JPH02252443A - 超音波ビームフォーマー - Google Patents

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］ この発明は、超音波ビームフォーマ−に関し、超音波を
利用して人体の断層像を得る超音波診断装置に有用であ
る。

［従来の技術］ 従来のこの種の超音波ビームフォーマ−の−例を第６図
〜第８図を参照して説明する。

第６図に示す超音波ビームフォーマ−５１は、−列に並
べ設けられた超音波振動子Ｍ、Ｌｌ〜Ｌ５．Ｒ１〜Ｒ５
と、可変減衰器ＡＯ−Ａ５と、可変遅延線りと、バッフ
ァアンプＢと、コントローラＣとを具備してなっている
。

可変減衰器ＡＯ−Ａ５は、制御信号Ｓ１によって各々の
減衰量を変更できるもので、これにより開口制御が行わ
れる。例えば、可変減衰器ＡＯ〜Ａ５で信号を減衰させ
ずに通過させると大きい開口となる。また、可変減衰器
ＡＯ〜Ａ１では信号を減衰させず通過させるが可変減衰
器Ａ２〜Ａ５では信号を減衰させて実質的に通過させな
いと小さい開口となる。

可変遅延線りは、第７図に示すように、インダクタンス
Ｈ１，Ｒ２，・・・と、可変容量ダイオードＦｌ、・・
・によるキャパシタンスとで構成されている。入力端子
ＩＩ、１２．・・・に入れた信号はこの順に大きな遅延
量で遅延され且つ加算され、出力端子Ｏから取り出され
る。また、制御電圧Ｓ２によって可変容量ダイオードＦ
ｌ、・・・のキャパシタンスが変化し、遅延量が変わる
。そこで、中央の超音波振動子Ｍの信号を入力端子１１
に入れ、中央から外れた位置にある超音波振動子の信号
はど出力端子Ｏに近い入力端子に入れるようにすると、
制御電圧Ｓ２を変えるだけで連続的に電子フォーカスを
行うことが出来る。

コントローラＣは、制御信号Ｓ１および制御電圧Ｓ２を
出力して以下のように制御する。

すなわち、第６図に示すように、比較的遠距離の点ｆを
観測するときは、可変減衰器ＡＯ−Ａ５に与える制御信
号Ｓ１により可変減衰器ＡＯ−Ａ５で信号を減衰させず
通過させる。つまり、全ての超音波振動子Ｍ、Ｌｌ〜Ｌ
５．Ｒ１〜Ｒ５を平等に用いて開口を大きくする。そし
て、可変遅延線りに与える制御電圧Ｓ２により点ｆに焦
点距離を合わせる。

他方、第８図に示すように、比較的近距離の点ｎを観測
するときは、可変減衰器ＡＯ〜Ａ５に与える制御信号Ｓ
１により可変減衰器ＡＯ−ＡＩでは信号を減衰させず通
過させるが、可変減衰器Ａ２〜Ａ５では信号を減衰させ
て実質的に通過させない（図中のＸ印はこれを表してい
る）。つまり、超音波振動子Ｍ、ＬＬ、Ｒ１だけを用い
て開口を小さくする。そして、可変遅延線りに与える制
御電圧Ｓ２により点ｎに焦点距離を合わせる。

このようにして制御信号Ｓ１により開口制御を行うと共
に、制御電圧Ｓ２により電子フォーカスを行うようにな
っている。

［発明が解決しようとする課題］ 第８図において、比較的近距離の点ｎを観測するときに
は、超音波振動子ＭとＬＬ、Ｒ１だけしか使わない。従
って、超音波振動子Ｌｌ、Ｒ１の信号に対して超音波振
動子Ｍの信号を遅延させれば足り、第７図におけるイン
ダクタンスＨ１，Ｈ２と可変容量ダイオードＦ１だけが
あればよい。

ところが、従来の超音波ビームフォーマ−５１では、入
力端子■１に入れられた信号は常にインダクタンスＨ１
，Ｒ２，・・・を通って出力端子Ｏから出力され、入力
端子Ｉ２に入れられた信号は常に図示省略のインダクタ
ンスＨ３，Ｈ４，・・・を通って出力される。つまり、
比較的近距離の点ｎを観測するときには必要のない遅延
線部分ｄ（第８図参照）を信号が通っている。

