JPH0360492B2 - - Google Patents

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JPH0360492B2
JPH0360492B2 JP57130501A JP13050182A JPH0360492B2 JP H0360492 B2 JPH0360492 B2 JP H0360492B2 JP 57130501 A JP57130501 A JP 57130501A JP 13050182 A JP13050182 A JP 13050182A JP H0360492 B2 JPH0360492 B2 JP H0360492B2
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JP
Japan
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excitation
circuit
focal length
transmission
pulse
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Application number
JP57130501A
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Japanese (ja)
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JPS5920157A (en
Inventor
Yoshihiro Yoshikawa
Tatsuo Konishi
Yoshiaki Kobayashi
Juji Kimita
Tomosato Hayashi
Norikazu Okada
Takashi Hitai
Takeshi Fuje
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
Application filed by Aloka Co Ltd filed Critical Aloka Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波診断装置、特に被検体へ向けた
超音波ビームの送受波により被検体の診断を行う
超音波診断装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and particularly to an improvement in an ultrasonic diagnostic apparatus that diagnoses a subject by transmitting and receiving an ultrasonic beam toward the subject.

近年、超音波を利用して診断を行う超音波診断
装置が広く用いられている。この超音波診断装置
は、体内の組織や臓器が異なる音響的特性を有す
ることを利用している。すなわち、超音波ビーム
を一定周期で繰り返して体内に放射すると、超音
波は体内を伝搬する途中異なつた組織の境界でそ
の一部が反射されるため、この反射エコーを検出
しブラウン管などに表示させれば、体内組織の音
響的特性の分布を表示させることができる。その
際、超音波ビームを被検体の所定被検部位に沿つ
て走査すれば、ブラウン管上には被検体の所定断
層面が表示されることとなり、健全な組織と腫瘍
組織は音響的特性が異なるので、ブラウン管上に
表示されたパターンから、組織内の異常の有無お
よびその位置を知ることができる。
In recent years, ultrasonic diagnostic devices that perform diagnosis using ultrasound have been widely used. This ultrasonic diagnostic apparatus utilizes the fact that tissues and organs within the body have different acoustic characteristics. In other words, when an ultrasound beam is repeatedly emitted into the body at a fixed period, a portion of the ultrasound is reflected at the boundaries of different tissues as it propagates through the body, and these reflected echoes are detected and displayed on a cathode ray tube. If so, it is possible to display the distribution of acoustic characteristics of internal tissue. At that time, if the ultrasound beam is scanned along a predetermined region of the subject, a predetermined tomographic plane of the subject will be displayed on the cathode ray tube, and healthy tissue and tumor tissue have different acoustic characteristics. Therefore, the presence or absence of an abnormality within the tissue and its location can be determined from the pattern displayed on the cathode ray tube.

このような超音波診断装置において、超音波ビ
ームの送受波により良好な診断画像を表示しよう
とする場合、被検体内に向け送受波される超音波
ビームの焦点距離の調整を適切に行う必要があ
る。このため、従来の診断装置においては、被検
体内における観測領域を深さにより区分し、その
観測領域の深さに応じた焦点距離を持つ超音波ビ
ームを送受波することにより、被検体の断層像を
形成していた。このため、得られる被検体の断層
画像は深さ方向に対しても良好な方位分解能を示
し、この診断装置を用いて生体内の臓器等の診断
を行う場合、確実な診断情報を得ることが可能で
あつた。
In order to display good diagnostic images by transmitting and receiving ultrasound beams in such ultrasound diagnostic equipment, it is necessary to appropriately adjust the focal length of the ultrasound beams that are transmitted and received into the subject. be. For this reason, conventional diagnostic equipment divides the observation area within the subject by depth, and transmits and receives ultrasound beams with a focal length that corresponds to the depth of the observation area. It was forming an image. Therefore, the obtained tomographic image of the subject shows good azimuth resolution even in the depth direction, and when using this diagnostic device to diagnose internal organs, etc., it is difficult to obtain reliable diagnostic information. It was possible.

しかし、従来の診断装置は、超音波ビームの焦
点調整を、超音波ビーム走査方向に複数に分割形
成された振動子の各分割素子を選択制御すること
により行つていたため、超音波ビームの走査方向
に対する焦点調整は可能であるが、この走査面と
直交する幅方向に対しては焦点調整を行うことが
できず、その焦点は振動子面上に積層された音響
レンズにより一定深さ位置に固定されていた。
However, in conventional diagnostic devices, the focus of the ultrasound beam is adjusted by selectively controlling each dividing element of a transducer that is divided into multiple parts in the ultrasound beam scanning direction. Although it is possible to adjust the focus in the direction, it is not possible to adjust the focus in the width direction perpendicular to the scanning plane, and the focus is fixed at a constant depth by an acoustic lens laminated on the transducer surface. It was fixed.

このため、超音波ビームを送受波して得られる
診断画像は、その幅方向焦点距離の深さ領域にお
いては極めて良好な幅方向方位分解能を示すが、
これ以外の深さ領域では分解能が相対的に低下し
てしまうという欠点があつた。
For this reason, diagnostic images obtained by transmitting and receiving ultrasound beams exhibit extremely good width-direction azimuth resolution in the depth region of the width-direction focal length;
The drawback is that the resolution is relatively reduced in depth regions other than this.

