JPS5810697B2 - 超音波イメ−ジングの方法及び超音波イメ−ジング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、とくに水平方向（Ｃ走査モード音響測深装
置）または垂直方向（Ｂモード音響測深装置）における
ある物体または器官の探査の解析を行ない得る電子走査
式超音波イメージングの方法及び装置に関する。

このイメージング装置の応用範囲は広く、とくに医療分
野では、超音波によるイメージングは、放射線（Ｘ線も
含めて）によるイメージングに比較して、患者に有害な
放射線をあてないという、大きな利点を有する。

この発明について説明する前に、超音波発信器に関する
理論の概略の見直しをしておくことにするが、これは受
信器に対しても適用できるものである。

同一の超音波周波数の信号を受信する基本変換器を一列
に並べた装置を用い、信号が基本変換器にかけられる前
にその信号を適当な時間だけ遅延させる遅延方法によっ
て、エネルギーがある一線上に集束されるような超音波
変換装置を設計することは可能である。

この遅延方法は例えば遅延ラインでよい。

信号の交番数が高い場合には、遅延が各基本変換器の２
πの整数倍の位相に等しくされ得るということを想起し
、また位相が２πの間隔内でいくつかのレベルに量子化
されるならば、各基本変換器に対して一つの遅延ライン
をもたせる必要はなくなる。

一つの解決法は現在ソナーやレーダーの装置で用いられ
ている種類のもので、極めて複雑なものである。

また、一つづつ適当な時間差をもって連続的にエネルギ
を与えられる変換器から構成されている管状の超音波モ
ニタリング装置がすでに開発されている（フランス特許
第１，５９３，８０４号）。

この装置は多数の、しかもすべて異なった位相シフトの
生成を必要とするものであり、極めて複雑な装置となる
。

また、海底超音波モニタリング装置（フランス特許第１
，５６９，８９７号）が開発されているが、これはある
中央の変換器に関して対称的な位置に配列された一連の
基本変換器から構成されている「ソナー」型のものであ
る。

中央の変換器のまつりの各基本変換器対には電気信号が
ある特定の位相シフト、即ち遅延をもって加えられる。

この装置は円形走査に対しては効果的であるが、フォー
カシングを行ない得ない。

この発明の目的は、電子中継式の改良型超音波測深方法
及び装置を提供すると同時に、作成と操作が簡単で予め
決められた方向に焦点を合わせて走査することのできる
方法及び装置を提供することである。

この発明は、ある中継線に沿って規則的に並べられたＮ
個の基本変換器の配列、上記中継線からある予じめ決め
られた距離に焦点を合わせることに対応したｎ個の一連
の基本変換器（ｎはＮより小さいある整数）に対する位
相分布を蓄積する手段、超音波発信・受信手段、および
ｎ個の変換器からなる各グループの個々の変換器を直接
および位相分布に従って位相シフト手段を介して上記の
発信・受信手段に接続するためのスイッチ手段、から構
成される超音波測深装置を提供するものである。

この位相シフト手段はπの位相シフトを発生させるイン
バータ一手段から構成され、蓄積手段は直接接続された
変換器およびインバータ一手段を介して接続された変換
器の分布を蓄積する。

エネルギーを与えられるｎ個の基本変換器からなるグル
ープは上記の中継線に沿っである時間ごとにずらされる
。

中継線は通常直線であるが、円形のような他の曲線であ
ってもよい。

以上述べた装置は従来開発されたものにくらべて簡便で
あり、位相の遅れをつくる装置を必要とせず、二進位相
量子化をさせるインバータ一手段を必要とするだけであ
る。

したがって、距離Ｙｎでの基本的な焦点合かせができる
だけでなく、距離ｙｎ／３．ｙｎ１５・・・・・・での
調和焦点合わせもできる。

しかし、発信変換器から基本焦点合わせ点まで、および
受信変換器（これは発信変換器と同じものであってもよ
い）までの通過時間に相当する距離ゲートによって十分
選別され得る。

