JPS59131338A - Method and system for forming ultrasonic image - Google Patents

Method and system for forming ultrasonic image

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JPS59131338A
JPS59131338A JP23997483A JP23997483A JPS59131338A JP S59131338 A JPS59131338 A JP S59131338A JP 23997483 A JP23997483 A JP 23997483A JP 23997483 A JP23997483 A JP 23997483A JP S59131338 A JPS59131338 A JP S59131338A
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JP
Japan
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transducer
signal
transducer elements
transmitter
group
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JP23997483A
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Japanese (ja)
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JPS6366219B2 (en
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クリストフ・ベネデイクト・ブルツクハルト
ピエ−ル・アンドレ・グランドシヤンプ
ハインツ・ホフマン
ライナ−・フエ−ル
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F Hoffmann La Roche AG
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F Hoffmann La Roche AG
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Publication of JPS6366219B2 publication Critical patent/JPS6366219B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13Tomography
    • A61B8/14Echo-tomography

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、互いに隣接したトランスジューサ素子の固定
配列体から成るトランスジューサ装置において隣接した
トランスシュー廿素子で構成される複数のトランスジュ
ーサ素子群を順次周期的に選択して、トランスジューサ
素子に印加するパルス状の電気的トランスミッタ信号に
応答して超音波ビームを作り出してこれを実質上走査面
内で異質物体中に送信しかつ該物体中の不連続部から反
射されてくるエコーを受信ルてこれに応答して電気的エ
コー信号を発生させるようになっていて、かつ、選択さ
れたトランスジューサ素子群中のトランスジューサ素子
に印加する前記トランスミッタ信号および(あるいは)
トランスジューサ素子により与えられる前記エコー信号
には、該トランスジューサ素子群の中央部から遠い距離
にあるトランスジューサ素子についての信号が中央部に
あるトランスジューサ素子についての信号に対して色相
進みを有する形でトランスジューサ素子とトランスジュ
ーサ素子群の中心との間の距離の関数として互いに時間
シフトを与えられるような、断面像作成方法に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In a transducer device comprising a fixed array of adjacent transducer elements, a plurality of groups of transducer elements each comprising adjacent transducer elements are sequentially and periodically selected to generate a transducer. In response to pulsed electrical transmitter signals applied to the element, an ultrasonic beam is created and transmitted into a foreign object substantially in the scan plane and echoes reflected from discontinuities in the object are generated. the transmitter signal and/or the transmitter signal being adapted to generate an electrical echo signal in response to the receiving element and applying the transmitter signal to a transducer element in a selected group of transducer elements;
The echo signals provided by the transducer elements are such that signals for transducer elements located far from the center of the group of transducer elements have a hue lead relative to signals for transducer elements located in the center. The present invention relates to a method for creating cross-sectional images in which transducer elements are time-shifted relative to each other as a function of their distance from the center.

本発明はまた、そのような方法を実施するための超音波
像作成システムにも係わる。
The invention also relates to an ultrasound imaging system for implementing such a method.

超音波像(さらに詳細には断面像)を形成するには、従
来は超音波トランスジューサを機械的に動かす方法が用
いられてきた。これにはいくつかの欠点がある。−すな
わち、トランスジュー什ヲ手で動かすとすれば、走査過
程は非常((長いものとなりまた操作者の熟練度に依存
することになる。
Conventionally, a method of mechanically moving an ultrasound transducer has been used to form an ultrasound image (more specifically, a cross-sectional image). This has some drawbacks. - That is, if the transducer were to be moved by hand, the scanning process would be very long and dependent on the skill of the operator.

トランスジューサをモータで動かすとすれば、比較的重
い水槽を通常必要とする。さら1(、水槽中での余分な
移動距離が最大可能像部波すを減少させる結果をもたら
す。
If the transducer is motorized, a relatively heavy aquarium is usually required. Furthermore, the extra travel distance in the aquarium results in a reduction in the maximum possible image field wave.

それらの欠点を除くために、電子的走査を組入れた超音
波像形成システムが開発されてきた。この方法では超音
波ビームは時間的に直線的にシフトされる。
To eliminate these drawbacks, ultrasound imaging systems that incorporate electronic scanning have been developed. In this method the ultrasound beam is shifted linearly in time.

上述のような既知の超音波像形成システム(米国特許第
3.881.466号)においては、トランスジューサ
装置は非集束超音波ビームを作成し、横方向の分解能は
トランスジューサ素子の幅によって決定される。この既
知のシステムにおいては、トランスジューサ素子の幅を
減少させていっても向上できる横方向の分解能には超音
波ビームの最小幅によって設定される限度がある。この
既知のシステムで得られる断面像は比較的はつまりして
いるが、それでも実際上より高い横方向分解能が望まれ
る応用例が数多くある。
In a known ultrasound imaging system as described above (U.S. Pat. No. 3,881,466), a transducer device creates an unfocused ultrasound beam, and the lateral resolution is determined by the width of the transducer element. . In this known system, there is a limit to the lateral resolution that can be improved by decreasing the width of the transducer elements, set by the minimum width of the ultrasound beam. Although the cross-sectional images obtained with this known system are relatively congested, there are still many applications where higher lateral resolution is desired in practice.

冒頭に述べた本発明が係わる種類の方法は、米1同特許
第6,919.’683号により知られているー該特許
に開示の方法の欠点は、ビーム幅を全被検量深さにわた
って実質上狭くできないという点である。そのため、ビ
ーム幅の大幅な減少、したがって、全被検量深さにわた
った横方向分解能の向上が望まれる多くの応用(特に医
学診断)に対しては、この方法は満足なものではないう
また、遠視野領域ではトランスジューサ素子の細長い配
列体で発生される超音波場のサイド・ロープの減少がト
ランスジューサ素子に印加されるトランスミッタ信号の
振幅重みづけを利用して得られること、しかし、このよ
うな振幅重みづけは遠視野領域での超音波場の主ビーム
の幅を増加させてしまうことが知られている。1968
年の7月号のUltrasonicsの第153−15
9頁の、T、C。
A method of the kind to which the invention mentioned at the outset relates is described in US Pat. No. 6,919. A disadvantage of the method disclosed in the '683 patent is that the beam width cannot be substantially narrowed over the entire sample depth. This method is therefore unsatisfactory for many applications (particularly medical diagnostics) where a significant reduction in beam width and thus an increase in lateral resolution over the entire sample depth is desired. However, such a It is known that amplitude weighting increases the width of the main beam of the ultrasound field in the far field region. 1968
July issue of Ultrasonics 153-15
T, C on page 9.

Somerによる「医学診断のための電子的扇状走査〔
E1eCtrO!111c  5eCtOr  Sca
nning for u’ltrasonicdiag
nosis ) J参照。
“Electronic Fan Scanning for Medical Diagnosis” by Somer.
E1eCtrO! 111c 5eCtOr Sca
nnning for u'ultrasonicdiag
see ) J.

全被検置注さ;でわたり高い横方向分解ヤを得るための
知られた方法は、トランスジューサ素子の配列体を用い
て実施されるいわゆるダイナミック集束である(米国特
許第3.090.030号参照)。
A known method for obtaining high lateral resolution across the whole subject is so-called dynamic focusing, which is implemented using an array of transducer elements (U.S. Pat. No. 3,090,030). reference).

この種類の集束においては、トランスジューサ素子に印
加されるトランスミッタ信号間に時間とともに可変の遅
延を与えることj/(よって、集束の位置が、被検置注
さにわたりざ一ムの主軸に沿って時間的に変えられる。
This type of focusing involves providing a delay that is variable over time between the transmitter signals applied to the transducer elements (so that the location of the focus varies over time along the main axis of the beam across the test object). can be changed.

