JPH0546222B2 - - Google Patents

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JPH0546222B2
JPH0546222B2 JP60261795A JP26179585A JPH0546222B2 JP H0546222 B2 JPH0546222 B2 JP H0546222B2 JP 60261795 A JP60261795 A JP 60261795A JP 26179585 A JP26179585 A JP 26179585A JP H0546222 B2 JPH0546222 B2 JP H0546222B2
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JP
Japan
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element group
transducer
transducers
transducer array
ultrasonic
Prior art date
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Application number
JP60261795A
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Japanese (ja)
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JPS62121353A (en
Inventor
Tomomasa Sato
Shigeru Igarashi
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Tokyo Keiki Co Ltd
Tokimec Inc
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Tokyo Keiki Co Ltd, Tokimec Inc filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
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Publication of JPS62121353A publication Critical patent/JPS62121353A/en
Publication of JPH0546222B2 publication Critical patent/JPH0546222B2/ja
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、超音波を対象物に照射してその反射
像を得る超音波撮像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an ultrasonic imaging device that irradiates an object with ultrasonic waves and obtains a reflected image thereof.

(従来技術) 従来、この種の超音波撮像装置としては第6図
に示すような開口合成超音波診断装置がある。こ
れは、人体等の対象物Xに対し超音波を送信する
と共に対象物Xからの反射超音波を受信する手段
として、多数(例えば64個)の振動子を配列して
成る振動子アレイ1を備えている。この振動子ア
レイ1中の振動子は、パルス発生器(パルサー)
2で作られた所定周波数のパルス信号が増幅器3
および振動子切換器4を介して加えられることで
振動して超音波を発生する一方、超音波を受ける
と電圧を発生する圧電素子で構成されている。ま
た、振動子切換器4は、振動子アレイ1中の振動
子を送信または受信に順次切り換えるものであ
る。
(Prior Art) Conventionally, as this type of ultrasonic imaging apparatus, there is an aperture synthetic ultrasonic diagnostic apparatus as shown in FIG. This uses a transducer array 1 consisting of a large number (for example, 64) of transducers arranged as a means for transmitting ultrasonic waves to an object X such as a human body and receiving reflected ultrasonic waves from the object X. We are prepared. The oscillators in this oscillator array 1 are pulse generators (pulsars)
The pulse signal of a predetermined frequency generated in step 2 is sent to amplifier 3.
It is composed of a piezoelectric element that vibrates and generates ultrasonic waves when applied via the transducer switch 4, and generates voltage when it receives ultrasonic waves. Further, the transducer switching device 4 sequentially switches the transducers in the transducer array 1 to transmission or reception.

