JPH1170111A - 超音波トランスデューサ・アレイ及び超音波イメージング・システム - Google Patents
超音波トランスデューサ・アレイ及び超音波イメージング・システムInfo
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- JPH1170111A JPH1170111A JP10124965A JP12496598A JPH1170111A JP H1170111 A JPH1170111 A JP H1170111A JP 10124965 A JP10124965 A JP 10124965A JP 12496598 A JP12496598 A JP 12496598A JP H1170111 A JPH1170111 A JP H1170111A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
- G01S15/8925—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being a two-dimensional transducer configuration, i.e. matrix or orthogonal linear arrays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52046—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【解決手段】中央の行１２ａを成しているトランスデュ
ーサ素子と、中央の行の相対向する側で１対の最も外側
の行１２ｄ、１２ｅを成しているトランスデューサ素子
とを有している多数行型超音波トランスデューサ・アレ
イ１０Ｄにおいて、最も外側の行の相対応する素子は、
それぞれの信号リード３０に並列に接続されている。中
央の行の各々の素子の面積は、最も外側の行の素子の各
々の対の合計面積よりも小さい。 【効果】特に至近距離音場において、従来のトランスデ
ューサよりも、仰角性能（より薄く且つより一様な画像
スライス、及びより高いコントラスト分解能）が向上し
ている。
ーサ素子と、中央の行の相対向する側で１対の最も外側
の行１２ｄ、１２ｅを成しているトランスデューサ素子
とを有している多数行型超音波トランスデューサ・アレ
イ１０Ｄにおいて、最も外側の行の相対応する素子は、
それぞれの信号リード３０に並列に接続されている。中
央の行の各々の素子の面積は、最も外側の行の素子の各
々の対の合計面積よりも小さい。 【効果】特に至近距離音場において、従来のトランスデ
ューサよりも、仰角性能（より薄く且つより一様な画像
スライス、及びより高いコントラスト分解能）が向上し
ている。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、多数行型（multi-row）超音
波トランスデューサ・アレイ（配列）を有している医用
超音波イメージング・システムに関する。具体的には、
本発明は、方位角方向に方向制御することが可能である
が、仰角方向に方向制御することが可能でない多数行型
超音波トランスデューサ・アレイに関する。
波トランスデューサ・アレイ（配列）を有している医用
超音波イメージング・システムに関する。具体的には、
本発明は、方位角方向に方向制御することが可能である
が、仰角方向に方向制御することが可能でない多数行型
超音波トランスデューサ・アレイに関する。
【０００２】
【発明の背景】従来の超音波イメージング・システム
は、超音波ビームを送信し、次いで、被検体からの反射
ビームを受信するのに用いられる超音波トランスデュー
サのアレイを備えている。超音波イメージングの場合、
１次元のアレイが、典型的には、１行に配列されている
と共に別個の電圧で駆動されている多数のトランスデュ
ーサを有している。印加電圧の時間遅延（又は位相）及
び振幅を選択することにより、個々のトランスデューサ
を制御して超音波を発生することができ、これらの超音
波を合計して、好ましいベクタ方向に沿って走行してお
り且つビームに沿って選択された１点に集束している正
味の超音波を形成する。同一の解剖学的情報を表すデー
タを収集するために、多数のファイアリング（firing）
を用いてもよい。ファイアリングの各々についてビーム
形成パラメータを変化させると、最大焦点に変化を与え
たり、又は、例えば各々のビームの焦点を前のビームの
焦点に対して移動させながら同じ走査線に沿って連続し
たビームを送信することにより、各々のファイアリング
についての受信データの内容を変化させたりすることが
できる。印加電圧の時間遅延及び振幅を変化させること
により、ビームはその焦点に関して、物体を走査するた
めの平面内で移動することができる。
は、超音波ビームを送信し、次いで、被検体からの反射
ビームを受信するのに用いられる超音波トランスデュー
サのアレイを備えている。超音波イメージングの場合、
１次元のアレイが、典型的には、１行に配列されている
と共に別個の電圧で駆動されている多数のトランスデュ
ーサを有している。印加電圧の時間遅延（又は位相）及
び振幅を選択することにより、個々のトランスデューサ
を制御して超音波を発生することができ、これらの超音
波を合計して、好ましいベクタ方向に沿って走行してお
り且つビームに沿って選択された１点に集束している正
味の超音波を形成する。同一の解剖学的情報を表すデー
タを収集するために、多数のファイアリング（firing）
を用いてもよい。ファイアリングの各々についてビーム
形成パラメータを変化させると、最大焦点に変化を与え
たり、又は、例えば各々のビームの焦点を前のビームの
焦点に対して移動させながら同じ走査線に沿って連続し
たビームを送信することにより、各々のファイアリング
についての受信データの内容を変化させたりすることが
できる。印加電圧の時間遅延及び振幅を変化させること
により、ビームはその焦点に関して、物体を走査するた
めの平面内で移動することができる。
【０００３】トランスデューサ・アレイが、反射音を受
信するために用いられているとき（受信モード）にも同
じ原理が適用される。受信中のトランスデューサで発生
される電圧は、正味の信号が物体内の単一の焦点から反
射されている超音波を示すものになるように合計され
る。送信モードの場合と同様に、受信中の各々のトラン
スデューサからの信号に対して別個の時間遅延（及び／
又は位相シフト）及びゲインを与えることにより、超音
波エネルギの上述のような集束した受信を達成すること
ができる。
信するために用いられているとき（受信モード）にも同
じ原理が適用される。受信中のトランスデューサで発生
される電圧は、正味の信号が物体内の単一の焦点から反
射されている超音波を示すものになるように合計され
る。送信モードの場合と同様に、受信中の各々のトラン
スデューサからの信号に対して別個の時間遅延（及び／
又は位相シフト）及びゲインを与えることにより、超音
波エネルギの上述のような集束した受信を達成すること
ができる。
【０００４】図１を見ると、従来の超音波イメージング
・システムが、別個に駆動される複数のトランスデュー
サ素子１２で構成されているトランスデューサ・アレイ
１０を含んでいる。複数のトランスデューサ素子１２の
各々は、送信器（図示されていない）によって発生され
たパルス状波形によってエネルギを与えられたときに、
単位バーストの超音波エネルギを発生する。被検体から
トランスデューサ・アレイ１０へ反射されて戻った超音
波エネルギは、受信を行う各々のトランスデューサ素子
１２によって電気信号へ変換され、ビームフォーマ１４
に別個に印加される。
・システムが、別個に駆動される複数のトランスデュー
サ素子１２で構成されているトランスデューサ・アレイ
１０を含んでいる。複数のトランスデューサ素子１２の
各々は、送信器（図示されていない）によって発生され
たパルス状波形によってエネルギを与えられたときに、
単位バーストの超音波エネルギを発生する。被検体から
トランスデューサ・アレイ１０へ反射されて戻った超音
波エネルギは、受信を行う各々のトランスデューサ素子
１２によって電気信号へ変換され、ビームフォーマ１４
に別個に印加される。
【０００５】超音波エネルギの各々のバーストによって
発生されたエコー信号は、超音波ビームに沿って並んだ
連続したレンジに位置している物体から反射したもので
ある。エコー信号は、各々のトランスデューサ素子１２
によって別個に感知され、特定の時点におけるエコー信
号の振幅が、特定のレンジにおいて生じた反射の量を表
している。但し、超音波を散乱させるサンプル空間と各
々のトランスデューサ素子１２との間の伝播経路に差が
あるので、これらのエコー信号は同時には検出されず、
又、これらのエコー信号の振幅は等しくならない。ビー
ムフォーマ１４は、別個のエコー信号を増幅し、その各
々に対して適正な時間遅延を与えると共にこれらを加算
して、サンプル空間から反射された全体の超音波エネル
ギを正確に示す単一のエコー信号を形成する。各々のビ
ームフォーマ・チャンネル１６が、それぞれのトランス
デューサ素子１２からアナログのエコー信号を受け取
る。
発生されたエコー信号は、超音波ビームに沿って並んだ
連続したレンジに位置している物体から反射したもので
ある。エコー信号は、各々のトランスデューサ素子１２
によって別個に感知され、特定の時点におけるエコー信
