JPH09304512A

JPH09304512A - 波動送波方法および装置並びに超音波撮像装置

Info

Publication number: JPH09304512A
Application number: JP8117523A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Takeuchi; 康人竹内
Original assignee: GE Yokogawa Medical System Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】単極性の駆動によって双極性の波動を送波す
る波動送波方法および装置並びに超音波撮像装置を実現
する。【解決手段】アレイ１０を形成する複数の波動発生器
１１〜１ｎと、波動発生器を駆動する駆動手段２０，３
０とを有する波動送波装置において、駆動手段２０，３
０は、アレイ１０における奇数番目の波動発生器を第１
の方向の動作させることと偶数番目の波動発生器を第１
の方向とは反対の第２の方向に動作させることを時間的
に交互に行うように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波動送波方法およ
び装置並びに超音波撮像装置に関し、特に、アレイを形
成する複数の波動発生器を単極性信号で駆動して双極性
の波動を送波する波動送波方法および装置並びに超音波
撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】検査対象に波動を送波しその反射波に基
づいて検査対象に関する情報を求める装置が様々な産業
分野で利用されている。そのような装置の代表例の１つ
として例えば超音波撮像装置がある。

【０００３】超音波撮像装置は、被検体に超音波を送波
しその反射波（エコー(echo)）に基づいて被検体の内部
を画像化するものである。超音波の送波には複数の超音
波振動子で構成されるアレイ(array) が用いられる。

【０００４】超音波振動子はパルス電圧によって駆動さ
れて振動し超音波を放射する。パルス電圧による超音波
振動子の駆動には単極性の駆動と双極性の駆動がある。
単極性の駆動はパルス電圧が正または負のいずれか一方
の極性となるものによって行われる。双極性の駆動はパ
ルス電圧の極性が時間的に交互に正および負に変化する
ものすなわち交流のパルスによって行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】単極性の駆動はパルス
電圧の極性が正または負のいずれか一方でよいので、駆
動装置が簡素化される長所がある。しかしその反面、放
射される超音波の周波数スペクトラムは直流成分および
その近傍の低周波成分を含むものとなり、これら直流お
よび低周波の超音波に対するエコーが画像の品質を低下
させるという問題がある。

【０００６】これに対して、双極性の駆動によればパル
ス電圧の極性が時間的に交互に正および負に変化するこ
とにより、送波される超音波の周波数スペクトラムには
直流成分およびその近傍の低周波成分が含まれず、上記
のような問題は生じない。しかしその反面、双極性のパ
ルス電圧を発生させるために駆動装置の構成が複雑化す
るという問題がある。

【０００７】以上の問題は、超音波撮像装置に限らず、
波動を送波しそのエコーに基づいて検査対象の情報を求
める例えば非破壊検査装置やレーダー(radar) 等におい
ても共通する問題である。

【０００８】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、単極性の駆動によって双極
性の波動を送波する波動送波方法および装置並びに超音
波撮像装置を実現することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

〔１〕課題を解決するための第１の発明は、アレイを形
成する複数の波動発生器を動作させて波動を送波する方
法であって、前記アレイにおける第１群の複数の波動発
生器を第１の方向に動作させることと前記アレイにおけ
る第２群の複数の波動発生器を前記第１の方向とは反対
の第２の方向に動作させることを時間的に交互に行うこ
とを特徴とする波動送波方法である。

【００１０】課題を解決するための第１の発明におい
て、前記波動の範疇には下記のものが含まれる。なお、
下記は例示であって限定を意味しない。（１）媒体（気体、液体、固体等）によって伝播する波
動（２）電磁波課題を解決するための第１の発明によれば、アレイにお
ける第１群の複数の波動発生器を第１の方向に動作させ
ることと第２群の複数の波動発生器を第１の方向とは反
対の第２の方向に動作させることを時間的に交互に行う
ようにしたので、第１群の波動発生器が発生する波動と
第２群の波動発生器が発生する波動とが波動伝播空間に
おいて加算されることにより双極性の波動が生じる。し
たがって、単極性の駆動によって双極性の波動を送波す
る波動送波方法を実現することができる。