この知られた方法の重要な欠点は、比較的複雑でそのた
め高価な電子回路が必要であるという点である。
An important drawback of this known method is that it requires relatively complex and therefore expensive electronic circuitry.

従って、本発明の目的は、最少の装置でもって、医学診
断の目的のために比較的高くて好都合な横方向分解能を
全被検置注さにわたって与えることのできる方法および
システムを提供することである。
It is therefore an object of the present invention to provide a method and system capable of providing a relatively high and advantageous lateral resolution over the entire subject for medical diagnostic purposes with a minimum of equipment. be.

本発明による方法は、 (a)トランスミッタ信号および(あるいは)エコー信
号に与えられる時間シフトによって送信超音波ビームお
よび(あるいは)対応する受信特性を走査面内で焦線に
集束させること、 (b)送信超音波ビームおよび(あるいは)対応する受
信特性を走査面に直角な面においても前記焦線に集束さ
せること、および (C)各トランスミッタ信号および(あるいは)エコー
信号の振幅に、トランスジューサ素子とトランスジュー
サ素子群の中心との間の距離の関数により決定される重
みづけ係数であってトランスジューサ素子群中の内側に
あるトランスジューサ素子についての信号に対しては外
側にあるトランスジューサ素子についての信号に対する
ものより大きい重みづけ係数で、重みづけを与えること
な含むことを特徴とする。
The method according to the invention comprises: (a) focusing the transmitted ultrasound beam and/or the corresponding reception characteristics to a focal line in the scanning plane by means of a time shift imparted to the transmitter signal and/or the echo signal; (b) (C) focusing the transmitted ultrasound beam and/or corresponding receiving characteristics to said focal line also in a plane perpendicular to the scanning plane; and (C) adjusting the amplitude of each transmitter signal and/or echo signal to A weighting factor determined as a function of the distance between the transducer elements and the center of the group, which is greater for signals for inner transducer elements in the group than for signals for outer transducer elements. It is a weighting coefficient, and is characterized by including giving weighting.

本発明はまた、パルス状の電気的タイミング信号を発生
するタイ1ミング発生器と、互いに隣接したトランスジ
ューサ素子の同定配列体から成っていて前記タイミング
信号から取り出されるパルス状のトランスミッタ信号に
応答して超音波ビームを実質上走査面内で異質物体中に
送信し力・っ捜物体中の不連続部からの反射エコーを受
信してこれに応答して電気的エコー信号を作るトランス
ジューサ装置と、前記タイミング発生器および前記トラ
ンスジューサ装置ならび1て表示装置に接続されていて
萌肥トランスジューサ装#:aおける隣接したトランス
ジューサ素子で構成される複数のトランスジューサ素子
群を1次周期的に選択して前記トランスミッタ信号を選
択したトランスジューサ素子群中のトランスジューサ素
子に印加しかっこれらトランスジューサ素子により作ら
れる前記エコー信号を異質物体の断面構造を表わす可視
像に変換するため前記表示装置に送るトランスジューサ
素子選択装置と、前記タイミング発生器と前記トランス
ジューサ素子選択装置との間に挿入されていて選択され
たトランスジューサ素子群中のトランスジューサ素子の
ために互いに時間シフトされたトランスミッタ信号を前
記タイミング発生器により発生される前記タイミング信
号から取−り出すトランスミッタ信号発生トランスミッ
タ装置と、前記トランスジューサ素子選択装置と前記表
示装置との間に挿入されていてトランスジューサ素子(
(より作られる前記エコー信号間に相対的な時間シフト
を作り出すエコー信号レシーバ装置とを備えていて、時
間シフトされたトランスミッタ信号および(あるいは)
エコー信号の時間的位置は選択されたトランスジューサ
素子群の中央部から遠い距離にあるトランスジューサ素
子についての信号が中央部にあるトランスジューサ素子
について゛の信号に対して位相進みを有する形でトラン
スジューサ素子とトランスジューサ素子群の中心との間
の距離の関数で決定さtている断面像作成システムに関
しており、その特徴とするところは、(a)上記時間シ
フトは送信超音波ビームおよび(あるいは)受信特性が
走査面内で焦線に集束されるように選ばれており、(1
))前記トランスジューサ装置の形状ないしは時間シフ
トされたトランスミッタ信号および(あるいは)エコー
信号との組合せでの前記トランスジューサ装置の構造が
送信超音波ビームおよび(あるいは)対応する受信特性
を走査面に直角な面においても前記焦線に集束させるよ
うになっており、さらに、(C)前記トランスミッタ装
置および(あるいは)前記レシーバ装置は、トランスミ
ッタ信号および(あるいは)エコー信号を、トランスジ
ューサ素子とトランスジューサ素子群の中心との間の距
離の関数により決定される重みづけ係数であってトラン
スジューサ素子群中の内側にあるトランスジューサ素子
1・でついての信号に対しては外側にあるトランスジュ
ーサ素子についての信号に対するものより大きい重みづ
け係数で、重みづけする手段を含んでいることである。
The present invention also includes a timing generator for generating a pulsed electrical timing signal and an identified array of adjacent transducer elements responsive to a pulsed transmitter signal derived from the timing signal. a transducer device for transmitting an ultrasound beam substantially in a scanning plane into a foreign object, receiving reflected echoes from discontinuities in the force-searched object, and producing an electrical echo signal in response thereto; A timing generator and a plurality of transducer element groups connected to the transducer device and the display device and configured of adjacent transducer elements in Moehi transducer device #:a are firstly periodically selected to generate the transmitter signal. a transducer element selection device for applying the echo signals produced by the transducer elements to the transducer elements in the selected group of transducer elements to the display device for conversion into a visible image representative of the cross-sectional structure of the foreign object; interposed between the generator and the transducer element selection device, the transmitter signals being time-shifted relative to each other for the transducer elements in the selected group of transducer elements are extracted from the timing signals generated by the timing generator; - a transmitter signal generating transmitter device inserted between the transducer element selection device and the display device;
(an echo signal receiver device that creates a relative time shift between said echo signals created by a time-shifted transmitter signal and/or
The temporal position of the echo signal is such that the signal for a transducer element far from the center of the selected transducer element group has a phase lead with respect to the signal for a transducer element in the center. The present invention relates to a cross-sectional imaging system in which t is determined as a function of the distance between the center of the element group, and its characteristics are as follows: (a) the above time shift is caused by the transmission ultrasonic beam and/or reception characteristics being scanned; It is chosen so that it is focused to a focal line in the plane,
)) The shape of the transducer device or the structure of the transducer device in combination with the time-shifted transmitter signal and/or the echo signal may cause the transmitted ultrasound beam and/or the corresponding receive characteristics to be aligned in a plane perpendicular to the scanning plane. (C) the transmitter device and/or the receiver device are adapted to focus the transmitter signal and/or echo signal on the focal line at the center of the transducer element and the group of transducer elements; a weighting factor determined as a function of the distance between the transducer elements, with greater weighting for signals on the inner transducer elements 1 in the group of transducer elements than on signals for the outer transducer elements. It includes means for weighting with coefficients.

本発明による方法およびシステムによって達成される技
術的効果は、医学診断の目的のために比較的高くて好都
合な横方向分解能をもった超音波像が最少の装置でもっ
て(したがって比較的低価で)しかも全被検を深さにわ
たって得られることである。
The technical effect achieved by the method and system according to the invention is that ultrasound images with a relatively high and advantageous lateral resolution for medical diagnostic purposes can be obtained with a minimum of equipment (and therefore at a relatively low cost). ) Moreover, it is possible to obtain the entire examination depth.

