JPH0471544A - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、電子走査式の超音波診断装置、特に高分解
画像の得られる超音波診断装置に関する。

（ロ）従来の技術 一般に複数の超音波振動子が並設される超音波探触子を
用いた超音波診断装置としては、第３図に示す構成のも
のが知られている。この超音波診断装置において、複数
個の超音波振動子を含む超音波探触子２１は、送受波回
路１２から超音波パルスが集束するように位相制御され
た電気パルスが与えられ、これが超音波探触子２１で超
音波パルスに変換され、放射される。放射された超音波
パルスに対する反射波は超音波探触子２１で受信され、
送受波回路２２を経て整相加算回路２４に入力され、送
信の場合と同様に遅延量重みづけ加算される。そして信
号処理回路２５において対数圧縮などの処理をされ、走
査変換回路２６で、信号形式が画像表示に合うように変
換され、画像表示器２７に表示される。制御回路２８は
、上記各回路の一連の動作を制御する。

この超音波診断装置の従来の受信系の具体回路を第４図
に示している。同図において、超音波振子１は６４個の
振動子１−１．１−２、・・・　１−６４から構成され
、さらに８個の１次スイッチ２−３．２−２、・・・、
２−６が設けられ、これら１次スイッチ２−１．２−ｔ
、・・・、２−６によって連続する所定の個数（開口数
：８個）の振動子を選択できるようになっている。すな
わち振動子１−１．１−２、・・・１、がそれぞれ１次
スイッチ２−１．２４、・・・２−６に接続され、さら
に次の振動子１−１．１−１゜、・・・　１−８．がそ
れぞれ１次スイッチ２−１．２４、・・・、２−６に順
次接続されている。各１次スイッチ２−．．２１、・・
・、２−８からの受信信号は、それぞれ送受波回路３−
１．３−２、・・・、３−８を経て、２次スイッチ４に
入力されている。２次スイッチ４の出力が、それぞれ増
幅器５−、　５−、、・・・　５４、整相器６−１．６
−２、・・・　６−８を加算器７に入力されている。１
次スイッチ２−１は、第５図に示すように、８個のスイ
ッチＳ、、Ｓ２、・・・、Ｓ８を備え、これらのスイッ
チＳ、　、Ｓ２、・・・、Ｓ８のうちの１つがＯＮされ
るようになっている。いずれのスイッチがＯＮするかは
、制御回路２８からの制御信号Ｃ８によって制御される
。２次スイッチ４は８人力、８出力であり、各入力と各
出力間に８Ｘ８個のスイッチが接続され、やはり制御回
路２８からの制御信号により８人力と８出力を接続する
８個のスイッチがＯＮするようになっている。

この受信回路では、低価格化のために整相器６の自由度
を低くし、２次スイッチ４を用いた走査によって１次ス
イッチ２で選択された振動子に対する遅延量が変化する
に対応している。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記したように、従来の超音波診断装置では、１次スイ
ッチ、２次スインチ構成をとるものがほとんどであるが
、開口数がｎの場合２次スインチとしてｎＸｎ構成（ｎ
＝８の場合、８×８）のスイッチを設けている。

走査方向の分解能を向上させるには使用する開口数を多
くすればよいが、第４図の例では２次スイッチとして８
×８のものを必要とする。また、実際の使用例として開
口数は８てはなく、１６以上に設定することが多い。そ
のため、例えば口径数が３２の場合を考えると、２次ス
イッチ４としては３２Ｘ３２構成のものが必要となる。

このような大容量の２次スイッチを市販部品で構成する
となると、現在市販のクロスポイントスイッチでも１６
×８構成のものが最大であり、これを用いても８個必要
となり、非常に面積をとり、信号に対する負荷容量が大
きくなるため周波数特性が劣化する。またクロストーク
も大きくなり、特に深さ方向の分解能を向上させるため
に超音波周波数を高周波化する場合の大きな障害となる
。また、整相器の数も多くなり、価格の上昇をまねく。

また、装置によっては細やかな焦点制御や様々な探触子
周波数・タイプ（リニア・コンベックスなと）への整相
器の自由度を低くできないことがあり、この場合には２
次スイッチが設けられないこともある。この場合でも、
開口数を大きくすることによって自由度の高い整相器の
数が増大しコスト上昇につながる。等の問題があった。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、２次スイッチを小容量のものとなし得、上記問題点
を解決する超音波診断装置をｆπ供することを目的とし
ている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明の超
音波診断装置は、複数個の振動子を配列した超音波探触
子と、前記複数個の振動子から連続する所定の振動子を
選択する複数個の１次スイッチと、送波・受波の各信号
を分離する送受波回路と、前記１次スイッチによって選
択された振動子のうち整相のための遅延量が等しくなる
振動子同士を選択するための複数個の２次スイッチと、
これら２次スイッチによって選択された振動子からの信
号を加算する複数個の加算手段と、これらの加算手段の
出力を任意の距離で節点を結ぶように整相する複数個の
整相手段と、これら整相手段の出力を加算する加算手段
とを特徴的に備えている。

