JPH0824257A

JPH0824257A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0824257A
Application number: JP16406494A
Authority: JP
Inventors: Kinya Takamizawa; 欣也高見沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】低価格な構成で、リアルタイムに、超音波プロ
ーブの操作性を損なわずに、１枚の３次元画像を得る。【構成】スライス方向に異なる中心周波数ｆ１，ｆ２，
ｆ３で拡散された超音波を放射する超音波プローブ１１
と、超音波プローブ１１をリニア電子走査方式で駆動さ
せる送信回路１４と、検査対象からの超音波を受信する
ために超音波プローブ駆動させる受信回路１６と、この
受信回路１６から受信信号を各中心周波数毎に分別する
フィルタ回路１７，１８，１９と、この分別された受信
信号を各中心周波数に応じてて、カラー合成画像を作成
する画像再構成回路２０と、このカラー合成画像をカラ
ーで表示する表示器２２とを設けたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波を用いて例え
ば生体内の断層像を撮影表示する超音波診断装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】超音波パルスを例えば生体内に放射し、
各組織からの反射波により生体情報を得る超音波診断法
は、超音波断層法と超音波ドップラ法の技術開発により
近年急速な進歩を遂げた。

【０００３】今日、最も普及している電子走査型の超音
波診断装置は、リニアアレイ超音波プローブを用い、こ
れを電子的に高速度で制御して走査することによって、
リアルタイムに生体の超音波断層像の表示を可能とし
た。

【０００４】この超音波診断装置では、多数の超音波振
動子を直線状に配列し、メカニカル機構によって超音波
振動子を走査する代わりに、電子スイッチ( 図示せず )
によって超音波振動子を電子的に順次切替えて作動させ
るリニア電子走査方式が用いられている。

【０００５】図１３( ａ )に示すように、リニアアレイ
超音波プローブ１は、Ｎ個の超音波振動子２−１，…，
２−Ｎを直線状に配列して構成されている。このリニア
アレイ超音波プローブ１の走査方向( Ａ )をＸ軸、スラ
イス方向( Ｂ )をＹ軸、超音波の送受信方向をＺ軸とす
る。

【０００６】このようなプローブから放射される超音波
は、電子的な制御法( 各振動子の送受信信号の遅延時間
制御 )によって、図１３( ｂ )に示すように、走査方向
( Ｘ軸 )についてそのビーム幅が所定の距離( Ｚ軸 )の
点でＷａとなるように収束される。

【０００７】超音波を走査方向に絞ることにより、分解
能を良くするために、超音波の放射時に使用される超音
波の振動子幅( 開口幅 )をある程度大きくする必要があ
り、また走査密度を高めるためには配列間隔を小さくす
る必要があるため、超音波振動子を複数個まとめて作動
させ、超音波の送受信が行われる度に１素子ずつシフト
させる電子的な制御法が採用されている。

【０００８】解像度の優れた画像を得るためには超音波
を収束させることが望ましく、その方法として一般に音
響レンズや凹面振動子法などがあるが、多数の超音波振
動子を直線状に配列した電子走査方式の場合には電子収
束法が採用されている。

【０００９】電子収束法( リニア電子走査型 )として
は、例えば、図１４に示すように、リニアアレイ超音波
プローブ１の各振動子２−１，…，２−Ｎを、順次電子
スイッチ３−１，…，３−Ｎによって遅延回路４を介し
て送信器５又は受信器６と切り替えて各振動子をＭ個(
図示の例はＭ＝４ )ずつ駆動して作動させる方式があ
る。

【００１０】この方式では、送受信において同時駆動す
るＭ個の振動子のうち中央部の振動子ほど、送信用駆動
信号( 超音波を放射するための駆動パルス )又は受信信
号に対して、より大きな遅延時間を与えることにより、
凹面の波面を形成し、超音波を所定の位置に収束させ
る。

【００１１】このようにして超音波の走査方向のビーム
幅を、送受信の遅延回路４による各遅延時間の電子的制
御によって、各振動子の配列方向( 走査方向 )において
所定の位置に収束させることができる。

【００１２】最近では、このような従来の超音波診断装
置を使用して、超音波診断法の診断性能を向上させるた
め、３次元( 立体的 )表示の研究が行われている。これ
は、上述したリニアアレイ超音波プローブをスライス方
向に機械的に移動させて、複数枚の超音波画像を収集し
これを合成することにより、例えば、人体内の３次元構
造( 立体構造 )を撮影表示するシステムの研究がある。
これらの研究では、超音波探触子から得られた３次元的
な画像情報に輪郭抽出等の信号処理を施した後、合成表
示する方法が採られている。

【００１３】上述したように従来の３次元表示法は、リ
ニアアレイ超音波プローブを機械的にスライス方向に移
動させる方式であったために、この移動機構や、その移
動量を検出するエンコーダ等の位置検出器が新規に必要
となり、これらの部品が超音波プローブに付加されるた
め、リニアアレイ超音波プローブの周辺機構が大きくな
り、操作性が低下するという問題があった。

【００１４】また、リニアアレイ超音波プローブを移動
させながら、このリニアアレイ超音波プローブからの信
号( 多数のスキャンデータ )を収集し、この収集した信
号を処理する時間がかかるため、従来の超音波診断法の
利点であったリアルタイム性が損なわれるという問題が
あった。

【００１５】さらに、超音波プローブの移動させながら
電子制御による走査が多数回行うので、画像情報量が増
大し、リアルタイム性を確保するには高速処理が必要で
あり、この高速処理を実現するためには高性能のハード
ウエアが必要となるという問題があった。

【００１６】上述したような問題に対して、図１５に示
すように、リニアアレイ超音波プローブ７から放射され
る超音波のビーム形状をスライス方向( Ｙ座標 )に拡散
型にして、この拡散の範囲内での信号を同時に受信し、
信号処理して例えば人体内の立体構造をＴＶモニタ上に
表示することが提案されている。

【００１７】すなわち、一般的には平板超音波振動子を
使用してその表面に拡散音響レンズを装着することによ
って、リニアアレイ超音波ビームの各超音波振動素子か
ら放射される超音波を、スライス方向について所定距離
でビーム幅Ｗｂをもって拡散させる。

【００１８】なお、スライス方向に超音波を拡散させる
他の方法としては、凸面超音波振動子を使用する方法が
ある。また、走査方向と共にスライス方向にも複数の振
動子を配列した２次元アレイ超音波プローブを使用し、
そのスライス方向について、送信信号及び受信信号を遅
延制御してスライス方向に拡散させる方法等がある。

【００１９】この提案によれば、リニアアレイ超音波プ
ローブを移動させる移動機構を必要とせず、超音波プロ
ーブの操作性が低下することはない。またスライス方向
についての情報は拡散ビームによる１回( 又は数回であ
って多数ではない )の走査で得られるため、走査時間が
短くしかもデータ量も少ないので、リアルタイム性を確
保することができると共に、高速処理を実施するための
高性能なハードウエアも必要ではない。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この超音波を
スライス方向に拡散する方法では、拡散した超音波から
得られた画像情報は、走査方向で決定される各断層像画
像がスライス方向に重ねられるので、３次元的な画像と
してスライス方向について遠近感( 奥行き )をつける必
要がある。

【００２１】このスライス方向について遠近感をつける
方法としては、超音波プローブを撮影対象の表面上を回
転させることによって得られる画像のシフト方向からス
ライス方向の情報を分離・識別する方法もあるが、この
方法では、超音波プローブを撮影対象の表面上を回転さ
せる必要があるし、また少なくとも２枚以上の画像情報
が必要となるという問題がある。

【００２２】そこでこの発明は、リアルタイムに、超音
波プローブの操作性を損なわずに、１枚の３次元画像を
得ることができる低価格な超音波診断装置を提供するこ
とを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
所定方向に走査され、該所定方向と直交する方向に拡散
され、拡散方向に応じて異なる周波数の超音波を送受信
する手段と、送受信手段の出力信号を複数の周波数帯毎
に処理し撮影対象の３次元的な断層像を得る画像再構成
手段とを具備するものである。