号の振幅が、特定のレンジにおいて生じた反射の量を表
している。但し、超音波を散乱させるサンプル空間と各
々のトランスデューサ素子１２との間の伝播経路に差が
あるので、これらのエコー信号は同時には検出されず、
又、これらのエコー信号の振幅は等しくならない。ビー
ムフォーマ１４は、別個のエコー信号を増幅し、その各
々に対して適正な時間遅延を与えると共にこれらを加算
して、サンプル空間から反射された全体の超音波エネル
ギを正確に示す単一のエコー信号を形成する。各々のビ
ームフォーマ・チャンネル１６が、それぞれのトランス
デューサ素子１２からアナログのエコー信号を受け取
る。
【０００６】各々のトランスデューサ素子１２に入射す
るエコーによって発生される電気信号を同時に合計する
ために、ビームフォーマ・コントローラ２２によって、
各々の別個のビームフォーマ・チャンネル１６に時間遅
延が導入される。受信用のビーム時間遅延は、送信用の
時間遅延と同じ遅延である。しかしながら、各々のビー
ムフォーマ・チャンネルの時間遅延はエコーの受信中に
絶えず変化して、受信されたビームを、エコー信号が発
している起点のレンジの位置に動的に集束させる。ビー
ムフォーマ・チャンネルは又、受信されたパルスをアポ
ダイズすると共にフィルタリングするための回路機構
（図示されていない）を有している。
るエコーによって発生される電気信号を同時に合計する
ために、ビームフォーマ・コントローラ２２によって、
各々の別個のビームフォーマ・チャンネル１６に時間遅
延が導入される。受信用のビーム時間遅延は、送信用の
時間遅延と同じ遅延である。しかしながら、各々のビー
ムフォーマ・チャンネルの時間遅延はエコーの受信中に
絶えず変化して、受信されたビームを、エコー信号が発
している起点のレンジの位置に動的に集束させる。ビー
ムフォーマ・チャンネルは又、受信されたパルスをアポ
ダイズすると共にフィルタリングするための回路機構
（図示されていない）を有している。
【０００７】加算器１８に入る信号は、他のビームフォ
ーマ・チャンネル１６の各々からの遅延された信号と加
算されたときに、加算後の信号が、方向制御されたビー
ムに沿って位置しているサンプル空間から反射されたエ
コー信号の振幅及び位相を示すものになるように遅延さ
れている。信号プロセッサ又は検出器２０が、受け取っ
た信号を表示データへ変換する。Ｂモード（グレイ・ス
ケール）では、表示データは、エッジ強調及び対数圧縮
等の何らかの追加処理を施された信号の包絡線となる。
スキャン・コンバータ６が、検出器２０から表示データ
を受け取って、このデータを表示用の所望の画像へ変換
する。具体的には、スキャン・コンバータ６は、音響画
像データを、極座標（Ｒ−θ）のセクタ・フォーマット
又はデカルト座標の線形アレイから、ビデオ速度で適当
にスケーリングされたデカルト座標の表示ピクセル・デ
ータへ変換する。次いで、これらのスキャン・コンバー
トされた音響データは、表示モニタ８に表示するために
出力され、表示モニタ８は、信号の包絡線の時間変化す
る振幅をグレイ・スケールとして画像表示する。
ーマ・チャンネル１６の各々からの遅延された信号と加
算されたときに、加算後の信号が、方向制御されたビー
ムに沿って位置しているサンプル空間から反射されたエ
コー信号の振幅及び位相を示すものになるように遅延さ
れている。信号プロセッサ又は検出器２０が、受け取っ
た信号を表示データへ変換する。Ｂモード（グレイ・ス
ケール）では、表示データは、エッジ強調及び対数圧縮
等の何らかの追加処理を施された信号の包絡線となる。
スキャン・コンバータ６が、検出器２０から表示データ
を受け取って、このデータを表示用の所望の画像へ変換
する。具体的には、スキャン・コンバータ６は、音響画
像データを、極座標（Ｒ−θ）のセクタ・フォーマット
又はデカルト座標の線形アレイから、ビデオ速度で適当
にスケーリングされたデカルト座標の表示ピクセル・デ
ータへ変換する。次いで、これらのスキャン・コンバー
トされた音響データは、表示モニタ８に表示するために
出力され、表示モニタ８は、信号の包絡線の時間変化す
る振幅をグレイ・スケールとして画像表示する。
【０００８】従来の殆どのトランスデューサ・アレイで
は、各素子は微小なピッチ（中心において１つの音波長
の２分の１）で離隔されて、単一の列に配列されてい
る。仰角方向（配列の軸及びイメージング平面に対して
垂直）では、単一行トランスデューサ素子は大きく（波
長の１０倍）、ビーム形成は固定焦点の音響レンズによ
って行われている。従来の１次元（１Ｄ）整相列型プロ
ーブは、優れた横方向及び軸方向の分解能を有している
が、仰角性能は、固定されたレンジに集束している固定
された開口によって決定されている。レンズの焦点距離
は、プローブの意図されている用途について最も重要性
を持つイメージング・レンジの近傍で最大のコントラス
ト分解能を与えるように選択されている。仰角開口は、
レンズ焦点の近傍でのコントラスト分解能及び感度（大
きな開口によって改善される）と、音場の深さ、又は焦
点から離れた位置でのコントラスト（より小さな開口に
よって改善される）との間の兼ね合いである。仰角開口
は典型的には、レンズ焦点距離の１／６〜１／３（ｆ／
６〜ｆ／３）であり、これにより、焦点の所で良好なス
ライス厚さ（即ち、イメージング平面に垂直な平面にお
けるビーム幅であり、「仰角ビーム幅」とも呼ばれ
る。）及び良好なコントラスト分解能が得られると共
に、適度な音場の深さが得られる。しかしながら、この
ようなプローブの近距離音場及び遠距離音場での性能
（仰角スライス厚さ及びコントラスト分解能）は、レン
ズ焦点での性能よりも遥かに低い。
は、各素子は微小なピッチ（中心において１つの音波長
の２分の１）で離隔されて、単一の列に配列されてい
る。仰角方向（配列の軸及びイメージング平面に対して
垂直）では、単一行トランスデューサ素子は大きく（波
長の１０倍）、ビーム形成は固定焦点の音響レンズによ
って行われている。従来の１次元（１Ｄ）整相列型プロ
ーブは、優れた横方向及び軸方向の分解能を有している
が、仰角性能は、固定されたレンジに集束している固定
された開口によって決定されている。レンズの焦点距離
は、プローブの意図されている用途について最も重要性
を持つイメージング・レンジの近傍で最大のコントラス
ト分解能を与えるように選択されている。仰角開口は、
レンズ焦点の近傍でのコントラスト分解能及び感度（大
きな開口によって改善される）と、音場の深さ、又は焦
点から離れた位置でのコントラスト（より小さな開口に
よって改善される）との間の兼ね合いである。仰角開口
は典型的には、レンズ焦点距離の１／６〜１／３（ｆ／
６〜ｆ／３）であり、これにより、焦点の所で良好なス
ライス厚さ（即ち、イメージング平面に垂直な平面にお
けるビーム幅であり、「仰角ビーム幅」とも呼ばれ
る。）及び良好なコントラスト分解能が得られると共
に、適度な音場の深さが得られる。しかしながら、この
ようなプローブの近距離音場及び遠距離音場での性能
（仰角スライス厚さ及びコントラスト分解能）は、レン
ズ焦点での性能よりも遥かに低い。
【０００９】現在の単一行（「１Ｄ」）型アレイの限定
された仰角性能を向上させるために、いわゆる「１．２
５Ｄ」アレイ、「１．５Ｄ」アレイ及び「２Ｄ」アレイ
を含めた様々な形式の多数行型トランスデューサ・アレ
イが開発されている。ここで用いる際には、これらの用
語は以下の意味を有するものとする。（１Ｄ）仰角開口
は固定されており、焦点は固定されたレンジに位置して
いる。（１．２５Ｄ）仰角開口は可変であるが、集束は
静的である。（１．５Ｄ）仰角方向の開口、シェーディ
ング及び集束は動的に可変であるが、アレイの中心線に
関して対称である。（２Ｄ）仰角方向の形状及び性能
は、電子式のアポダイゼーション、集束及び方向制御を
フルに行うことができ、方位角方向と同等である。１．
２５Ｄプローブの仰角開口は、レンジと共に増大する
が、その開口の仰角方向での集束は静的であって、１つ
（又は複数）の固定された焦点を備えた機械的なレンズ
によって主として決定されている。１．２５Ｄプローブ
は、１Ｄプローブよりも実質的に優れた近距離音場及び
遠距離音場のスライス厚さ性能を与えることができ、
又、追加のシステム・ビームフォーマ・チャンネルを要
求しない。１．５Ｄプローブは、仰角方向で動的な集束
及びアポダイゼーションを行うために、追加のビームフ
ォーマ・チャンネルを用いる。１．５Ｄプローブは、特
に中距離音場及び遠距離音場において、１．２５Ｄプロ
ーブに匹敵する細部分解能を与えることができ、コント
ラスト分解能については１．２５Ｄプローブよりも実質
的に優れている。
された仰角性能を向上させるために、いわゆる「１．２
５Ｄ」アレイ、「１．５Ｄ」アレイ及び「２Ｄ」アレイ
を含めた様々な形式の多数行型トランスデューサ・アレ
イが開発されている。ここで用いる際には、これらの用
語は以下の意味を有するものとする。（１Ｄ）仰角開口
は固定されており、焦点は固定されたレンジに位置して
いる。（１．２５Ｄ）仰角開口は可変であるが、集束は
静的である。（１．５Ｄ）仰角方向の開口、シェーディ
ング及び集束は動的に可変であるが、アレイの中心線に
関して対称である。（２Ｄ）仰角方向の形状及び性能
は、電子式のアポダイゼーション、集束及び方向制御を
フルに行うことができ、方位角方向と同等である。１．
２５Ｄプローブの仰角開口は、レンジと共に増大する
が、その開口の仰角方向での集束は静的であって、１つ
