JPH0231747A - 超音波診断装置 - 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〕 この発明は超音波診断装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の超音波診断装置として、例えば特開昭６０−１６
０９５０号公報には、多数の超音波振動子を配列して成
る振動子アレイの駆動素子数を送信時と受信時とで異な
らせることにより、超音波ビームの走査線密度を高める
ようにしたものが開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の従来の超音波診断装置にあっては
、送受信時に駆動素子数を変えるため、その変更のたび
に駆動素子群の中心軸上に焦点を結ぶように、各駆動素
子に対応する送信信号および受信信号に与えるデイレイ
量を変える必要があり、回路構成が複雑になるという問
題がある。

このような問題を解決する方法として、本願人は超音波
振動子の配列ピッチｄの等しい複数Ｎ個の振動子アレイ
をｄ／ＮずつずらしてＮ列に平行に配置し、各列におけ
る送受信の駆動素子数を等しくして列順に走査すること
により走査線密度を高めるようにした超音波診断装置を
開発した。すなわち、第４図に示すように、例えば３個
の振動子アレイ１，２および３の各超音波振動子１−１
゜１−２．−−−　；　２−１．２−２．−−−一およ
び３−１．３−２．−−−１つ配列ビッナｄを等しくし
て、これら振動子アレイｌ〜３をｄ／３ずつずらして３
列に平行に配置すると共に、各振動子アレイ１〜・３に
おける駆動素子数を例えば３個として、列順に振動子１
−１〜］−３，２，１〜２−３．３−１〜３−３．１−
２〜１−４．２−２〜２−４゜３−２〜：１４．１−３
〜１−５．−−−−のように駆動して送受信を行うこと
により、ｄ／３ピッチの走査線４を得る。なお、第４図
において走査線４は実際には紙面垂直方向となるが、こ
こでは便宜上紙面内に示しである。このようにすれば、
順次選択する駆動素子群に対するデイレイ量を固定とす
ることができるので、簡単な回路構成で走査線数を増加
することができるという利点がある。

しかしながら、第４図の場合には超音波の送受信を同一
の振動子群で行うようにしているため、より多くの走査
線を得るにはより多くの振動子アレイが必要となり、こ
れがため装置が高価になると共に、大形になるという問
題がある。

この発明は、上述した問題点に着目してなされ。

たちので、簡単かつ小形、安価な構成で、超音波ビーム
の走査線密度を高め、解像度の良好な超音波像が得られ
るよう適切に構成した超音波診断装置を提供する、こと
を目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、この発明ではそれぞれ等しい
ピッチｄで配列した多数の超音波振動子を有する複数Ｎ
個の振動子アレイをｄ／Ｎずつずらして平行にＮ列配置
して成る振動子アレイ群と、この振動子アレイ群の列方
向の隣接する所定の複数個の超音波振動子を１つの超音
波振動子群として選択する手段と、 この選択手段により選択されるある超音波振動子群によ
り超音波の送受波を行うと共に、ある選択された超音波
振動子群により超音波を投射し、その反射波を列方向に
ｄ／Ｎずれた他の振動子アレイの超音波振動子群で受波
するよう制御する手段とを設ける。

〔作　用〕

第１図はこの発明の詳細な説明するための図である。こ
こでは振動子アレイ群１０を、３個の振動子アレイ１１
〜１３をもって構成する。振動子アレイ１１〜１３を構
成する超音波振動子１１−Ｌ　１１−２．−−−　。

１２−１．１２−２．−−−　；　１３−１；　１３−
２．−−−は同一ピッチｄで配列し、これら振動子アレ
イＬ１〜１３をｄ／３ずつずらして３列に配置して振動
子アレイ群１０を構成し、その列方向に隣接する例えば
３個の超音波振動子を１つの超音波振動子群として選択
して、その選択したある超音波振動子群により超音波の
送受波を行うと共に、ある選択した超音波振動子群によ
り超音波を投射し、その反射波を列方向にｄ／３ずれた
他の振動子アレイの超音波振動子群を選択して受波する
ようにする。

すなわち、−例を説明すれば、先ず振動子アレイ１１の
超音波振動子群１１−１〜１１−３を選択し、この超音
波振動子群により例えばその中心軸上Ｆｌに送信焦点が
位置するように超音波を投射し、その反射波を同一の超
音波振動子群でその中心軸上Ｆ１に受信焦点が位置する
ように受波して、焦点Ｆ、の受信エコーを得る。

