JPH0127740B2 - - Google Patents

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JPH0127740B2
JPH0127740B2 JP56083386A JP8338681A JPH0127740B2 JP H0127740 B2 JPH0127740 B2 JP H0127740B2 JP 56083386 A JP56083386 A JP 56083386A JP 8338681 A JP8338681 A JP 8338681A JP H0127740 B2 JPH0127740 B2 JP H0127740B2
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JP
Japan
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array
elements
subarray
main array
ultrasonic
Prior art date
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JP56083386A
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Japanese (ja)
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JPS57196969A (en
Inventor
Shoko Komori
Mutsumi Myataka
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、超音波を被検体(患者)の体内に
送波し体内での反射信号を受波して所定の断層面
における音響反射特性の2次元分布像を断層像と
して得る超音波診断装置に関し、とくにその超音
波の送受を行なうトランスデユーサアレイの改良
に関する。
This invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus that transmits ultrasound waves into the body of a subject (patient) and receives reflected signals inside the body to obtain a two-dimensional distribution image of acoustic reflection characteristics on a predetermined tomographic plane as a tomographic image. In particular, the present invention relates to improvements in transducer arrays that transmit and receive ultrasonic waves.

【従来の技術】[Conventional technology]

従来、超音波診断装置のトランスデユーサアレ
イは、多数の超音波トランスデユーサのエレメン
トを1直線上に配列してなり、各エレメントへの
信号送受をフエイズドアレイ方式で制御するよう
にしている。これにより、アレイ方向つまり断層
面内に、超音波の送波及び受波ビームを平行に移
動させるリニアスキヤンや、扇型に振らせるセク
タスキヤンを行ない、人体のその断層面について
の音響反射特性の2次元分布像を断層像として得
る。この場合、送波及び受波する超音波ビーム
は、アレイ方向(断層面内方向)及びアレイ方向
と直交する方向(断層面厚さ方向)に集束したも
のであることがもちろん望ましいので、従来では
この集束効果を得るため、断層面内方向には電子
集束により集束し、断層面厚さ方向には、トラン
スデユーサアレイの放射面に取り付けた音響レン
ズで集束するようにしている。
Conventionally, a transducer array of an ultrasonic diagnostic apparatus has a large number of ultrasonic transducer elements arranged in a straight line, and signal transmission and reception to each element is controlled using a phased array method. As a result, a linear scan in which the transmitted and received ultrasonic beams are moved parallel to each other in the array direction, that is, within the tomographic plane, and a sector scan in which they are swung in a fan shape are performed, and the acoustic reflection characteristics of the tomographic plane of the human body are investigated. A two-dimensional distribution image is obtained as a tomographic image. In this case, it is of course desirable that the transmitted and received ultrasound beams be focused in the array direction (inside the tomographic plane) and in the direction perpendicular to the array direction (in the tomographic thickness direction). In order to obtain this focusing effect, electrons are focused in the direction within the tomographic plane, and focused in the direction of the thickness of the tomographic plane by an acoustic lens attached to the radiation surface of the transducer array.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、音響レンズは製作・加工が厄介
であるし、またトランスデユーサアレイとの密着
性も容易には達成できず、さらに集束効果がそれ
ほど優れないという種々の問題がある。 この発明は、上記に鑑み、音響レンズを用いず
に断層面厚さ方向の集束を効果的に行なうことが
できる、超音波診断装置のトランスデユーサアレ
イを提供することを目的とする。
However, acoustic lenses have various problems such as being difficult to manufacture and process, not easily achieving close contact with the transducer array, and not having very good focusing effects. In view of the above, an object of the present invention is to provide a transducer array for an ultrasonic diagnostic apparatus that can effectively perform focusing in the thickness direction of a tomographic plane without using an acoustic lens.

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため、この発明による超音
波診断装置のトランスデユーサアレイは、超音波
トランスデユーサのエレメントを多数1直線上に
配列してなり、各エレメントへの信号送受がフエ
イズドアレイ方式により制御されるメインアレイ
と、このメインアレイの各エレメントごとに、該
メインアレイに略直角な方向に複数個の超音波ト
ランスデユーサのエレメントを配列してなり、こ
の複数個の各エレメントにはメインアレイのエレ
メントに対して交互に逆位相の信号送受が行なわ
れるよう制御され、且つ各エレメントのサブアレ
イ方向寸法が中央で長く両端にいくにしたがつて
短くなるように定められている、多数のサブアレ
イとを備えて構成されている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a transducer array of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a large number of ultrasonic transducer elements arranged in a straight line, and each element A main array in which signal transmission and reception to and from Each of the plurality of elements is controlled so that signals of opposite phases are alternately transmitted and received to the elements of the main array, and the dimension of each element in the sub-array direction is long in the center and shorten toward both ends. A predetermined number of subarrays are provided.