（又は複数）の固定された焦点を備えた機械的なレンズ
によって主として決定されている。１．２５Ｄプローブ
は、１Ｄプローブよりも実質的に優れた近距離音場及び
遠距離音場のスライス厚さ性能を与えることができ、
又、追加のシステム・ビームフォーマ・チャンネルを要
求しない。１．５Ｄプローブは、仰角方向で動的な集束
及びアポダイゼーションを行うために、追加のビームフ
ォーマ・チャンネルを用いる。１．５Ｄプローブは、特
に中距離音場及び遠距離音場において、１．２５Ｄプロ
ーブに匹敵する細部分解能を与えることができ、コント
ラスト分解能については１．２５Ｄプローブよりも実質
的に優れている。
【００１０】図２Ａ及び図２Ｂは、丈が長く狭いトラン
スデューサ素子１２の単一の行を備えた従来の１Ｄアレ
イ１０Ａを示している。超音波パルスは、半円筒形状の
集束用レンズ２４を介して送信される。各々のトランス
デューサ素子は、それぞれの電気導体２６によって別個
のビーム形成チャンネル１６（図１を見よ）に接続され
ている。
スデューサ素子１２の単一の行を備えた従来の１Ｄアレ
イ１０Ａを示している。超音波パルスは、半円筒形状の
集束用レンズ２４を介して送信される。各々のトランス
デューサ素子は、それぞれの電気導体２６によって別個
のビーム形成チャンネル１６（図１を見よ）に接続され
ている。
【００１１】図３Ａ及び図３Ｂは、フレネル（Fresne
l）行ピッチでトランスデューサ素子の５つの行１２ａ
〜１２ｅを備えた従来の１．５Ｄアレイ１０Ｂを示して
いる。超音波パルスはこの場合も、単一焦点のレンズ２
４を介して送信される。単一焦点レンズ２４を備えた
１．５Ｄアレイの場合、フレネル行ピッチによって、開
口を横断する最悪のケースの位相誤差（集束誤差）が最
小化される。アレイの中心線をｙ＝０と定義し、外側の
エッジをｙ＝ｙmaxと定義すると、行のエッジは、中心
線から（（１／３）1/2，（２／３）1/2，１）ｙmaxの
距離に位置していることになる。中央の行のトランスデ
ューサ素子からの信号リード２６は、ビームフォーマ・
チャンネルの第１のセット２ａに接続されている。中央
の行以外の行のアレイ素子は、中心線に関して対称にな
るように、対として電気的に接続されている。トランス
デューサ素子の中間の行の各々の対からの信号リード２
８は、ビームフォーマ・チャンネルの第２のセット２ｂ
に接続されている。同様に、トランスデューサ素子の最
も外側の行の各々の対からの信号リード３０は、ビーム
フォーマ・チャンネルの第３のセット２ｃに接続されて
いる。ビームフォーマ・チャンネル２ａ〜２ｃは、１．
５Ｄアレイ１０Ｂの各々のトランスデューサ素子又は素
子の各々の対について独立の時間遅延、アポダイゼーシ
ョン及びフィルタリングを行う。ビームフォーマ・チャ
ンネルからの出力は、図１に示す１Ｄビームフォーマの
加算器１８に類似した加算器４０で合計される。
l）行ピッチでトランスデューサ素子の５つの行１２ａ
〜１２ｅを備えた従来の１．５Ｄアレイ１０Ｂを示して
いる。超音波パルスはこの場合も、単一焦点のレンズ２
４を介して送信される。単一焦点レンズ２４を備えた
１．５Ｄアレイの場合、フレネル行ピッチによって、開
口を横断する最悪のケースの位相誤差（集束誤差）が最
小化される。アレイの中心線をｙ＝０と定義し、外側の
エッジをｙ＝ｙmaxと定義すると、行のエッジは、中心
線から（（１／３）1/2，（２／３）1/2，１）ｙmaxの
距離に位置していることになる。中央の行のトランスデ
ューサ素子からの信号リード２６は、ビームフォーマ・
チャンネルの第１のセット２ａに接続されている。中央
の行以外の行のアレイ素子は、中心線に関して対称にな
るように、対として電気的に接続されている。トランス
デューサ素子の中間の行の各々の対からの信号リード２
８は、ビームフォーマ・チャンネルの第２のセット２ｂ
に接続されている。同様に、トランスデューサ素子の最
も外側の行の各々の対からの信号リード３０は、ビーム
フォーマ・チャンネルの第３のセット２ｃに接続されて
いる。ビームフォーマ・チャンネル２ａ〜２ｃは、１．
５Ｄアレイ１０Ｂの各々のトランスデューサ素子又は素
子の各々の対について独立の時間遅延、アポダイゼーシ
ョン及びフィルタリングを行う。ビームフォーマ・チャ
ンネルからの出力は、図１に示す１Ｄビームフォーマの
加算器１８に類似した加算器４０で合計される。
【００１２】図４Ａ及び図４Ｂは、等面積のトランスデ
ューサ素子の５つの行１２ａ〜１２ｅを備えた従来の
１．２５Ｄアレイ１０Ｃを示している。この場合には、
超音波パルスは、多焦点レンズ３２を介して送信され
る。行のエッジは、アレイの中心線から（１／３，２／
３，１）ｙmaxの距離に位置している。仰角方向の各々
の列について、外側の行の対を形成している素子は、中
央の行の各々の素子の面積と同じ合計面積を有してい
る。従って、外側の行の素子の対は、中央の行の素子と
同じ電気インピーダンス及び音響感度を有することにな
る。多焦点レンズは、中央の行のみが作用する近距離音
場に中央の行を集束させ、外側の行が作用する唯一の領
域である遠距離音場に外側の行を集束させることによ
り、仰角ビーム・プロファイルの一様性を向上させてい
る。
ューサ素子の５つの行１２ａ〜１２ｅを備えた従来の
１．２５Ｄアレイ１０Ｃを示している。この場合には、
超音波パルスは、多焦点レンズ３２を介して送信され
る。行のエッジは、アレイの中心線から（１／３，２／
３，１）ｙmaxの距離に位置している。仰角方向の各々
の列について、外側の行の対を形成している素子は、中
央の行の各々の素子の面積と同じ合計面積を有してい
る。従って、外側の行の素子の対は、中央の行の素子と
同じ電気インピーダンス及び音響感度を有することにな
る。多焦点レンズは、中央の行のみが作用する近距離音
場に中央の行を集束させ、外側の行が作用する唯一の領
域である遠距離音場に外側の行を集束させることによ
り、仰角ビーム・プロファイルの一様性を向上させてい
る。
【００１３】図４Ａに示す１．２５Ｄアレイでは、多数
のマルチプレクサ３４が、対応する多数の信号リード３
５にそれぞれ接続されている（１つのマルチプレクサ及
び１つの信号リードのみを図４Ａに示す。）。各々の信
号リード３５は、それぞれのビームフォーマ・チャンネ
ル（図４Ａには示されていない）に接続されている。各
々のマルチプレクサ３４は、３つの内部スイッチを有し
ており、内部スイッチは、信号リード２６、２８及び３
０を多重化して信号リード３５に接続する。トランスデ
ューサ素子の各々の列は、このような信号リードのそれ
ぞれのセットに接続されている。即ち、中央の行の素子
１２ａは、信号リード２６に接続されており、中間の行
の対を形成している素子１２ｂ及び１２ｃは、信号リー
ド２８に並列に接続されており、最も外側の行の対を形
成している素子１２ｄ及び１２ｅは、信号リード３０に
並列に接続されている。実用上は、素子の対の形成（即
ち、１２ｂから１２ｃへの接続及び１２ｄから１２ｅへ
の接続）は、プローブ・ヘッド内で完成されており、他
方、マルチプレクサはプローブ・ヘッド内に配置されて
いてもよいし、プローブ・ケーブルのコンソール側端部
に配置されていてもよいし、システム・コンソール自体
の内部に配置されていてもよい。
のマルチプレクサ３４が、対応する多数の信号リード３
５にそれぞれ接続されている（１つのマルチプレクサ及
び１つの信号リードのみを図４Ａに示す。）。各々の信
号リード３５は、それぞれのビームフォーマ・チャンネ
ル（図４Ａには示されていない）に接続されている。各
々のマルチプレクサ３４は、３つの内部スイッチを有し
ており、内部スイッチは、信号リード２６、２８及び３
０を多重化して信号リード３５に接続する。トランスデ
ューサ素子の各々の列は、このような信号リードのそれ
ぞれのセットに接続されている。即ち、中央の行の素子
１２ａは、信号リード２６に接続されており、中間の行
の対を形成している素子１２ｂ及び１２ｃは、信号リー
ド２８に並列に接続されており、最も外側の行の対を形
成している素子１２ｄ及び１２ｅは、信号リード３０に
並列に接続されている。実用上は、素子の対の形成（即
ち、１２ｂから１２ｃへの接続及び１２ｄから１２ｅへ
の接続）は、プローブ・ヘッド内で完成されており、他
方、マルチプレクサはプローブ・ヘッド内に配置されて
いてもよいし、プローブ・ケーブルのコンソール側端部
に配置されていてもよいし、システム・コンソール自体
の内部に配置されていてもよい。
【００１４】マルチプレクサ・スイッチの状態を変化さ
せるとノイズが生じるので、このプローブの使用の際に
は典型的には、ビーム当たり３つの送信−受信サイクル
が要求される。中央の行の素子１２ａ用のマルチプレク
サ・スイッチ３４ａを閉じて、スイッチ３４ｂ及び３４
ｃを開くと、送信遅延が、方位角方向の集束を近距離音
場で行うように設定され、ビーム・データの近距離の部
分が収集される。次いで、スイッチ３４ａ及び３４ｂを
閉じて、送信遅延及び受信遅延が再構成されると、行１
２ａ、１２ｂ及び１２ｃを用いて中距離音場のデータが
収集される。最後に、すべてのマルチプレクサ・スイッ
チを閉じて、送信遅延及び受信遅延が再構成されると、
行１２ａ〜１２ｅを用いて遠距離音場のデータが収集さ
れる。これらの３つの区域からのデータは、移行部分で
の感度の変化を補償することに留意しながら、イメージ
ング・システム内で互いにスプライス（添え継ぎ）され
る。
せるとノイズが生じるので、このプローブの使用の際に