本装置の作動時には、振動子アレイ1中の振動
子から対象物Xに向けて超音波を照射すると共に
対象物からの反射超音波を同じ振動子で受信し、
1ラインのデータを振動子切換器4から増幅器5
およびアナログ/デイジタル(A/D)変換器6
を介してラインメモリ7に一時格納した後、各振
動子に対応したフレームメモリ8に貯える。対象
物Xの像は、振動子アレイ1中の振動子を順次切
換走査しながら全てのラインのデータをフレーム
メモリ8に貯え、その後演算部9にて像再生ない
し開口合成処理を行い、デイジタルスキヤンコン
バータ10を介して1画面を表示器11に表示す
ることで観察される。
When this device is in operation, ultrasonic waves are emitted from the transducers in the transducer array 1 toward the object X, and the same transducers receive reflected ultrasonic waves from the object.
One line of data is transferred from the transducer switcher 4 to the amplifier 5.
and analog/digital (A/D) converter 6
After temporarily storing it in the line memory 7 via the oscillator, it is stored in the frame memory 8 corresponding to each vibrator. The image of the object It is observed by displaying one screen on the display 11 via the converter 10.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の超音波撮像装
置にあつては、振動子アレイ中の開口面積の小さ
い振動子から対象物に向けて超音波を広げて照射
するため、特に生体中では照射エネルギが減少
し、受信した超音波のエネルギも小さくなること
から再生像に十分なS/N比が得られず、また、
各振動子に対応したフレームメモリに貯えたデー
タから開口合成演算を行うため、演算量が多く、
演算速度の向上や演算処理の単純化を図ることが
困難であるという問題があつた。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such conventional ultrasonic imaging devices, ultrasonic waves are spread and irradiated toward the target object from the transducer with a small opening area in the transducer array. Therefore, especially in the living body, the irradiation energy decreases and the energy of the received ultrasound also decreases, making it impossible to obtain a sufficient S/N ratio in the reconstructed image.
Since the aperture synthesis calculation is performed from data stored in the frame memory corresponding to each transducer, the amount of calculation is large.
There was a problem in that it was difficult to improve the calculation speed or simplify the calculation process.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、このような従来の問題点を鑑みてな
されたもので、複数個の超音波受信用振動子を配
列して成る振動子アレイと、該振動子アレイ中の
振動子を順次切り換えて超音波の送受信を行う切
換手段と、該振動子アレイ中の振動子で受信した
超音波から開口合成処理により対象物の反射像を
得る像再生処理手段とを備えた超音波撮像装置に
おいて、振動子アレイ中の隣接する少数の振動子
で送信素子群を構成し、他の離散的に位置する振
動子で送信素子群より開口面積を大きい受信素子
群を構成することにより、十分に大きい受信開口
を確保し、受信超音波のエネルギを大きくして十
分なS/N比がとれるようにする一方、開口合成
に必要な演算量が少なくして演算速度の向上およ
び演算処理の単純化を可能にしたものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention has been made in view of such conventional problems, and includes a transducer array comprising a plurality of ultrasonic receiving transducers arranged, and a switching means for transmitting and receiving ultrasonic waves by sequentially switching the transducers in the transducer array; and an image reproduction processing means for obtaining a reflected image of the object by aperture synthesis processing from the ultrasonic waves received by the transducers in the transducer array. In an ultrasonic imaging device with By configuring this structure, a sufficiently large reception aperture is secured and the energy of the received ultrasonic waves is increased to obtain a sufficient S/N ratio, while the amount of calculation required for aperture synthesis is reduced and the calculation speed is increased. This makes it possible to improve performance and simplify calculation processing.

(実施例) 以下、添付図面に示す本発明の実施例について
説明する。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings will be described.

第1図は本発明による超音波診断装置の構成を
示す図で、21は振動子アレイないし探触子であ
り、この振動子アレイ中の振動子は、パルス発生
器22で作られた所定周波数のパルス信号が増幅
器23および振動子切換器24を介して加えられ
ることで振動して超音波を発生し、超音波を受け
ると電圧を生ずる圧電素子で構成されている。本
装置における振動子切換器24は、後述の撮像手
順に従つて振動子アレイ21中の振動子を送信素
子群または受信素子群に順次切り換える機能を有
する。振動子切換器24の受信部は、複数個の増
幅器25および遅延回路26と、それらの出力を
加算する加算器27と、A/D変換器28と、デ
イジタルスキヤンコンバータ29とを介して、表
示器30に接続されている。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. Reference numeral 21 represents a transducer array or a probe, and the transducers in this transducer array have a predetermined frequency generated by a pulse generator 22. It is composed of a piezoelectric element that vibrates and generates ultrasonic waves when a pulse signal is applied thereto via the amplifier 23 and the transducer switch 24, and generates a voltage when receiving the ultrasonic waves. The transducer switching device 24 in this device has a function of sequentially switching the transducers in the transducer array 21 to a transmitting element group or a receiving element group according to an imaging procedure described below. The receiving section of the transducer switcher 24 transmits the display via a plurality of amplifiers 25 and delay circuits 26, an adder 27 that adds the outputs thereof, an A/D converter 28, and a digital scan converter 29. is connected to the device 30.

次に、本装置の撮像手順について説明する。 Next, the imaging procedure of this device will be explained.

本発明によれば、第1図および第2図に示すよ
うに、振動子アレイ21を構成する振動子のうち
隣接する少数(この場合5個)の振動子で送信素
子群31を構成し、それらの振動子から対象物X
に向けて収束超音波を照射すると共に、他の離散
的に位置する振動子で送信素子群31より開口面
積の大きい受信素子群32を構成し、対象物Xに
て反射された超音波を受信する。以下、このよう
な素子群による超音波の送受信で対象物Xの映像
が得られることを説明する。
According to the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a transmitting element group 31 is configured by a small number (in this case, five) of adjacent vibrators among the vibrators constituting the vibrator array 21, From those oscillators to the object
At the same time, other discretely located transducers constitute a receiving element group 32 having a larger aperture area than the transmitting element group 31, and receive the ultrasonic wave reflected by the object X. do. Hereinafter, it will be explained that an image of the object X can be obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves using such a group of elements.

