JP2763906B2 - Ultrasound diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasound diagnostic equipment

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JP2763906B2
JP2763906B2 JP1061472A JP6147289A JP2763906B2 JP 2763906 B2 JP2763906 B2 JP 2763906B2 JP 1061472 A JP1061472 A JP 1061472A JP 6147289 A JP6147289 A JP 6147289A JP 2763906 B2 JP2763906 B2 JP 2763906B2
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達夫 長崎
正由 大村
英嗣 生田
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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得る超音波診断装置に関
し、特に超音波パルスの送受信方式に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that irradiates an object with an ultrasonic pulse and receives a reflected wave to obtain a tomographic image of the object. The present invention relates to a method of transmitting and receiving an ultrasonic pulse.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この種の超音波診断装置は、撮像素子に複数の超音波
トランデューサ(以下、「エレメント」と称する)を2
次元アレイ状に配置し、所定のエレメントから送波した
超音波を音響レンズを用いて超音波撮像素子と結像位置
関係にある被検体の断層面に収束させる。そして、この
断層面からの反射波を再びエレメントで受波する。この
ような動作を順次隣接するエレメントへと所定の時間間
隔で移行させていき2次元アレイ状に配置した全てのエ
レメントについて行なう。このような動作を超音波撮像
素子により所定の周期で繰返し行なうことにより断層像
を得る。なお、超音波撮像素子にる撮像周期は、所望の
断層像のフレームレートやエレメント,断層面間におけ
る往復音響経路に要する時間により一義的に決まるの
で、隣接する各エレメント間の送波時間間隔も一義的に
決まっていく。このようなCモード用超音波診断装置と
しては、例えば「Acoustic Holography」(PRENUM PUBL
ISHING CORPORATION)のP619〜P631やUSP3979711等に開
示されている。
In this type of ultrasonic diagnostic apparatus, a plurality of ultrasonic transducers (hereinafter, referred to as “elements”) are provided in an image sensor.
The ultrasonic waves transmitted from a predetermined element are arranged in a dimensional array, and are converged on a tomographic plane of the subject in an imaging positional relationship with the ultrasonic imaging element using an acoustic lens. Then, the reflected wave from the tomographic plane is received by the element again. Such an operation is sequentially shifted to adjacent elements at predetermined time intervals, and is performed for all elements arranged in a two-dimensional array. Such an operation is repeatedly performed at a predetermined cycle by the ultrasonic imaging element to obtain a tomographic image. Note that the imaging cycle of the ultrasonic imaging device is uniquely determined by the frame rate of a desired tomographic image and the time required for a reciprocating acoustic path between elements and tomographic planes. It is decided uniquely. As such an ultrasonic diagnostic apparatus for C mode, for example, “Acoustic Holography” (PRENUM PUBL)
ISHING CORPORATION), P619 to P631, USP3979711, and the like.

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

このように従来の超音波診断装置は、一義的に決定す
る送波時間間隔で順次隣接するエレメントから超音波を
送波して、断層面を走査する方式であるので、任意のエ
レメントから超音波を送波した後、所定の時間だけ遅れ
て隣のエレメントから超音波を送波することになる。そ
のため、任意のエレメントから送波した超音波の音響レ
ンズで収束される位置の断層面からの反射波は、所定の
時間遅れて隣のエレメントから送波した超音波の音響レ
ンズで収束される位置の断層面から離れた断層面からの
反射波と重なり合う場合がある。このような重畳現象が
起きると、目的とする断層面からの反射波の他にその断
層面近傍の反射が含まれてしまう。このような反射波を
用いて超音波断層像を形成したのでは、収束点ビーム幅
で決定される方位分解能および送波パルス幅で決定され
る距離分解能が劣化してしまう。
As described above, the conventional ultrasonic diagnostic apparatus transmits ultrasonic waves sequentially from adjacent elements at a uniquely determined transmission time interval and scans a tomographic plane. , The ultrasonic wave is transmitted from the adjacent element with a delay of a predetermined time. Therefore, the reflected wave from the tomographic plane at the position converged by the acoustic lens of the ultrasonic wave transmitted from an arbitrary element is converged by the acoustic lens of the ultrasonic wave transmitted from the adjacent element with a predetermined time delay. May overlap with a reflected wave from a tomographic plane remote from the tomographic plane. When such a superimposition phenomenon occurs, reflection near the tomographic plane is included in addition to the reflected wave from the target tomographic plane. When an ultrasonic tomographic image is formed using such a reflected wave, the azimuth resolution determined by the beam width of the convergence point and the distance resolution determined by the transmission pulse width deteriorate.

このような問題を解決する手段として、全てのエレメ
ントに対し、収束断層面からの反射波を同時に受波でき
るような送波時間で送波すればよい。この場合、送波タ
イミングは各エレメントの音響経路がほぼ等しいことか
ら一般には同時送波となる。しかし、同時送波,同時受
波を実現するためには、各エレメントに送受信アンプを
設ける必要があり、回路規模が膨大な大きさになってし
まう。
As a means for solving such a problem, it is sufficient to transmit the reflected waves from the convergent tomographic plane to all the elements at a transmission time that allows simultaneous reception of the reflected waves. In this case, the transmission timing is generally simultaneous transmission because the acoustic path of each element is almost equal. However, in order to realize simultaneous transmission and reception, it is necessary to provide a transmission / reception amplifier for each element, and the circuit scale becomes enormous.

また、音響レンズを用いて反射波を超音波撮像素子上
に収束させる場合、結像位置を大きくとらないと結像面
に像面湾曲が生じてしまう。このような画像から平面断
層像を得るためには、超音波撮像素子を湾曲面の曲率に
合わせた球面形状にしなければならず、技術的に困難で
あった。
Further, when the reflected wave is converged on the ultrasonic imaging element using an acoustic lens, the image plane may be curved on the image plane unless the imaging position is set large. In order to obtain a plane tomographic image from such an image, the ultrasonic imaging element must be formed into a spherical shape that matches the curvature of the curved surface, which is technically difficult.

そこで、本発明の目的は、収束断層面のみの反射波を
抽出することができ、方位分解能および距離分解能を向
上し得る超音波診断装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of extracting a reflected wave only from a convergent tomographic plane and improving azimuth resolution and distance resolution.

また、本発明の他の目的は、超音波撮像素子を球面状
に作成しなくても超音波レンズによる像面湾曲の影響を
受けることなく平面状の断層像を得ることのできる超音
波診断装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of obtaining a planar tomographic image without being affected by field curvature caused by an ultrasonic lens without forming an ultrasonic imaging element in a spherical shape. Is to provide.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は上記課題を解決し、目的を達成するために次
のような手段を講じた。すなわち、マトリクス状に分割
配置された複数のエレメントからなり超音波パルスを送
信および受信する超音波撮像素子と、この超音波撮像素
子より送信された超音波パルスを検知すべき被検体の所
定深さ位置の結像面に収束させ、かつ前記断層面からの
反射波を前記超音波撮像素子に収束させるように設置し
た超音波レンズと、前記超音波撮像素子の複数のエレメ
ントから相前後して送波される超音波パルスの音響経路
が交差する交差断面での反射波が前記結像面での反射波
に比べて十分小さくなる位置関係にある複数のエレメン
トを任意に選択することが可能なエレメント選択手段
と、このエレメント選択手段で選択した複数のエレメン
トから送波および受波する超音波パルスの送受波時間間
隔を、前記交差断面と前記結像面との間の音響経路の往
復に要する時間以下に設定する送受波時間設定手段とを
備えた構成とした。
The present invention has taken the following measures in order to solve the above-mentioned problems and achieve the object. That is, an ultrasonic imaging device that transmits and receives an ultrasonic pulse, which includes a plurality of elements divided and arranged in a matrix, and a predetermined depth of an object to detect the ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic imaging device An ultrasonic lens installed so as to converge a position on an imaging plane and converge a reflected wave from the tomographic plane to the ultrasonic imaging element; An element capable of arbitrarily selecting a plurality of elements having a positional relationship in which a reflected wave at an intersection cross section where an acoustic path of an ultrasonic pulse to be intersected intersects is sufficiently smaller than a reflected wave at the imaging plane. Selecting means, and the transmission / reception time interval of the ultrasonic pulse transmitted and received from the plurality of elements selected by the element selection means, the sound between the cross section and the imaging plane. And a configuration in which a transducing time setting means for setting the following round trip time of the path.

