JPH0242498B2 - - Google Patents

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JPH0242498B2
JPH0242498B2 JP56054398A JP5439881A JPH0242498B2 JP H0242498 B2 JPH0242498 B2 JP H0242498B2 JP 56054398 A JP56054398 A JP 56054398A JP 5439881 A JP5439881 A JP 5439881A JP H0242498 B2 JPH0242498 B2 JP H0242498B2
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vibrator
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JP56054398A
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は電子スキヤン方式の超音波プローブを
有する超音波診断装置に関するものである。 従来の超音波診断装置に使用される電子スキヤ
ン方式の超音波プローブは、第1図に示すように
振動子材料(例えば圧電素子)1を挾んだ両面に
駆動電極2及び接地電極3が形成された振動子を
具備している。この駆動電極2は長手方向(X軸
方向)に沿つて配置された複数の分割電極によつ
て構成され個々の分割電極にはそれぞれリード線
2aが接続されており、他方の接地電極3は1枚
の板状体によつて構成され1本のリード線3aが
接続されている。ここで、各分割電極と接地電極
とで挾まれた体積部分が個々の振動子として機能
することとなり、第2図のような等価回路で表わ
される。 このような構造の振動子を備えた超音波プロー
ブによれば、分割振動子の各々を順次切換えて駆
動することにより、或いは複数の振動子を何個か
の組にまとめて同時駆動し、後は1個ずつずらし
ながら駆動すること等によつて超音波ビームのフ
オーカスや振動子の実効口径を制御し、もつて発
射される超音波ビームの方向を変えたり(偏向)、
移動したりすることが可能になる。 しかしながら、前記超音波プローブに使用され
る振動子によれば駆動電極がX軸方向に複数に分
割された構造であるためX軸方向の超音波ビーム
の方向性(又は特性)の制御は可能であつても、
それに直交する方向(Y軸方向)についての制御
を行なうことが不可能であるため種々の不都合が
生じていた。 本発明は前記事情に鑑みてなされたものであ
り、簡単な構成であつて、X軸方向のみならずY
軸方向の偏向及びフオーカスを任意に調整制御で
きる超音波診断装置を提供することを目的とする
ものである。 以下実施例により本発明を具体的に説明する。 第3図は本発明の超音波診断装置の一実施例ブ
ロツク図である。この装置では超音波プローブと
して複数の振動子(以下チツプという)4Aを
X、Y軸方向にマトリクス状に配列した振動子群
4を有するものを使用することに特徴を有する。
この振動子群(総振動子数をm個とする)4を構
成する各チツプ4Aの駆動電極はそれぞれ、例え
ばm個の切換接点S1〜Snを1組として構成され
た複数のスイツチSW1〜SWoを有するスイツチ群
6の各スイツチ端子6aに接続され、一方接地電
極は図示しないが接地されている。このスイツチ
群6を構成する各スイツチSW1〜SWoは後述する
演算制御部7からの所定のプログラムに基づいて
各スイツチを選択するための制御信号S1によつて
選択制御されるようになつている。ここで、n個
は振動子を同時駆動する場合の最大限を示すもの
である。この制御信号S1は前記各スイツチSW1
SWo内のm個の接点1〜mのどの接点を選択する
かを決定するものである。即ち、振動子総数m個
中、ある数N個(N≦nで、nは最大同時駆動振
動子数)を同時駆動する場合、SW1〜SWo中の駆
動すべきN個のみが接点1〜mの1つが接続さ
れ、選ばれないスイツチ(n−N)個のスイツチ
中の各接点は全て開くようになつている。前記各
スイツチSW1〜SWoは、前記各チツプ4Aを励振
するための励振器(パルサー)PLA1〜PLAo
対応配置されたパルサー群8の各パルサーの出力
端子にそれぞれ接続されていると共に、同じく対
応配置された複数個のプリアンプAMP1〜AMPo
を有するプリアンプ群9の各アンプ入力端子にそ
れぞれ接続されている。10は基準パルスを出力
する発振器であり、この発振器10の出力はn個
のデイレーラインDLA1〜DLAoを有する第1の
デイレーライン群11Aの各デイレーラインに共
通に印加されている。この第1のデイレーライン
群11Aを構成する各デイレーラインDLA1
DLAoの出力は前記パルサー群8の対応配置され
たn個のパルサーPLA1〜PLAoのそれぞれの入
力端子に印加されるようになつている。前記プリ
アンプ群9の出力側には第2のデイレーライン群
11Bが設けられており、各プリアンプAMP1
AMPoの出力は対応配置されたn個のデイレーラ
インDLB1〜DLBoにそれぞれ印加されるように
なつている。12は前記第2のデイレーライン群
11Bの各デイレーラインDLB1〜DLBoを介し
て得られた信号を加算、増幅する受信器であり、
この受信器12からの信号に基づいて図示しない
画像表示装置による断層像等の表示が行なわれ
る。ここで、前記第1及び第2のデイレーライン
群11A,11Bはそれぞれ送信用及び受信用で
り各デイレーラインには例えば20n sec間隔で遅
延時間を増加させるためのタツプが設けられてお
り、各タツプの切換は前記演算制御部7からの制
御信号S2によつて行なわれるようになつている。
従つて、この制御信号S2を予め定められた各タツ
プを選択するようにプログラムしておけば、パル
サー群8の各パルサーPLA1〜PLAoを所望時間
遅延させながら動作させることができ、或いはプ
リアンプ群9の各プリアンプAMP1〜AMPoから
の出力信号を所望時間遅延させて受信器12へ送
出することができる。前記演算制御部7は予め設
定されたプログラムに基づいて各制御信号S1,S2
を出力する機能を備えている。このようなプログ
ラムは、例えば予めROM(リードオンリメモリ)
に記憶ししておき、このようなROMを診断態様
毎に複数個設けておき、例えばマイクロプロセツ
サを用いて選択実行できるような、いわゆるマイ
クロコンピユータシステムを採用することによつ
て容易に構成できる。 次に、前記構成装置の動作について説明する。
ここで説明の便宜上前記振動子群4は第4図に示
すように、X軸方向にm個、Y軸方向にn個のチ
ツプが配置されたm×n個のマトリクス形状とな
つているものとし、各チツプの座標は、例えば図
示左上角部を(1、1)とすれば、右上角部が
(mx、1)となり、左下角部が(1、ny)とな
り、右下角部が(mx、ny)として表示できる
(xを付したものはX軸上の位置を示し、yを付
したものはY軸上の位置を示すものとする)。 このような振動子群のうち、任意の位置の複数
個のチツプからなるブロツク5を選択してこれを
駆動することにより超音波ビームについて所望の
偏向或いはフオーカスを得ることが可能となる。
このような偏向或いはフオーカスの制御原理につ
いて第5図乃至第7図を参照して更に詳細に説明
する。 第5図は超音波ビームUBを所定の方向に偏向
する場合の原理説明図である。前記第4図におけ
る振動子群4のうち、選択されたブロツク5内の
チツプが、座標(xk、yl)、…、(xk+p、yl)、
…、xk+p、yl+Q)、…、(xk、yl+q)、…、
(xk+p、yl+q)で表わされるものとする。そ
して、同図に示すようにX、Y軸方向にそれぞれ
所定角度θux、θuy偏向した超音波ビームUB(図
中太実線で示す)を得ようとする場合には、先
ず、X軸方向に角度θuxさせて超音波ビームUBx
を得、次いで、これをY軸方向に角度θuy偏向さ
せるか、或いは先ずY軸方向に角度θuy偏向させ
て超音波ビームUByを得、次いでこれをX軸方
向に角度θux偏向させればよい。 ここで、前記偏向の方法について第6図を参照
して説明する。X軸方向の偏向はX軸方向の隣り
合うチツプ4a,4bを励振する際に遅延を加え
ればよい。このとき、所望の角度θux偏向させる
場合のチツプ4bに対するチツプ4aの励振遅延
時間Tdelay xは各チツプ間の距離をdxとしたと
き、次式(1)によつて求められる。 Tdelay x=dx sinθux/C ………(1) (Cは音速である。) 同様にしてY軸方向に角度θuy偏向させるため
の励振遅延時間Tdeal yは各チツプ間の時間を
dyとすると、次式(2)よつて求められる。 Tdelay y=dy sinθuy/C ………(2) 従つて、第4図に示した振動子群のうち、任意
の位置にあるチツプ(xk+P、yl+Q)に着目
すると、その励振タイミングTは次式(3)によつて
求められる。 T(P、Q、θux、θuy)=dx(P−P/2)sin
θux/C+dy(θ−P/2)sinθuy+a/C………(3)
(ここでaは+、−に最大に偏向したとしてもT
が負にならないように設定された定数。) 以上の説明は偏向についての原理説明であつた
が、次に偏向とフオーカスとを同時に行なう場合
の原理について第7図を参照して説明する。前記
振動子群4のうちの例えば任意の4個のチツプ4
a〜4dを選択した場合を考えると、最初にチツ
プ4aを所定時間遅延させて励振し、以下4b,
4c,4dを定間隔で順次遅延させて励振する
と、前述の原理説明から明らかなように、所定角
度θだけ一方向に偏向したビームUB1が得られ
る。このとき、両端のチツプ4a,4dの遅延時
間をτ1だけ遅延方向にズラし、かつ中間部のチツ
プ4b,4cをτ2(τ1<τ2)だけ遅延方向にズラ
すようにすれば、チツプの中心部から深さ方向に
所望の距離を有する点Fで収束する超音波ビーム
UB2が得られることとなる。従つて、前記遅延時
間τ1,τ2を任意の値に選択することによりフオー
カスの制御を行なうことができるわけである。下
表は偏向のための遅延時間Tdとフオーカスのた
めの遅延時間τとの関係及び、総和の遅延時間
TDとの関係の一例を示すものである。 以上の原理説明は超音波ビームを発射する場合
についてであつたが、受信の場合も全く同様に成
立することは言う迄もない。
【表】 以上の動作原理に基づいて、任意の位置に超音
波ビームを発射し、或いはエコー信号を受信する
ように前記演算制御部7のプログラムを設定した
後、発振器10を起動し、基準パルスを第1のデ
イレーライン群11Aに印加する。このとき、各
デイレーラインDLA1〜DLAoは前記演算制御部
7からの制御信号S2によつて所望の遅延時間とな
るようにタツプが選択されているので、設定遅延
時間毎に各デイレーラインから前記基準パルスが
送出され、パルサー群8に入力され、設定遅延時
間毎に各パルサーPLA1〜PLAoの励振が行なわ
れ、励振出力がスイツチ群6の各スイツチSW1
SWoに印加される。このとき、前記演算制御部7
からの制御信号S1によつて所望のスイツチが選択
されているので、選択されているスイツチに接続
されている振動子群4内の各チツプ4Aが駆動さ
れ、超音波を発射することになる。この発射超音
波は前記原理に基づく偏向及びフオーカスがかけ
られることになる。そして、発射超音波に基づい
て得られる反射信号(エコー信号)は、超音波を
発射したときのチツプと同一のチツプによつて受
波され、電気信号に変換されて、前記スイツチ群
6の選択されたスイツチを介してプリアンプ群9
に伝送され、更に第2のデイレーライン11Bに
よつて所定の遅延が行なわれた後、受信器12に
送られて処理されることになる。 本発明は前記実施例に限定されず、種々の変形
実施が可能である。例えば、前記振動子群の配列
はX、Y軸にマトリクス状に配置した場合につい
てであつたが、配列方法は任意に変更できるもの
であり、第8図に示すように極座標配列とした振
動子群4′を使用してもよい。 尚、前記実施例はパルス反射法により送受信を
同一振動子で行なう場合についてであつたが、送
受信をそれぞれ独立で行なう構成のものについて
も同様に適用できることは言う迄もない。 以上説明した本発明によれば、極めて簡単な構
成でありながらX軸方向のみならずY軸方向の偏
向及びフオーカスを任意に調整制御できる超音波
診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の装置に使用される超音波振動子
の一例を示す斜視図、第2図はその等価回路図、
第3図は本発明超音波診断装置の一実施例を示す
ブロツク図、第4図はそれに用いられる振動子群
の拡大平面図、第5図及び第6図は本発明装置に
よる偏向制御の原理的説明図、第7図は本発明装
置による偏向とフオーカスを同時に行なう場合の
原理的説明図、第8図は本発明装置に用いられる
振動子群の他の構成を示す平面図である。 4……振動子群、4A……チツプ、6……スイ
ツチ群、7……演算制御部、8……パルサー群、
9……プリアンプ群、10……発振器、11A,
11B……デイレーライン群、12……受信器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 m個の振動子を二次元的に配列してなる振動
    子群と、遅延時間が任意に設定可能でありこの振
    動子群の最大同時駆動数であるn個有する遅延手
    段と、これら各遅延手段にそれぞれ接続され、設
    定された遅延時間にて前記振動子群の各振動子を
    励振させる複数の励振手段と、これら複数の励振
    手段毎に接続され各々が前記振動子群に対応した
    m個の切換接点を有するn個のスイツチ手段と、
    前記複数の励振手段の出力を前記振動子群の中の
    所望とする振動子に対し選択的に接続するよう前
    記スイツチ手段を制御する制御手段とを具備した
    ことを特徴とする超音波診断装置。
JP56054398A 1981-04-13 1981-04-13 Ultrasonic diagnostic apparatus Granted JPS57170229A (en)

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JPS57170229A JPS57170229A (en) 1982-10-20
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60164284A (ja) * 1984-02-07 1985-08-27 Nec Corp 超音波装置
JPS60164283A (ja) * 1984-02-07 1985-08-27 Nec Corp 超音波装置
JPS60164282A (ja) * 1984-02-07 1985-08-27 Nec Corp 超音波装置
JPS61128949A (ja) * 1984-11-26 1986-06-17 株式会社東芝 超音波診断装置
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JPS5737441A (en) * 1980-08-14 1982-03-01 Yokogawa Electric Works Ltd Ultrasonic diagnostic apparatus

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