以下、本発明のいくつかの実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図に示されたよつ1(、既知の超音波像形成システ
ム(米国特許第3,881,466号)のトランスジュ
ーサ装置11は隣接したトランスジューサ素子12の細
長い固定配列体を含んでいる。A個の隣接した素子12
0群が順次励起されてパルスを発生する。A個の素子の
引続く各群の位置は直前の群の位置からB ([i5の
素子分の縦方向の距離だけシフトされる。このようにし
て、超音波♂−ム13は、等しい時間間隔をあけての各
時点におけるビーム13の位置を示す一連の点鎖線の長
方形14で示されているように、矢印りの方向に移動す
る。トランスジューサ群中のA個の素子はパルスを発す
るとき同時に全てが励起されるので、ここに示された既
知のトランスジューサ装置11は非集束超音波ビーム1
3を発生することが注意されるべきである。第1図の超
音波ビームの非集束放射特性22が第2契に示されてい
る。
The transducer apparatus 11 of the known ultrasound imaging system (U.S. Pat. No. 3,881,466) shown in FIG. 1 includes an elongated fixed array of adjacent transducer elements 12. adjacent elements 12
The 0 groups are sequentially excited to generate pulses. The position of each successive group of A elements is shifted from the position of the immediately preceding group by a vertical distance of B The A elements in the transducer group move in the direction of the arrows, as shown by a series of dot-dashed rectangles 14 indicating the position of the beam 13 at each time interval. The known transducer device 11 shown here uses an unfocused ultrasound beam 1, since all are excited at the same time.
It should be noted that 3. The unfocused radiation characteristic 22 of the ultrasound beam of FIG. 1 is shown in the second diagram.

第1図1(は3つの矢印Q、、L、’Sで直交座標系が
定義されている。矢印りはトランスジューサ装置11の
放射表百の長手方向軸!で沿っている。矢印Sは超音波
ビーム13の主軸方向:(平行である。
In FIG. 1, a Cartesian coordinate system is defined by three arrows Q, , L, 'S. Principal axis direction of sound wave beam 13: (parallel).

矢印Qは矢印りとSで定められる平x K N角である
。添付図面(て示された断f図や正面Zの位置はこの座
標系;てよって定められてるう 第3:gは本発明1(従う方法を実jするためのトー7
7スジュー廿38の好ましい構成を郭分的、ニー面を含
んで示している。構成体38は、アースされた完全な電
極36および放射表面として用いられる1つの表面37
を含んでいる。構成体38はまた、第4図の裏面図に示
されたよつ:(、圧電層35および電極セグメンl−3
1−34を含んでいる。
Arrow Q is a flat x K N angle defined by arrow mark and S. The position of the cross-sectional view and the front Z shown in the attached drawings are determined by this coordinate system;
A preferable configuration of the 7th straight line 38 is shown diagrammatically, including the knee surface. The structure 38 includes a complete electrode 36 that is grounded and one surface 37 that is used as a radiating surface.
Contains. Structure 38 also includes piezoelectric layer 35 and electrode segment l-3 as shown in the back view of FIG.
1-34 included.

構成体38に関する上述の説明から、本発明1(・よる
トランスジューサ素子が圧電層35や完全な電極36の
ような共通した部品を持つことができることは明らかで
ある。本発明に従う構成体38は、単に一方の側面に電
極セグメントを設け、そこに時間シフトされたトランス
ミッタ信号を供給してそこからエコー信号を得ることに
よって作動させることができる。このように、各電極セ
グメントが本発明1(従うトランスジューサ素子を定め
る。
From the above description of the arrangement 38, it is clear that the transducer elements according to the invention 1 can have common parts, such as the piezoelectric layer 35 and the complete electrode 36. The arrangement 38 according to the invention It can be actuated by simply providing an electrode segment on one side, feeding it with a time-shifted transmitter signal and obtaining an echo signal therefrom.In this way, each electrode segment Define the element.

本発明によって得られる効果すなわち高い横方向分解能
は、主にトランスジューサ装置の作動の新テμ、な態様
(でよるものである。このことをまず第2マ、第4図、
第57を参照して詳細に説明する。
The advantages achieved by the present invention, namely the high lateral resolution, are primarily due to the new mode of operation of the transducer device.
This will be explained in detail with reference to No. 57.

第4図は本発明jC従うトランスジューサ群21の電極
セグメント31−34を示している、本発明に従って超
音波ビームを発生させるために、第5図に示されたよう
に互いに時間シフトされたトランスミッタ信号41.4
2が電極セグメント31−34へ与えられる。外側のセ
グメント31゜34に対するトランスミッタ信号は位相
進みを持っている。このようにして、ゆるく集束された
超音波ビーム23が作成される(第2図)。
FIG. 4 shows the electrode segments 31-34 of the transducer group 21 according to the invention, transmitter signals time-shifted relative to each other as shown in FIG. 5 to generate an ultrasound beam according to the invention. 41.4
2 is applied to electrode segments 31-34. The transmitter signals for the outer segments 31.degree. 34 have a phase lead. In this way, a loosely focused ultrasound beam 23 is created (FIG. 2).

本発明の好ましい実施例において、時間シフトはトラン
スミッタ信号の間のみならずトランスジュー廿群の個々
の素子に受信されたエコー信号の間にも作り出される。
In a preferred embodiment of the invention, time shifts are created not only between the transmitter signals but also between the echo signals received by the individual elements of the transducer group.

第4図に示したトランスジュー廿群21は送信と受信の
ために4個の素子を有しており、外側の素子の送信され
た信号と時間シフトされたエコー信号は90°の位相進
みを持っている。本発明に従えば、位相進みは高周波数
の搬送信号(例えば2’11Jz )の周期(360°
)に対して定められる。搬送信号は引続く群の電極セグ
メントへ例えば喚返し周波数’l KHzのパルス状で
適当な位相角で供給される。
The transducer group 21 shown in FIG. 4 has four elements for transmitting and receiving, and the transmitted signal and the time-shifted echo signal of the outer elements have a phase lead of 90°. have. According to the invention, the phase lead is determined by the period (360°) of the high frequency carrier signal (e.g. 2'11Jz).
). The carrier signal is applied to the electrode segments of subsequent groups in the form of pulses, for example with a recall frequency of '1 KHz, and at a suitable phase angle.

本発明に従うトランスジューサ詳21の効果は以下の(
1) −f3jの事項によって改良することができる。
The effects of the transducer details 21 according to the present invention are as follows (
1) It can be improved by -f3j.

(1)群の外側の素子に対する位相進みの組合せをトラ
ンスミッタ信号約90°、エコー信号的45゜あるいは
トランスミッタ信号約45°、エコー信号的90°と選
ぶのが有利であることがわかった。トランスミッタおよ
びエコー信号に対する位相進みのこれらの異なる値を用
いた結果、本発明に従う放射特性(第2図)は付加的に
ある深さにわたって狭くすることができる。
(1) It has been found advantageous to choose the combination of phase leads for the outer elements of the group as approximately 90° for the transmitter signal and 45° for the echo signal or approximately 45° for the transmitter signal and 90° for the echo signal. As a result of using these different values of phase advance for the transmitter and echo signals, the radiation profile according to the invention (FIG. 2) can be additionally narrowed over a certain depth.