は典型的には、ビーム当たり３つの送信−受信サイクル
が要求される。中央の行の素子１２ａ用のマルチプレク
サ・スイッチ３４ａを閉じて、スイッチ３４ｂ及び３４
ｃを開くと、送信遅延が、方位角方向の集束を近距離音
場で行うように設定され、ビーム・データの近距離の部
分が収集される。次いで、スイッチ３４ａ及び３４ｂを
閉じて、送信遅延及び受信遅延が再構成されると、行１
２ａ、１２ｂ及び１２ｃを用いて中距離音場のデータが
収集される。最後に、すべてのマルチプレクサ・スイッ
チを閉じて、送信遅延及び受信遅延が再構成されると、
行１２ａ〜１２ｅを用いて遠距離音場のデータが収集さ
れる。これらの３つの区域からのデータは、移行部分で
の感度の変化を補償することに留意しながら、イメージ
ング・システム内で互いにスプライス（添え継ぎ）され
る。
【００１５】現在公知のすべての多数行型１．２５Ｄア
レイ及び１．５Ｄアレイ（並びに環状アレイ）は、遠距
離音場での開口を横断する位相誤差を低減させるよう
に、大きな中央の行と小さな外側の行とを有している
か、又はすべてのビームフォーマ・チャンネルが同じ電
気インピーダンス及び音響インピーダンスに遭遇すると
共にすべてのトランスデューサ素子が同じ送受信効率を
有するように等面積の素子を有しているかのいずれかで
ある。これらのトランスデューサの中央の行の仰角方向
の高さは、近距離音場でのスライス厚さに対して下限を
設けるので、これらのプローブが、至近距離音場で最適
なコントラスト分解能を達成するのを妨げている。
レイ及び１．５Ｄアレイ（並びに環状アレイ）は、遠距
離音場での開口を横断する位相誤差を低減させるよう
に、大きな中央の行と小さな外側の行とを有している
か、又はすべてのビームフォーマ・チャンネルが同じ電
気インピーダンス及び音響インピーダンスに遭遇すると
共にすべてのトランスデューサ素子が同じ送受信効率を
有するように等面積の素子を有しているかのいずれかで
ある。これらのトランスデューサの中央の行の仰角方向
の高さは、近距離音場でのスライス厚さに対して下限を
設けるので、これらのプローブが、至近距離音場で最適
なコントラスト分解能を達成するのを妨げている。
【００１６】従って、イメージングされる音場の全体に
わたって優れた仰角性能（最小のスライス厚さ）を与え
るトランスデューサが求められている。好ましくは、こ
のようなトランスデューサは、１２８又はそれ以下のビ
ームフォーマ・チャンネルを有している既存の超音波イ
メージング・システムと互換性があるものでなければな
らない。
わたって優れた仰角性能（最小のスライス厚さ）を与え
るトランスデューサが求められている。好ましくは、こ
のようなトランスデューサは、１２８又はそれ以下のビ
ームフォーマ・チャンネルを有している既存の超音波イ
メージング・システムと互換性があるものでなければな
らない。
【００１７】
【発明の要約】本発明は、従来のトランスデューサより
も向上した仰角性能（より薄く且つより一様な画像スラ
イス、及びより大きなコントラスト分解能）を、特に至
近距離音場において提供するように、外側の行よりも小
さい中央の行を備えた多数行型超音波トランスデューサ
である。最も広い観点では、本発明は、中央の行の各々
の素子の面積が、外側のどの行の素子の各々の対の合計
面積よりも小さいようなすべての多数行型トランスデュ
ーサ・アレイを含んでいる。好ましい実施例によれば、
アレイは５つの行と多焦点レンズとを有しており、最も
外側の行の素子の各々の対の合計面積は、中央の行の各
々の素子の面積よりも大きく、且つ中間の行の各々の素
子の各々の対の合計面積よりも大きい。もう１つの好ま
しい実施例によれば、アレイは３つのみの行と二焦点レ
ンズとを有しており、外側の行の素子の各々の対の合計
面積は、中央の行の各々の素子の面積よりも大きい。こ
のアレイは又、５つ以上の行を有していてもよい。
も向上した仰角性能（より薄く且つより一様な画像スラ
イス、及びより大きなコントラスト分解能）を、特に至
近距離音場において提供するように、外側の行よりも小
さい中央の行を備えた多数行型超音波トランスデューサ
である。最も広い観点では、本発明は、中央の行の各々
の素子の面積が、外側のどの行の素子の各々の対の合計
面積よりも小さいようなすべての多数行型トランスデュ
ーサ・アレイを含んでいる。好ましい実施例によれば、
アレイは５つの行と多焦点レンズとを有しており、最も
外側の行の素子の各々の対の合計面積は、中央の行の各
々の素子の面積よりも大きく、且つ中間の行の各々の素
子の各々の対の合計面積よりも大きい。もう１つの好ま
しい実施例によれば、アレイは３つのみの行と二焦点レ
ンズとを有しており、外側の行の素子の各々の対の合計
面積は、中央の行の各々の素子の面積よりも大きい。こ
のアレイは又、５つ以上の行を有していてもよい。
【００１８】本発明は、１．２５Ｄアレイ及び１．５Ｄ
アレイの両方において適用される。比較的少ない行を備
えた１．２５Ｄアレイ及び１．５Ｄアレイについては、
より小さい中央の行が、一般的に、近距離分解能を向上
させる。多数行型トランスデューサが１．２５Ｄアレイ
として用いられているならば、小さな中央の行が近距離
音場性能を向上させるばかりでなく、大きな外側の行
が、多焦点レンズとの組み合わせによって、遠距離音場
における向上した仰角性能を提供する。
アレイの両方において適用される。比較的少ない行を備
えた１．２５Ｄアレイ及び１．５Ｄアレイについては、
より小さい中央の行が、一般的に、近距離分解能を向上
させる。多数行型トランスデューサが１．２５Ｄアレイ
として用いられているならば、小さな中央の行が近距離
音場性能を向上させるばかりでなく、大きな外側の行
が、多焦点レンズとの組み合わせによって、遠距離音場
における向上した仰角性能を提供する。
【００１９】
【好ましい実施例の詳細な説明】本発明によれば、最適
な仰角性能（最小の画像スライス厚さ及び最大のコント
ラスト分解能）は、（仰角方向に）比較的短い中央の行
と比較的長い最も外側の行とを有している多数行型トラ
ンスデューサ・アレイによって達成される。最も外側の
行は又、どの中間の行よりも仰角方向に長い。
な仰角性能（最小の画像スライス厚さ及び最大のコント
ラスト分解能）は、（仰角方向に）比較的短い中央の行
と比較的長い最も外側の行とを有している多数行型トラ
ンスデューサ・アレイによって達成される。最も外側の
行は又、どの中間の行よりも仰角方向に長い。
【００２０】至近距離音場では、アレイの中央の行のみ
が作用するので、仰角性能は、中央の行の高さによって
決定される。比較的少ない行を備えた１．２５Ｄアレイ
及び１．５Ｄアレイの場合は、より小さな中央の行が、
一般的に、近距離音場での分解能を向上させる。中央の
行の素子の寸法についての下限に到ると、小さな高イン
ピーダンス素子を長いケーブルを介してビームフォーマ
電子回路に結合することに関連した損失を増大させる
か、又は素子の寸法が音波長に近付くにつれて回折に起
因して近距離音場の距離（ｚ〜ｄ／４λ）を減少させる
と共にビームの拡散（２分の１角度θ〜ｓｉｎ-1（λ／
ｄ））を増大させるかのいずれかが生じる。これらの影
響の間の兼ね合いを図６に示す。同図は、無集束の開口
（５ＭＨｚ）についての仰角ビーム曲線を示している。
２ｍｍの開口（点線）は、至近距離では最良の分解能を
有しているが、近距離音場の距離は極く短く（約３ｍ
ｍ）、ビームは、以後急速に拡散している。６ｍｍの開
口（破線）は、レンジ全体にわたって比較的一様である
があまり良好でない分解能を有している。４ｍｍの開口
（実線）は、プローブのイメージング・レンジのかなり
の部分（約０ｍｍ〜３０ｍｍ）にわたって良好な分解能
を与えている。
が作用するので、仰角性能は、中央の行の高さによって
決定される。比較的少ない行を備えた１．２５Ｄアレイ
及び１．５Ｄアレイの場合は、より小さな中央の行が、
一般的に、近距離音場での分解能を向上させる。中央の
行の素子の寸法についての下限に到ると、小さな高イン
ピーダンス素子を長いケーブルを介してビームフォーマ
電子回路に結合することに関連した損失を増大させる
か、又は素子の寸法が音波長に近付くにつれて回折に起
因して近距離音場の距離（ｚ〜ｄ／４λ）を減少させる
と共にビームの拡散（２分の１角度θ〜ｓｉｎ-1（λ／
ｄ））を増大させるかのいずれかが生じる。これらの影
響の間の兼ね合いを図６に示す。同図は、無集束の開口
（５ＭＨｚ）についての仰角ビーム曲線を示している。
２ｍｍの開口（点線）は、至近距離では最良の分解能を
有しているが、近距離音場の距離は極く短く（約３ｍ
ｍ）、ビームは、以後急速に拡散している。６ｍｍの開
口（破線）は、レンジ全体にわたって比較的一様である
があまり良好でない分解能を有している。４ｍｍの開口
（実線）は、プローブのイメージング・レンジのかなり
の部分（約０ｍｍ〜３０ｍｍ）にわたって良好な分解能
を与えている。
【００２１】イメージングの深さが近距離音場から遠距
離音場に増大するにつれて、より多くの行のトランスデ
ューサ素子が関係するようになる。最大レンジにわたっ
て一様な仰角性能を得るためには、作用開口が増加する
につれてアレイの実効焦点距離が増加するようにすると
好ましい。１．２５アレイの場合には、仰角方向の集束
はすべて、音響レンズによって行われている。開口が増
加するにつれて焦点距離を増加させるために、多焦点レ
ンズを用いる。アレイの中央の行をカバーするレンズの
部分は、中央の行のみが作用しているときに最良の近距
