JPH02239849A

JPH02239849A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH02239849A
Application number: JP1061472A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Imaide; 慎一今出; Tatsuo Nagasaki; 達夫長崎; Masayoshi Omura; 正由大村; Hidetsugu Ikuta; 英嗣生田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-03-14
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1990-09-21
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JP2763906B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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。

〔従来の技術〕

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１・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１・で受波する。こ
のような動作を順次隣接するエレメン１・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
撮像累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１・や工［／メン１・，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−ド用超音波診
断装置としては、例えばｒ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｈｏｌ
ｏｇｒａｐｈｙ　ｊ（ＰＲＥＮｔｊＭ　ＰＵＢＬＩＳＩ
ＩＩＮＧ　ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ　）のＰ６１９〜Ｐ
６３１やＵＳＰ３９７９７１　］等に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

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ｌ・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、所定の時間たけ遅れ
て隣のエレメン１・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
断層面近傍の反射か含まれでしまう。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
れる距離分解能か劣化してしまう。

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、回路規模か膨大な
大きさになってしまう。

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甲而断層
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す、技術的に困難であ
った。

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。

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。

〔課題を解決するための手段〕

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
定深さ位置の断層面に収束させ、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工レメ
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工１／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。

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。

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。

〔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１・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。

〔実施例〕

μ下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

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。

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。

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を収束して、
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、その音響インピダンスか音響媒体３に近く、かつ
音速か音響媒体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か水であ
れば、アクリル樹脂，ポリスチレン樹脂等のプラスチッ
ク祠料か考えられる。プラスチック祠料であれば、成形
により非球而レンスを容易に作成できるという利点かあ
る。なお、超音波レンス５は単レンスてあってもよいし
、絹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スとしてもよいし、断層像
の拡大，縮小のためにズーム機構やピン１・調整機構を
ｆｌｉ：ｉえたものであってもよい。なお、組み合わせ
レンスのレンズ間には水等の音響媒体を封入する必要か
ある。

ところで、収束断層面４か設定される位置は、超音波レ
ンズ５の焦点距離により一義的に決定される。したかっ
て、超音波パルスを送信してから、その超音波パルスか
収束断層而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１］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を伸縮さぜ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。

このように、反射波が戻ってくるまでの時間は、探触子
Ａから求めることかできるので、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、反射波か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。たたし、この場合は分解能か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。

超音波撮像素子６は、超音波パルスを収束断層而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（映像偵号）に変
換する機能を有している。

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イ
」け台６１上に、信号電極６２，電気音響変換素子６３
，アース電極６４，音響整合層６５を積層固定した措造
となっている。なお、信号電極６２およびアース電極６
４は互いに異なる方向にそれそれ複数個に分割されてい
る。電気音響素子６３はＰＶＤＰ　，　ＰＶＰ２のよう
に、横方向の音響結合が少ない祠料を用いれば、電極の
分割たけでよいので有利である。また、ｌ）ＺＴ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。

また、探触子Ａのケース］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］０、装置本体Ｂへ出
力する映像信号を増幅するプリアンプ］３が収容されて
いる。

装置本体Ｂは超音波撮像素子６で得た映像侶号から断層
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１・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
。

断層画像処理系は、二次元利得補正信号発生回路］４，
加算回路１５，対数アンプ］６，検波回路］７，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。

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２つ，
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。

送受信コン１・ローラ３０には、超音波レンズ５の焦点
面である収束断層而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ｉ・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かプログラム
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１・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１・に送
るタイミングは同期している。

一方、受波時には、選択したエレメン１・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紅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而４からの反射波
による信号成分を選択し抽出する。

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６■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。

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而からの反射波が重畳する現象につ
いて詳しく説明する。

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Ｐｌｌ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。

結像而ｆを挟んで被検体Ｃ中に４つの反射面ρ，ｎ〕，
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。

エレメントＰＩ，Ｐ２，Ｐ３・・・，ＰＮを所定間隔Δ
Ｔで順次送波すると、例えば、エレメン１・Ｐ１から送
波された超音波が結像点Ｐ１１で反射し反射面ρ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Ｉ−　Ｐ　ｉから送波した超音波が反射
面ｇ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ρ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０で反射した反射波と、エレメン｝Ｐ２か
ら送波した超音波が結像而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。

なお、各エレメントＰから送波した超音波か、音響経路
として分離されている領域Ｆｆ−ｆＦｒ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Ｐ
１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。

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＝
，７７，ｍ，ｆ，ｎ，ｏ）で反射した反射波をＷ　（　
Ｐ　ｉ　−　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Δ
Ｔで順次隣のエレメントを送波していくと、例えば、Ｐ
１に対応する結像点Ｐｌｌの反射波Ｗ（ＰＩ−ｆ）にエ
レメン｝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（ＰＩ
−ｆ）を分離して抽出することはできない。

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。

■　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。

■　また上記条件で選択した各エレメン１・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唇経路の往復に要す
る時間以下に設定する。