(2)トランスミッタおよびエコー信号に重みづけをす
るのが有利である。第5図に示したように、内側の電極
セグメント32,33にはより大きい振幅aOを持った
トランスミッタ信号が供給される。同様に、内側のセグ
メントから受信されるエコー信号は外側の素子からのエ
コー信号よりもより大きい重みづけ係数と相乗される。
(2) It is advantageous to weight the transmitter and echo signals. As shown in FIG. 5, the inner electrode segments 32, 33 are supplied with a transmitter signal with a larger amplitude aO. Similarly, echo signals received from inner segments are multiplied with a larger weighting factor than echo signals from outer elements.

望ましくは、トランスミッタ信号とエコー信号の両方に
対する重みづけ比は2:1である。
Preferably, the weighting ratio for both the transmitter signal and the echo signal is 2:1.

(3)第1図に示されたQ方向にも、例えばわずかに湾
曲した放射表面37を有するトランスジューサ構成体(
第6ヅ参照)を用いることによって、ゆるい集束を作り
出すのが有利である。Q方向でのゆるい集束は、第7図
に示した°ような、各電極セグメントをQ方向に6つの
部分a、b、cに分割したトランスジューサ構成体を用
いて電気的に作り出すこともできる。第7図に示したよ
うに、このセグメントの中で斜線で示した部分だけを用
いて送信および受信を行なう。内側の部分32b。
(3) Also in the Q direction shown in FIG. 1, for example, a transducer arrangement (
It is advantageous to create a loose focusing by using a 200° C. (see No. 6). Loose focusing in the Q direction can also be created electrically using a transducer arrangement, such as that shown in FIG. 7, in which each electrode segment is divided into six parts a, b, c in the Q direction. As shown in FIG. 7, only the shaded portion of this segment is used for transmission and reception. Inner portion 32b.

331)がトランスミッタ信号41で励むされ、残り。331) is stimulated by the transmitter signal 41, and the rest.

の能動部分はトランスミッタ信号42で励起される。The active part of is excited by a transmitter signal 42.

このようなシステムでは、湾−曲した放射表面を有する
トランスジューサ構成体の場合より畝電気的により復繞
な構成となるカー、平坦な放射表面を持つトランスジュ
ーサ構成体でよく、より安5+C1る。
In such a system, a transducer arrangement with a flat radiating surface may be used, resulting in an electrically more resilient configuration than would be the case with a transducer arrangement having a curved radiating surface, and would be less expensive.

第1図に示された既知のトランスジューサ装置11にお
いて、超音波ビーム13は各送乍および受信期間の後で
トランスジューサ素子120幅だけ移動できる。しかし
ながら、各時点で超音波ビームがより小さい距離例えば
素子の嘔の半分だけ移動できたら、1千のライン数は増
加し分解能も高くなる。もちろん、同じ効果は素子の幅
を半分にすることによっても得ら机るが、その場合は素
子の数が倍となり、従って複雑さが増大する。
In the known transducer device 11 shown in FIG. 1, the ultrasound beam 13 can be moved by a transducer element 120 width after each transmission and reception period. However, if the ultrasound beam could be moved a smaller distance at each point in time, for example by half the length of the element, the number of 1,000 lines would increase and the resolution would increase. Of course, the same effect could be obtained by halving the width of the elements, but then the number of elements would be doubled and thus the complexity would increase.

本発明の好ましい実施例(第8a図、第8b図、第8C
図)において、超音波ビームは素、子の幅の半分だけ移
動される。その場合トランスジューサの順次選択された
群71,72.73は奇数個の素子と偶数個の素子を交
互に含むようになる。引続く群はセグメント数を一方の
方向で減少させ反対方向で増大させるということで交互
に形成される。トランスミッタ信号あるいは時間シフト
されたエコー信号の振幅と位相は、超音波ビームの形状
がトランスジュー廿群の素子の数に依存せずに実質上一
様のま\であるよう1で選ばれる。表1および表■に示
す撮惺と位相の関係は例えば4素子と3素子を交互!(
用いる場合1で非常に似たビーム形状を与6る。
Preferred embodiments of the invention (Figures 8a, 8b, 8c)
In Figure), the ultrasound beam is moved by half the width of the element. The successively selected groups 71, 72, 73 of transducers then alternately contain odd and even elements. Subsequent groups are formed alternately by decreasing the number of segments in one direction and increasing them in the opposite direction. The amplitude and phase of the transmitter signal or time-shifted echo signal are chosen such that the shape of the ultrasound beam remains substantially uniform, independent of the number of elements in the transducer group. For example, the relationship between the shooting angle and the phase shown in Table 1 and Table ■ is 4 elements and 3 elements alternately! (
When used, 1 gives a very similar beam shape.

表     I (4素子の場合) 表     ■ (3ス子の場合) 第1図から第8図に関連して上に説明した実施例は、超
音波が強い集束の場合−は理想的](は一点(焦点)と
なるようなス?ット状に集束するので球面的集束と呼ぶ
ことができる。ただし、第2図と第6図に関連した記載
によれば、ゆるい集束だけが起るので、超音波ビームは
実際には焦点というのではなくて狭い幅を持ったものと
なろう第9図から第13図に関連して以下で説明する本
発明の第2の実施例においてはこれとは別のタイプの集
束、すなわち焦点ではなく焦線と呼ぶべき線に沿った集
束が行なわれる。このため、後者は非球面的集束と呼ば
れる。
Table I (For 4 elements) Table ■ (For 3 elements) The embodiments described above in connection with Figures 1 to 8 are ideal when the ultrasonic waves are strongly focused. It can be called spherical focusing because it focuses in the form of a strip that becomes a single point (focal point).However, according to the description related to Figures 2 and 6, only loose focusing occurs. , the ultrasound beam will actually have a narrow width rather than a focal point. A different type of focusing is carried out, i.e. focusing along a line which should be called a focal line rather than a focal point, which is why the latter is called aspheric focusing.

本発明の第2の実施例についてまず第9a図、第9b図
、第10図に関連して説明する、超音波ビームは、円錐
状の波頭を持った超音波が放射されるならば、かなり長
い距離にわたり有効に集束できるということが知られて
いる(スイス国特許第543.313号)。この種の波
頭は例えば円錐状の超音波トランスジューサによって放
射される。
The second embodiment of the present invention will first be described with reference to Figures 9a, 9b and 10. It is known that it can be focused effectively over long distances (Swiss Patent No. 543.313). Wavefronts of this type are emitted, for example, by conical ultrasound transducers.

本発明に従えば、もし位相角ψが、トランスシュー廿素
子92−98とトランスジューサ群の中心との距離と共
に直線的に増大するようにできれば、第9a図に示した
トランスミッタ信号101−104で第16図の時間シ
フトされたエコー信号202−208の場合には、円錐
状の放射表面に近似できる。第10図は位相角ψの直線
的増加を示している。Q方向において放射表面37を第
9b図に断面図で示したような形状にすることによって
、反射された超音波の位相角の直線的増加を実現できる
。第9a図中の点線107は、このトランスジューサ装
置の放射表面上で一定位相の位置を示している。t@革
のために、この例のようにステップ状に変化する位相の
代りに、この図面ではL方向だ連続的に変化する位相を
示している。本例において、一定位相の斬跡は円錐状の
波頭の場合のような円ではなくて一組の直線107であ
る。
In accordance with the present invention, if the phase angle ψ can be made to increase linearly with the distance between the transducer elements 92-98 and the center of the transducer group, the transmitter signals 101-104 shown in FIG. In the case of the time-shifted echo signals 202-208 of FIG. 16, a conical radiation surface can be approximated. FIG. 10 shows the linear increase in phase angle ψ. By shaping the emitting surface 37 in the Q-direction as shown in cross-section in FIG. 9b, a linear increase in the phase angle of the reflected ultrasound waves can be achieved. The dotted line 107 in FIG. 9a indicates the position of constant phase on the emitting surface of the transducer device. Because of the t@leather, instead of a phase that changes stepwise as in this example, this drawing shows a phase that changes continuously in the L direction. In this example, the constant phase slash is a set of straight lines 107 rather than circles as in the case of a conical wavefront.

