JPH06245931A - Ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic probe

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Publication number
JPH06245931A
JPH06245931A JP3714393A JP3714393A JPH06245931A JP H06245931 A JPH06245931 A JP H06245931A JP 3714393 A JP3714393 A JP 3714393A JP 3714393 A JP3714393 A JP 3714393A JP H06245931 A JPH06245931 A JP H06245931A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
ultrasonic probe
acoustic lens
ultrasonic beam
curvature
Prior art date
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Pending
Application number
JP3714393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Sato
佐藤  誠
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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Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP3714393A priority Critical patent/JPH06245931A/en
Publication of JPH06245931A publication Critical patent/JPH06245931A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To constitute an ultrasonic probe so that a focal length has plural points with regard to not only in the longitudinal direction of the ultrasonic probe, but also in the thickness direction, and resolution of an image can be improved enough. CONSTITUTION:The ultrasonic probe is constituted of a vibrator 1, a matching layer 2, an acoustic lens 3, etc. This acoustic lens 3 has plural curvatures, therefore, an ultrasonic beam generated from the vibrator 1 passes through the matching layer 2, and when it is radiated to the outside from the acoustic lens 3, its refractive index becomes different by a passing position, and the ultrasonic beam is converged in plural points.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置、超音
波探傷器、魚群探知器等に使用する超音波プローブに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic probe for use in ultrasonic diagnostic equipment, ultrasonic flaw detectors, fish finder and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】医療機器としての超音波診断装置、被検
査物の傷や欠陥を検知する超音波探傷器、魚の群れを探
知する魚群探知器等は、超音波を利用して検査、探査を
行うために超音波プローブを用いている。
2. Description of the Related Art Ultrasonic diagnostic equipment as medical equipment, ultrasonic flaw detectors for detecting scratches and defects in an object to be inspected, fish finder for detecting a school of fish, etc., use ultrasonic waves for inspection and exploration. An ultrasonic probe is used to do this.

【0003】例えば、超音波診断装置は、超音波プロー
ブと超音波診断装置本体とから成り、図4に示すように
超音波プローブ41から超音波ビームが被検体42に対
して照射され、被検体42から反射して返ってくる超音
波エコーを超音波プローブ41で受け、超音波診断装置
本体(図示せず)へ送ることで被検体42の断層像を得
て診断を行っている。
For example, the ultrasonic diagnostic apparatus is composed of an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus main body. As shown in FIG. Ultrasonic echoes reflected and returned from 42 are received by the ultrasonic probe 41 and sent to the ultrasonic diagnostic apparatus body (not shown) to obtain a tomographic image of the subject 42 for diagnosis.

【0004】ところで超音波プローブ41からの各超音
波ビームは、被検体42の所望の深度位置に焦点を合わ
せることにより、分解能を高め、鮮明な画像を得るよう
にしている。すなわち、超音波プローブから照射される
超音波ビームの指向性を高めて分解能を向上させるため
に、超音波ビームを被検体内の所定深度位置に3次元的
に集束させている。超音波ビームを集束するには、超音
波プローブの超音波ビーム出射面に音響レンズを使用し
たり、アレー配列された個々の振動子に対して所定の遅
延時間を与えて励振駆動することにより波面を合成する
方法等が行われている。
By the way, each ultrasonic beam from the ultrasonic probe 41 is focused on a desired depth position of the subject 42 to enhance the resolution and obtain a clear image. That is, in order to enhance the directivity of the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic probe and improve the resolution, the ultrasonic beam is three-dimensionally focused at a predetermined depth position in the subject. To focus the ultrasonic beam, an acoustic lens is used on the ultrasonic beam emitting surface of the ultrasonic probe, or the wavefront is generated by driving the individual transducers arranged in an array with a predetermined delay time. Have been performed.