【００２４】請求項２対応の発明は、請求項１対応の発
明において、画像再構成手段は送受信手段の出力信号を
複数の周波数帯毎に複数の画像として再構成し、該複数
の画像を合成して表示する表示手段を具備するものであ
る。

【００２５】請求項３対応の発明は、請求項１対応の発
明において、画像再構成手段は送受信手段の出力信号を
複数の周波数帯毎に異なる色の複数の画像として再構成
し、該複数の画像を合成して表示する手段を具備するも
のである。

【００２６】請求項４対応の発明は、請求項１対応の発
明において、画像再構成手段は複数の周波数帯を抽出す
るフィルタ手段を具備するものである。請求項５対応の
発明は、請求項４対応の発明において、フィルタ手段は
それぞれが複数の周波数帯のそれぞれを中心周波数とす
る複数のバンドパスフィルタを具備するものである。

【００２７】請求項６対応の発明は、請求項４対応の発
明において、フィルタ手段は中心周波数が複数の周波数
帯のそれぞれに順次可変される単一のバンドパスフィル
タを具備するものである。

【００２８】請求項７対応の発明は、請求項４対応の発
明において、画像再構成手段はフィルタ手段により抽出
された複数の周波数信号を補間する手段を具備するもの
である。

【００２９】請求項８対応の発明は、請求項１対応の発
明において、送受信手段は超音波の拡散方向において厚
みが変化する超音波振動子を具備するものである。請求
項９対応の発明は、請求項８対応の発明において、送受
信手段は超音波振動子の超音波送信面に音響レンズを装
着したものである。

【００３０】請求項１０対応の発明は、２次元配列され
た振動子を有し、所定方向に走査され、該所定方向と直
交する方向に拡散される超音波を送信し、拡散方向に配
列された各振動子がそれぞれ超音波を受信する送受信手
段と、送受信手段の出力信号を処理し撮影対象の３次元
的な断層像を得る画像再構成手段とを具備するものであ
る。

【００３１】請求項１１対応の発明は、請求項１０対応
の発明において、送受信手段は超音波振動子の超音波送
信面に音響レンズを装着したものである。請求項１２対
応の発明は、請求項１０対応の発明において、送受信手
段は拡散方向に配列された振動子で順次超音波を受信さ
せる手段と、順次受信された信号を一旦記憶する手段を
具備するものである。

【００３２】請求項１３対応の発明は、請求項１０対応
の発明において、画像再構成手段は拡散方向に配列され
た各振動子の出力を複数の画像として再構成し、該複数
の画像を合成して表示する表示手段を具備するものであ
る。

【００３３】請求項１４対応の発明は、請求項１０対応
の発明において、画像再構成手段は拡散方向に配列され
た各振動子の出力を異なる色の複数の画像として再構成
し、該複数の画像を合成して表示するものである。

【００３４】請求項１５対応の発明は、請求項１０対応
の発明において、送受信手段は拡散方向に配列された複
数の振動子で順次超音波を受信するものである。請求項
１６対応の発明は、請求項１０対応の発明において、送
受信手段は拡散方向においてｎ個の振動子から同時に超
音波を送信させ、ｍ（ｍ＜ｎ）個の振動子で同時に超音
波を受信させるものである。

【００３５】

【作用】請求項１対応の発明においては、送受信手段に
より、超音波は所定方向に走査され、該所定方向と直交
する方向に拡散され、この拡散方向に応じて異なる周波
数で送信される。

【００３６】この送信された超音波は、撮影対象の内部
及び外面で反射される。この反射された超音波は、送受
信手段により受信され、この受信した信号が出力信号と
なる。

【００３７】画像再構成手段は、送受信手段の出力信号
を複数の周波数帯毎に処理し、撮影対象の３次元的な断
層像を得る。請求項２対応の発明においては、画像再構
成手段は、送受信手段の出力信号を複数の周波数帯毎に
複数の画像として再構成し、表示手段により、その再構
成された画像は合成して表示される。

【００３８】従って複数の周波数帯毎の画像は、表示手
段によりそれぞれ表示される。請求項３対応の発明にお
いては、画像再構成手段は、送受信手段の出力信号を複
数の周波数帯毎に異なる色の複数の画像として再構成
し、表示手段により、その再構成された画像は合成して
表示される。

【００３９】従って複数の周波数帯毎の画像は、表示手
段によりそれぞれ異なる色で表示される。請求項４対応
の発明においては、画像再構成手段は、フィルタ手段を
具備し、このフィルタ手段により複数の周波数帯を抽出
する。

【００４０】請求項５対応の発明においては、フィルタ
手段は、複数の周波数帯をそれぞれ中心周波数とする複
数のバンドパスフィルタを具備し、それぞれのバンドパ
スフィルタによりそれぞれ複数の周波数帯を抽出する。

【００４１】請求項６対応の発明においては、フィルタ
手段は、中心周波数が複数の周波数帯のそれぞれに順次
可変される単一のバンドパスフィルタを具備し、この単
一のバンドパスフィルタにより、順次複数の周波数帯が
抽出される。

【００４２】請求項７対応の発明においては、画像再構
成手段は補間手段を具備し、補間手段によりフィルタ手
段により抽出された複数の周波数信号を補間する。請求
項８対応の発明においては、送受信手段は、超音波の拡
散方向において厚みが変化する超音波振動子を具備し、
この超音波振動子を振動させることにより拡散方向に周
波数が異なる超音波を送信する。

【００４３】請求項９対応の発明においては、送受信手
段は、超音波振動子の超音波送信面に音響レンズが装着
されているので、超音波振動子から送信された拡散方向
に異なる周波数帯の超音波が、音響レンズにより拡散方
向に拡散される。

【００４４】請求項１０対応の発明においては、送受信
手段は、２次元配列された振動子を有し、この振動子に
より所定方向に走査され、該所定方向と直交する方向に
拡散される超音波が送信される。

【００４５】送信された超音波は、撮影対象の内部及び
外面で反射される。反射された超音波は、送受信手段の
拡散方向に配列された各振動子によりそれぞれ受信さ
れ、この受信した信号が出力信号となる。

【００４６】画像再構成手段は、送受信手段の出力信号
を処理し、撮影対象の３次元的な断層像を得る。請求項
１１対応の発明においては、送受信手段は、超音波振動
子の超音波送信面に音響レンズが装着されているので、
超音波振動子から送信された超音波が、音響レンズによ
り拡散方向に拡散される。

【００４７】請求項１２対応の発明においては、送受信
手段は、受信手段と記憶手段とを具備し、受信手段によ
り、拡散方向に配列された振動子により順次超音波を受
信し、この順次受信した信号が記憶手段により一旦記憶
させられる。

【００４８】請求項１３対応の発明においては、画像再
構成手段は、送受信手段の出力信号を拡散方向に配列さ
れた各振動子の出力毎に複数の画像として再構成し、表
示手段により、その再構成された画像は合成され表示さ
れる。

【００４９】従って拡散方向に配列された各振動子のそ
れぞれの画像は、表示手段によりそれぞれ表示される。
請求項１４対応の発明においては、画像再構成手段は、
送受信手段の出力信号を拡散方向に配列された各振動子
の出力毎に異なる色の複数の画像として再構成し、表示
手段により、その再構成された画像は合成され表示され
る。

【００５０】従って拡散方向に配列された各振動子のそ
れぞれの画像は、表示手段によりそれぞれ異なる色で表
示される。請求項１５対応の発明においては、送受信手
段は、拡散方向に配列された複数の振動子で順次超音波
を受信させる。

【００５１】請求項１６対応の発明においては、送受信
手段は、少なくとも同時に受信させる振動子の個数ｍよ
り大きいｎ個の振動子から同時に超音波を送信させる。
この送信された超音波は、撮影対象の内部及び外面で反
射される。反射された超音波は、送受信手段によりｍ個
の振動子で同時に超音波を受信させる。