本発明による超音波イメージングの方法及び装置は、発
信及び受信を共に行なうものでなくてもよく、単に受信
を行なうものでもよい。

すなわち本発明による超音波イメージングの方法は、 走査方向に沿って等間隔に並べられたＮ個の同一の基本
変換器の規則的配列を利用した、電子走査による超音波
イメージングの方法であって、（ａ）前記規則的配列か
ら所与の距離離れた位置から出される周波数ｆの超音波
信号が、前記Ｎ個の変換器のうちのＮよりも小さく１よ
りも大きいｎ個の隣接した変換器の夫々に達する際、各
変換器で受は取る該超音波信号の位相のズレを打ち消す
ために必要なπ位相シフトの分布を、蓄積すること、 （ｂ）前記配列の一端に位置しており、少なくともｎ／
２個に等しいある個数からなる隣接した第一グループの
変換器によって受信された周波数ｆの信号を受信手段に
与え、同時に前記の受信された信号を前記の蓄積された
位相分布に従ってπだけ位相シフトさせること、および （Ｃ）前記（ａ）、（ｂ）のステップを複数回くり返す
こと、この場合、各回ごとに、動作する一つのグループ
の変換器が少なくとも一個の変換量分だけシフトされ、
この一つのグループに属する変換器の数は、はじめｎま
で増加し、次にｎに等しい状態にとどまり、最後に少な
くともｎ／２に等しい所与の数まで減少し、配列全体の
一回の走査が完了すること、 からなる超音波イメージングの方法、 であってもよい。

また本発明による超音波イメージング装置は、 （ａ）Ｎ個の同一の基本変換器が、走査方向に沿って規
則正しく配列されており、かつ超音波周波数ｆで作動可
能であるように構成されており、（ｂ）受信器が、周波
数ｆの電気的信号を処理するように構成されており、 （Ｃ）スイッチ手段が、前記配列のうち順次に選択され
た１より犬でありへより小であるｎ個の隣接した変換器
を受信器に同時に結合するように構成されており、 （ｄ）蓄積手段が、前記配列のうちのｎ個の隣接した変
換器の各々に適用される位相を示す電気的位相分布信号
を蓄積するように構成されており、この電気的位相分布
信号は、ｎ個の隣接した変換器が、このｎ個の隣接した
変換器から所与の距離に位置する点で周波数ｆを有する
超音波エネルギを焦点合わせするように選択されており
、（ｅ）受信モードで動作する際、前記スイッチ手段が
、ｎ個の隣接した変換器の各々により受信された反射信
号を、前記電気的位相シフト分布信号によるψ又はψ＋
πのいずれかの位相シフトに従わせ、走査された物体の
特徴を示す信号を形成すべく、少なくともいくつかの前
記位相シフトされた反射信号を加えるように構成されて
おり、 （ｆ）前記受信モードで動作される際、連続操作手段が
、前記スイッチ手段に位相シフトを生起させ、且つ連続
する複数回のうちの各回ごとに、前記配列のうちのｎ個
の隣接する変換器によって受信された反射信号を、前記
配列のうち少なくとも１つの変換器分だけシフトされた
あるグループのｎ個の変換器に結合するように構成され
ており、受信モードで作動可能な超音波イメージング装
置、であってもよい。

この発明は、非限定実施例の装置の説明によって、さら
によく理解されるだろう。

以下に記述するこの発明の一実施例の装置の動作の理解
を深めるために、第１図を参照しながら満たされるべき
条件を説明していく。

第１図は、０より前方で且つｎ個の基本変換器が配列さ
れている直線から距離ＹＭのＭに超音波ビームを焦点合
わせ又は集束させるためにＯＸ方向（実際にはＯに関し
て対称的方向にも）に沿って配列されている変換器に生
成される位相ψの変化を示している。

放射波が伝搬媒体中で波長λを有するとすると、１番目
の変換器は、０点に位置する変換器に対して位相が ψｉ：πＸ２ｉ／λｙ ずれているような信号を受信する。

ただし、ここでＸｉは０に対する変換器の横座標である
。

言いかえると、ｉ番目の基本変換器にかけられる信号の
複素振幅Ａ＊ｉは Ａ＊１＝Ａ０ｅｘｐ（ｊ９ｉ） となる。

ここで、実部Ａ。ｃｏｓψ１は第１図中の点線の曲線に
よって与えられる。

上に示したように、第１図中の実線で示した二進量子化
された位相分布をつくることによって処理ＹＭの位置に
焦点合わせさせることが可能となる。

しかし、このシミュレーションを行なうためには、長さ
が半波に対応する一連の基本変換器が必要となり、ＯＸ
方向に沿った電子走査が行なわれ得ない。

この発明によれば、Ｎ個の同一の変換器をＯＸ方向に沿
って規則正しく配列し、Ｎ個の変換器のうちｎ個の隣接
した変換器（第２図中の例として示した実施例において
は６４個）を同時に作動させる。

このｎの数は走査を可能とするためＮより小さい。

第２図のａ線によって、３２番と３３番の基本変換器の
間の接合部の前方で且つ変換器が並べられている直線の
中間面上に位置する点Ｍに変換器から放出される一定の
周波数の超音波信号の焦点合せを行なうために、また該
点Ｍで反射されるか又は該点Ｍから放出される一定の周
波数の超音波信号を加え合わすように検出するために、
前記直線に沿って配列されている２４番目から６４番目
の変換器において達成されるべき位相分布が示されてい
る。

