JP2778762B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP2778762B2 JP1296984A JP29698489A JP2778762B2 JP 2778762 B2 JP2778762 B2 JP 2778762B2 JP 1296984 A JP1296984 A JP 1296984A JP 29698489 A JP29698489 A JP 29698489A JP 2778762 B2 JP2778762 B2 JP 2778762B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、複数の超音波振動子を二次元的に配置した
超音波プローブを有する超音波診断装置に関する。
(従来の技術) 従来の超音波診断装置として第9図に示すように、複
数の超音波振動子(以下単に振動子と称する)2a,2b,2
c,…を一時元的に配置した超音波プローブ1を有するも
のが知られている。4は超音波プローブ1の各振動子を
駆動するパルスを発するパルス発生器、5は超音波プロ
ーブ1によって受信されたエコー信号を増幅するプリア
ンプである。また超音波プローブ1には各振動子にまた
がるように、各振動子の配置方向である走査方向と直交
する方向(レンズ方向)にフォーカスをかける音響レン
ズ6が設けられている。
この第9図のような超音波プローブ1に対してパルス
発生器4からパルスを印加して電子走査を行うことによ
り、走査方向に対しては多段フォーカス等の手段によっ
て広い距離範囲にわたって超音波ビームを収束すること
により受信フォーカスをかけることができるので、分解
能を向上することができる。しかしながら走査方向と直
交するレンズ方向(方位方向)に対しては、音響レンズ
6によってしかフォーカスをかけることができないの
で、第10図のようにフォーカス点F0以外の距離では分解
能が悪いという欠点を有する。
このような欠点を除去するために第11図に示すよう
に、走査方向のみならずレンズ方向に対しても複数の超
音波振動子3a,3b,3c,…を配置するようにした、いわゆ
る二次元的に複数の超音波振動子を配置するようにした
超音波プローブ1を有する超音波診断装置が提供されて
いる。このような超音波プローブ1を用いれば走査方向
だけでなくレンズ方向を含んだ二次元方向に対して、第
8図のようにフォーカス点F0を可変して広い距離範囲に
わたってフォーカスをかけることができるので分解能を
向上することができる。
(発明が解決しようとする課題) ところで従来の二次元方向に自在にフォーカスをかけ
ることができる超音波診断装置では、二次元方向に配置
された複数の超音波振動子の各々に対して電子的にフォ
ーカスをかけるための回路構成が必要となるので、回路
規模が大きくなってコストアップが避けられないという
問題がある。例えば第9図の構成に比較して第11図のよ
うにレンズ方向に例えばN個の振動子を配置すると、回
路規模もそのN倍にもなってしまうことになり、装置本
体から引出すケーブル本数も著るしく増加するようにな
るため超音波診断時の超音波プローブ1の扱いが煩わし
くなる。
本発明は以上のような問題に対処してなされたもの
で、回路規模を大きくすることなく広い距離範囲にわた
ってレンズ方向のフォーカスをかけることができる超音
波診断装置を提供することを目的とするものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は、複数の超音波振
動子を走査方向及びこれに直交する方位方向に二次元的
に配置した超音波プローブをケーブルを介して装置本体
から引出した超音波診断装置において、方位方向に連続
的にフォーカスをかける可変遅延素子及び加算器から成
る遅延手段を設け、この遅延手段の遅延特性を制御する
遅延制御信号を前記走査方向に配列された振動子に対し
て列毎に共通したことを特徴とするものである。
(作 用) 可変遅延素子及び加算器から成る遅延手段を方位方向
の各振動子に接続すると共に、前記遅延手段の遅延特性
を制御する遅延制御信号を走査方向に配列された振動子
に対して共通とすることにより、回路規模を増加するこ
となく方位方向に対しても連続的にフォーカスをかける
ことができる。従って広い距離範囲にわたって方位方向
に対してもフォーカスをかけることができる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明の超音波診断装置の第1の実施例を示
す構成図で、超音波プローブ1の走査方向には複数の超
音波振動子2a,2b,2c,…が配置されていると共に、その
レンズ方向(方位方向)には一例として5個の超音波振
動子3a,3b,3c,3d,3eが配置されている。振動子3cを中心
としてこれには第1の可変遅延素子10aが接続され、ま