【００５２】

【実施例】この発明の第１実施例を図１乃至図５を参照
して説明する。図１は、この発明を適用した超音波診断
装置の概略の構成を示すブロック図であり、図２は、こ
の超音波診断装置の具体的な一例の構成を示すブロック
図である。

【００５３】リニア電子走査型装置の場合( コンベック
ス走査型も同様であるが )に、リニアアレイ型の超音波
プローブ１１は、Ｎ個の超音波振動子１２−１，…，１
２ーＮを直線状( 走査方向 )に配列して構成されてい
る。

【００５４】送信時には、まずレート信号発生器１３か
ら超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルス
が出力され、このレートパルスは、Ｍ個( 走査方向の同
時に駆動する振動子の個数 )のチャンネルから構成され
る送信回路１４へ出力される。

【００５５】この送信回路１４には、Ｍチャンネル( Ｍ
個 )の送信用遅延回路１４ａ−１，…，１４ａ−Ｍ及び
Ｍチャンネル( Ｍ個 )の駆動回路１４ｂ−１，…，１４
ｂ−Ｍが備えられ、この送信用遅延回路１４ａ−１，
…，１４ａ−Ｍで、送信時の超音波の収束距離を決定す
る遅延時間が与えられ、この遅延された各レートパルス
はそれぞれ前記駆動回路１４ｂ−１，…，１４ｂ−Ｍに
供給される。この各駆動回路１４ｂ−１，…，１４ｂ−
Ｍでは、供給された遅延レートパルスに基づいて、前記
各振動子１２−１，…，１２−Ｎの中の連続するＭ個の
振動子を駆動し超音波を発生させるための駆動パルスを
生成する。すなわち各駆動パルスのタイミングは、遅延
レートパルスによって決定される。

【００５６】前記各駆動回路１４ｂ−１，…，１４ｂ−
Ｍから出力された駆動パルスは、前記超音波プローブ１
１に設けられた電子スイッチ部１５によって、前記振動
子１２−１，…，１２−Ｎの中のＭ個の振動子に供給さ
れ、これらの振動子が駆動して超音波が発生する。この
超音波は、前記送信用遅延回路１４ａ−１，…，１４ａ
−Ｍによる電子的な制御法により、図１３ｂに示したよ
うに、走査方向について収束する。

【００５７】前記超音波プローブ１１から放射され検査
対象で反射された超音波は、前記超音波プローブ１１の
各振動子１２−１，…，１２−Ｎによって受信され、受
信回路１６に供給される。

【００５８】この受信回路１６は、Ｍチャンネル( Ｍ個
)の受信用遅延回路１６ａ−１，…，１６ａ−Ｍ及び加
算器１６ｂを備え、超音波の受信信号は前記受信用遅延
回路１６ａ−１，…，１６ａ−Ｍにより、送信時と同様
に( 送信用遅延回路１４ａ−１，…１４ａ−Ｍで超音波
の収束距離を決定する遅延時間をレートパルスに与えた
のと同様に )、受信時の超音波の収束距離を決定する遅
延時間が与えられ、前記加算器１６ｂに供給される。

【００５９】この加算器１６ｂは、前記受信用遅延回路
１６ａ−１，…，１６ａ−Ｍからの出力信号を加算合成
する。この加算合成信号は、Ｋ個( ここでは、Ｋ＝３と
する)のフィルタ回路１７，１８，１９に供給される。

【００６０】各フィルタ回路１７，１８，１９は、それ
ぞれ中心周波数が異なるバンドパスフィルタ１７ａ，１
８ａ，１９ａ( それぞれの中心周波数をｆ１、ｆ２、ｆ
３とする )と、対数増幅器１７ｂ，１８ｂ，１９ｂと、
包絡検波回路( 図２中では検波回路で示す )１７ｃ，１
８ｃ，１９ｃと、Ａ／Ｄ( analogue/digital )変換器(
図中ではＡ／Ｄで示す )１７ｄ，１８ｄ，１９ｄとを備
えている。

【００６１】前記バンドパスフィルタ１７ａ，１８ａ，
１９ａは、それぞれ中心周波数ｆ1、ｆ２、ｆ３を中心
とする所定の周波数帯成分のみを出力するもので、入力
された加算合成信号をｆ１、ｆ２、ｆ３を中心とする所
定の周波数帯の成分に分解して出力する。すなわち、後
述するように、振動子１２−１，…，１２−Ｎの構造に
より各振動子から放射される超音波は、スライス方向の
放射方向に応じてその中心周波数が異なり、上述したバ
ンドパスフィルタ１７ａ，１８ａ，１９ａの中心周波数
は、この各振動子のスライス方向の中心周波数の変化に
対応したものである。従って、このバンドパスフィルタ
１７ａ，１８ａ，１９ａにより、加算合成信号のスライ
ス方向についての周波数帯成分の分離が行われる。

【００６２】この分解された各加算合成信号は、それぞ
れ前記対数増幅器１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ及び包絡検波
回路１７ｃ，１８ｃ，１９ｃにて増幅及び検波され、Ａ
／Ｄ変換器１７ｄ，１８ｄ，１９ｄにてＡ／Ｄ変換され
た後、画像再構成回路２０に供給される。

【００６３】上述したように、この画像再構成回路２０
は、供給されたデジタルデータに基づいて検査対象の画
像をカラー合成し、画像メモリ２１に記憶する。上述し
たようにリニア電子走査型装置の場合( コンベックス走
査型も同様であるが )には、前記レート信号発生器１３
から出力されるレートパルスのタイミングに同期して、
選択されるＭ個の振動子が順次１個ずつ走査方向にシフ
トして、検査対象の１断面を撮像する１走査が行われ
る。

【００６４】このとき得られた受信信号は、前記各バン
ドパスフィルタ１７ａ，１８ａ，１９ａから前記各対数
増幅器１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ、前記各検波回路１７
ｃ，１８ｃ，１９ｃ、前記各Ａ／Ｄ変換器１７ｄ，１８
ｄ，１９ｄ及び前記画像再構成回路２０を介して画像信
号として前記画像メモリ２１に記憶される。この画像メ
モリ２１に記憶された画像データはテレビフォーマット
で出力され、表示器２２に超音波断層像として表示され
る。すなわち、画像信号は、前記画像メモリ２１からＤ
／Ａ(digital/analogue)変換器( 図中ではＤ／Ａで示す
)２２ａを介して、モニタ２２ｂにより超音波断層像と
して表示される。

【００６５】図３は、図１において走査方向から見た前
記超音波プローブ１１の各振動子１２−１，…，１２−
Ｎの構成の２つの例を示す図である。すなわち、図３(
ａ )に示す振動子は、支持部材１２ａに超音波振動素子
１２ｂの一方の面を固定し、この超音波振動素子１２ｂ
の反対側の超音波を放射する面に、スライス方向に超音
波を拡散するための拡散レンズ１２ｃが取付けられてい
る。

【００６６】また、図３( ｂ )に示す振動子は、支持部
材１２ｄに超音波振動素子１２ｅの一方の面を固定し、
この超音波振動素子１２ｅの反対側の超音波を放射する
面に、インピーダンス整合層１２ｆの一方の面を取付
け、さらにこのインピーダンス整合層１２ｆの反対側の
面に拡散レンズ１２ｇを取付けている。すなわち、この
図３( ｂ )に示す振動子は、図３( ａ )に示す振動子に
おいて、その超音波振動素子１２ｅと拡散レンズ１２ｇ
との間にインピーダンス整合層１２ｆを設けることで、
超音波の送受信感度を向上させると共に広帯域化ができ
るので、距離分解能に優れた画像を得ることができると
いう効果が得られる。

【００６７】図３( ａ )に示す振動子について、前記超
音波振動素子１２ｂの厚さを、λ１＞λ２＞λ３として
スライス方向の一端から１／６の位置で( １／２ )λ
１、中央位置で( １／２ )λ２、他端から１／６の位置
で( １／２ )λ３のようにテーパが形成されている。