より良い円錐状波頭近似は、以下にまず第11a図、第
1111)図、第12図(で関連して示す不発明の実施
例(てよって得られる。この実施例では、トランスミッ
タ信号あるいは時間シフトされたエコー信号の位相角は
、トランスジューサ群の中央では対応する素子の位置の
2次関数であり、端部では直線関数である。Q15向で
の対応する位相角分布は、放射表面34をトランスジュ
ーサ装置の断面に関し第11b図に示されたような形状
にすることによって得られる。第11b図中の線37は
好ましくは双曲線である。この種の曲線は中央領域12
°7では円で端部では直線である。本実施例で得られる
改良点は、第11 a図に示された一定位相の軌跡10
6が丸い角を持つようになったという事実によって示さ
れている。
A better conical wavefront approximation is obtained by means of an inventive embodiment shown below first in FIGS. The phase angle of the reflected echo signal is a quadratic function of the position of the corresponding element in the center of the transducer group and a linear function at the ends.The corresponding phase angle distribution in the Q15 direction is This is obtained by shaping the cross-section of the device as shown in FIG. 11b. The line 37 in FIG. 11b is preferably a hyperbola. Such curves
At °7 it is a circle and at the ends it is a straight line. The improvement obtained in this example is that the constant phase trajectory 10 shown in FIG.
This is illustrated by the fact that 6 now has rounded corners.

第9a図、第11a図に示した実施例におけるトランス
ジューサの放射群の方が第4図に示した実施例のそれよ
りもより広い領域を有しているとい、うことが注意され
るべきである。この広い領域のために、より高い分解能
を得るために必要なより大きいアパチャが得られる。
It should be noted that the radiation group of the transducer in the embodiments shown in FIGS. 9a and 11a has a wider area than in the embodiment shown in FIG. be. This large area allows for the larger aperture needed to obtain higher resolution.

上述の実施例Kbいても、前に述べた実施例の場合と同
様に、トランスジューサの放射群の内側の部分がより大
きい型幅を持ち、そこに受信されたエコー信号が受信時
により大きい重みづけ係数と相乗され、それ九よって短
射程場(ショート・−レンジ・フィールド)の改良が図
れる。
In the embodiment Kb described above, as in the previously described embodiments, the inner part of the radiating group of the transducer has a larger mold width, so that the echo signals received there are given a greater weighting upon reception. Combined with the coefficient, it is possible to improve the short range field.

第2図のようにゆるく集束された超音波ビーム23を得
るための第4図に示したような群21と素子31−34
の形状については、まず第18図と第19図に関連して
説明する。トランスジューサ群が効果的なゆるい集束効
果を行なうのは、その幅Wと長さtが波長の15ないし
30倍のときである。波頭の曲率半径R(第19図)は
被検物体の深さの半分にはゾ等しくされ、好ましくはい
くらかそれより小さいのがよい。4・個の素子を含むト
ランスジューサ群の場合には、個々の素子の幅は、隣接
する素子から放射される波の間の位相が90°よりそれ
ほど大きくならないようにとられる。もしこれらの曲率
半径と位相差の値が上記の値を越えると、それに対応し
てビームの形状り障害が現われ、従って横方向分解能も
劣化する。しかしながら、不発明:て従うゆるい集束:
ま、少なくとも原理的jでは30°と180°の間の位
相差で得られる。
Group 21 and elements 31-34 as shown in FIG. 4 to obtain a loosely focused ultrasound beam 23 as shown in FIG.
The shape of will be first explained with reference to FIGS. 18 and 19. The transducer group provides effective loose focusing when its width W and length t are 15 to 30 times the wavelength. The radius of curvature R (FIG. 19) of the wavefront is made equal to half the depth of the object to be examined, preferably somewhat smaller. In the case of a transducer group containing 4 elements, the width of the individual elements is such that the phase between the waves emitted from adjacent elements is not much greater than 90°. If the values of these radii of curvature and phase difference exceed the above-mentioned values, corresponding disturbances in the shape of the beam appear and the lateral resolution is therefore also degraded. However, uninvention: loose focusing follows:
Well, at least in principle j can be obtained with a phase difference between 30° and 180°.

次に、トランスジュー+素子の形状を具体例(第18図
と第19図);−関して説明する。第18図に示された
ように、群の内側の2懺の素子は位相O0で送信し、外
側の2個の素子は位相90°で送信するっ第19図と弦
の定理から次の式(1)が得られる。
Next, the shape of the transducer element will be explained with reference to specific examples (FIGS. 18 and 19). As shown in Figure 18, the inner two elements of the group transmit with a phase of O0, and the outer two elements transmit with a phase of 90°. From Figure 19 and the string theorem, the following equation is obtained. (1) is obtained.

d、2=2R・Δ  (1) ここで、dlは所望の90’の位相シフトを得るための
接方向シフト、Rは波頭の曲率半径そして90°の位相
シフトに対応する距離である。いまの場合波長をλとす
ると、式(2)となる。
d,2=2R·Δ (1) where dl is the tangential shift to obtain the desired 90′ phase shift, R is the radius of curvature of the wavefront and the distance corresponding to the 90° phase shift. In this case, if the wavelength is λ, the equation (2) is obtained.

λ 4  ′ (2) もしRを80fflll!(被検物体の深さの約半分)
とし、λを0.75 mm (この波長は2MHzの周
波数にゝ対応する)とすると、dlは5.481111
!となる。素子はトランスジューサ群の中心から距離e
L2−43mmのところ1であるとする。このd2の値
は前に計算した距離d1にはゾ等しい。
λ 4 ′ (2) If R is 80ffllll! (approximately half the depth of the object to be inspected)
and λ is 0.75 mm (this wavelength corresponds to a frequency of 2 MHz), then dl is 5.481111
! becomes. The element is located at a distance e from the center of the transducer group.
Assume that it is 1 at L2-43mm. This value of d2 is equal to the previously calculated distance d1.

算13図は、本発明に従う超音波像形成システムのブ西
ツク回−路図であって、第11a図に示したように、送
信および受信のために7素子のトランスジューサ群を用
いている。第13図のブロック回路図は、第3図1(示
されたようなトランスジュー廿構成体38、タイミング
発生器131、タイミング発生器131から送り出され
るタイミング信号132、トランスミッタ信号発生器1
33、トランスミッタ信号発生5133からライン13
5を通して素子セレクタ駆動スイッチ138へ供給され
るトランスミッタ信号134、タイミング発生器131
に接続されたスイッチ138を制御するための素子カウ
ンタおよびデコーダ136、トランスジューサ群から送
り出されるエコー信書142、エコー信号レシーバ14
3、エコー信号レシーバ143の出力における組合され
たエコー信号144、時刻感知増幅器145、検出器1
46、信号デロセツせ147、デロセツ廿147の出力
信号148、X偏向発生器151、X偏向発生器151
によって与えられる偏向信号154、Yステージ関数発
生器152、Yステージ間数¥生器152から送り出さ
れるステージ間数信号155.6つの入力X、Y、Zを
有するでツシロスコーデ156を示している。
FIG. 13 is a block diagram of an ultrasound imaging system according to the present invention, using a seven element transducer group for transmitting and receiving, as shown in FIG. 11a. The block circuit diagram of FIG. 13 is similar to that of FIG.
33, transmitter signal generation 5133 to line 13
5 to the element selector drive switch 138, a timing generator 131
an element counter and decoder 136 for controlling a switch 138 connected to an echo message 142 sent from the transducer group, an echo signal receiver 14;
3. Combined echo signal 144 at the output of echo signal receiver 143, time-sensing amplifier 145, detector 1
46, signal output 147, output signal 148 of output 147, X deflection generator 151, X deflection generator 151
A deflection signal 154 is provided by a Y-stage function generator 152, an inter-stage number signal 155 is sent out from a Y-stage number generator 152, and a Tsushiro code 156 is shown having six inputs, X, Y, and Z.

