JPH08289889A

JPH08289889A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH08289889A
Application number: JP9912995A
Authority: JP
Inventors: Akiko Mizunuma; 明子水沼
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-04-25
Filing date: 1995-04-25
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】焦点深度が深く、しかも焦点での超音波ビー
ムの細い超音波振動子を提供し、広範囲に亘って鮮明な
超音波画像を、より単純で安価な観測装置と超音波振動
子を用いて得られるようにする。【構成】アニュラアレイ型超音波振動子（トランスデ
ューサ）４を、所定の点に焦点を結ぶ集束音場を発生す
る圧電素子１と、共焦点を有する同心円状の圧電素子
２，３とで構成し、その音響放射面に音響レンズ２０を
接合する。圧電素子１の電極６を遅延線７、分離回路８
を介して励振回路９に接続し、圧電素子２の電極１０を
遅延線１１を介して励振回路９に接続し、圧電素子３の
電極１２を励振回路９に接続する。励振回路９を観測装
置１３に接続し、分離回路８をアンプ１４を介して観測
装置１３に接続する。各圧電素子の合成音場が、上記所
定の焦点とは異なる点に焦点を結ぶよう、圧電素子１，
２を３に対し遅延駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体に対し放射した
超音波のエコーを受信して被検体の内部構造を映像化す
る、超音波診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置の従来例としては、例え
ば図１０に示すものがある。この従来例（従来例１）
は、送信および受信の両方に使用するように構成された
１つの単一圧電素子を用いた超音波振動子（トランスデ
ューサ）１０１を備えている。超音波振動子１０１は、
被検体１０２に超音波を送信してから一定時間経過後に
超音波のエコーを受信する分離回路１０３に接続され、
分離回路１０３は、超音波の励振回路１０４およびアン
プ１０５を介して、超音波のエコーを受信して被検体内
部の情報を映像として表示する観測装置１０６に接続さ
れている。

【０００３】この従来例１では、励振回路１０４から超
音波振動子１０１に駆動パルスが印加されると、超音波
振動子１０１内の圧電素子が駆動パルスによって励振さ
れ、超音波を発生する。この超音波は、被検体１０２の
内部の音響インピーダンスが変化する境界で音響インピ
ーダンスの差異に応じて反射される。反射された超音波
は送信時と同一の圧電素子で受信され、超音波振動子１
０１は受信信号としてエコーを発生する。このエコー
は、分離回路１０３で送信信号から分離され、エコーの
みがアンプ１０５を介して観測装置１０６へ送信され
る。以上の手順により、一本の超音波ビームの送受信か
ら一本の音線上の情報を得る。そして、超音波振動子１
０１の向きを変化させながら、夫々の向きの音線上の情
報を得ることにより被検体１０２の一定の範囲を走査
し、各音線上の情報を合成することにより超音波画像を
生成する。

【０００４】また、超音波診断装置の他の従来例（従来
例２）としては、例えば図１０の超音波振動子１０１
を、多数の長方形素子を直線状に配列したリニア型や、
多数の素子を扇型に配列したコンベックス型に構成した
ものがあり、さらに、多数の環状素子を配列したアニュ
ラアレイ型に構成したものもある。各素子は、従来例１
と同様に、分離回路１０３を介して励振回路１０４およ
び観測装置１０６に接続されている。

【０００５】この従来例２は、多数の素子の励振タイミ
ングに時間差を与え、その時間差の大きさに応じて焦点
位置を制御する電子フォーカス方式により、超音波振動
子から任意の距離離れた被検体を鮮明に映像化する。そ
の際、リニア型およびコンベックス型では駆動する素子
を変更する電子走査式で、アニュラアレイ型では従来例
１と同様に素子を機械的に回転させる機械走査式で、夫
々走査を行う。