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１・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
つき、Ｐ　（４ｉ＋０）−Ｐ　（４ｉ＋１．）−Ｐ　（
４ｉ→−２）Ｐ（４ｉ＋３）の順に送波する。なお、ｌ
一〇　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而Ｆｆ（またはＦ將
）と結像面ｆとの間の音響紅路の往復に要する時間以下
に設定する。なお、音響経路か分離できる境界面Ｆｆ（
またはＦ＝ｉ）とは、上記したように連続して送波され
るエレメン１・の送波音響経路か交わる断面を言う。こ
のようにして送波した超音波の結像而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
１・にて受波される。

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以外からの反則波
が重畳されていない。

したかって、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ｔ経路的に分離されている領域Ｆｆ，Ｆ＝ｌＦ以外に存在
ず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、結像而ｆからの反射波のみを得ることかで
き、所望とする結像面の超音波断層像を得ることかでき
る。

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］
・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。

第７図は表面形状Ａｌｌｌ定手段の構成を示す図である
。この表面形状ａｌｌ＋定手段７０は、ベロ−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７６．７７との間には
ポンプ７７　７８か設けられており、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か可能であり、その移動瓜Ｚ
。は変位計ｆｌｌｌｌ　ｉ＋にて検出される。

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７］に封入されている音響媒
体３と音響インピダンスか大きく異なる媒体たとえば容
器７つ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。

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ＰＩ，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１・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か著しく異なる第１の空間７］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。

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、各エレメントて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ＡＩｌｌ定する原理を説明する。

例えば、エレメン１・Ｐ１から送波した超音波が、第１
の空１ｉｊ１７　１と第２の空１ｉｊＪ　７　２との境
界面から反射して同エレメン１・に戻るまでの伝播時間
をｔ、１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。

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ＯＰ１１は
、＋（ｔｌ−ｔｃ）／Ｖω）ｘＰＩＬ／ＩＰＩＬＩ　　　　　　・・・（１）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，０′は第１の空間７］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。

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
測定するごとができる。

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。

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。

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。

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渡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。

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、結像面からの反射波のみを抽出することができる。

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。

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。

そこで本実施例では、レンズを挾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。

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てある。なお、第］］
図は第１０図に示すＭ部分の拡大図である。第１０図に
示す１００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７１・リクス状に結像
点Ａ　コ−　，Ａ２，・・・ＡＮを形成し、撮像素子側
の仮想球而１０２上に結像点Ｑｌ，Ｑ２・・ＱＮを形成
する。

なお、各結像点（ＡＩ，Ｑｌ），（Ａ２，Ｑ２）・・　
（ＡＮ，ＱＮ）がそれぞれ結像関係にある。

コノ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ブロソクとして、各ブロックに適当な
遅延時間を与えてＱｌ，Ｑ２・・ＱＮに収束するように
送波する。

例えば、ブロックＡ］のエレメンＩ−Ｐ］．Ｐ２・・Ｐ
７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（ｊ＋１）−（Ｐ（ｉ＋］）ＱＬ−ＰｉＱｌ）／
Ｖω　　　・（２）として順次送波していく。たたし、
ｉ−］，　　２６である。

なお、上記（２）式において、Δ１１（ｉ＋１）が負の
値になるときは、Ｐｌに対しＰ　（ｉ＋１）のエレメン
１・の送波時間か１Δｔｉ（ｉ＋Ｉ）　　ｌたけ遅れる
ことを意味している。

また、］ブロック内における複数のエレメン１・の選択
は、Ｑｌ，Ｑ２・・ＱＮにて一旦収束した後の音響経路
１０４か音響レンズ１００の開口面内に納まるように選
択する。像而湾曲によって生しる球面状の結像面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、送波ブロックか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１・ＰＣとすることかできる。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］
・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。

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Ａ　］．　］の反射波はブ
ロックＡ］で受波することになるが、このとき受波する
エレメン１・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
Ｐ１の受波時間間隔を１Δｔｉ　　（ｉ＋１）ｌたけ遅
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Ａ　］
−　１の反射波に対応した受信信号とする。

なお、送波時に各エレメン１・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２つ，送受信コン１・ロ
ーラ３０により行われる。

したかって、本実施例によれば、音響レンズ１　０　０
により被検体Ｃ側に平面状の結像而１０１を形成し、超
音波撮像素子側に球面状の￥１一像而１０２を形成し、
ブロック化したエレメン１・に反射波が球面状の結像面
１０２で一旦結像する遅延時間１Δｔｉ　　（ｉ＋１）
ｌ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ｉ・間の受波時間間隔をΔｔ
　ｉ　　（ｉ＋：ｔ）ｌたけ遅延させて受信するように
したのて、音響レンス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か
できる。

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
とかできる。

〔発明の効果〕

以」二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かでき、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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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図および第憲図は各エレ
メントで受波した受信信号の波形図、第７図は表面形状
ＩＩＩｌ１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！・、２７・・・ア
ドレス選択回路、２　訃・・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。出願人代理人　弁理士　坪井　　淳ず−　　　　ｃ，＋ｃｒ＋ＣＬＣＬ　　　　龜匣と第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（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。
（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。
（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。