JP3346733B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP3346733B2 JP35456797A JP35456797A JP3346733B2 JP 3346733 B2 JP3346733 B2 JP 3346733B2 JP 35456797 A JP35456797 A JP 35456797A JP 35456797 A JP35456797 A JP 35456797A JP 3346733 B2 JP3346733 B2 JP 3346733B2
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置に関
し、特に超音波振動子が回転駆動(円弧駆動を含む)さ
れる超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の機械走査型超音波探触子として
は、超音波振動子を円弧に沿って往復駆動するメカニカ
ルセクタ探触子や、超音波振動子を回転駆動するラジア
ル走査探触子などが知られている。近年、三次元データ
取り込み用超音波探触子も実用化されているが、かかる
探触子の中でアレイ振動子などのメカニカル走査が行わ
れるものも上記の機械走査型超音波探触子である。
【0003】従来の機械走査型超音波探触子は、振動子
の回転角度(揺動角度)を検出するために回転角度検出
器としてのロータリーエンコーダを有する。そのような
センサは一般にモータの軸に取り付けられ、あるいは振
動子を回転駆動する軸に取り付けられる。光学式のロー
タリーエンコーダは、放射状に複数のスリットが形成さ
れたスリット板の両側で光の送受波を行い、そのスリッ
ト板の光通過タイミングでパルスを出力するものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、ロータリーエ
ンコーダのスリット数によって、検出角度の分解能は決
まってしまう。例えば超音波ビームの本数を密に設定し
たいような場合、より微少角度で超音波ビームの方位を
設定する必要があるが、その場合にはロータリーエンコ
ーダのスリット数を増加させなければならないという問
題がある。例えば複数のスリット板を利用して位相の異
なる複数の信号を出力するロータリーエンコーダも存在
するが、各スリット板の加工精度や組立精度に問題があ
ると、均一な分解能を得られにくい。いずれにしてもロ
ータリーエンコーダだけで任意の角度分解能を得ようと
するのは構造的に制約がある。
【0005】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、超音波の送受信制御に当たっ
て、ロータリーエンコーダが本来有する角度分解能以上
の角度分解能(超音波ビームの方位分解能)を得られる
超音波診断装置を提供することにある。
【0006】
【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、超音波の送受波を行う超音波振動子と、
前記超音波振動子を回転運動させる回転機構と、前記回
転運動における回転角度を検出する手段であって、一定
角度ごとに第1のパルス信号を生成する回転角度検出器
と、前記回転機構の回転速度を表す速度信号を出力する
速度信号出力部と、前記第1のパルス信号、及び前記速
度信号に基づいて、前記第1のパルス信号の間隔よりも
短い間隔をもった第2のパルス信号を生成する逓倍回路
と、前記第2のパルス信号に基づいて超音波ビームの走
査制御を行う制御部と、を含み、前記逓倍回路は、前記
第1のパルス信号間にて前記速度信号を積分した積分信
号を出力する積分回路を備え、前記積分信号に基づい
て、前記第1のパルス信号間内において前記回転速度に
反比例する時間間隔で前記第2のパルス信号を生成する
ことを特徴とする。
【0007】上記構成によれば、回転角度検出器によっ
て超音波振動子の回転角度が検出され、その結果として
第1のパルス信号が生成される。逓倍回路は第1のパル
ス信号に基づいてそれよりも短周期の第2のパルス信号
を生成する。その第2のパルス信号に基づいて超音波ビ
ームの走査制御を行えば、より方位分解能を高められ
る。
【0008】望ましくは、前記逓倍回路は、回転速度及
び逓倍数に応じて前記第2のパルス信号を生成する。回
転速度が可変される場合、それに応じてパルス間隔が変
動するためその回転速度を考慮して逓倍処理が行われ
る。また、超音波ビームの本数、走査範囲、診断深さな
どの各種の送受信条件に応じて必要な方位分解能が変わ
るため、それに応じて逓倍数が可変設定される。
【0009】望ましくは、前記逓倍回路は、前記積分信
号と比較される複数の電圧信号を生成する電圧信号生成
回路と、前記積分信号と前記複数の電圧信号とを比較し
て前記第2のパルス信号を生成するパルス生成回路と、
を含むことを特徴とする。この構成によれば、積分及び
電圧比較といった単純な手法で逓倍処理を行えるので、
装置構成を簡易化できまた装置コストを低減できる。
【0010】上記目的を達成するために、本発明の別の
態様では、超音波の送受波を行う超音波振動子と、前記
超音波振動子を回転運動させる回転機構と、前記回転運
動における回転角度を検出する手段であって、一定角度
ごとに第1のパルス信号を生成する回転角度検出器と、
前記第1のパルス信号に基づいて、そのパルス信号の間
隔よりも短い間隔をもった第2のパルス信号を生成する
逓倍回路と、前記第2のパルス信号に基づいて超音波ビ
ームの走査制御を行う制御部と、を含み、前記逓倍回路
は、前記第1のパルス信号間において回転角度に比例し
た積分信号を出力する積分回路と、複数の電圧信号を切
替発生可能な手段であって、カウント信号に従って電圧
信号を段階的に高い方へ切替出力する電圧発生回路と、
前記電圧発生回路から出力される電圧信号と前記積分信
号との一致を判定し、一致信号を出力する一致判定回路
と、前記カウント信号を出力する回路であって、前記一
致信号が出力された場合にカウント値をカウントアップ
し、前記第1のパルス信号の入力タイミングでカウント
値がリセットされるカウンタと、を含み、前記一致信号
によって前記第2のパルス信号が構成されることを特徴
とする。この構成によれば、多数の比較器を設ける必要
がなくなるという利点がある。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
【0012】図1には、本発明に係る超音波診断装置の
好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を
示すブロック図である。
【0013】図1において、超音波探触子10は、超音
波の送受波を行う超音波振動子12を有している。この
超音波振動子12は、駆動モータ14に連結され、この
駆動モータ14によって回転駆動される。これによって
超音波ビームがラジアル走査され、あるいはセクタ走査
される。図2には走査イメージが示されている。図2に
ついては後に説明する。
【0014】駆動モータ14のモータ軸にはロータリー
エンコーダ16が連結されており、そのロータリーエン
コーダ16によって超音波振動子12の回転角度が検出
されている。具体的には超音波振動子12が一定角度回
転するごとにエンコーダ出力パルス100がロータリー
エンコーダ16から出力される。
【0015】制御部18は本超音波診断装置全体の制御
を行っており、特に後述する逓倍回路22からの細分化
パルス106に基づいて送受信回路20の制御を行って
いる。すなわち送受信制御を行っている。また、制御部
18は駆動モータ14を制御しており、これによってメ
カニカル走査自体も制御部18によって制御されてい
る。
【0016】送受信回路20は超音波振動子12に対し
て送信信号を供給すると共に、超音波振動子12から出
力される受信信号を処理する回路である。送受信回路2
0を介して出力された受信信号は画像処理回路24に入
力され、この画像処理回路24において例えばBモード
画像やドプラ画像等の超音波画像が形成される。その超
音波画像は表示器26において表示される。
【0017】逓倍回路22には、ロータリーエンコーダ
16から出力されたエンコーダ出力パルス100が入力
されている。また、この逓倍回路22には制御部18か
ら速度信号102及び分解能指定信号104が入力され
ている。速度信号102は超音波振動子12の回転速度
を表す信号であり、例えばラジアル走査であれば通常そ
の速度信号102は一定値を表す。ただし、例えば超音
波振動子12が円弧状に往復動走査されるような場合、
速度信号102はその往復動に従った値を有する。分解
能指定信号104は、例えば必要な超音波ビームの本数
や走査範囲あるいは画像化する範囲などに応じて制御部
18によって定められる分解能を表す信号である。具体
的にはこの分解能指定信号104によってエンコーダ出
力パルス100に対する逓倍の数が指定されることにな
る。制御部18には例えば操作パネルなどが接続されて
おり、その操作パネル上においてユーザーにより送受信
条件が入力設定される。
【0018】制御部18は上述したようにエンコーダ出
力パルス100を逓倍して生成された細分化パルス10
6に基づいて超音波の送受信制御を行っている。また、
制御部18から画像処理回路24へ、画像処理に当たっ
て必要な情報が提供されている。その情報には例えば方
位分解能等の情報も含まれる。
【0019】図2にはメカニカルラジアル走査及びメカ
ニカルセクタ走査の具体的なイメージが示されている。
図2において符号200は走査面を表している。(A)
に示すメカニカルラジアル走査において、符号100A
はエンコーダ出力パルス100に対応したビームアドレ
スを示すものであり、符号106Aは逓倍回路22によ
って生成された細分化パルス106に対応するビームア
ドレスを示している。このように、単にロータリーエン
コーダ16の出力だけでは100Aに示すようにおおま
かな方位分解能しか得られないが、逓倍回路22におい
て細分化パルス106を生成することによって必要な方
位分解能を得られることが可能である。もちろんその分
解能は各種の送受信条件に基づいて設定され、場合によ
っては逓倍数は1に設定され、その場合には実質的に逓
倍は行われない。(B)に示すメカニカルセクタ走査に
おいても同様であり、ロータリエンコーダ16の出力で
あるエンコーダ出力パルス100に対応するビームアド
レス100Aの間に逓倍によって生成された複数のビー
ムアドレス106Aが生成されている。ただし、メカニ
カルセクタ走査の場合においては、その往復動の両端に
おいて速度変化が生じるため、後述するように積分信号
の生成に当たってはその速度変化に基づいて波形生成が
行われる。このため上述したように速度信号102が逓
倍回路22に入力されている。
【0020】図3には図1に示した逓倍回路22の具体
的な構成例が示されている。
【0021】積分回路30にはエンコーダ出力パルス1
00が入力されており、積分回路30はそのエンコーダ
出力パルス100の間で積分信号108を生成してい
る。積分回路30はエンコーダ出力パルス100自体に
よってリセットされ、したがってエンコーダ出力パルス
100に同期して鋸状の積分信号108が生成されるこ
とになる。その場合その波形の傾きは積分される速度
信号102に基づいて設定される。積分信号108は比
較器群34を構成する各比較器の一方の入力端子に入力
されている。
【0022】直流電圧発生器32は、分解能指定信号1
04で指定される分解能(n)に応じて、積分信号10
8と比較される互いに異なる複数の直流電圧DC1〜D
Cnを生成する回路である。それらの各直流電圧信号は
それぞれ比較器の他方の入力端子に入力されている。そ
して各比較器において積分信号と直流電圧信号とが比較
され、その一致が得られた段階で一致信号が出力されて
いる。比較器群34の後段には合成器36が設けられて
おり、合成器36では上述した各比較器から出力される
一致信号を合成している。その際エンコーダ出力パルス
100も合成されている。そして合成器36においてそ
のような各パルスの合成を行うことによって細分化パル
ス106が生成される。
【0023】図4には図3に示した逓倍回路22におけ
る各信号の波形が示されている。上述したようにエンコ
ーダ出力パルス100に同期して積分信号108が生成
され、その積分信号が各直流電圧と比較される。そして
各電圧値の一致タイミングでパルスが生成され、そのパ
ルスによって細分化パルス106が合成されている。上
述したようにその細分化パルス106は制御部18に入
力され、超音波ビームの走査に当たって走査アドレスの
設定などで利用される。
【0024】図5には逓倍回路22の他の実施形態が示
されている。
【0025】積分回路30には、上述したようにエンコ
ーダ出力パルス100が入力され、積分回路30は速度
信号102に基づいてエンコーダ出力パルス100に同
期して積分信号108を生成している。一方、直流電圧
発生器32には上述同様に分解能指定信号104が入力
され、その直流電圧発生器32によって複数の直流電圧
値が生成されている。セレクタ40では生成された複数
の直流電圧の中から1つが選択されており、その選択さ
れた直流電圧が比較器42に入力されている。比較器4
2では積分信号108と直流電圧が比較され、両者の一
致があった時点で一致パルスが出力されている。
【0026】カウンタ44ではその一致パルスがカウン
トされており、カウンタ44のカウント値はカウント信
号としてセレクタ40に入力されている。セレクタ40
はそのカウント値が表す番号の電圧値を選択する。カウ
ンタ44はエンコーダ出力パルス100によってリセッ
トされるものである。したがって、図5に示す回路構成
によればカウンタ44を含むフィードバックループによ
って順次直流電圧を切り換えて積分信号と比較できるた
め多数の比較器を設ける必要がないという利点がある。
なお、逓倍回路22の具体的な回路構成例としては図3
及び図5に示したものには限られず、例えばデジタル信
号処理等の技術を利用した回路構成例も考えられる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、機
械走査型超音波探触子を有する超音波診断装置におい
て、ロータリーエンコーダが本来有する角度分解能以上
の角度分解能を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形
態を示すブロック図である。
【図2】 メカニカルラジアル走査とメカニカルセクタ
走査の具体的なイメージを表す概念図である。
【図3】 逓倍回路の実施形態を示す回路図である。
【図4】 逓倍回路の各信号を表すタイミングチャート
である。
【図5】 逓倍回路の他の実施形態を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
