JPH0333331B2 - - Google Patents

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JPH0333331B2
JPH0333331B2 JP57133992A JP13399282A JPH0333331B2 JP H0333331 B2 JPH0333331 B2 JP H0333331B2 JP 57133992 A JP57133992 A JP 57133992A JP 13399282 A JP13399282 A JP 13399282A JP H0333331 B2 JPH0333331 B2 JP H0333331B2
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JP
Japan
Prior art keywords
deflection angle
determined
array transducer
ratio
sector
Prior art date
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Application number
JP57133992A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5925736A (en
Inventor
Toshuki Matsunaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセクタ電子走査形超音波診断装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sector electronic scanning ultrasonic diagnostic apparatus.

従来のセクタ電子走査形超音波診断装置で使用
されるアレイ・トランスジユーサの指向性は、偏
向角が大きくなるに従つて劣化する。すなわち、
超音波ビーム幅の増大と共に、超音波ビームの振
幅も減少する。ビーム幅の増大は分解能の低下を
きたし、ビーム振幅の減少は画像のS/Nを劣化
させる、という2つの問題をかかえていた。
The directivity of array transducers used in conventional sector electronically scanned ultrasound diagnostic equipment deteriorates as the deflection angle increases. That is,
As the ultrasound beam width increases, the amplitude of the ultrasound beam also decreases. Two problems have been encountered: an increase in the beam width causes a decrease in resolution, and a decrease in the beam amplitude degrades the S/N ratio of the image.

本発明の目的は、偏向角が大きくなつても、分
解能及びS/Nの劣化が防止できる、セクタ電子
走査形超音波診断装置を提供することである。こ
の目的は、セクタ用アレイ・トランスジユーサ
(フエイズト・アレイ・トランスジユーサ)を構
成している一素子の指向性特性より、各エレメン
トを励振する電圧あるいは各エレメントのプリア
ンプ増幅度を計算により決定し、この計算値を重
み付け量として記憶される記憶装置を具有して、
該重み付け量が、超音波ビームの送受波の切換と
同時に読出されることにより達成される。
An object of the present invention is to provide a sector electronic scanning ultrasonic diagnostic apparatus that can prevent deterioration of resolution and S/N even when the deflection angle becomes large. The purpose of this is to calculate the voltage to excite each element or the preamp amplification degree of each element based on the directional characteristics of one element that makes up the sector array transducer (phasic array transducer). and includes a storage device that stores this calculated value as a weighting amount,
This is achieved by reading out the weighting amount at the same time as the transmission and reception of the ultrasound beam is switched.

次に、図面について、本発明の性質及び実施例
を説明する。
The nature and embodiments of the invention will now be described with reference to the drawings.

第1図は、従来のセクタ形電子走査形超音波診
断装置におけるフエイズト・アレイ・トランスジ
ユーサの指向性特性の一例を示す。この図から明
らかなように、偏向角が増大すると、超音波ビー
ムの半値幅(振幅が1/2になるときのビーム幅)
は広くなると共に、ビーム振幅も減少している。
これは、アレイ・トランスジユーサを構成してい
る素子の指向性が充分幅広(Broad)でないこと
によるもので、これは同一支持台上に配列されて
いる素子間の電気的及び機械的結合に起因してい
る。第2図は、フエイズト・アレイ・トランスジ
ユーサの一素子の指向性を示す。なお、点線は素
子の中心周波数と素子幅のみによつて決まる理想
状態の理論値である。第2図に示すように、一素
子の指向性は、充分幅広でない。このために偏向
角が増大すると、総合の指向特性が劣化すること
になる。
FIG. 1 shows an example of the directivity characteristics of a phased array transducer in a conventional sector type electronic scanning ultrasonic diagnostic apparatus. As is clear from this figure, as the deflection angle increases, the half-width of the ultrasound beam (beam width when the amplitude becomes 1/2)
As the beam becomes wider, the beam amplitude also decreases.
This is because the directivity of the elements that make up the array transducer is not sufficiently wide (Broad), and this is due to the electrical and mechanical coupling between the elements arranged on the same support. It is caused by FIG. 2 shows the directivity of one element of a phased array transducer. Note that the dotted line is a theoretical value of an ideal state determined only by the center frequency of the element and the element width. As shown in FIG. 2, the directivity of one element is not wide enough. For this reason, when the deflection angle increases, the overall directional characteristics deteriorate.