【００６８】図３( ｂ )に示す振動子について、前記超
音波振動素子１２ｅの厚さは、λ１＞λ２＞λ３として
スライス方向の一端から１／６の位置で( １／２ )λ
１、中央位置で( １／２ )λ２、他端から１／６の位置
で( １／２ )λ３のようにテーパが形成されている。ま
た、前記インピーダンス整合層１２ｆの厚さは、Λ１＞
Λ２＞Λ３としてスライス方向の一端から１／６の位置
で( １／４ )Λ１、中央位置で( １／４ )Λ２、他端か
ら１／６の位置で( １／４ )Λ３のようにテーパが形成
されている。

【００６９】ここで、前記超音波振動素子１２ｂ，１２
ｅ内の超音波の音速及びインピーダンス整合層１２ｆ内
の超音波の音速をそれぞれｃ及びＣとすると、次式が成
立する。

【００７０】ｃ＝ｆi λi 、Ｃ＝ｆi Λi ；ｆi は超音
波周波数。このとき、同一媒体中では音速ｃ及びＣは一
定であるから、この振動子から放射される超音波の周波
数は、図３( ａ )又は( ｂ )の振動子の所定箇所、スラ
イス方向の一端から１／６の位置、中央位置、他端の１
／６の位置でｆ1 、ｆ２、ｆ３( ｆ１＜ｆ２＜ｆ３ )と
なる。

【００７１】上述したように構成された振動子１２から
構成された超音波プローブ１１から検査対象( 被検体 )
へ超音波が放射され、この検査対象の内部構造によりそ
の内部の音響インピーダンスの境界面で超音波は反射さ
れ、再び前記超音波プローブ１１によって受信される。

【００７２】この受信した信号は、前記加算器１６ｂを
介して、図４( ａ )に示すように、周波数ｆ1 、ｆ２、
ｆ３の各成分の超音波が合成された加算合成信号とな
る。この加算合成信号は、前記バンドパスフィルタ１７
ａ，１８ａ，１９ａにより、図４( ｂ )に示すような中
心周波数ｆ1 、ｆ２、ｆ３の各周波数帯の成分に分離さ
れる。

【００７３】なお、超音波の中心周波数は一般には前述
のように離散的な値ｆ１、ｆ２、ｆ３を取る必要はな
く、連続的に中心周波数を変えた超音波にて走査するこ
ともできる。しかし、中心周波数の異なるバンドパスフ
ィルタを多数設けることは、回路構成を複雑にするの
で、中心周波数ｆ1 、ｆ２、ｆ３の前記バンドパスフィ
ルタ１７ａ，１８ａ，１９ａからの出力信号から、中心
周波数ｆ１とｆ２との間及び中心周波数ｆ２とｆ３との
間の周波数については、一般的に知られている補間して
推定するという方法があり、この方法によれば、回路を
簡略化できるという効果を得ることができる。

【００７４】このような補間処理を行う回路は、前記画
像再構成回路２０内に設けられ、中心周波数ｆ１、ｆ
２、ｆ３の各受信信号を処理して画像を再構成するとき
に、補間処理も合わせて行われる。

【００７５】従って、前記バンドパスフィルタ１７ａ，
１８ａ，１９ａからの出力信号により、周波数成分( 中
心周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３ )に超音波の( スライス方向
の )照射領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が対応しているので、検
査対象のスライス方向の位置を認識することが可能とな
る。例えば、受信信号の各周波数成分を色( 色相ばかり
でなく輝度、彩度などでも良い。 )によって区別してモ
ニタ２２ｂに表示させれば、スライス方向( の遠近感 )
を色により認識することができる。

【００７６】このように第１実施例によれば、超音波振
動素子１２ｂ，１２ｅの厚さを超音波の走査方向に対し
て直交するスライス方向に変化させ、その放射面に拡散
レンズ１２ｃ，１２ｇを設けたことにより、スライス方
向に周波数の異なる( ｆ１，ｆ２，ｆ３ )超音波を拡散
して放射させることができる。

【００７７】この超音波が放射された撮影対象から反射
した超音波を受信する回路に、各周波数に対応して３個
のバンドパスフィルタ１７ａ，１８ａ，１９ａを設けた
ことにより、超音波の各周波数の成分に弁別することが
でき、これにより、受信信号を弁別して解析処理するこ
とができると共に、画像再構成回路２０により、各周波
数成分のデータに補間処理を行い、解析処理され、検査
対象の画像として各周波数成分毎に再構成され、それら
の各周波数成分毎の画像データがカラー合成されるの
で、各周波数成分に応じてスライス方向を色により区別
して表示することができる。従って、検査対象の構造と
してその奥行きを色により表示させることができる。

【００７８】また、バンドパスフィルタとして時間系列
的に周波数特性が変化するバンドパスフィルタを使用し
て、各スライス成分( 周波数成分 )を時間系列的に受信
するようにすれば、回路規模をより小さくすることがで
きる。

【００７９】従って、この第１実施例によれば、１回の
走査で超音波プローブの周辺機構を大きくすることな
く、しかもスライス方向のデータとしても数倍程度の増
大するだけなので、高速処理が必要ではなく、回路規模
を大きくすることなく、１枚の３次元画像を得ることが
できる。すなわち、安価な構成の装置で、リアルタイム
に、超音波プローブの操作性を損なわずに１枚の３次元
画像を得ることができる。

【００８０】この発明の第２実施例を図５を参照して説
明する。前述した第１実施例では、加算器１６ｂに対し
て中心周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の３チャンネルの前記バ
ンドパスフィルタ１７ａ，１８ａ，１９ａを接続した構
成となっており、これに伴って、前記対数増幅器１７
ｂ，１８ｂ，１９ｂ、前記包絡検波回路１７ｃ，１８
ｃ，１９ｃ、前記Ａ／Ｄ変換器１７ｄ，１８ｄ，１９ｄ
と、それぞれ３チャンネル分ずつ必要であったが、図５
に示すように、前記加算器１６ｂに対して、レートパル
スに同期してその中心周波数がｆ１からｆ２を介してｆ
３へと時間的に変化していくバンドパスフィルタ２３ａ
を接続すれば、対数増幅器２３ｂ、包絡検波回路２３ｃ
及びＡ／Ｄ変換器２３ｄが１チャンネル分で済む。な
お、Ａ／Ｄ変換器２３ｄと後段の画像再構成回路２０と
の間に介挿されたメモリ２４は、Ａ／Ｄ変換器２３ｄか
ら出力されるデジタルデータを順次記憶し、前記画像再
構成回路２０は、このメモリ２４に記憶されたデジタル
データを読取って、検査対象の画像として画像再構成を
行い、この画像データを画像メモリ２１に記憶させる。

【００８１】このように中心周波数が時間的に変化する
バンドパスフィルタ２３ａを使用すると、回路規模は少
なくて済むが、時系列的な信号収集が必要となるため、
１枚の画像を得るのに時間がかかる。

【００８２】この発明の第３実施例を図６及び図７を参
照して説明する。前述した第１実施例では、超音波の検
査対象への放射と検査対象で反射された超音波の受信と
を、各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で同時に行うようになって
いたが、以下に説明するようにして、振動子の駆動にお
いて選択性を持たせて、特定の周波数の超音波を強調し
て、各領域毎に超音波の放射と受信とを行うものでも良
いものである。

【００８３】すなわち、図６に示すように、レート信号
発生器１３と送信用遅延回路１４ａ−１，１４ａ−２，
…との間に、それぞれＭチャンネル( Ｍ個の )のバース
ト発生器１４ｃ−１，１４ｃ−２，…を設ける。

【００８４】このバースト発生器１４ｃ−１，１４−
２，…は、振動子のスライス方向の一端から１／６の位
置、中央位置、他端から１／６の位置での各中心周波数
ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応した図７の送信信号で示す３種
類のバースト信号が用意されており、レート信号発生器
１３から出力されるレートパルスに対して順次切換わる
ロータリースイッチ( 図示せず )を設け、このロータリ
ースイッチによりバースト信号の出力する種類を切換え
るようになっている。