【０００６】また、超音波診断装置の他の従来例（従来
例３）としては、従来例２と同様の構成において従来例
２と同様の電子フォーカス方式により焦点距離を制御す
る際に、焦点距離を様々に変化させるものがある。この
従来例３は、多数の位置にフォーカスを合わせながら夫
々の超音波画像を取得し、各超音波画像中のフォーカス
位置近傍の画像を合成することにより、１枚の超音波画
像を生成する。

【０００７】また、超音波診断装置の他の従来例（従来
例４）としては、特開平２−１５９２６６号公報に開示
されたものがある。この従来例４は、従来例２とほぼ同
様に構成されており、受信時に各素子からの受信エコー
に時間差を与えて合成するダイナミックフォーカス方式
を採用している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】超音波画像の画質に
は、各音線を形成する超音波ビームの形状が大きく影響
するため、被検体の浅い部位から深い部位まで広範囲の
超音波画像を得るためには、超音波振動子の近傍から遠
方までの広い範囲に亘って一定の深さの超音波ビームを
得る、すなわち焦点深度を深くする必要がある。一方、
鮮明な超音波画像を得るためには、各超音波ビームを細
くする必要がある。したがって、鮮明な超音波画像を広
い範囲に亘って得るためには、焦点深度が深く、かつ細
い超音波ビームを形成する必要がある。

【０００９】従来、超音波内視鏡等に用いられている単
一圧電素子を使用した超音波振動子では、その音場特性
は、周波数、圧電素子の曲率、または圧電素子前面に配
置した音響レンズの曲率および材質によって決定され
る。一般に、超音波振動子では、超音波ビームを焦点で
細くなるようにすると、焦点が超音波振動子に接近し、
かつ焦点深度が浅くなる。逆に、焦点深度を深くする
と、超音波ビームは焦点で太くなり、かつ焦点は超音波
振動子から遠くなる。ところで、上記従来例１は、図１
０に示すように構成されているため、超音波ビーム径や
焦点深度を可変にすることは困難である。したがって、
この従来例１では、焦点深度を深くすることと超音波ビ
ームはを細くすることは両立せず、鮮明な超音波画像を
広い範囲に亘って得ることは不可能である。

【００１０】一方、上記従来例２は、個々の圧電素子の
励振タイミングに時間差を与え、電子的に焦点距離を変
化させながら電気的または機械的に走査を行う電子フォ
ーカス方式を採用しているため、同一の超音波振動子を
使用して様々な焦点距離を実現することができる。しか
し、電子フォーカス方式は、圧電素子の駆動に時間差を
与えたり、受信信号を合成したりするために複雑な観測
装置を必要とし、コストアップを招く。また、圧電素子
に多数の配線を接続する必要があるため、細径化を要求
される体腔内超音波探触子に使用することは困難であ
る。さらに、特定の距離にフォーカスを合わせることは
できるが、その特定のフォーカス距離以外の部分では、
超音波ビームが広がってしまう。よって、超音波振動子
から特定の距離の部分では鮮明な超音波画像が得られる
が、それ以外の距離の部分では超音波画像はぼやけてし
まう。

【００１１】また、上記従来例３は、例えば３枚の画像
を合成して１枚の超音波画像を得るように構成した場
合、単位時間当りに取得可能な画像数、すなわちフレー
ムレートが１／３に低下してしまう。フレームレートが
低下すると、観察中の生体の動き等の影響を受け、超音
波画像が不鮮明となる可能性が高くなるため、あまり実
用的な方法ではない。その上、画像合成のために、観測
装置の構成が上記従来例２よりもさらに複雑化してしま
う。また、多数の配線を必要とするため、体腔内超音波
探触子に適用することは困難である。

【００１２】また、上記従来例４は、超音波振動子から
の距離に応じて画像合成方法を変えるようにしているた
め、観測装置の構成は上記従来例２、従来例３よりもさ
らに複雑化してしまい、コストアップを招く。