なお、前記超音波撮像素子から送波する超音波パルス
の入射面となる被検体表面の形状を測定する表面形状測
定手段と、この表面形状測定手段で検出した被検体表面
の位置情報に基づいて前記結像面での反射波および被検
体表面での反射波が前記超音波撮像素子に到達するまで
の時間を算出し、この算出結果に基づいて前記超音波パ
ルスの送受波時間間隔を制御する送受波時間設定手段を
備えることが好ましい。
In addition, based on surface shape measuring means for measuring the shape of the surface of the subject, which is the incident surface of the ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic imaging device, and position information of the subject surface detected by the surface shape measuring means. The time until the reflected wave on the imaging surface and the reflected wave on the subject surface reach the ultrasonic imaging device is calculated, and the transmission / reception time interval of the ultrasonic pulse is controlled based on the calculation result. It is preferable to include a transmission / reception time setting unit.

また、上記他の目的を達成するために、被検体側に平
面状なす結像面を形成し、かつ超音波撮像素子側に球面
状をなす結像面を形成する超音波レンズを備え、この超
音波レンズにより形成される球面状をなす結像面上に前
記被検体側に形成された結像面からの反射波が収束する
ように前記エレメント選択手段で選択した複数のエレメ
ントに遅延時間を与えて送波すると共に、その遅延時間
にて受波するようにした。
Further, in order to achieve the other object, an ultrasonic lens that forms a planar imaging surface on the object side and forms a spherical imaging surface on the ultrasonic imaging element side, Delay time is applied to a plurality of elements selected by the element selecting means so that reflected waves from an imaging surface formed on the subject side converge on a spherical imaging surface formed by an ultrasonic lens. In addition to transmitting the signal, the signal is received with the delay time.

〔作用〕 上記手段を講じたことにより、超音波撮像素子の複数
のエレメントから相前後して送波される超音波パルスの
音響経路が交差する交差断面での反射波が収束断層面で
の反射波に比べて十分小さくなる位置関係にある複数の
エレメントがエレメント選択手段で選択される。そし
て、選択された各エレメントからは、送受波時間設定手
段で設定した時間間隔すなわち異なる超音波パルスの音
響経路が交差する交差断面と収束断層面との間の音響経
路の往復に要する時間以下に設定した時間間隔で超音波
パルスが送波される。そして、この超音波パルスは結像
面で反射され、結像面以外の反射波が重畳していない反
射波がエレメント選択手段にて選択されたエレメントに
所定の受波タイミングで受波され受信信号に変換され
る。このようにして、結像面からのみ反射された反射波
を用いた断層画像を得ることができる。
[Operation] By taking the above means, the reflected wave at the cross section where the acoustic path of the ultrasonic pulse transmitted successively from the plurality of elements of the ultrasonic imaging element intersects is reflected at the convergent tomographic plane. A plurality of elements having a positional relationship sufficiently smaller than the wave are selected by the element selecting means. Then, from the selected elements, the time interval set by the transmission / reception time setting means, that is, the time required for the reciprocation of the acoustic path between the cross-section where the acoustic paths of different ultrasonic pulses intersect and the convergent tomographic plane, is not more than Ultrasonic pulses are transmitted at set time intervals. Then, the ultrasonic pulse is reflected by the imaging surface, and a reflected wave on which the reflected wave other than the imaging surface is not superimposed is received by the element selected by the element selecting means at a predetermined reception timing, and the received signal is received. Is converted to In this way, it is possible to obtain a tomographic image using the reflected wave reflected only from the imaging plane.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は実施例に係る超音波診断装置の全体的な構成
を示す図である。同図に示すAは探触子,Bは装置本体,C
は被検体である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment. In the figure, A is the probe, B is the device body, C
Is the subject.

探触子Aの外形を形成するケース1の一端部であって
被検体Cに対向する側には、この一端部開口を覆うよう
にしてベローズ形容器2が装着されている。このベロー
ズ形容器2は、ベローズの伸縮作用により探触子Aを被
検体Cの表面に安定に接触させると共に、後述する超音
波レンズ5と被検体C中の収束断層面4との位置関係
(離間距離)を調節して異なる位置の断層像を検出可能
にするものである。このベローズ形容器2の内壁には超
音波の乱反射を防止する目的で吸音材が装着されてい
る。また、ベローズ形容器2の内部には、音響媒体3が
封入されている。この音響媒体3としては、例えば水が
用いられる。なお、水を用いる場合には、温度変化に伴
って音速が変化するのを防止するために、温度制御機構
や泡を取除くための脱泡機構を備える必要がある。
A bellows-shaped container 2 is mounted on one end of the case 1 forming the outer shape of the probe A and facing the subject C so as to cover the opening of the one end. The bellows-shaped container 2 allows the probe A to stably contact the surface of the subject C by the expansion and contraction action of the bellows, and the positional relationship between the ultrasonic lens 5 described later and the convergent tomographic plane 4 in the subject C ( The separation distance is adjusted so that tomographic images at different positions can be detected. A sound absorbing material is mounted on the inner wall of the bellows type container 2 for the purpose of preventing irregular reflection of ultrasonic waves. An acoustic medium 3 is sealed in the bellows-type container 2. As the acoustic medium 3, for example, water is used. When water is used, it is necessary to provide a temperature control mechanism and a defoaming mechanism for removing bubbles in order to prevent a change in sound speed due to a temperature change.