本発明はこのような従来の課題に鑑みなされた
もので、その目的は被検体へ向け送受波される超
音波ビームの焦点距離の調整を、その超音波ビー
ムの走査方向のみならずこの走査面と直交する幅
方向の調整も可能とし、被検体の深さ方向におい
て良好な診断画像を得ることができる超音波診断
装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of these conventional problems, and its purpose is to adjust the focal length of an ultrasound beam that is transmitted and received toward a subject, not only in the scanning direction of the ultrasound beam but also in this scanning plane. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that also allows adjustment in the width direction orthogonal to the width direction and can obtain good diagnostic images in the depth direction of the subject.

この目的達成のため、本発明の装置は、電子走
査を行う走査方向及び走査方向と直交する幅方向
に分割形成された複数の振動子と、前記振動子の
励振電圧を焦点距離が長くなるに従つて高レベル
に設定し複数の異なるレベルの励振電圧パルスを
発生する励振電圧発生回路と、前記励振電圧パル
スを焦点距離に応じて選択して該励振電圧発生回
路から出力させ送信タイミングパルスを出力する
送信制御回路と、前記励振電圧パルスの電圧を充
電するコンデンサと前記送信タイミングパルスを
入力してスイツチングするスイツチング素子とを
含み該スイツチングに合わせて充電された前記励
振電圧パルスに応じた送信パルスを放電出力する
送信パルス発生回路と、前記送信パルス発生回路
から出力される送信パルスを入力し中央部だけの
振動子を励振する第1励振回路と前記送信パルス
発生回路から出力される送信パルスを入力し該送
信パルスを予め定められた基準値と比較してその
所定電圧レベルが該基準値レベルよりも高くなる
に従つて中央部以外の振動子を励振する第2励振
回路とを含み第1励振回路により前記複数の幅方
向の振動子のうち中央部だけの振動子を励振する
と共に第2励振回路により所定電圧レベルが該基
準値レベルよりも高くなるに従つて励振される振
動子の幅方向の数を増加させるように選択制御す
る選択回路とを備え、走査方向で選択された振動
子及び前記選択回路により幅方向で選択された振
動子により被検体の深さ方向において焦点調整を
行つた1つの超音波ビームを形成することを特徴
とする。
To achieve this objective, the device of the present invention includes a plurality of vibrators that are divided and formed in a scanning direction in which electronic scanning is performed and a width direction perpendicular to the scanning direction, and an excitation voltage of the vibrator is changed as the focal length becomes longer. Therefore, an excitation voltage generation circuit that generates excitation voltage pulses of a plurality of different levels by setting a high level, and an excitation voltage generation circuit that selects the excitation voltage pulse according to the focal length and outputs it from the excitation voltage generation circuit to output a transmission timing pulse. a transmission control circuit that charges the voltage of the excitation voltage pulse; and a switching element that inputs the transmission timing pulse and switches the transmission pulse according to the excitation voltage pulse charged in accordance with the switching. A transmission pulse generation circuit that outputs a discharge, a first excitation circuit that receives the transmission pulse output from the transmission pulse generation circuit and excites the vibrator only in the center, and inputs the transmission pulse output from the transmission pulse generation circuit. and a second excitation circuit that compares the transmitted pulse with a predetermined reference value and excites vibrators other than the central portion as the predetermined voltage level becomes higher than the reference value level. The circuit excites only the central part of the plurality of transducers in the width direction, and the second excitation circuit excites the transducers in the width direction as the predetermined voltage level becomes higher than the reference value level. and a selection circuit that performs selection control to increase the number of oscillators selected in the scanning direction and the transducers selected in the width direction by the selection circuit to perform focus adjustment in the depth direction of the subject. It is characterized by forming one ultrasonic beam.

次に本発明の超音波診断装置の好適な実施例を
図面に基づいて説明する。
Next, a preferred embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には、本発明の超音波診断装置に用いら
れる振動子の好適な実施例が示されており、実施
例の振動子10は超音波ビーム走査方向に対しn
列に分割形成されている。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the transducer used in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, and the transducer 10 of the embodiment is n
It is formed divided into columns.

実施例の超音波診断装置は、このようにn列に
分割形成された振動子10の各分割素子を順次選
択して励振制御することにより、その振動子面か
ら超音波ビームの送受波を行つている。そして、
このような超音波ビームの送受波を、分割形成さ
れた振動子10の振動子面に沿つて、その一側か
ら他側に向け順次行い、この超音波ビーム走査面
によつて切断される被検体の断層像をモニタのブ
ラウン管上にほぼリアルタイムで表示している。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the embodiment transmits and receives ultrasound beams from the transducer surface by sequentially selecting and controlling each divided element of the transducer 10 divided into n columns in this way and controlling the excitation. It's on. and,
The ultrasonic beam is transmitted and received sequentially from one side to the other side along the vibrator surface of the divided vibrator 10, and the object to be cut by this ultrasonic beam scanning surface is The tomographic image of the specimen is displayed on a monitor's cathode ray tube in almost real time.