【００１１】〔２〕課題を解決するための第２の発明
は、アレイを形成する複数の波動発生器と、前記波動発
生器を駆動する駆動手段とを有する波動送波装置におい
て、前記駆動手段は前記アレイにおける第１群の複数の
波動発生器を第１の方向に動作させることと前記アレイ
における第２群の複数の波動発生器を前記第１の方向と
は反対の第２の方向に動作させることを時間的に交互に
行うように構成したことを特徴とする波動送波装置であ
る。

【００１２】課題を解決するための第２の発明におい
て、前記波動の範疇は前述の通りである。課題を解決す
るための第２の発明によれば、アレイにおける第１群の
複数の波動発生器を第１の方向に動作させることと第２
群の複数の波動発生器を第１の方向とは反対の第２の方
向に動作させることを駆動手段により時間的に交互に行
うようにしたので、第１群の波動発生器が発生する波動
と第２群の波動発生器が発生する波動とが波動伝播空間
において加算されることにより双極性の波動が生じる。
したがって、単極性の駆動によって双極性の波動を送波
する波動送波装置を実現することができる。

【００１３】課題を解決するための第２の発明におい
て、前記駆動手段は、前記第１群の複数の波動発生器を
単極性信号の第１の値から第２の値に向けて変化するパ
ルスで駆動し、前記第２群の複数の波動発生器を前記単
極性信号の第２の値から第１の値に向けて変化するパル
スで駆動することを時間的に交互に行うことが駆動信号
を単極性化する点で好ましい。

【００１４】この場合、前記第１群の複数の波動発生器
の駆動と前記第２群の複数の波動発生器の駆動を１パル
ス毎に時間的に交互に行うことが双極性特性の良い送波
を行う点で好ましい。

【００１５】また、前記パルスの振幅を可変とすること
が送波する波動の強度を変える点で好ましい。また、課
題を解決するための第２の発明において、前記波動発生
器は前記第１群のものと前記第２群のものとが互いに入
り組んで配置されていることが波動伝播空間における双
極性波動を精密化する点で好ましい。

【００１６】また、課題を解決するための第２の発明に
おいて、前記波動発生器は超音波振動子であることが超
音波送波装置を実現する点で好ましい。この場合、前記
第１群の波動発生器である超音波振動子と前記第２群の
波動発生器である超音波振動子は分極の方向が互いに逆
であることが駆動手段をさらに簡素化する点で好まし
い。

【００１７】また、前記第１群の波動発生器である超音
波振動子と前記第２群の波動発生器である超音波振動子
に対する駆動信号の供給関係を互いに逆にすることが前
記超音波振動子の分極の方向を同一にできる点で好まし
い。

【００１８】〔３〕課題を解決するための第３の発明
は、アレイを形成する複数の超音波振動子を有する超音
波探触子と、前記超音波探触子を駆動して撮像対象に超
音波を送波させる駆動手段と、前記超音波探触子が検出
した撮像対象からの超音波反射信号を受信する受信手段
と、前記受信手段が受信した信号に基づいて撮像対象に
ついての画像を形成する画像形成手段とを有する超音波
撮像装置において、前記駆動手段は前記アレイにおける
第１群の複数の超音波振動子を第１の方向に動作させる
ことと前記アレイにおける第２群の複数の超音波振動子
を前記第１の方向とは反対の第２の方向に動作させるこ
とを時間的に交互に行うように構成したことを特徴とす
る超音波撮像装置である。

【００１９】課題を解決するための第３の発明によれ
ば、アレイにおける第１群の複数の超音波振動子を第１
の方向に動作させることと第２群の複数の超音波振動子
を第１の方向とは反対の第２の方向に動作させることを
駆動手段により時間的に交互に行うようにしたので、第
１群の超音波振動子が発生する超音波と第２群の超音波
振動子が発生する超音波とが超音波伝播空間において加
算されることにより双極性の超音波が生じる。したがっ
て、単極性の駆動によって双極性の超音波を送波する超
音波撮像装置を実現することができる。

【００２０】課題を解決するための第３の発明におい
て、前記駆動手段は、前記第１群の複数の超音波振動子
を単極性信号の第１の値から第２の値に向けて変化する
パルスで駆動することと前記第２群の複数の超音波振動
子を前記単極性信号の第２の値から第１の値に向けて変
化するパルスで駆動することを時間的に交互に行うこと
が駆動信号を単極性化する点で好ましい。

