JP3903105B2 - 動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 - Google Patents
動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3903105B2 JP3903105B2 JP2000151135A JP2000151135A JP3903105B2 JP 3903105 B2 JP3903105 B2 JP 3903105B2 JP 2000151135 A JP2000151135 A JP 2000151135A JP 2000151135 A JP2000151135 A JP 2000151135A JP 3903105 B2 JP3903105 B2 JP 3903105B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- dynamic change
- light
- change detection
- subject
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims description 65
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 56
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 32
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 11
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
- G01H9/002—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means for representing acoustic field distribution
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
- G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体中を伝搬する超音波等の動的変化を検出する方法及び装置に関する。また、そのような動的変化検出装置を備える超音波診断装置に関する。なお、本明細書でいう動的変化には、音波、加速度、歪、温度、変位等を含む。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
いわゆる超音波エコー観察等を行う超音波診断装置は、超音波センサー部(探触子)に、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)に代表される圧電材料を用いるのが一般的である。
図12は、現在用いられている一般的な探触子の構造を模式的に示す図である。(A)は全体の斜視図、(B)は配列振動子を拡大して示す斜視図である。
この図の探触子301は、全体として薄い箱型をしており、細長い長方形状の探触面302を有する。この探触面302を人体に当てて超音波を放射し人体の奥部から返ってくる超音波エコーを受信する。探触子301の図の上側には、超音波送受信信号を伝えるケーブル307が接続されている。
【0003】
探触面302内には、超音波の発振子と受振子を兼ねる、櫛状の配列振動子303が収められている。配列振動子303は、薄い(例えば厚さ0.2〜0.3mm)PZTの帯状板に、多数のスリット306(例えば幅0.1mm)を入れて櫛の歯状の個別振動子305(例えば幅0.2mm、長さ20mm)を多数(例えば256個)配列したものである。
図示はされていないが、各個別振動子305には電極が形成されており、信号線が接続されている。また、同様に図示はされていないが、配列振動子303の表面(図の下面)側には、樹脂系材料(ゴム含む)からなる音響レンズ層や整合層が貼られており、裏面側にはバッキング材が貼られている。音響レンズ層は発信する超音波の集束性を良くする。整合層は超音波の発信効率を高める。バッキング材は、振動子を保持する機能を有するとともに、振動子の振動を早く終了させる。
なお、このような超音波探触子及び超音波診断装置については、東洋出版「超音波観察法・診断法」や、医歯薬出版「基礎超音波医学」に詳しく説明されている。
【0004】
ところで、超音波診断分野では、より詳細な被検者の体内情報を取得するために、3次元データの収集が望まれている。それを実現するために、超音波検出部(センサー)を2次元アレー化することが求められている。しかし、上述のPZTにおいては、現状以上の微細化と素子集積は、次のような理由により困難である。すなわち、PZT材料(セラミックス)の加工技術が限界に近くなっており、これ以上の微細化は加工歩留まりの極端な低下につながる。また、配線数が増大し、配線の電気的インピーダンスが増大する。さらに、各素子(個別振動子)間のクロストークが増大する。そのため、PZTを用いた2次元アレー探触子の実現は、現状では困難と考えられている。
【0005】
特表平10−501893には、電気的に励起(ポンピング)された垂直空洞表面放出レーザー(VCSEL)のアレーを含む超音波検出装置が開示されている。各レーザーのキャビティ長は、被検体から伝搬する音響場によって変調される。その結果、得られるレーザー出力は、音響場によって周波数変調される。この変調は、検出器ヘッドで振幅変調に変換され、その後、CCDアレーで検出されて情報が電気的に信号処理アセンブリーに伝えられ処理される。この超音波検出装置によって、高度の周波数帯域幅検出、高空間分解能、及び電気配線の簡略化を達成できるとされている。