た振動子3aと3eは共通に接続されてこれらには第2の可
変遅延素子10bが接続され、さらに振動子3bと3dは共通
に接続されてこれらには第3の可変遅延素子10cが接続
されている。これら第1乃至第3の遅延素子10a乃至10c
は例えば可変容量ダイオードによって構成されている。
各遅延素子10a乃至10cからの出力信号は加算器11によっ
て加算された後、プリアンプ5に加えられる。各遅延素
子10a乃至10cの遅延時間は第1乃至第3の遅延制御回路
12a乃至12cによって制御され、これら第1乃至第3の制
御回路12a乃至12cは走査方向の各振動子に対して共通に
接続されるので、3個の制御回路で所望の遅延特性が制
御可能となっている。各遅延素子10a乃至10cは遅延特性
が連続変化するように制御されるので、フォーカスは連
続的にかけられる。D1乃至D6はダイオードで2個1組で
互いに逆方向に接続されることにより、各遅延素子に接
続された振動子に対し送信,受信の切換動作を行う。4
はパルス発生器、6は音響レンズである。
第2図はパルス発生器4に印加されるレート信号,こ
のレート信号に同期してパルス発生器4から出力される
パルス信号,第1乃至第3の遅延制御回路12a乃至12cか
ら出力される遅延制御信号(CONT1,2,3)のタイミング
チャートを示すものである。各遅延回路12a乃至12cから
はレート信号がオフしているタイミングで遅延制御信号
が出力され、各制御信号は波形の立上り特性が異なるこ
とにより異なった遅延時間を各対応した遅延素子に与え
るように制御されている。
第3図は具体的な遅延のかけ方を説明する概略図で、
Lは超音波プローブ1の最大実効口径、F0は音響レンズ
のフォーカス点、d0はF0までの距離、dNはF0の内側の深
さ方向距離、dFはF0の外側の深さ方向距離、τd0d0
対応した深さ方向距離の遅延時間、τdNはdNに対応した
深さ方向距離の遅延時間、τdFはdFに対応した深さ方向
距離の遅延時間を示すものとする。フォーカスをdNから
dFまで可変した場合、τdNは次式のように示される。
またτdFは次式のように示される。
ここで一例としてdN=20mm,dF=300mm,L=100mm,V=1
530m/s,τd0=200msに設定したとすると、前記(1)式
及び(2)式に基づいて、τdN=202ms,τdF=172msと
なる。
このときフォーカスの距離をdN<d0の範囲で可変する
場合、第2図のように振動子3cには一番大きな遅延(CO
NT1)をかけ、振動子3b,3dには二番目に大きな遅延(CO
NTR3)をかけ、振動子3a,3eには遅延(CONT2)をかけな
いようにする。
またdF>d0の範囲では前記とは逆に振動子3a,3eに一
番大きな遅延をかけ、振動子3b,3dに二番目に大きな遅
延をかけるようにする。
第4図は音響レンズを用いない場合の具体的な遅延の
かけ方を説明する概略図で、この場合τdNdFは前記
(1)式及び(2)式に対応して各々次のように示され
る。
ここで一例としてV=1530m/s,L=10mmに設定し、dN
=20mmからdF=200mmまで変化させたとすると、前記
(3)式及び(4)式に基づいて、最大遅延時間はτdN
の403nsとなる。
次に本実施例の作用を説明する。
複数の振動子を走査方向及びレンズ方向(方位方向)
の二次元方向に配置し、レンズ方向に例えば5個の振動
子3a乃至3eを配置した超音波プローブ1を第1図のよう
に用意し、図示されたように第1乃至第3の遅延素子10
a乃至10c、加算器11を接続する。続いて第1乃至第3の
遅延制御回路12a乃至12cによって各々第1乃至第3の遅
延素子10a乃至10cの遅延時間を制御する。この場合音響
レンズ有りの構造と、音響レンズ無しの構造では前記
(1),(2)式及び(3),(4)式で示された如く
その遅延時間が異なってくる。通常第3図のように音響
レンズ有りの構造の方が音響レンズがフォーカスのかけ
方に寄与するので、遅延のかけ方は音響レンズ無しの構
造よりも小さくてすむ。
このようにレンズ方向の各振動子に対して異なる遅延
時間を与えることにより、プローブ1で受信される超音
波ビームはそのフォーカス点F0を任意の深さに設定する
ことができる。従ってレンズ方向に対して連続的にフォ
ーカスをかけることが可能なので、広い距離範囲にわた
ってフォーカスをかけることができるようになり、レン
ズ方向の分解能を改善することができる。しかもレンズ
方向の複数の振動子に可変遅延素子を設ける必要はな
く、本実施例の場合5個の振動子に対して3個のみ設け
ればよい。また遅延制御信号は走査方向に対しては共通
なので、二次元状に配置した全振動子に対して3個の遅
延制御回路を設けるだけでよい。これにより回路規模を
増加することなく目的を達成することができるので、コ
ストアップを避けることができる。
また可変遅延素子,加算器,ダイオード等から構成さ