本発明は、この一素子の指向特性の各角度に対
応する振幅に基いて求められた非対称重み付け量
によつて、アレイ・トランスジユーサの各素子の
励振電圧を変化させるか、あるいは各素子のプリ
アンプ増幅度を同様に制御し、又は両者を同様な
方法により制御することからなる。勿論、この重
み付け量には、ビーム振幅の減少の補償量も含ま
れている。従来の技術として、受信系において各
素子の出力を合成した後で、偏向角増大による振
幅の低下を補償する方法が使われている。この方
法は、振幅の補償はできても、ビーム特性の改善
はなされない。また、従来行なわれていた重み付
け法は、ドルクチエビシエフ分布などのように、
全て重み付け量が対称分布であつた。なお、前述
したように、アレイ・トランスジユーサの素子の
指向性を第2図に点線により示す理想状態にする
ことは不可能である。同一の支持台に素子を隣接
して配置しなければならないので、電気的及び機
械的結合を完全にとり除くことはできないためで
ある。
The present invention changes the excitation voltage of each element of the array transducer, or It consists of controlling the preamplifier amplification degree in the same way, or controlling both using a similar method. Of course, this weighting amount also includes the amount of compensation for the decrease in beam amplitude. As a conventional technique, a method has been used in which the outputs of each element are combined in a receiving system and then the decrease in amplitude due to an increase in the deflection angle is compensated for. Although this method can compensate for the amplitude, it does not improve the beam characteristics. In addition, conventional weighting methods, such as Dorktyevishev distribution,
All weighting amounts were symmetrically distributed. As described above, it is impossible to bring the directivity of the elements of the array transducer into the ideal state shown by the dotted line in FIG. This is because electrical and mechanical coupling cannot be completely removed because the elements must be placed adjacent to each other on the same support base.

本発明による各エレメントに対するパルサ励振
電圧及びプリアンプ増幅度の各重み付け制御にお
ける重み付けは、第4図について説明される。N
はアレイ・トランスジユーサのエレメント総数、
Aはその中点であつて、超音波ビームの中心であ
る。長さAOは焦点距離Rf(電子集束を行なうた
め)、またθ0は超音波ビームの偏向角、θ1,θ2
θi,θN-1,は偏向角θ0の場合、各エレメントが、
該エレメントの中心軸と該エレメントの中心とか
ら焦点Oを結ぶ直線となす中心角(エレメントの
偏向角)である。これらの中心角は、偏向角θ0
エレメント総数N、エレメントピツチP及び焦点
距離Rfが決まると、計算によつて求められ、θi
f(θ0、N、P、Rf)となる。従つて、任意の偏
向角θ0に対して、N個のθiが求められ、このθi
対して、第2図よりピーク値に対する比が決定さ
れる。この比とあらかじめ定めた分布関数より重
み付け量が得られる。
The weighting in each weighting control of the pulsar excitation voltage and preamplifier amplification degree for each element according to the present invention will be explained with reference to FIG. N
is the total number of elements in the array transducer,
A is the midpoint, which is the center of the ultrasound beam. The length AO is the focal length Rf (for electron focusing), and θ 0 is the deflection angle of the ultrasound beam, θ 1 , θ 2 ...
θ i , θ N-1 , when the deflection angle θ is 0 , each element is
This is the central angle (deflection angle of the element) between the central axis of the element and a straight line connecting the center of the element to the focal point O. These central angles are the deflection angle θ 0 ,
Once the total number of elements N, element pitch P, and focal length Rf are determined, they are determined by calculation, and θ i =
f(θ 0 , N, P, Rf). Therefore, for any deflection angle θ 0 , N θ i are determined, and the ratio of this θ i to the peak value is determined from FIG. A weighting amount can be obtained from this ratio and a predetermined distribution function.