【００８５】すなわち、レート信号発生器１３の第１番
目のレートパルスに同期して、各バースト発生器１４ｃ
は、周波数ｆ１に対応する共振周波数を持ったバースト
信号をそれぞれの送信用遅延回路１４ａに出力する。

【００８６】レート信号発生器１３の第２番目のレート
パルスに同期して、各バースト発生器１４ｃは、周波数
ｆ２に対応する共振周波数を持ったバースト信号をそれ
ぞれの送信用遅延回路１４ａに出力する。

【００８７】レート信号発生器１３の第３番目のレート
パルスに同期して、各バースト発生器１４ｃは、周波数
ｆ３に対応する共振周波数を持ったバースト信号をそれ
ぞれの送信用遅延回路１４ａに出力する。

【００８８】そして、レート信号発生器１３の第４番目
のレートパルスに同期して、各バースト発生器１４ｃ
は、周波数ｆ１に対応する共振周波数を持ったバースト
信号をそれぞれの送信用遅延回路１４ａに出力して、上
述したことを繰り返す。

【００８９】各送信用遅延回路１４ａは、このバースト
発生器１４ｃからのバースト信号に対して、超音波の収
束距離を決定する遅延時間が与えられ、この遅延された
各バースト信号は、各駆動回路１４ｂにより増幅され、
駆動信号として振動子１２に供給される。

【００９０】この時、バースト信号が周波数ｆ１に対応
する共振周波数を持っていれば、図７( ａ )に示すよう
に、振動子１２のスライス方向の一端( 超音波振動子１
２ｂの厚さが( １／２ )λの部分 )は、その放射される
超音波の周波数がｆ１であるから、特に効率良く駆動さ
れ、特に周波数ｆ１の周波数帯の超音波が他の周波数帯
の超音波よりも強く放射される。従って、受信において
も、特に周波数ｆ１の周波数帯の超音波がより強く受信
される。

【００９１】また、バースト信号が周波数ｆ２に対応す
る共振周波数を持っていれば、図７( ｂ )に示すよう
に、振動子１２のスライス方向の中心位置( 超音波振動
子１２ｂの厚さがλの部分 )は、その放射される超音波
の周波数がｆ２であるから、特に効率良く駆動され、特
に周波数ｆ２の周波数帯の超音波が他の周波数帯の超音
波よりも強く放射される。従って、受信においても、特
に中心周波数ｆ２の周波数帯の超音波がより強く受信さ
れる。

【００９２】さらに、バースト信号が周波数ｆ３に対応
する共振周波数を持っていれば、図７( ｃ )に示すよう
に、振動子１２のスライス方向の他端( 超音波振動子１
２ｂの厚さが( ３／２ )λの部分 )は、その放射される
超音波の周波数がｆ３であるから、とくに効率良く駆動
され、特に周波数ｆ３の周波数帯の超音波が他の周波数
帯の超音波よりも強く放射される。従って、受信におい
ても、特に周波数ｆ３の周波数帯の超音波がより強く受
信される。

【００９３】従って、各領域での超音波の受信特性的
に、Ｓ／Ｎ( signal/noise )が改善されるという効果を
得ることができる。なお、この方式を使用する場合に
は、バースト信号( バースト波 )と振動子の共振特性と
によって決まる放射される超音波パルスの持つ周波数帯
域を、受信側の振動子の共振特性とバンドパスフィルタ
とによって決定される受信帯域に対応づけておくことが
望ましい。

【００９４】この発明の第４実施例を図８乃至図１０を
参照して説明する。図８( ａ )は、この発明を適用した
リニア電子走査型( コンベックス走査型も同様であるが
)の超音波診断装置に使用される２次元アレイプローブ
を示す斜視図であり、図８( ｂ )は、この２次元アレイ
プローブを用いた超音波診断装置の概略の要部回路構成
を示すブロック図である。

【００９５】２次元アレイプローブ３０は、走査方向に
Ｎ個の振動子から構成され、その走査方向の振動子の同
時駆動数が３となっている。その各振動子はスライス方
向に３分割されている。この２次元アレイプローブ３０
の放射面には、拡散レンズ３０ａが設けられている。

【００９６】なお、この振動子は第１実施例とは異な
り、送信する超音波の周波数は全て同一でも良い。レー
ト信号発生器３１から超音波パルスの繰り返し周期を決
定するレートパルスが出力され、このレートパルスは、
３チャンネルの送信用遅延回路( 図８中では、DT-1，DT
-2，DT-3で示す )３２−１，３２−２，３２−３に供給
される。この送信用遅延回路３２−１，…，３２−３
で、送信時の走査方向における超音波の収束距離を決定
する遅延時間が与えられ、この遅延された各レートパル
スはそれぞれ３チャンネルの駆動回路( 図８中ではＰで
示す )３３−１，３３−２，３３−３に供給される。

【００９７】この各駆動回路３３−１，…，３３−３で
は、供給されたレートパルスに基づいて、前記２次元ア
レイプローブ３０の中の走査方向に連続する３個の振動
子を同時に駆動して超音波を発生させるための駆動パル
スを生成する。すなわち各駆動パルスのタイミングは、
レートパルスによって決定される。

【００９８】この各駆動パルスは、３チャンネルの電子
スイッチ部３４−１，３４−２，３４−３によって、前
記２次元アレイプローブ３０の中の同時に駆動する３個
の振動子へ供給され、これらの振動子が駆動され超音波
が放射される。

【００９９】例えば、図８( ａ )に示すように、スライ
ス方向において３分割された振動子ａ11，ａ12，ａ13、
振動子ａ21，ａ22，ａ23及び振動子ａ31，ａ32，ａ33に
ついて、前記レート信号発生器３１からの第１のレート
パルスを出力し、前記電子スイッチ部３４−１，３４−
２，３４−３によって、まず振動子ａ11、振動子ａ21及
び振動子ａ31に前記駆動回路３３−１，３３−２，３３
−３からの駆動パルスを供給して、振動子ａ11、振動子
ａ21及び振動子ａ31を駆動させ超音波を領域Ｒ１に放射
( 送信 )させる。

【０１００】この超音波は検査対象( 被検体 )の領域Ｒ
１の対象となる部分へ放射され、その検査対象の内部構
造により反射して、再び前記２次元アレイプローブ３０
の振動子ａ11、振動子ａ21及び振動子ａ31により受信さ
れる。

【０１０１】これらの振動子ａ11，ａ21，ａ31で受信さ
れた各信号は、電子スイッチ部３４−１，３４−２，３
４−３を介してそれぞれ３チャンネルの受信用遅延回路
( 図８中ではDR-1，DR-2，DR-3で示す )３５−１，３５
−２，３５−３に供給される。

【０１０２】この受信用遅延回路３５−１，…，３５−
３では、送信時と同様に、受信時の超音波の収束距離を
決定する遅延時間が与えられ、この遅延された受信信号
が加算器３６に供給される。

【０１０３】この加算器３６は、前記受信用遅延回路３
５−１，…，３５−３からの出力信号を加算合成する。
この加算合成信号は、対数増幅器( 図８中ではＡＰで示
す )３７及び包絡検波回路( 図８中ではＫで示す )３８
にて増幅及び検波され、Ａ／Ｄ変換器３９にてＡ／Ｄ変
換され、そのデジタルデータは順次メモリ４０に記憶さ
れる。

【０１０４】次に、前記レート信号発生器３１からの第
２のレートパルスを出力し、前記電子スイッチ部３４−
１，３４−２，３４−３によって、振動子ａ12、振動子
ａ22及び振動子ａ32に前記駆動回路３３−１，３３−
２，３３−３からの駆動パルスを供給して、振動子ａ1
2、振動子ａ22及び振動子ａ32を駆動させ超音波を領域
Ｒ２に放射させる。

【０１０５】この超音波は検査対象の領域Ｒ２の対象と
なる部分へ放射され、その検査対象の内部構造により反
射して、再び２次元アレイプローブ３０の振動子ａ12、
振動子ａ22及び振動子ａ32により受信される。

【０１０６】これらの振動子ａ12，ａ22，ａ32からの受
信による各信号は、電子スイッチ部３４−１，３４−
２，３４−３を介してそれぞれ前記受信用遅延回路３５
−１，…，３５−３に供給される。