ここにおいて、超音波診断装置は断層像の分解
能を高めるため、観測領域を深さごとに区分し、
各観測領域のそれぞれにその深さに応じて焦点距
離が調整された超音波ビームを送受波し、各深さ
の観測領域から得られる反射エコーを用いて断層
像を形成している。従つて、ブラウン管上に表示
される断層像は、被検体の深さ方向に対し極めて
良好な走査方向方位分解能を示すこととなる。
Here, in order to improve the resolution of tomographic images, the ultrasound diagnostic equipment divides the observation area by depth.
Ultrasonic beams whose focal lengths are adjusted according to the depth of each observation area are transmitted and received, and a tomographic image is formed using reflected echoes obtained from the observation areas at each depth. Therefore, the tomographic image displayed on the cathode ray tube exhibits extremely good azimuth resolution in the scanning direction with respect to the depth direction of the subject.

本実施例の超音波診断装置は、このような深さ
方向に対する超音波ビームの焦点距離の調整を、
第2図に示すように、行つている。すなわち、焦
点距離を近距離領域f1に設定する場合には、4個
の分割素子を励振制御し、中距離領域f2に焦点距
離を設定する場合には、6個の分割素子を同時に
励振制御し、遠距離領域f3に焦点距離を設定する
場合には、8個の分割素子を同時に励振制御して
いる。
The ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment adjusts the focal length of the ultrasonic beam in the depth direction as described above.
As shown in Figure 2, this is happening. That is, when setting the focal length in the short distance region f 1 , excitation control is applied to the four divided elements, and when setting the focal length in the intermediate distance region f 2 , the excitation control is applied to the six divided elements simultaneously. When controlling and setting the focal length in the long distance region f3 , the excitation of eight divided elements is controlled at the same time.

しかし、このような焦点距離の調整によつて
は、超音波ビームの焦点距離の調整を超音波ビー
ム走査方向にしか行うことができず、この超音波
ビームの走査面と直交するいわゆる幅方向に対す
る被検体深さ方向の焦点距離の調整を行うことが
できない。
However, with this type of focal length adjustment, the focal length of the ultrasound beam can only be adjusted in the ultrasound beam scanning direction; It is not possible to adjust the focal length in the depth direction of the object.

本発明の超音波診断装置は、このような点に着
目してなされたものであり、その特徴は、振動子
を超音波ビームの走査面と直交する幅方向にも複
数に分割形成したことにあり、焦点距離に応じて
振動子の励振電圧を設定し、その所定電圧レベル
に従つて励振する振動子の幅方向の数を増加する
ように選択制御を行ない、ビース走査方向で選択
された振動子及び幅方向で選択された振動子によ
り、被検体の深さ方向において焦点調整を行つた
1つの超音波ビームを形成することにある。
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention was developed with attention to these points, and its feature is that the transducer is divided into a plurality of pieces in the width direction perpendicular to the scanning plane of the ultrasonic beam. The excitation voltage of the vibrator is set according to the focal length, and selection control is performed to increase the number of vibrators to be excited in the width direction according to the predetermined voltage level. The object of the present invention is to form one ultrasonic beam whose focus is adjusted in the depth direction of the subject by using the transducer selected in the width direction and the transducer.

実施例においては、振動子10を幅方向に三等
分A,B,Cに分割形成し、観測領域の深さに応
じ、中央の分割素子Aのみを励振制御し、あるい
はこれら分割素子A,B,Cの全てを励振制御し
ている。振動子10において、励振制御する分割
素子をこのように選択制御することにより、第3
図に示すように、中央の分割素子Aのみを励振制
御する場合には、超音波ビームの幅方向焦点距離
は近距離領域f4に設定され、分割素子A,B,C
全部を同時に励振制御する場合には、超音波ビー
ムの幅方向焦点距離は遠距離領域f5(f2<f5<f3
に設定されることとなる。
In the embodiment, the vibrator 10 is divided into three equal parts A, B, and C in the width direction, and depending on the depth of the observation area, only the central divided element A is excited and controlled, or these divided elements A, Excitation control is applied to both B and C. In the vibrator 10, by selectively controlling the divided elements to be excited and controlled in this manner, the third
As shown in the figure, when controlling the excitation of only the central dividing element A, the widthwise focal length of the ultrasonic beam is set to the short distance area f4 , and dividing elements A, B, C
When excitation is controlled for all at the same time, the focal length in the width direction of the ultrasonic beam is in the far range f 5 (f 2 < f 5 < f 3 )
It will be set to .

ここにおいて、超音波ビームの深さ方向に対す
る焦点距離の調整は、その走査方向と幅方向とを
同時に行う必要があり、実施例においては、走査
方向に対する焦点距離がf1に設定されている場合
には、幅方向に対する焦点距離はf4に設定され、
走査方向に対する焦点距離がf2あるいはf3に設定
されている場合には、幅方向に対する焦点距離は
f5に設定される。
Here, it is necessary to adjust the focal length of the ultrasonic beam in the depth direction in the scanning direction and the width direction at the same time, and in the embodiment, when the focal length in the scanning direction is set to f 1 , the focal length in the width direction is set to f 4 ,
If the focal length in the scanning direction is set to f 2 or f 3 , the focal length in the width direction is
f set to 5 .

なお実施例においては、振動子10を幅方向に
三等分に分割したものを示したが、必要に応じ更
に細かく分割すれば、この振動子10を励振制御
することにより送受波される超音波ビームの幅方
向焦点距離の調整を更に細かく行うことが可能と
なる。
In the embodiment, the transducer 10 is shown divided into three equal parts in the width direction, but if necessary, if the transducer 10 is divided into even smaller parts, the ultrasonic waves transmitted and received by controlling the excitation of the transducer 10 can be It becomes possible to more finely adjust the focal length of the beam in the width direction.