また、ベローズ形容器2が装着された探触子Aの一端
部内側には、上記した大開口の超音波レンズ5が取付け
られている。この超音波レンズ5は超音波撮像素子6の
各エレメント7から送波される超音波パルスの収束し
て、被検体C中の所望の深さ位置である収束断層面4に
照射すると共に、この収束断層面4からの反射波を収束
して、探触子A内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と超音波撮像素子6とケース1とで形成される空間内
には音響媒体3が封入されている。なお、必要に応じて
温度制御機構,脱泡機構が付設される。また、超音波レ
ンズ5は、その音響インピーダンスが音響媒体3に近
く、かつ音速が音響媒体3とは異なる物質により形成さ
れている。このような物質としては、例えば音響媒体3
が水であれば、アクリル樹脂,ポリスチレン樹脂等のプ
ラスチック材料が考えられる。プラスチック材料であれ
ば、成形により非球面レンズを容易に作成できるという
利点がある。なお、超音波レンズ5は単レンズであって
もよいし、組み合わせレンズであってもよい。つまり、
収差を除去するために組み合わせレンズとしてもよい
し、断層像の拡大,縮小のためにズーム機構やピント調
整機構を備えたものであってもよい。なお、組み合わせ
レンズのレンズ間には水等の音響媒体を封入する必要が
ある。
The ultrasonic lens 5 having the above-described large aperture is attached inside one end of the probe A to which the bellows-type container 2 is mounted. The ultrasonic lens 5 converges the ultrasonic pulse transmitted from each element 7 of the ultrasonic imaging element 6 and irradiates the convergent tomographic plane 4 at a desired depth position in the subject C with the ultrasonic pulse. The reflected wave from the convergent tomographic plane 4 is converged, and a tomographic image is formed on the wave receiving surface of the ultrasonic imaging device 6 installed in the probe A. An acoustic medium 3 is sealed in a space formed by the ultrasonic lens 5, the ultrasonic imaging element 6, and the case 1. In addition, a temperature control mechanism and a defoaming mechanism are additionally provided as needed. The ultrasonic lens 5 is formed of a substance whose acoustic impedance is close to that of the acoustic medium 3 and whose sound speed is different from that of the acoustic medium 3. As such a substance, for example, the acoustic medium 3
If is water, plastic materials such as acrylic resin and polystyrene resin can be considered. A plastic material has an advantage that an aspheric lens can be easily formed by molding. The ultrasonic lens 5 may be a single lens or a combination lens. That is,
The lens may be a combination lens for removing aberrations, or may be provided with a zoom mechanism and a focus adjustment mechanism for enlarging and reducing a tomographic image. It is necessary to enclose an acoustic medium such as water between the lenses of the combination lens.

ところで、収束断層面4が設定される位置は、超音波
レンズ5の焦点距離により一義的に決定される。したが
って、超音波パルスを送信してから、その超音波パルス
が収束断層面4にて反射して受波されるまでの時間も、
超音波撮像素子6と超音波レンズ5との間の距離と、超
音波レンズ5と収束断層面4との間の距離(レンズ焦点
距離)とから決定される。ここで、収束断層面4の設定
位置を変える場合は、ベローズ形容器2を伸縮させるこ
とにより超音波レンズ5と被検体Cとの距離を変化させ
て行なう。
The position where the convergent tomographic plane 4 is set is uniquely determined by the focal length of the ultrasonic lens 5. Therefore, the time from transmission of the ultrasonic pulse until the ultrasonic pulse is reflected by the convergent tomographic plane 4 and received is also
The distance is determined from the distance between the ultrasonic imaging element 6 and the ultrasonic lens 5 and the distance (lens focal length) between the ultrasonic lens 5 and the convergent tomographic plane 4. Here, when the set position of the convergent tomographic plane 4 is changed, the distance between the ultrasonic lens 5 and the subject C is changed by expanding and contracting the bellows type container 2.

このように、反射波が戻ってくるまでの時間は、探触
子Aから求めることができるので、超音波パルスの送波
および受波のタイミングは、その時間に合わせて制御す
ればよい。また、反射波が戻ってくるまでの時間を変化
させることにより、収束断層面4の位置を変えることも
できる。ただし、この場合は分解能が低下することにな
るので絞り機構等を設けた構成とすることが好ましい。
As described above, the time until the reflected wave returns can be obtained from the probe A, so that the transmission and reception timing of the ultrasonic pulse may be controlled in accordance with the time. Further, by changing the time until the reflected wave returns, the position of the convergent tomographic plane 4 can be changed. However, in this case, the resolution is reduced, so that it is preferable to provide a configuration including a diaphragm mechanism and the like.

超音波撮像素子6は、超音波パルスを収束断層面4に
対して時系列に送波する機能と、超音波受波面で受波し
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 transmitting an ultrasonic pulse to the convergent tomographic plane 4 in a time series and a function of transmitting a sound pressure distribution of an ultrasonic wave received by an ultrasonic wave receiving plane in a time-series electric signal (video signal). ).

第2図に超音波撮像素子6の具体的な構成を示す。こ
の超音波撮像素子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,電気音響交換素子63,アース
電極64,音響整合層65を積層固定した構造となってい
る。なお、信号電極62およびアース電極64は互いに異な
る方向にそれぞれ複数個に分割されている。電気音響素
子63はPVDF,PVF2のように、横方向の音響結合が少ない
材料を用いれば、電極の分割だけでよいので有利であ
る。また、PZTのように電気音響変換材料を用いる場合
には、機械的にカッティングする必要がある。
FIG. 2 shows a specific configuration of the ultrasonic imaging device 6. The ultrasonic imaging element 6 has a structure in which a signal electrode 62, an electroacoustic exchange element 63, a ground electrode 64, and an acoustic matching layer 65 are stacked and fixed on an element mounting table 61 also serving as acoustic damping. Note that the signal electrode 62 and the ground electrode 64 are each divided into a plurality of parts in different directions. Electro-acoustic element 63 is PVDF, as PVF 2, the use of the lateral acoustic coupling is less material is advantageous because it is only divided electrodes. When an electroacoustic conversion material such as PZT is used, it is necessary to perform mechanical cutting.

また、探触子Aのケース1内には、超音波レンズ5,超
音波撮像素子6の他に、超音波撮像素子6の各エレメン
ト7の切換えを行なうマルチプレクサ11,12、超音波撮
像素子6の各エレメント7へ送波タイミングを制御する
送信信号を出力する送信回路10、装置本体Bへ出力する
映像信号を増幅するプリアンプ13が収容されている。
Further, in the case 1 of the probe A, in addition to the ultrasonic lens 5 and the ultrasonic imaging element 6, multiplexers 11 and 12 for switching each element 7 of the ultrasonic imaging element 6, and the ultrasonic imaging element 6 And a preamplifier 13 for amplifying a video signal to be output to the device main body B.

装置本体Bは超音波撮像素子6で得た映像信号から断
層画像を得るための処理を施す断層画像処理系と超音波
撮像素子6の各エレメント7の送波および受波のタイミ
ング等を制御する制御信号生成系とから構成されてい
る。
The apparatus main body B controls a tomographic image processing system for performing processing for obtaining a tomographic image from a video signal obtained by the ultrasonic imaging element 6 and the timing of transmission and reception of each element 7 of the ultrasonic imaging element 6. And a control signal generation system.

断層画像処理系は、二次元利得補正信号発生回路14,
加算回路15,対数アンプ16,検波回路17,加算回路18,ブラ
ックフリップ回路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からなる信号処理回路
25と、映像信号を画像化するための表示装置26とから構
成されている。
The tomographic image processing system includes a two-dimensional gain correction signal generation circuit 14,
A signal processing circuit including an adding circuit 15, a logarithmic amplifier 16, a detecting circuit 17, an adding circuit 18, a black flip circuit 19, an integrating circuit 20, a comparing circuit 21, a switching circuit 22, a multiplier 23, and a frame memory 24.
25, and a display device 26 for converting a video signal into an image.

一方、制御信号生成系はアドレス選択回路27,送信タ
イミング発生回路28,受信タイミング発生回路29,これら
各構成要素を制御するコントローラ30から構成されてい
る。
On the other hand, the control signal generation system includes an address selection circuit 27, a transmission timing generation circuit 28, a reception timing generation circuit 29, and a controller 30 for controlling these components.