この超音波診断装置では、１次スイッチによって選択さ
れた振動子のうち整相のための遅延量が等しくなる振動
子同士を選択するための複数個の２次スイッチを設け、
さらに２次スイッチの出力を加算手段で加算するもので
あるから、２次スイッチの大きさを小さくできる。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す超音波診断装置の
要部回路図である。この実施例装置においても複数の振
動子１−５．１−２、・・・　１−５４を有する超音波
振動子１．１次スイ・ンチ２−３．２−２、・・・　２
−８及び送受波回路３−１．３−２、・・・　３−８を
備えており、この点第４図に示した従来の回路と同様で
あり、その接続も同様である。

しかし、第４図の回路と相違して２×２の２次スイッチ
を４個（８−１，８−２，８−３，８−４）を備えてい
る。そして、送受波回路を奇数番目のもの３−　３−３
．３−６．３−１と偶数番目３−２．３−４．３−６．
３−８とに分け、奇数番目の４つに対し、２個の２次ス
イッチ８−１．８−３を割り当て、偶数番目の４つ６二
対し２個の２次スイ・ノチ８−２．８−４をＩＩす当て
ている。そして、送受波回路３−３３からの信号を２次
スイッチ８−３に入力し、送受波回路３−２．３−６か
らの信号を２次スイッチ８−２に入力し、送受波回路３
−３．３−５からの信号を２次スイッチ８−３に入力し
、さらに送受波回路３−４．３４からの信号を２次スイ
ッチ８−１に入力している。これら２次スイッチへの人
力は開口数ｎ＝８の場合、２個ずつ組み合わせて入力す
るが、その入力の組合せは、第６図に示すように奇数番
目については、円を８分割し、それを半分にしたもの同
士、つまり第１番目と第３番目、第５番目と第７番目を
組み合わせる。偶数番目の場合は、半円の対向する同志
、つまり第２番目と第６番目、第４番目と第８番目を組
み合わせる。

また、２次スイッチ８−１、・・・　８−４よりの出力
のうち、整相遅延量の等しいもの同士が、４個の加算器
９−１．９−２．９−３．９−４に加えられている。

つまり、２次スイッチ８−１の２出力が加算器９と９−
３に加えられ、２次スイッチ８−２の２出力が加算器９
−１と９−２に加えられ、２次スイッチ８−３の２出力
が加算器９−２と加算器９−４に加えられ、さらに２次
スイッチ８−４の２出力が加算器９．、、と９−４に加
えられている。また、各２次スイ・ンチ８−Ｉ、８−２
、・・・、８−４の２出力がスイ・ンチ内で２人力のう
ちいずれに接続されるかは加算器に入力される信号の整
相遅延量が等しくなるように選択制御される。この制御
も制御回路２８によってなされる。各加算器９−１、・
・・、９−４の出力は、それぞれ整相器１０−１、・・
・　１０−４を経て加算器１１に入力されるようになっ
ている。整相器１０−１、・・・　１０−４の遅延量も
制御回路２８によってなされる。

次に、以上のように構成される実施例回路の動作につい
て説明する。先ず、制御回路２日からの制御信号Ｃ８に
より２次スイッチ２−１．２−２、・・・２−６は、全
てスイッチＳ、がＯＮされる。これにより振動子１−、
．１−２、・・・　１−ａに対し、送波信号が各２次ス
イッチｌ、　　１２、・・・、２−６を介して加えられ
る。加えられる送波信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・、Ｔ
８のタイミングは先ず、最初に８個の振動子１−１．１
−２、・・・　１−８のうち両端で対称の位置にある１
−１，１−ｓに加える送波信号Ｔ、、Ｔｌｌが入力され
、次に振動子１−ｔ、１−１に対応する送波信号Ｔｚ　
、Ｔ７が入力され、続いて振動子１−３．１−６に対応
する送波信号Ｔ３、Ｔ、が入力され、最後に振動子１−
４．１−５に対応する送波信号Ｔ４、Ｔ５が入力される
。これにより、超音波の照射対象物の中央部で送波信号
の波面が揃えられる。次に、照射対象物で反射した超音
波信号は、それぞれ振動子１−１．１−２、・・・　ｌ
−８で受波され、電気信号に変換され、それぞれ２次ス
イッチ２２４、・・・　２−＠のスイッチＳ、を介して
送受波回路：Ｌ、　　、Ｌ、、・・・　３−８に導出さ
れる。