しかし、遅延線はインダクタンスとキャパシタンスとで
構成されているから、これらを通るほど周波数特性が悪
くなり、Ｓ／Ｎ比が低下してしまう。

このため、上記従来の超音波ビームフォーマ−５１では
、超音波の周波数を高くできない問題点があった。

そこで、この発明の目的は、必要のない遅延線部分をバ
イパスさせるようにして周波数特性を改善すると共にＳ
／Ｎ比を向上させた超音波ビームフォーマ−を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の超音波ビームフォーマ−は、インダクタンス
とキャパシタンスとを組み合せてなる遅延線のキャパシ
タンスを変えることによって電子フォーカスを行うと共
に、焦点を合わせる距離に応じて有効な超音波振動子の
数を増減して開口制御を行う超音波ビームフォーマ−に
おいて、大小の異なる開口のいずれでも開口に含まれる
超音波振動子からの信号が通過する入出力端子間のイン
ダクタンスが比較的大きい第１の遅延線部分と比較的小
さい第２の遅延線部分の少なくとも２つを選択可能に設
けると共に、開口制御により開口が大きくなった時には
前記第１の遅延線部分を用い開口が小さくなった時には
前記第２の遅延線部分を用いるように切り替える遅延線
部分切替手段を設けたことを構成上の特徴とするもので
ある。

なお、開口の大きさが多段に変更される場合には、その
段数に応じて第３．第４．・・・の遅延線部分を選択可
能に設けるのが好ましく、この場合もこの発明の範囲に
含まれることは言うまでもない。

［作用］ この発明の超音波ビームフォーマ−では、比較的遠距離
に焦点を合わせるときには、入出力端子間のインダクタ
ンスが比較的大きい遅延線部分を超音波振動子からの信
号が通過するので、必要な遅延量を確保することが出来
る。

他方、比較的近距離に焦点を合わせるときには、遅延線
の入出力端子間のインダクタンスが比較的小さい遅延線
部分を超音波振動子からの信号が通過するので、不必要
な遅延線部分を信号が通らず、周波数特性の悪化やＳ／
Ｎ比の低下を招かない。

［実施例］ 以下、図に示す実施例によりこの発明を更に詳細に説明
する。なお、これによりこの発明が限定されるものでは
ない。

第１図に示すこの発明の一実施例の超音波ビームフォー
マ−１は、−列に並べ設けられた超音波振動子Ｍ、Ｌｌ
〜Ｌ５．Ｒ１〜Ｒ５と、可変減衰器ＡＯ−Ａ５と、可変
遅延線りと、出力端子切替器Ｘと、バッファアンプＢと
、コントローラＣとを具備してなっている。

これらの構成要素のうち超音波振動子Ｍ、Ｌｌ〜Ｌ５．
Ｒ１〜Ｒ５、可変減衰器ＡＯ−Ａ５およびバッファアン
プＢは、第６図の従来の超音波ビームフォーマ−５１と
同じ構成要素である。

可変遅延線りは、第２図に示すように、インダクタンス
Ｈ１，Ｒ２，・・・と、可変容量ダイオードＦｌ、・・
・によるキャパシタンスとで構成されており、この点で
は基本的に第７図に示した従来の可変遅延線りと同じで
ある。

しかし、インダクタンスＨ１，Ｒ２，・・・の直列接続
の途中から出力端子■、・・・が導出されている点が異
なっている。これらの出力端子■、・・・および出力端
子０は、第１図に示すように、出力端子切替器Ｘに接続
されている。

出力端子切替器Ｘは、第３図に示すように、ア６ナログ
マルチブレクサであり、制御信号Ｓ３によって出力端子
１．　　ｎ、　ＩＩ、　ＩＶ、　０のいずれかを選択し
てバッファアンプＢへ出力する。

コントローラＣは、第６図の従来のコントローラＣと同
様に制御信号Ｓ１により開口制御を行うと共に、制御電
圧Ｓ２により電子フォーカスを行う。開口制御は焦点ま
での距離に応じて５段階で行われ、電子フォーカスは連
続的に行われる。

さらに、コントローラＣは、制御信号Ｓ３により開口制
御に連動して出力端子切替器Ｘの切り替えを行う。

すなわち、第４図に示すように、送信パルスＰに最も近
い受信期間つまりは焦点までの距離が最も近い段階にあ
って開口が超音波振動子Ｍ、ＬＬ。

Ｒ１で形成される時は、出力端子Ｉを選択させる。

このときインダクタンスＨ１，Ｈ２と可変容量ダイオー
ドＦ１による遅延線部分で超音波振動子Ｍの信号は超音
波振動子ＬＬ、Ｒ１の信号に対して必要な遅延を受ける
ので、出力端子■の出力信号で支障はない。むしろ、不
要な遅延線部分をバイパスして出力されるから、周波数
特性の悪化やＳ／Ｎ比の低下を生じないだけ有利となる
。

