JPS6145455B2 - - Google Patents

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JPS6145455B2
JPS6145455B2 JP56003498A JP349881A JPS6145455B2 JP S6145455 B2 JPS6145455 B2 JP S6145455B2 JP 56003498 A JP56003498 A JP 56003498A JP 349881 A JP349881 A JP 349881A JP S6145455 B2 JPS6145455 B2 JP S6145455B2
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JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic probe
curved surface
linear
propagation medium
conversion lens
Prior art date
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Expired
Application number
JP56003498A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57117840A (en
Inventor
Keiki Yamaguchi
Shinichi Sano
Takao Tosen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Priority to GB8200699A priority patent/GB2091520A/en
Priority to DE19823200762 priority patent/DE3200762A1/en
Publication of JPS57117840A publication Critical patent/JPS57117840A/en
Publication of JPS6145455B2 publication Critical patent/JPS6145455B2/ja
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波撮像装置で使用する超音波探触
子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasound probe used in an ultrasound imaging device.

従来より超音波撮像装置で被検体の断層像を得
る場合の探触子からの超音波ビームの走査方式
は、主としてリニア走査方式とセクタ走査方式に
大別できる。セクタ走査方式は胸部撮像などに好
適ではあるが、リニヤ走査方式と対比して次のよ
うな短所がある。
BACKGROUND ART Conventionally, when obtaining a tomographic image of a subject using an ultrasonic imaging apparatus, the scanning method of an ultrasonic beam from a probe can be roughly divided into a linear scanning method and a sector scanning method. Although the sector scanning method is suitable for chest imaging, it has the following disadvantages compared to the linear scanning method.

(1) 電子式セクタ走査方式においては (イ) 電子回路が膨大、複雑であるため装置全体
としての価格が高い。
(1) In the electronic sector scanning method, (a) the electronic circuitry is enormous and complicated, so the cost of the entire device is high;

(ロ) 大きい振れ角までセクタ走査しようとした
場合、振動子の大きい角度での感度不足のた
めに良質の画像を得にくい。
(b) When attempting to scan sectors up to a large deflection angle, it is difficult to obtain a good quality image due to the lack of sensitivity of the vibrator at large angles.

(2) 機械式セクタ走査方式においては (イ) 超音波振動子をモータ等で動かすため、探
触子が全体として大きい形状となる。
(2) In the mechanical sector scanning method, (a) the ultrasonic transducer is moved by a motor, etc., so the overall shape of the probe is large.

(ロ) 任意の順番で走査できない。 (b) Cannot be scanned in any order.

(ハ) 走査速度が遅い。 (c) Scanning speed is slow.

本発明は、このような点に鑑み、振動子に対し
てはリニア電子走査を行ないながら被検体に対し
てはセクタ走査となるような簡単な構造の超音波
探触子を提供することを目的とする。
In view of these points, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic probe with a simple structure that performs linear electronic scanning on the transducer and sector scanning on the subject. shall be.

以下図面を用いて本発明を実施例につき詳しく
説明する。第1図及び第2図は本発明に係る超音
波探触子の一実施例を示す説明的要部構成図で、
第1図は平面図、第2図はその側面図を示すもの
である。図において、10はリニア電子走査用プ
ローブ、20はリニア・セクタ変換レンズ、30
は伝播媒質をそれぞれ示す。リニア電子走査用プ
ローブ10は複数個の振動子(例えばPZT)を一
直線上に配列してなる振動子群11を備え、隣接
する複数個の振動子を1グループとして順次に走
査して超音波の送信及び受信を行なうものであ
る。リニア・セクタ変換レンズ20は一端21が
平面状に形成されこの端面21に対向する他端面
22が曲線状に形成された音響学的レンズであ
る。このレンズ20の端面21は振動子群11に
接合されている。なお、端面21と振動子群11
との間には音響インピーダンス整合を図る目的を
含む整合層を介在させてもよい。レンズ20は伝
播媒質30の開口端面32の中央に焦点を有す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are explanatory main part configuration diagrams showing one embodiment of the ultrasonic probe according to the present invention,
FIG. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a side view thereof. In the figure, 10 is a linear electronic scanning probe, 20 is a linear sector conversion lens, and 30
indicate the propagation medium, respectively. The linear electronic scanning probe 10 includes a transducer group 11 formed by arranging a plurality of transducers (for example, PZT) in a straight line, and sequentially scans a plurality of adjacent transducers as one group to generate ultrasonic waves. It is used for sending and receiving data. The linear sector conversion lens 20 is an acoustic lens having one end 21 formed in a planar shape and the other end surface 22 opposite to this end surface 21 formed in a curved shape. An end surface 21 of this lens 20 is joined to the vibrator group 11. Note that the end face 21 and the vibrator group 11
A matching layer having the purpose of achieving acoustic impedance matching may be interposed between the two. The lens 20 has a focal point at the center of the open end surface 32 of the propagation medium 30.