送受信コントローラ30には、超音波レンズ5の焦点面
である収束断層面4からのみの反射波を抽出可能な位置
関係となる各エレメントのアドレスおよび各エレメント
7からの送波時間間隔となる送信時刻がプログラムされ
ている。そして、送波時には、このプログラムに従いア
ドレス選択回路27を介してマルチプレクサ11,12を切換
え、任意の送信エレメント7を選択する。そして、上記
プログラムに従い、送信タイミング回路28を介して送信
回路10から送信信号を送り、選択したエレメントから送
波させる。なお、送信エレメント7を選択するタイミン
グと送信信号をそのエレメントに送るタイミングは同期
している。
The transmission / reception controller 30 has an address of each element having a positional relationship capable of extracting a reflected wave only from the convergent tomographic plane 4 which is a focal plane of the ultrasonic lens 5 and a transmission time which is a transmission time interval from each element 7. Is programmed. At the time of transmission, the multiplexers 11 and 12 are switched via the address selection circuit 27 in accordance with the program, and an arbitrary transmission element 7 is selected. Then, in accordance with the above-mentioned program, a transmission signal is transmitted from the transmission circuit 10 via the transmission timing circuit 28, and transmitted from the selected element. Note that the timing for selecting the transmission element 7 and the timing for transmitting a transmission signal to the element are synchronized.

一方、受波時には、選択したエレメント7から送波し
た超音波パルスが収束断層面4で反射して同エレメント
7まで戻ってくる往復音響経路に要する時間分遅らせた
時間で、送信タイミングと同様のパターンで受波エレメ
ントを選択し受波する。受信タイミングはコントローラ
30に記憶しているプログラムに従い、受信タイミング発
生回路29を介して検波回路17に指令信号を出力し、信号
処理回路25に送られてくる映像信号の中から収束断層面
4からの反射波による信号成分を選択し抽出する。
On the other hand, at the time of receiving a wave, the ultrasonic pulse transmitted from the selected element 7 is delayed by the time required for a reciprocating acoustic path that is reflected by the convergent tomographic plane 4 and returns to the same element 7, and is the same as the transmission timing. The receiving element is selected by the pattern and received. Receive timing is controller
In accordance with the program stored in 30, a command signal is output to the detection circuit 17 via the reception timing generation circuit 29, and the reflected signal from the convergent tomographic plane 4 is selected from the video signals sent to the signal processing circuit 25. Select and extract signal components.

ここで、コントローラ30によりプログラム処理されて
いる収束断層面4からのみの反射波を抽出可能な位置関
係となる各エレメントの求め方および各エレメント7か
らの送波時間間隔の求め方について説明する。
Here, a description will be given of a method of obtaining each element having a positional relationship capable of extracting a reflected wave only from the convergent tomographic plane 4 programmed by the controller 30 and a method of obtaining a transmission time interval from each element 7.

先ず、第3図および第4図を参照して収束断層面4か
らの反射波に他の断層面からの反射波が重畳する現象に
ついて詳しく説明する。
First, a phenomenon in which a reflected wave from another tomographic plane is superimposed on a reflected wave from the converging tomographic plane 4 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

第3図は超音波撮像素子6の任意の列のエレメント7
が第1図に示すシステム構成により作る音響経路を概略
的に示す図である。同図に示すエレメントP1から送波し
た超音波パルスは、音響レンズ5により収束断層面4と
なる結像面f上の点P11に焦点を結ぶ。同様にエレメン
トPiから送波された超音波は結像面上の点Piiに焦点を
結ぶ。ただし、i=1,2,…Nとする。
FIG. 3 shows an element 7 in an arbitrary row of the ultrasonic imaging element 6.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an acoustic path created by the system configuration shown in FIG. The ultrasonic pulse transmitted from the element P1 shown in FIG. 2 is focused by the acoustic lens 5 on a point P11 on the imaging plane f which is the convergent tomographic plane 4. Similarly, the ultrasonic wave transmitted from the element Pi focuses on a point Pii on the imaging plane. However, i = 1, 2,... N.

結像面fを挟んで被検体C中に4つの反射面l,m,n,o
を想定する。そして、それぞれの反射面からの反射波を
考察する。
Four reflection surfaces l, m, n, o are placed in the subject C with the imaging plane f interposed therebetween.
Is assumed. Then, consider the reflected waves from the respective reflecting surfaces.

エレメントP1,P2,P3…,PNを所定間隔ΔTで順次送波
すると、例えば、エレメントP1から送波された超音波が
結像点P11で反射し反射面lに到達する時間と、エレメ
ントP1を送波した所定時間経過後に他のエレメントPiか
ら送波した超音波が反射面lに到達し反射する時刻とが
一致する場合がある。このような条件のときに、エレメ
ントP1で観測される受信波は、結像面fの反射波に反射
面lの反射波が重畳したものとなる。同様に、エレメン
トP1から送波した超音波が反射面oで反射した反射波
と、エレメントP2から送波した超音波が結像面fで反射
した反射波が重畳する場合がある。このような重畳現象
が起きると上述したように、結像面fからの反射波のみ
を時間的に分離して抽出することは不可能となる。
When the elements P1, P2, P3,..., PN are sequentially transmitted at a predetermined interval ΔT, for example, the time when the ultrasonic wave transmitted from the element P1 is reflected at the imaging point P11 and reaches the reflecting surface l is determined. There is a case where the time when the ultrasonic wave transmitted from another element Pi reaches the reflection surface 1 and is reflected after the elapse of the predetermined time after the transmission. Under such conditions, the reception wave observed by the element P1 is a reflection wave of the reflection surface l superimposed on the reflection wave of the imaging surface f. Similarly, the reflected wave of the ultrasonic wave transmitted from the element P1 reflected on the reflecting surface o and the reflected wave of the ultrasonic wave transmitted from the element P2 reflected on the imaging surface f may be superimposed. When such a superimposition phenomenon occurs, as described above, it is impossible to extract only the reflected wave from the imaging plane f in a temporally separated manner.

なお、各エレメントPから送波した超音波が、音響経
路として分離されている領域Ff-f-Frに存在する反射面
mまたはnで反射する場合には、上記重畳現象が起こっ
たとしても、レンズによる結像関係から対応したエレメ
ント以外には受波されない。すなわち、エレメントP1か
ら送波され、結像面fで反射し反射面mに到達する時刻
と、エレメントP2から送波され反射面mで反射される時
刻とが一致したとしても、両反射波は空間的に分離され
ていることになる。
When the ultrasonic wave transmitted from each element P is reflected by the reflection surface m or n existing in the region Ff-f-Fr separated as an acoustic path, even if the superimposition phenomenon occurs, Due to the image formation relationship by the lens, no wave is received except for the corresponding element. That is, even if the time at which the wave is transmitted from the element P1 and reflected at the imaging surface f and reaches the reflecting surface m coincides with the time at which the wave is transmitted from the element P2 and reflected at the reflecting surface m, both reflected waves are It will be spatially separated.

第4図は各エレメントP1〜PNから所定の送波間隔で順
次送波した超音波の時間的な関係を示す図である。ま
た、同図には、エレメントPi(i=1,2…N)から送波
した超音波が被検体C内の反射面j(j=l,m,f,n,o)
で反射した反射波をW(Pi-j)で表示している。なお、
fは結像面4である。同図に示されているように、一定
時間間隔ΔTで順次隣のエレメントを送波していくと、
例えば、P1に対応する結像点P11の反射波W(P1-f)に
エレメントP2から送波された超音波の反射波W(P2-m)
が重なる。このような重畳波からは反射波W(P1-f)を
分離して抽出することはできない。
FIG. 4 is a diagram showing a temporal relationship between ultrasonic waves sequentially transmitted from the elements P1 to PN at a predetermined transmission interval. Also, in the figure, the ultrasonic wave transmitted from the element Pi (i = 1, 2,... N) is reflected on the reflection surface j (j = 1, m, f, n, o) in the subject C.
The reflected wave reflected by is indicated by W (Pi-j). In addition,
f is the imaging plane 4. As shown in the figure, when the adjacent elements are sequentially transmitted at a fixed time interval ΔT,
For example, the reflected wave W (P2-m) of the ultrasonic wave transmitted from the element P2 to the reflected wave W (P1-f) of the imaging point P11 corresponding to P1.
Overlap. The reflected wave W (P1-f) cannot be separated and extracted from such a superimposed wave.