まず第3図に示すように、振動子アレイ21の
送信素子群31の中心を原点とし、振動子の送受
信面を(x、y)平面とする座標系を考える。図
において、振動子の幅をl、送信素子群の振動子
間隔をlT、受信素子群の振動子間隔をlR、送信素
子群の開口長さをXTおよびYT、受信素子群の開
口長さをXRおよびYRとすると、この実施例の場
合、lT=l、XT<XR、YT=YRである。
First, as shown in FIG. 3, consider a coordinate system in which the center of the transmitting element group 31 of the transducer array 21 is the origin and the transmitting and receiving surface of the transducer is the (x, y) plane. In the figure, the width of the transducer is l, the transducer spacing of the transmitting element group is l T , the transducer spacing of the receiving element group is l R , the aperture length of the transmitting element group is X T and Y T , the transducer spacing of the receiving element group is Letting the aperture lengths be X R and Y R , in this example, l T =l, X T <X R , and Y T = Y R.

今、送信素子群の1振動子の位置を rT=(xT、yT、0) とすれば、送信する超音波の複素信号の時間領域
および周波数領域での表現は夫々次のように定め
られる。
Now, if the position of one transducer in the transmitting element group is r T = (x T , y T , 0), the time domain and frequency domain expressions of the complex signal of the transmitted ultrasound are as follows, respectively. determined.

sT(rT、t)=∫〓21ST(rT、ω)exp(jωt)dω(1
) ST(rT、ω)=1/TcT 0sT(rT、t)exp(−jωt)d
t(2) ここで、ω1、ω2は夫々送信される超音波に含
まれる最小および最大の角周波数で、ω1=ω2
もよい。Tcは時間幅である。
s T (r T , t)=∫〓 21 S T (r T , ω)exp(jωt)dω(1
) S T (r T , ω) = 1/T cT 0 s T (r T , t)exp(−jωt)d
t(2) Here, ω 1 and ω 2 are the minimum and maximum angular frequencies included in the transmitted ultrasound, respectively, and ω 12 may be satisfied. T c is the time width.

次に、原点から距離 r=(x、y、z) の位置にある対象物の反射係数を、簡便のため周
波数に依存しないものとしてρ(r)とし、受信
素子群の1振動子の位置を rR=(xR、yR、0) とすれば、受信される反射超音波は次のように表
わされる。
Next, the reflection coefficient of an object located at a distance r = (x, y, z) from the origin is assumed to be frequency-independent for the sake of simplicity, and is assumed to be ρ(r), and the position of one oscillator in the receiving element group is If r R = (x R , y R , 0), the received reflected ultrasound is expressed as follows.

sR(rR、rT、t)= ∫ rρ(r)sT(rT、t−tc)dr (3) SR(rR、rT、ω)= ∫ rρ(r)ST(rT、ω)exp(−jωtc)dr (4) ただし、tc=|r−rT|+|rR−r|/C (Cは超音波の速度)は遅延時間を示す。s R (r R , r T , t) = ∫ rρ(r) s T (r T , t−t c ) dr (3) S R (r R , r T , ω) = ∫ rρ(r) S T (r T , ω) exp (−jωt c ) dr (4) However, t c = |r−r T |+|r R −r|/C (C is the speed of the ultrasonic wave) indicates the delay time .