なお、焦点位置は必ずしも開口端面32の位置
に一致させる必要はない。
Note that the focal point position does not necessarily have to match the position of the opening end surface 32.

このようなレンズの曲面22の形状は、第3図
に示すようなx軸及びy軸に対して次式に満足す
る惰円曲線に形成される。
The shape of the curved surface 22 of such a lens is formed into an inertia circular curve that satisfies the following equation with respect to the x-axis and y-axis as shown in FIG.

ここに、fは焦点距離、V1はレンズ20中の
音速、V2は伝播媒質30中の音速である。
Here, f is the focal length, V 1 is the sound velocity in the lens 20, and V 2 is the sound velocity in the propagation medium 30.

なお、曲面22は必ずしも上述のような惰円曲
線に限るものではなく、製作の容易な円弧曲面と
しても実質上十分である。この場合の円の半径R
はレンズ20の開口が焦点距離fに比べて十分小
さければ(1)式より近似して得られる次式のRを適
用することができる。
Note that the curved surface 22 is not necessarily limited to the above-mentioned inertia circular curve, but a circular arc curved surface that is easy to manufacture is also substantially sufficient. The radius R of the circle in this case
If the aperture of the lens 20 is sufficiently smaller than the focal length f, then the following equation R obtained by approximation from equation (1) can be applied.

R=f(1−V/V) また、レンズ20の開口が更に大きい場合に
は、レンズ20の開口内で(1)式に最もよく近似し
た円弧の曲線を適用してよい。このようなレンズ
20は例えばアクリル樹脂等で構成することがで
きる。
R=f(1-V 2 /V 1 ) Furthermore, when the aperture of the lens 20 is even larger, a circular arc curve that most closely approximates equation (1) within the aperture of the lens 20 may be applied. Such a lens 20 can be made of, for example, acrylic resin.

伝播媒質30は当該超音波をレンズ20より開
口端面32に導出し、また逆に開口端面32より
入つた超音波をレンズ20に導入するものであ
り、伝播損失の少ないゴム、ゴム状材料又は水、
ゲル等より構成されたものである。ただし、水、
ゲル等の流動体より構成した場合には、当然に、
例えばアクリル樹脂板等の流動体を透過させない
材料で形成した中空容器に水、ゲル等を封入した
ものとする。この伝播媒質30の開口端面32に
対向する面31はレンズ20の曲面22と同じ形
状に形成し、曲面22に接合してある。開口端面
32は平面状又は曲面状に形成してある。この伝
播媒質30は側面33を直線状に形成し扇状の構
成をとつているが、側面33は直線状に限るもの
ではなく外側に湾曲した形状としてもよい。更に
この場合、開口端面32は被検体40と結合する
部分であることを考慮して薄膜とするのが望まし
い。この薄膜の厚さは、薄膜による擬像の発生を
防止するために、当該超音波の波長より十分薄い
厚さがよい。なお、開口端面32には超音波ビー
ムを絞るための音響レンズを外付してもよい。
The propagation medium 30 guides the ultrasonic waves from the lens 20 to the aperture end surface 32, and conversely introduces the ultrasonic waves entering from the aperture end surface 32 into the lens 20, and is made of rubber, rubber-like material, or water with low propagation loss. ,
It is composed of gel or the like. However, water,
Naturally, when it is composed of a fluid such as gel,
For example, water, gel, or the like is sealed in a hollow container made of a material that does not allow fluids to pass through, such as an acrylic resin plate. A surface 31 of the propagation medium 30 facing the open end surface 32 is formed in the same shape as the curved surface 22 of the lens 20 and is joined to the curved surface 22. The opening end surface 32 is formed into a flat or curved shape. Although this propagation medium 30 has a fan-like configuration with linear side surfaces 33, the side surfaces 33 are not limited to a linear shape and may be curved outward. Furthermore, in this case, it is desirable that the opening end surface 32 be a thin film, considering that it is a portion that is coupled to the subject 40. The thickness of this thin film is preferably sufficiently thinner than the wavelength of the ultrasonic wave in order to prevent the generation of false images due to the thin film. Note that an acoustic lens may be externally attached to the opening end surface 32 to narrow down the ultrasonic beam.

なお、レンズ20及び伝播媒質30の他の側面
は第2図に示すようにほぼ平面状に形成されてい
る。
Note that the other side surfaces of the lens 20 and the propagation medium 30 are formed into a substantially planar shape as shown in FIG.