タイミング発生器131は周期的なタイミングパルス1
32を発生して超音波信呈の送信をトリガし必要な正弦
信号を発生させる。トランスミッタ信号発生器133で
は4つの電気的トランスミッタパルス121−124(
第14図参照)が発生される。6つの信号122,12
3.124は、0°の位相を持つ信号121に対して+
60°、+100°、+180°の搬送信号位相に対応
した位相進みを有している。これらのトランスミッタ信
号はライン134上へ送り出される。素子セレクタ駆動
スイッチ138中において、トランスミッタ信号は7本
の供給ラインへ与えられる。そ軌らのライン上でのトラ
ンスミッタ信号は+180°、+100°、+30°、
0°、+30°、+100°、+180°の位相を有し
ている。素子カウンタおよびデコーダ136:・まスイ
ッチ138を通して送信あるいは受信のため((所望の
7個の素子を駆動する。各パルスの後、第11&図にお
ける形状は、L方向に1素子分シフトされたものになる
。同一に、トランスミッタ信号は供給ライン上で周期的
に別の位相と相互交換され、各素子が正しい位相を有す
る対応したトランスミッタ信号を得る。エコー信号14
2は7個のスイッチオンされた素子からエコー信号レシ
ーバ143へ到達する。そこで、それらの信号はそれぞ
れ異なる遅延を与えられ、異なる重みづけ係数と相乗さ
れ、そして加え合わされる。レシーバ143の出力信号
144は、被検組織での減衰を補償する時刻感知増幅器
145を通る。信号は次に検出器146によって整流さ
れ、プロセッサ147を通ってオツシロスコーデ156
のz入力へ与エラれる。プロセッサ147は検出器14
6から送り出される信号のダイナミックレンジを圧縮す
る。
Timing generator 131 generates periodic timing pulse 1
32 to trigger the transmission of the ultrasound signal and generate the necessary sinusoidal signal. The transmitter signal generator 133 generates four electrical transmitter pulses 121-124 (
(see FIG. 14) is generated. 6 signals 122, 12
3.124 is + for signal 121 with a phase of 0°
It has phase leads corresponding to carrier signal phases of 60°, +100°, and +180°. These transmitter signals are sent out on line 134. In the element selector drive switch 138, transmitter signals are applied to seven supply lines. The transmitter signals on the other lines are +180°, +100°, +30°,
It has phases of 0°, +30°, +100°, and +180°. Element counter and decoder 136: Drives the desired seven elements for transmission or reception through switch 138. After each pulse, the shape in Figure 11 is shifted by one element in the L direction. Similarly, the transmitter signal is periodically interchanged with another phase on the supply line so that each element obtains a corresponding transmitter signal with the correct phase.Echo signal 14
2 reaches the echo signal receiver 143 from the seven switched-on elements. The signals are then given different delays, multiplied with different weighting factors, and summed. The output signal 144 of the receiver 143 passes through a time-sensing amplifier 145 that compensates for attenuation in the tissue being examined. The signal is then rectified by a detector 146 and passed through a processor 147 to an Oscilloscope coder 156.
An error occurs when input to the z input. The processor 147 is the detector 14
compresses the dynamic range of the signal sent out from 6.

X偏向発生器151は、最後のパルスが送、り出されて
からの時間経過に比例した電圧を発生する。
The X-deflection generator 151 generates a voltage proportional to the elapsed time since the last pulse was sent.

Yステージ関数発生器152はトランスジューサのスイ
ッチオンされている群の中心軸の位置に比例した電圧を
発生する。
Y stage function generator 152 generates a voltage proportional to the central axis position of the switched-on group of transducers.

トランスミッタ信号発生器133の構成と作動。Configuration and operation of transmitter signal generator 133.

については才ず第14図と第15図を参照しなか−ら説
明する。タイミングパルス132はパルス状高周波発生
器161をトリがし、その発生器161の出力信号16
2(パルス状搬送信号)は位相O0,30°、100°
、180°を持つ4つの信号を得るようにタップ遅延ラ
イン163中で遅延される。これらの信号は重みづけ装
置164−167中で対応した重みづけ係数と相乗され
る。
will be explained with reference to FIGS. 14 and 15. The timing pulse 132 triggers the pulsed high frequency generator 161 and outputs the output signal 16 of the generator 161.
2 (pulsed carrier signal) has phases O0, 30°, 100°
, 180° in a tap delay line 163 to obtain four signals with 180°. These signals are multiplied with corresponding weighting factors in weighting devices 164-167.

第16図はエコー信号レシーバを詳細に示している。エ
コー信号142は重みづけ装置171−177中で対応
した重みづけ係数と相乗される。
FIG. 16 shows the echo signal receiver in detail. Echo signals 142 are multiplied with corresponding weighting factors in weighting devices 171-177.

それらは位相シフタ181−185によって遅延を与え
られ、加算器186中で加え合される。
They are delayed by phase shifters 181-185 and summed in adder 186.

第13図のシステム中の素子セレクタ駆動スイッチ13
8の好ましい実施例の基本的原理をまず第17図につい
て説明する。第16図の装置は7素子の群を用いている
が、簡単のためにここでは4素子を含むトランスジュー
サ群の場合について原理を説明する。第17図に示され
たスイッチングダイアダラムは、4トランスジユ一サ素
子群のトリがとシフトを行なうために用いることができ
る。各群のうちの内側の2個の素子(例えば1群の素子
32と33)は第5図のようなトランスミッタ信号41
でトリがされ、2個の外側の素子(例えば1群中の素子
31と34)は第5図のようなトランスミッタ信号42
でトリがされる。第17図において、トランスジューサ
素子は対応する電極セグメント31,32.33等で示
されている。
Element selector drive switch 13 in the system of FIG.
The basic principle of the preferred embodiment of No. 8 will first be explained with reference to FIG. Although the apparatus of FIG. 16 uses a group of seven elements, for the sake of simplicity, the principle will be described here for a transducer group containing four elements. The switching diaphragm shown in FIG. 17 can be used to perform tri-shifting of a group of four transducer elements. The inner two elements of each group (e.g. elements 32 and 33 of group 1) transmit the transmitter signal 41 as shown in FIG.
The two outer elements (e.g. elements 31 and 34 in one group) receive the transmitter signal 42 as shown in FIG.
The bird is given a try. In FIG. 17, the transducer elements are shown with corresponding electrode segments 31, 32, 33, etc.

スイッチ手段191によって、トランスジューサ素子は
周期的に4′本の供給ライン192−195へ接続され
る。これら4本のラインはスイッチ手段196を通して
2本の供給ライン197と198へ接続される。この2
本の惧袷ライン197と198には第5・閾のような振
幅と位相を有するトランスミッタ信号41と42が供給
される。簗17図は2つの引続くトランスジユーザ群1
(11)、■(点線)に対するスイッチ位置を示してい
る。
By means of switch means 191, the transducer elements are periodically connected to the 4' supply lines 192-195. These four lines are connected through switch means 196 to two supply lines 197 and 198. This 2
The main lines 197 and 198 are supplied with transmitter signals 41 and 42 having amplitudes and phases similar to the fifth threshold. Figure 17 shows two successive transuser groups 1
(11), shows the switch position for ■ (dotted line).

