JPS61260161A - 超音波診断装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数個の超音波振動子を使用して超音波送受
信をするときのエコー信号の受信焦点距離を遅延手段に
よって合せるようにした超音波診断装置に関し、更に詳
しくは、受信焦点距離に対応して曲率が変り、浅部から
受信するとき、前記曲率が最大となる略放物曲線状の特
性であって、同時使用される超音波振動子の中心からの
受信信号に対して、一定、かつ、最大の遅延時間を与え
る遅延特性に基づ（焦点合せを行うようにした超音波診
断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断装置は、−次元に配列された複数の超音波振
動子を電子走査しながら超音波の送受信をし、受信信号
を処理して画像表示部に与える構成となっている。

このような超音波診断装置において、所望の深さの像を
高分解能でみること、即ち、方位分解能を高めることは
正しい診断を行ううえで必須の要件である。通常、方位
分解能の向上は、所望の深さにおける送信超音波ビーム
の径を小さくすると共に、その深さに受信焦点距離を合
せることによって行われる。

従来、この種の超音波診断装置は、送信系及び受信系夫
々に遅延回路を備え、同時に使用される超音波振動子夫
々に所望の遅延時間を与えて超音波を放射して、所望の
深さにおいて超音波を集束させると共に、受信の際には
、個々の超音波振動子からの受信信号夫々に所望の遅延
を与え、加算合成して画像表示部に出力するようになっ
ている。

第５図は、上記受信系を模式的に示したものである。エ
コー源ｆ　やｆ　　（ｆ　　ＳＦ３は受信部点距離でも
ある）からのエコー波面１や２は、エコー源の距離に応
じた分布（曲率）で超音波振動子３に到達し受信される
。受信信号は、加算機能を備えた遅延回路４、ダイナミ
ックフィルタ５（中心周波数を移動さて低域をカットし
、浅部はと低域カットオフ周波数が高い特性を有する）
等を介して画像表示部６に与えられる。遅延回路４は、
インダクタンス値がＬ（固定）のインダクタンス、容量
値がＣ（可変）の可変容量ダイオード等で構成され、そ
の遅延時間τは、τ＝ｆゴー℃−となっている。又、遅
延時間τは、可変容量ダイオードのＣを変えて、ダイナ
ミックに変化する受信焦点距離に対応して、第６図（横
軸は同時使用される超音波振動子の振動子配置方向で定
義する距離Ｘ、縦軸は遅延時間τを示す）の遅延特性を
示す。尚、遅延回路４は、カットオフ周波数ｆＣ１＝１
／２πｆ］二で−の高域カットフィルタとしての特性を
も有する。

以上の構成において、浅部がら深部までのエコー信号を
受信するとき、遅延回路４は、第６図に示す遅延特性に
基づく遅延時間τを連続的に設定する。即ち、同時使用
される超音波振動子の両端の遅延時間τを零に固定し、
中心が最大遅延時間となる２乗特性（略放物曲線状の特
性）を保持しつつ、中心における遅延時間を受信焦点距
離に対応させて変える（可変容量ダイオードの印加電圧
を連続的に変える）。これにより、遅延特性は、浅部の
ときの曲率が最大となり、受信部位が深まるに従って曲
率が小さくなる（受信焦点距離がダイナミックに変わる
）。

尚、遅延時間τの特性は（受信焦点距離ｆをパラメータ
とし距離Ｘを関数とする２乗特性）、第７図から幾何学
的に求められたものである。即ち、τ　＝ ＝□・×２　・− ２ｃ　　　　　　　ｆ 但し、Ｃ・・・音速、ｆ＞＞ｘ となる。この結果から遅延時間τが受信焦点距離ｆをパ
ラメータとし距離Ｘを関数とする２乗特性となることが
理解される。