上記(3)、(4)式は1個の送信素子による超音波を
受信した場合であるから、送信素子群全体を考え
ると、 sR(rR、t)=1/AT ∫ rT ∫ rρ(r)sT(rT、t−tc)drdrT (5) SR(rR、ω)=1/AT ∫ rT ∫ rρ(r)ST(rT、ω)・exp(−jωtc)drdrT (6) ただし、 AT=XT・YT(送信素子群の開口面積) 上記(6)式を(2)式で除すると、対象物Xのホログ
ラムH(rR、rT、ω)が求められ、これを逆フー
リエ変換すると、対象物Xと振動子アレイ21と
の間の超音波の伝搬時間情報h(rR、rT、t)が
得られる。すなわち、 H(rR、rT、ω)=SR(rR、ω)/ST(rT、ω
)=1/AT ∫ rT ∫ rρ(r)exp(−jωtc)drdrT (7) であるから、 h(rR、rT、t)=1/W∫〓21H(rR、rT、ω)ex
p(jωt)dω=1/WAr ∫ rT ∫ r∫〓21ρ(r)exp{jω(t−tc)}dωdrdrT (8) ここで、W=ω2−ω1は帯域幅である。
Equations (3) and (4) above are for the case where ultrasonic waves are received by one transmitting element, so considering the entire transmitting element group, s R (r R , t) = 1/A T ∫ r T ∫ rρ(r)s T (r T , t−t c ) drdr T (5) S R (r R , ω)=1/A T ∫ r T ∫ rρ(r) S T (r T , ω)・exp(−jωt c ) drdr T (6) However, A T =X T・Y T (Aperture area of transmitting element group) If the above equation (6) is divided by equation (2), the hologram H of the object (r R , r T , ω) is obtained, and by performing inverse Fourier transform on this, the ultrasonic propagation time information h (r R , r T , t) between the object X and the transducer array 21 is obtained. It will be done. That is, H(r R , r T , ω)=S R (r R , ω)/S T (r T , ω
)=1/A T ∫ r T ∫ rρ(r) exp(−jωt c ) drdr T (7), so h(r R , r T , t)=1/W∫〓 21 H( r R , r T , ω) ex
p(jωt)dω=1/WA r ∫ r T ∫ r∫〓 21 ρ(r)exp{jω(t−t c )}dωdrdr T (8) Here, W=ω 2 −ω 1 Bandwidth.

この超音波伝搬時間情報h(rR、rT、t)に基
づき、受信素子群32の各振動子に対して次のよ
うな開口合成処理を施すことにより、対象物Xの
3次元反射率分布すなわち再生点の位置rIにおけ
る3次元画素が得られる。すなわち、 I(rI)=1/AR ∫ rRh(rR、rT、tI)drR (9) ただし、 rI=(xI、yI、zI) tI=|rI−rT|+|rR−rI|/C AR=XR・YR(受信素子群の開口面積) この(9)式は、第1図に示した装置の遅延回路2
6による遅延処理と加算器27による合成処理を
施すことで実現でき、1ラインの超音波反射像を
得る。
Based on this ultrasonic propagation time information h (r R , r T , t), the three-dimensional reflectance of the object A distribution, that is, a three-dimensional pixel at the position r I of the reproduction point is obtained. That is, I (r I ) = 1/A R ∫ r R h (r R , r T , t I ) dr R (9) where, r I = (x I , y I , z I ) t I = | r I −r T |+|r R −r I |/C A R =X R・Y R (Aperture area of receiving element group) This equation (9) is expressed by the delay circuit 2 of the device shown in FIG.
This can be realized by performing delay processing by 6 and compositing processing by adder 27 to obtain a 1-line ultrasonic reflection image.

そして、第2図に示したように隣接する振動子
から成る送信素子群31と離散的に位置する振動
子から成る受信素子群32を両方について順次位
置を走査することにより、1フレームの超音波映
像を得ることができる。
As shown in FIG. 2, by sequentially scanning the positions of both the transmitting element group 31 consisting of adjacent transducers and the receiving element group 32 consisting of discretely located transducers, one frame of ultrasonic waves is generated. You can get the picture.

以下、(9)式に基づいて再生像の解析を行う。 Hereinafter, the reconstructed image will be analyzed based on equation (9).