第4図には、このように形成された振動子10
の幅方向焦点距離の制御回路が示されている。
FIG. 4 shows a vibrator 10 formed in this way.
A control circuit for the focal length in the width direction is shown.

被検体へ向け超音波ビームを送受波するに当た
り、超音波ビームは被検体内を伝搬することによ
り減衰されるため、被検体内の遠距離領域を観測
する場合には、振動子の励振電圧を高レベルに設
定する必要がある。また逆に、このような減衰の
影響の少ない近距離領域を観測する場合には、振
動子10の励振電圧を高レベルに設定すると、受
信系のダイナミツクレンジを広帯域に設定する必
要が生じ、しかも、振動子面と被検体および被検
体内の各境界面間における多重反射をも防止する
必要が生じる。従つて、近距離領域の観測に際し
ては、振動子の励振電圧を低レベルに設定する必
要がある。
When transmitting and receiving ultrasound beams toward a subject, the ultrasound beam is attenuated as it propagates within the subject. Must be set to high level. Conversely, when observing a short-distance area where the influence of such attenuation is small, if the excitation voltage of the transducer 10 is set to a high level, it becomes necessary to set the dynamic range of the receiving system to a wide band. Furthermore, it is necessary to prevent multiple reflections between the transducer surface, the subject, and each interface within the subject. Therefore, when observing a short distance area, it is necessary to set the excitation voltage of the vibrator to a low level.

このため、実施例においては、振動子10の励
振電圧を焦点距離が長くなるに従つて高レベルに
設定する励振電圧発生回路としての電源回路20
が設けられており、例えば幅方向焦点距離に応じ
て適切な値に設定される。この電源回路20は送
信制御部38の送信電圧切替信号でセレクタ22
により励振電圧V1,V2,V3……,Vnが任
意に選択され、その選択された電圧をパワーアン
プ24を介して送信パルス発生部26に励振信号
電圧として入力している。
Therefore, in the embodiment, the power supply circuit 20 serves as an excitation voltage generation circuit that sets the excitation voltage of the vibrator 10 to a higher level as the focal length becomes longer.
is provided, and is set to an appropriate value depending on, for example, the focal length in the width direction. This power supply circuit 20 is connected to the selector 22 by a transmission voltage switching signal from the transmission control section 38.
The excitation voltages V1, V2, V3, .

この送信パルス発生部26は、抵抗28、スイ
ツチング素子30およびコンデンサ34をもつて
形成され、送信トリガ発生部32から出力される
トリガパルスによりスイツチング素子30がオン
オフ制御され、電源回路20から入力される電圧
励振信号電圧とほぼ等しい波高値のパルス波形
を、コンデンサ34を介して選択回路36に入力
している。
This transmission pulse generation section 26 is formed with a resistor 28, a switching element 30, and a capacitor 34, and the switching element 30 is on/off controlled by a trigger pulse output from the transmission trigger generation section 32, which is input from the power supply circuit 20. A pulse waveform with a peak value approximately equal to the voltage excitation signal voltage is input to the selection circuit 36 via the capacitor 34.

ここにおいて、電源回路20のセレクタ22お
よび前記トリガ回路32は送信制御部38′によ
り一定の同期をとりつつ制御され、送信制御部3
8からセレクタ22に送信電圧切替信号が入力さ
れ、コンデンサ34に充電が完了した後に、トリ
ガ発生部32に送信タイミング信号が入力され
る。従つて、電源回路20から送信制御部38に
より指示された電圧が出力され、コンデンサ34
に充電が完了した後に、送信トリガ発生部32か
らトリガパルスがスイツチング素子30に向け出
力され、電源回路20から出力される電圧励振信
号電圧とほぼ等しい波高値のパルス波形となり第
1励振回路と第2励振回路とから成る選択回路3
6に入力されることとなる。
Here, the selector 22 of the power supply circuit 20 and the trigger circuit 32 are controlled by the transmission control section 38' while maintaining constant synchronization.
A transmission voltage switching signal is input from 8 to the selector 22, and after charging of the capacitor 34 is completed, a transmission timing signal is input to the trigger generation section 32. Therefore, the voltage instructed by the transmission control unit 38 is output from the power supply circuit 20, and the capacitor 34
After charging is completed, a trigger pulse is outputted from the transmission trigger generation section 32 to the switching element 30, and the pulse waveform has a peak value that is approximately equal to the voltage excitation signal voltage outputted from the power supply circuit 20, and the first excitation circuit and the first excitation circuit Selection circuit 3 consisting of two excitation circuits
6 will be input.

選択回路36は、前記電源電圧回路20から出
力された励振信号電圧を入力し、その所定電圧レ
ベルが高くなるに従つて励振する振動子の幅方向
の数を増加させるように選択制御している。この
ようにして、入力される励振パルスのパルス電圧
に応じて振動子10の所定分割素子A,B,Cの
選択切替を行う。そして、選択された所定の分割
素子を送信パルス発生器26から出力される送信
パルスをもつて励振制御する。
The selection circuit 36 inputs the excitation signal voltage output from the power supply voltage circuit 20, and selectively controls the number of vibrators to be excited in the width direction to increase as the predetermined voltage level becomes higher. . In this way, the predetermined divided elements A, B, and C of the vibrator 10 are selected and switched according to the pulse voltage of the input excitation pulse. Then, the selected predetermined divided element is excited and controlled using the transmission pulse outputted from the transmission pulse generator 26.