そこで本実施例では、以下に示す条件,をプログ
ラムしておき第1図に示すコントローラ30に記憶させて
おく。
Therefore, in the present embodiment, the following conditions are programmed and stored in the controller 30 shown in FIG.

相前後して送波する超音波の音響経路が交差する断面
での反射波が結像面からの反射波に比べて十分に小さく
なる(−40dB以下)位置関係にあるエレメントを選択し
て送波させる。
Select an element that has a positional relationship where the reflected wave at the cross section where the acoustic paths of the ultrasonic waves transmitted before and after intersecting is sufficiently smaller than the reflected wave from the imaging plane (-40 dB or less). Let it wave.

また上記条件で選択した各エレメントからの送波時間
間隔としては、相前後して送波する超音波の音響経路が
交差する断面と結像面までの音響経路の往復に要する時
間以下に設定する。
Further, the transmission time interval from each element selected under the above conditions is set to be equal to or less than the time required for reciprocation of the acoustic path from the cross section where the acoustic paths of the ultrasonic waves transmitted before and after intersecting to the imaging plane intersect. .

上記条件にて設定した超音波診断装置のエレメント選
択制御について第5図および第6図を参照して説明す
る。第5図はエレメントを4つおきに選択して送波した
場合の各超音波の音響経路を概略的に示す図である。超
音波撮像素子6の任意列のエレメントを上記選択条件に
基づき、P(4i+0)−P(4i+1)−P(4i+2)−
P(4i+3)の順に送波する。なお、i=0,1,2…N/4で
ある。このときの送波時間間隔は、音響経路が分離でき
る境界面Ff(またはFr)と結像面fとの間の音響経路の
往復に要する時間以下に設定する。なお、音響経路が分
離できる境界面Ff(またはFr)とは、上記したように連
続して送波されるエレメントの送波音響経路が交わる断
面を言う。このようにして送波した超音波の結像面fか
らの反射波は、反射してくるまでの時間に応じて選択さ
れたエレメントにて受波される。
The element selection control of the ultrasonic diagnostic apparatus set under the above conditions will be described with reference to FIG. 5 and FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing an acoustic path of each ultrasonic wave when every fourth element is selected and transmitted. Based on the above selection conditions, the elements of the arbitrary row of the ultrasonic imaging element 6 are set to P (4i + 0) -P (4i + 1) -P (4i + 2)-
Waves are transmitted in the order of P (4i + 3). Note that i = 0, 1, 2,... N / 4. The transmission time interval at this time is set to be equal to or less than the time required for reciprocation of the acoustic path between the boundary plane Ff (or Fr) at which the acoustic path can be separated and the imaging plane f. Note that the boundary surface Ff (or Fr) from which the acoustic path can be separated refers to a cross section where the transmitted acoustic paths of the elements that are continuously transmitted as described above intersect. The reflected wave from the imaging surface f of the ultrasonic wave transmitted in this way is received by an element selected according to the time until the reflected wave.

第6図は各エレメントで受波した受信信号の波形を示
す図である。同図に示すように、上記条件にてエレメン
トを制御して得た反射波には、結像面f以外からの反射
波が重畳されていない。
FIG. 6 is a diagram showing a waveform of a received signal received by each element. As shown in the figure, the reflected wave obtained by controlling the element under the above conditions does not have the reflected wave from other than the imaging plane f superimposed.

したがって、上記した如きエレメント制御を行なうこ
とにより、結像面fからの反射波が、音響経路内に分離
されている領域Ff,Fr以外に存在する反射面からの反射
波と同時刻で受波されるようなことがあっても、結像面
f以外からの反射波に影響をうけることなく、結像面f
からの反射波のみを得ることができ、所望とする結像面
の超音波断層像を得ることができる。
Therefore, by performing the element control as described above, the reflected wave from the imaging surface f is received at the same time as the reflected wave from the reflecting surface existing outside the regions Ff and Fr separated in the acoustic path. Is not affected by reflected waves from other than the imaging surface f,
, It is possible to obtain an ultrasonic tomographic image of a desired imaging plane.

次に、本発明の第2実施例について説明する。本実施
例では、第1図に示す探触子Aに被検体Cの表面形状測
定手段70を設け、この表面形状測定手段70で計測した被
検体Cの表面の位置情報から、各エレメントの送波およ
び受波のタイミングを制御するようにしている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the probe A shown in FIG. 1 is provided with a surface shape measuring means 70 for the object C, and the position information of the surface of the object C measured by the surface shape measuring means 70 is used to send each element. The timing of wave and wave reception is controlled.

第7図は表面形状測定手段の構成を示す図である。こ
の表面形状測定手段70は、ベローズ形容器2内の空間を
第1の空間71とし、ベローズ容器2の先端部と被検体C
の表面との間に薄い膜にて薄い層をなすように形成した
密閉空間を第2の空間72とし、この第2の空間72をチュ
ーブ73,74を介して電磁弁75,76に接続し、さらに空気の
入った容器79および例えば水等の音響媒体の入った容器
80に接続している。なお、第2の空間72と各電磁弁76,7
7との間にはポンプ77,78が設けられており、第2の空間
72内に容器79,80から空気または音響媒体を流入または
流出できる構成となっている。また、探触子Aはレンズ
の中心軸に沿って平行移動が可能であり、その移動量Z0
は変位計測計にて検出される。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the surface shape measuring means. The surface shape measuring means 70 uses the space inside the bellows-shaped container 2 as a first space 71,
A closed space formed by forming a thin layer with a thin film between itself and the surface of the second space 72 is defined as a second space 72, and the second space 72 is connected to solenoid valves 75 and 76 via tubes 73 and 74. , And also a container 79 filled with air and a container filled with an acoustic medium such as water.
Connected to 80. In addition, the second space 72 and each solenoid valve 76,7
7 and pumps 77 and 78 are provided, and the second space
The configuration is such that air or an acoustic medium can flow in or out of the containers 79, 80 in the 72. Further, the probe A can move in parallel along the center axis of the lens, and its movement amount Z 0
Is detected by the displacement meter.

このような構成において、探触子Aをレンズの中心軸
方向に移動させ超音波レンズ5の結像面が被検体C表面
と一致する位置に固定する。この状態で、電磁弁75また
は76を開き、第1の空間71に封入されている音響媒体3
と音響インピーダンスが大きく異なる媒体たとえば容器
79側の空気を送り込み、第2の空間72内に十分満たした
ならば電磁弁75を閉じる。
In such a configuration, the probe A is moved in the direction of the center axis of the lens, and is fixed at a position where the image plane of the ultrasonic lens 5 coincides with the surface of the subject C. In this state, the electromagnetic valve 75 or 76 is opened, and the acoustic medium 3 sealed in the first space 71 is opened.
Medium having a large difference in acoustic impedance
The air on the 79 side is sent in, and when the second space 72 is sufficiently filled, the solenoid valve 75 is closed.