まず、(9)式に(8)式を代入すると、 I(rI)=1/ARATW ∫ rR ∫ rT ∫ r∫〓21ρ(r)exp{jΦ}dωdrdrTdrR (10) ただし、 Ф=ω(tI−tc)=ω/C(|rI−rT|+|rR−rI|−
|r−rT|−|rR+r|)(11) ここで、zI≒z=aとおくと、フレネル近似に
より Ф≒ω/C{2(zI−z)+(xI 2−x2)/a+(yI 2
y2)/α xI−x/axT−yI−y/ayT−xI−x/axR
−yI−y/ayR}(12) となる。
First, by substituting equation (8) into equation (9), I(r I )=1/A R A T W ∫ r R ∫ r T ∫ r∫〓 21 ρ(r)exp{jΦ}dωdrdr T dr R (10) However, Ф=ω(t I −t c )=ω/C(|r I −r T |+|r R −r I |−
|r−r T |−|r R +r|) (11) Here, if we set z I ≒z=a, Ф≒ω/C{2(z I −z) + (x I 2 −x 2 )/a+(y I 2
y 2 )/α x I −x/ax T −y I −y/ay T −x I −x/ax R
−y I −y/ay R }(12).

従つて、(12)式を(10)式に代入してωについて積分
を行うと、次式が得られる。
Therefore, by substituting equation (12) into equation (10) and performing integration with respect to ω, the following equation is obtained.

I(rI)= ∫ rρ(r)exp{jΦ1}・1/A ∫ rTexp{jΦ2}drT・1/A ∫ rRexp{jΦ3}drR・sinc{W/C(zI−z)}dr (13) ここで、 Φ1=Wn/C{2(zI−z)+(xI 2−x2)/a+(yI 2
−y2)/a} Φ2=Wn/C{−(xI−x)/axT−(yI−y)/ayT
} Φ3=Wn/C{−(xI−x)/axR−(yI−y)/ayR
} Wn=ω1+ω2/2 sinc{W/C(zI−z)}=sin{W/C・(zI−z)
}/W/C・(zI−z) 上記(13)式のrTによる積分項を計算すると、次の
ようになる。
I (r I ) = ∫ rρ(r)exp{jΦ 1 }・1/A ∫ r T exp{jΦ 2 }dr T・1/A ∫ r R exp{jΦ 3 }dr R・sinc {W/C (z I −z)}dr (13) Here, Φ 1 =W n /C{2(z I −z)+(x I 2 −x 2 )/a+(y I 2
−y 2 )/a} Φ 2 =W n /C{−(x I −x)/ax T −(y I −y)/ay T
} Φ 3 =W n /C{-(x I -x)/ax R -(y I -y)/ay R
} W n = ω 1 + ω 2 /2 sinc {W/C (z I − z)} = sin {W/C・(z I − z)
}/W/C・(z I −z) Calculating the integral term by r T in the above equation (13) yields the following.

1/AT ∫ ∫ rTexp{jΦ2}drT=lsinc{Wnl/2Ca(xI−x)}・[
sinc{WnXT/2Ca(xI−x)} *Ш(WnlT/2Ca(xI−x))](sinc{WnYT
/2Ca(yI−y)}(14) ここで、 Wn/2Ca(xI−x)=μ (15) Wn/2Ca(yI−y)=υ (16) とおくと、(14)式は 1/AT ∫ ∫ rTexp{jΦ2}drT=lsinc{lu)・[sinc(XTu)*Ш
(lTu)]・sinc(YTυ)(17) となる。ただし、 Ш(lTu)=+∞n=-∞ δ(n−lTu)=lT+∞n=-∞ δ(n/lT−u)
(18) (δはデルタ関数)であり、*はコンボリユーシ
ヨン(たたみ込み)を示す。
1/A T ∫ ∫ r T exp{jΦ 2 }dr T =lsinc{W n l/2Ca(x I −x)}・[
sinc{W n X T /2Ca(x I −x)} * Ш (W n l T /2Ca(x I
/2Ca(y I −y)}(14) Here, W n /2Ca(x I −x)=μ (15) W n /2Ca(y I −y)=υ (16) 14) The formula is 1/A T ∫ ∫ r T exp{jΦ 2 }dr T = lsinc {lu)・[sinc(X T u)*Ш
(l T u)]・sinc(Y T υ) (17). However, Ш(l T u)= +∞n=-∞ δ(n−l T u)=l T+∞n=-∞ δ(n/l T −u)
(18) (δ is a delta function), and * indicates convolution.

従つて、(17)式において変数uを横軸にとつた時
の送信素子群のビームパターンは、第4図aに示
すようになる。
Therefore, when the variable u is plotted on the horizontal axis in equation (17), the beam pattern of the transmitting element group becomes as shown in FIG. 4a.