離音場性能を得るために、短い焦点距離を有するように
する。又、遠距離音場の画像ではアレイの外側の行のみ
が作用することから、レンズの外側の部分は、最良の遠
距離音場性能を得るためにより長い焦点距離を有するよ
うにする。
離音場に増大するにつれて、より多くの行のトランスデ
ューサ素子が関係するようになる。最大レンジにわたっ
て一様な仰角性能を得るためには、作用開口が増加する
につれてアレイの実効焦点距離が増加するようにすると
好ましい。１．２５アレイの場合には、仰角方向の集束
はすべて、音響レンズによって行われている。開口が増
加するにつれて焦点距離を増加させるために、多焦点レ
ンズを用いる。アレイの中央の行をカバーするレンズの
部分は、中央の行のみが作用しているときに最良の近距
離音場性能を得るために、短い焦点距離を有するように
する。又、遠距離音場の画像ではアレイの外側の行のみ
が作用することから、レンズの外側の部分は、最良の遠
距離音場性能を得るためにより長い焦点距離を有するよ
うにする。
【００２２】アレイの内側の行に対して最も外側の行の
寸法が増加すると、レンズの外側の部分に対して、画像
の遠距離音場の重みがより大きく加わる。これにより更
に、多焦点レンズの有効性が向上し、且つ仰角方向の音
場の深さ及びトランスデューサの仰角性能が向上する。
１．５Ｄアレイ及びビームフォーマの場合には、仰角方
向の集束の一部は、ビームフォーマの電子式の時間遅延
を調節することにより動的に達成されている。ビームフ
ォーマは又、仰角方向の動的な振幅シェーディングを行
うことが可能であり、これにより、ビームのサイドロー
ブを抑制し易くなっている。これらの効果は、大きな外
側の行及び多焦点レンズによって妨げられ、又、大きな
外側の行及び多焦点レンズの有する利点よりも重要であ
る可能性がある。遠距離音場での最適な電子式集束及び
シェーディングを行うためのアレイを設計する結果とし
て、大きな中央の行及び小さな外側の行が設けられてい
る。１．５Ｄアレイの設計に対する本発明の妥当性は、
プローブが意図されている特定の臨床分野について、プ
ローブの近距離音場での仰角性能が、遠距離音場での性
能に対してどれだけ重要かによる。
寸法が増加すると、レンズの外側の部分に対して、画像
の遠距離音場の重みがより大きく加わる。これにより更
に、多焦点レンズの有効性が向上し、且つ仰角方向の音
場の深さ及びトランスデューサの仰角性能が向上する。
１．５Ｄアレイ及びビームフォーマの場合には、仰角方
向の集束の一部は、ビームフォーマの電子式の時間遅延
を調節することにより動的に達成されている。ビームフ
ォーマは又、仰角方向の動的な振幅シェーディングを行
うことが可能であり、これにより、ビームのサイドロー
ブを抑制し易くなっている。これらの効果は、大きな外
側の行及び多焦点レンズによって妨げられ、又、大きな
外側の行及び多焦点レンズの有する利点よりも重要であ
る可能性がある。遠距離音場での最適な電子式集束及び
シェーディングを行うためのアレイを設計する結果とし
て、大きな中央の行及び小さな外側の行が設けられてい
る。１．５Ｄアレイの設計に対する本発明の妥当性は、
プローブが意図されている特定の臨床分野について、プ
ローブの近距離音場での仰角性能が、遠距離音場での性
能に対してどれだけ重要かによる。
【００２３】多くの従来の多数行型トランスデューサ・
アレイは、等面積素子を用いて設計されているので、す
べてのビームフォーマ・チャンネルは、同じ電気インピ
ーダンス及び音響インピーダンスに遭遇し、すべてのト
ランスデューサ素子は、同じ送受信効率を有する。しか
しながら、最新の超音波イメージング・システムは、そ
のビームフォーマにおいて送信及び受信のアポダイゼー
ション制御（送信振幅の制御及び受信ゲインの制御）を
行っている。この能力を応用し又は改善して、非等面積
アレイの行と行との間の感度、損失及び送受信効率の変
動を補償することができる。従って、小さな中央の行及
び大きな外側の行を有している未補償のアレイに起因す
ると考えられる非一様な感度及び反転したアポダイゼー
ション・プロファイルは、このアレイが適切に設計され
たイメージング・システムに接続されているときには問
題にならないはずである。
アレイは、等面積素子を用いて設計されているので、す
べてのビームフォーマ・チャンネルは、同じ電気インピ
ーダンス及び音響インピーダンスに遭遇し、すべてのト
ランスデューサ素子は、同じ送受信効率を有する。しか
しながら、最新の超音波イメージング・システムは、そ
のビームフォーマにおいて送信及び受信のアポダイゼー
ション制御（送信振幅の制御及び受信ゲインの制御）を
行っている。この能力を応用し又は改善して、非等面積
アレイの行と行との間の感度、損失及び送受信効率の変
動を補償することができる。従って、小さな中央の行及
び大きな外側の行を有している未補償のアレイに起因す
ると考えられる非一様な感度及び反転したアポダイゼー
ション・プロファイルは、このアレイが適切に設計され
たイメージング・システムに接続されているときには問
題にならないはずである。
【００２４】上述のアレイ設計原理の適用の一例とし
て、図５Ａ及び図５Ｂは、小さな中央の行１２ａ並びに
大きな最も外側の行１２ｄ及び１２ｅを備えた５行型
１．２５Ｄアレイ１０Ｄを示している。行のエッジは、
アレイの中心線から（１／４，１／２，１）ｙmaxの距
離に位置している。従って、中間の行１２ｂ及び１２ｃ
の対を形成している素子は、中央の行１２ａの各々の素
子の面積と等しい面積を有しており、最も外側の行１２
ｄ及び１２ｅの対を形成している素子は、中央の行１２
ａの各々の素子の面積の２倍に等しい面積を有してい
る。超音波パルスは、３５ｍｍ、６５ｍｍ及び９０ｍｍ
のレンズ焦点を有している多焦点レンズ３６を介して送
信される。レンズ３６の中心の部分は、３５ｍｍの焦点
距離を有しており、中央の行１２ａによって送信される
超音波ビームを集束させる。隣接するレンズ部分（６５
ｍｍの焦点距離）は、行１２ｂ及び１２ｃによってそれ
ぞれ送信されるビームを集束させる。そして、最も外側
のレンズ部分（９０ｍｍの焦点距離）は、最も外側の行
１２ｄ及び１２ｅによってそれぞれ送信されるビームを
集束させる。マルチプレクサ３４の接続及び動作は、図
４Ａについて上で開示したものと同じである。
て、図５Ａ及び図５Ｂは、小さな中央の行１２ａ並びに
大きな最も外側の行１２ｄ及び１２ｅを備えた５行型
１．２５Ｄアレイ１０Ｄを示している。行のエッジは、
アレイの中心線から（１／４，１／２，１）ｙmaxの距
離に位置している。従って、中間の行１２ｂ及び１２ｃ
の対を形成している素子は、中央の行１２ａの各々の素
子の面積と等しい面積を有しており、最も外側の行１２
ｄ及び１２ｅの対を形成している素子は、中央の行１２
ａの各々の素子の面積の２倍に等しい面積を有してい
る。超音波パルスは、３５ｍｍ、６５ｍｍ及び９０ｍｍ
のレンズ焦点を有している多焦点レンズ３６を介して送
信される。レンズ３６の中心の部分は、３５ｍｍの焦点
距離を有しており、中央の行１２ａによって送信される
超音波ビームを集束させる。隣接するレンズ部分（６５
ｍｍの焦点距離）は、行１２ｂ及び１２ｃによってそれ
ぞれ送信されるビームを集束させる。そして、最も外側
のレンズ部分（９０ｍｍの焦点距離）は、最も外側の行
１２ｄ及び１２ｅによってそれぞれ送信されるビームを
集束させる。マルチプレクサ３４の接続及び動作は、図
４Ａについて上で開示したものと同じである。
【００２５】多焦点レンズ３６（図５Ａを見よ）は、仰
角開口にわたって連続であるが各々の行について異なる
曲率（焦点距離）を有している遅延関数を与える。レン
ズに不連続性を導入する（これにより、回折アーティフ
ァクトが生ずる可能性がある）か、又は素子の各々の行
とマルチプレクサとの間の信号経路に静的な遅延素子を
挿入するかのいずれかによって、不連続な遅延関数を与
えることも可能である。多焦点レンズの利点は、音場の
深さを実質的に増大させ、プローブのイメージング・レ
ンジの本質的に全体にわたって一様な分解能（−６ｄＢ
曲線）とコントラスト（−２０ｄＢ曲線）とを提供する
ことである。欠点は、サイドローブが、単一焦点レンズ
のようにその焦点の近傍で急速に低減するわけではない
ことである。
角開口にわたって連続であるが各々の行について異なる
曲率（焦点距離）を有している遅延関数を与える。レン
ズに不連続性を導入する（これにより、回折アーティフ
ァクトが生ずる可能性がある）か、又は素子の各々の行
とマルチプレクサとの間の信号経路に静的な遅延素子を
挿入するかのいずれかによって、不連続な遅延関数を与
えることも可能である。多焦点レンズの利点は、音場の
深さを実質的に増大させ、プローブのイメージング・レ
ンジの本質的に全体にわたって一様な分解能（−６ｄＢ
曲線）とコントラスト（−２０ｄＢ曲線）とを提供する
ことである。欠点は、サイドローブが、単一焦点レンズ
のようにその焦点の近傍で急速に低減するわけではない
ことである。
【００２６】図７は、図５Ａに示す小さな中央の行の
１．２５Ｄアレイからの仰角ビーム・プロファイルと、
図４Ａに示す等面積の１．２５Ｄアレイからの仰角ビー
ム・プロファイルとを比較する図である。等面積のアレ
イは、４０ｍｍ、７０ｍｍ及び１００ｍｍのレンズ焦点
を有している。小さな中央の行の設計は、１．２５Ｄア
レイの近距離音場性能を大幅に向上させている。大きな
外側の行及び多焦点レンズと組み合わせると、小さな中
央の行の設計は又、１．２５Ｄアレイについて遠距離音