【００１３】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであり、焦点深度が深く、しかも焦点での超音波ビ
ームの細い超音波振動子を提供し、広範囲に亘って鮮明
な超音波画像を、より単純で安価な観測装置と超音波振
動子を用いて得られるようにすることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の請求項１の構成は、所定の点に焦点を結ぶ集束音場を
発生する軸対称な中心部振動子素子と、該中心部振動子
素子と同軸かつ共焦点を有するように配設された円環状
の周辺部振動子素子とを備えた分割型トランスデューサ
と、前記中心部振動子素子および周辺部振動子素子の合
成音場が、前記分割型トランスデューサの所定の焦点と
は異なる位置に焦点を結ぶように、前記中心部振動子素
子および周辺部振動子素子を遅延駆動する送信手段とを
具備して成ることを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】本願発明者は、所定の焦点（以下、幾何学的焦
点という）を結ぶような音響レンズを有する超音波振動
子（トランスデューサ）を用いて、上記幾何学的焦点と
は異なる点に電子的な焦点（以下、電子的焦点という）
を結ばせる実験を行ったところ、後述する第１実施例に
おいては幾何学的焦点距離＝３０ｍｍ，電子的焦点距離
＝２１ｍｍの場合の実験結果（図３）が得られ、後述す
る第３実施例においては幾何学的焦点距離＝３０ｍｍ，
電子的焦点距離＝５８ｍｍの場合の実験結果（図８）が
得られた。これらの実験結果により、電子走査等を行う
複雑な回路構成を採用しなくても、従来の単一圧電素子
より成る超音波振動子に比べて、焦点深度が深くかつビ
ーム径の細い送受波音場特性が得られることを確認し
た。

【００１６】本発明の請求項１の構成によれば、送信手
段は、分割型トランスデューサの中心部振動子素子およ
び周辺部振動子素子を遅延駆動する。この遅延駆動によ
り、前記中心部振動子素子および周辺部振動子素子は夫
々、超音波を放射する。前記中心部振動子素子および周
辺部振動子素子から放射された超音波は、互いに位相差
を有しているため、重畳されて合成音場を形成する。こ
の合成音場は、前記分割型トランスデューサの所定の焦
点とは異なる位置に焦点を結ぶ。その際、上記遅延駆動
の時間差を適切に設定することにより、重畳した結果生
成される合成音場は、長い範囲に亘って細い音場形状を
示すことになる。放射された超音波は被検体で反射され
る。反射エコーは少なくとも１つの振動子素子で受信さ
れ、該振動素子は受信信号を発生する。その受信信号に
基づいて超音波画像を生成する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の第１実施例の超音波診断装置
の構成を示す図である。この第１実施例は、焦点深度が
深く、焦点での超音波ビームが細い超音波音場を放射す
る超音波振動子を提供し、広範囲に亘って鮮明な超音波
画像を、より単純で安価な観測装置を用いて得られるよ
うにすることを目的としている。

【００１８】本実施例の超音波診断装置は、図１に示す
ように、軸対称な円形の圧電素子（中心部振動子素子）
１と、その周囲に二重に設けられた同心円状の圧電素子
（周辺部振動子素子）２および３とから成るアニュラア
レイ型の超音波振動子（トランスデューサ）４を有して
いる。圧電素子１は、所定の点に焦点を結ぶ集束音場を
発生し、圧電素子２，３は、圧電素子１と共焦点を有し
ている。この超音波振動子の音響放射面には、音響レン
ズ２０が接合されるとともに、圧電素子１、圧電素子
２、圧電素子３に共通する共通電極５が設けられてお
り、この共通電極５は接地されている。

【００１９】圧電素子１の電極６には、８０ｎｓ（ナノ
秒）の遅延線７および分離回路８を介して励振回路９が
接続されている。圧電素子２の電極１０には４０ｎｓの
遅延線１１を介して励振回路９が接続されている。圧電
素子３の電極１２には直接、励振回路９が接続されてい
る。励振回路９には観測装置１３が接続されている。ま
た、分離回路８にはアンプ１４を介して観測装置１３が
接続されている。観測装置には図示しないモニタや操作
パネルが設けられている。