同様に、(13)式のrRによる積分項を計算すると、
次のようになる。
Similarly, when calculating the integral term due to r R in equation (13), we get
It will look like this:

1/AR ∫ ∫ rRexp{jΦ3}drR=lsinc{Wnl/2Ca(xI−x)}・[
sinc{WnXR/2Cα(xI−x)}*Ш(WnlR/2Ca(xI
x))] ・sinc{WnYR/2Ca(yI−y)}=lsinc(lu)・
[sinc(XRu)*Ш(lRu)]・sinc(YRυ)(19) 従つて、(19)式において変数uを横軸にとつた時
の受信素子群のビームパターンは、第4図bに示
すようになる。
1/A R ∫ ∫ r R exp{jΦ 3 }dr R =lsinc{W n l/2Ca(x I −x)}・[
sinc { W n _ _
x))] ・sinc{W n Y R /2Ca(y I −y)}=lsinc(lu)・
[sinc(X R u) *Ш(l R u)]・sinc(Y R υ) (19) Therefore, when the variable u is taken on the horizontal axis in equation (19), the beam pattern of the receiving element group is , as shown in FIG. 4b.

上記の(17)、(19)式を(13)式に代入することにより、
再生像は I(rI)= ∫ ∫ rρ(r)exp{jΦ1}・{lsic(lu)}2・[sinc(XT
)*Ш(lTu)]・[sinc(XRu)*Ш(lRu)] ・sinc(YTυ)・sinc(YRυ)・sinc{W/C(
zI−z)}dr(20) となる。従つて、変数uを横軸にとると、第4図
cに示すようなビームパターンが得られる。
By substituting equations (17) and (19) above into equation (13),
The reconstructed image is I(r I )= ∫ ∫ rρ(r)exp{jΦ 1 }・{lsic(lu)} 2・[sinc(X T u
)*Ш(l T u)]・[sinc(X R u)*Ш(l R u)]・sinc(Y T υ)・sinc(Y R υ)・sinc{W/C(
z I −z)} dr(20). Therefore, if the variable u is plotted on the horizontal axis, a beam pattern as shown in FIG. 4c is obtained.

第4図a,bからわかるように、送信素子群3
1および受信素子群32のビームパターンは、振
動子アレイ21の形状すなわち振動子幅(l)、振動
子間隔(lT、lR)、開口部(XT、XR)と、振動子
切換器24による素子群の選定によつて決定され
るが、この場合、受信素子群32を離散的に選定
することで受信ビームパターンにグレーテイング
ローブが発生する。従つて、この影響を最小にす
るように送信素子群31の選定を行うことが必要
であり、そのためには、受信ビームパターンのグ
レーテイングローブピーク値に送信ビームパター
ンのゼロクロスを重ね合わせるように、即ち1/
XT=1/lRとなるように、振動子アレイの形状設
計と素子群の選定を行えばよい。これにより、第
4図cのようにグレーテイングローブが除去され
たビームパターンが得られる。
As can be seen from FIG. 4a and b, transmitting element group 3
1 and the receiving element group 32 are determined by the shape of the transducer array 21, that is, the transducer width (l), the transducer spacing (l T , l R ), the aperture (X T , X R ), and transducer switching. In this case, by discretely selecting the receiving element groups 32, a grating globe is generated in the receiving beam pattern. Therefore, it is necessary to select the transmitting element group 31 so as to minimize this influence, and to do so, it is necessary to select the transmitting element group 31 so that the zero crossing of the transmitting beam pattern is superimposed on the grating globe peak value of the receiving beam pattern. That is, 1/
The design of the shape of the transducer array and the selection of the element groups should be done so that X T =1/l R. As a result, a beam pattern with the grating globe removed as shown in FIG. 4c is obtained.