次に、第3図に示す任意の列の超音波撮像素子6の各
エレメントP1,P2…PNを順次送波し、結像面近傍となる
被検体C表面からの反射波を同エレメントにて受波す
る。このような動作を超音波撮像素子6の全ての列で行
なう。このようにして受波される反射波は、音響インピ
ーダンスの差が著しく異なる第1の空間71と第2の空間
72との境界面にて反射した反射波が極端に大きくなり、
他の反射波たとえばレンズ表面での反射波やレンズの支
持部材,容器2の側面からの反射波は小さくなる。
Next, the elements P1, P2,... PN of the ultrasonic imaging element 6 in an arbitrary row shown in FIG. 3 are sequentially transmitted, and reflected waves from the surface of the subject C near the imaging plane are reflected by the same elements. Receive the wave. Such an operation is performed in all the rows of the ultrasonic imaging element 6. The reflected waves received in this manner are different from each other in the first space 71 and the second space 71 where the difference in acoustic impedance is significantly different.
The reflected wave reflected at the boundary with 72 becomes extremely large,
Other reflected waves, for example, reflected waves on the lens surface and reflected waves from the lens support member and the side surface of the container 2 are reduced.

第8図は各エレメントから時間間隔ΔTで順次連続し
て送波したときに、各エレメントで受波される反射波の
波形を示す図である。同図を参照して被検体Cの表面形
状を測定する原理を説明する。例えば、エレメントP1か
ら送波した超音波が、第1の空間71と第2の区間72との
境界面から反射して同エレメントに戻るまでの伝播時間
をt1とする。また、この超音波撮像素子6の受波面に垂
直で、かつ、その受波面の中心を通ると共にレンズ中心
を通る軸上における上記境界面からの反射波の伝播時間
をtcとする。
FIG. 8 is a diagram showing a waveform of a reflected wave received by each element when a signal is sequentially and continuously transmitted from each element at a time interval ΔT. The principle of measuring the surface shape of the subject C will be described with reference to FIG. For example, let t1 be the propagation time until the ultrasonic wave transmitted from the element P1 is reflected from the boundary surface between the first space 71 and the second section 72 and returns to the same element. The propagation time of the reflected wave from the boundary surface on an axis perpendicular to the wave receiving surface of the ultrasonic imaging element 6 and passing through the center of the wave receiving surface and passing through the lens center is defined as tc.

ここで、例えば被検体Cの表面形状が第9図に示す如
き形状であれば、エレメントP1より送波された超音波の
境界面における反射点P11の位置ベクトル▲▼
は、 で表わせる。ただし、Oは受波面の中心位置,Lは音響
レンズ5の中心位置,O′は第1の空間71と第2の空間72
との間の境界面に中心軸が交差する位置,Vωは媒体中の
音速をそれぞれ示している。
Here, for example, if the surface shape of the subject C is as shown in FIG. 9, the position vector of the reflection point P11 on the boundary surface of the ultrasonic wave transmitted from the element P1
Is Can be represented by Here, O is the center position of the receiving surface, L is the center position of the acoustic lens 5, and O 'is the first space 71 and the second space 72.
The position where the central axis intersects the boundary surface between and Vω indicates the speed of sound in the medium.

上記(1)式により、各エレメントの送波から受波ま
での伝播時間を算出でき、その算出結果を用いることに
より第1の空間71と第2の空間72との境界面の形状を測
定することができる。この境界面の形状は被検体Cの表
面形状とみなすことができるので、結果として、被検体
Cの表面形状を測定できることになる。
The propagation time from transmission to reception of each element can be calculated by the above equation (1), and the shape of the boundary surface between the first space 71 and the second space 72 is measured by using the calculation result. be able to. Since the shape of the boundary surface can be regarded as the surface shape of the subject C, as a result, the surface shape of the subject C can be measured.

被検体C表面の形状が測定されたならば、電磁弁75を
開いて第2の空間72内の媒体を容器79に戻すと共に、電
磁弁76を開いて第1の空間71に封入されている音響媒体
と同じ媒体たとえば容器80に入っている音響媒体を第2
の空間72内に送り込む。このような状態で各エレメント
から送波した場合、第1の空間71および第2の空間72に
封入されている媒体は同じ音響インピーダンスであるの
で、境界面から反射される反射波は極めて小さなものと
なり、境界面からの反射波の影響を受けることなく受波
することができる。
When the shape of the surface of the subject C is measured, the electromagnetic valve 75 is opened to return the medium in the second space 72 to the container 79, and the electromagnetic valve 76 is opened to be sealed in the first space 71. The same medium as the sound medium, for example, the sound medium contained in the container 80 is used as the second medium.
Into the space 72. When a wave is transmitted from each element in such a state, since the medium sealed in the first space 71 and the second space 72 has the same acoustic impedance, the reflected wave reflected from the boundary surface is extremely small. , And can be received without being affected by the reflected wave from the boundary surface.

次に、探触子Aを被検体Cに近付ける方向へ移動さ
せ、超音波レンズ5による結像面が被検体C中の所望の
深さとなるように設定する。そして、各エレメントの送
波時間および受波時間を後述する手段にて結像面からの
反射波と被検体C表面からの反射波とが重畳しないよう
に制御しながら走査して断層像を得る。
Next, the probe A is moved in a direction approaching the subject C, and the image plane formed by the ultrasonic lens 5 is set to a desired depth in the subject C. Then, the transmission time and the reception time of each element are controlled by means to be described later while controlling so that the reflected wave from the imaging plane and the reflected wave from the surface of the subject C do not overlap with each other to obtain a tomographic image. .

すなわち、表面形状測定手段70で計測した被検体Cの
表面形状とその表面の位置情報から、エレメントから送
波した超音波の結像面4からの反射波と被検体C表面か
らの反射波とが再び撮像素子6の受波面に到達するまで
の時間およびその受波エレメントを予測する。そして、
この予測結果に基づいて結像面4および被検体C表面か
らの両反射波が重ならない送波時間および受波時間を決
定する。例えば、送波する場合は、隣接したエレメント
の順で行ない、その時の送波時間間隔は一定の間隔で行
なうのではなく、随時変更して最適の間隔に制御する。
That is, based on the surface shape of the subject C measured by the surface shape measuring means 70 and the positional information on the surface, the reflected wave from the imaging surface 4 of the ultrasonic wave transmitted from the element and the reflected wave from the surface of the subject C are determined. Predicts the time until the light reaches the wave receiving surface of the image sensor 6 again and its wave receiving element. And
Based on the prediction result, a transmission time and a reception time at which both reflected waves from the imaging surface 4 and the surface of the subject C do not overlap are determined. For example, in the case of transmitting waves, the transmission is performed in the order of adjacent elements, and the transmission time interval at that time is not controlled at a constant interval, but is changed as needed and controlled to an optimum interval.

その結果、被検体C表面からの反射波を時間的に分離
でき、結像面からの反射のみを抽出することができる。
As a result, the reflected wave from the surface of the subject C can be temporally separated, and only the reflection from the imaging plane can be extracted.

次に、本発明の第3実施例について説明する。本実施
例は、超音波レンズ5にて形成される像面湾曲を解消す
る手段を上記第1および第2実施例に付加した例であ
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. This embodiment is an example in which means for eliminating the curvature of field formed by the ultrasonic lens 5 is added to the first and second embodiments.