【0005】従来の超音波プローブの主要構成部分は、
図3に示すように、超音波を送受信するための矩形状の
振動子31と、音響インピーダンス整合用の整合層32
と、音響レンズ33等から構成されている。X方向は、
超音波プローブ41の長手方向に対応し、Y方向は超音
波プローブ41の厚み方向に対応するものである。振動
子31は、X方向にアレー状に配置されており、1本の
超音波ビームを形成するのに複数の振動子を使用してい
る。各振動子31に遅延時間を与えることで超音波ビー
ムをf2 の地点でX方向に集束させることができ、また
音響レンズ33によりf1 の地点で超音波ビームをY方
向に集束させることができる。
The main components of a conventional ultrasonic probe are
As shown in FIG. 3, a rectangular transducer 31 for transmitting and receiving ultrasonic waves and a matching layer 32 for acoustic impedance matching are provided.
And an acoustic lens 33 and the like. X direction is
The Y direction corresponds to the longitudinal direction of the ultrasonic probe 41, and the Y direction corresponds to the thickness direction of the ultrasonic probe 41. The oscillators 31 are arranged in an array in the X direction, and a plurality of oscillators are used to form one ultrasonic beam. By giving a delay time to each transducer 31, the ultrasonic beam can be focused in the X direction at the point of f 2 , and the acoustic lens 33 can focus the ultrasonic beam in the Y direction at the point of f 1. it can.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、被検体の断
層像の全体の解像度を上げるためには、超音波ビームの
焦点距離を体表面の近い所から遠い所まで変化させて、
反射エコーデータを採取する必要がある。しかし、超音
波ビームのX方向の焦点距離f2 は、各振動子31に与
える遅延時間を調整することで、任意に変化させること
ができるものの、Y方向の焦点距離f1 は、音響レンズ
の曲率が固定であるために一点のみに集中し、変化させ
ることができない。
By the way, in order to increase the overall resolution of the tomographic image of the subject, the focal length of the ultrasonic beam is changed from a near position to a distant position on the body surface,
It is necessary to collect reflected echo data. However, although the focal length f 2 of the ultrasonic beam in the X direction can be arbitrarily changed by adjusting the delay time given to each transducer 31, the focal length f 1 in the Y direction is equal to that of the acoustic lens. Since the curvature is fixed, it is concentrated on one point and cannot be changed.

【0007】したがって、超音波プローブの長手方向に
おいては、焦点距離を変化させ超音波ビームを十分集束
させることにより分解能をあげることができるが、超音
波プローブの厚み方向については、所望の深度において
超音波ビームを十分集束させることができないために、
体表面の近い所から遠い所までをカバーできず、十分な
解像度をもつ画像が得られなかった。
Therefore, in the longitudinal direction of the ultrasonic probe, the resolution can be improved by changing the focal length and sufficiently focusing the ultrasonic beam. However, in the thickness direction of the ultrasonic probe, the resolution is increased at a desired depth. Because the sound beam cannot be focused sufficiently,
The image could not be obtained with sufficient resolution because it could not cover from near to far from the body surface.

【0008】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたものであり、超音波プローブの厚み方向について
も焦点距離を複数点有するようにし、十分な解像度をも
つ画像を得ることを目的としている。
The present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a plurality of focal lengths in the thickness direction of an ultrasonic probe to obtain an image with sufficient resolution. There is.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の超音波プローブは、アレー状に配置された
振動子と、前記振動子の配置方向とは直角方向に少なく
とも2種類以上の曲率を有し、前記振動子の超音波の出
射側に配置された音響レンズとを備えたことを特徴とし
ている。
In order to achieve the above object, the ultrasonic probe of the present invention has at least two kinds of transducers arranged in an array and at least two in a direction perpendicular to the arrangement direction of the transducers. And an acoustic lens that is arranged on the ultrasonic wave emission side of the transducer.

【0010】[0010]