それは次のように理解することができる。

いくつかの変換器は一つの参照位相をもった超音波周波
数における信号を受信する（例えば２５〜４０番目の変
換器、４７〜５０番目の変換器・・・・・・）。

他のいくつかの変換器は参照位相に対してπに等しい位
相シフトをもった超音波信号を受信する（例えば、４１
〜４６番目の変換器、５１〜５３番目の変換器・・・）
。

残りの変換器は信号を受信しない（５４，５９６５番目
の基本変換器）。

構造を簡単にするためには、各基本変換器が参照位相と
同一かまたは反対の位相の信号を受信するようにできる
。

第２図のａ線（実線）は実質的にフレネル帯（第２図ａ
線の破線換言すれは第１図の破線の近似として、第１図
の実線で実質的に示されているもの）に近似しており、
多数のレベルに量子化された位相分布を与える場合に比
較するとシミュレーションの精度は落ちるものの、少数
（３つ）のレベルに量子化された位相分布としては、焦
点合わせを極めて有効に行ない得る。

すなわち、この例では、実質的に、Ａｏを定数、ψ１を
位相角とした場合、ＡＯｃｏｓψｉで示される振巾がｉ
番目の基本変換器に与えられることに相当する近似とし
て、フレネル帯を用い、更に該フレネル帯を第２図のａ
線（実線）でシミュレー・している。

第２図に示された位相分布は、Ｍ点に焦点合わせをさせ
る唯一のものではない。

もしπ／２の位相遅れを発生させる回路を使用すれは、
第２図のａ線に示されている分布中の信号を一切受信し
ない変換器はπ／２の位相シフトをもった信号を受信す
ることができる。

第２図の分布は、第４図に示されているような回路を使
用した場合、第３図に示された型の変換器によって生成
するこができる。

第３図の変換器は、Ｍ点に３次元即ち空間焦点合わせを
行ない、Ｘ′Ｘ方向に沿って電子的移動即ち走査を実行
できるように設計されている。

この目的を実現するために、この変換器は、走査の際の
Ｍ点の軌跡が中心軸に対応する円筒面上に配列されてい
る、部分円の弓形の形状をした、１２ｉのような細片に
よって図示されている基本変換器から構成されている。

円柱扇形の角開口αは、Ｍ点に十分なエネルギーを集中
させ、Ｚ軸の方向に十分な分解能を有するような大きさ
に決定する。

Ｎ個の基本変換器は、凸面全体が金属メッキされた円柱
弓形の形状の圧電セラミック製サポートの凹面上にグラ
ビア写真法によって付けられた金属細片によって構成さ
れている。

この細片の間隔としてのピッチＰが約１ｍｍを超える場
合には、金属メッキされた凹面にきさまれるみぞによっ
て細片を分離することができるが、これは機械的な結合
をせずにすむ利点をもっている。

第４図を参照すると、第３図の装置のｎ個の基本変換器
からなる一つのグループの基本変換器に適当な信号を同
時的にかけ、そしてこのグループを次々とＸ′Ｘ方向に
変換器装置に沿って変えていくための電気回路が示され
ている。

例えば、生成される分布は、ｎ＝６４．Ｎ二１６０とし
て、第２図にあるような分布であると仮定してもよい。

第４図の回路においては、各変換器（例えば１２ｉの変
換器）は二つのスイッチ１３ｉおよび１４１から構成さ
れている選別手段と結合されている。

二つのスイッチのうち一方のものは単一の発振器１５か
ら発生する超音波周波数での信号をある参照位相で変換
器にかけるためのものであり、もう一方のものは第一の
ものと１８０°たけ位相シフトした同じ信号を変換器に
かけるためのものである。

これらのスイッチは電界効果トランジスターであり、そ
の制御電極は、Ｎ個の二進位置をもった各シフト・レジ
スターの（トランジスター１３に対しては１６、トラン
ジスター１４に対しては１７）ｉ番目の二進位置に接続
されている。

レジスター１６あるいは１７の位置１が二進１あるいは
０のいずれを含むかによって、トランジスター１３ｉあ
るいは１４１は閉そくされないかあるいは閉そくされる
。

ｎ個からなる一連の基本変換器を介して生成される位相
分布は、並列入力を有する２個のｎビットシフト・レジ
スター１８および１９にセットされる。

レジスター１８または１９の直列出力は、対応するレジ
スター１６または１７の直列人力に接続されている。

例えはＲＯＭまたはＦＲＯＭストアのような入力手段が
レジスター１８および１９に結合される。

また、制御キーボードを使用することもでき、その場合
には、分布が偶関数であるため入力は簡素化され、キー
ボードの各キーでレジスター１８または１９の二つの位
置を制御することができる。