ここにおいて、この選択回路36は送信パルス
発生部26の出力端と振動子10の中央に形成さ
れた分割素子Aの電極面とをダイオード40をも
つて接続しているため、送信パルス発生部26か
ら送信パルスが出力されると、第1の励振回路に
より、その電圧レベルにかかわりなく中央の分割
素子Aが選択され、そのパルス電圧をもつて中央
の分割素子Aが励振制御されることとなる。また
この選択回路36は、第2の励振回路により送信
パルス発生部26の出力端と振動子10の分割素
子B,Cのダイオード42およびコンデンサ44
を介して接続するとともに、このダイオード42
のアノード側を抵抗46を介してスレシホールド
電圧VTHREの電源端子に接続している。このため、
送信パルス発生部26からこのスレシホールド電
圧VTHREの絶対値を超える送信パルスが出力され
なければ、ダイオード42は導通されないことと
なる。従つて、振動子10の分割素子B,Cは送
信パルス発生部26から前記スレシホールド電圧
VTHREの絶対値を超える送信パルスが出力された
場合にのみ励振制御されることとなる。
Here, since this selection circuit 36 connects the output end of the transmission pulse generation section 26 and the electrode surface of the dividing element A formed at the center of the vibrator 10 through a diode 40, the transmission pulse generation section 26 When a transmission pulse is output from the first excitation circuit, the central divided element A is selected regardless of its voltage level, and the central divided element A is excited and controlled using the pulse voltage. . Further, this selection circuit 36 uses a second excitation circuit to connect the output terminal of the transmission pulse generator 26 and the diodes 42 and capacitor 44 of the dividing elements B and C of the vibrator 10.
This diode 42
The anode side of is connected to the power supply terminal of the threshold voltage VTHRE via a resistor 46. For this reason,
Unless the transmission pulse generator 26 outputs a transmission pulse exceeding the absolute value of the threshold voltage V THRE , the diode 42 will not be rendered conductive. Therefore, the divided elements B and C of the vibrator 10 receive the threshold voltage from the transmission pulse generator 26.
Excitation control is performed only when a transmission pulse exceeding the absolute value of V THRE is output.

この結果、送信パルス発生部26の出力する送
信パルスがスレシホールド電圧VTHREより小さい
場合には、振動子10の中央に位置する分割素子
Aのみが励振制御され、送信パルス発生部26か
らスレシホールド電圧VTHREの絶対値より大きな
電圧を持つ送信パルスが出力された場合には、振
動子10の分割素子A,B,Cの全てが励振制御
されることとなる。
As a result, when the transmission pulse output from the transmission pulse generation section 26 is smaller than the threshold voltage V THRE , only the divided element A located at the center of the vibrator 10 is controlled to excite, and the transmission pulse output from the transmission pulse generation section 26 is controlled to excite. When a transmission pulse having a voltage greater than the absolute value of the threshold voltage V THRE is output, all of the divided elements A, B, and C of the vibrator 10 are controlled to excite.

このように、本発明によれば、走査方向で選択
された振動子及び前記選択回路で選択された振動
子により、被検体の深さ方向において、焦点調整
を行つた1つの超音波ビームを形成する。すなわ
ち、本実施例の超音波診断装置においては、振動
子10上において励振制御される分割素子A,
B,Cの選択切替が送信パルス発生部26から出
力される送信パルスの電圧絶対値に応じて行わ
れ、しかも、その励振電圧が焦点距離に応じて制
御されることとなるため、近距離から遠距離にわ
たり分解能の高い良好な診断画像を得ることが可
能となる。
As described above, according to the present invention, one ultrasonic beam with focus adjustment is formed in the depth direction of the object by the transducer selected in the scanning direction and the transducer selected by the selection circuit. do. That is, in the ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment, the divided elements A, whose excitation is controlled on the transducer 10,
The selection switching between B and C is performed according to the voltage absolute value of the transmission pulse output from the transmission pulse generator 26, and the excitation voltage is controlled according to the focal length. It becomes possible to obtain good diagnostic images with high resolution over a long distance.

また本実施例の超音波診断装置においては、振
動子10の励振電圧を設定する電源回路20の出
力電圧をもつて選択回路36を作動する構造を採
用しているため、振動子10の選択と励振電圧の
設定を同時に行うことができ、回路構成を簡単な
ものとすることができる。
Furthermore, the ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment employs a structure in which the selection circuit 36 is activated by the output voltage of the power supply circuit 20 that sets the excitation voltage of the transducer 10. The excitation voltage can be set at the same time, and the circuit configuration can be simplified.

第5図には、以上のように構成された超音波診
断装置の作用に示すタイミングチヤートが示され
ており、本実施例の診断装置は、超音波ビームの
幅方向焦点距離の調整を超音波ビームの走査方向
焦点距離の調整を連動して行つている。
FIG. 5 shows a timing chart showing the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above. The focal length of the beam in the scanning direction is adjusted in conjunction.