【００２１】この場合、前記第１群の複数の超音波振動
子の駆動と前記第２群の複数の超音波振動子の駆動を１
パルス毎に時間的に交互に行うことが双極性特性の良い
送波を行う点で好ましい。

【００２２】また、前記パルスの振幅を可変とすること
が送波する超音波の強度を変える点で好ましい。また、
課題を解決するための第３の発明において、前記超音波
振動子は前記第１群のものと前記第２群のものとが互い
に入り組んで配置されていることが超音波伝播空間にお
ける双極性超音波を精密化する点で好ましい。

【００２３】また、前記第１群の超音波振動子と前記第
２群の超音波振動子は分極の方向が互いに逆であること
が駆動手段をさらに簡素化する点で好ましい。また、前
記第１群の超音波振動子と前記第２群の超音波振動子に
対する駆動信号の供給関係を互いに逆にすることが前記
超音波振動子の分極の方向を同一にできる点で好まし
い。

【００２４】以上を復唱要約すると、すなわち、本発明
の本質的な概念は、要するに、送波開口面を分割使用
し、それらの圧電振動子を各々ＲＦ(radio frequecy)信
号においては同相となり、かつ直流領域では逆相となる
様な信号でもって駆動することにより、音場内におい
て、それら両波形の加算された波形であって、直流近傍
の成分が抑圧ないし消去された所の信号が、送波音響信
号としてもたらされる様にした事であり、これにより駆
動信号としては前記両部分開口の駆動のための各信号波
形とも単極性の２値信号として用意する事でもって十分
に、音場内部においては双極性の音響信号を、ないし双
極性の駆動信号により単一の圧電素子を駆動して得た場
合のものと同等な結果を得る事ができる、という点にあ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１に超音波送波装置のブ
ロック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例で
ある。なお、本装置の構成によって本発明の装置に関す
る実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作に
よって本発明の方法に関する実施の形態の一例が示され
る。

【００２６】図１において、複数の超音波振動子１１，
１２，…，１ｉ，１ｊ，…，１ｍ，１ｎが所定のピッチ
で配列され振動子アレイ１０を形成している。超音波振
動子１１〜１ｎは例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸
鉛）のような圧電体を用いて構成される。圧電の分極の
極性（方向）を矢印によって示す。

【００２７】超音波振動子１１，１２，…，１ｉ，１
ｊ，…，１ｍ，１ｎは本発明における複数の波動発生器
の実施の形態の一例である。振動子アレイ１０は図示し
ない適宜の支持部材によって支持される。支持部材は背
面に放射された超音波を抑制するバッキング(backing)
部材を兼ねるのが普通である。

【００２８】超音波振動子１１〜１ｎには駆動回路２
１，２２，…，２ｉ，２ｊ，…，２ｍ，２ｎからそれぞ
れ駆動信号が与えられるようになっている。駆動回路２
１〜２ｎは駆動部２０を構成する。

【００２９】駆動回路２１〜２ｎにはパルス発生回路３
０からパルス信号が入力されるようになっている。駆動
回路２１〜２ｎはパルス発生回路３０から入力されたパ
ルス信号に基づいて超音波振動子１１〜１ｎを駆動す
る。駆動部２０とパルス発生回路３０は本発明における
駆動手段の実施の形態の一例である。

【００３０】パルス発生回路３０は、図２（Ａ）および
（Ｂ）に示すように、１パルス幅に相当する時間差τを
有する２種類のパルス信号ＡおよびＢを生じるようにな
っている。なお、これらパルスの周波数は超音波振動子
１１〜１ｎの振動の基本周波数に等しくしてある。また
パルス数は超音波振動子１１〜１ｎに発生させる超音波
の波数に合わせて調節される。

【００３１】これら２種類のパルス信号は例えばＡが奇
数番目の駆動回路２１，…，２ｉ，…，２ｍに入力さ
れ、例えばＢが偶数番目の駆動回路２２，…，２ｊ，
…，２ｎに入力されるようになっている。

【００３２】奇数番目の駆動回路２１，…，２ｉ，…，
２ｍは入力のパルス信号Ａに基づいて図３（ａ）に示す
ような出力信号を生じるようになっている。すなわち、
入力パルスＡが立ち上がらないときは低レベルＶＬの状
態にあり、入力パルスＡの立ち上がりに伴って高レベル
ＶＨに立ち上がるパルス信号ａを生じる。