次に、送信パルスＰに２番目に近い受信期間つまりは焦
点までの距離が２番目に近い段階にあって、開口が超音
波振動子Ｍ、ＬＬ、Ｌ２．Ｒ１゜Ｒ２で形成される時は
、出力端子■を選択させる。

このときも上記と同様に超音波振動子Ｍの信号および超
音波振動子ＬＬ、Ｒ１の信号は必要な遅延を受けるので
、出力端子■の信号で充分であり、しかも、不要な遅延
線部分をバイパスして出力されるから、周波数特性の悪
化やＳ／Ｎ比の低下を生じない。

同様にして、焦点までの距離が３番目に近い段階にある
時は出力端子■を選択させ、焦点までの距離が４番目に
近い段階にある時は出力端子■を選択させる。

送信パルスＰに最も遠い受信期間つまりは焦点までの距
離が最も遠い段階にある時は出力端子Ｏを選択させるが
、この時は第６図で説明した従来の動作と等価となる。

かくして、上記超音波ビームフォーマ−１によれば、開
口制御や電子フォーカスは従来と同様に行うことが出来
た上で、周波数特性やＳ／Ｎ比を改善することが出来る
。従って、超音波を従来よりも高周波にすることが可能
となる。

他の実施例としては、第５図に示すように、減衰器を用
いて出力端子切替器Ｘを構成したものが挙げられる。

また、上記実施例では出力端子を増やしてそれらを切り
替えていたが、逆に出力端子は増やさずに入力端子を増
やしてそれらを切り替えることによって不要な遅延線部
分を通過しないようにしてもよいし、入力端子も出力端
子も増やして両方を切り替えて不要な遅延線部分を通過
しないようにしてもよい。

［発明の効果］ この発明の超音波ビームフォーマ−では、信号が遅延線
の必要な部分だけを通り不必要な部分を通らないから、
周波数特性の悪化やＳ／Ｎ比の低下を生じなくなる。そ
こで、従来よりも高い周波数の超音波を使用できること
となる。この結果、例えば超音波診断装置の画像の分解
能を向上できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の超音波ビームフォーマ−
のブロック図、第２図は第１図に示す超音波ビームフォ
ーマ−における可変遅延線の要部回路図、第３図は第１
図に示す超音波ビームフォーマ−における出力端子切替
器の要部回路図、第４図は第１図に示す超音波ビームフ
ォーマ−における出力端子の切替制御を説明する概念図
、第５図は出力端子切替器の他の例を示す要部回路図、
第６図は従来の超音波ビームフォーマ−の−例のブロッ
ク図、第７図は第６図に示す超音波ビームフォーマ−に
おける可変遅延線の要部回路図、第８図は第６図に示す
超音波ビームフォーマ−により近距離を観測する状態を
説明するブロック図である。 （符号の説明） １・・・超音波ビームフォーマ− Ｍ、Ｌｌ〜Ｌ５．Ｒ１−Ｒ５・・・超音波振動子ＡＯ〜
Ａ５・・・可変減衰器 Ｄ・・・可変遅延線 Ｂ・・・バッファアンプ Ｘ・・・出力端子切替器 Ｃ・・・コントローラ ■〜ＩＶ、　Ｏ・・・出力端子。 ゛出願人　横河メディカルシステム株式会社第 図 ■ ■ ■ ！　２ 第 図 第 図 第 図 ←−−一受信期間−−−−−→ 第 図 第 ！ ■ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インダクタンスとキャパシタンスとを組み合せてな
   る遅延線のキャパシタンスを変えることによって電子フ
   ォーカスを行うと共に、焦点を合わせる距離に応じて有
   効な超音波振動子の数を増減して開口制御を行う超音波
   ビームフォーマーにおいて、 大小の異なる開口のいずれでも開口に含ま れる超音波振動子からの信号が通過する入出力端子間の
   インダクタンスが比較的大きい第１の遅延線部分と比較
   的小さい第２の遅延線部分の少なくとも２つを選択可能
   に設けると共に、開口制御により開口が大きくなった時
   には前記第１の遅延線部分を用い開口が小さくなった時
   には前記第２の遅延線部分を用いるように切り替える遅
   延線部分切替手段を設けたことを特徴とする超音波ビー
   ムフォーマー。