スイッチ手段191を制御する装置:f−は説明:ま不
要であろう。スイッチ手段196で(ま、新しい■群を
駆動するためには、各スイッチ(例えば213)はその
前の1群を駆動するために上側のスイッチ(例えば21
2)が前に占めていた位置と同じ位置におかれる。最も
上:(あるスイッチ211は最も下のスイッチ214が
前忙占めていた位置におかれる。スイッチ手段の電子設
計が適切なら、送信と受信用に同じスイッチを用いるこ
とができる。
The device f- for controlling the switch means 191 is not explained. In the switch means 196 (well, in order to drive a new group, each switch (e.g. 213) is connected to an upper switch (e.g. 21) to drive the previous one group.
2) is placed in the same position previously occupied. Top: (One switch 211 is placed in the position previously occupied by the bottom switch 214. If the electronic design of the switching means is suitable, the same switch can be used for transmitting and receiving.

送信と受iv別の電子スイッチを用いる必要がある場合
には、送信と受信とに別々になった供給う゛インを用い
て第17図の回路と同じものをもう1つ用意すればよい
If it is necessary to use separate electronic switches for transmission and reception, another circuit similar to the one shown in FIG. 17 may be prepared using separate supply lines for transmission and reception.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、既に述べた従来の超音波像形成システムのト
ランスジューサ装置の斜視図である。 第2図は、トランスジューサ群の放射特性の断面を、第
1図の装置におけるトランスジューサ群のゆるく集束さ
れる放射特性と比較して示している。 第6図は、第1図のトランスジューサ装置のトランスジ
ューサ構成体の好ましい実施例の断面図である。 第4図は、第3図に示された構成体のトランスジューサ
群の裏面図を4個のトランスジューサ素子の場合につい
て示している。 第5図は、第3図のトランスジューサ群の電極セグメン
トへ印加されるトランスミッタ信号の波形を示す。 第6図は、第3図の構成体中の放射表面の、第の素子を
有する群を含んでいるが、簡革のために第17図では4
個の素子しか含んでいないトランスジューサ群の場合に
ついてその原理を示している。 第18図および第19図は、トランスジューサ群の形状
とそれの素子を示している。 代理人 浅 村   皓 Fig 、6 Fig、7 1 LL           L           
LLFig、IO Fig、12 Fig、14 1戸3 Fig、15
FIG. 1 is a perspective view of a transducer device of the conventional ultrasound imaging system previously described. FIG. 2 shows a cross section of the radiation profile of the transducer group compared to the loosely focused radiation profile of the transducer group in the device of FIG. 6 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of the transducer arrangement of the transducer apparatus of FIG. 1; FIG. FIG. 4 shows a back view of the transducer group of the arrangement shown in FIG. 3 for four transducer elements. FIG. 5 shows the waveform of the transmitter signal applied to the electrode segments of the transducer group of FIG. 3. FIG. 6 includes the group with the first element of the emitting surface in the arrangement of FIG. 3, but for the sake of simplicity FIG.
The principle is illustrated for the case of a transducer group containing only 2 elements. Figures 18 and 19 show the shape of the transducer group and its elements. Agent Akira AsamuraFig, 6 Fig, 7 1 LL L
LLFig, IO Fig, 12 Fig, 14 1 house 3 Fig, 15