【００３３】このパルス信号は本発明における単極性の
第１の値から第２の値に向けて変化するパルスの実施の
形態の一例である。偶数番目の駆動回路２２，…，２
ｊ，…，２ｎは、入力のパルス信号Ｂに基づいて図３
（ｂ）に示すような出力信号を生じるようになってい
る。すなわち、入力パルスＢが立ち上がらないときは高
レベルＶＨの状態にあり、入力パルスＢの立ち上がりに
伴って低レベルＶＬに落ち込むパルス信号ｂを生じる。

【００３４】このパルス信号は本発明における単極性の
第２の値から第１の値に向けて変化するパルスの実施の
形態の一例である。これら両パルス出力信号ａとｂの間
の時間差はτである。レベルＶＬは例えば０ｖ、レベル
ＶＨは例えば＋１００ｖとされる。

【００３５】超音波振動子１１〜１ｎはこのようなパル
ス出力信号によって駆動されてそれぞれ振動する。この
とき、奇数番目の超音波振動子１１，…，１ｉ，…，１
ｍは、信号レベルがＶＬからＶＨに立ち上がるパルス出
力信号で駆動されることにより、その都度例えば分極方
向に長さが伸びる方向に駆動される。この方向は本発明
における第１の動作方向の実施の形態の一例である。こ
れによっていわば正方向に振動して超音波を放射する。
この振動によって放射される超音波には正の直流成分お
よび低周波成分が含まれる。

【００３６】これに対して、偶数番目の超音波振動子１
２，…，１ｊ，…，１ｎは、信号レベルがＶＨからＶＬ
に落ちるパルス出力信号で駆動されることにより、その
都度例えば分極方向に長さが縮む方向に駆動される。こ
の方向は本発明における第２の動作方向の実施の形態の
一例である。これによっていわば負方向に振動して超音
波を放射する。この振動によって放射される超音波には
負の直流成分および低周波成分が含まれる。

【００３７】奇数番目の超音波振動子１１，…，１ｉ，
…，１ｍは本発明における第１群の複数の波動発生器の
実施の形態の一例である。偶数番目の超音波振動子１
２，…，１ｊ，…，１ｎは本発明における第２群の複数
の波動発生器の実施の形態の一例である。

【００３８】パルス出力信号ａとｂに時間差τがあるこ
とにより、このようないわば正負の超音波放射が互い違
いに行われる。このような２種類の超音波が振動子アレ
イ１０の前面から放射されるとき、超音波が伝播する空
間においてはこれら超音波の相互加算が行われる。

【００３９】この相互加算により、振動子アレイ１０の
前面から超音波振動子１１〜１ｎの配列ピッチの３〜６
倍以上離れた地点以遠においては２種類の超音波に含ま
れる直流成分および低周波成分が相殺されて、例えば図
４に示すように音圧が正負に変化する超音波振動が得ら
れる。すなわち双極性の超音波が送波されることにな
る。

【００４０】このようにして、超音波振動子１１〜１ｎ
を単極性信号で駆動しながら双極性の超音波を送波する
超音波送波装置が実現される。駆動回路２１〜２ｎは単
極性の駆動信号を生じるもので良いので、その電源回路
および出力パルス発生回路は単極性のもので良い。

【００４１】したがって、従来の双極性超音波送波装置
のように正負の２電源および正負の出力パルス発生回路
を必要とするものに比べて大幅に構成が簡素化される。
上記のように奇数番目の超音波振動子１１，…，１ｉ，
…，１ｍの駆動と偶数番目の超音波振動子１２，…，１
ｊ，…，１ｎの駆動を１パルス毎に時間的に交互に行う
ことは、１パルス毎に極性が交代する双極性特性の優れ
た波動を得る点で好ましい。

【００４２】また、互いに逆な方向に駆動される超音波
振動子を奇数番目と偶数番目のように１個ごとに入り組
ませることは、相互加算による双極性の波動の形成が振
動子アレイ１０の前面に極く近い領域から行われる点で
好ましい。

【００４３】また、パルス出力信号ａおよびｂの振幅を
可変にすることが送波する超音波の強度を調節する点で
好ましい。パルス発生回路３０は駆動回路２１〜２ｎに
与える入力パルスの時間差を調節できるように構成され
ている。これによって超音波送波のビームフォーミング
(beam forming)を行い、ビームの集束（フォーカシング
(focusing)）および方位角制御（ステアリング(stearin
g)）が行えるようになっている。

