performed while moving the imaging lens 74 and the imaging element 75 in the direction of the arrow. At this time, the imaging surface of the imaging element 75 is set to a position where an image is formed each time. The plurality of images obtained in this manner are amplified by the amplifier 76 and added and averaged by the accumulator 78 via the enhancement circuit 77. The enhancement circuit 77 is for correcting "blurring" caused by the cumulative addition.

本実施例によれば、スペックルパターンの除去が行な
われると共に、解像度が向上し、かつS/N比が良くな
る。なお結像用レンズ74と撮像素子75の移動による走査
は、撮像回数を増すために二次元走査としてもよい。ま
た結像用レンズ74と撮像素子75を移動走査する代わり
に、第8図のように結像用レンズ74と撮像素子75とを予
め複数組み用意しておき、これらを切換え使用するよう
にしてもよい。
According to this embodiment, the speckle pattern is removed, the resolution is improved, and the S / N ratio is improved. The scanning by moving the imaging lens 74 and the imaging element 75 may be a two-dimensional scanning in order to increase the number of times of imaging. Instead of moving and scanning the imaging lens 74 and the imaging device 75, a plurality of sets of the imaging lens 74 and the imaging device 75 are prepared in advance as shown in FIG. 8, and these are switched and used. Is also good.

なお本発明は前記各実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であるのは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、断層面から時間差をもって到来する
超音波パルスが、超音波レンズによって超音波撮像素子
上に所定タイミングで結像され、結像された断層像が結
像のタイミングに同期して電気信号に変換されて順次取
り出されるので、解像度が従来の装置に比べて飛躍的に
向上した断層像を、簡単な回路構成の装置で的確に得る
ことができる。
According to the present invention, an ultrasonic pulse arriving with a time difference from a tomographic plane is formed at a predetermined timing on an ultrasonic imaging element by an ultrasonic lens, and the formed tomographic image is synchronized with the imaging timing. Since the signals are converted into electric signals and sequentially taken out, a tomographic image whose resolution is dramatically improved as compared with the conventional device can be accurately obtained by a device having a simple circuit configuration.

なお撮像断面上の矢印X方向の分解能は送波ビームの
指向性に関連するので、リニアアレイ振動子の選択手段
を備えた実施態様に従えば、さらに解像度を上げること
ができる。
Since the resolution in the direction of the arrow X on the imaging section is related to the directivity of the transmission beam, the resolution can be further increased according to the embodiment having the means for selecting a linear array transducer.

また超音波パルス及びその反射波の到達距離が、断層
面の各部分で異なることから、被検体中の減衰により感
度に差が生じる事が懸念されるが、感度補正手段を備え
た実施態様に従えば、その不具合を回避する事ができ
る。
Also, since the reaching distance of the ultrasonic pulse and its reflected wave is different in each part of the tomographic plane, there is a concern that a difference may occur in sensitivity due to attenuation in the subject. If this is followed, the problem can be avoided.

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

第1図〜第4図は本発明の第1実施例を示す図で、第1
図は全体的な構成を示す図、第2図は送波器と断層面と
の関係を示す斜視図、第3図は超音波撮像素子の構成を
示す斜視図、第4図は超音波撮像素子から電気信号を取
出す手段を示す図である。第5図および第6図は第1実
施例における超音波撮像素子から電気信号を取出す手段
の変形例をそれぞれ示す図である。第7図は本発明の第
2実施例における主要部の構成を示す図、第8図は第2
実施例の変形例を示す図である。 A……探触子、B……装置本体、C……被検体、3……
送波器、4……断層面、5……超音波レンズ、6……超
音波撮像素子。
FIGS. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a relationship between a transmitter and a tomographic plane, FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of an ultrasonic imaging element, and FIG. 4 is an ultrasonic imaging apparatus. It is a figure which shows the means which takes out an electric signal from an element. FIGS. 5 and 6 are diagrams showing modified examples of the means for extracting an electric signal from the ultrasonic imaging element in the first embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a main part in a second embodiment of the present invention, and FIG.
It is a figure showing the modification of an example. A: probe, B: apparatus body, C: subject, 3:
Transmitter, 4 ... tomographic plane, 5 ... ultrasonic lens, 6 ... ultrasonic imaging element.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】検知すべき被検体の断層面に対して超音波
パルスを斜めに照射する如く配置された送波器と、 この送波器により前記断層面上の一つの検出ラインに対
し時系列に照射された超音波パルスの前記断層面からの
反射波を集束して断層像を結像する如く配置された超音
波レンズと、 前記検出ラインからの反射波が前記超音波レンズにより
結像される位置に配置され、且つ、前記検出ラインから
の反射波が前記超音波レズにより時系列に結像するタイ
ミングに同期して、前記反射波を電気信号として出力す
る複数のエレメントからなる超音波撮像素子と、 前記断層像を得るために前記検出ラインを前記検出ライ
ンに対して略直交する方向に走査させるように前記送波
器での送波位置を移動制御する制御手段とを具備したこ
とを特徴とする超音波診断装置。
1. A transmitter arranged so as to irradiate an ultrasonic pulse obliquely to a tomographic plane of a subject to be detected, and a transmitter for transmitting one ultrasonic signal to one detection line on the tomographic plane. An ultrasonic lens arranged so as to form a tomographic image by converging a reflected wave from the tomographic surface of an ultrasonic pulse applied in a series, and a reflected wave from the detection line being imaged by the ultrasonic lens And an ultrasonic wave composed of a plurality of elements that output the reflected wave as an electric signal in synchronization with the timing at which the reflected wave from the detection line is imaged in time series by the ultrasonic wave. An image sensor, and control means for moving and controlling the transmission position of the transmitter so as to scan the detection line in a direction substantially orthogonal to the detection line to obtain the tomographic image. Characterized by The ultrasonic diagnostic apparatus.
【請求項2】前記送波器は、前記断層面内の検出ライン
に対して略直交する方向に配列された複数のリニアアレ
イ振動子と、この複数のリニアアレイ振動子のうち励振
する振動子を選択するマルチプレクサとを有し、 前記マルチプレクサは、一つの検出ラインに対して前記
複数のリニアアレイ振動子のうち一部の振動子群を選択
し、且つ、この振動子群の励振により生成された超音波
パルスが略同時刻に前記検出ライン上の任意の点に到達
するように前記振動子群の各振動子を順次選択すること
を特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
2. A transmitter comprising: a plurality of linear array vibrators arranged in a direction substantially perpendicular to a detection line in the tomographic plane; and a vibrator to be excited among the plurality of linear array vibrators. And a multiplexer that selects a part of the plurality of linear array transducers for one detection line, and is generated by excitation of the transducer group. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein each of the transducers of the transducer group is sequentially selected such that the ultrasound pulse reaches an arbitrary point on the detection line at substantially the same time.
【請求項3】前記超音波撮像素子により変換された電気
信号を、前記超音波パルス及びその反射波の到達距離に
よって感度に差が生じないよう補正する補正手段をさら
に有することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装
置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a correction unit configured to correct the electric signal converted by the ultrasonic imaging element so that a difference does not occur in the sensitivity depending on the reach of the ultrasonic pulse and its reflected wave. Item 7. An ultrasonic diagnostic apparatus according to Item 1.
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