このような構成の超音波探触子で走査した場合
の状態を第4図に示す。すなわち、グループGi
の振動子を同時励起して生じた超音波ビームBa
は、リニア・セクタ変換レンズ20を直進した後
伝播媒質30中をその開口端面32の中央部の焦
点Pfに向つて収束しつつ進む。更に開口端面3
2から出た超音波は肋骨41に当ることなく被検
体40内に直進する。一方グループGjの振動子
を同時励起したときには、上述と同様な態様でビ
ームBbが被検体内に発射される。これらのビー
ムBa,Bbは常に焦点Pfを通過し、図からも明
らかなように振動子群11に対してリニア電子走
査したとき、被検体40に対してはセクタ走査と
なつていることが理解できる。
FIG. 4 shows the state of scanning with the ultrasonic probe having such a configuration. That is, group G i
The ultrasonic beam B a generated by simultaneously exciting the transducers of
After passing straight through the linear sector conversion lens 20, the light beam passes through the propagation medium 30 while converging toward the focal point P f at the center of the aperture end surface 32. Furthermore, the opening end surface 3
The ultrasonic waves emitted from 2 go straight into the subject 40 without hitting the ribs 41. On the other hand, when the vibrators of group G j are simultaneously excited, beam B b is emitted into the subject in the same manner as described above. These beams B a and B b always pass through the focal point P f , and as is clear from the figure, when linear electronic scanning is performed on the transducer group 11, sector scanning is performed on the object 40. I can understand that.

第5図は振動子をデイレー駆動した場合のビー
ムの状態を示す図である。第4図では振動子を同
時駆動したが、第5図の場合には振動子より発射
される超音波ビームが広がるように当該グループ
の振動子をそれぞれ適宜の時間遅れをもつて駆動
する。これによりレンズ20の焦点位置とビーム
焦点位置は一致しなくなるが、被検体内でのビー
ム幅が第4図の場合より細くなり、結果として解
像力の良い断層像が得られるという効果がある。
FIG. 5 is a diagram showing the state of the beam when the vibrator is driven in a delayed manner. In FIG. 4, the transducers are driven simultaneously, but in the case of FIG. 5, the transducers in the group are each driven with an appropriate time delay so that the ultrasonic beam emitted from the transducers spreads. As a result, the focal position of the lens 20 and the beam focal position no longer match, but the beam width within the subject becomes narrower than in the case of FIG. 4, resulting in the effect that a tomographic image with good resolution can be obtained.

なお、一般にプローブ10の音響インピーダン
スは被検体の音響インピーダンスより大きい。そ
こで、プローブのパワーをできる限り損失少なく
被検体に導くために、それぞれの音響インピーダ
ンスを次のように選定するのが望ましい。
Note that the acoustic impedance of the probe 10 is generally larger than the acoustic impedance of the subject. Therefore, in order to guide the power of the probe to the subject with as little loss as possible, it is desirable to select the respective acoustic impedances as follows.

PLMB ここに、IPはプローブ10の音響インピーダ
ンス、ILはレンズ20の音響インピーダンス、
Mは伝播媒質の音響インピーダンス、IBは被検
体の音響インピーダンス。
I P I L I M I Bwhere I P is the acoustic impedance of the probe 10, I L is the acoustic impedance of the lens 20,
I M is the acoustic impedance of the propagation medium, and I B is the acoustic impedance of the object.

以上説明したように本発明によれば、簡単な構
成により、振動子に対してはリニア電子走査であ
るのに対し被検体に対しては良質なセクタ走査と
なるリニア・セクタ変換のできる超音波探触子を
実現することができる。
As explained above, according to the present invention, with a simple configuration, ultrasonic waves can perform linear-sector conversion, which is linear electronic scanning for the transducer, but high-quality sector scanning for the object. A probe can be realized.

更に本発明の超音波探触子を用いれば、超音波
ビームを振らせるための複雑、高価な電子回路を
要することなく、簡単で安価なリニア電子走査回
路で胸部撮像等に好適なセクタ走査を実現できる
効果がある。また、振動子に着目すれば、超音波
ビームはほぼ正面に出入りするので、振動子にと
つて常に最大感度の方向でセクタ走査でき、従来
のセクタ走査にはみられない独特の効果がある。
Furthermore, if the ultrasound probe of the present invention is used, sector scanning suitable for chest imaging etc. can be performed using a simple and inexpensive linear electronic scanning circuit without requiring a complicated and expensive electronic circuit to swing the ultrasound beam. There are effects that can be achieved. Furthermore, if we focus on the vibrator, since the ultrasonic beam enters and exits almost in front of the vibrator, sector scanning can always be performed in the direction of maximum sensitivity for the vibrator, which has a unique effect not seen in conventional sector scanning.