【0006】
IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS, AND FREQUENCY CONTROL, VOL.45, NO.3, MAY 1998 には、James D. Hamilton らによる、「High Frequency Ultrasound Imaging Using an Active Optical Detector」と題する文が掲載されている。この文中には、ネオジウム・ドープ・ガラスからなる導波路を有するレーザー及び光変調器を備える超音波検出器が開示されている。
【0007】
つまり、上記両文献には超音波によりレーザー発振周波数を変調させ、その光をファブリーペロー干渉計により光強度変調として超音波を検出する方法が開示されている。また、そのような検出原理のセンサーをアレー化することが開示されている。しかしながら、超音波によるレーザー共振器長の変位を利用する方法は、もともと変位に対する感度が高いため、温度変動など環境変化に対する補償ができないと実用化できない。またアレー化にする場合には、各レーザー素子の発振周波数にバラツキが生じるのは避けがたく、各レーザー素子の発振周波数にバラツキがあっても影響を受けない計測法でなければ、アレーとしての実用化は困難である。
【0008】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、環境変化や各レーザー素子間の固体差による影響をキャンセルでき、安定した検出を行うことのできる動的変化検出方法及び動的変化検出装置を提供することを目的とする。また、そのような動的変化検出装置を備え、3次元データの収集にも適した超音波診断装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決する手段及び発明の実施の形態】
本発明の動的変化検出方法は、 被検体の動的変化をレーザーの共振器ミラーに伝幡させて該ミラーに動的摂動を生じさせることにより、周波数変調を起こさせながら、レーザー光を射出し、 該レーザー光を分割し、 分割された光(分割光)の各々を互いに光路長の異なる光路を通過させるとともに、前記分割光間に周波数シフトを生じさせ、 その後に各分割光を合波して干渉させ、 干渉光を検出して強度信号を得、 該強度信号を復調させて前記レーザー光の周波数変調信号を検出し、 該周波数変調信号から、前記レーザー共振器に伝搬する前記動的変化を検出することを特徴とする。
【0010】
本発明の動的変化検出装置は、 被検体からの動的変化が伝搬されるレーザー共振器を有し、その動的摂動により該レーザーの発する光に周波数変調を起こすレーザーと、 該レーザーの射出したレーザー光を分割する手段と、 分割された各分割光の通過する互いに光路長の異なる二つの光路と、 両光路中で前記分割光間に周波数シフトを生じさせる手段と、 その後に各分割光を合波して干渉させる手段と、 干渉光を検出して強度信号を得る光検出器と、 該強度信号を復調させて前記レーザー光の周波数変調信号を検出する手段と、 を備え、 該周波数変調信号から前記動的変化を検出することを特徴とする。
【0011】
検出環境の変化、例えば、レーザー共振器の温度変動があった場合にも、分割したレーザー光の各々に互いに光路長の異なる光路を通過させるとともに、周波数シフトを生じさせ、その後に合波して干渉させる(いわゆるヘテロダイン干渉)ので、干渉光の強度は温度変動の影響を受けないので、安定して被検体の動的変化を検出できる。レーザー共振器をアレー化した場合においては、各共振器の発振周波数にバラツキがあっても、同じ理由により、安定して被検体の動的変化を検出できる。
【0012】
本発明においては、前記レーザー共振器を、複数個、列状あるいは行列状にアレー化配置して被検体の動的変化を検出することができる。この場合、レーザーからの信号は光であるので、信号伝達のインピーダンスは増大しない。
【0013】
本発明においては、前記レーザーを外部共振器型とすることが好ましい。ここで、外部共振器型レーザーとは、レーザー媒質の外部に光共振器が構成されているものである。このような外部共振器型レーザーが好ましいのは、超音波による摂動が全反射ミラーにのみ生じるからである。
あるいは、垂直型共振器LD(面発光レーザー)も好ましい。ここでは垂直型共振器LD(面発光レーザー)とは、レーザー媒質の構成方向と垂直な方向に光が射出するレーザーのことである。このような、垂直型共振器LD(面発光レーザー)が好ましいのは、レーザー媒質を含む共振器が短く構成できるため、超音波摂動を光共振器全体として受けられるからである。なお、超音波の粗密波の波長λの1/2以下の長さに光共振器が入ってしまえば、光共振器全体として伸び縮みを受けられる。
【0014】
本発明において検出対象となる動的変化は、代表的には音である。その他に、加速度、歪、温度、変位等を検出できる。
【0015】
本発明の超音波診断装置は、被検体に超音波を送信する送信部と、該被検体からの超音波反射エコーを受信し電気信号に変換する受信部と、該受信部の信号を受け画像化処理して表示する画像処理表示部と、を備える超音波診断装置であって上記受信器中に、上記の動的変化検出装置を具備することを特徴とする。
この超音波診断装置は三次元データの収集にも適し、環境変化による影響をキャンセルでき、高解像の体内画像の取得を期待できる。
【0016】
以下、図を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る動的変化検出装置(超音波検出装置)の構成を示す接続図である。