すなわち、前述したように、実施例の装置は被
検体の観測領域を深さに応じて3つに区分し、1
本の走査線を形成するに当たり、これら各深さに
応じて焦点距離が設定された超音波ビームを3回
送受波し、得られる診断画像をいずれの観測領域
においても高い分解能を有するものとしている。
そして、本実施例の装置はこのように1本の走査
線を形成する3回の超音波ビームの送受波に合わ
せ、超音波ビームの走査方向焦点距離が近距離f1
に設定されている場合には、電圧V1の送信パル
スを選択回路36に出力するよう制御され、超音
波ビームの走査方向焦点距離が中距離f2に設定さ
れている場合には、電圧レベルがV2の送信パル
スを選択回路36に出力するよう制御され、更に
超音波ビームの走査方向焦点距離が遠距離f3に設
定されている場合には、電圧レベルV3の送信パ
ルスを選択回路36に入力するよう制御される。
ここにおいて、電圧V1はスレシホールド電圧
VTHREの絶対値より小さく設定されており、電圧
V2,V3は前記スレシホールド電圧VTHREの絶対値
よりも大きく設定され、V3の絶対値はV2の絶対
値よりも大きく設定されている。
That is, as described above, the apparatus of the embodiment divides the observation area of the object into three parts according to the depth, and
To form the scanning lines of a book, ultrasonic beams with focal lengths set according to these depths are transmitted and received three times, and the resulting diagnostic images have high resolution in any observation area. .
In the apparatus of this embodiment, the focal length of the ultrasonic beam in the scanning direction is adjusted to the short distance f 1 in accordance with the transmission and reception of the ultrasonic beam three times forming one scanning line.
When the scanning direction focal length of the ultrasonic beam is set to the middle distance f2 , the voltage level is controlled to be output to the selection circuit 36 . is controlled to output a transmission pulse of voltage level V 2 to the selection circuit 36, and when the scanning direction focal length of the ultrasound beam is set to a long distance f 3 , the selection circuit outputs a transmission pulse of voltage level V 3 . 36.
Here, voltage V 1 is the threshold voltage
It is set smaller than the absolute value of V THRE , and the voltage
V 2 and V 3 are set larger than the absolute value of the threshold voltage V THRE , and the absolute value of V 3 is set larger than the absolute value of V 2 .

従つて、超音波ビームの走査方向焦点距離が近
距離f1に設定されている場合には、選択回路36
に電圧V1の送信パルスが入力されるため、振動
子10の中央に位置する分割素子Aのみが励振制
御されることとなり、その幅方向焦点距離も近距
離f4に設定される。
Therefore, when the focal length of the ultrasound beam in the scanning direction is set to a short distance f1 , the selection circuit 36
Since a transmission pulse of voltage V 1 is input to , only the divided element A located at the center of the vibrator 10 is excited and controlled, and its focal length in the width direction is also set to a short distance f 4 .

また超音波ビームの走査方向焦点距離が中距離
f2に設定されている場合には、その電圧絶対値が
スレシホールド電圧VTHREの絶対値よりも大きな
電圧V2の送信パルスが選択回路36に入力され
るため、振動子10上に形成された分割素子Aは
電圧レベルV2で、分割素子B,Cは電圧レベル
V2−|VTHRE|で励振制御されることになる。こ
れにより、走査方向焦点距離の調整と合わせて、
その幅方向焦点距離も中距離f5に設定される。
Also, the focal length of the ultrasound beam in the scanning direction is medium distance.
When set to f 2 , a transmission pulse of voltage V 2 whose absolute voltage value is larger than the absolute value of the threshold voltage V The divided element A is at voltage level V2 , and the divided elements B and C are at voltage level V2.
The excitation will be controlled by V 2 − |V THRE |. This allows, in addition to adjusting the focal length in the scanning direction,
Its widthwise focal length is also set to a medium distance f5 .

また超音波ビームの走査方向焦点距離が遠距離
f3に設定されている場合には、送信パルス発生部
26から選択回路36に向けスレシホールド電圧
VTHREより高い電圧レベルV3の送信パルスが入力
される。このため、振動子10上の分割素子Aは
電圧レベルV3、分割素子B,Cは電圧レベルV3
−|THRH|の送信パルスによつて励振制御される
ため、超音波ビームの幅方向焦点距離はその走査
方向焦点距離に合わせて中距離f5に設定される。
Also, the focal length of the ultrasound beam in the scanning direction is long.
When set to f 3 , the threshold voltage is sent from the transmission pulse generator 26 to the selection circuit 36.
A transmit pulse with a voltage level V 3 higher than V THRE is input. Therefore, the dividing element A on the vibrator 10 is at the voltage level V 3 , and the dividing elements B and C are at the voltage level V 3
Since the excitation is controlled by the transmission pulse of -| THRH |, the focal length of the ultrasound beam in the width direction is set to a middle distance f5 in accordance with the focal length in the scanning direction.

このように、本実施例の装置においては、超音
波ビームの幅方向焦点距離が走査方向焦点距離の
調整に連動して行われ、各観測領域から分解能の
高い受信エコーを得ることができるため、これら
受信エコーを基にして形成される被検体の診断画
像は極めて分解能の高いものとなる。
In this way, in the apparatus of this embodiment, the width direction focal length of the ultrasound beam is adjusted in conjunction with the scanning direction focal length adjustment, and high-resolution received echoes can be obtained from each observation region. A diagnostic image of the subject formed based on these received echoes has extremely high resolution.