したがって、レジスター１８または１９には、第２図の
ｂ線およびＣ線に示しである分布に従って入力すること
ができる。

トリガ発振器によって構成されている発振器１５の出力
は、入力信号から互いに１８０°の位相シフトした二つ
の信号を供給するユニットを通して、選択手段を構成す
るトランジスター１３および１４に接続される。

このユニットは中点を接地しである変圧器２０から構成
されており、接地端子の反対側の出力端子の一方はトラ
ンジスター１３に接続され、もう一方はトランジスター
１４に接続されている。

トリガ発振器１５は、複数の波からなるパルスとしての
超音波列の発信速度および各波列の伝送間に生ずる電子
的移動即ち走査の速度を規定する時計２２に接続されて
いる制御人力２１を有する。

パルス計数器即ちスケーラ−２３は、その人力２４で、
時計の出力パルスを受信する。

その出力３０．２５はレジスター１６および１７のシフ
トを制御する。

その出力２９は時計２２の動きを制御する。

また計数器２３は一つの移動シーケンスが完全に終ると
、レジスター１６および１７を再セットする。

発信・受信変換器系と共に働く第４図の回路は、増幅器
２６と通常の処理および表示回路２７を含む受信チャネ
ルを有する。

増幅器２６は、基本変換器に戻る信号を変圧器２０を介
して受信する。

。変圧器２０において、発信の際反転された信号が再度
反転されることによって、増幅器２６には加え合わされ
た受信信号が入力され得る。

受信信号は発信信号から保護されていなくてはならない
。

図示した実施例においては、この保護は、電子側、両式
のスイッチ２８によって実現されるが、これについては
、超音波技術分野において公知のことであるので、ここ
ではとくに説明しない。

第３図にあるような型の変換器系を使用する場合には、
回路は、同時に動作されるｎ個の基本変換器に対応する
開口βが幾何的開口αの二倍に相当するように調整させ
るのが普通である。

さらに、発振器１５によって発信される各波列の長さは
、各波列中の発振の数がｎ個の変換器によって再生され
る半波の数に等しいように選別されることが望ましい。

このために、各クロックパルスの後端によってトリガさ
れる入力ゲートを発振器１５に結合させることは可能で
あり、そのゲートの作動時間を調節することもできる。

尚、基本変換器１２１を含む超音波イメージング装置を
受信用として使用する場合には、第４図の回路のうち発
振器１５はなくてもよい。

次に、第３図および第４図にある型の装置の作動につい
て簡単に説明していく。

ここでは変換器系は厚さ約１ｍｍのジルコン酸塩の部分
円筒弓形板によって構成され、そこに基本変換器を構成
する細片が１．２５ｍｍの間隔すなわちピッチＰで配列
されており、さらに細片は幅０．２５ｍｍのみそによっ
て分離されている。

第４図の回路は、例えば、水中で０．７５ｍｍの波長に
相当する２ＭＨｚの発振器を有する。

また、ここで各数値データはｎ＝６４．Ｎ＝１６０、Ｙ
Ｍ＝２００ｍｍと仮定する。

全動作シーケンスは時計２２および計数器２３によって
制御および時間合わせがなされる。

第５図は、簡単に理解できるように、第４図の各部の信
号波形を示しており、その第４図の各部の参照符号が第
５図に示されている。

操作者か系を起動すると（図に示していないスタート・
スイッチを使用する）、時計２２は計数器２３の入力２
４に接続されている時計２２の出力からパルスを連続的
に送り出す。

その第１番目のクロックパルスの後端に応答して、計数
器２３の内容は０から１に増加し、計数器２３の出力２
５からパルスが発生する。

このパルスに応答Ｖて、制御レジスター１８および１９
のｎ個の位置に図示しないＲＯＭの内容が第４図におい
て矢印で示すように同時に即ち並列に入力される。

このＲＯＭによってレジスター１８．１９にそれぞれ与
えられるｎビットの情報は、ｎ個の連続した基本変換器
を介して形成される位相分布を規定するためのものであ
って、第２図のａに示す位相分布を形成するために、例
えば、一方のｎビットのシフトレジスター１８には、第
２図のａの信号の正方向の波形をシミュレートするため
の第２図のｂに示す信号に対応するビット情報が入力さ
れ、他方のｎビットのシフトレジスター１９には、第２
図のａの信号の負方向の波形をシミュレートするための
第２図のＣに示す信号に対応するビット情報が入力され
るようになっている。