この動的変化検出装置1は、レーザー7を有し、その共振器の全反射ミラー21において、被検体3中を伝搬する超音波5を受ける。レーザー7から発せられたレーザー光L1は、ヘテロダイン干渉系9に送られ、ヘテロダイン干渉系9を通った光は光検出器11で検出される。光検出器11の電気信号は電気信号処理部13で各種の処理を受ける。
【0017】
レーザー7は、図の左から右へ配置されている全反射ミラー21、レーザー媒質23、部分通過ミラー25を有する。このレーザー7は、図示せぬ電気、ランプ、レーザー光等により励起される。
全反射ミラー21には、図の左方向から被検体3(例えば人体)中を伝搬する超音波5が印加される。なお、全反射ミラー21の表面には、図示せぬ音響整合層やシール層が設けられている。このレーザー7においては、超音波5の伝搬により全反射ミラー21の動的摂動が生じ、該動的摂動によって全反射ミラー21と部分通過ミラー25により形成される光共振器に摂動が生じ、レーザー7の発するレーザー光L1は周波数変調される。レーザー7中における、音響−光変調作用の詳細については、図2を参照しつつ後述する。
【0018】
レーザー7の発するレーザー光L1は、ヘテロダイン干渉系9に入射する。ヘテロダイン干渉系9の最もレーザー7寄りには、ビームスプリッター31が配置されている。レーザー光L1は、一部反射し、一部はこのビームスプリッター31を通過する。ビームスプリッター31の先には部分通過ミラー33が配置されている。部分通過ミラー33は、レーザー光L1の一部L2を反射する。反射した光L2の一部はビームスプリッター31で図の下方に反射される。
【0019】
部分通過ミラー33の出側には、音響光学素子(AOM)等からなる周波数シフター35が配置されている。この周波数シフター35は、入射する光L1の周波数をわずかにシフトさせる。部分通過ミラー33を通過したレーザー光L1は、周波数シフター35で周波数シフトされ光L3となる。
周波数シフター35の出側には反射プリズム37が配置されている。反射プリズム37は、周波数シフト光L3を図の左方向に反射する。この光L3は、部分通過ミラー33を一部通過し、ビームスプリッター31で図の下方に反射される。
【0020】
ビームスプリッター31から下方に反射された光L2と光L3は、レンズ39により収束されて、光検出器11上で合波され干渉する。光検出器11は干渉光の強度(振幅)変化を電気信号に変換する。ヘテロダイン干渉系9における光の干渉作用の詳細については後述する。
光検出器11の電気信号は、電気信号処理部13に送られて処理される。
【0021】
電気信号処理部13は、光検出器11の電気信号を増幅するアンプ41、増幅された信号を復調する復調手段43、復調された信号を積分する積分処理手段45、積分処理された信号を波形として表示する波形表示部47、波形を記憶する波形記憶部49を備える。電気信号処理部13における電気信号処理の詳細についても後述する。
【0022】
図2は、図1の動的変化検出装置のレーザー(共振器)を拡大した模式的な図である。図には、レーザー7の全反射ミラー21、レーザー媒質23、部分通過ミラー25が示されている。全反射ミラー21には超音波5が印加されており、全反射ミラー21は、図の左右方向に振動(変位d(t))する。このため、レーザー媒質23の共振器長Lは変化する。
超音波によりレーザー共振器の反射ミラーがd(t)だけ変位すると、レーザーの発振周波数ν(t)も変位し、その大きさは
Δν(t)=−νC ・d(t)/L … (1)
となる。ここでνC はレーザー光の固有の周波数、Lは共振器長である。
【0023】
図1に示されたヘテロダイン干渉光学系9に入るレーザー光L1のうち、ビームスプリッター31を透過し部分通過ミラー33で反射された光L2はその後ビームスプリッター31で反射しレンズ39を介して光検出器11に入る。したがって、超音波が照射されている状態(共振器ミラーに動的変動が生じている状態)でのレーザー光L2は
cos (2πν(t)t+φ1) … (2)
と表される。ここでφ1は、初期位相と、レーザー光L2がレーザ−7から光検出器11に達するまでの光路長とを含んだ値である。
【0024】
一方、部分通過ミラー33及び周波数シフター35を通った光L3は、反射プリズム37で反射された後、再び部分通過ミラー33を透過し、ビームスプリッター31で反射しレンズ39を介して光検出器11に入る。両光L2とL3の光路長差Δ1とすると、光検出器11に入る光L2と光L3とにはΔt=Δ1/cの時間遅延が生じる。したがって、光L3は
cos {2π(ω0 /2π+ν(t−Δt))・t+φ2} … (3)
と表され、
ν(t−Δt)=νC−Δν(t) … (4)
と書き換えることができる。
ここでω0 は周波数シフター35により生じた周波数シフト分であり、φ2は、初期位相と、レーザー光L1の一部(レーザー光L3に変換される部分)がレーザー7から周波数シフター35を通して光検出器11に達するまでの光路長とを含んだ値である。
【0025】
光L2、光L3が光検出器11上でレンズ39により重ね合わされるため、光検出器11上では光L2と光L3の干渉が起こる。この干渉成分は光L2と光L3により生じるビート成分であり、
cos {2π(ω0 /2π−Δν(t))t+φ2−φ1} … (6)
となる。
【0026】