第3図は本発明の一実施例を示したブロツク線
図である。10はアレイ・トランスジユーサ、1
2はパルサーP.S.、14はプリアンプP.A.、16
は切換えスイツチSW、18は遅延回路、20は
合成回路、22は超音波ビームの送受波制御回
路、24は重み付け量の記憶装置である。この図
示例により、プリアンプ(P.A.)14の増幅度
を重み付け量に従つて変化させればよい。増幅度
と共にパルサー12(P.S.)の電圧を変化させて
もよい。または、パルサー電圧のみを変化させて
もよい。実施の際に、偏向角の数、すなわち走査
線数の数(左半分だけでよい)に対応して、中心
角θiを求め、それに対応する重み付け量を第2図
より決定しなければならないことになり、装置の
構成が極めて複雑になる。そこで、ある角度θw
上の偏向角θ0に限定し、最大偏向角θnaxとする
と、θw<θ0<θnaxであるから、この偏向角θ0の領
域を3〜4等分し、その中心角θiに対応する各エ
レメントの重み付け量を第2図により決定する。
それぞれの領域の中心角に対して各エレメントの
重み付け量を記憶装置24、例えばROMメモリ
に記憶させておいて、超音波ビームの送受波制御
の際に、パルサー電圧あるいはプリアンプ増幅度
を制御するように構成する。
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. 10 is an array transducer, 1
2 is Pulsar PS, 14 is Preamplifier PA, 16
18 is a changeover switch SW, 18 is a delay circuit, 20 is a combining circuit, 22 is an ultrasonic beam transmission/reception control circuit, and 24 is a weighting amount storage device. According to this illustrated example, the amplification degree of the preamplifier (PA) 14 may be changed in accordance with the weighting amount. The voltage of the pulser 12 (PS) may be changed along with the amplification degree. Alternatively, only the pulser voltage may be changed. During implementation, the central angle θ i must be determined in accordance with the number of deflection angles, that is, the number of scanning lines (only the left half is sufficient), and the corresponding weighting amount must be determined from Figure 2. As a result, the configuration of the device becomes extremely complicated. Therefore, if the deflection angle θ 0 is limited to a certain angle θ w or more, and the maximum deflection angle θ nax is θ w < θ 0 < θ nax , the area of this deflection angle θ 0 is divided into 3 to 4 equal parts. , the weighting amount of each element corresponding to its central angle θ i is determined from FIG.
The weighting amount of each element with respect to the central angle of each region is stored in the storage device 24, for example, a ROM memory, and the pulsar voltage or preamplifier amplification degree is controlled when transmitting and receiving the ultrasonic beam. Configure.

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

第1図はフエイズト・アレイ・トランスジユサ
の指向性特性図、第2図は一素子の指向性特性
図、第3図は本発明の一実施例を示した概略ブロ
ツク図、第4図は中心角の説明図である。 10はアレイ・トランスジユーサ、12はパル
サー、14はプリアンプ、16は切換えスイツ
チ、22は送受波制御回路、24は記憶装置であ
る。
Fig. 1 is a directivity characteristic diagram of a phased array transducer, Fig. 2 is a directivity characteristic diagram of one element, Fig. 3 is a schematic block diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a central angle diagram. FIG. 10 is an array transducer, 12 is a pulser, 14 is a preamplifier, 16 is a changeover switch, 22 is a wave transmission/reception control circuit, and 24 is a storage device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 超音波ビーム偏向角θ0に従つて、各エレメン
トの偏向角θiがビーム偏向角θ0、エレメント総数
N、エレメント・ピツチP及び焦点距離Rfを関
数として求められた、この偏向角θiに対して、セ
クタ用アレイ・トランスジユーサを構成している
一素子の指向性特性によりそのピーク値に対する
比が決定され、この比とあらかじめ定めた分布関
数より各エレメントに対するパルサー励振電圧ま
たはプリアンプ増幅度のそれぞれの重み付け量と
して記憶される記憶装置を具有し、超音波ビーム
の送受波の切換えと同時に該重み付け量が読み出
され、各エレメントに対するパルサー電圧または
プリアンプ増幅度が可変制御されることを特徴と
する、セクタ電子走査形超音波診断装置。
1 According to the ultrasonic beam deflection angle θ 0 , the deflection angle θ i of each element is determined as a function of the beam deflection angle θ 0 , the total number of elements N, the element pitch P, and the focal length Rf. The ratio to the peak value is determined by the directivity characteristic of one element constituting the sector array transducer, and the pulser excitation voltage or preamplifier amplification for each element is determined from this ratio and a predetermined distribution function. The weighting amount is read out at the same time as the transmission/reception of the ultrasonic beam is switched, and the pulsar voltage or preamplifier amplification degree for each element is variably controlled. A sector electronic scanning ultrasonic diagnostic device.
JP57133992A 1982-07-31 1982-07-31 Sector electronic scanning type ultrasonic diagnostic apparatus Granted JPS5925736A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5692482A (en) * 1979-12-26 1981-07-27 Toshiba Corp Ultrasonic wave video apparatus

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