【００２０】図２は第１実施例の超音波診断装置の超音
波振動子の詳細図である。軸対称な円形の圧電素子１
と、その周囲に二重に設けられた同心円状の圧電素子２
および３とは、例えば非導電性ゴム製の円環状の樹脂ス
ペーサ１５により分離されている。圧電素子１は直径
５．８ｍｍであり、圧電素子Ｂは内径６．０ｍｍ、外径
８．４ｍｍであり、圧電素子３は内径８．６ｍｍ、外径
１１ｍｍである。また、超音波振動子４の周波数は１５
ＭＨＺである。

【００２１】超音波振動子４の音響放射面には圧電素子
１、圧電素子２、圧電素子３を短絡する共通電極５が配
置されている。共通電極５は、圧電素子１、２、３と樹
脂スペーサ１５とを一体的に接合した後に、音響放射面
側にニッケルをスパッタで付加して形成する。超音波振
動子４は、絶縁ハウジング１７の内側に保持されてお
り、絶縁ハウジング１７は、例えばポリエチレン製とす
る。絶縁ハウジング１７の外側には導電ハウジング１８
が配置されている。導電ハウジング１８は、例えばステ
ンレス製とし、絶縁ハウジング１７と接着固定されてい
る。共通電極１６と導電ハウジング１８とは、銅線１９
で電気的に接続されている。

【００２２】共通電極５の上面には、音響レンズ２０が
配置されている。音響レンズ２０は例えばフィラー入り
エポキシ樹脂製とし、音速は３０００ｍ／ｓｅｃであ
る。音響レンズ２０の厚さは、中央部で１／４波長とな
っており、音響レンズ２０の曲率はＳＲ１５ｍｍであ
る。圧電素子１、圧電素子２、圧電素子３の非音響放射
面には夫々、電極６，１０，１２が設けられている。各
電極は夫々、電気的に独立しており、同軸ケーブル２１
の芯線２２が半田付けにより接続されている。また、同
軸ケーブル２１のシールド線２３は導電ハウジング１８
の内面に接続されている。絶縁ハウジング１７の内部の
空間にはダンパ材２４が充填されている。ダンパ材２４
は、例えばエポキシ樹脂中にジルコニア粉末を分散さ
せ、硬化させたものとする。

【００２３】次に、本実施例の作用を説明する。観測装
置１３の制御に基づいて励振回路９が駆動パルスを発生
する。この駆動パルスは、圧電素子３には直ちに印加さ
れ、圧電素子２には遅延線１１を介して印加されるた
め、圧電素子３に比べて４０ｎｓ遅延して同一の駆動パ
ルスが印加され、圧電素子１には遅延線７を介して印加
されるため、圧電素子３に比べて８０ｎｓ遅延して同一
の駆動パルスが印加される。各圧電素子は、印加された
駆動電圧によって励振され、超音波を放射する。

【００２４】圧電素子１から放射された超音波は所定の
点に焦点（幾何学的焦点）を結び、圧電素子２，３から
放射された超音波と重畳されて集束音場を形成する。そ
の際、圧電素子１，２を圧電素子３に対して夫々８０ｎ
ｓ、４０ｎｓ遅延して駆動することにより、圧電素子
１，２，３の合成音場が、幾何学的焦点とは異なる点に
焦点（光学的焦点）を結ぶことになる。形成された音場
を実測した特性を図３に例示する。図３は、形成された
音場を実測し、その強度分布を等高線で示したものであ
り、音軸周辺が最も高音圧であり、周囲に向かうほど音
圧が低下している。また、音軸に平行に等高線が密にな
っていることから、音軸に沿って細い高音圧部が存在し
ていることが判る。図３では、幾何学的焦点距離＝３０
ｍｍ、光学的焦点距離＝２１ｍｍであった。