今簡単のため超音波波形を三角波形として、これによりレーザー共振器の反射鏡の変位d(t)を図3で示すと、レーザー発振周波数ν(t)の変位は変位d(t)と逆符号となる図4のようになる。図4のように時間的に発振周波数の変位している光ビームが光路長のある図1に示すような光ヘテロダイン干渉光学系に入ると、図5に示すようなもともとの光ヘテロダイン干渉信号ω0 (発振周波数が一定のときの干渉信号)を中心として、時間遅延分に相当する発振周波数の変化分だけシフトした周波数ω0 /2π±Δν(t)のビート信号が生じることになる。この周波数変調されたビート信号を復調手段で復調すれば、図6に示す復調信号が得られる。この復調信号はもともと時間遅延分に相当する発振周波数の変化分であるから、復調信号を積分処理することで、図7に示すような、全反射ミラー21の変位d(t)すなわち超音波波形を再現できることになる。
積分処理して得られた波形を記憶部49へ格納ないし表示部47に表示することで、超音波をはじめとして、各種物理エネルギーによって発生する動的変動を検出できることになる。
なお、電気信号処理部13における一般的信号処理についての事項は、東洋出版「超音波観察法・診断法」や医歯薬出版「基礎超音波医学」を参照されたい。
【0027】
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る動的変化検出装置(超音波検出装置)の装置構成を示す系統図である。
図の左端部に図1と同様のレーザー7が示されており、同レーザー7の光がレンズ26を介して入射する光ファイバー51が図の右へ延びるように示されている。
【0028】
光ファイバー51は、光カプラー53を通って図の右方向に延びている。光ファイバー51の先には、光ファイバーブラッググレーティング55が接続されている。このグレーティング55は、図1の装置における部分通過ミラー33の役割を果たす。グレーティング55の先には、周波数シフター59が接続されている。この周波数シフター59は圧電素子60の周りに光ファイバー57を巻いたものであり、圧電素子径の変化に伴って光ファイバー57内を通る光の周波数がシフトする。周波数シフター59の先には全反射ミラー61が配置されている。
【0029】
グレーティング55から反射してくる光L2と全反射ミラーから反射してくる光L3とは光カプラー53で合波され、光ファイバー63に入射する。合波された光L2+L3は光検出器11に入射し電気信号に変換され、その後の電気信号処理は図1の装置と同様である。
【0030】
図9は、本発明の第3の実施の形態に係る動的変化検出装置(超音波検出装置)の装置構成を示す系統図である。
この動的変化検出装置は、ヘテロダイン干渉系の構成が図8の動的変化検出装置と少し異なっている。すなわち、図8の装置における光ファイバーブラッググレーティング55の替りに光ファイバー63の末端に全反射ミラー64が設けられている。レーザー光L1の一部L2は全反射ミラー64から反射された後、光カプラー53で、周波数シフター59からの光L3と合波される。
【0031】
図10は本発明の他の実施形態に係る、面発光レーザーアレーを有する動的変化の全体構成を模式的に示す図である。
この動的変化検出装置は、図3の動的変化検出装置をアレー化したものである。すなわち、この動的変化検出装置は、多数のレーザー反射鏡71を行列状にアレー化した面発光レーザーアレー73を有する。各レーザー反射鏡71には図3の動的変化検出装置同様のヘテロダイン干渉系70が接続されている。各干渉系70の干渉光は、それぞれ光ファイバー63を通って、光検出器アレー75に送られ個別に検出される。光検出器アレー75で検出された電気信号は、信号処理アレー77に送られて処理される。
【0032】
したがって、このように動的変化検出装置をアレー化することにより、被検体内の超音波スキャンや偏向、集束をダイナミックかつ同時並行的に行うことができ、3次元データの収集も容易となる。なお、この動的変化検出装置においては信号の導出線は細い光ファイバーであるので、光検出器アレーのような高集積アレー化を実現できる。さらに、信号は光であるので、信号伝達のインピーダンスは増大しない。
【0033】
図11は、本発明の1つの実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
この例の超音波診断装置は、送信部201、探触子209、受信部211、テレビ走査変換部213、表示部(テレビモニター)215等からなる。
送信部201は、パルス状の超音波発信信号を、PZTやPVDFからなる超音波送信用トランスジューサ203に送る。トランスジューサ203は送信超音波を発し、被検体206内に超音波を入射する。なお、トランスジューサ203の下方には超音波用部分通過ミラー205(樹脂性の板等)が配置されている。被検体206では、超音波エコー207が被検体206の奥部216から図の上方に反射され、該エコー207は探触子209内の部分通過ミラー205で右方に反射され、2次元アレー超音波検出部208に入射する。同検出部208は、超音波を光に変換して受診部211に送る。受信部211は、検出部208からの光信号を電気信号に変換する。テレビ走査変換部213は、受信部211からの信号を増幅などしたのちに画像化処理を行う。そして画像化処理された信号は、表示部(テレビモニター)215に送られ画像表示される。
【0034】
以上、図を参照しつつ本発明の具体例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく様々な改変・追加を行うことができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、環境変化や各レーザー素子間の固体差による影響をキャンセルでき、安定した検出を行うことのできる動的変化検出方法及び動的変化検出装置を提供することができる。また、そのような動的変化検出装置を備え、3次元データの収集にも適した超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る動的変化検出装置(超音波検出装置)の構成を示す接続図である。