上記のように受信系の遅延時間τを所定の特性に基づい
て連続的に変えることにより、所望の深さに受信焦点距
離を連続的に合せて、方位分解能の高い画像を得ること
ができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の超音波診断装置にあっては、浅部の受信
焦点距離を合せるとき、同時に使用される超音波振動子
の両端の遅延時間を一定にした状態にて、中心の遅延時
間を可変し、該中心の遅延時間τを最大にしている。こ
のため、高域カットフィルタでもある遅延回路のカット
オフ周波数ｆ、が低くなって受信信号の高域周波数成分
がカットされる。これに加えて、ダイナミックフィルタ
の特性が、浅部はと低域カットオフ周波数が高くなって
いるため、受信信号の低域周波数がカットされる。従っ
て、浅部からの受信信号は、高域及び低域ともカットさ
れゲインが極端に落ちることになり、浅部からの受信信
号に対する周波数特性が悪くなるという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的
は、浅部からの受信信号に対する周波数特性を向上させ
る超音波診断装置を提供するにある。

上記目的を達成する本発明の超音波診断装置は、複数個
の超音波振動子を使用して超音波送受信をする装置にお
いて、受信焦点距離に対応して曲率が変り、浅部から受
信するとき、前記曲率が最大となる略放物曲線状の特性
であって、同時使用される超音波振動子の中心からの受
信信号に対して、一定、かつ、最大の遅延時間を与える
遅延特性に基づく焦点合せを行うようになっている。

（実施例） 以下、図面を参照し本発明について詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す超音波診断装置の受
信系の構成図である。第１図において第５図と同一符号
は同一意味で用いられている。−次元に配置された複数
個の超音波振動子３からの受信信号は、受信回路７（第
５図では省略されていた）で増幅された後、遅延手段８
に与えられる。

遅延手段８は、（１）式の遅延特性を示す固定遅延回路
９と、（２）式の遅延特性を示す可変遅延回路１０とで
構成されている。

τ　＝τｏ　（１−Ｘ） ２（２゛） τｂ＝τ、−Ｘ 但し、Ｘ・・・同時に使用される超音波振動子の中心か
らの距離と開口との比 Ｔ０・・・固定遅延回路９の端から端までの最大遅延量 τｆ・・・可変遅延回路１０の端から端までの遅延量で
あって、受信焦点距 離のパラメータ 可変遅延回路１０は、第２図に示すようにインダクタン
スＬ　　１Ｌ　　、・・・、Ｌ　　　、Ｌ　　及び可１
　　２　　　　　ｎ−Ｉ　　　ｎ 変容量ダイオードＤ　、Ｄ　、・・・、Ｄｎ−１からな
る複数の定に高域カットフィルタを縦続接続すると共に
、同時使用される超音波振動子からの受信信号をタップ
Ｔ　　１Ｔ　　、・・・、Ｔ　　　、Ｔ、を介１　　　
　２　　　　　　　　　ｎ−１して各フィルタの入（出
）力側に与えて整合加算し、出力タップ■ｏｕｔ（タッ
プＴｎに接続されている）から次段に出力する構成とな
っている（抵抗Ｒは整合抵抗である）。タップＴ　１Ｔ
２、・・・、Ｔ　　　、Ｔｏにおいて、超音波振動子３
の中心からの受信信号がタップＴ。に印加され、順次、
端に向かう各超音波振動子からの受信信号が、タップＴ
。−１、・・・、Ｔ１夫々に印加されている。又、可変
容量ダイオードＤ　、Ｄ２、・・・、Ｄｎ−１の容量は
、制御部（図示せず）からの制御電圧■。によって可変
される構成となっている。

以上の構成において、固定遅延回路９の遅延時間τ、は
、（１）式に基づく負の２乗特性を示し、第３図（縦軸
は遅延時間τを、横軸はＸを示す）のカーブＡのように
中心から離れる（×を大にする）に従って小さくなる。

即ち、固定遅延回路９は、受信焦点距離の深さに関係の
ない固定された遅延特性を示す。一方、可変遅延回路１
０の遅延特性τ、は、（２）式に基づく正の２乗特性を
示すが、τｆは、受信焦点距離に対応する制御電圧■　
で決まる。即ち、制御電圧■、によって設定される可変
容量ダイオードＤ１、Ｄ２、・・・、［）ｎ−１の容量
値と予め定められているインダクタンスＬ　　、Ｌ　　
、・・・、Ｌ　　のインダクタンス値によ１　　２　　
　　　ｎ−１ って決まる。これにより、遅延特性τｂは、受信焦点距
離が浅部のとき、第３図のカーブＢに、又、深部のとき
、第３図のカーブＣとなる。