また本実施例の装置においては、超音波ビーム
の焦点距離が近距離、中距離、遠距離に設定され
るに従い、振動子面の励振電圧を低レベルの電圧
V1から順次高レベルの電圧V2,V3に切り替える
ため、被検体に向けて走査される超音波ビームは
近距離においては弱く、遠距離になるに従つて強
く設定される。その結果、被検体内を超音波ビー
ムが伝搬する際に受ける減衰を考慮した超音波ビ
ームの送受波が可能となり、全ての深さの観測領
域からも同程度の強さの受信エコーを得ることが
できるため、受信機構のダイナミツクレンジの幅
を狭く設定することが可能となる。また近距離観
測時に受信エコーが強すぎて振動子面と被検体お
よび被検体内の各境界面間における多重反射を生
ずるということも少ない。更に被検体に向けて送
受波される超音波ビームの音圧が常に適正レベル
に設定されるため、例えば、妊婦等の診断を行う
場合に、超音波ビームの音圧が大きすぎて被検体
に悪影響を与えるということもない。
In addition, in the device of this embodiment, as the focal length of the ultrasound beam is set to short, middle, or long distances, the excitation voltage on the transducer surface is reduced to a low level voltage.
Since V 1 is sequentially switched to high-level voltages V 2 and V 3 , the ultrasonic beam scanned toward the subject is set to be weak at a short distance, and set to be strong as the distance increases. As a result, it becomes possible to transmit and receive ultrasound beams that take into account the attenuation that the ultrasound beam receives when propagating inside the subject, and it is possible to obtain received echoes of similar strength from observation areas at all depths. Therefore, it is possible to set the dynamic range of the receiving mechanism to be narrow. Furthermore, during short-range observation, the received echoes are rarely so strong that multiple reflections occur between the transducer surface, the object, and the interfaces within the object. Furthermore, the sound pressure of the ultrasound beams transmitted and received toward the subject is always set at an appropriate level, so for example, when diagnosing a pregnant woman, the sound pressure of the ultrasound beam may be too high and hit the subject. It doesn't have any negative impact either.

第6図には、本発明の装置により送受波される
超音波ビームの幅方向焦点距離の計算結果が示さ
れている。第6図に示すグラフにおいて、横軸は
被検体の観測領域の深さを表わし、縦軸は超音波
ビームの幅方向のビーム径を表わしている。なお
計算は振動子10の各分割素子A,B,Cの幅を
6mmに形成し、かつこれら振動子面上に焦点距離
100mmの音響レンズを積層したものとして行つて
いる。
FIG. 6 shows the calculation results of the widthwise focal length of the ultrasonic beam transmitted and received by the apparatus of the present invention. In the graph shown in FIG. 6, the horizontal axis represents the depth of the observation region of the subject, and the vertical axis represents the beam diameter in the width direction of the ultrasound beam. Note that the calculation was performed by forming the width of each divided element A, B, and C of the vibrator 10 to be 6 mm, and setting the focal length on the vibrator surface.
This is done using a stack of 100mm acoustic lenses.

図において、特性曲線100は中央の分割素子A
のみを励振制御した場合を示し、特性曲線200は
分割素子A,B,Cを同時に励振制御した場合の
特性を示している。この図から明らかなように、
中央の分割素子Aのみを励振制御した場合には、
約35mmの観測領域の深さに対して焦点距離が設定
されており、振動子10の全部の分割素子A,
B,Cを励振制御した場合には、この超音波ビー
ムは深さ約87mm付近において、焦点距離が設定さ
れることとなる。従つて、この第6図に示すよう
な特性を有する超音波振動子を用いれば、幅方向
の分解能を4mmに設定した場合、深さが約150mm
程度の領域まで良好な診断画像を得ることが可能
となる。
In the figure, the characteristic curve 100 corresponds to the central dividing element A.
The characteristic curve 200 shows the characteristics when the excitation of the divided elements A, B, and C is simultaneously controlled. As is clear from this figure,
When only the central dividing element A is excited and controlled,
The focal length is set for the depth of the observation area of about 35 mm, and all the divided elements A,
When the excitation of B and C is controlled, the focal length of this ultrasonic beam is set at a depth of approximately 87 mm. Therefore, if an ultrasonic transducer with the characteristics shown in Fig. 6 is used, and the resolution in the width direction is set to 4 mm, the depth will be approximately 150 mm.
It becomes possible to obtain good diagnostic images up to a certain area.

第7図には、第6図に示すデータと対比するた
め、従来の診断装置により送受波される超音波ビ
ームの幅方向焦点距離の計算結果が示されてい
る。計算は振動子面の幅が10mm、振動子面上に焦
点距離70mmの音響レンズを積層したものとして行
つている。
In order to compare with the data shown in FIG. 6, FIG. 7 shows calculation results of the widthwise focal length of an ultrasound beam transmitted and received by a conventional diagnostic device. The calculations are performed assuming that the width of the transducer surface is 10 mm, and that an acoustic lens with a focal length of 70 mm is stacked on the transducer surface.

第6図および第7図に示す両データからも明ら
かなように、本発明の超音波診断装置は、近距離
から遠距離まで広範囲の領域にわたり良好な診断
画像を得ることが可能である。
As is clear from both the data shown in FIGS. 6 and 7, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is capable of obtaining good diagnostic images over a wide range of areas from short distances to long distances.