なお、この実施例においては、ｎとして６４の場合につ
いて説明している。

このようにして、シフトレジスター１８．１９に位相分
布がセットされた後、計数器２３は、時計２２からの出
力クロックパルスを受信し、計数し続けながら受信した
各クロックパルスに対応してその出力３０．２５にシフ
トパルスを順次発生し、このシフトパルスによってシフ
トレジスター１８．１９の内容を第４図において右方向
へ直列にシフトし、順次シフトレジスター１６．１７に
転送する。

そして、このシフト動作による位相分布シフトが丁度半
分まできて、ｎ／２個のクロックパルスを出力した時、
即ち第２図において例えは６４番目の方からシフトした
として、その半分６４／２＝３２ビツトシフトして、６
４番目から３３番目までの位相分布を示した３２ビツト
の情報がシフトレジスター１６．１７に転送された場合
、計数器２３はその計数内容がｎ／２になったことによ
りその出力２９に、時計２２の出力とトリガー発振器１
５の入力ゲートとの間にあるゲート（図示せず）（又は
発振器１５の一部で構成されるゲート）を付勢する信号
を発生する。

計数器２３が時計２２から次に続くＮ個のパルスの各々
を受信する時（第５図の符号２１で示す）、計数器２３
がこのパルスを計数して、レジスター１６．１７の内容
をシフトし、そして発振器１５の入力ゲートを期間１Ａ
（第５図の第２番目の線）付勢する。

すると発振器１５は、各クロックパルスに応じて、その
出力２８にパルス列Ｅを発生し、このパルス列Ｅは変成
器２０に送出される（第５図の線２０参照）。

そして、このパルス列は、シフトレジスター１６．１７
の対応する位置の信号によってその時導通状態にあるト
ランジスター１３．１４を介して変換器１２に伝送され
る。

そして、この変換器１２による発信は、シフトレジスタ
ー１８．１９の半分の内容がシフトレジスター１６．１
７に転送された場合に、開始される。

この時動作する変換器が第１グループの変換器に対応す
るｘレジスター１８．１９の内容の転送が続けられてい
くにつれて、ｎ／２より大きくｎより小さい数の変換器
からなるグループの変換器が作動されて、だんだん大き
いエネルギーがＭ点に集中されると同時に、このＭ点は
Ｘ′Ｘに並行に移動していく。

ｎ個の変換器からなる一つのグループの変換器が作動さ
れるようになると移動するＭ点に集中されるエネルギー
は一定に保たれる。

今、位相分布はｎビットの情報で表示されるのに対して
、このｎビットの情報をシフトレジスター１８．１９か
らそれぞれ受は入れるシフトレジスター１６．１７のビ
ット数はＮビットであり、この各Ｎビットに対してトラ
ンジスター１３１゜１４ｉを介して基本変換器１２ｉが
設けられ、基本変換器１２ｉは合計でＮ個、例えば上述
したように１６０個ある。

そして、上記シフトレジスター１８．１９に蓄積された
ｎビットの位相分布情報がシフトされて、そのｎ／２ビ
ツトがシフトレジスター１６．１７の左側部分にシフト
されて蓄積された場合に、上述したように発振器１５か
ら変圧器２０にパルス信号が送出される。

その結果、この信号は、上記シフトレジスター１６．１
７にシフトされたｎ／２ビツトの位相分布情報に従って
オン又はオフしているいずれかのトランジスター１３又
は１４を介して上記ｎ／２個に対応する基本変換器１２
を作動する。

この場合、ｎ／２個の位相分布に従って、そのエネルギ
ーが集束されるＭ点は、Ｘ′Ｘに並行に沿った一端部に
位置する。

以降、このＭ点は、シフトパルス毎にシフトレジスター
１６．１７に位相分布情報力臼ビットずつシフトされる
ことによりＸ′Ｘの他端に向って順次並行に移動する。

そして、ｎビットの位相分布情報がすべてシフトレジス
ター１６．１７内にシフフトされることにより、そのｎ
ビットに対応するｎ個の基本変換器１２が作動する。

更に、シフトレジスター１６．１７内にシフトされたｎ
ビットの位相分布情報がシフトパルスによって順次シフ
トレジスター１６．１７内をシフトされるにつれて、こ
のｎビットに対応するｎ個の基本変換器１２もそのｎ個
が一体となって順次シフトしながら作動する。