【００２５】各圧電素子から放射された超音波は被検体
で反射され、反射エコーとなる。この反射エコーは圧電
素子１で受信され、圧電素子１は受信信号を発生する。
この受信信号は遅延線７、分離回路８およびアンプ１４
を介して観測装置１３へ送出され、観測装置１３は超音
波画像を生成する。その際、分離回路８は高電圧の駆動
パルスがアンプ１４に入力することを防止している。

【００２６】この第１実施例によれば、単一圧電素子よ
り成る超音波振動子を有する従来の超音波診断装置では
得られなかった、焦点深度が深くかつ超音波ビームの細
い送信音場特性が得られる。したがって、広い範囲に亘
って、鮮明な超音波画像を描出することができる。しか
も、電子フォーカス等の複雑な回路構成を有する観測装
置を必要としないため、装置全体を安価に構成すること
ができる。

【００２７】なお、上記第１実施例は、以下のように変
更することができる。上記において、樹脂スペーサ１５
は、他の非導電性の弾性材料、テフロン、ポリサルホ
ン、ポリエチレン、シリコン等に置き換えることができ
る。また、絶縁ハウジング１７は、他の非導電性材料、
テフロン、ポリサルホン、セラミックス等に置き換える
ことができる。また、導電ハウジング１８は他の導電性
材料、銅、アルミニウム等に置き換えることができる。
また、絶縁ハウジング１７の外表面にメッキ、スパッタ
等の方法で金属薄膜を形成することにより導電ハウジン
グを作成することができる。このように、材質を適切に
選択することによって、コスト、重量、寸法等の最適化
が可能である。

【００２８】また、製作性を向上させるため、第１実施
例の超音波振動子の代わりに図４の変形例の超音波振動
子を用いてもよい。すなわち、この変形例においては、
第１実施例では圧電素子１、２、３で形成した超音波振
動子４を、１枚の圧電素子２５で形成し、樹脂スペーサ
ー１５は使用しない。超音波振動子４の音響放射面の反
対側に、第１実施例と同様に分割した電極を設ける。な
お、圧電素子材料としては、柱状の圧電素子を樹脂中に
多数埋め込んだ、複合圧電体を使用することが望まし
い。

【００２９】この変形例においては、各電極に駆動パル
スが印加されると、その部分の圧電素子が励振され、超
音波を放射し、第１実施例と同様の作用をなす。この変
形例は、圧電素子をリング状に加工して組合わせる工程
が不要であるため、製作が容易である。

【００３０】また、感度を向上させるため、第１実施例
の超音波振動子の代わりに、圧電素子１、圧電素子２、
圧電素子３の各々と、音響レンズ２０との間に音響整合
層を設けた超音波振動子を用いてもよい。この変形例
は、音響整合層の効果により、圧電素子から被検体へ効
率よく超音波が放射されるため、高い感度が得られる。

【００３１】また、感度を向上させるため、第１実施例
の超音波振動子の代わりに図５の変形例の超音波振動子
を用いてもよい。すなわち、この変形例においては、半
径３０ｍｍの球殻状の圧電素子１と、その周囲の二重の
同心球状の圧電素子２および圧電素子３とは、例えば非
導電性ゴム製の樹脂スペーサー１５で分離されている。
圧電素子１は直径５．８ｍｍであり、圧電素子２は内径
６．０ｍｍ、外径８．４ｍｍであり、圧電素子３は内径
８．６ｍｍ、外径１１ｍｍである。また、この超音波振
動子の周波数は１５ＭＨＺである。共通電極５の上面に
は、整合層２６が配置されている。整合層２６は、例え
ばフィラー入りエポキシ樹脂製であり、音響インピーダ
ンスは４．７ＭＲａｙｌｓ、厚さは１／４波長である。

【００３２】この変形例においては、各電極に駆動パル
スが印加されると、その部分の圧電素子が励振され、超
音波を放射し、第１実施例と同様の作用をなし、図３に
示すような音場が得られる。この変形例は、音響レンズ
を使用しない構成となっているため、音響レンズ内での
超音波減衰がなく、高い感度が得られる。なお、上記に
おいて、圧電素子として複合圧電体または高分子圧電体
を用いると、球殻状の圧電素子の製作が容易になる。