【図2】図1の動的変化検出装置のレーザー(共振器)を拡大した模式的な図である。
【図3】超音波を印加されて振動しているレーザー共振器の反射鏡の変位d(t)の一例を示すグラフである。
【図4】レーザー共振器の反射鏡が図3に示す変位d(t)で変位する際、レーザー共振器から発振されるレーザーの発振周波数ν(t)を示すグラフである。
【図5】レーザー共振器の反射鏡が図3に示す変位d(t)で変位する際、光検出器における合成光のビート信号の波形を示すグラフである。
【図6】図5に示すビート信号を復調して得られる復調信号を示すグラフである。
【図7】図6に示す復調信号に基づいて再現されたレーザー共振器の反射鏡の変位d(t)を示すグラフである。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る動的変化検出装置(超音波検出装置)の装置構成を示す系統図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態に係る動的変化検出装置(超音波検出装置)の装置構成を示す系統図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係る、面発光レーザーアレーを有する動的変化の全体構成を模式的に示す図である。
【図11】本発明の1つの実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図12】現在用いられている一般的な探触子の構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1. 動的変化検出装置 3.被検体
5. 超音波 7.レーザー
9. ヘテロダイン干渉系 11.光検出器
13.電気信号処理部 21.全反射ミラー
23.レーザー媒質 25.部分通過ミラー
31.ビームスプリッター 33.部分通過ミラー
35.周波数シフター 37.反射プリズム
39.レンズ 41.アンプ
43.復調手段 45.積分処理手段
47.波形表示部 49.波形記憶部
Claims (11)
- 被検体の動的変化をレーザーの共振器ミラーに伝幡させて該ミラーに動的摂動を生じさせることにより、周波数変調を起こさせながら、レーザー光を射出し、
該レーザー光を分割し、
分割された光(分割光)の各々を互いに光路長の異なる光路を通過させるとともに、前記分割光間に周波数シフトを生じさせ、
その後に各分割光を合波して干渉させ、
干渉光を検出して強度信号を得、
該強度信号を復調させて前記レーザー光の周波数変調信号を検出し、
該周波数変調信号から、前記レーザー共振器に伝搬する前記動的変化を検出することを特徴とする動的変化検出方法。 - 前記レーザー共振器を複数個、列状あるいは行列状にアレー化配置して被検体の動的変化を検出することを特徴とする請求項1記載の動的変化検出方法。
- 前記レーザーが外部共振器型であることを特徴とする請求項1又は2記載の動的変化検出方法。
- 前記レーザーが垂直型共振器LD(面発光レーザー)であることを特徴とする請求項1又は2記載の動的変化検出方法。
- 前記動的変化が前記被検体中を伝搬する音波であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の動的変化検出方法。
- 被検体からの動的変化が伝搬されるレーザー共振器を有し、その動的摂動により該レーザーの発する光に周波数変調を起こすレーザーと、
該レーザーの射出したレーザー光を分割する手段と、
分割された各分割光の通過する互いに光路長の異なる二つの光路と、
両光路中で前記分割光間に周波数シフトを生じさせる手段と、
その後に各分割光を合波して干渉させる手段と、
干渉光を検出して強度信号を得る光検出器と、
該強度信号を復調させて前記レーザー光の周波数変調信号を検出する手段と、
を備え、
該周波数変調信号から前記動的変化を検出することを特徴とする動的変化検出装置。 - 前記レーザー共振器を複数個、列状あるいは行列状にアレー化配置して被検体の動的変化を検出することを特徴とする請求項1記載の動的変化検出装置。
- 前記レーザーが外部共振器型であることを特徴とする請求項6又は7記載の動的変化検出装置。
- 前記レーザーが垂直型共振器LD(面発光レーザー)であることを特徴とする請求項6又は7記載の動的変化検出装置。
- 前記動的変化が前記被検体中を伝搬する音波であることを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項記載の動的変化検出装置。
- 被検体に超音波を送信する送信部と、
該被検体からの超音波反射エコーを受信し電気信号に変換する受信部と、
該受信部の信号を受け画像化処理して表示する画像処理表示部と、
を備える超音波診断装置であって;
上記受信部中に、請求項6〜10いずれか1項記載の動的変化検出装置を具備することを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000151135A JP3903105B2 (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 |
KR1020010027003A KR100774939B1 (ko) | 2000-05-23 | 2001-05-17 | 동적변화검출방법, 동적변화검출장치 및 초음파진단장치 |