場における適度な向上を提供する。
１．２５Ｄアレイからの仰角ビーム・プロファイルと、
図４Ａに示す等面積の１．２５Ｄアレイからの仰角ビー
ム・プロファイルとを比較する図である。等面積のアレ
イは、４０ｍｍ、７０ｍｍ及び１００ｍｍのレンズ焦点
を有している。小さな中央の行の設計は、１．２５Ｄア
レイの近距離音場性能を大幅に向上させている。大きな
外側の行及び多焦点レンズと組み合わせると、小さな中
央の行の設計は又、１．２５Ｄアレイについて遠距離音
場における適度な向上を提供する。
【００２７】図８は、小さな中央の行の１．５Ｄアレイ
からの仰角ビーム・プロファイルと、等面積の１．５Ｄ
アレイ（図示されていない）からの仰角ビーム・プロフ
ァイルとを比較する図である。両方のアレイとも、単一
焦点レンズを有している。小さな中央の行の設計は、
１．５Ｄアレイの近距離音場性能を大幅に向上させてい
る。しかしながら、１．５Ｄアレイについては、小さな
中央の行の設計は、遠距離音場ではより大きなサイドロ
ーブを生じるので、小さな中央の行の１．５Ｄアレイと
等面積の１．５Ｄアレイとの間の選択は、近距離音場で
の仰角性能と遠距離音場での仰角性能との間の選択とな
る。
からの仰角ビーム・プロファイルと、等面積の１．５Ｄ
アレイ（図示されていない）からの仰角ビーム・プロフ
ァイルとを比較する図である。両方のアレイとも、単一
焦点レンズを有している。小さな中央の行の設計は、
１．５Ｄアレイの近距離音場性能を大幅に向上させてい
る。しかしながら、１．５Ｄアレイについては、小さな
中央の行の設計は、遠距離音場ではより大きなサイドロ
ーブを生じるので、小さな中央の行の１．５Ｄアレイと
等面積の１．５Ｄアレイとの間の選択は、近距離音場で
の仰角性能と遠距離音場での仰角性能との間の選択とな
る。
【００２８】ビーム・プロファイルの測定及び画像か
ら、本発明による多数行型アレイが、アレイのイメージ
ング・レンジの全体にわたって殊の外一様な仰角方向の
スライス厚さを有しており、且つ類似する１Ｄプローブ
よりも実質的に良好なイメージング性能を有しているこ
とが確認される。図４Ａ及び図５Ａに示す好ましい実施
例の変形によれば、中央の行１２ａの各々のトランスデ
ューサ素子は、所定の面積を有しており、外側の行１２
ｄ及び１２ｅのトランスデューサ素子の各々の対は、上
述の所定の面積よりも大きい第１の合計面積を有してお
り、中間の行１２ｂ及び１２ｃのトランスデューサ素子
の各々の対は、上述の所定の面積よりも大きいが、上述
の第１の合計面積よりも小さい第２の合計面積を有して
いる。
ら、本発明による多数行型アレイが、アレイのイメージ
ング・レンジの全体にわたって殊の外一様な仰角方向の
スライス厚さを有しており、且つ類似する１Ｄプローブ
よりも実質的に良好なイメージング性能を有しているこ
とが確認される。図４Ａ及び図５Ａに示す好ましい実施
例の変形によれば、中央の行１２ａの各々のトランスデ
ューサ素子は、所定の面積を有しており、外側の行１２
ｄ及び１２ｅのトランスデューサ素子の各々の対は、上
述の所定の面積よりも大きい第１の合計面積を有してお
り、中間の行１２ｂ及び１２ｃのトランスデューサ素子
の各々の対は、上述の所定の面積よりも大きいが、上述
の第１の合計面積よりも小さい第２の合計面積を有して
いる。
【００２９】好ましくは、本発明によるアレイは、ｎ個
の行を有しており、ここで、ｎは３又はそれ以上の奇数
である。中央の行の相対向する側に設けられている行の
各々の対の素子を、隣接する行からの信号が１つのセッ
トのビームフォーマ・チャンネルに印加されるようにス
イッチングしてもよい。代替的には、行の各々の対を、
別個のセットのビームフォーマに結合することができ
る。ビームフォーマは典型的には、小さな開口（例え
ば、中央の行のみ）を用いて、近距離音場においてビー
ムを発生し、次いで、より大きな開口（３、５、７、…
行）を用いて中距離音場及び遠距離音場においてビーム
を発生する。これらのビームは、ビームフォーマと画像
形成及び表示システムとの間に配置されているプロセッ
サにおいて互いにスプライスされる。
の行を有しており、ここで、ｎは３又はそれ以上の奇数
である。中央の行の相対向する側に設けられている行の
各々の対の素子を、隣接する行からの信号が１つのセッ
トのビームフォーマ・チャンネルに印加されるようにス
イッチングしてもよい。代替的には、行の各々の対を、
別個のセットのビームフォーマに結合することができ
る。ビームフォーマは典型的には、小さな開口（例え
ば、中央の行のみ）を用いて、近距離音場においてビー
ムを発生し、次いで、より大きな開口（３、５、７、…
行）を用いて中距離音場及び遠距離音場においてビーム
を発生する。これらのビームは、ビームフォーマと画像
形成及び表示システムとの間に配置されているプロセッ
サにおいて互いにスプライスされる。
【００３０】本発明による１．２５Ｄ設計は、従来の１
Ｄプローブよりも実質的に良好な近距離音場性能及び遠
距離音場性能（スライス厚さ コントラスト分解能）を
与え、更なるシステム・ビームフォーマ・チャンネルを
一切要求しない。システムへの影響は最小であるが、イ
メージング性能の向上は、トランスデューサ・パレッ
ト、ケーブル・アセンブリ及びマルチプレクサの複雑さ
の大幅な増大という代償によって得られるものである。
仰角開口及びレンズの焦点距離を増大させると、遠距離
音場におけるプローブの音響感度に対して数ｄＢの寄与
があり得るが、これらのゲインは、マルチプレクサ及び
ケーブル・アセンブリでの損失の増大によって相殺され
る可能性がある。
Ｄプローブよりも実質的に良好な近距離音場性能及び遠
距離音場性能（スライス厚さ コントラスト分解能）を
与え、更なるシステム・ビームフォーマ・チャンネルを
一切要求しない。システムへの影響は最小であるが、イ
メージング性能の向上は、トランスデューサ・パレッ
ト、ケーブル・アセンブリ及びマルチプレクサの複雑さ
の大幅な増大という代償によって得られるものである。
仰角開口及びレンズの焦点距離を増大させると、遠距離
音場におけるプローブの音響感度に対して数ｄＢの寄与
があり得るが、これらのゲインは、マルチプレクサ及び
ケーブル・アセンブリでの損失の増大によって相殺され
る可能性がある。
【００３１】動的な仰角方向の集束を支持するために、
１．５Ｄアレイは、１．２５Ｄアレイよりも更に多数の
ビームフォーマ・チャンネル及び接続を要求する。１．
２５Ｄアレイ用の仰角方向のビーム制御は、レンズ及び
マルチプレクサによってのみ達成されている。１．２５
Ｄアレイの仰角方向の各々の列内に含まれるすべての素
子は、同じビーム形成チャンネルに接続されており、同
じ電子式時間遅延及びシェーディングを共有している。
これに対し、１．５Ｄアレイは、動的な集束及びシェー
ディングを用いて、仰角方向のビームを制御している。
仰角方向の対称性があるので（方向制御なし）、上述の
ことから、仰角方向の素子の各々の対について独立のビ
ーム形成チャンネルが要求される。
１．５Ｄアレイは、１．２５Ｄアレイよりも更に多数の
ビームフォーマ・チャンネル及び接続を要求する。１．
２５Ｄアレイ用の仰角方向のビーム制御は、レンズ及び
マルチプレクサによってのみ達成されている。１．２５
Ｄアレイの仰角方向の各々の列内に含まれるすべての素
子は、同じビーム形成チャンネルに接続されており、同
じ電子式時間遅延及びシェーディングを共有している。
これに対し、１．５Ｄアレイは、動的な集束及びシェー
ディングを用いて、仰角方向のビームを制御している。
仰角方向の対称性があるので（方向制御なし）、上述の
ことから、仰角方向の素子の各々の対について独立のビ
ーム形成チャンネルが要求される。
【００３２】このように、１．５Ｄの場合には、単体レ
ンズと複合レンズとの間の区別は、１．２５Ｄの場合ほ
ど重要ではない。１．２５Ｄアレイでは、レンズが唯一
の集束機構であるので、複合レンズを有していること
は、拡張されたレンジの全体にわたって良好な細部分解
能及び良好なコントラスト分解能を維持するために極め
て重要なことである。１．５Ｄアレイでは、電子式集束
及びアポダイゼーションが十分に有効であるので、複合
レンズは、単体レンズを上回る利点をさほど有していな
い。尚、レンズ焦点は、関心領域の中心の近傍に位置し
ていなければならない。シミュレーションを用いて、図
６〜図８に示すデータが発生された。これらのシミュレ
ーションは、アレイの各々の行について１２８のチャン
ネルが設けられているものと仮定している。実用上は、
行に対するチャンネルの割り当ては、限られた数のビー
ムフォーマ・チャンネルしか利用可能でないならば、重
要な設計上の選択肢となる。方位角性能を維持するため
には、１．５Ｄプローブの作用する方位角方向の開口及
び素子のピッチが、競合する１Ｄプローブに匹敵するも
のであることが重要である。従って、３行型又は５行型
の１．５Ｄプローブの開口をフルに用いるためには、類
似の１Ｄプローブによって用いられる２倍又は３倍の数
のビームフォーマ・チャンネルが要求される可能性があ
る。
ンズと複合レンズとの間の区別は、１．２５Ｄの場合ほ
ど重要ではない。１．２５Ｄアレイでは、レンズが唯一
の集束機構であるので、複合レンズを有していること
は、拡張されたレンジの全体にわたって良好な細部分解
能及び良好なコントラスト分解能を維持するために極め
て重要なことである。１．５Ｄアレイでは、電子式集束
及びアポダイゼーションが十分に有効であるので、複合