【００３３】図６は本発明の第２実施例の超音波診断装
置の構成を示す図である。この第２実施例は、焦点深度
が深く、焦点での超音波ビームが細い受信超音波音場を
形成する超音波振動子を提供し、広範囲に亘って鮮明な
超音波画像を、より単純な観測装置を用いて得られるよ
うにすることを目的としている。

【００３４】本実施例の超音波診断装置は、図６に示す
ように、第１実施例と同様に圧電素子１、２、３から成
るアニュラアレイ型の超音波振動子（トランスデュー
サ）４を有しているが、圧電素子３に設けられた電極１
２は加算器２７に直接接続されている。また、圧電素子
２に設けられた電極１０は４０ｎｓの遅延線１１を介し
て加算器２７に接続され、圧電素子１に設けられた電極
６は８０ｎｓの遅延線７および分離回路８を介して加算
器２７に接続されている。また、分離回路８は振動回路
９に接続され、励振回路９は観測装置１３に接続されて
いる。加算器２７はアンプ１４を介して観測装置１３に
接続されている。なお、上記以外の部分は、第１実施例
と同様に構成するものとする。

【００３５】次に、本実施例の作用を説明する。観測装
置１３の制御に基づいて励振回路９が駆動パルスを発生
する。この駆動パルスは、分離回路８に到達した後、遅
延線７を介して圧電素子１に印加される。圧電素子１は
印加された駆動電圧によって励振され、超音波を放射す
る。圧電素子１から放射された超音波は被検体で反射さ
れ、反射エコーとなる。各反射エコーは圧電素子１、圧
電素子２、圧電素子３で夫々受信され、各圧電素子は夫
々受信信号を発生する。圧電素子２の受信信号は、遅延
線１１の作用により、圧電素子３の受信信号よりも４０
ｎｓ遅延して加算器２７に到達する。圧電素子１の受信
信号は、遅延線７の作用により、圧電素子３の受信信号
よりも８０ｎｓ遅延して加算器２７に到達する。各圧電
素子の受信信号は、加算器２７で加算、合成された後、
アンプ１４で増幅され、観測装置１３に入力される。

【００３６】その結果、図３に示す第１実施例の音場特
性と同様な受信音場特性が得られる。すなわち、音軸に
沿った細い部分からの反射エコーが高感度で検出され
る。

【００３７】この第２実施例によれば、単一圧電素子よ
り成る超音波振動子を有する従来の超音波診断装置では
得られなかった、焦点深度が深くかつ超音波ビームの細
い受信音場特性が得られる。したがって、広い範囲に亘
って、鮮明な超音波画像を描出することができる。しか
も、電子フォーカス等の複雑な回路構成を有する観測装
置を必要としないため、装置全体を安価に構成すること
ができる。

【００３８】図７は本発明の第３実施例の超音波診断装
置の構成を示す図である。この第３実施例は、焦点深度
が深く、焦点での超音波ビームが細い送受信超音波音場
を形成する超音波振動子を提供し、広範囲に亘って鮮明
な超音波画像を、より単純な観測装置を用いて得られる
ようにすることを目的としている。

【００３９】本実施例の超音波診断装置は、図７に示す
ように、第１実施例と同様に圧電素子１、２、３から成
るアニュラアレイ型の超音波振動子（トランスデュー
サ）４を有しているが、圧電素子３に設けられた電極１
２は１０７ｎｓの遅延線３２を介して分離回路３０に接
続されている。また、圧電素子２に設けられた電極１０
は５８ｎｓの遅延線１１を介して分離回路２９に接続さ
れ、圧電素子１に設けられた電極６は分離回路２８に直
接接続されている。また、分離回路２８，２９，３０は
夫々、励振回路９および加算区２７に接続され、励振回
路９は観測装置１３に接続されている。さらに、加算器
２７はアンプ１４を介して観測装置１３に接続されてい
る。なお、上記以外の部分は、第１実施例と同様に構成
するものとする。