US09/859,460 US6594290B2 (en) | 2000-05-23 | 2001-05-18 | Dynamic change detecting method, dynamic change detecting apparatus and ultrasonic diagnostic apparatus |
DE60100526T DE60100526T2 (de) | 2000-05-23 | 2001-05-21 | Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen einer dynamischen Veränderung sowie Ultraschall-Diagnosegerät |
EP01112381A EP1158283B1 (en) | 2000-05-23 | 2001-05-21 | Dynamic change detecting method, dynamic change detecting apparatus and ultrasonic diagnostic apparatus |
CNB011159197A CN1261759C (zh) | 2000-05-23 | 2001-05-22 | 超声波动态变化的探测方法、探测装置和超声波诊断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000151135A JP3903105B2 (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001330509A JP2001330509A (ja) | 2001-11-30 |
JP3903105B2 true JP3903105B2 (ja) | 2007-04-11 |
Family
ID=18656741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000151135A Expired - Fee Related JP3903105B2 (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6594290B2 (ja) |
EP (1) | EP1158283B1 (ja) |
JP (1) | JP3903105B2 (ja) |
KR (1) | KR100774939B1 (ja) |
CN (1) | CN1261759C (ja) |
DE (1) | DE60100526T2 (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3903105B2 (ja) | 2000-05-23 | 2007-04-11 | 富士フイルム株式会社 | 動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 |
US7281429B2 (en) * | 2002-11-29 | 2007-10-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Optical hydrophone for a shock-wave field with long service life |
JP2009512232A (ja) * | 2005-06-13 | 2009-03-19 | テクニオン リサーチ アンド デヴェロップメント リミテッド | 遮蔽通信変換器 |
CN100441148C (zh) * | 2005-07-05 | 2008-12-10 | 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 | 一种超声波能量检测系统及超声检测仪 |
KR20130080860A (ko) * | 2006-01-31 | 2013-07-15 | 파나소닉 주식회사 | 초음파 탐촉자 |
DE102006033229B4 (de) * | 2006-07-18 | 2013-05-08 | Ezono Ag | Ultraschallsonde und Verfahren zur optischen Detektion von Ultraschallwellen |
DE102006047982A1 (de) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Siemens Audiologische Technik Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Hörfilfe, sowie Hörhilfe |
JP5330749B2 (ja) * | 2008-07-01 | 2013-10-30 | 株式会社トプコン | 測定装置 |
KR101447392B1 (ko) * | 2010-10-15 | 2014-10-06 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 금속 조직 및 재질의 계측 장치 및 계측 방법 |
GB201112161D0 (en) * | 2011-07-15 | 2011-08-31 | Qinetiq Ltd | Portal monitoring |
WO2013165569A1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-11-07 | Los Alamos National Security, Llc | Acoustic camera |
CN103983344B (zh) * | 2014-06-10 | 2016-08-24 | 华南师范大学 | 一种超声光栅位相振幅的定量测量方法 |