【００４４】図５に駆動回路２ｋ（ｋ：１〜ｎ）の構成
の一例を示す。図５に示すように、駆動回路２ｋは電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ(field-effect transistor)
）Ｑ１，Ｑ２およびドライバ(driver)ＤＲで構成され
る。

【００４５】ＦＥＴＱ１とＱ２は直列に接続される。Ｆ
ＥＴＱ１はＰチャンネル(channel)のものである。ＦＥ
ＴＱ２はＮチャンネル(channel) のものである。これら
は相補的な１対のトランジスタペア(pair)を構成する。

【００４６】両者はソース(source)Ｓ同士で接続され
る。ＦＥＴＱ１のドレイン(drain) Ｄには図示しない高
電圧電源の電圧ＨＶが供給される。電圧ＨＶは例えば直
流＋１００ｖである。ＦＥＴＱ２のドレインＤは基準電
位点（コモン(common)）に接続される。コモンの電圧は
例えば０ｖである。

【００４７】ＦＥＴＱ１とＱ２の直列接続点のコモンに
対する電圧が超音波振動子１ｋの駆動信号として出力さ
れる。駆動信号はキャパシタＣを通じて超音波振動子１
ｋに印加される。超音波振動子１ｋにはインダクタ(ind
uctor)Ｌが並列に接続される。キャパシタ(capacitor)
Ｃは高周波結合用（または直流阻止用）のキャパシタで
ある。インダクタＬは高周波阻止（チョーク(choke) ）
用のインダクタである。

【００４８】ＦＥＴＱ１およびＱ２はドライバＤＲから
それぞれのゲート(gate)Ｇに与えられる１対の出力信号
によって駆動される。ドライバＤＲはパルス発生回路３
０から与えられる入力信号（パルス）ＩＮに基づいてＦ
ＥＴＱ１およびＱ２を互いに逆な位相で駆動するように
なっている。

【００４９】すなわち、ＦＥＴＱ１をオンにするときは
ＦＥＴＱ２をオフにし、ＦＥＴＱ１をオフにするときは
ＦＥＴＱ２をオンにする。ドライバＤＲは、高電圧側に
接続されたＦＥＴＱ１をオン・オフするため、内部に図
示しないレベル変換回路を有する。このレベル変換回路
用に高電圧電源の電圧ＨＶがドライバＤＲに取り込まれ
る。このようなドライバＤＲは相補的な１対のトランジ
スタペア用の駆動回路として例えば半導体集積回路（Ｉ
Ｃ）等によって構成されたものが市販されている。

【００５０】ドライバＤＲには図示しない電源から電源
電圧Ｖｃｃが供給される。電源電圧Ｖｃｃは例えば＋５
ｖである。ドライバＤＲのコモン側は基準電位点に接続
される。

【００５１】ドライバＤＲは、入力パルスが立ち上がら
ない待機状態においては、ＦＥＴＱ１およびＱ２の一方
をオンとし他方をオフとする信号を生じている。どちら
をオンにしどちらをオフにするかは内部状態の設定によ
って選択できるようになっている。

【００５２】駆動回路２ｋが奇数番目のものである場合
は、待機状態ではＦＥＴＱ１をオフ、ＦＥＴＱ２をオン
とするように設定される。この状態を模式的に示せば図
６（Ａ）に示すようになる。これによって、入力パルス
が来ない間は駆動回路２ｋの出力信号のレベルは０ｖに
保たれる。

【００５３】入力パルスが来たときはドライバＤＲはＦ
ＥＴＱ１，Ｑ２のオン・オフ状態を反転させＦＥＴＱ１
をオン、ＦＥＴＱ２をオフとする。この状態を模式的に
示せば図６（Ｂ）のようになる。これによって駆動回路
２ｋの出力信号のレベルが＋１００ｖに上昇する。

【００５４】すなわち、入力パルスに基づくＦＥＴＱ
１，Ｑ２のオン・オフによって前記の図３（ａ）に示し
たような駆動出力信号が得られることになる。駆動回路
２ｋが偶数番目のものである場合は、待機状態ではＦＥ
ＴＱ１をオン、ＦＥＴＱ２をオフとするように設定され
る。この状態を模式的に示せば図７（Ａ）に示すように
なる。これによって、入力パルスが来ない間は駆動回路
２ｋの出力信号のレベルは＋１００ｖに保たれる。