れる遅延回路を小型化することができるので、第5図の
ように超音波プローブ1のケース15内に各振動子と共に
収容することができるようになる。これによりケーブル
14としては、従来のものに対して前記したように3個の
遅延制御回路に対応した3本の信号線のみを追加するだ
けですむので、ケーブル本数の増加を抑えることができ
る。従ってケーブル重量が増加することがないので超音
波診断時の超音波プローブの扱いをスムーズにすること
ができる。
第6図は本発明の第2の実施例を示す構成図で、複数
の振動子を二次元方向に配置した超音波プローブにおい
て、レンズ方向に配置した例えば5個の振動子3a乃至3e
に対して各々独立した第1乃至第5の可変遅延素子10A
乃至10Eを接続し、これら各遅延素子10A乃至10Eを各々
独立した第1乃至第5の遅延制御回路12A乃至12Eによっ
て制御するようにした構成を示すものである。各遅延素
子10A乃至10Eからの出力信号は加算器11によって加算さ
れた後、プリアンプに加えられる。
このような第2の実施例によれば、各遅延素子10A乃
至10Eの遅延時間を制御することにより、連続的なフォ
ーカスをかけることができると共に第7図のように超音
波ビームの偏向を行うことができる。これによって走査
方向とレンズ方向との2種類のスライス面による超音波
像を得ることができる。しかも第1の実施例と同様に制
御信号は走査方向に対しては共通なため、5個の遅延制
御回路に対応した5本の信号線のみを追加するだけでよ
いので、同様な効果を得ることができる。
本文実施例ではレンズ方向の振動子の数を3個又は5
個設けた例で述べたが、この数は目的,用途等に応じて
任意に変更することができる。この場合必要な遅延制御
回路の数は、(奇数振動子−1)/2で示される。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、複数の振動子を二
次元的に配置した超音波プローブの方位方向の振動子に
可変遅延素子及び加算器から成る遅延手段を設けると共
に、この遅延手段の遅延特性を制御する遅延制御信号を
前記走査方向に配列された各振動子に対して共通とする
ようにしたので、回路規模を増加することなく方位方向
に対しても広い距離範囲にわたってフォーカスをかける
ことができて分解能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超音波診断装置の第1の実施例を示す
構成図、第2図は本実施例装置のフォーカス制御に用い
られる各信号のタイミングチャート、第3図及び第4図
は本発明の原理の説明図、第5図は本実施例装置に用い
られる超音波プローブの外観図、第6図は本発明の第2
の実施例を示す構成図、第7図及び第8図は本発明によ
って得られる超音波ビームのパターン図、第9図及び第
11図は従来例の構成図、第10図は従来例の超音波ビーム
のパターン図である。 1……超音波プローブ、 2a,2b,2c……走査方向の振動子、 3a,3b,3c……方位方向(レンズ方向)の振動子、 6……音響レンズ、 10a乃至10c,10A乃至10E……可変遅延素子、 11……加算器、 12a乃至12c,12A乃至12E……遅延制御回路、 14……ケーブル、 15……超音波プローブのケース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−37441(JP,A) 特開 昭60−241428(JP,A) 特開 昭56−161040(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 8/00 G01N 29/26

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の超音波振動子を走査方向及びこれに
    直交する方位方向に二次元的に配置した超音波プローブ
    をケーブルを介して装置本体から引出した超音波診断装
    置において、 方位方向に連続的にフォーカスをかける可変遅延素子及
    び加算器から成る遅延手段を設け、この遅延手段の遅延
    特性を制御する遅延制御信号を前記走査方向に配列され
    た振動子に対して列毎に共通としたことを特徴とする超
    音波診断装置。
  2. 【請求項2】可変遅延素子が前記方位方向に配列された
    複数の振動子に共通に接続された請求項1記載の超音波
    診断装置。
  3. 【請求項3】可変遅延素子が前記方位方向に配列された
    各振動子ごとに独立して接続された請求項1記載の超音
    波診断装置。
  4. 【請求項4】前記遅延手段が超音波プローブ用ケースに
    一体に収容された請求項1記載の超音波診断装置。
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