【作 用】[Effect]

メインアレイに直交するよう設けられた多数の
サブアレイの各々では、各エレメントに、メイン
アレイのエレメントに対して交互に逆位相の信号
送受が行なわれるよう制御されている。そのた
め、このサブアレイはフレネル帯板として機能す
ることになる。 さらに、サブアレイの各々における各エレメン
トの寸法(配列方向長さ)は、中央のもので長く
両端にいくにしたがつて短くなるように定められ
ている。そのため、フレネル帯板として機能する
サブアレイにより、超音波ビームを、サブアレイ
方向(断層面厚さ方向)で上記の寸法により定ま
る所定の距離において集束させることができる。
In each of the many sub-arrays arranged perpendicular to the main array, each element is controlled so that it alternately transmits and receives signals of opposite phase to the elements of the main array. Therefore, this subarray will function as a Fresnel strip. Further, the dimension (length in the array direction) of each element in each subarray is determined such that it is long at the center and becomes short toward both ends. Therefore, the ultrasonic beam can be focused at a predetermined distance determined by the above dimensions in the subarray direction (cross-sectional thickness direction) by the subarray functioning as a Fresnel strip.

【実施例】【Example】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。第1図に示すように、本発明
の一実施例にかかる超音波診断装置のトランスデ
ユーサアレイ1は、超音波トランスデユーサエレ
メントの2次元配列よりなる。すなわち、エレメ
ント11a,12a,13a,…、が1直線上に
配列されてメインアレイが形成される。このメイ
ンアレイをなすエレメント11a,12a,13
a,…、の各々に対して、メインアレイと直交す
る方向に複数個のエレメント11b〜11g,1
2b〜12g,…、が配列されて、メインアレイ
のエレメント11a,12a,13a,…、の
各々についてのサブアレイが形成されている。そ
して、これら多数のエレメントの裏側にはバツキ
ング層2が設けられ、表側(超音波送受側)には
1/4波長整合層3が設けられている。 このトランスデユーサアレイ1において、メイ
ンアレイのエレメント11a,12a,13a,
…、の各々への信号送受は、従来のトランスデユ
ーサアレイと同様にフエイズドアレイ方式により
制御される。すなわち、メインアレイ方向(断層
面内方向)において超音波ビームを集束したり、
ビームの方向を定めたりするため、メインアレイ
のエレメント11a,12a,13a,…、の
各々に与える駆動信号及びこれらからの受波信号
の位相を各エレメントごとに少しずつ異ならせ
る。 これに対して、サブアレイの各エレメントに
は、メインアレイのエレメントに与える駆動信号
に対して交互に逆位相の駆動信号を与える。たと
えば、メインアレイのエレメント11aに設けら
れたサブアレイでは、メインアレイのエレメント
11aに加えられた駆動信号の位相シフト零の信
号及び位相シフトπの信号が、メインアレイのエ
レメント11aから数えて1番目の(隣りの)エ
レメント11b,11cには位相シフトπの信
号、2番目のエレメント11d,11eには位相
シフト零の信号、3番目のエレメント11f,1
1gには位相シフトπの信号、というように交互
に与えられる。受波信号の位相関係も同様に制御
される。したがつて、このサブアレイはフレネル
帯板として機能することになる。 そして、各エレメントの寸法について述べる
と、メインアレイのエレメント11a,12a,
13a,…、の各々の配列方向(メインアレイと
しての配列方向)長さはほぼ等しくされている。
サブアレイについては、その配列方向(サブアレ
イとしての配列方向)での長さが、図示のように
中央よりが長く、両端側で順次短くされている。
これは上記のようにフレネル帯板として機能する
サブアレイによつて、超音波ビームを所定の距離
に集束させるためである。すなわち、サブアレイ
中心つまり中央のエレメント(たとえば11a)
の中心に対する、各エレメント(たとえば11
a,11b,11c,11d,11e,11f,
11g)の境界位置(中心から境界までの距離)
をρm(m=0、1、2、…、)とする、つまりエ
レメント11aと11b及び11aと11cとの
境界位置をρ0、エレメント11bと11d及び
11cと11eとの境界位置をρ1、エレメント
11dと11f及び11eと11gとの境界位置
をρ2というようにした場合、これらρmが、 ρm=√(2)(1+2) λ;超音波の波長 f;焦点距離 の関係を満たすように、各エレメント(たとえば
11a,11b,11c,11d,11e,11
f,11g)のサブアレイ方向の長さを定めるこ
とにより、サブアレイ方向において焦点距離fで
超音波ビームを集束できる。たとえば、体内での
音波の伝搬速度を1500m、超音波の周波数を3M
Hzとして、焦点距離20cmに集束させるための寸法
は上記の式から、エレメント11aについて
14.14mm、11b,11cについて5.18mm、11
d,11eについて3.56mm、11f,11gにつ
いて2.90mmと算出できる。 このようにサブアレイはフレネル帯板を構成す
るような位相関係に定められ、且つフレネル帯板
として機能するサブアレイの各エレメントの寸法
が所定の距離で焦点を結ぶような長さに定められ
ているため、サブアレイ方向(断層面厚さ方向)
での超音波ビームの形状は第2図点線41のよう
になり、焦点深度(トランスデユーサアレイ1か
らの距離方向での集束領域の長さ)が長い集束効
果が得られる。ちなみに音響レンズによると第2
図の2点鎖線42のように集束後距離が離れるに
したがつて急激に拡散してしまい、フレネル帯板
構成の方が集束特性に優れる。 なお、上記の実施例ではサブアレイをフレネル
帯板構成としたが、サブアレイのエレメントのサ
ブアレイ方向での寸法を同じにしてこれらへの信
号送受の位相をフエイズドアレイ方式で制御して
も断層面厚さ方向での集束効果を得ることができ
る。ただし、この場合サブアレイの各エレメント
について位相制御を行なわなければならないため
電子回路の構成が複雑になる。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a transducer array 1 of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention consists of a two-dimensional array of ultrasonic transducer elements. That is, the elements 11a, 12a, 13a, . . . are arranged in a straight line to form a main array. Elements 11a, 12a, 13 forming this main array
a,..., a plurality of elements 11b to 11g, 1 in the direction perpendicular to the main array.
2b to 12g, . . . are arranged to form subarrays for each of the main array elements 11a, 12a, 13a, . A backing layer 2 is provided on the back side of these many elements, and a 1/4 wavelength matching layer 3 is provided on the front side (ultrasonic wave transmitting/receiving side). In this transducer array 1, main array elements 11a, 12a, 13a,
The transmission and reception of signals to each of the transducer arrays is controlled by the phased array method, similar to the conventional transducer array. In other words, focusing the ultrasound beam in the main array direction (intra-sectional direction),