【０１０７】この受信用遅延回路３５−１，…，３５−
３で遅延された受信信号が前記加算器３６に供給され、
この加算器３６で加算合成した加算合成信号は、前記対
数増幅器３７及び前記包絡検波回路３８にて増幅及び検
波され、前記Ａ／Ｄ変換器３９にてＡ／Ｄ変換され、そ
のデジタルデータは順次メモリ４０に記憶される。

【０１０８】さらに、前記レート信号発生器３１からの
第３のレートパルスを出力し、前記電子スイッチ部３４
−１，…，３４−３によって、振動子ａ13、振動子ａ23
及び振動子ａ33に前記駆動回路３３−１，…，３３−３
からの駆動パルスを供給して、振動子ａ13、振動子ａ23
及び振動子ａ33を駆動させ超音波を領域Ｒ３に放射させ
る。

【０１０９】この超音波は検査対象の領域Ｒ３の対象と
なる部分へ放射され、その検査対象の内部構造により反
射して、再び２次元アレイプローブ３０の振動子ａ13、
振動子ａ23及び振動子ａ33により受信される。

【０１１０】これらの振動子ａ13，ａ23，ａ33からの受
信による各信号は、電子スイッチ部３４−１，…，３４
−３を介してそれぞれ前記受信用遅延回路３５−１，
…，３５−３に供給される。

【０１１１】この受信用遅延回路３５−１，…，３５−
３で遅延された受信信号が前記加算器３６に供給され、
この加算器３６で加算合成した加算合成信号は、前記対
数増幅器３７及び前記包絡検波回路３８にて増幅及び検
波され、前記Ａ／Ｄ変換器３９にてＡ／Ｄ変換され、そ
のデジタルデータは順次メモリ４０に記憶される。

【０１１２】メモリ４０に記憶された３領域( Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３ )のデジタルデータは、画像再構成回路４１に
より、例えば色処理や輪郭強調処理等を行って、検査対
象の画像として合成されて、画像データとして画像メモ
リ４２に記憶される。

【０１１３】上述した超音波の送受信制御の関係を保っ
たまま、前記レート信号発生器３１から出力されるレー
トパルスのタイミング( ３個のレートパルスを１タイミ
ングとして )に同期して、同時に駆動されるＮ個の振動
子群が振動子１個ずつ走査方向にシフトして、最終的に
Ｎ個の振動子の走査が行われる。

【０１１４】例えば、前記レート信号発生器３１からの
第４のレートパルスの出力のタイミングで、振動子ａ2
1，ａ22，ａ23、振動子ａ31，ａ32，ａ33及び振動子ａ4
1，ａ42，ａ43が選択され、それらの振動子について上
述した超音波の放射及び受信が行われ、得られた画像デ
ータが前記画像メモリ４２に記憶される。

【０１１５】以下、前記レート信号発生器３１からの第
７，第１０，…のレートパルスの出力のタイミングで振
動子群の走査方向のシフトが順次行われ、それぞれ得ら
れた画像データが前記画像メモリ４２に記憶される。

【０１１６】この画像メモリ４２に記憶された画像デー
タは、テレビフォーマットで出力され、Ｄ／Ａ変換器４
３を介してカラー表示が可能なモニタ４４に検査対象の
超音波断層像として表示される。

【０１１７】このように第４実施例によれば、スライス
方向に超音波振動素子を３分割し、その放射面に拡散レ
ンズ３１ａを設けたことにより、超音波を拡散し、その
拡散方向別に弁別して送受信することができる。

【０１１８】従って、上述した第１実施例と同様な効果
を得ることができる。なお、この第４実施例では、例え
ば、図９( ａ )に示すように、３分割された１個の振動
子ａ11，ａ12，ａ13について説明すると、超音波の照射
( 送信 )を、電子スイッチ部３４−１により、２次元ア
レイプローブ３０の振動子ａ11のみ駆動回路３３−１か
ら駆動パルスを供給して振動させ、領域Ｒ１に超音波を
放射し、検査対象の領域Ｒ１の対象となる部分からの反
射された超音波を、図９( ｂ )に示すように、電子スイ
ッチ部３４−１により放射時と同じ振動子ａ11で受信す
るようにしていたが、この実施例はこれに限定されるも
のではない。

【０１１９】すなわち、例えば図１０( ａ )に示すよう
に、超音波の照射を送信用遅延回路３２−１、駆動回路
３３−１及び電子スイッチ部３４−１により３分割され
た振動子ａ11，振動子ａ12，振動子ａ13の全てに駆動パ
ルスを供給して振動させ、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に超音
波を放射し、検査対象の領域Ｒ１の対象となる部分から
の反射された超音波を、図１０( ｂ )に示すように、電
子スイッチ部３４−１により振動子ａ11のみで受信する
ようにしても良いものである。

【０１２０】この発明の第５実施例を図１１を参照して
説明する。前述した第４実施例では、電子スイッチ部３
４−１，…，３４−３によりレート信号発生器３１から
のレートパルスのタイミングで、領域Ｒ１、領域Ｒ２、
領域Ｒ３というように、順次１つの領域ずつ検査対象か
ら反射された超音波を受信していたため、加算器３６以
下の受信信号の処理回路が簡略化することができたが、
領域Ｒ１、領域Ｒ２、領域Ｒ３からの受信信号を並列的
にほぼ同時に処理できれば、画像構成にかかる処理時間
を短縮することができる。

【０１２１】図１１は、領域Ｒ１、領域Ｒ２、領域Ｒ３
からの受信信号を並列的にほぼ同時に処理できる受信系
の概略の要部回路構成を示すブロック図である。なお、
送信系( 超音波の放射するため )の概略の要部回路は、
電子スイッチ部３４−１，３４−２，３４−３を使用し
ないという点を除けば、図８と全く同一なので、ここで
はその説明は省略する。

【０１２２】レート信号発生器３１からのレートパルス
が出力されると、振動子ａ11，ａ12,a13、振動子ａ21，
ａ22，ａ23及び振動子ａ31，ａ32，ａ33に駆動パルスが
同時に供給され、振動子ａ11，ａ12，ａ13、振動子ａ2
1，ａ22，ａ23及び振動子ａ31，ａ32，ａ33が全て振動
して超音波が放射される。

【０１２３】各振動子からの各超音波は、それぞれ検査
対象( 被検体 )の領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の対象となる部
分へ放射され、その検査対象の内部構造により反射し
て、再び各振動子により受信される。すなわち、検査対
象から反射された超音波は、振動子ａ11，ａ12，ａ13、
振動子ａ21，ａ22，ａ23及び振動子ａ31，ａ32，ａ33に
より受信される。

【０１２４】各振動子からの受信による各出力信号は、
それぞれ９チャンネルの受信用遅延回路( 図１１中では
DR-1，…，DR-9で示す )５２−１，…，５２−９に供給
される。すなわち領域Ｒ１に対応する振動子ａ11，ａ2
1，ａ31からの受信による各信号は、３個の受信用遅延
回路( 図１１中ではDR-1，DR-2，DR-3で示す )５２−
１，５２−２，５２−３に供給され、領域Ｒ２に対応す
る振動子ａ12，ａ22，ａ32からの受信による各信号は、
３個の受信用遅延回路( 図１１中ではDR-4，DR-5，DR-6
で示す )５２−４，５２−５，５２−６に供給され、領
域Ｒ３に対応する振動子ａ13，ａ23，ａ33からの受信に
よる各信号は、３個の受信用遅延回路( 図１１中ではDR
-7，DR-8，DR-9で示す )５２−７，５２−８，５２−９
に供給される。