ところで、超音波レンズ5等の音響レンズを用いて音
波を結像させる場合、結像位置を大きくとらないとレン
ズを挟んで結像関係にある面は平面とならずに湾曲面と
なるのは上述したとおりである。
By the way, when an acoustic lens such as the ultrasonic lens 5 is used to form an acoustic wave, unless the imaging position is set large, the surface that forms an image with the lens interposed therebetween becomes a curved surface instead of a flat surface. As described above.

そこで本実施例では、レンズを挟んで結像関係にある
二つの結像面のうちを一方の結像面を平面とし、他方の
結像面を像面湾曲による球面状とする音響レンズを用
い、任意のエレメントに所定の遅延時間を与えて送受波
するようにした。
Therefore, in the present embodiment, an acoustic lens is used in which one of the two imaging planes having an imaging relationship with the lens interposed therebetween is a plane and the other is a spherical surface due to field curvature. A predetermined delay time is given to an arbitrary element to transmit and receive.

第10図は上記音響レンズを用いて、被検体C中の結像
面を平面とし、超音波撮像素子側の結像面を球面状にし
たときの音響経路の概略を示す図である。なお、第11図
は第10図に示すM部分の拡大図である。第10図に示す10
0は上記音響レンズであり、被検体C中の結像面101上に
規則正しく等間隔でマトリクス状に結像点A1,A2,…ANを
形成し、撮像素子側の仮想球面102上に結像点Q1,Q2…QN
を形成する。なお、各結像点(A1,Q1),(A2,Q2)…
(AN,QN)がそれぞれ結像関係にある。
FIG. 10 is a diagram schematically showing an acoustic path when the imaging surface in the subject C is made flat and the imaging surface on the ultrasonic imaging element side is made spherical using the above acoustic lens. FIG. 11 is an enlarged view of a portion M shown in FIG. 10 shown in Fig. 10
Numeral 0 denotes the acoustic lens, which forms image points A1, A2,... AN in a matrix at regular intervals on an image plane 101 in the subject C, and forms an image on a virtual spherical surface 102 on the image sensor side. Points Q1, Q2 ... QN
To form Note that each imaging point (A1, Q1), (A2, Q2) ...
(AN, QN) are in an imaging relationship.

このような音響経路において、送波するエレメントは
隣接する複数個を1ブロックとして、各ブロックに適当
な遅延時間を与えてQ1,Q2…QNに収束するように送波す
る。
In such an acoustic path, a plurality of adjacent elements are transmitted as one block, and each block is transmitted with an appropriate delay time and converged to Q1, Q2,.

例えば、ブロックA1のエレメントP1,P2,…P7から送波
し、Q1に収束音場を形成する場合は、PiとP(i+1)
の送波時間間隔Δti(i+1)を Δti(i+1)=(P(i+1)Q1-PiQ1)/Vω …(2) として順次送波していく。ただし、i=1,2…6であ
る。
For example, when transmitting from the elements P1, P2,... P7 of the block A1 and forming a convergent sound field in Q1, Pi and P (i + 1)
Are sequentially transmitted as Δti (i + 1) = (P (i + 1) Q1-PiQ1) / Vω (2). However, i = 1, 2,...

なお、上記(2)式において、Δti(i+1)が負の
値になるときは、Piに対しP(i+1)のエレメントの
送波時間が|Δti(i+1)|だけ遅れることを意味し
ている。
In the above equation (2), when Δti (i + 1) takes a negative value, it means that the transmission time of the element of P (i + 1) is delayed by | Δti (i + 1) | with respect to Pi. .

また、1ブロック内における複数のエレメントの選択
は、Q1,Q2…QNにて一旦収束した後の音響経路104が音響
レンズ100の開口面内に納まるように選択する。像面湾
曲によって生じる球面状の結像面102の頂点QCと超音波
撮像素子6の中心軸PCとを一致させれば、送波ブロック
が中心に近付くにしたがい、ブロック内のエレメント数
は減少し、中心では1つのエレメントPCとすることがで
きる。しかも、送波ブロック内のエレメントにおいて、
同時に送波すべきエレメントが複数存在しないので、一
つ一つのエレメントを時分割で選択し送波可能となる。
The selection of a plurality of elements in one block is performed so that the acoustic path 104 once converged at Q1, Q2,... QN falls within the aperture plane of the acoustic lens 100. If the vertex QC of the spherical imaging surface 102 generated by the curvature of field coincides with the center axis PC of the ultrasonic imaging device 6, the number of elements in the block decreases as the transmission block approaches the center. , At the center can be one element PC. Moreover, in the element in the transmission block,
Since there are no plurality of elements to be transmitted at the same time, each element can be selected and transmitted in a time-division manner.

また、受波する場合においては、送波時とは逆にエレ
メントを選択していき、しかも送波時とは逆の受波時刻
にて受波する。つまり、結像点A11の反射波はブロックA
1で受波することになるが、このとき受波するエレメン
トはP7,P6,…P1の順に選択する。また、受波時間は
(2)式により、P(i+1)とPiの受波時間間隔を|
Δti(i+1)|だけ遅延させて受波する。そして、第
12図に示すように、受波した受信信号を一旦バッファメ
モリに蓄えておき、時刻を揃えた状態で加算し、その加
算信号を結像点A11の反射波に対応した受信信号とす
る。
In the case of receiving a wave, the element is selected in the opposite manner to the time of the transmission, and the wave is received at the reception time opposite to the time of the transmission. That is, the reflected wave at the imaging point A11 is the block A
1 is received, and the elements to be received at this time are selected in the order of P7, P6,... P1. According to the equation (2), the reception time interval between P (i + 1) and Pi is |
The signal is received with a delay of Δti (i + 1) |. And the second
As shown in FIG. 12, the received signal received is temporarily stored in a buffer memory, and added in a state where the times are aligned, and the added signal is used as a received signal corresponding to the reflected wave at the imaging point A11.

なお、送波時に各エレメントに与える送信信号を出力
するタイミングおよび送信エレメントの選択は、第1図
に示すアドレス選択回路27,送波タイミング発生回路28,
受信タイミング発生回路29,送受信コントローラ30によ
り行われる。
The timing of outputting the transmission signal to be given to each element at the time of transmission and the selection of the transmission element are determined by the address selection circuit 27, the transmission timing generation circuit 28, and the transmission timing generation circuit 28 shown in FIG.
This is performed by the reception timing generation circuit 29 and the transmission / reception controller 30.

したがって、本実施例によれば、音響レンズ100によ
り被検体C側に平面状の結像面101を形成し、超音波撮
像素子側に球面状の結像面102を形成し、ブロック化し
たエレメントに反射波が球面状の結像面102で一旦結像
する遅延時間|Δti(i+1)|を与えて送波させ、受
波時には送波時とは逆にエレメントを選択し、各エレメ
ント間の受波時間間隔を|Δti(i+1)|だけ遅延さ
せて受信するようにしたので、音響レンズの像面湾曲の
影響を除去できる。その結果、超音波撮像素子105を球
面形状とすることなく平面の状態で平面状の超音波断層
画像を得ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, a planar imaging surface 101 is formed on the subject C side by the acoustic lens 100, and a spherical imaging surface 102 is formed on the ultrasonic imaging element side, and the block-formed element is formed. Is given a delay time | Δti (i + 1) | in which the reflected wave forms an image once on the spherical imaging surface 102, and the element is selected at the time of receiving the signal in the reverse of the time of the transmitting. Since the reception time interval is delayed by | Δti (i + 1) |, the influence of the field curvature of the acoustic lens can be removed. As a result, a flat ultrasonic tomographic image can be obtained in a flat state without making the ultrasonic imaging element 105 spherical.