その結果、シフトパルスがＮという数、例えば１６０を
計数した時には、ｎビットの位相分布情報はシフトレジ
スター１６．１７の右側部分までシフトされる。

これに伴い、その位相分布に従ってエネルギーの集束さ
れるＭ点は、Ｘ′Ｘに並行に沿って右側部分まで移動す
る。

計数器２３は、発信開始後Ｎ個のクロックパルスを受信
した際にオーバーフローするように調整されており、レ
ジスター１６および１７をクリアするためにＲＡＺ即ち
リセット出力にパルスを発する。

スイッチ２８は、深さ選別距離ゲートに相当する期間ｔ
２の間、前に発信されて、基本変換器１２によって受信
されたエコーを回送するたみの手段（図示されていない
）によって作動する。

この反射信号は、変換器１２およびスイッチ１３．１４
を介して処理されるので、蓄積された位相分布に従って
シフトされる。

多くの場合、スイッチ２８を省略し、簡単に入力抵抗器
で増幅器２６を保護することができる。

走行即ち距離ゲートの時間窓はデータ処理システム２７
に組込まれた手段によって発生させられる。

計数器２３は、例えば表示を可能とするために、計数器
２３の内容に相当する信号を供給する同期出力３１を有
することができる。

２方向に１ステツプだけ変換器系を機械的に移動させる
ために零リセツト信号を使用することができる。

１＜ｎ＜Ｎであるために、ある範囲にわたる走査を行な
い得、また、第一グループの変換器及び走査の最後のグ
ループの変換器の数が号より太きいために全走査領域に
わたってはゾ同程度の強度及び分解能を与える受信信号
を得ることが可能となり、走査の中心域では変換器の数
が一定値ｎに保たれるため、中心域での受信信号の強度
及び分解能を一定に保ってイメージングを行ない得る。

なお、上記超音波イメージング装置を受信用として使用
する場合には、上記ｎビットからなる位相分布情報は、
Ｍ点から出された超音波信号が各基本変換器に達する際
、各変換器で受は取った超音波信号の位相のズレを打ち
消すために必要なπ位相の分布を提供しているものであ
る。

第４図に示した回路は、第６図に示した型の変換器系に
も結合することができる。

この系は、例えば圧電性セラミック製の平らな板を有し
、更に、その一方の面には基本発信変換器３３を構成す
るＮ個の水平金属細片を、もう一方の面には絶縁部分に
よって分離され、基本受信変換器を構成するＮ個の並行
垂直細片３４を有している。

明確な図にするために、細片の部分は全てが実線で示さ
れているが、細片３４は前面にあり、細片３３は背面に
ある。

発信に際しては、細片３４の全ては接地され、第４図に
示されているものと同様な回路３５の一部分を構成する
発振器はｎ個の基本変換器３３にパルス列を伝送する。

そこで水平線に沿って（単一のＭ点にでなく）焦点合わ
せがなされ、平面距離ＹＭにおける垂直方向の走査がな
される。

二つの型の受信技術を使用することができる。

第一の方法は、一つの超音波列の発信が完了するごとに
（この発信はＮ回くり返される）、変換器３３の全てを
接地し、第４図の２６および２７で示されているものと
同様の構成をもつ受信回路３６にＭ個の基本変換器３４
のうちのただ一つの変換器を接続することによって、対
応するＭ点を選別するものである。

第二の方法は、ホログラフィ−検出法を用いるもので、
これは受信回路３６において並列に働くＭ個のチャネル
を必要とする。

第６図に示された型の変換器系と第４図に示された型の
回路とから構成されるアセンブリを利用すれば適応性が
増大し、また測定する深さを増大させ、焦点合わせのき
く距離を迅速に調整することができる。

発信における場の深さはシミュレーションに使用される
変換器の数ｎに依存し、焦点合わせおよび分解能はｎの
数が太きいほどよい。

レジスター１８．１９に対してすぐれた分解能を与える
容量をもたせることは可能であり、場の深さの大きい場
合には（例えばＢモード表示における場合）、例えば６
４でなく３２のような、より少数の変換器を同時に作動
させる必要がある。

このことを実現するためには、制御レジスター１８およ
び１９にロードする際に随意に選別されるいくつかのＲ
ＯＭメモリーと、これらのメモリーのあるものの内容を
レジスターに伝送できるスイッチ手段とがあれば十分で
ある。