【００４０】次に、本実施例の作用を説明する。観測装
置１３の制御に基づいて励振回路９が駆動パルスを発生
する。この駆動パルスは、圧電素子１には分離回路２８
を介して直ちに印加されるが、圧電素子２には分離回路
２９および遅延線１１を介して印加されるため、圧電素
子１に比べて５８ｎｓ遅延して印加される。また、圧電
素子３には分離回路３０および遅延線３２を介して印加
されるため、圧電素子１に比べて１０７ｎｓ遅延して印
加される。各圧電素子は印加された駆動電圧によって励
振され、超音波を放射する。

【００４１】圧電素子１から放射された超音波は所定の
点に焦点（幾何学的焦点）を結び、圧電素子２，３から
放射された超音波と重畳されて集束音場を形成する。そ
の際、圧電素子２，３を圧電素子１に対して夫々５８ｎ
ｓ、１０７ｎｓ遅延して駆動することにより、圧電素子
１，２，３の合成音場が、幾何学的焦点とは異なる点に
焦点（光学的焦点）を結ぶことになる。形成された音場
を実測した特性を図８に例示する。図８は、形成された
音場を実測し、その強度分布を等高線で示したものであ
り、音軸周辺が最も高音圧であり、周囲に向かうほど音
圧が低下している。また、音軸に平行に等高線が密にな
っていることから、音軸に沿って細い高音圧部が存在し
ていることが判る。図８では、幾何学的焦点距離＝３０
ｍｍ、光学的焦点距離＝５８ｍｍであった。

【００４２】各圧電素子から放射された超音波は被検体
で反射され、反射エコーとなる。各反射エコーは圧電素
子１、圧電素子２、圧電素子３で夫々受信され、各圧電
素子は夫々受信信号を発生する。圧電素子２の受信信号
は、遅延線１１の作用により、圧電素子１の受信信号よ
りも５８ｎｓ遅延して加算器２７に到達する。圧電素子
３の受信信号は、遅延線３２の作用により、圧電素子１
の受信信号よりも１０７ｎｓ遅延して加算器２７に到達
する。各圧電素子の受信信号は、加算器２７で加算、合
成された後、アンプ１４で増幅され、観測装置１３に入
力される。

【００４３】その結果、図３に示す第１実施例の音場特
性と同様な特性を有する図８の受信音場特性が得られ
る。すなわち、音軸に沿った細い部分からの反射エコー
が高感度で検出される。

【００４４】この第３実施例によれば、単一圧電素子よ
り成る超音波振動子を有する従来の超音波診断装置では
得られなかった、焦点深度が深くかつ超音波ビームの細
い送信音場特性が得られる。したがって、広い範囲に亘
って、鮮明な超音波画像を描出することができる。しか
も、電子フォーカス等の複雑な回路構成を有する観測装
置を必要としないため、装置全体を安価に構成すること
ができる。また、図８に示す音場特性は、図３に示す第
１実施例の音場特性の音響放射面から３センチメートル
程度の位置に存在する若干超音波ビームの太い部分が解
消されているため、アーティファクトが少なくなる効果
が得られる。

【００４５】上記第３実施例において、装置を細径化し
て体腔内への挿入を容易化するため、超音波振動子４を
図９の変形例のようにしてもよい。すなわち、この変形
例の超音波振動子４は、中央部の楕円形の圧電素子１お
よびその周囲の楕円環形の圧電素子２および圧電素子３
より成り、ラジアル走査時には、楕円形の長軸３１に平
行な軸を中心にして回転する。この変形例は、第３実施
例と同様の作用をなす。また、この変形例は、超音波振
動子の部分を細くできるため、体腔内への挿入が容易に
なる。