In order to determine the direction of the beam, the phase of the drive signal given to each of the elements 11a, 12a, 13a, . . . of the main array and the received signal from these are slightly different for each element. On the other hand, each element of the sub-array is alternately given a drive signal having an opposite phase to the drive signal given to the main array element. For example, in the sub-array provided in the element 11a of the main array, a signal with a zero phase shift and a signal with a phase shift π of the drive signal applied to the element 11a of the main array are applied to the element 11a of the main array. The (adjacent) elements 11b and 11c have a signal with a phase shift of π, the second elements 11d and 11e have a signal with a phase shift of zero, and the third element 11f and 1
1g is alternately given a signal with a phase shift of π, and so on. The phase relationship of the received signals is similarly controlled. This subarray will therefore function as a Fresnel strip. Regarding the dimensions of each element, the main array elements 11a, 12a,
The lengths in the arrangement direction (arrangement direction as the main array) of each of 13a, . . . are approximately equal.
As for the subarray, the length in the arrangement direction (the arrangement direction as a subarray) is longer at the center as shown in the figure, and is sequentially shorter at both ends.
This is because the ultrasonic beam is focused at a predetermined distance by the subarray functioning as a Fresnel strip as described above. That is, the center or central element of the subarray (eg 11a)
For each element (for example, 11
a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f,
11g) boundary position (distance from center to boundary)
is ρm (m=0, 1, 2,...), that is, the boundary position between elements 11a and 11b and 11a and 11c is ρ0, the boundary position between elements 11b and 11d and 11c and 11e is ρ1, and element 11d. When the boundary position between 11f and 11e and 11g is set to ρ2, each element is adjusted so that ρm satisfies the following relationship: ρm = √ (2) (1 + 2) λ; Ultrasonic wavelength f; Focal length. (For example, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11
By determining the length of f, 11g) in the subarray direction, the ultrasonic beam can be focused at a focal length f in the subarray direction. For example, the propagation speed of sound waves in the body is 1500m, and the frequency of ultrasound is 3M.
In terms of Hz, the dimensions for focusing to a focal length of 20 cm are given by the above formula for element 11a.
14.14mm, 11b, 11c 5.18mm, 11
It can be calculated as 3.56 mm for d and 11e, and 2.90 mm for 11f and 11g. In this way, the subarrays are set in a phase relationship that constitutes a Fresnel strip, and the dimensions of each element of the subarray that functions as a Fresnel strip are set to a length such that they are focused at a predetermined distance. , subarray direction (fault plane thickness direction)
The shape of the ultrasonic beam becomes as shown by the dotted line 41 in FIG. 2, and a focusing effect with a long focal depth (the length of the focusing region in the distance direction from the transducer array 1) can be obtained. By the way, according to the acoustic lens, the second
As shown by the two-dot chain line 42 in the figure, as the distance increases after focusing, the light rapidly diffuses, and the Fresnel strip configuration has better focusing characteristics. In the above embodiment, the subarray has a Fresnel strip configuration, but even if the dimensions of the subarray elements in the subarray direction are the same and the phase of signal transmission and reception to these elements is controlled by a phased array method, the difference in the tomographic thickness direction A focusing effect can be obtained. However, in this case, the configuration of the electronic circuit becomes complicated because phase control must be performed for each element of the subarray.