次に、上記の超音波振動子１１−１〜１１−３でその中
心軸上Ｆ１に送信焦点が位置するように超音波を投射し
た後、振動子アレイ１１と走査方向にｄ／′３ずれた振
動子アレイ１２の超音波振動子１２−１〜１２−３を選
択し、この超音波振動子群によりその中心軸上Ｆ２に受
信焦点が位置するようにして先に超音波振動子１１−１
〜１１−３から投射された超音波の反射波を受波する。

これにより、焦点Ｆ、とＦ２との中間の焦点Ｆ５の受信
エコーを得る。

つぎに、前記の超音波振動子１２−１〜１２−３により
その中心軸上Ｆ２に送信焦点が位置するように超音波を
投射し、その反射波を同一の超音波振動子群でその中心
軸上Ｆ２に受信焦点が位置するように受波して、焦点Ｆ
２の受信エコーを得る。

次に、前記の超音波振動子１２−１〜１２−３によりそ
の中心軸上Ｆ２に送信焦点が位置するように超音波を投
射した後、振動子アレイ１２と走査方向にｄ／３ずれた
振動子アレイ１３の超音波振動子１３−１〜１３−３を
選択し、この超音波振動子群によりその中心軸上Ｆ３に
受信焦点が位置するようにして先に超音波振動子１２−
１〜１２−３から投射された超音波の反射波を受波する
。これにより、焦点Ｆ２とＦ３との中間の焦点Ｆ６の受
信エコーを得る。

以下同様にして、振動子アレイ１３の超音波振動子１３
−１〜１３−３により超音波の送受波を行ってその中心
軸上Ｆ３の受信エコーを得たら、超音波振動子１３−１
〜１３−３によりその中心軸上Ｆ３に送信焦点が位置す
るように超音波を投射した後、振動子アレイ１３と走査
方向にｄ／３ずれた振動子アレイ１１の超音波振動子１
１−２〜１１−４を選択し、この超音波振動子群により
その中心軸上Ｆ４に受信焦点が位置するよ・うにして先
に超音波振動子１３−１〜１３−３から投射された超音
波の反射波を受波して焦点Ｆ３とＦ４との中間の焦点Ｆ
７の受信エコーを得る。

ごのようにして、選択する超音波振動子群を列方向に１
ピツチずらしながら、下表に示すように上記の動作を繰
り返して超音波により被検体を走査する。

これにより走査線密度を向上できると共に、送受信にお
いて選択する超音波振動子数は常に等しく、したがって
超音波を所定の軸上の焦点に収束させるために超音波送
信信号を遅延させる遅延量および所定の焦点の受信エコ
ーを得るために受信信号を遅延させる遅延量は固定で良
いので、回路構成も簡単になる。なお、第１図において
各焦点は実際には紙面垂直方向に位置するが、ここでは
便宜上紙面内に示しである。

〔実施例］ 第２図はこの発明の一実施例における振動子アレイ群の
構成を示すものである。この振動子アレイ群２０は電子
ラジアル走査するもので、第１図に示したｄ／３ずつず
らした３個の振動子アレイ１１〜１３をエンドレスにし
て、例えば内視鏡の挿入先端部にその外周に沿って設け
たものである。

第３図は第２図に示す振動子アレイ群２０を用いる超音
波送受信回路の一例の構成を示すものである。なお、第
３図では各振動子アレイ１１〜１３における超音波振動
子数を１２個とし、これらを直線状に並べて示しである
。各振動子アレイ１１〜１３を構成する超音波振動子１
１−１〜１１−１．２．１２−１〜１２−１２゜１３．
１〜１３−１２には、それぞれ共通電極２１．２２．２
３と、各振動子に対応する電極２５−１〜２５−１２．
２６−１〜２６−ｉ２．２７−１〜２７−１．２とを設
け、４共通電極２１〜２３をマルチプレクサ２８の端子
ｉ、〜ｉ、に接続して、コントロール回路２９の制御の
下に選択的に端子Ｒを介して接地するようにする。また
、各振動子に対応する電極は、振動子アレイ１１〜１３
間でｄ／３ずつずれた振動子同士の電極２５−Ｌ　２６
−１．２７−１　；２５−２．２６−２．２７−２　；
　、−ｉ　２５−１．２．２６−１２．２７−１２を共
通に接続してマルチプレクサ３０の入出力端子ｄ〜ｄ１
２に接続する。このマルチプレクサ３０にはそのｅ、〜
ｅ４端子にｌ１０Ｍ　３１を接続すると共に、入出力端
子ｆ、−ｆ３にそれぞれデイレイライン３２〜３４を接
続し、コントロール回路２９の制御の下にｌｌ０Ｍ　３
１を介して入出力端子ｄ、−ｄ、□の順次の３個を選択
してこれらを入出力端子ｆ　Ｉ”””　ｆ　３を介して
デイレイライン３２〜３４に接続するようにする。すな
わち、この例ではコントロール回路２９でＲＯＭ　３１
のアドレスを指定し、その内容に応じてマルチプレクサ
３０の入出力端子ｄ　Ｉ　”’−ｄ　ｌ　２を、ｄｌ＋
　ｄ２＋　ｄｆｆ　；ｄ２＋　ｄ３＋　ｄ４　；−−−
−８ｄｌ。ｒ　ｄｌｌ＋　ｄｉ□ｉ　ｄ目＋　ｄｌＺ＋
　ｄｌ　；　ｄｌ□、ｄ、。