【作用】本発明の超音波プローブの振動子に励振パルス
が与えられると、振動子から超音波ビームが発射される
が、超音波ビームの出射側には、少なくとも2種類以上
の曲率を有した音響レンズが配置されているので、超音
波ビームは各曲率に応じて屈折し、1箇所だけに超音波
ビームは集束せずに、複数の点において集束が行われ
る。
When an exciting pulse is applied to the vibrator of the ultrasonic probe of the present invention, the vibrator emits an ultrasonic beam. The exit side of the ultrasonic beam has at least two kinds of curvatures. Since the acoustic lens is arranged, the ultrasonic beam is refracted according to each curvature, and the ultrasonic beam is focused at a plurality of points without being focused at only one place.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の一実施例を、以下、図1に基づいて
説明する。図1(a)は超音波プローブを超音波出射側
から見た図であり、この内部には例えば矩形状の振動子
1がアレー状に配置されている。また図1(b)は、図
1(a)の超音波プローブのA−A断面図を示してい
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1A is a view of the ultrasonic probe as seen from the ultrasonic wave emission side, and rectangular transducers 1 are arranged in an array inside the ultrasonic probe. Further, FIG. 1B shows a cross-sectional view taken along the line AA of the ultrasonic probe of FIG.

【0012】本発明の超音波プローブは、図1(b)に
示されるように超音波ビームを送受するための振動子1
と、音響インピーダンスを整合させるための整合層2
と、超音波ビームを超音波プローブの厚み方向に集束さ
せるための音響レンズ3とを主構成としている。この音
響レンズ3は、中央部を境目として上下の曲率が各々異
なっており、上側の曲率は小さく、下側の曲率は大きく
形成されている。
The ultrasonic probe of the present invention includes a transducer 1 for transmitting and receiving an ultrasonic beam as shown in FIG. 1 (b).
And a matching layer 2 for matching acoustic impedance
And an acoustic lens 3 for focusing the ultrasonic beam in the thickness direction of the ultrasonic probe. The acoustic lens 3 has different upper and lower curvatures with a central portion as a boundary, an upper curvature is small, and a lower curvature is large.

【0013】そして超音波ビームを被検体内に照射する
ために励振パルスが振動子1に与えられると、振動子1
から超音波ビームが発生し、整合層2を通過して音響レ
ンズ3に到達して外部に伝搬されるわけであるが、この
とき音響レンズ3により超音波ビームは屈折をおこし、
外部の一定の地点で集束する。
When an excitation pulse is applied to the vibrator 1 to irradiate the inside of the subject with the ultrasonic beam, the vibrator 1
The ultrasonic beam is generated from the ultrasonic wave, passes through the matching layer 2, reaches the acoustic lens 3, and is propagated to the outside. At this time, the acoustic lens 3 refracts the ultrasonic beam,
Focus at a fixed point outside.

【0014】しかしこの音響レンズ3は、中央部から上
側と下側では異なる曲率を有しているので、図1(b)
に示すように音響レンズ3の上半分を通過する超音波ビ
ームは近距離で集束し、音響レンズ3の下半分を通過す
る超音波ビームは遠距離で集束することとなり、複数の
焦点を有するものとなる。
However, since the acoustic lens 3 has different curvatures from the center to the upper side and the lower side, FIG.
As shown in, the ultrasonic beam passing through the upper half of the acoustic lens 3 is focused at a short distance, and the ultrasonic beam passing through the lower half of the acoustic lens 3 is focused at a long distance, which has a plurality of focal points. Becomes

【0015】このようにすれば、一度の超音波ビームの
出射により同時に複数の焦点が得られ、被検体の体表面
から近い部位から遠い部位まで十分な解像度を得ること
ができる。また、音響レンズ3の曲率が大きい方が超音
波ビームは遠方で焦点を形成し、音響レンズ3の曲率が
小さい方が超音波ビームは近方で焦点を形成することに
なるので、これらを組み合わせれば任意の地点に焦点を
形成することが可能である。
According to this structure, a plurality of focal points can be obtained at the same time by emitting the ultrasonic beam once, and a sufficient resolution can be obtained from a portion near the body surface of the subject to a portion far from the body surface. Further, the ultrasonic beam having a larger curvature forms a focal point at a distant position, and the smaller curvature of the acoustic lens 3 causes an ultrasonic beam to form a near focal point. Therefore, these are combined. If so, it is possible to form a focal point at an arbitrary point.