少数の変換器を使用する場合には、事実上焦点合わせは
達成されず、極めて長い焦点面になるが、これは医療の
分野では好ましい点である。

例えば、心臓の音響測深装置の場合、走査中いろいろな
深さのエコーを記録するためにかなりの場の深さをもつ
必要がある。

この結果は、前記した如く極めて簡単な方法で得られる
。

しかし、異なった距離ＹＭに焦点合わｉを行なうことに
対応するように、二つの異なった位相シフト分布による
Ｘ方向での二回の連続した走査を使用することによって
、高分解能を保つこともできる。

この場合には、各走査の終了時点で、計数器２３に、直
前に使用されたものと異なったメモリーの内容をレジス
ター１８および１９にロードすべく対応するパルスを発
生させるだけで十分である。

画像生成の速度を増すためには、最近のテレビに使用さ
れているような飛越し走査を用いるとよＧ。

このためには、二つの連続した掃引の間に２ビツトのシ
フトを起こさせるように計数器をレジスターに結合させ
、フレームの偶数番目の線が一つの画面を横切り、奇数
番目の線が次の画面を横切るというように調整させれは
十分である。

この方法によれば、飛越し走査の一方を消し、偶数番目
の線（または奇数番目の線）のみを残すことによって、
深さのわかっている注目点まで２倍の速さで戻すことが
でき、したがって運動の様子を表示することができる。