従って、遅延回路８の遅延特性τ＝τ　＋τｂは、受信
焦点距離が浅部のとき（３）式に、又、深部のとき（４
）式となり、夫々が第３図のカーブＤ及びＥで表わされ
る。即ち、遅延特性τは、第４図に示すように受信焦点
距離に対応して曲率が変り、浅部から受信するとき、曲
率が最大となる略放物曲線状の特性であって、同時使用
される超音波振動子の中心からの受信信号に対して、一
定、かつ、最大の遅延時間τ。を与える特性となってい
る。

τ＝（τ　−τｏ）Ｘ　＋τｏ（３） τ＝（τｄ−τｏ）Ｘ　＋τｏ（４） 但し、τ、・・・受信焦点距離が浅部のときの可変遅延
回路１０における端か ら端までの最大遅延量 τｄ・・・受信焦点距離が深部のときの可変遅延回路１
０における端か ら端までの最大遅延量（τｄ ＝ｋ・τ　　ｋ・・・定数〉 上記第３図及び第４図から明らかなように、浅部におけ
る遅延時間τが所定の２乗特性を有し、しかも最小とな
っている。従って、遅延回路８の高域カットオフ周波数
ｆ、が浅部において最も高くなる。又、同時使用される
超音波振動子の中心からの受信信号が出力用タップＴ。

ｕｔの近くに与えられるので伝搬損失が最も少なく信号
の重みづけが理想的になる。

尚、上記実施例において、−次元に配置された複数個の
超音波振動子の例を示したが、本発明は、超音波振動子
の配置を限定するものではなく、超音波振動子は、例え
ば、二次元的に配置されていてもよい。

（発明の効果） 以上、説明の通り、本発明の超音波診断装置によれば、
受信焦点距離に対応して曲率が変り、浅部から受信する
とき、前記曲率が最大となる略故物曲線状の特性であっ
て、同時使用される超音波振動子の中心からの受信信号
に対して、一定、かつ、最大の遅延時間を与える遅延特
性に基づく焦点合せを行うようにしたため、浅部からの
受信信号の周波数特性を向上することができる。又、前
記中心からの受信信号と開口端からの受信信号の重みづ
けも改善され、走査方向のサイドローブを軽減すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図、第２図は、
可変遅延回路の構成図、第３図及び第４図は、本発明の
一実施例・における遅延回路の遅延特性図、第５図は、
従来例を示す構成図、第６図は、従来例における遅延特
性図、第７図は、遅延特性の説明図である。 １及び２・・・エコー波面、３・・・超音波振動子、８
・・・遅延回路、９・・・固定遅延回路、１０・・・可
変遅延回路、Ｌ　　、Ｌ　　、・・・、’　ｎ−１・・
・インダクタンス、［）１　、［）２　、・・・［）　
ｎ−１・・・可変容量ダイオード、Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ
ｎ・・・信号印加用タップ、ＴｏｔＩｔ・・・出力用タ
ップ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の超音波振動子を使用して超音波送受信を
   行い、各超音波振動子から得られる受信信号を遅延手段
   を介して整相加算して画像表示部に与える超音波診断装
   置において、 前記遅延手段が、受信焦点距離に対応して曲率が変り、
   浅部から受信するとき、前記曲率が最大となる略放物曲
   線状の特性であって、前記同時使用される超音波振動子
   の中心からの受信信号に対して、一定、かつ、最大の遅
   延時間を与える遅延特性を備えることを特徴とする超音
   波診断装置。
2. （２）前記遅延手段は、遅延特性が前記同時使用される
   超音波振動子の中心から振動子配置方向で定義する距離
   を関数とする負の２乗特性を示す第１遅延手段と、該第
   １遅延手段に縦続接続される遅延手段であって、遅延特
   性が前記受信焦点距離をパラメータとすると共に、前記
   振動子配置方向で定義する距離を関数とする正の２乗特
   性を示す第２遅延手段とで構成されることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項の超音波診断装置。