【0016】図2は他の実施例を示しており、音響レン
ズ3の中央部分21の曲率を大とし、その両側の一定部
分22、23の曲率を中とし、上下の端部24、25の
曲率を小としたものである。この曲率大の部分21は、
中央から上下対称に形成されており、22と、23の長
さは等しく、中央から上下対称に形成されている。また
24、25の長さも等しく中央から上下対称に形成され
ている。
FIG. 2 shows another embodiment, in which the central portion 21 of the acoustic lens 3 has a large curvature, the constant portions 22 and 23 on both sides thereof have a medium curvature, and the upper and lower end portions 24 and 25 have the same curvature. It has a small curvature. This large curvature portion 21 is
It is formed vertically symmetrically from the center, and the lengths of 22 and 23 are equal, and they are vertically symmetrically formed from the center. Further, the lengths of 24 and 25 are also equal to each other and are vertically symmetrical from the center.

【0017】このようにすることで、曲率大の部分21
による焦点F1 と、曲率中の部分22、23による焦点
2 と、曲率小の部分24、25による焦点F3 とがち
ょうど音響レンズ3の中央ライン上で一直線に並び、上
下方向にずれることがないとともに、被検体の体表面か
ら近い部位から遠い部位までを3種類の焦点によりカバ
ーできるので、上述の実施例よりもさらに効果を上げる
ことができる。
By doing so, the portion 21 having a large curvature is
The focal point F 1 due to, the focal point F 2 due to the curved portions 22 and 23, and the focal point F 3 due to the small curvature portions 24 and 25 are aligned on the center line of the acoustic lens 3 and deviated in the vertical direction. In addition, since there are three types of focus, it is possible to cover a region close to the body surface of the subject and a region far from the body surface of the subject.

【0018】さらに以上の実施例に限らず、音響レンズ
の曲面の曲率を部分的により細かく変化させることにし
て、焦点を多数形成するようにしても良い。また超音波
診断装置に用いられるコンベックス型や、セクタ型等の
他の形式のプローブに適用できるとともに、超音波を利
用した超音波探傷器、魚群探知器等の他の測定機器にも
使用することができ、解像度を向上させることができ
る。
Further, not limited to the above embodiment, the curvature of the curved surface of the acoustic lens may be partially finely changed to form a large number of focal points. In addition, it can be applied to other types of probes such as convex type and sector type used for ultrasonic diagnostic equipment, and it can also be used for other measuring instruments such as ultrasonic flaw detectors and fish finder using ultrasonic waves. Therefore, the resolution can be improved.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波プ
ローブによれば、音響レンズの曲率を部分的に変化させ
て超音波プローブの厚み方向について、複数の焦点を有
するようにしたので、被検体や検査物の表面から近い部
位から遠い部位までの画像の解像度を一様に上げること
ができる。
As described above, according to the ultrasonic probe of the present invention, the curvature of the acoustic lens is partially changed to have a plurality of focal points in the thickness direction of the ultrasonic probe. It is possible to uniformly increase the resolution of an image from a portion close to the surface of the subject or the inspection object to a portion far from the surface.

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

【図1】本発明の超音波プローブの一実施例を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an ultrasonic probe of the present invention.

【図2】本発明の超音波プローブの他の実施例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the ultrasonic probe of the present invention.

【図3】従来の超音波プローブの主構成図である。FIG. 3 is a main configuration diagram of a conventional ultrasonic probe.

【図4】超音波プローブと被検体との関係を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an ultrasonic probe and a subject.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アレー状に配置された振動子と、前記振
動子の配置方向とは直角方向に少なくとも2種類以上の
曲率を有し、前記振動子の超音波の出射側に配置された
音響レンズとを備えたことを特徴とする超音波プロー
ブ。
1. A transducer arranged in an array, and an acoustic wave having at least two kinds of curvatures in a direction perpendicular to the arrangement direction of the transducer and arranged on the ultrasonic wave emission side of the transducer. An ultrasonic probe having a lens.
JP3714393A 1993-02-26 1993-02-26 Ultrasonic probe Pending JPH06245931A (en)

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JP3714393A JPH06245931A (en) 1993-02-26 1993-02-26 Ultrasonic probe

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JP3714393A JPH06245931A (en) 1993-02-26 1993-02-26 Ultrasonic probe

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WO2016208872A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 서강대학교 산학협력단 Ultrasonic transducer assembly for beam focusing and method for manufacturing same
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