また、超音波撮像素子105の周辺部では、複数個のエ
レメントにより受波されるので感度の劣化を防止するこ
とができる。
Further, in the peripheral portion of the ultrasonic imaging element 105, the signal is received by a plurality of elements, so that the sensitivity can be prevented from deteriorating.

〔発明の効果〕 以上詳記したように本発明によれば、被検体中の所望
の断層面からの反射波を、その断層面近傍の反射層から
の反射波と重畳することなく抽出することができ、方位
分解能および距離分解能の優れた断層像を得ることがで
きる。
[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, it is possible to extract a reflected wave from a desired tomographic plane in a subject without overlapping with a reflected wave from a reflective layer near the tomographic plane. Thus, a tomographic image having excellent azimuth resolution and distance resolution can be obtained.

また、結像面からの反射波に被検体表面からの反射波
を重畳させることなく抽出することができ、結像面であ
る被検体中の断層像を忠実に再現できる。
Further, it is possible to extract the reflected wave from the surface of the subject without superimposing the reflected wave from the image forming surface, and to faithfully reproduce the tomographic image in the subject, which is the image forming surface.

さらに、超音波レンズにより生じる像面湾曲の影響を
受けることなく結像面からの反射波を得ることができ
る。
Furthermore, a reflected wave from the image plane can be obtained without being affected by the curvature of field caused by the ultrasonic lens.

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

第1図は本発明装置である超音波診断装置の構成を示す
図、第2図は超音波撮像素子の構成図、第3図および第
5図は超音波撮像素子の任意列のエレメントから送波さ
れる超音波の音響経路図、第4図および第6図は各エレ
メントで受波した受信信号の波形図、第7図は表面形状
測定手段の構成を示す図、第8図は表面形状の測定原理
を説明するための波形図、第9図は被検体の表面形状を
示す図、第10図は像面湾曲を解消する手段を説明するた
めの音響経路図、第11図は第10図に示すM部分の拡大
図、第12図は受信信号の加算処理を示す図である。 4……収束断層面、5……超音波レンズ、6……超音波
撮像素子、7……エレメント、27……アドレス選択回
路、28……送信タイミング発生回路、29……受信タイミ
ング発生回路、30……コントローラ。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus which is the apparatus of the present invention, FIG. 2 is a structural view of an ultrasonic imaging device, and FIGS. 4 and 6 are waveform diagrams of a received signal received by each element, FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a surface shape measuring means, and FIG. 8 is a surface shape. 9 is a waveform diagram for explaining the measurement principle of FIG. 9, FIG. 9 is a diagram showing the surface shape of the object, FIG. 10 is an acoustic path diagram for explaining means for eliminating field curvature, and FIG. FIG. 12 is an enlarged view of a portion M shown in FIG. 12, and FIG. 12 is a diagram showing a process of adding received signals. 4 ... convergent tomographic plane, 5 ... ultrasonic lens, 6 ... ultrasonic imaging element, 7 ... element, 27 ... address selection circuit, 28 ... transmission timing generation circuit, 29 ... reception timing generation circuit, 30 ... Controller.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生田 英嗣 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−203143(JP,A) 特開 昭51−113601(JP,A) 特開 昭58−143265(JP,A) 特開 昭56−20438(JP,A) 特開 昭57−75640(JP,A) 特開 昭56−75146(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 8/00 G01N 29/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Eiji Ikuta 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Olympus Optical Co., Ltd. (56) References JP-A-63-203143 (JP, A) JP-A-51-113601 (JP, A) JP-A-58-143265 (JP, A) JP-A-56-20438 (JP, A) JP-A-57-75640 (JP, A) JP-A-56-75146 (JP, A) , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) A61B 8/00 G01N 29/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マトリクス状に分割配置された複数のエレ
メントからなり超音波パルスを送信および受信する超音
波撮像素子と、この超音波撮像素子より送信された超音
波パルスを検知すべき被検体の所定深さ位置の結像面に
収束させ、かつ前記結像面からの反射波を前記超音波撮
像素子に収束させるように設置した超音波レンズと、前
記超音波撮像素子の複数のエレメントから相前後して送
波される超音波パルスの音響経路が交差する交差断面で
の反射波が前記結像面での反射波に比べて十分小さくな
る位置関係にある複数のエレメントを任意に選択するこ
とが可能なエレメント選択手段と、このエレメント選択
手段で選択した複数のエレメントで送波および受波され
る超音波パルスの送受波時間間隔を、前記交差断面と前
記結像面との間の音響経路の往復に要する時間以下に設
定する送受波時間設定手段とを具備したことを特徴とす
る超音波診断装置。
An ultrasonic imaging device comprising a plurality of elements divided and arranged in a matrix to transmit and receive an ultrasonic pulse, and an object to be detected which detects the ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic imaging device. An ultrasonic lens installed so as to converge on an imaging plane at a predetermined depth position and to converge a reflected wave from the imaging plane to the ultrasonic imaging element; and a plurality of elements of the ultrasonic imaging element. Arbitrarily selecting a plurality of elements in a positional relationship in which the reflected wave at the cross section where the acoustic paths of the ultrasonic pulses transmitted before and after intersect intersects sufficiently smaller than the reflected wave at the imaging plane Possible element selection means, the transmission and reception time interval of the ultrasonic pulse transmitted and received by the plurality of elements selected by the element selection means, between the cross-section and the imaging plane Ultrasonic diagnostic apparatus characterized by comprising a transducing time setting means for setting the following round trip time of the sound path.
【請求項2】前記超音波撮像素子から送波する超音波パ
ルスの入射面となる被検体表面の形状を測定する表面形
状測定手段と、この表面形状測定手段で検出した被検体
表面の位置情報に基づいて前記結像面での反射波および
被検体表面での反射波が前記超音波撮像素子に到達する
ための時間を算出し、この算出結果に基づいて前記超音
波パルスの送受波時間間隔を制御する送受波時間設定手
段を具備したことを特徴とする請求項1に記載の超音波
診断装置。
2. A surface shape measuring means for measuring a shape of a surface of an object to be an incident surface of an ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic imaging device, and positional information on the surface of the object detected by the surface shape measuring means. The time for the reflected wave on the imaging surface and the reflected wave on the subject surface to reach the ultrasonic imaging element is calculated based on the time interval between transmission and reception of the ultrasonic pulse based on the calculation result. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a transmission / reception time setting means for controlling the transmission / reception time.
【請求項3】被検体側に平面状なす結像面を形成し、か
つ超音波撮像素子側に球面状をなす結像面を形成する超
音波レンズを備え、この超音波レンズにより形成される
球面状をなす結像面上に前記被検体側に形成された結像
面からの反射波が収束するように前記エレメント選択手
段で選択した複数のエレメントに遅延時間を与えて送波
すると共にその遅延時間にて受波するようにしたことを
特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
3. An ultrasonic lens which forms a planar imaging surface on the object side and forms a spherical imaging surface on the ultrasonic imaging element side, and is formed by the ultrasonic lens. A plurality of elements selected by the element selecting means are provided with a delay time so as to converge reflected waves from an imaging surface formed on the subject side on a spherical imaging surface, and the waves are transmitted. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic diagnostic apparatus is configured to receive a wave with a delay time.
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