CN107490428B (zh) * | 2016-06-09 | 2020-12-29 | 松下知识产权经营株式会社 | 振动可视化元件、振动计测系统及振动计测方法 |
EP3469670A4 (en) | 2016-06-13 | 2020-05-27 | Vixar, LLC | IMPROVED SELF-MIXING MODULE USING FILTERS |
JP6782470B2 (ja) * | 2018-09-05 | 2020-11-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 計測装置及び計測方法 |
WO2024074368A1 (en) * | 2022-10-06 | 2024-04-11 | Lumiary Sa | Optical path length sensor |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4789240A (en) * | 1985-05-28 | 1988-12-06 | Litton Systems, Inc. | Wavelength switched passive interferometric sensor system |
CA1339426C (en) | 1987-09-01 | 1997-09-02 | Michael R. Layton | Hydrophone demodulator circuit and method |
DE3816755C3 (de) | 1988-05-17 | 1994-09-15 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen der durch Ultraschallwellen verursachten Oberflächenauslenkung eines Prüflings |
US5394488A (en) | 1993-11-30 | 1995-02-28 | United Technologies Corporation | Optical fiber grating based sensor |
JP3107183B2 (ja) * | 1993-12-27 | 2000-11-06 | 株式会社ニレコ | 溶融金属の変位測定方法および装置 |
US5590090A (en) | 1995-03-31 | 1996-12-31 | General Electric Company | Ultrasonic detector using vertical cavity surface emitting lasers |
US5636181A (en) | 1995-04-03 | 1997-06-03 | General Electric Company | Ultrasonic/vibration detection using polarization beating in a microchip laser |
JPH09114100A (ja) * | 1995-10-23 | 1997-05-02 | Sony Corp | レーザ露光描画装置 |
JPH09229718A (ja) | 1996-02-27 | 1997-09-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | 干渉型光ファイバセンサの変調・復調方法 |
KR100201787B1 (ko) * | 1996-06-07 | 1999-06-15 | 고대식 | 횡파를 이용한 토모그라픽 초음파현미경 시스템 |
US5867258A (en) | 1997-07-31 | 1999-02-02 | Litton Systems, Inc. | System for multiplexed high resolution measurement of frequency variations in multimode fiber laser acoustic sensors |
US6008900A (en) * | 1998-02-10 | 1999-12-28 | Litton Systems, Inc. | Method and apparatus for calibration of a multi-channel fiber optic interferometric sensor system in a signal processing system |
US6233052B1 (en) * | 1999-03-19 | 2001-05-15 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Analog detection for cavity lifetime spectroscopy |
JP3903105B2 (ja) | 2000-05-23 | 2007-04-11 | 富士フイルム株式会社 | 動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 |
-
2000