【００５５】入力パルスが来たときはドライバＤＲはＦ
ＥＴＱ１，Ｑ２のオン・オフ状態を反転させＦＥＴＱ１
をオフ、ＦＥＴＱ２をオンとする。この状態を模式的に
示せば図７（Ｂ）のようになる。これによって駆動回路
２ｋの出力信号のレベルが０ｖに低下する。

【００５６】すなわち、入力パルスに基づくＦＥＴＱ
１，Ｑ２のオン・オフによって前記の図３（ｂ）に示し
たような駆動出力信号が得られることになる。このよう
な駆動出力信号がキャパシタＣを通じて超音波振動子１
ｋに与えられる。このとき、キャパシタＣの交流結合作
用（または直流阻止作用）により、奇数番目の超音波振
動子と偶数番目の超音波振動子は互いに逆な極性で駆動
され、一方が例えば正方向に振動すれば他方は負方向に
振動し、それを時間的に交互に行わせるとき、それぞれ
放射される超音波の加算によって前述のように双極性の
超音波が送波される。

【００５７】図８に、本発明の実施の形態の他の例を示
す。図８において図１と同様の部分には同一の符号を付
して説明を省略する。図８においては、偶数番目の駆動
回路２２’〜２ｎ’として奇数番目の駆動回路２１〜２
ｍと同一種類の出力信号を生じるものが使用されてい
る。そして、偶数番目の駆動回路２２’〜２ｎ’の駆動
出力信号の供給線を１回捻ってそれぞれ超音波振動子１
２〜１ｎに接続するようになっている。なお、捻りの回
数は１回に限らず３以上の奇数回としても良い。

【００５８】このような信号供給線の捻りによって、偶
数番目の超音波振動子１２〜１ｎに与えられる駆動信号
は奇数番目の超音波振動子１１〜１ｍに与えられる駆動
信号とは分極の方向に対して逆の極性になる。したがっ
て、奇数番目の超音波振動子１１〜１ｍと偶数番目の超
音波振動子１２〜１ｎを互いに逆な極性で振動させるこ
とができる。

【００５９】なお、この場合、奇数番目の超音波振動子
１１〜１ｍと偶数番目の超音波振動子１２〜１ｎは１パ
ルス毎に時間的に交互に駆動されるのはいうまでもな
い。これによって、図１の場合と同様に双極性の超音波
を送波することができる。

【００６０】図９に、本発明の実施の形態の他の例を示
す。図９において図８と同様の部分には同一の符号を付
して説明を省略する。図９に示す装置は駆動回路２１〜
２ｎ’の駆動信号をトランス４１〜４ｎを通じてそれぞ
れ超音波振動子１１〜１ｎに与えるようにしたものであ
る。その際、トランスの１次側と２次側の結合の極性を
奇数番目トランス４１〜４ｍと偶数番目のトランス４２
〜４ｎとで互いに逆にしている。

【００６１】これによって、同一種類の信号で駆動して
も奇数番目の超音波振動子１１〜１ｍと偶数番目の超音
波振動子１２〜１ｎを互いに逆方向に振動させることが
でき、図１の場合と同様な双極性の超音波を送波するこ
とができる。

【００６２】図８および図９に示す構成は、駆動回路２
１〜２ｎ’が全て同一の出力特性のもので良い点で好ま
しい。駆動信号線を捻るあるいはトランス結合の極性を
逆にする代わりに超音波振動子１１〜１ｎの分極の方向
を奇数番目と偶数番目で互いに逆にするようにしても良
い。その例を図１０に示す。図１０において図８と同様
の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図１０
においては、矢印で示すように偶数番目の超音波振動子
１２〜１ｎの分極の方向が奇数番目の超音波振動子１１
〜１ｍとは逆になっている。

【００６３】分極の方向が逆になっていることにより、
同一種類のパルスで駆動されても偶数番目の超音波振動
子１２〜１ｎは奇数番目の超音波振動子１１〜１ｍとは
逆方向に振動するので、図１の場合と同様な双極性の超
音波送波が行える。

【００６４】以上の説明において、振動子アレイ１０は
１次元のアレイの例で示したが、例えば図１１に示すよ
うに複数の超音波振動子１ｕを２次元的に配列した２次
元アレイとしても良い。その際、互いに逆方向に駆動す
るもの同士を交互に入り組ませ、例えばチェッカー(che
cker) 模様状に配列する。図１１ではそれを＋，−の符
号で示す。

【００６５】なお、上記の説明では振動の方向の交代を
隣接する超音波振動子１個毎に行うようにしたが、必ず
しもそれに限るものではなく適宜の複数個毎に交代させ
るようにしても良い。あるいはそのような関係の振動子
をアレイ中にランダム(random)に分布させるようにして
も良い。

【００６６】また、波動発生器が超音波振動子である例
について説明したが、波動発生器は超音波振動子に限る
ものではなく、気体、液体、固体等の媒体を伝播させる
圧力波等を発生する圧力波発生器、あるいは電磁波を発
生するアンテナ素子等であっても良い。

【００６７】以上説明したような超音波送波装置を利用
して超音波撮像装置を構成することができる。図１２に
そのような超音波撮像装置の一例のブロック図を示す。
図１２において、超音波プローブ１は図示しない被検体
に超音波ビームを送波するとともに被検体からのエコー
を受波するものである。超音波プローブ１は前述の振動
子アレイ１０を有する。超音波プローブ１は本発明にお
ける超音波探触子の実施の形態の一例である。

【００６８】送受信部２は超音波プローブ１を駆動して
超音波ビームを送波させるとともに超音波プローブ１の
エコー検出信号を受信するものである。送受信部２は本
発明における駆動手段および受信手段の実施の形態の一
例である。送受信部２は前述のパルス発生回路３０およ
び駆動部２０を有する。これによって、被検体内に双極
性の超音波が送波され、そのエコーとして直流成分およ
びその近傍の低周波成分を含まない信号が得られる。被
検体内は超音波ビームが形成する音線によって走査され
る。

【００６９】送受信部２が受信したエコー信号は、Ｂモ
ード処理部３で処理されＢモード画像データが作成され
る。Ｂモード処理部３は本発明における画像形成手段の
実施の形態の一例である。Ｂモード処理部３は動作切り
換えによりＭモード画像データを作成することもでき
る。

【００７０】エコーに直流成分およびその近傍の低周波
成分が含まれないことにより、Ｂモード画像データには
画質を劣化させる成分が含まれない。送受信部２が受信
したエコー信号は、ドプラ処理部４で処理されドプラス
ペクトラムデータが作成される。また、エコー受信信号
は、カラードプラ処理部５で処理されカラードプラ画像
データが作成される。カラードプラ画像はＣＦＭ(color
flow mapping)画像とも呼ばれる。

【００７１】ディジタル・スキャン・コンバータ(digit
al scan converter)部６はＢモード画像データ、ドプラ
スペクトラムデータおよびカラードプラ画像データにつ
いて走査変換した映像信号を表示部７と録画部８に入力
するものである。

【００７２】表示部７は映像入力信号に基づいて画像を
表示するものである。表示部７には上記のようなＢモー
ド画像データが入力されることにより品質の良いＢモー
ド画像が表示される。表示部７には、また、操作者のた
めのメッセージ等各種の情報も表示されるようになって
いる。

【００７３】録画部８は映像入力信号を録画するもので
ある。録画部８としては例えばビデオテープレコーダ(v
ideo taperecorder)等が用いられる。この録画部８にも
品質の良いＢモード画像が録画される。

【００７４】データ処理部９０は以上の各部と信号の授
受を行いかつデータ処理を行って各部の動作を制御す
る。データ処理部９０は例えばコンピュータを用いて構
成される。データ処理部９０はまた記憶部１００に対し
て各種データの読出および書込を行う。

【００７５】操作部１１０は操作者によって操作されデ
ータ処理部９０に入力信号や指令信号を与えるものであ
る。操作者は表示部７の表示を見ながら対話形式で操作
を行う。

【００７６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、課題を解決
するための第１の発明によれば、アレイにおける第１群
の複数の波動発生器を第１の方向に動作させることと第
２群の複数の波動発生器を前記第１の方向とは反対の第
２の方向に動作させることを時間的に交互に行うように
したので、第１群の波動発生器が発生する波動と第２群
の波動発生器が発生する波動とが波動伝播空間において
加算されることにより双極性の波動が生じる。したがっ
て、単極性の駆動によって双極性の波動を送波する波動
送波方法を実現することができる。