受信器系の距離ゲートの幅は、この場合、焦点ゾーンに
対応するエコーの通過を許容するように調節しなけれは
ならない。

この型の飛越し装置を使用することによって、例えば、
プローブから１〜２ｃｍからプローブから約１５ｃｒま
での距離の深さの心臓の筋肉の全体を困難なくＢモード
で表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ｆｉｇ、１）は焦点合わせをさせるためにＯＸ
方向に沿って配列された変換器において生成される位相
シフトψの変化、並びにそれに対応したｃｏｓψの変化
（点線の曲線）およびある単一の振幅レベルにおける二
進位相量子化による上記変化のシミュレーションを示す
ダイヤグラム、第２図（Ｆｉｇ、２）は焦点合わせのた
めに二進位相量子化された６４個の基本信号変換器にお
ける位相分布のシミュレーション（ａ線）、およびこの
分布が６４の二進位置をもった二つのレジスター（ｂ線
とＣ線）を用いて実現される方法の説明図、第３図（Ｆ
ｉｇ、３）はこの発明を実現させるための基本変換器の
一つの配列方法の図式的説明図、第４図（Ｆｉｇ、４）
は第２図に示された分布を生成するための第３図の変換
器と関係づけることのできる回路の概念図、第５図（Ｆ
ｉｇ、５）は動作中第４図の回路のいくつかの点に現わ
れる信号の形を示す波形図、第６図（Ｆｉｇ、６）は第
３図の変換器の変形例の説明図である。 １２Ｎ・・・・・・変換器、１５・・・・・・発振器、
２０・・・・・・変圧器、２２・・・・・・時計、２３
・・・・・・計数器、２６・・・・・・増幅器、２８・
・・・・・スイッチ、３３，３４・・・・・・変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走査方向に沿って等間隔に並べられたＮ個の同一の
   基本変換器の規則的配列を利用した、電子走査による超
   音波イメージングの方法であって、（ａ）前記規則的配
   列から所与の距離離れた位置から出される周波数ｆの超
   音波信号が、前記Ｎ個の交換器のうちのＮよりも小さく
   ｌよりも大きいｎ個の隣接した変換器の夫々に達する際
   、各変換器で受取る該超音波信号の位相のズレを打ち消
   すために必要なπ位相シフトの分布を、蓄積すること、 （ｂ）前記配列の一端に位置しており、少なくともｎ７
   ２個に等しいある個数からなる隣接した第一グループの
   変換器によって受信された周波数ｆの信号を受信手段に
   与え、同時に前記の受信された信号を前記の蓄積された
   位相分布に従ってπだけ位相シフトさせること、および （Ｃ）前記（ａ）、（ｂ）のステップを複数回くり返す
   こと、この場合、各回ごとに、動作する一つのグループ
   の変換器が少なくとも一個の変換器分だけシフトされ、
   この一つのグループに属する変換器の数は、はじめｎま
   で増加し、次にｎに等しい状態にとどまり、最後に少な
   くともｎ／２に等しい所与の数まで減少し、配列全体の
   一回の走査が完了すること、 からなる超音波イメージングの方法。 ２ 走査方向に沿って等間隔に並べられたＮ個の同一の
   基本変換器の規則的配列を利用した、電子走査による超
   音波イメージングの方法であって、（ａ）前記規則的配
   列から所与の距離離れた位置においてエネルギの焦点合
   わせを達成するために、前記Ｎ個の変換器のうちのＮよ
   りも小さく１よりも大きいｎ個の隣接した変換器の夫々
   に与えられる周波数ｆの信号に関する位相分布を、位相
   のそろったものもしくは位相のπだけずれたものとして
   蓄積すること、 （ｂ）前記配列の一端に位置しており、少なくともｎ／
   ２個に等しいある個数からなる隣接した第一グループの
   各変換器に、周波数ｆの複数の波からなる各パルスを、
   前記の蓄積された位相分布に従って与えること、 （Ｃ）前記の第一グループの変換器によって受信された
   反射信号を受信手段に与え、同時に前記の受信された信
   号を位相分布に従ってπだけ位相シフトさせること、お
   よび （ｄ）前記（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）のステップを複数回
   くり返すこと、この場合、各回ごとに、動作する一つの
   グループの変換器が少なくとも一個の変換器分だけシフ
   トされ、この一つのグループに属する変換器の数は、は
   じめｎまで増加し、次にｎに等しい状態にとどまり、最
   後に少なくともｎ／２に等しい所与の数まで減少し、配
   列全体の一回の走査が完了すること、 からなる超音波イメージングの方法。 ３ （ａ）Ｎ個の同一の基本変換器は、走査方向に沿っ
   て規則正しく配列されており、かつ超音波周波数ｆで動
   作可能であるように構成されており、 （ｂ）受信器は、周波数ｆの電子的信号を処理するよう
   に構成されており、 （Ｃ）スイッチ手段は、前記配列のうち順次に選択され
   た１より犬でありＮより小であるｎ個の隣接した変換器
   を受信器に同時に結合するように構成されており、 （ｄ）蓄積手段は、前記配列のうちのｎ個の隣接した変
   換器の各々に適用される位相を示す電気的位相分布信号
   を蓄積するように構成されており、この電気的位相分布
   信号は、ｎ個の隣接した変換器が、このｎ個の隣接した
   変換器から所与の距離に位置する点で周波数ｆを有する
   超音波エネルギを焦点合わせるように選択されており、
   （ｅ）受信モードで動作する際、前記スイッチ手段は、
   ｎ個の隣接した変換器の各々により受信された反射信号
   を、前記電気的位相シフト分布信号によるψ又はψ＋π
   のいずれかの位相シフトに従わせ、走査された物体の特
   徴を示す信号を形成すべく、少なくともいくつかの前記
   位相シフトされた反射信号を加えるように構成されてお
   り、 （ｆ）前記受信モードで動作される際、連続操作手段は
   、前記スイッチ手段に位相シフトを生起させ、且つ連続
   する複数回のうちの各回ごとに、前記配列のうちのｎ個
   の隣接する変換器によって受信された反射信号を、前記
   配列のうち少なくとも１つの変換器分たけシフトされた
   あるグループのｎ個の変換器に結合するように構成され
   ており、 受信モードで作動可能な超音波イメージング装置。 ４ Ａｏを定数、ψ１を位相角とした場合、Ａ、０ｃｏ
   Ｓψｉで示される振巾が基本変換器に与えられることに
   相当するフレネル帯をシミュレートすべく、位相シフト
   分布信号が選択されていることを特徴とする特許請求の
   範囲３に記載の超音波イメージング装置。 ５ 走査方向に沿って規則正しく配列され、その各々が
   周波数ｆの超音波エネルギと周波数ｆの電気信号との変
   換用に構成されている、Ｎ個の同一の基本変換器の配列
   を使用する超音波イメージングのための走査およびエネ
   ルギの焦点合わせ装置であって、 （ａ）周波数ｆの電気信号を処理するための発信・受信
   手段、 （ｂ）前記配列から所与の距離で焦点合わせをさせるべ
   く、蓄積手段に蓄積された所与の位相分布に従って、信
   号を位相角ψだけシフトさせる場合には、前記配列のう
   ち、Ｎよりも小さく１よりも大きいｎ個の隣接した変換
   器のうちの一部の変換器を発信・受信手段に接続し、一
   方、信号を位相角ψ十πだけシフトさせる場合には、前
   記ｎ個の変換器のうちの残りの変換器を発信・受信手段
   に接続することによって、同時に及び５ 一時的に前記
   ｎ個の変換器を制御するためのスイッチ手段、および （Ｃ）前記スイッチ手段によって連続した複数回のうち
   の各回ごとに同じ制御ステップをくり返させる連続操作
   手段で、各回ごとに、動作する一つのグループの変換器
   がその前の回に動作した一つのグループの変換器から走
   査方向に少なくとも一つの変換器分だけシフトされるよ
   うになっている連続操作手段、 から成ることを特徴とする、超音波イメージング装置。