【０１２５】９チャンネルの受信用遅延回路５２−１，
…，５２−９から出力される遅延された受信信号は、３
チャンネルの加算器( 図１１中では＋で示す )５３−
１，５３−２，５３−３に供給される。すなわち、領域
Ｒ１に対応する３個の受信用遅延回路( DR-1，DR-2，DR
-3 )５２−１，…，５２−３から出力される遅延された
受信信号が、１個の加算器５３−１に供給され、領域Ｒ
２に対応する３個の受信用遅延回路( DR-4，DR-5，DR-6
)５２−４，…，５２−６から出力される遅延された受
信信号が、他の１個の加算器５３−２に供給され、領域
Ｒ３に対応する３個の受信用遅延回路( DR-7，DR-8，DR
-9 )５２−７，…，５２−９から出力される遅延された
受信信号が、残りの１個の加算器５３−３に供給され
る。

【０１２６】この３チャンネルの加算器５３−１，５３
−２，５−３に対して、チャンネル毎に並列に、３チャ
ンネルの対数増幅器( 図１１中Log で示す )５４−１，
５４−２，５４−３及び３チャンネルの包絡検波回路(
図１１中Det で示す )５５−１，５５ー２，５５ー３並
びに３チャンネルのＡ／Ｄ変換器( 図１１中Ａ／Ｄで示
す )５６−１，５６−２，５６−３が接続されている。

【０１２７】この３チャンネルのＡ／Ｄ変換器５６−
１，…，５６−３からのデジタルデータは、メモリ５７
に記憶される。このメモリ５７にほぼ同時的に記憶され
た３領域( Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ )のデジタルデータは、画
像再構成回路５８により、例えば色処理や輪郭強調処理
等を行って、検査対象の画像として合成されて、画像デ
ータとして画像メモリ５９に記憶される。

【０１２８】上述した超音波の送受信制御の関係を保っ
たまま、レート信号発生器から出力されるレートパルス
のタイミングに同期して、同時に駆動されるＮ個の振動
子群が振動子１個ずつ走査方向にシフトして、最終的に
Ｎ個の振動子の走査が行われる。

【０１２９】この画像メモリ５９に記憶された画像デー
タは、テレビフォーマットで出力され、Ｄ／Ａ変換器６
０を介してカラー表示が可能なモニタ６１に検査対象の
超音波断層像として表示される。

【０１３０】このようにしたことにより、１回のレート
パルスで領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３についての受信信号を一
度に得ることができ、その得た受信信号で画像再構成の
処理ができるので、画像再構成にかかる時間を短縮する
ことができる。

【０１３１】この発明の第６実施例を図１２を参照して
説明する。図１２は、この発明を適用した超音波診断装
置に使用される２次元アレイプローブを示す斜視図であ
る。

【０１３２】２次元アレイプローブ７１は、スライス方
向の振動子の配列数を５とし、走査方向の配列数がＮと
して構成され、その走査方向の振動子の同時振動数が３
となっている。

【０１３３】また、この超音波診断装置の回路構成も上
述した第４実施例と基本的にはほとんど同様であるから
その説明を省略するが、２次元アレイプローブ７１のス
ライス方向の振動子の配列数５、または領域( Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５ )の数５に対応して、送信用遅延
回路、駆動回路が５チャンネルとなり、スライス方向の
複数( この実施例では２個 )の振動子から受信信号を得
ることができるように、受信用遅延回路が１５チャンネ
ルとなり、加算器、対数増幅器、包絡検波回路及びＡ／
Ｄ変換器が５チャンネルとなる。

【０１３４】この第６実施例の特徴は以下に説明するよ
うに受信方法である。例えば、表１( ａ )は、送信時(
超音波の放射時 )にスライス方向について全ての振動子
( 例えば、ａ11，ａ12，ａ13，ａ14，ａ15 )を同時に駆
動させる場合の振動子の駆動選択を示す表であり、表１
( ｂ )は、送信時に受信時と同一の振動子のみを同時に
駆動させる場合の振動子の駆動選択を示す表である。

【０１３５】

【表１】

【０１３６】まず表１( ａ )では、送信( 超音波の放射
)については、走査方向の同時に振動するとして選択さ
れた振動子について、そのスライス方向の全ての振動子
は同時に駆動され超音波が放射される。

【０１３７】受信において、レート信号発生回路からの
第１番目のレートパルスが出力された場合( 送受信ＮＯ
が１の場合 )、スライス方向の振動子のうち領域Ｒ１及
び領域Ｒ２に対応する振動子のみが受信のため選択され
る。すなわち、振動子ａ11及び振動子ａ12、振動子ａ21
及び振動子ａ22、振動子ａ31及び振動子ａ32が選択さ
れ、これらの振動子で受信した信号が、上述した回路で
処理される。

【０１３８】レート信号発生回路からの第２番目のレー
トパルスが出力された場合( 送受信ＮＯが２の場合 )、
スライス方向の振動子のうち領域Ｒ２及び領域Ｒ３に対
応する振動子のみが受信のため選択される。すなわち、
振動子ａ12及び振動子ａ13、振動子ａ22及び振動子ａ2
3、振動子ａ32及び振動子ａ33が選択され、これらの振
動子で受信した信号が、上述した回路で処理される。

【０１３９】レート信号発生回路から第３番目のレート
パルスが出力された場合( 送受信ＮＯが３の場合 )、ス
ライス方向の振動子のうち領域Ｒ３及び領域Ｒ４に対応
する振動子のみが受信のため選択される。すなわち、振
動子ａ13及び振動子ａ14、振動子ａ23及び振動子ａ24、
振動子ａ33及び振動子ａ34が選択され、これらの振動子
で受信した信号が、上述した回路で処理される。

【０１４０】レート信号発生回路から第４番目のレート
パルスが出力された場合( 送受信ＮＯが４の場合 )、ス
ライス方向の振動子のうち領域Ｒ４及び領域Ｒ５に対応
する振動子のみが受信のため選択される。すなわち、振
動子ａ14及び振動子ａ15、振動子ａ24及び振動子ａ25、
振動子ａ34及び振動子ａ35が選択され、これらの振動子
で受信した信号が、上述した回路で処理される。

【０１４１】次に表１( ｂ )では、レート信号発生回路
からの第１番目のレートパルスが出力された場合( 送受
信ＮＯが１の場合 )、スライス方向の振動子のうち領域
Ｒ１及びＲ２に対応する振動子のみが送信及び受信のた
めに選択される。すなわち、振動子ａ11及び振動子ａ1
2、振動子ａ21及び振動子ａ22、振動子ａ31及び振動子
ａ32が選択され、これらの振動子から超音波を放射させ
ると共に、これらの振動子で受信した信号が、上述した
回路で処理される。

【０１４２】レート信号発生回路からの第２番目のレー
トパルスが出力された場合( 送受信ＮＯが２の場合 )、
スライス方向の振動子のうち領域Ｒ２及びＲ３に対応す
る振動子のみが送信及び受信のために選択される。すな
わち、振動子ａ12及び振動子ａ13、振動子ａ22及び振動
子ａ23、振動子ａ32及び振動子ａ33が選択され、これら
の振動子から超音波を放射させると共に、これらの振動
子で受信した信号が、上述した回路で処理される。

【０１４３】レート信号発生回路からの第３番目のレー
トパルスが出力された場合( 送受信ＮＯが３の場合 )、
スライス方向の振動子のうち領域Ｒ３及びＲ４に対応す
る振動子のみが送信及び受信のために選択される。すな
わち、振動子ａ13及び振動子ａ14、振動子ａ23及び振動
子ａ24、振動子ａ33及び振動子ａ34が選択され、これら
の振動子から超音波を放射させると共に、これらの振動
子で受信した信号が、上述した回路で処理される。

【０１４４】レート信号発生回路からの第４番目のレー
トパルスが出力された場合( 送受信ＮＯが４の場合 )、
スライス方向の振動子のうち領域Ｒ４及びＲ５に対応す
る振動子のみが送信及び受信のために選択される。すな
わち、振動子ａ14及び振動子ａ15、振動子ａ24及び振動
子ａ25、振動子ａ34及び振動子ａ35が選択され、これら
の振動子から超音波を放射させると共に、これらの振動
子で受信した信号が、上述した回路で処理される。

【０１４５】上述したようにして、受信時に、１個の振
動子のみからではなく、隣合った振動子を同時に選択し
て受信信号を得ており、しかもレートパルス信号毎に、
スライス方向に順次シフトして走査を行うので、領域Ｒ
１と領域Ｒ２との境界、領域Ｒ２と領域Ｒ３との境界、
領域Ｒ３と領域Ｒ４との境界、領域Ｒ４と領域Ｒ５との
境界での受信信号の欠落等を防ぐことができる。

【０１４６】このように第６実施例によれば、上述した
第２実施例と同様な効果を得ることができると共に、各
領域の境界においても欠落のないのない受信信号を得る
ことができるので、高品質な撮影を行うことができると
いう効果が得られる。

【０１４７】なお、この第６実施例において、送信時(
超音波の放射の )のスライス方向の振動子の同時駆動数
について表１( ａ )及び表１( ｂ )により２つの方法に
ついて説明したが、この実施例はこの２つに限定される
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で変形
することができるものである。

【０１４８】本発明は、上述した実施例に限定されるも
のではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で変形す
ることができるものである。例えば、上述した実施例で
は、超音波反射強度を画像化したいわゆるＢモード像に
ついて説明したが、この発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば超音波のドップラ信号から血液あるいは
生体組織の動きの様子を表示するドップラ画像について
も同様に適用できるものである。少なくとも、これらの
いずれかを表示した場合には、この発明により有効な効
果を得ることができる。

【０１４９】また、上述した実施例では、リニア電子走
査方式について説明したが、この発明はこれに限定され
るものではなく、例えばコンベックス走査方式、セクタ
走査方式、ラジアル走査方式において適用可能である。

【０１５０】また、超音波プローブ( ２次元アレイプロ
ーブ )は撮影対象の表面から用いるものに限定されるも
のではなく、超音波プローブを撮影対象の内部に挿入す
るもの( 例えば体腔内走査用超音波探触子 )においても
適用可能である。

【０１５１】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
超音波振動子を走査する方向に対して直交する方向に超
音波を拡散して放射し、かつ拡散方向に応じて超音波の
周波数を変え、この周波数に応じて識別できるように表
示することにより、リアルタイムに、超音波プローブの
操作性を損なわずに、１枚の３次元画像を得ることがで
きる低価格な超音波診断装置を提供できる。

【０１５２】またこの発明によれば、振動子を走査方向
と共にこのスライス方向にも複数個配列することによ
り、スライス方向の振動子毎に受信信号を処理して識別
できるように表示することにより、リアルタイムに、超
音波プローブの操作性を損なわずに、１枚の３次元画像
を得ることができる低価格な超音波診断装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の超音波診断装置の概略
の構成を示すブロック図。

【図２】同実施例の超音波診断装置の具体的な一例の構
成を示すブロック図。

【図３】同実施例の超音波診断装置の超音波プローブの
構成の２つの例を示す図。

【図４】同実施例の超音波診断装置の加算器から得られ
る受信信号の波形及びそのバイパスフィルタから得られ
る受信信号の波形を示す図。

【図５】同実施例の超音波診断装置の具体的な他の例の
構成を示すブロック図。

【図６】同実施例の超音波診断装置の送信回路の他の例
を示すブロック図。

【図７】同実施例の超音波診断装置における振動子の時
間系列的に駆動する例を示す図。

【図８】この発明の第２実施例の超音波診断装置の一例
の構成を示すブロック図及び超音波プローブを示す斜視
図。

【図９】同実施例の超音波診断装置の送信時と受信時の
振動子の駆動状態の一例を示す図。

【図１０】同実施例の超音波診断装置の送信時と受信時
の振動子の駆動状態の他の例を示す図。

【図１１】同実施例の超音波診断装置の他の例の構成を
示すブロック図。

【図１２】この発明の第３実施例の超音波診断装置に使
用される２次元アレイプローブを示す斜視図。

【図１３】従来の超音波振動子のリニア電子走査方式に
より放射される超音波を示す図。

【図１４】従来の超音波振動子のリニア電子走査型の原
理を説明するための図。

【図１５】超音波振動子からスライス方向に拡散して放
射される超音波を示す図。

【符号の説明】

１１…超音波プローブ、１２ｂ，１２ｅ…超音波振動素子、１２ｃ，１２ｇ…拡散レンズ、１４…送信回路、１５，３４…電子スイッチ部、１６…受信回路、１７，１８，１９…フィルタ回路、１７ａ，１８ａ，１９ａ…バンドパスフィルタ、２０，４１…画像再構成回路、２２ｂ，４４…モニタ、３１，７１…２次元アレイプローブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定方向に走査され、該所定方向と直交
する方向に拡散され、拡散方向に応じて異なる周波数の
超音波を送受信する手段と、前記送受信手段の出力信号を複数の周波数帯毎に処理し
撮影対象の３次元的な断層像を得る画像再構成手段とを
具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】前記画像再構成手段は前記送受信手段の
出力信号を前記複数の周波数帯毎に複数の画像として再
構成し、該複数の画像を合成して表示する手段を具備す
ることを特徴とする前記請求項１記載の超音波診断装
置。
【請求項３】前記画像再構成手段は前記送受信手段の
出力信号を前記複数の周波数帯毎に異なる色の複数の画
像として再構成し、該複数の画像を合成して表示する手
段を具備することを特徴とする前記請求項１記載の超音
波診断装置。
【請求項４】前記画像再構成手段は前記複数の周波数
帯を抽出するフィルタ手段を具備することを特徴とする
前記請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】前記フィルタ手段はそれぞれが前記複数
の周波数帯のそれぞれを中心周波数とする複数のバンド
パスフィルタを具備することを特徴とする前記請求項４
記載の超音波診断装置。
【請求項６】前記フィルタ手段は中心周波数が前記複
数の周波数帯のそれぞれに順次可変される単一のバンド
パスフィルタを具備することを特徴とする前記請求項４
記載の超音波診断装置。
【請求項７】前記画像再構成手段は前記フィルタ手段
により抽出された複数の周波数信号を補間する手段を具
備することを特徴とする前記請求項４記載の超音波診断
装置。
【請求項８】前記送受信手段は超音波の拡散方向にお
いて厚みが変化する超音波振動子を具備することを特徴
とする前記請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】前記送受信手段は前記超音波振動子の超
音波送信面に音響レンズを装着したことを特徴とする前
記請求項８記載の超音波診断装置。
【請求項１０】２次元配列された振動子を有し、所定
方向に走査され、該所定方向と直交する方向に拡散され
る超音波を送信し、拡散方向に配列された各振動子がそ
れぞれ超音波を受信する送受信手段と、前記送受信手段の出力信号を処理し撮影対象の３次元的
な断層像を得る画像再構成手段とを具備することを特徴
とする超音波診断装置。
【請求項１１】前記送受信手段は前記超音波振動子の
超音波送信面に音響レンズを装着したことを特徴とする
前記請求項１０記載の超音波診断装置。
【請求項１２】前記送受信手段は拡散方向に配列され
た振動子で順次超音波を受信させる手段と、順次受信さ
れた信号を一旦記憶する手段を具備することを特徴とす
る前記請求項１０記載の超音波診断装置。
【請求項１３】前記画像再構成手段は拡散方向に配列
された各振動子の出力を複数の画像として再構成し、該
複数の画像を合成して表示する手段を具備することを特
徴とする前記請求項１０記載の超音波診断装置。
【請求項１４】前記画像再構成手段は拡散方向に配列
された各振動子の出力を異なる色の複数の画像として再
構成し、該複数の画像を合成して表示する手段を具備す
ることを特徴とする前記請求項１０記載の超音波診断装
置。
【請求項１５】前記送受信手段は拡散方向に配列され
た複数の振動子で順次超音波を受信することを特徴とす
る前記請求項１０記載の超音波診断装置。
【請求項１６】前記送受信手段は拡散方向においてｎ
個の振動子から同時に超音波を送信させ、ｍ（ｍ＜ｎ）
個の振動子で同時に超音波を受信させることを特徴とす
る前記請求項１０記載の超音波診断装置。