【００７７】また、課題を解決するための第２の発明に
よれば、アレイにおける第１群の複数の波動発生器を第
１の方向に動作させることと第２群の複数の波動発生器
を第１の方向とは反対の第２の方向に動作させることを
駆動手段により時間的に交互に行うようにしたので、第
１群の波動発生器が発生する波動と第２群の波動発生器
が発生する波動とが波動伝播空間において加算されるこ
とにより双極性の波動が生じる。したがって、単極性の
駆動によって双極性の波動を送波する波動送波装置を実
現することができる。

【００７８】また、課題を解決するための第３の発明に
よれば、アレイにおける第１群の複数の超音波振動子を
第１の方向に動作させることと第２群の複数の超音波振
動子を第１の方向とは反対の第２の方向に動作させるこ
とを駆動手段により時間的に交互に行うようにしたの
で、第１群の超音波振動子が発生する超音波と第２群の
超音波振動子が発生する超音波とが超音波伝播空間にお
いて加算されることにより双極性の超音波が生じる。し
たがって、単極性の駆動によって双極性の超音波を送波
する超音波撮像装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の装置におけるパル
ス発生回路の出力信号の波形図である。

【図３】本発明の実施の形態の一例の装置における駆動
回路の出力信号の波形図である。

【図４】本発明の実施の形態の一例の装置が送波する超
音波の波形図である。

【図５】本発明の実施の形態の一例の装置における駆動
回路の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の実施の形態の一例の装置における駆動
回路の動作を示す模式図である。

【図７】本発明の実施の形態の一例の装置における駆動
回路の動作を示す模式図である。

【図８】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図９】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック
図である。

【図１１】本発明の実施の形態の一例の装置における振
動子アレイの実施の形態を示す図である。

【図１２】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック
図である。

【符号の説明】

１０振動子アレイ１１〜１ｎ，１ｋ超音波振動子２０駆動部２１〜２ｎ，２ｋ駆動回路３０パルス発生回路４１〜４ｎトランスＱ１，Ｑ２ＦＥＴＤＲドライバＣキャパシタＬインダクタ１超音波プローブ２送受信部３Ｂモード処理部４ドプラ処理部５カラードプラ処理部６ディジタル・スキャン・コンバータ部７表示部８録画部９０データ処理部１００記憶部１１０操作部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アレイを形成する複数の波動発生器を動
作させて波動を送波する方法であって、前記アレイにお
ける第１群の複数の波動発生器を第１の方向に動作させ
ることと前記アレイにおける第２群の複数の波動発生器
を前記第１の方向とは反対の第２の方向に動作させるこ
とを時間的に交互に行うことを特徴とする波動送波方
法。
【請求項２】アレイを形成する複数の波動発生器と、
前記波動発生器を駆動する駆動手段とを有する波動送波
装置において、前記駆動手段は前記アレイにおける第１
群の複数の波動発生器を第１の方向に動作させることと
前記アレイにおける第２群の複数の波動発生器を前記第
１の方向とは反対の第２の方向に動作させることを時間
的に交互に行うように構成したことを特徴とする波動送
波装置。
【請求項３】前記駆動手段は前記第１群の複数の波動
発生器を単極性信号の第１の値から第２の値に向けて変
化するパルスで駆動することと前記第２群の複数の波動
発生器を前記単極性信号の第２の値から第１の値に向け
て変化するパルスで駆動することを時間的に交互に行う
ように構成したことを特徴とする請求項２に記載の波動
送波装置。
【請求項４】アレイを形成する複数の超音波振動子を
有する超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動して撮
像対象に超音波を送波させる駆動手段と、前記超音波探
触子が検出した撮像対象からの超音波反射信号を受信す
る受信手段と、前記受信手段が受信した信号に基づいて
撮像対象についての画像を形成する画像形成手段とを有
する超音波撮像装置において、前記駆動手段は前記アレ
イにおける第１群の複数の超音波振動子を第１の方向に
動作させることと前記アレイにおける第２群の複数の超
音波振動子を前記第１の方向とは反対の第２の方向に動
作させることを時間的に交互に行うように構成したこと
を特徴とする超音波撮像装置。