以上、第1図の実施例について説明したが、本
発明はこれに限られるものではない。例えば第5
図に示すように、第1図の実施例における遅延回
路26と加算器27のアナログ回路をA/D変換
器33とデイジタル演算回路34に置き換え、こ
の演算回路34で遅延合成処理を行うようにして
もよい。この構成によれば、遅延処理の精度を高
めることができる。また、本発明は診断装置に限
らず、水中ソナー等の撮像装置に広く適用できる
ものである。
Although the embodiment shown in FIG. 1 has been described above, the present invention is not limited thereto. For example, the fifth
As shown in the figure, the analog circuits of the delay circuit 26 and adder 27 in the embodiment of FIG. 1 are replaced with an A/D converter 33 and a digital calculation circuit 34, and the calculation circuit 34 performs delay synthesis processing. It's okay. According to this configuration, the accuracy of delay processing can be improved. Further, the present invention is not limited to diagnostic devices, but can be widely applied to imaging devices such as underwater sonar.

(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、振動子アレイ
中の隣接する少数の振動子で送信素子群を構成
し、他の離散的に位置する振動子で送信素子群よ
り開口面積の大きい受信素子群を構成するように
したので、収束した超音波を対象物に照射してエ
ネルギの大きい反射波を受信することができ、再
生像に十分なS/N比がとれると共に、離散的な
少数の受信素子でデータを取り込むから必要な演
算量が少なくて済み、演算速度の向上と演算処理
の単純化を図ることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, a small number of adjacent transducers in a transducer array constitute a transmitting element group, and other discretely located transducers By configuring a receiving element group with a large area, it is possible to irradiate the object with focused ultrasonic waves and receive reflected waves with high energy, and a sufficient S/N ratio can be obtained for the reconstructed image. Since the data is captured by a small number of discrete receiving elements, the amount of calculation required is small, and it is possible to improve the calculation speed and simplify the calculation process.

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

第1図は本発明の一実施例の構成を示す図、第
2図は振動子走査の説明図、第3図は振動子アレ
イと対象物の座標系を示す図、第4図は超音波ビ
ームパターンを示す図、第5図は本発明の別の実
施例を示す図、第6図は従来例を示す図である。 1……振動子アレイ、2……パルス発生器、3
……増幅器、4……振動子切換器、5……増幅
器、6……A/D変換器、7……ラインメモリ、
8……フレームメモリ、9……演算部、10……
デイジタルスキヤンコンバータ、11……表示
器、21……振動子アレイ、22……パルス発生
器、23……増幅器、24……振動子切換器、2
5……増幅器、26……遅延回路、27……加算
器、28……A/D変換器、29……デイジタル
スキヤンコンバータ、30……表示器、31……
送信素子群、32……受信素子群、33……A/
D変換器、34……演算回路。
Fig. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of transducer scanning, Fig. 3 is a diagram showing the transducer array and the coordinate system of the object, and Fig. 4 is an ultrasonic wave. FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a conventional example. 1... Vibrator array, 2... Pulse generator, 3
...Amplifier, 4...Resonator switcher, 5...Amplifier, 6...A/D converter, 7...Line memory,
8... Frame memory, 9... Arithmetic unit, 10...
Digital scan converter, 11... Display, 21... Vibrator array, 22... Pulse generator, 23... Amplifier, 24... Vibrator switch, 2
5...Amplifier, 26...Delay circuit, 27...Adder, 28...A/D converter, 29...Digital scan converter, 30...Display device, 31...
Transmitting element group, 32...Receiving element group, 33...A/
D converter, 34... Arithmetic circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 複数個の超音波受信用振動子を配列して成る
振動子アレイと、該振動子アレイ中の振動子を順
次切り換えて超音波の送受信を行う切換手段と、
該振動子アレイ中の振動子で受信した超音波から
開口合成処理によ対象物の反射像を得る像再生処
理手段とを備えた超音波撮像装置において、前記
振動子アレイ中の隣接する少数の振動子で送信素
子群を構成し、他の離散的に位置する振動子で該
送信素子群より開口面積の大きい受信素子群を構
成するようにしたことを特徴とする超音波撮像装
置。
1. A transducer array formed by arranging a plurality of ultrasonic receiving transducers; a switching means for sequentially switching the transducers in the transducer array to transmit and receive ultrasonic waves;
and an image reproduction processing means for obtaining a reflected image of the object by aperture synthesis processing from the ultrasound waves received by the transducers in the transducer array. An ultrasonic imaging device characterized in that a transducer constitutes a transmitting element group, and other discretely located transducers constitute a receiving element group having a larger aperture area than the transmitting element group.
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