この場合、対称の位置にある振動子ｌ−１、と１−ｅの
受波信号が導出される送受波回路３−、と３−８の出力
が２次スイッチ８−＋、と８−４を経て、加算器９−３
に入力される。同しく対称の位置にある振動子１−２と
１−１の受波信号が導出される送受波回路３−２と３−
７の出力が、２次スイッチ８−２と８−３を経て加算器
９−２に入力される。同様にして送受波回路３−３と３
−６の出力が２次スイッチ８と８−２を経て加算器９−
３に、また送受波回路５と３−３の出力が２次スイッチ
８−３．８−４を経て加算器９−４にそれぞれ入力され
る。そして各加算器９、、ｌ、・・・、９−４で整相遅
延量の等しいもの同士が加算され、各加算器９−１、・
・・９−４の出力は各整相器１０−Ｉ、・・・　１０−
４に入力される。両端の振動子１−＋、１−ｅからの受
波信号が加算された加算器９−５からの出力が入力され
る整相器９−３の遅延量が最も小さく、以下順次整相器
１０−２．１０−３．１０−４の順で遅延量が大となり
、ここで信号の波面が揃えられて加算器１１で加算され
て受波整相出力として次段に送られる。受波信号の戻り
は照射対象物が深いほど遅いので上記動作は送波信号が
入力されてから、受波信号が十分に戻る程度の間継続さ
れる。

次に、制御信号Ｃ８により１次スインチ２−１のみが切
替えられ、１次スイッチ２−１のスイッチＳＩがＯＦＦ
され、スイッチＳ２がＯＮされる。その他の１次スイッ
チ２−２、・・・　２〜８はスイッチＳがＯＮのままで
ある。これにより、振動子１−２．１−３、・・・　１
−９に対し、送波信号Ｔ３、・・・、Ｔ８が加えられる
ことになる。今度は、両端の振動子が１−２、■−７と
なるので、送波信号Ｔ、、Ｔ２が最初に加えられ、振動
子１−９．１−６が真中となるので、送波信号Ｔ　ｓ　
、Ｔ　ｂが最後に加えられることになる。そして受波信
号は振動子１−２と１−９で受波されたものが、１次ス
イッチ２−２、送受波回路３４．２次スイッチ８−２と
１次スイッチ２−１、送受波回路３−１２次スイッチ８
−１を経て加算器９−Ｉに入力される。また振動子１−
３と１−８で受波されたものが、１次スイッチ２−３、
送受波回路３−３．２次スイッチ８−１と１次スイッチ
２−８、送受波回路３−８．２次スインチ８−４を経て
加算器９−３に入力される。また、振動子１−４と１−
７で受波されたものが１次スイッチ２−４、送受波回路
３−４．２次スイッチ８−４と１次スイッチ２−７、送
受波回路３−６．２次スイッチ８−３を経て加算器９−
４に入力される。また、振動子１−５と１−６で受波さ
れたものが１次スインチ２−６、送受波回路３−９．２
次スイッチ８−３と、１次スインチ２−６、送受波回路
３−６．２次スイッチ８−２を経て加算器９４に入力さ
れる。そして各加算器９−３、・・・９−４の出力は、
それぞれ整相器１０−３、・・・１０−４で波面が揃え
られて加算器１１で加算されて受波整相出力として次段
に送られる。

続いて、今度は１次スイッチ２−２のみ切り替え、つま
りスイッチＳ１をＯＦＦしてスイッチＳ２をＯＮとし、
他の１次スイッチは前回のままである。

これにより振動子１−３、・・・　１−３゜が駆動振動
子となる。受波信号の処理は、上記と同様にして実行さ
れる。そして、１次スイッチを１個ずつ切り替え、駆動
する振動子を１個ずつずらしてゆく。

そして６４個の切り替えにより走査幅における全受波デ
ータを得ることができる。

なお、上記実施例では口径数が８の場合について説明し
たが、−船釣に口径数がｎ　（ｎ＝２ＸｆＸｍ；ｌ、ｍ
は２以上の整数）の場合、２次スインチ８の構成として
送受波回路３の奇数番目のものにはｌｘｌ構成のものを
ｍ個、偶数番目のものにはｍＸｍ構成のものを！個とす
るか、奇数番目のものにはｍＸｍ構成のものを２個、偶
数番目のものには！×！構成のものをｍ個とすればよい
（特にｌ＝ｍでかつ２のべき乗の場合が効果的である。