【発明の効果】【Effect of the invention】

この発明の超音波診断装置のトランスデユーサ
アレイによれば、メインアレイに直交する方向に
フレネル帯板構成のサブアレイを多数設けたの
で、超音波ビームを断層面厚さ方向に良好な特性
で集束することができ、超音波断層像のアーテイ
フアクト(虚像)を除去しその画質を向上させる
ことができる。また、音響レンズを用いないた
め、製作・加工等での問題を解決して容易且つ安
価に製造可能とすることができる。さらに音響レ
ンズにくらべて焦点深度が深くできるなどの優れ
た集束特性を得ることができる。
According to the transducer array of the ultrasound diagnostic apparatus of the present invention, a large number of subarrays having a Fresnel strip configuration are provided in a direction perpendicular to the main array, so that the ultrasound beam is focused in the direction of the thickness of the tomographic plane with good characteristics. It is possible to remove artifacts (virtual images) from ultrasonic tomographic images and improve the image quality. Furthermore, since no acoustic lens is used, problems in manufacturing, processing, etc. can be solved and manufacturing can be done easily and at low cost. Furthermore, it is possible to obtain excellent focusing characteristics such as a deeper depth of focus than that of an acoustic lens.

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

第1図は本発明の一実施例の概略的な斜視図、
第2図はサブアレイ方向での超音波ビームの集束
を説明するための図である。 1……トランスデユーサアレイ、11a,12
a,13a……メインアレイのエレメント、11
a〜11g,12a〜12g……サブアレイのエ
レメント、2……バツキング層、3……1/4波長
整合層、41,42……超音波ビーム。
FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram for explaining the focusing of the ultrasonic beam in the subarray direction. 1...Transducer array, 11a, 12
a, 13a...Main array element, 11
a to 11g, 12a to 12g... Element of subarray, 2... Backing layer, 3... 1/4 wavelength matching layer, 41, 42... Ultrasonic beam.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 超音波トランスデユーサのエレメントを多数
1直線上に配列してなり、各エレメントへの信号
送受がフエイズドアレイ方式により制御されるメ
インアレイと、このメインアレイの各エレメント
ごとに、該メインアレイに略直角な方向に複数個
の超音波トランスデユーサのエレメントを配列し
てなり、この複数個の各エレメントにはメインア
レイのエレメントに対して交互に逆位相の信号送
受が行なわれるよう制御され、且つ各エレメント
のサブアレイ方向寸法が中央で長く両端にいくに
したがつて短くなるように定められている、多数
のサブアレイとを有してなる超音波診断装置のト
ランスデユーサアレイ。
1 A main array consisting of a large number of ultrasonic transducer elements arranged in a straight line, in which signal transmission and reception to each element is controlled by a phased array method, and a main array for each element of this main array. A plurality of ultrasonic transducer elements are arranged in a perpendicular direction, and each of the plurality of elements is controlled so that signals of opposite phases are alternately transmitted and received to the elements of the main array, and A transducer array for an ultrasonic diagnostic apparatus comprising a large number of subarrays, each element having a dimension in the subarray direction that is long at the center and becomes short toward both ends.
JP56083386A 1981-05-30 1981-05-30 Transducer array of ultrasonic diagnostic apparatus Granted JPS57196969A (en)

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6193951A (en) * 1983-09-13 1986-05-12 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Ultrasonic probe and its production
JPH069553B2 (en) * 1984-09-25 1994-02-09 株式会社日立製作所 Ultrasonic probe
US4670683A (en) * 1985-08-20 1987-06-02 North American Philips Corporation Electronically adjustable mechanical lens for ultrasonic linear array and phased array imaging
ATE356403T1 (en) * 2000-08-24 2007-03-15 Koninkl Philips Electronics Nv DYNAMIC MICRO-BEAM FORMING ULTRASONIC DIAGNOSTIC IMAGING SYSTEM

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5038429A (en) * 1973-08-08 1975-04-09

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5038429A (en) * 1973-08-08 1975-04-09

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