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)互いに隣接したトランスジューサ素子の固定配列
体から成るトランスジューサ装置において隣接したトラ
ンスジューサ素子で構成される複数のトランスジューサ
素子群を順次周期的に選択して、トランスジューサ素子
に印加するパルス状の電気的トランスミッタ信号に応答
して超音波ぎ−ムを作り出してこれを実質上走査面内で
異質物体中に送−借切かつ該物体中の不連続部から反射
されてくるエコーを受信してこれに応答して電気的エコ
ー信号を発生させるようになっていて、かつ、選択され
たトランスジューサ素子群中のトランスジューサ素子に
印加する前記トランスミッタ信号および(あるいは)ト
ランスジューサ素子により与えられる前記エコー信号に
は、該トランスジューサ素子群の中央部から遠い距離に
あるトランスジューサ素子についての信号が中央部にあ
るトランスジューサ素子についての信号に対して位相進
みを有する形でトランスジューサ素子とトランスジュー
サ素子群の中心との間の距離の関数として互いに時間シ
フトを与えられるような、断面像作成方法であって、(
a)上記時間シフトによって送信超音波ビームおよび(
あるいは)対応する受信特性を走査面内で焦線に集束さ
せること、(b)送信超音波ビームおよび(あるいは)
対応する受信特性を走査面に直角な面においても前記焦
線に集束させること、および(C)各トランスミッタ信
号および(あるいは)エコー信号の振幅に、トランスジ
ューサ素子とトランスジューサ素子群の中心との間の距
離の関数により決定される重みづけ係数であってトラン
スジューサ素子群中の内側にあるトランスジューサ素子
についての信号に対しては外側にあるトランスジューサ
素子についての信号に対するものより大きい−重みづけ
係数で、重みづけを与えることを含むことを特徴とする
方法。
(1) A pulsed electrical transmitter that sequentially and periodically selects a plurality of transducer element groups composed of adjacent transducer elements in a transducer device composed of a fixed array of adjacent transducer elements and applies pulsed electrical signals to the transducer elements. In response to the signal, an ultrasonic wave is created and transmitted into the foreign object substantially within the scan plane, and the echoes reflected from the discontinuities in the object are received and responded to. said transmitter signal applied to a transducer element in a selected group of transducer elements and/or said echo signal provided by a transducer element includes said transmitter signal applied to a transducer element in a selected group of transducer elements to generate an electrical echo signal; as a function of the distance between the transducer elements and the center of the group of transducer elements in such a way that the signals for transducer elements that are far away from the center of the group have a phase lead with respect to the signals for transducer elements that are in the center. A cross-sectional image creation method that can give time shifts to each other,
a) The ultrasound beam transmitted by the above time shift and (
or) focusing the corresponding receiving characteristics into a focal line in the scanning plane; (b) the transmitted ultrasound beam and/or
(C) the amplitude of each transmitter signal and/or echo signal is dependent on the amplitude between the transducer element and the center of the group of transducer elements; A weighting factor determined by a function of distance for signals for inner transducer elements in a group of transducer elements than for signals for outer transducer elements; A method characterized in that it includes giving.
(2)パルス状の電気的タイミング信号を発生するタイ
ミング発生器と、互いに隣接したトランスジユーサ素子
の固定配列体から成っていて前記タイミング信号から取
り出されるパルス状のトランスミッタ信号に応答して超
音波ビームを実質上走査面内で異質物体中に送信しかつ
該物体中の不連続部からの反射エコーを受信してこれに
応答して電気的エコー信号を作るトランスジューサ装置
と、前記タイミング発生器および前記トランスジューサ
装置ならびに表示装置に接続されていて前記トランスジ
ューサ装置における隣接したトランスジューサ素子で構
成される複数のトランスジューサ素子群を1匿次周期的
((選択して前記トランスミッタ信号を選択したトラン
スジューサ素子群中のトランスジューサ素子に印加しか
っこれらトランスジューサ素子により作られる前記エコ
ー信号を異質物体の断面構造を表わす可視像に変換する
ため前記表示装置(で送るトランスジューサ素子選択装
置と、前記タイミング発生器と前記トランスジューサ素
子選択装置との間に挿入されていて選択されたトランス
ジューサ素子群中のトランスジューサ素子のために互い
に時間シフトされたトランスミッタ信号を前記タイミン
グ発生器により発生される前記タイミング信号から取り
出すトランスミッタ信号発生トランスミッタ装置と、前
記トランスジューサ素子選択装置と前記表示装置との間
に挿入されていてトランスジューサ素子により作られる
前記エコー信号間に相対的ゝな時間シフトを作り出すエ
コー信号レシーバ装置とを備えていて、時間シフトされ
たトランスミッタ信号および(あるいは)エコー信号の
時間的位置は選択されたトランスジューサ素子群の中央
部から遠い距離にあるトランスジューサ素子についての
信号が中央部にあるトランスジューサ素子についての信
号に対して位相進−みを有する形でトランスジューサ素
子とトランスジューサ素子群の中心との間の距離の関数
で決定されている断面像作成システムであって、(a)
上記時間シフトは送信超音波ビームおよび(あるいは)
受信特性が走査面内で焦線に集束されるように選ばれて
おり、(b)前記トランスジューサ装置の形状ないしは
時間シフトされたトランスミッタ信号および(あるいは
)エコー信号との組合せでの前記トランスジューサ装置
の構造が送信超音波ビームおよび(あるいは)対応する
受信特性を走査面1て直角な面においても前記焦線に集
束させるようになってセリ、さらi7、(C)前記トラ
ンスミッタ装置および(あるいは)前記レシーバ装置は
、トランスミッタ信号および(あるいは)エコー信号を
、トランスジューサ素子とトランスジューサ素子群の中
心との間の距離の関数1でより決定される重みつけ係数
であってトランスジューサ素子群中の内側にあるトラン
スジューサ素子;二ついての信号に対しては外側にある
トランスジューサ素子についての信号に対するものより
大きい重みづけ係数で、重みづけする手段を含んでいる
ことを特徴とするシステム。
(2) a timing generator for generating a pulsed electrical timing signal; and a fixed array of adjacent transducer elements for generating ultrasonic waves in response to a pulsed transmitter signal derived from the timing signal. a transducer apparatus for transmitting a beam substantially in a scan plane into a foreign object and for receiving reflected echoes from discontinuities in the object and producing an electrical echo signal in response; A plurality of transducer element groups connected to the transducer device and the display device and constituted by adjacent transducer elements in the transducer device a transducer element selection device for converting the echo signals applied to the transducer elements and produced by the transducer elements into a visible image representative of the cross-sectional structure of the foreign object, the timing generator and the transducer element selection device; a transmitter signal generating transmitter device interposed between the device and the device for deriving mutually time-shifted transmitter signals for transducer elements in a selected group of transducer elements from the timing signal generated by the timing generator; an echo signal receiver device interposed between the transducer element selection device and the display device to create a relative time shift between the echo signals produced by the transducer elements; The temporal position of the signal and/or echo signal is such that the signal for a transducer element located at a greater distance from the center of the selected group of transducer elements has a phase lead with respect to the signal for a transducer element located at the center. 1. A cross-sectional imaging system, wherein the shape is determined as a function of the distance between the transducer element and the center of the group of transducer elements,
The above time shift is the transmitted ultrasound beam and/or
(b) the shape of the transducer device or the shape of the transducer device in combination with a time-shifted transmitter signal and/or an echo signal; (C) said transmitter device and/or said The receiver device transmits the transmitter signal and/or the echo signal to an inner transducer in the group of transducer elements with a weighting factor determined by a function of 1 of the distance between the transducer element and the center of the group of transducer elements. element; a system characterized in that it includes means for weighting the two signals with a weighting factor that is greater than the signal for the outer transducer element.
(3)特許請求の範囲第2項記載((おいて、時間シフ
トされたトランスミッタ信号8よび(あるいは)エコー
信号の位相角がトランスジューサ素子のトランスジュー
サ素子群の中心からの距離に比例して直線的にステップ
状に増加することを特徴とするシステム。
(3) Claim 2 (wherein the phase angle of the time-shifted transmitter signal 8 and/or echo signal is linear in proportion to the distance of the transducer element from the center of the group of transducer elements) A system characterized by a stepwise increase in
(4)特許請求の範囲第2項記載において、時間シフト
されたトランスミッタ信号および(あるいは)エコー信
号の位相角が′トランスジューサ素子とトランスジュー
サ素子群の中心との間の距離と共にはヌ′双曲線関数的
にステップ状に増加することを特徴とするシステム。
(4) In claim 2, the phase angle of the time-shifted transmitter signal and/or echo signal is expressed by a hyperbolic function as the distance between the transducer element and the center of the group of transducer elements increases. A system characterized by a stepwise increase in
(5)特許請求の範囲第2項記載において、時間シフト
されたトランスミッタ信号および(あるいは)エコー信
号の位相角がトランスジューサ素子とトランスジューサ
素子群の中心と□の間の距離と共にステップ状に増加し
、その増加がトランスジューサ素子群の中央付近で2次
曲線であり端部で直線状であることを特徴とするシステ
ム。
(5) In claim 2, the phase angle of the time-shifted transmitter signal and/or echo signal increases stepwise with the distance between the transducer element and the center of the transducer element group, A system characterized in that the increase is quadratic near the center of the transducer elements and linear at the ends.
(6)  特許請求の範囲第2項記載において、前記ト
ランスジューサ装置の放射表面が横断面においてはq 
T字型のラインになっていることを特徴とするシステム
(6) Claim 2 provides that the radiation surface of the transducer device has q in cross section.
This system is characterized by a T-shaped line.
(7)特許請求の範囲第6項記載において、前記V字型
ラインが2個の直線セグメントでできていることを特徴
とするシステム。
(7) The system of claim 6, wherein the V-shaped line is made up of two straight line segments.
(8)特許請求の範囲第6項記載において、前記v字型
ラインがはゾ双曲線的であることを特徴とするシステム
(8) The system according to claim 6, wherein the V-shaped line is hyperbolic.
(9)特許請求の範囲第2項記載1(おいて、トランス
ジューサ素子が素子の長手軸に沿って上部、中央部およ
び下部にセグメント区分されており、トランスジューサ
素子群中の外側の素子の上部と下部は送信、受信どちら
にも用いられず、内側の素子の上部と下部に対するトラ
ンスミッタ信号は少なくともより小さい振幅を有してい
るか中央部!て対するトランスミッタ信号にくらべて位
相シフトされていることを特徴とするシステム。 qO)特許請求の範囲第2項記載において、隣接トラン
スジューサ素子に対するトランスミッタ信号間の時間シ
フトおよび(あるいは)エコー信号間の時間シフトが各
トランスミッタ信号あるいはエコー信号に含まれる高周
波搬送波の位相シフトに対応しており、その位相シフト
の絶対値が30°と180°の間の領域にあることを特
徴とするシステム。
(9) Claim 2, paragraph 1 (wherein, the transducer element is segmented into an upper part, a middle part, and a lower part along the longitudinal axis of the element, and the upper part of the outer element in the transducer element group The lower part is used for neither transmitting nor receiving, and the transmitter signals for the upper and lower parts of the inner element have at least a smaller amplitude or are phase shifted compared to the transmitter signals for the central part! qO) In claim 2, the time shift between transmitter signals and/or the time shift between echo signals for adjacent transducer elements is determined by the phase of the radio frequency carrier included in each transmitter signal or echo signal. 1. A system, characterized in that the absolute value of the phase shift is in the range between 30° and 180°.
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JPH0263013B2 (en) 1990-12-27
JPS6366219B2 (en) 1988-12-20
CH594252A5 (en) 1977-12-30

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