- 2000-05-23 JP JP2000151135A patent/JP3903105B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-05-17 KR KR1020010027003A patent/KR100774939B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-05-18 US US09/859,460 patent/US6594290B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-21 EP EP01112381A patent/EP1158283B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-21 DE DE60100526T patent/DE60100526T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-22 CN CNB011159197A patent/CN1261759C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6594290B2 (en) | 2003-07-15 |
KR20010107583A (ko) | 2001-12-07 |
DE60100526D1 (de) | 2003-09-04 |
EP1158283A1 (en) | 2001-11-28 |
EP1158283B1 (en) | 2003-07-30 |
US20020009103A1 (en) | 2002-01-24 |
JP2001330509A (ja) | 2001-11-30 |
CN1325027A (zh) | 2001-12-05 |
DE60100526T2 (de) | 2004-04-08 |
CN1261759C (zh) | 2006-06-28 |
KR100774939B1 (ko) | 2007-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3903105B2 (ja) | 動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 | |
US6609425B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosis apparatus using the same | |
JP4220102B2 (ja) | 動的変化検出方法、動的変化検出装置及び超音波診断装置 | |
EP1154269B1 (en) | Ultrasonic receiver and ultrasonic diagnostic apparatus | |
US20120157837A1 (en) | Ultrasound probe and ultrasound examination device using the same | |
JP2002209894A (ja) | 超音波用探触子 | |
KR100794645B1 (ko) | 화상 데이터 생성 방법 및 그것을 이용한 초음파진단장치 | |
JPH10501893A (ja) | 垂直空洞表面放出レーザを用いた超音波検出器 | |
KR20030027833A (ko) | 초음파 수신장치 및 그것을 이용한 초음파 진단장치 | |
JP2003169802A (ja) | 超音波用探触子及びそれを用いた超音波診断装置 | |
JP3883481B2 (ja) | 超音波受信装置 | |
JP2002017723A (ja) | 超音波用探触子及びそれを用いた超音波診断装置 | |
JP4076873B2 (ja) | 超音波受信装置及び超音波受信方法 | |
JP4076872B2 (ja) | 超音波受信装置 | |
JP3995612B2 (ja) | 超音波受信装置及び超音波受信方法 | |
JP2002272737A (ja) | 超音波受信装置及びそれを用いた超音波診断装置 | |
JPH10288607A (ja) | 超音波センサ | |
JP2002209890A (ja) | 超音波診断装置 | |
JP2003102734A (ja) | 超音波受信方法及び超音波受信装置、並びに、超音波診断装置 | |
JPH0862186A (ja) | 光式超音波検出方法、光式超音波検出装置及び超音波診断装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050916 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061004 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061017 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061026 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110119 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110119 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120119 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120119 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130119 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130119 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140119 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |