JP3356996B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- Japan
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- transmission
- ultrasonic
- diagnostic apparatus
- ultrasonic diagnostic
- beams
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52085—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences
- G01S7/5209—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences using multibeam transmission
- G01S7/52092—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences using multibeam transmission using frequency diversity
-
- G—PHYSICS
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/895—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques characterised by the transmitted frequency spectrum
- G01S15/8952—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques characterised by the transmitted frequency spectrum using discrete, multiple frequencies
-
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【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、特に複数の送信ビームを形成可能な超音波診断装置
に関する。
し、特に複数の送信ビームを形成可能な超音波診断装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波診断装置において、超音波画像の
画質を高めるために多段階フォーカスが実行される。す
なわち、１回の送受波に当たって異なる深さにフォーカ
ス点を設定するものである。例えば、受信時において
は、各振動素子で受信された受信信号が整相加算される
が、その際、各受信信号ごとの遅延量を段階的に切り替
えれば、受信多段階フォーカスを実現できる。また、連
続的に切り替える手法として受信ダイナミックフォーカ
スが知られている。一方、送信時においては、一般に１
回の送信につき、１つの送信ビームしか形成できない。
その限りにおいて、多段階フォーカスを実現できないと
いう問題がある。
画質を高めるために多段階フォーカスが実行される。す
なわち、１回の送受波に当たって異なる深さにフォーカ
ス点を設定するものである。例えば、受信時において
は、各振動素子で受信された受信信号が整相加算される
が、その際、各受信信号ごとの遅延量を段階的に切り替
えれば、受信多段階フォーカスを実現できる。また、連
続的に切り替える手法として受信ダイナミックフォーカ
スが知られている。一方、送信時においては、一般に１
回の送信につき、１つの送信ビームしか形成できない。
その限りにおいて、多段階フォーカスを実現できないと
いう問題がある。
【０００３】特開平４−１０８４３９号公報には、低い
周波数の超音波パルスの送信の直後に高い周波数の超音
波パルスの送信を行って、ほぼ同時に２つの送信ビーム
を形成する技術が開示されている。また、特開平８−３
８４７３号公報には、２つの周波数信号を合成して送信
信号を振動子に供給することにより同時に２つの送信ビ
ームを形成する技術が開示されている。
周波数の超音波パルスの送信の直後に高い周波数の超音
波パルスの送信を行って、ほぼ同時に２つの送信ビーム
を形成する技術が開示されている。また、特開平８−３
８４７３号公報には、２つの周波数信号を合成して送信
信号を振動子に供給することにより同時に２つの送信ビ
ームを形成する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−１０８４３９号公報に記載された装置の場合には、
厳密には２つの送信ビームが同時に形成されておらず、
時間的なずれの問題が生じる。それ故、受信時にその時
間的なずれを補償しなければならないという問題があ
る。また、特開平８−３８４７３号公報に記載された装
置の場合には、振動子の前段に設けられたドライバとし
て、高電圧型の線形アンプを利用する必要があり、単な
るスイッチング素子を利用できないという問題がある。
４−１０８４３９号公報に記載された装置の場合には、
厳密には２つの送信ビームが同時に形成されておらず、
時間的なずれの問題が生じる。それ故、受信時にその時
間的なずれを補償しなければならないという問題があ
る。また、特開平８−３８４７３号公報に記載された装
置の場合には、振動子の前段に設けられたドライバとし
て、高電圧型の線形アンプを利用する必要があり、単な
るスイッチング素子を利用できないという問題がある。
【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、超音波診断装置において、特
別のドライバなどを必要とせずに、複数の送信ビームを
同時に形成することにある。
ものであり、その目的は、超音波診断装置において、特
別のドライバなどを必要とせずに、複数の送信ビームを
同時に形成することにある。
【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、複数の振動素子からなり、超音波の送受
波を行うアレイ振動子と、１回の送信で複数の送信ビー
ムを形成するために、前記複数の振動素子を複数の送信
グループに分け、各送信グループごとに異なる送信周波
数の送信信号を供給する複数の送信回路と、前記アレイ
振動子を構成する複数の振動素子から出力される受信信
号に対して整相加算を実行する受信部と、前記受信部か
ら出力される整相加算後の受信信号を前記各送信周波数
に対応した複数の受信信号に分離する分離手段と、前記
分離後の複数の受信信号を利用して超音波画像を形成す
る画像形成手段と、を含むことを特徴とする。
に、本発明は、複数の振動素子からなり、超音波の送受
波を行うアレイ振動子と、１回の送信で複数の送信ビー
ムを形成するために、前記複数の振動素子を複数の送信
グループに分け、各送信グループごとに異なる送信周波
数の送信信号を供給する複数の送信回路と、前記アレイ
振動子を構成する複数の振動素子から出力される受信信
号に対して整相加算を実行する受信部と、前記受信部か
ら出力される整相加算後の受信信号を前記各送信周波数
に対応した複数の受信信号に分離する分離手段と、前記
分離後の複数の受信信号を利用して超音波画像を形成す
る画像形成手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】上記構成によれば、複数の振動素子が送信
時に複数のグループに分けられ、各グループを利用して
送信ビームが形成される。この場合、互いに異なる複数
の周波数をもった超音波パルスが利用される。
時に複数のグループに分けられ、各グループを利用して
送信ビームが形成される。この場合、互いに異なる複数
の周波数をもった超音波パルスが利用される。
【０００８】受信信号の処理に当たっては、周波数の差
を利用して各グループごとの受信信号が分離され、それ
らの受信信号を利用して超音波画像が形成される。その
場合には、各受信信号の性質に応じてそれらが選択又は
合成利用され、１つの超音波画像の形成にあたって、例
えば近距離と遠距離とで異なる受信信号が利用される。
を利用して各グループごとの受信信号が分離され、それ
らの受信信号を利用して超音波画像が形成される。その
場合には、各受信信号の性質に応じてそれらが選択又は
合成利用され、１つの超音波画像の形成にあたって、例
えば近距離と遠距離とで異なる受信信号が利用される。
【０００９】望ましくは、前記複数の送信ビームは、互
いに異なるフォーカス深さとなるように形成され、ある
いは、前記複数の送信ビームは、互いに異なる方位方向
となるように形成される。
いに異なるフォーカス深さとなるように形成され、ある
いは、前記複数の送信ビームは、互いに異なる方位方向
となるように形成される。
【００１０】望ましくは、前記分離手段は複数のバンド
パスフィルタで構成され、あるいは、前記分離手段は各
グループごとに設けられた直交検波器で構成され、前記
各直交検波器には各グループごとの送信周波数に対応し
た周波数をもった参照信号が供給される。
パスフィルタで構成され、あるいは、前記分離手段は各
グループごとに設けられた直交検波器で構成され、前記
各直交検波器には各グループごとの送信周波数に対応し
た周波数をもった参照信号が供給される。
【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。
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。
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】アレイ振動子１０は例えば超音波探触子に
内蔵されるものである。このアレイ振動子１０は整列配
置された複数の（例えば１００個の）振動素子１０ａで
構成される。このアレイ振動子１０には選択回路１２及
びドライバ１４を介して送信部１６が接続されている。
選択回路１２は、アレイ振動子１０に対して送信部１６
又は受信部２４を切り換える回路である。ドライバ１４
は送信部１６から各振動素子１０ａごとに出力される送
信パルスを増幅する回路である。本実施形態において、
そのドライバ１４としては低電圧のパルスの入力によ
り、高電圧のパルスを生成する通常のスイッチング回路
が利用されている。
内蔵されるものである。このアレイ振動子１０は整列配
置された複数の（例えば１００個の）振動素子１０ａで
構成される。このアレイ振動子１０には選択回路１２及
びドライバ１４を介して送信部１６が接続されている。
選択回路１２は、アレイ振動子１０に対して送信部１６
又は受信部２４を切り換える回路である。ドライバ１４
は送信部１６から各振動素子１０ａごとに出力される送
信パルスを増幅する回路である。本実施形態において、
そのドライバ１４としては低電圧のパルスの入力によ
り、高電圧のパルスを生成する通常のスイッチング回路
が利用されている。
【００１４】送信部１６は、この実施形態において送信
回路２０及び２２を有する。各送信回路２０及び２２
は、それぞれ送信ビームを形成する機能を有している。
具体的には、各送信回路２０，２２は振動素子１０ａご
とに設けられた遅延回路を有しており、各振動素子に対
して所定の遅延量をもって送信信号を供給することによ
り電子的に送信ビームを形成するものである。本実施形
態において、送信回路２０及び２２は、それぞれ異なる
送信ビームを形成している。
回路２０及び２２を有する。各送信回路２０及び２２
は、それぞれ送信ビームを形成する機能を有している。
具体的には、各送信回路２０，２２は振動素子１０ａご
とに設けられた遅延回路を有しており、各振動素子に対
して所定の遅延量をもって送信信号を供給することによ
り電子的に送信ビームを形成するものである。本実施形
態において、送信回路２０及び２２は、それぞれ異なる
送信ビームを形成している。
【００１５】図２には、アレイ振動子１０によって形成
される２つの送信ビームＡ及び送信ビームＢが示されて
いる。すなわち、フォーカス点Ｆ１に超音波を収束させ
ることにより超音波ビームＡが形成され、フォーカス点
Ｆ２に超音波を収束させることにより送信ビームＢが形
成される。
される２つの送信ビームＡ及び送信ビームＢが示されて
いる。すなわち、フォーカス点Ｆ１に超音波を収束させ
ることにより超音波ビームＡが形成され、フォーカス点
Ｆ２に超音波を収束させることにより送信ビームＢが形
成される。
【００１６】この場合、本実施形態においては、奇数番
目の振動素子１０ａを利用して一方の送信ビームが形成
され、偶数番目の振動素子１０ａを利用して他方の送信
ビームが形成される。したがって、そのような２つの送
信ビームに対応して２つの送信回路２０及び２２が設け
られている。
目の振動素子１０ａを利用して一方の送信ビームが形成
され、偶数番目の振動素子１０ａを利用して他方の送信
ビームが形成される。したがって、そのような２つの送
信ビームに対応して２つの送信回路２０及び２２が設け
られている。
【００１７】以上の説明から理解されるように、送信部
１６は全ての振動素子１０ａに接続されているが、それ
らの振動素子１０ａは本実施形態において２つのグルー
プに区分されており、各グループごとに送信回路が設け
られている。もちろん、後述するように受信時において
各送信ビームに対応した受信信号を分離抽出するため
に、各送信ビームの作成にあたっては互いに異なる周波
数をもった超音波パルスが利用される。具体的には、グ
ループＡについては送信中心周波数としてｆ１が設定さ
れ、グループＢについては送信中心周波数としてｆ２が
設定されている。
１６は全ての振動素子１０ａに接続されているが、それ
らの振動素子１０ａは本実施形態において２つのグルー
プに区分されており、各グループごとに送信回路が設け
られている。もちろん、後述するように受信時において
各送信ビームに対応した受信信号を分離抽出するため
に、各送信ビームの作成にあたっては互いに異なる周波
数をもった超音波パルスが利用される。具体的には、グ
ループＡについては送信中心周波数としてｆ１が設定さ
れ、グループＢについては送信中心周波数としてｆ２が
設定されている。
【００１８】したがって、上記の実施形態においては２
つの送信ビームが同時に形成されていたが、３つの送信
ビームを同時に形成する場合には、アレイ振動子１０を
３つのグループに区分すると共に、それに対応させて送
信回路などを３つ設ければよい。
つの送信ビームが同時に形成されていたが、３つの送信
ビームを同時に形成する場合には、アレイ振動子１０を
３つのグループに区分すると共に、それに対応させて送
信回路などを３つ設ければよい。
【００１９】なお、上記実施形態においては、複数の振
動素子１０ａにおいて、奇数番目と偶数番目とでグルー
プ分けを行ったが、図３に示すように、右側及び左側と
に区分してグループ分けを行ってもよい。グループ分け
については送信時の開口や分解能などの関係から適宜設
定可能である。
動素子１０ａにおいて、奇数番目と偶数番目とでグルー
プ分けを行ったが、図３に示すように、右側及び左側と
に区分してグループ分けを行ってもよい。グループ分け
については送信時の開口や分解能などの関係から適宜設
定可能である。
【００２０】受信部２４には、選択回路１２を介してア
レイ振動子からの複数の受信信号が入力される。受信部
２４はいわゆる整相加算を実行する回路であり、具体的
には各振動素子ごとに設けられた増幅器、遅延回路及び
遅延後の各信号を加算する加算回路で構成される。ちな
みに、本実施形態においてこの受信部２４の作用によっ
て受信ダイナミックフォーカスが実現されている。
レイ振動子からの複数の受信信号が入力される。受信部
２４はいわゆる整相加算を実行する回路であり、具体的
には各振動素子ごとに設けられた増幅器、遅延回路及び
遅延後の各信号を加算する加算回路で構成される。ちな
みに、本実施形態においてこの受信部２４の作用によっ
て受信ダイナミックフォーカスが実現されている。
【００２１】すなわち、送信時においては、図２に示し
たような送信多段階フォーカスが実行され、受信時にお
いては受信ダイナミックフォーカスあるいは受信多段階
フォーカスが実行される。これによって後述するように
超音波画像の画質を近距離から遠距離にわたって良好に
することが可能となる。
たような送信多段階フォーカスが実行され、受信時にお
いては受信ダイナミックフォーカスあるいは受信多段階
フォーカスが実行される。これによって後述するように
超音波画像の画質を近距離から遠距離にわたって良好に
することが可能となる。
【００２２】受信部２４から出力される受信信号はバン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）２６，２８に入力される。各
バンドパスフィルタ２６，２８は各送信中心周波数に対
応して設けられるものであり、このようなバンドパスフ
ィルタ２６，２８によって各送信ビームごとに受信信号
を分離抽出することが可能となる。
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）２６，２８に入力される。各
バンドパスフィルタ２６，２８は各送信中心周波数に対
応して設けられるものであり、このようなバンドパスフ
ィルタ２６，２８によって各送信ビームごとに受信信号
を分離抽出することが可能となる。
【００２３】バンドパスフィルタ２６，２８を通過した
受信信号は画像形成部３０に送られている。画像形成部
３０は各受信信号の特性に基づき、それらの受信信号を
選択あるいは合成することによって超音波画像を形成し
ている。例えば、その場合において近距離の画像を形成
する場合には送信ビームＡに対応する受信信号が利用さ
れ、遠距離の画像を形成する場合には送信ビームＢに対
応する受信信号が利用される。以上のように形成され超
音波画像は表示部３２に送られ、画像表示がなされる。
受信信号は画像形成部３０に送られている。画像形成部
３０は各受信信号の特性に基づき、それらの受信信号を
選択あるいは合成することによって超音波画像を形成し
ている。例えば、その場合において近距離の画像を形成
する場合には送信ビームＡに対応する受信信号が利用さ
れ、遠距離の画像を形成する場合には送信ビームＢに対
応する受信信号が利用される。以上のように形成され超
音波画像は表示部３２に送られ、画像表示がなされる。
【００２４】なお、図１に示す構成は、電子リニア走
査、電子セクタ走査などの各種の電子走査方式が適用さ
れる場合において利用可能である。また、上記の実施形
態では図２に示したように各送信ビーム間においてフォ
ーカス点の深さのみが異なっていたが、ビーム方位を異
ならせるようにしてもよい。
査、電子セクタ走査などの各種の電子走査方式が適用さ
れる場合において利用可能である。また、上記の実施形
態では図２に示したように各送信ビーム間においてフォ
ーカス点の深さのみが異なっていたが、ビーム方位を異
ならせるようにしてもよい。
【００２５】図４には、各送信ビームごとに受信信号を
分離抽出するための他の構成例が示されている。この例
においては、受信信号が２つの直交検波器４０，４２に
入力されている。直交検波器４０，４２は、それぞれ２
つのミキサ及びローパスフィルタなどを有するものであ
り、各ミキサにおいては参照信号が受信信号に混合され
ている。この場合、直交検波器４０においては送信中心
周波数ｆ１に対応する参照信号が供給されており、直交
検波器４２には送信周波数ｆ２に対応する参照信号が供
給されている。
分離抽出するための他の構成例が示されている。この例
においては、受信信号が２つの直交検波器４０，４２に
入力されている。直交検波器４０，４２は、それぞれ２
つのミキサ及びローパスフィルタなどを有するものであ
り、各ミキサにおいては参照信号が受信信号に混合され
ている。この場合、直交検波器４０においては送信中心
周波数ｆ１に対応する参照信号が供給されており、直交
検波器４２には送信周波数ｆ２に対応する参照信号が供
給されている。
【００２６】直交検波器４０，４２から出力される複素
信号はそれぞれ振幅演算器４４，４６に入力され、そこ
で実数部及び虚数部のそれぞれの二乗の平方根を演算す
ることによって振幅が演算される。その演算結果は画像
形成部３０に送られる。
信号はそれぞれ振幅演算器４４，４６に入力され、そこ
で実数部及び虚数部のそれぞれの二乗の平方根を演算す
ることによって振幅が演算される。その演算結果は画像
形成部３０に送られる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特別のドライバなどを必要とせずに、複数の送信ビーム
を同時に形成することができる。
特別のドライバなどを必要とせずに、複数の送信ビーム
を同時に形成することができる。
【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。
態を示すブロック図である。
【図２】 ２つの送信ビームを示す概念図である。
【図３】 グループ分けの他の例を示す図である。
【図４】 各送信ビームに対応した受信信号の分離抽出
のための他の構成例を示す図である。
のための他の構成例を示す図である。
１０ アレイ振動子、１２ 選択回路、１４ ドライ
バ、１６ 送信部、２０，２２ 送信回路、２４ 受信
部、２６，２８ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３０
画像形成部、３２ 表示部。
バ、１６ 送信部、２０，２２ 送信回路、２４ 受信
部、２６，２８ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３０
画像形成部、３２ 表示部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−38473（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−114056（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−168630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−66746（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の振動素子からなり、超音波の送受
波を行うアレイ振動子と、 １回の送信で複数の送信ビームを形成するために、前記
複数の振動素子を複数の送信グループに分け、各送信グ
ループごとに異なる送信周波数の送信信号を供給する複
数の送信回路と、 前記アレイ振動子を構成する複数の振動素子から出力さ
れる受信信号に対して整相加算を実行する受信部と、 前記受信部 から出力される整相加算後の受信信号を前記
各送信周波数に対応した複数の受信信号に分離する分離
手段と、 前記分離後の複数の受信信号を利用して超音波画像を形
成する画像形成手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記複数の送信ビームは、互いに異なるフォーカス深さ
となるように形成されることを特徴とする超音波診断装
置。 - 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記複数の送信ビームは、互いに異なる方位方向となる
ように形成されることを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記分離手段は複数のバンドパスフィルタで構成される
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の装置において、 前記分離手段は各グループごとに設けられた直交検波器
で構成され、 前記各直交検波器には各グループごとの送信周波数に対
応した周波数をもった参照信号が供給されることを特徴
とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23551098A JP3356996B2 (ja) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23551098A JP3356996B2 (ja) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000060850A JP2000060850A (ja) | 2000-02-29 |
| JP3356996B2 true JP3356996B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=16987069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23551098A Expired - Fee Related JP3356996B2 (ja) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3356996B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7335160B2 (en) | 2003-11-06 | 2008-02-26 | Fujifilm Corporation | Ultrasonic transmitting and receiving apparatus |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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