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

第1図は本発明に係る超音波探触子の一実施例
を示す説明的要部構成図、第2図は第1図の探触
子の側面図、第3図はリニア・セクタ変換レンズ
の構造を説明するための図、第4図及び第5図は
リニア・セクタ変換動作説明図である。 10……リニア電子走査用プローブ、11……
振動子群、20……リニア・セクタ変換レンズ、
30……伝播媒質。
Fig. 1 is an explanatory main part configuration diagram showing an embodiment of an ultrasonic probe according to the present invention, Fig. 2 is a side view of the probe shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a linear sector conversion lens. FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the structure of the linear sector conversion operation. 10...Linear electronic scanning probe, 11...
Oscillator group, 20... linear sector conversion lens,
30...Propagation medium.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数個の振動子を一直線上に配列してなる振
動子群に、一方の端面が平面状に形成されこの面
に対向する他方の端面が中央部に近ずくほど薄肉
となるような曲面に形成されたリニア・セクタ変
換レンズをその平面状端面が前記振動子群に対面
するように接合し、平面又は曲面状に形成された
開口端面を有しこの開口端面と対向する他方の面
が前記リニア・セクタ変換レンズの曲面と一致す
るような曲面に形成された伝播媒質をその曲面が
前記リニア・セクタ変換レンズの曲面に対面する
ように接合し、前記振動子群をリニア走査するこ
とにより開口端面よりセクタ走査状の超音波ビー
ムを発射することができるようにしたことを特徴
とする超音波探触子。 2 前記リニア・セクタ変換レンズの曲面を楕円
曲線となるように形成したことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の超音波探触子。 3 前記リニア・セクタ変換レンズの曲面を円弧
状に形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の超音波探触子。 4 前記伝播媒質の開口端面の開口幅を前記曲面
の延面距離より短くしたことを特徴とする特許請
求の範囲第1項又は第2項又は第3項記載の超音
波探触子。 5 前記リニア・セクタ変換レンズの焦点の位置
と前記伝播媒質の開口端面位置とが一致するよう
に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の超音波探触子。 6 前記伝播媒質として、超音波の伝播損失が少
ないゴム又はゴム状材料を使用したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の超音波探触子。 7 前記伝播媒質として、主として水又はゲル状
媒質を使用することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の超音波探触子。 8 前記伝播媒質の開口端面を超音波の波長より
薄い肉厚の材料で構成したことを特徴とする特許
請求の範囲第7項記載の超音波探触子。
[Scope of Claims] 1. A vibrator group consisting of a plurality of vibrators arranged in a straight line, one end surface is formed into a flat shape, and the other end surface opposite to this surface is thinner as it approaches the center. A linear sector conversion lens formed into a curved surface is bonded so that its planar end surface faces the vibrator group, and has an aperture end surface formed in a planar or curved shape and faces this aperture end surface. A propagation medium formed into a curved surface whose other surface coincides with the curved surface of the linear sector conversion lens is bonded so that the curved surface faces the curved surface of the linear sector conversion lens, and the vibrator group is An ultrasonic probe characterized in that it is capable of emitting a sector-scanning ultrasonic beam from an aperture end face by performing linear scanning. 2. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the curved surface of the linear sector conversion lens is formed into an elliptic curve. 3. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the curved surface of the linear sector conversion lens is formed into an arc shape. 4. The ultrasonic probe according to claim 1, 2, or 3, characterized in that the opening width of the opening end face of the propagation medium is shorter than the length of the curved surface. 5. Claim 1, characterized in that the position of the focal point of the linear sector conversion lens and the position of the aperture end face of the propagation medium are arranged to match.
Ultrasonic probe as described in section. 6. The ultrasonic probe according to claim 1, characterized in that the propagation medium is rubber or a rubber-like material with low propagation loss of ultrasonic waves. 7. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein water or a gel-like medium is mainly used as the propagation medium. 8. The ultrasonic probe according to claim 7, wherein the open end face of the propagation medium is made of a material with a thickness thinner than the wavelength of the ultrasonic wave.
JP56003498A 1981-01-13 1981-01-13 Ultrasonic probe Granted JPS57117840A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56003498A JPS57117840A (en) 1981-01-13 1981-01-13 Ultrasonic probe
GB8200699A GB2091520A (en) 1981-01-13 1982-01-11 Ultrasonic Probe
DE19823200762 DE3200762A1 (en) 1981-01-13 1982-01-13 ULTRASONIC PROBE

Applications Claiming Priority (1)

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JP56003498A JPS57117840A (en) 1981-01-13 1981-01-13 Ultrasonic probe

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JPS57117840A JPS57117840A (en) 1982-07-22
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0685852U (en) * 1992-05-06 1994-12-13 光伸工業株式会社 Square safety step

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0685852U (en) * 1992-05-06 1994-12-13 光伸工業株式会社 Square safety step

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