レンズは、単体レンズを上回る利点をさほど有していな
い。尚、レンズ焦点は、関心領域の中心の近傍に位置し
ていなければならない。シミュレーションを用いて、図
６〜図８に示すデータが発生された。これらのシミュレ
ーションは、アレイの各々の行について１２８のチャン
ネルが設けられているものと仮定している。実用上は、
行に対するチャンネルの割り当ては、限られた数のビー
ムフォーマ・チャンネルしか利用可能でないならば、重
要な設計上の選択肢となる。方位角性能を維持するため
には、１．５Ｄプローブの作用する方位角方向の開口及
び素子のピッチが、競合する１Ｄプローブに匹敵するも
のであることが重要である。従って、３行型又は５行型
の１．５Ｄプローブの開口をフルに用いるためには、類
似の１Ｄプローブによって用いられる２倍又は３倍の数
のビームフォーマ・チャンネルが要求される可能性があ
る。
【００３３】この制限は、楕円形状の作用開口を用い
て、最も外側の行によって用いられるチャンネルの数を
減少させると共に矩形開口のビーム・プロファイルより
も優れたビーム・プロファイルを形成することにより、
克服され得る。加えて、合成開口法及び多重の送受信サ
イクルを用いて、１２８チャンネルのイメージャから２
５６チャンネル又は５１２チャンネルの性能を得ること
もできる。
て、最も外側の行によって用いられるチャンネルの数を
減少させると共に矩形開口のビーム・プロファイルより
も優れたビーム・プロファイルを形成することにより、
克服され得る。加えて、合成開口法及び多重の送受信サ
イクルを用いて、１２８チャンネルのイメージャから２
５６チャンネル又は５１２チャンネルの性能を得ること
もできる。
【００３４】以上の好ましい実施例は、説明の目的で開
示された。多数行型超音波トランスデューサ・アレイの
設計における当業者には、いくつかの変形又は改変が容
易に明らかとなろう。このような変形又は改変はすべ
て、特許請求の範囲に包含されているものとする。
示された。多数行型超音波トランスデューサ・アレイの
設計における当業者には、いくつかの変形又は改変が容
易に明らかとなろう。このような変形又は改変はすべ
て、特許請求の範囲に包含されているものとする。
【図１】従来の超音波イメージング・システムの典型的
な１２８チャンネル・ビームフォーマのブロック図であ
る。
な１２８チャンネル・ビームフォーマのブロック図であ
る。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、従来の１Ｄトランスデュ
ーサ・アレイの仰角方向のそれぞれ断面図及び前面図で
ある。
ーサ・アレイの仰角方向のそれぞれ断面図及び前面図で
ある。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、フレネル行幅と、単一焦
点レンズと、１．５Ｄビーム形成のための電気的接続と
を備えた従来の多数行型トランスデューサ・アレイの仰
角方向のそれぞれ断面図及び前面図である。
点レンズと、１．５Ｄビーム形成のための電気的接続と
を備えた従来の多数行型トランスデューサ・アレイの仰
角方向のそれぞれ断面図及び前面図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、等面積素子と、多焦点レ
ンズと、１．２５Ｄビーム形成のための電気的接続とを
備えた従来の多数行型トランスデューサ・アレイの仰角
方向のそれぞれ断面図及び前面図である。
ンズと、１．２５Ｄビーム形成のための電気的接続とを
備えた従来の多数行型トランスデューサ・アレイの仰角
方向のそれぞれ断面図及び前面図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、（仰角方向に）比較的短
い中央の行と、比較的長い最も外側の行とを備えた本発
明による多数行型トランスデューサ・アレイの仰角方向
のそれぞれ断面図及び前面図である。
い中央の行と、比較的長い最も外側の行とを備えた本発
明による多数行型トランスデューサ・アレイの仰角方向
のそれぞれ断面図及び前面図である。
【図６】無集束の開口（５ＭＨｚ）である２ｍｍ開口
（点線）、４ｍｍ開口（実線）及び６ｍｍ開口（破線）
についての仰角ビーム曲線を示すグラフであり、−６ｄ
Ｂの曲線が細部分解能を示しており、−２０ｄＢの曲線
がコントラスト分解能を示しているグラフである。
（点線）、４ｍｍ開口（実線）及び６ｍｍ開口（破線）
についての仰角ビーム曲線を示すグラフであり、−６ｄ
Ｂの曲線が細部分解能を示しており、−２０ｄＢの曲線
がコントラスト分解能を示しているグラフである。
【図７】多焦点レンズと、等面積の行に分割された１２
ｍｍの開口とを備えた５行型１．２５Ｄ（５ＭＨｚ）ア
レイ（破線）対小さな中央の行及び大きな外側の行を備
えたアレイ（実線）についての仰角ビーム曲線を示すグ
ラフであり、小さな中央の行のアレイが３５ｍｍ、６５
ｍｍ及び９０ｍｍのレンズ焦点を有しており、等面積の
アレイが４０ｍｍ、７０ｍｍ及び１００ｍｍのレンズ焦
点を有している場合のグラフである。
ｍｍの開口とを備えた５行型１．２５Ｄ（５ＭＨｚ）ア
レイ（破線）対小さな中央の行及び大きな外側の行を備
えたアレイ（実線）についての仰角ビーム曲線を示すグ
ラフであり、小さな中央の行のアレイが３５ｍｍ、６５
ｍｍ及び９０ｍｍのレンズ焦点を有しており、等面積の
アレイが４０ｍｍ、７０ｍｍ及び１００ｍｍのレンズ焦
点を有している場合のグラフである。
【図８】単一焦点レンズと、等面積の行に分割された１
２ｍｍの開口とを備えた５行型１．５Ｄ（５ＭＨｚ）ア
レイ（破線）対小さな中央の行及び大きな外側の行を備
えたアレイ（実線）についての仰角ビーム曲線を示すグ
ラフであり、小さな中央の行のアレイが７０ｍｍのレン
ズ焦点を有しており、等面積のアレイが６５ｍｍのレン
ズ焦点を有している場合のグラフである。
２ｍｍの開口とを備えた５行型１．５Ｄ（５ＭＨｚ）ア
レイ（破線）対小さな中央の行及び大きな外側の行を備
えたアレイ（実線）についての仰角ビーム曲線を示すグ
ラフであり、小さな中央の行のアレイが７０ｍｍのレン
ズ焦点を有しており、等面積のアレイが６５ｍｍのレン
ズ焦点を有している場合のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２ Ｇ０６Ｆ 15/62 ３９０Ｄ (72)発明者 ダグラス・グレン・ワイルズ アメリカ合衆国，ニューヨーク州，ボール ストン・レイク，グレイテル・テラス，52 番
Claims (20)
- 【請求項１】 中央の行に配列されている第１の多数の
トランスデューサ素子と、第１の外側の行に配列されて
いる第２の多数のトランスデューサ素子と、第２の外側
の行に配列されている第３の多数のトランスデューサ素
子とを備えており、前記中央の行は、前記第１の外側の
行と前記第２の外側の行との間に配列されており、前記
第１の多数のトランスデューサ素子にそれぞれ接続され
ている第１の多数の信号リードと、前記第２及び第３の
多数のトランスデューサ素子にそれぞれ接続されている
第２の多数の信号リードとを備えており、前記第１の多
数のトランスデューサ素子の各々は、所定の面積を有し
ており、前記第２の多数の信号リードのそれぞれの信号
リードに接続されている前記第２及び第３の多数のトラ
ンスデューサ素子の各々の対は、前記所定の面積よりも
大きい第１の合計面積を有している超音波トランスデュ
ーサ・アレイ。 - 【請求項２】 前記中央の行並びに前記第１及び第２の
外側の行のトランスデューサ素子に音響的に結合されて
いる集束用レンズを更に含んでいる請求項１に記載の超
音波トランスデューサ・アレイ。 - 【請求項３】 前記集束用レンズは、第１の焦点距離を
有している第１のレンズ部分と、前記第１の焦点距離よ
りも大きい第２の焦点距離を有している第２のレンズ部
分とを含んでおり、前記第１のレンズ部分は、前記中央
の行のトランスデューサ素子に音響的に結合されてお
り、前記第２のレンズ部分は、前記第１及び第２の外側
の行のトランスデューサ素子に音響的に結合されている
請求項２に記載の超音波トランスデューサ・アレイ。 - 【請求項４】 第１の中間の行に配列されている第４の
多数のトランスデューサ素子と、第２の中間の行に配列
されている第５の多数のトランスデューサ素子と、前記
第４及び第５の多数のトランスデューサ素子にそれぞれ
接続されている第３の多数の信号リードとを更に含んで
おり、前記第１の中間の行は、前記中央の行と前記第１
の外側の行との間に設けられており、前記第２の中間の
行は、前記中央の行と前記第２の外側の行との間に設け
られている請求項１に記載の超音波トランスデューサ・
アレイ。 - 【請求項５】 前記第３の多数の信号リードのそれぞれ
の信号リードに接続されている前記第４及び第５の多数
のトランスデューサ素子の各々の対は、前記所定の面積
よりも大きく且つ前記第１の合計面積よりも小さい第２
の合計面積を有している請求項４に記載の超音波トラン
スデューサ・アレイ。 - 【請求項６】 前記中央の行、前記第１及び第２の中間
の行、並びに前記第１及び第２の外側の行のトランスデ
ューサ素子に音響的に接続されている集束用レンズを更
に含んでいる請求項４に記載の超音波トランスデューサ
・アレイ。 - 【請求項７】 前記集束用レンズは、第１の焦点距離を
有している第１のレンズ部分と、前記第１の焦点距離よ
りも大きい第２の焦点距離を有している第２のレンズ部
分と、前記第２の焦点距離よりも大きい第３の焦点距離