【００４６】なお、本発明は上述した例のみに限定され
るものではなく、種々の変更または変形を加えることが
できる。例えば、所定の点に焦点を結ぶ集束音場を発生
する軸対称な中心部振動子素子と、該中心部振動子素子
と同軸かつ共焦点を有するように配設された円環状の周
辺部振動子素子とを備えた分割型トランスデューサと、
前記中心部振動子素子および周辺部振動子素子の合成音
場が、前記分割型トランスデューサの所定の焦点とは異
なる位置に焦点を結ぶように、前記中心部振動子素子お
よび周辺部振動子素子を遅延駆動する送信手段とを具備
して成る超音波診断装置（付記項１）において、前記周
辺部振動子素子は、同軸かつ共焦点の複数の円環状振動
子素子から成るようにしてもよい（付記項２）。

【００４７】また、上記付記項１の超音波診断装置にお
いて、前記分割型トランスデューサの中心部振動子素子
および周辺部振動子素子は、各超音波放射面が共通の曲
率の球殻に沿うように形成されて、前記所定の焦点を結
ぶようにしてもよい（付記項３）。また、上記付記項１
の超音波診断装置において、前記分割型トランスデュー
サは、前記所定の焦点を結ぶ音響レンズ手段を有するよ
うにしてもよい（付記項４）。

【００４８】また、所定の点に焦点を結ぶ集束音場を発
生し、該焦点方向に垂直な断面が楕円形である中心部振
動子素子と、該中心部振動子素子と同軸かつ共焦点を有
するように配設された楕円の環状形状を有する周辺部振
動子素子とを備えた分割型トランスデューサと、前記中
心部振動子素子および周辺部振動子素子の合成音場が、
前記分割型トランスデューサの所定の焦点とは異なる位
置に焦点を結ぶように、前記中心部振動子素子および周
辺部振動子素子を遅延駆動する送信手段とを具備するよ
うにしてもよい（付記項５）。また、上記付記項５の超
音波診断装置において、前記分割型トランスデューサ
を、その楕円形状の長軸方向について回転走査する走査
手段を有するようにしてもよい（付記項６）。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
超音波診断装置によれば、単一圧電素子より成る超音波
振動子を有する従来の超音波診断装置では得られなかっ
た、焦点深度が深くかつ超音波ビームの細い送信音場特
性または受信音場特性が得られる。したがって、広い範
囲に亘って、鮮明な超音波画像を描出することができ
る。しかも、電子フォーカス等の複雑な回路構成を有す
る観測装置を必要としないため、装置全体を安価に構成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の超音波診断装置の構成を
示す図である。

【図２】第１実施例の超音波診断装置の超音波振動子の
詳細図である。

【図３】第１実施例の音場特性を例示する図である。

【図４】第１実施例の変形例を示す図である。

【図５】第１実施例の変形例を示す図である。

【図６】本発明の第２実施例の超音波診断装置の構成を
示す図である。

【図７】本発明の第３実施例の超音波診断装置の構成を
示す図である。

【図８】第３実施例の音場特性を例示する図である。

【図９】第３実施例の変形例を示す図である。

【図１０】従来例の超音波診断装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１圧電素子（中心部振動子素子）２、３圧電素子（周辺部振動子素子）４アニュラアレイ型の超音波振動子（トランスデュー
サ）５共通電極６、１０、１２電極７、１１遅延線８分離回路９励振回路１３観測装置１４アンプ２０音響レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の点に焦点を結ぶ集束音場を発生す
る軸対称な中心部振動子素子と、該中心部振動子素子と
同軸かつ共焦点を有するように配設された円環状の周辺
部振動子素子とを備えた分割型トランスデューサと、前記中心部振動子素子および周辺部振動子素子の合成音
場が、前記分割型トランスデューサの所定の焦点とは異
なる位置に焦点を結ぶように、前記中心部振動子素子お
よび周辺部振動子素子を遅延駆動する送信手段とを具備
して成ることを特徴とする超音波診断装置。