以上説明したように、本発明の超音波診断装置
は、超音波ビームをその走査面と直交する幅方向
にも焦点調整することができるため、被検体へ向
けた超音波ビームの送受波により被検体の診断を
行うに当たり、被検体の深さにかかわりなく良好
な診断画像を得ることができる。特に超音波ビー
ムの幅方向焦点距離の調整を超音波ビームの走査
方向焦点距離の調整と連動して行うことにより、
一層鮮明な診断画像を得ることができ、例えば、
生体等の診断を行うに当たり、被検体からの正確
かつ詳細な診断情報を得ることが可能となる。
As explained above, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention can also focus the ultrasonic beam in the width direction perpendicular to the scanning plane. When diagnosing a specimen, a good diagnostic image can be obtained regardless of the depth of the specimen. In particular, by adjusting the focal length of the ultrasound beam in the width direction in conjunction with the adjustment of the focal length of the ultrasound beam in the scanning direction,
Clearer diagnostic images can be obtained, for example,
When diagnosing a living body or the like, it becomes possible to obtain accurate and detailed diagnostic information from a subject.

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

第1図は本発明の超音波診断装置に用いられる
振動子の説明図、第2図および第3図はこの第1
図に示す振動子の励振制御動作を示す説明図、第
4図は第1図に示す振動子の励振回路の実施例を
示す回路図、第5図は第4図に示す回路のタイミ
ングチヤート図、第6図は本発明の超音波診断装
置の幅方向焦点距離の特性曲線を示す特性図、第
7図は従来の超音波診断装置の幅方向焦点距離の
特性曲線を示す特性図である。 10……振動子、20……電源回路、36……
選択回路、A,B,C……分割素子。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a transducer used in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are illustrations of this first transducer.
4 is a circuit diagram showing an example of the excitation circuit of the oscillator shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a timing chart of the circuit shown in FIG. 4. , FIG. 6 is a characteristic diagram showing the characteristic curve of the focal length in the width direction of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, and FIG. 7 is a characteristic diagram showing the characteristic curve of the focal length in the width direction of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus. 10... vibrator, 20... power supply circuit, 36...
Selection circuit, A, B, C...dividing elements.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数の振動子を励振制御し深さ方向において
焦点調整しながら超音波ビームを所定方向に電子
走査する超音波診断装置において、 前記電子走査を行う走査方向及び走査方向と直
交する幅方向に分割形成された複数の振動子と、 前記振動子の励振電圧を焦点距離が長くなるに
従つて高レベルに設定し複数の異なるレベルの励
振電圧パルスを発生する励振電圧発生回路と、 前記励振電圧パルスを焦点距離に応じて選択し
て該励振電圧発生回路から出力させ送信タイミン
グパルスを出力する送信制御回路と、 前記励振電圧パルスの電圧を充電するコンデン
サを前記送信タイミングパルスを入力してスイツ
チングするスイツチング素子とを含み該スイツチ
ングに合わせて充電された前記励振電圧パルスに
応じた送信パルスを放電出力する送信パルス発生
回路と、 前記送信パルス発生回路から出力される送信パ
ルスを入力し中央部だけの振動子を励振する第1
励振回路と前記送信パルス発生回路から出力され
る送信パルスを入力し該送信パルスを予め定めら
れた基準値と比較してその所定電圧レベルが該基
準値レベルよりも高くなるに従つて中央部以外の
振動子を励振する第2励振回路とを含み第1励振
回路により前記複数の幅方向の振動子のうち中央
部だけの振動子を励振すると共に第2励振回路に
より所定電圧レベルが該基準値レベルよりも高く
なるに従つて励振される振動子の幅方向の数を増
加させるように選択制御する選択回路と、を備
え、 走査方向で選択された振動子及び前記選択回路
により幅方向で選択された振動子により被検体の
深さ方向において焦点調整を行つた1つの超音波
ビームを形成することを特徴とする超音波診断装
置。
[Scope of Claims] 1. In an ultrasonic diagnostic apparatus that electronically scans an ultrasound beam in a predetermined direction while controlling excitation of a plurality of transducers and adjusting focus in the depth direction, a scanning direction in which the electronic scanning is performed and a scanning direction; A plurality of vibrators are divided and formed in orthogonal width directions, and an excitation voltage generation circuit that sets the excitation voltage of the vibrators to a higher level as the focal length becomes longer, and generates excitation voltage pulses of a plurality of different levels. a transmission control circuit that selects the excitation voltage pulse according to the focal length and causes the excitation voltage generation circuit to output the transmission timing pulse; and a transmission control circuit that selects the excitation voltage pulse according to the focal length and outputs the transmission timing pulse. a transmission pulse generation circuit that discharges and outputs a transmission pulse corresponding to the excitation voltage pulse charged according to the switching, including a switching element that inputs and switches; and a transmission pulse generation circuit that inputs the transmission pulse output from the transmission pulse generation circuit. The first oscillator excites only the central part of the oscillator.
A transmission pulse outputted from an excitation circuit and the transmission pulse generation circuit is input, and the transmission pulse is compared with a predetermined reference value, and as the predetermined voltage level becomes higher than the reference value level, a second excitation circuit that excites the vibrators of the plurality of transducers; the first excitation circuit excites only the central vibrators among the plurality of widthwise vibrators; a selection circuit that selectively controls the number of vibrators to be excited in the width direction to increase as the level becomes higher than the level, the vibrators selected in the scanning direction and the selection circuit selected in the width direction. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that a single ultrasonic beam whose focus is adjusted in the depth direction of a subject is formed using a transducer.
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