10 超音波探触子、12 超音波振動子、14 駆動
モータ、16 ロータリーエンコーダ、18 制御部、
20 送受信回路、22 逓倍回路、24 画像処理回
路、26 表示器、100 エンコーダ出力パルス、1
02 速度信号、104 分解能指定信号、106 細
分化パルス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−15958(JP,A) 特開 昭56−87921(JP,A) 特開 昭61−228845(JP,A) 特開 昭61−272037(JP,A) 特開 昭62−75258(JP,A) 特開 昭62−109549(JP,A) 特開 平2−136133(JP,A) 特開 平8−288802(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波の送受波を行う超音波振動子と、 前記超音波振動子を回転運動させる回転機構と、 前記回転運動における回転角度を検出する手段であっ
    て、一定角度ごとに第1のパルス信号を生成する回転角
    度検出器と、 前記回転機構の回転速度を表わす速度信号を出力する速
    度信号出力部と、 前記第1のパルス信号、及び前記速度信号に基づいて、
    前記第1のパルス信号の間隔よりも短い間隔をもった第
    2のパルス信号を生成する逓倍回路と、 前記第2のパルス信号に基づいて超音波ビームの走査制
    御を行う制御部と、 を含み、 前記逓倍回路は、前記第1のパルス信号間にて前記速度
    信号を積分した積分信号を出力する積分回路を備え、前
    記積分信号に基づいて、前記第1のパルス信号間内にお
    いて前記回転速度に反比例する時間間隔で前記第2のパ
    ルス信号を生成することを特徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の超音波診断装置におい
    て、 前記逓倍回路は 記積分信号と比較される複数の電圧信号を生成する電
    圧信号生成回路と、 前記積分信号と前記複数の電圧信号とを比較して前記第
    2のパルス信号を生成するパルス生成回路と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  3. 【請求項3】 超音波の送受波を行う超音波振動子と、 前記超音波振動子を回転運動させる回転機構と、 前記回転運動における回転角度を検出する手段であっ
    て、一定角度ごとに第1のパルス信号を生成する回転角
    度検出器と、 前記第1のパルス信号に基づいて、前記第1のパルス信
    号の間隔よりも短い間隔をもった第2のパルス信号を生
    成する逓倍回路と、 前記第2のパルス信号に基づいて超音波ビームの走査制
    御を行う制御部と、 を含み、 前記逓倍回路は、 前記第1のパルス信号間において回転角度に比例した積
    分信号を出力する積分回路と、 複数の電圧信号を切替発生可能な手段であって、カウン
    ト信号に従って電圧信号を段階的に高いほうへ切替出力
    する電圧発生回路と、 前記電圧発生回路から出力される電圧信号と前記積分信
    号との一致を判定し、一致信号を出力する一致判定回路
    と、 前記カウント信号を出力する回路であって、前記一致信
    号が出力された場合にカウント値をカウントアップし、
    前記第1のパルス信号の入力タイミングでカウント値が
    リセットされるカウンタと、 を含み、 前記一致信号によって前記第2のパルス信号が構成され
    ることを特徴とする超音波診断装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20210378637A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-09 Konica Minolta, Inc. Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic probe

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210378637A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-09 Konica Minolta, Inc. Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic probe
US11911219B2 (en) * 2020-06-04 2024-02-27 Konica Minolta, Inc. Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic probe

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