を有している第３のレンズ部分とを含んでおり、前記第
１のレンズ部分は、前記中央の行のトランスデューサ素
子に音響的に結合されており、前記第２のレンズ部分
は、前記第１及び第２の中間の行のトランスデューサ素
子に音響的に結合されており、前記第３のレンズ部分
は、前記第１及び第２の外側の行のトランスデューサ素
子に音響的に結合されている請求項６に記載の超音波ト
ランスデューサ・アレイ。 - 【請求項８】 中央の行に配列されている第１の多数の
トランスデューサ素子と、第１の外側の行に配列されて
いる第２の多数のトランスデューサ素子と、第２の外側
の行に配列されている第３の多数のトランスデューサ素
子とを有しており、前記中央の行は、前記第１の外側の
行と前記第２の外側の行との間に設けられており、前記
第１の多数のトランスデューサ素子にそれぞれ接続され
ている第１の多数の信号リードと、前記第２及び第３の
多数のトランスデューサ素子にそれぞれ接続されている
第２の多数の信号リードとを有しており、前記第１の多
数のトランスデューサ素子の各々は、所定の面積を有し
ており、前記第２の多数の信号リードのそれぞれの信号
リードに接続されている前記第２及び第３の多数のトラ
ンスデューサ素子の各々の対は、前記所定の面積よりも
大きい第１の合計面積を有している超音波トランスデュ
ーサ・アレイと、 送信ビーム及び受信ビームを形成する多数のチャンネル
を含んでいるビームフォーマと、 第１のスイッチング状態において前記第１の多数の信号
リードを前記多数のビームフォーマ・チャンネルにそれ
ぞれ接続する第１の多数のスイッチと、 第２のスイッチング状態において前記第２の多数の信号
リードを前記多数のビームフォーマ・チャンネルにそれ
ぞれ接続する第２の多数のスイッチと、 前記ビームフォーマからの受信ビームを処理して画像を
形成する手段と、 前記画像を表示する手段とを備えた超音波イメージング
・システム。 - 【請求項９】 前記第１の多数のスイッチは又、前記第
２のスイッチング状態において前記第１の多数の信号リ
ードを前記多数のビームフォーマ・チャンネルにそれぞ
れ接続している請求項８に記載の超音波イメージング・
システム。 - 【請求項１０】 前記中央の行並びに前記第１及び第２
の外側の行のトランスデューサ素子に音響的に結合され
ている集束用レンズを更に含んでいる請求項８に記載の
超音波イメージング・システム。 - 【請求項１１】 前記集束用レンズは、第１の焦点距離
を有している第１のレンズ部分と、前記第１の焦点距離
よりも大きい第２の焦点距離を有している第２のレンズ
部分とを含んでおり、前記第１のレンズ部分は、前記中
央の行のトランスデューサ素子に音響的に結合されてお
り、前記第２のレンズ部分は、前記第１及び第２の外側
の行のトランスデューサ素子に音響的に結合されている
請求項１０に記載の超音波イメージング・システム。 - 【請求項１２】 第１の中間の行に配列されている第４
の多数のトランスデューサ素子と、第２の中間の行に配
列されている第５の多数のトランスデューサ素子と、前
記第４及び第５の多数のトランスデューサ素子にそれぞ
れ接続されている第３の多数の信号リードとを更に含ん
でおり、前記第１の中間の行は、前記中央の行と前記第
１の外側の行との間に設けられており、前記第２の中間
の行は、前記中央の行と前記第２の外側の行との間に設
けられている請求項８に記載の超音波イメージング・シ
ステム。 - 【請求項１３】 前記第３の多数の信号リードのそれぞ
れの信号リードに接続されている前記第４及び第５の多
数のトランスデューサ素子の各々の対は、前記所定の面
積よりも大きく且つ前記第１の合計面積よりも小さい第
２の合計面積を有している請求項１２に記載の超音波イ
メージング・システム。 - 【請求項１４】 前記中央の行、前記第１及び第２の中
間の行、並びに前記第１及び第２の外側の行のトランス
デューサ素子に音響的に結合されている集束用レンズを
更に含んでいる請求項１２に記載の超音波イメージング
・システム。 - 【請求項１５】 前記集束用レンズは、第１の焦点距離
を有している第１のレンズ部分と、前記第１の焦点距離
よりも大きい第２の焦点距離を有している第２のレンズ
部分と、前記第２の焦点距離よりも大きい第３の焦点距
離を有している第３のレンズ部分とを含んでおり、前記
第１のレンズ部分は、前記中央の行のトランスデューサ
素子に音響的に結合されており、前記第２のレンズ部分
は、前記第１及び第２の中間の行のトランスデューサ素
子に音響的に結合されており、前記第３のレンズ部分
は、前記第１及び第２の外側の行のトランスデューサ素
子に音響的に結合されている請求項１４に記載の超音波
イメージング・システム。 - 【請求項１６】 中央の行に配列されている第１の多数
のトランスデューサ素子と、第１の外側の行に配列され
ている第２の多数のトランスデューサ素子と、第２の外
側の行に配列されている第３の多数のトランスデューサ
素子とを有しており、前記中央の行は、前記第１の外側
の行と前記第２の外側の行との間に設けられており、前
記第１の多数のトランスデューサ素子にそれぞれ接続さ
れている第１の多数の信号リードと、前記第２及び第３
の多数のトランスデューサ素子にそれぞれ接続されてい
る第２の多数の信号リードとを有しており、前記第１の
多数のトランスデューサ素子の各々は、所定の面積を有
しており、前記第２の多数の信号リードのそれぞれの信
号リードに接続されている前記第２及び第３の多数のト
ランスデューサ素子の各々の対は、前記所定の面積より
も大きい第１の合計面積を有している超音波トランスデ
ューサ・アレイと、 前記第１の多数の信号リードにより伝送される電気的パ
ルスから受信ビームを形成する第１の多数のビームフォ
ーマ・チャンネルと、 前記第２の多数の信号リードにより伝送される電気的パ
ルスから受信ビームを形成する第２の多数のビームフォ
ーマ・チャンネルと、 少なくとも前記第１及び第２の多数のビームフォーマ・
チャンネルからの受信ビームを処理して画像を形成する
手段と、 前記画像を表示する手段とを備えた超音波イメージング
・システム。 - 【請求項１７】 前記中央の行並びに前記第１及び第２
の外側の行のトランスデューサ素子に音響的に接続され
ている集束用レンズを更に含んでいる請求項１６に記載
の超音波イメージング・システム。 - 【請求項１８】 第１の中間の行に配列されている第４
の多数のトランスデューサ素子と、第２の中間の行に配
列されている第５の多数のトランスデューサ素子と、前
記第４及び第５の多数のトランスデューサ素子にそれぞ
れ接続されている第３の多数の信号リードと、該第３の
多数の信号リードから伝送される電気的なパルスから受
信ビームを形成する第３の多数のビームフォーマ・チャ
ンネルとを更に含んでおり、前記第１の中間の行は、前
記中央の行と前記第１の外側の行との間に設けられてお
り、前記第２の中間の行は、前記中央の行と前記第２の
外側の行との間に設けられており、前記受信ビーム処理
手段は、少なくとも前記第１、第２及び第３の多数のビ
ームフォーマ・チャンネルからの受信ビームを処理して
画像を形成している請求項１６に記載の超音波イメージ
ング・システム。 - 【請求項１９】 前記中央の行、前記第１及び第２の外
側の行、並びに前記第１及び第２の中間の行のトランス
デューサ素子に音響的に結合されている集束用レンズを
更に含んでいる請求項１８に記載の超音波イメージング
・システム。 - 【請求項２０】 前記第３の多数の信号リードのそれぞ
れの信号リードに接続されている前記第４及び第５の多
数のトランスデューサ素子の各々の対は、前記所定の面
積よりも大きく且つ前記第１の合計面積よりも小さい第
２の合計面積を有している請求項１８に記載の超音波イ
メージング・システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/852,810 US5882309A (en) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | Multi-row ultrasonic transducer array with uniform elevator beamwidth |
| US08/852810 | 1997-05-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1170111A true JPH1170111A (ja) | 1999-03-16 |
| JP4242472B2 JP4242472B2 (ja) | 2009-03-25 |
Family
ID=25314274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12496598A Expired - Lifetime JP4242472B2 (ja) | 1997-05-07 | 1998-05-07 | 超音波トランスデューサ・アレイ及び超音波イメージング・システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5882309A (ja) |
| JP (1) | JP4242472B2 (ja) |
| FR (1) | FR2763166B1 (ja) |
| IL (1) | IL124168A (ja) |
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