ｄ２のように１２通り選択するようにして、その選択し
た端子を入出力端子ｆ１〜ｆ３を介してデイレイライン
３２〜３４に接続すると共に、マルチプレクサ３０で選
択された入出力端子にそれぞれ接続されている各振動子
アレイ１１〜１３の３個の超音波振動子のうちの所望の
振動子プレイの３個の超音波振動子を、その対応する共
通電極をコントロール回路２９によりマルチプレクサ２
８で選択して接地することにより選択する。

また、デイレイライン３２〜３４はコントロール回路２
９により制御されるスイッチ３６〜３８を介して送信器
４０およびアナログ加算器４１に選択的に接続するよう
にして、送信器４０からの送信信号をスイッチ３６〜３
日を介してデイレイライン３２〜３４に供給して選択さ
れた３個の超音波振動子から超音波を投射するようにす
ると共に、選択された３個の超音波振動子で受波した受
信エコーをデイレイライン３２〜３４およびスイッチ３
６〜３８を介してアナログ加算器４１に供給するように
する。ここで、デイレイライン３２〜３４はそれぞれ固
定のデイレイ量をもって構成し、そのデイレイ量は選択
された３個の超音波振動子から投射される超音波がその
３個の超音波振動子の中心軸上に焦点を結ぶように、選
択された３個の超音波振動子の両側の振動子に対応する
デイレイライン３２および３４のデイレイ量を等しく、
かつその値を中央の振動子に対応するデイレイライン３
３のデイレイ量よりも小さくする。なお、送信器４０は
コントロール回路２９によって制御するようにする。

アナログ加算器４１の出力は増幅器４２により増幅した
後、Ａ／Ｄ変換器４３でデジタル信号に変換し、これを
図示しないデジタルスキャンコンバータに格納してモニ
タに映出するようにする。

以下、第３図の動作を第１図を参照しながら説明する。

先ず、コントロール回路２９によりマルチプレクサ２８
を制御すると共にＲＯＭ　３１を介してマルチプレクサ
３０を制御して、共通電極２１を接地し、マルチプレク
サ３０の入出力端子ｄ１〜ｄ３をデイレイライン３２〜
３４に接続して、振動子アレイ１１の超音波振動子１１
−１〜１１−３を選択する。これに同期して、コントロ
ール回路２９によりスイッチ３６〜３８を制御してデイ
レイライン３２〜３４を送信器４０に接続すると共に、
該送信器４０を制御して送信信号を発生させ、これによ
り送信器４０からの送信信号をスイッチ３６〜３８およ
びデイレイライン３２〜３４を介して超音波振動子１１
−１〜１１−３に供給して、該超音波振動子群からその
中心軸上Ｆ１を送信焦点とする超音波を投射する。その
後、コントロール回路２９によりスイッチ３６〜３８を
制御してデイレイライン３２〜３４をアナログ加算器４
１に接続して、上記超音波振動子１１−１〜１１−３で
受波した受信エコーをデイレイライン３２〜３４および
スイッチ３６〜３８を介してアナログ加算器４１に供給
して加算し、これにより焦点ｐ＋の受信エコーを得、こ
れを増幅器４２で増幅した後Ａ／Ｄ変換器４３でデジタ
ル信号に変換して図示しないデジタルスキャンコンバー
タの対応するアドレスに格納する。

次に、上記と同様にして超音波振動子１１−１〜１１−
３からその中心軸上Ｆ、を送信焦点とする超音波を投射
した後、コントロール回路２９によりマルチプレクサ２
８を制御して共通電極２２を接地することにより振動子
アレイ１２の超音波振動子１２−１〜１２−３を選択す
ると共に、スイッチ３６〜３８を制御してデイレイライ
ン３２〜３４をアナログ加算器４１に接続し、これによ
り超音波振動子１１−１〜１１−３から投射された超音
波の反射波を、走査方向にｄ／３ずれた振動子アレイ１
２の超音波振動子１２−１〜１２−３で受波して、これ
をデイレイライン３２〜３４およびスイッチ３６〜３８
を介してアナログ加算器４１に供給して加算する。した
がって、この場合にはＦｌを送信焦点として投射された
超音波の反射波が、超音波振動子１２−１〜１２−３に
よりその中心軸上Ｆ２を受信焦点として受波されること
になるので、アナログ加算２′″＆４１からは焦点Ｆ、
とＦ２との中間の焦点Ｆ、の受信エコーが得られる。こ
の受信エコーは、上記と同様にして増幅器４２で増幅し
た後Ａ／Ｄ変換器４３でデジタル信号に変換して図示し
ないデジタルスキャンコンバークの対応するアドレスに
格納する。

次に、コントロール回路２９によりスイッチ３６〜３８
を切り換えて１．超音波振動子１２−１〜１２−３によ
り超音波の送受信波を行い、これにより超音波振動子１
２−１〜１２−３の中心軸上Ｆ２を焦点とする受信エコ
ーを得て、同様にデジタルスキャンコンバータに格納す
る。

次に、上記と同様にして超音波振動子１２−１〜１２３
からその中心軸上Ｆ２を送信焦点とする超音波を投射し
た後、コントロール回路２９によりマルチプレクサ２８
を制御して共通電極２３を接地することにより振動子ア
レイ１３の超音波振動子１３−１〜１３−３を選択する
と共に、スイッチ３６〜３８を制御してデイレイライン
３２〜３４をアナログ加算器４１に接続し、これにより
超音波振動子１２−１〜１２−３から投射された超音波
の反射波を、走査方向にｄ／３ずれた振動子アレ伺３の
超音波振動子１３−１〜１３−３で受波して、これをデ
イレイライン３２〜３４およびスイ・ンチ３６〜３８を
介してアナログ加算器４１に供給して加算する。したが
って、この場合にはＦ２を送信焦点として投射された超
音波の反射波が、超音波振動子１３−１〜１３−３によ
りその中心軸上Ｆ、を受信焦点として受波されることに
なるので、アナログ加算器４１からは、焦点Ｆ２とＦ３
との中間の焦点Ｆ６の受信エコーが得られる。この受信
エコーは、上記と同様にして増幅器４２で増幅した後Ａ
／Ｄ変換器４３でデジタル信号に変換して図示しないデ
ジタルスキャンコンバータの対応するアバレスに格納す
る。

次に、コントロール回路２９によりスイッチ３６〜３８
を切り換えて、超音波振動子１３−１〜１３−３による
超音波の送受波を行い、これにより超音波振動子１３−
１〜１３−３の中心軸上Ｆ３を焦点とする受信エコーを
得て、同様にデジタルスキャンコンバータに格納する。

次に、上記と同様にして超音波振動子１３−１〜１１−
３からその中心軸上Ｆ３を送信焦点とする超音波を投射
した後、コントロール回路２９によりマルチプレクサ２
８を制御して共通電極２１を接地すると共に、ＲＯＭ　
３１を介してマルチプレクサ３０を制御して入力端子ｄ
２〜ｄ４を選択することにより振動子アレイ１１の超音
波振動子１１−２〜１１−４を選択し、かつスイッチ３
６〜３８を制御してデイレイライン３２〜３４をアナロ
グ加算器４１に接続する。これにより、超音波振動子１
３−１〜１３−３から投射された超音波の反射波を、走
査方向にｄ／３ずれた振動子アレイ１１の超音波振動子
１１−２〜１１−４で受波して、これをデイレイライン
３２〜３４およびスイッチ３６〜３８を介してアナログ
加算器４１に供給して加算する。従って、この場合には
Ｆ３を送信焦点として投射された超音波の反射波が、超
音波振動子１１−２〜１１−４によりその中心軸上Ｆ４
を受信焦点として受波されることになるので、アナログ
加算器４１からは、焦点Ｆ、とＦ４との中間の焦点Ｆ、
の受信エコーが得られる。この受信エコーは上記と同様
にして増幅器４２で増幅した後Ａ／Ｄ変換器４３でデジ
タル信号に変換して図示しないデジタルスキャンコンバ
ータの対応するアドレスに格納する。

以上のようにして、マルチプレクサ２８および３０によ
り各振動子アレイ１１〜１３において選択する３個の超
音波振動子を列方向に１ピツチずらしながら、ある選択
した超音波振動子群による超音波の送受信波、該超音波
振動子群による超音波の送波およびその反射波を列方向
にｄ／３ずれた他の振動子アレイの超音波振動子群で受
波する上述した動作を繰り返してラジアル走査して被検
体の超音波像を得る。

なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば
、上述した実施例では各振動子アレイを円環状にしてラ
ジアル走査するようにしたが、これらを第１図に示した
ように直線状にしてリニア走査するようにしてもよいし
、コンベックス状にしてセクタ走査するようにしてもよ
い、また、振動子アレイは３個に限らず、２個あるいは
４個以上とすることもできるし、選択する超音波振動子
の個数も３個に限らず、任意の複数個とすることができ
る。更に、上述した実施例ではデイレイライン３２〜３
４を送信および受信において共用するようにしたが、デ
イレイライン３２〜３４と同一のデイレイ量を有する３
個のデイレイラインを別個に設けて送信および受信にお
いてそれぞれ独立したデイレイラインを用いるようにし
てもよい。

また、上述した説明では、走査方向に順次走査線を得る
ようにしたが、これら走査線は１画面を得る走査期間内
において任意のタイミングで得るようにすることができ
る。したがって、例えば同一振動子アレイにおいて１ピ
ツチずつずらしながら超音波振動子群を選択して送受波
を行い、その後ｄ／Ｎずれた２個の振動子アレイを用い
て各々１ピツチずつずらしながら超音波振動子群を選択
して、一方の超音波振動子群による送波と他方の超音波
振動子群による受波とを行うようにすることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によればそれぞれ等しいピ
ッチｄで配列した多数の超音波振動子を有する複数Ｎ個
の振動子アレイをｄ／Ｎずつずらして平行にＮ列配置し
、その列方向の隣接する所定の複数個の超音波振動子を
１つの超音波振動子群とし、て選択して、その選択され
たある超音波振動子群により超音波の送受波を行うと共
に、成る選択された超音波振動子群により超音波を投射
し、その反射波を列方向にｄ／Ｎずれた他の振動子アレ
イの超音波振動子群で受波するようにしたので、送受波
においてフォーカス用のデイレイ量を変更することなく
、したがって簡単かつ小形、安価な構成で超音波ビーム
の走査線密度を有効に向上でき、解像度の良好な超音波
像を得ることができる。

また、小形の振動子アレイ群で多くの走査線を得ること
ができるので、例えば５１．２木の走査線を３個の振動
子アレイを用いて得る場合にあっては各アレイの素子数
を８６素子に、また７個の振動子アレイを用いて得る場
合には各アレイの素子数を３７素子とすることができる
ので、特に内視鏡の挿入先端部に振動子アレイ群を設け
る場合にあっては、挿入部の径を何ら太くすることなく
装着できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するための図、第２図は
この発明の一実施例における振動子アレイ群の構成を示
す図、 第３図は第２回に示す振動子アレイ群を用いる超音波送
受信回路の一例の構成を示す図１、第４図はこの発明に
至る過程で開発した超音波診断装置の原理を説明するた
めの図である。 １０・・・振動子アレイ群 １１〜Ｉ３・・・振動子アレイ １１−１．１１−２．−；　１２−Ｌ ・・・超音波振動子 ２０・・・振動子アレイ群 ２１〜２３・・・共通電極 ２５−１〜２５−１２．２６−１〜２６−１２゜２８、
３０・・・マルチプレクサ ２９・・・コントロー）Ｌ’回路３］・・・ＲＯＭ３２
〜３４・・・デイレイライン　３６〜３８・・・スイッ
チ４０・・・送信器　　　　　　　４１・・・アナログ
加算器４２・・・増幅器　　　　　　　４３・・・Ａ／
Ｄ変換器１３−２．−−− ■ ；１３ ２７−１〜２７−１２・・・電極 ２、− 第１図 ２Ｑｔｌ◆六子アレイ騨

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ等しいピッチｄで配列した多数の超音波振
   動子を有する複数Ｎ個の振動子アレイをｄ／Ｎずつずら
   して平行にＮ列配置して成る振動子アレイ群と、 この振動子アレイ群の列方向の隣接する所 定の複数個の超音波振動子を１つの超音波振動子群とし
   て選択する手段と、 この選択手段により選択されるある超音波 振動子群により超音波の送受波を行うと共に、ある選択
   された超音波振動子群により超音波を投射し、その反射
   波を列方向にｄ／Ｎずれた他の振動子アレイの超音波振
   動子群で受波するよう制御する手段とを具える超音波診
   断装置。