以後ｎはこの場合について述べる）。

例えば口径数３２の場合、２次スイッチ８はｌ＝ｍ＝４
なので奇数番目、偶数番目とも４×４構成のものがそれ
ぞれ４個ずつ有れば良い。これを第４図に示したものと
同態様の従来のものと比較すると、従来の３２Ｘ３２構
成のもの１個に対し、２次スインチ８の入力容量と面積
が１／８となり、クロスドープも同程度改善される。−
船釣に口径数ｎの場合、第４図の構成に比べ１／、ｒコ
］−７〒ゴになる。また、整相器１０は自由度の大きい
ものが必要となるが数自体は１／２になる。

口径数３２の場合の、送受波回路の２次スイ・ノチに対
する組合せは、第７図を参照して決定する。

すなわち円を３２等分し、１／４円ずつグループ化し、
奇数番目については、各１／４円で１絹みとして入力し
、例えば１．３．５．７番目を同一の２次スイッチに入
力し、偶数番目は各１／４円から１個ずつ抽出して１組
とする。例えば２．１０．１８．２６番目を同一の２次
スイッチに入力する。

第２図は、この発明の他の実施例を示す超音波診断装置
の要部回路図である。

この実施例回路は、超音波振動子１．１次スイッチ２、
送受波回路３．２次スイッチ８及び加算器９を備える点
で第１図のものと同様であり、加算器９（’１．、・・
・　９−４）までの接続も同様である。しかし、第１図
のものと相違して加算器９−Ｉ、９−２．９−３．９−
４の出力を４×４構成〔−般には口径数ｎの場合（ｎ／
２）Ｘ　（ｎ／２）構成］の３次スイッチ１２に入力し
ている。そして、３次スイッチ１２によって整相器１３
（１３−、，１３−２，１３−３，１３−４）への入力
を切り替えている。

第１図の実施例では整相器１０に自由度の高いものを用
いる必要があるが、この実施例では整相器１３の自由度
は低いものでよい。また、この実施例方式では第１図の
ものに比し３次スイッチ１２を必要とするが、第４図の
従来の２次スイッチ４に比べると１／４の大きさであり
、２次スイッチ８を合わせてもｌ／２（一般には口径数
ｎの場合、１／４＋１／、／””’ヌ］ニ２下ゴ）の大
きさであり、整相器数は１／２でかつ自由度の低いもの
が使用できる。

（へ）発明の効果 この発明によれば、１次スイッチと送受波回路を奇数番
目のものと偶数番目のものとに分け、それぞれ２次スイ
ッチに接続し、整相遅延量の等しいもの同士を選択し、
加算器で加え合わすようにしたので、以後の整相回路数
を従来のものに比し半減でき使用する２次スイッチの構
成も小さな容量でよくなり、小型化、低価格化が可能と
なり、周波数特性の改善、高周波での使用が容易となる
等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す超音波診断装置の
要部回路図、第２ばば、この発明の他の実施例を示す超
音波診断装置の要部回路図、第３図の超音波診断装置の
全体構成を示すブロック図、第４図は、従来の超音波診
断装置を示す要部回路図、第５図は、１次スイッチの構
成を示す回路図、第６図は、第１図の超音波診断装置に
おける２次スイッチの組合せ方を説明する図、第７図は
、口径数が３２の場合の２次スイッチの組み合わせ方を
説明する図である。 １：超音波振動子、　２：１次スイッチ、３：送受波回
路、　　　８：２次スイッチ、９・１１：加算器、　１
０：整相器。 第５図 第６図 特許出願人　　　　　　オムロン株式会社代理人　　　
弁理士　　中　村　茂　信第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の振動子を配列した超音波探触子と、前記
   複数個の振動子から連続する所定の振動子を選択する複
   数個の１次スイッチと、 送波・受波の各信号を分離する送受波回路と、前記１次
   スイッチによって選択された振動子のうち整相のための
   遅延器が等しくなる振動子同士を選択するための複数個
   の２次スイッチと、これら２次スイッチによって選択さ
   れた振動子からの信号を加算する複数個の加算手段と、
   これらの加算手段の出力を任意の距離で焦点を結ぶよう
   に整相する複数個の整相手段と、 これら整相手段の出力を加算する加算手段と、を設けた
   ことを特徴とする超音波診断装置。