JPH0113547B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0113547B2 JPH0113547B2 JP57144057A JP14405782A JPH0113547B2 JP H0113547 B2 JPH0113547 B2 JP H0113547B2 JP 57144057 A JP57144057 A JP 57144057A JP 14405782 A JP14405782 A JP 14405782A JP H0113547 B2 JPH0113547 B2 JP H0113547B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elements
- ultrasonic
- phase
- pitch
- transmitting
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、位相合成によつて所望の方向に対し
て超音波を送波又は受波することのできるフエイ
ズドアレイ振動子の駆動において、グレーテイン
グサイドローブを低減し得るフエイズドアレイ振
動子駆動装置に関するものである。
て超音波を送波又は受波することのできるフエイ
ズドアレイ振動子の駆動において、グレーテイン
グサイドローブを低減し得るフエイズドアレイ振
動子駆動装置に関するものである。
従来より、複数個の超音波変換素子を一定間隔
で直線状に配列したリニアアレイ振動子によつて
超音波を送波又は受波する際に、アレイ振動子の
位置と方向は変えることなく、対象とする複数個
の超音波変換素子を位相駆動（時間遅延をもつて
駆動）することによつて超音波を所望の方向に傾
けて送波又は受波することができることは、良く
知られている。
で直線状に配列したリニアアレイ振動子によつて
超音波を送波又は受波する際に、アレイ振動子の
位置と方向は変えることなく、対象とする複数個
の超音波変換素子を位相駆動（時間遅延をもつて
駆動）することによつて超音波を所望の方向に傾
けて送波又は受波することができることは、良く
知られている。
しかしながら、そのような位相駆動によつてそ
の超音波の主ビームは所望の方向に向けられる
が、その方向とは別な方向において大きな強度を
有する波面いわゆるグレーテイングサイドローブ
が生ずることがある。大きなグレーテイングサイ
ドローブは診断画像上に擬像を生むこととなり、
誤診を招来する結果ともなりかねない。第１図は
主ローブとグレーテイングサイドローブの関係を
説明する図である。すなわち、今、例えば４個の
超音波変換素子TD1〜TD4を位相駆動（TD4，
TD3，TD2，TD1の順により遅く駆動）すると、
主ローブは左下方向に、またサイドローブは右下
方向に向き、その各々の合成波は図示のように主
ビームMRBとグレーテイングサイドローブ
GSRBとになる。この場合の各素子のGSRBは互
いに波面が１波長ずつずれて重なる方向に出現す
る。このようなグレーテイングサイドローブがあ
る場合の感度の指向性を図示すれば第２図のよう
になる。この場合、主ビームが直下方向（θ＝０
の方向）であるとするとθ＝０に主ピークが現わ
れる。グレーテイングサイドローブの発生する
θx、−θx方向に第２の大きな山P1，P2が出現す
る。この山は主ピークに比較してかなり大きく、
無視することができない。主ビームに基づく単峰
の指向性こそが望ましい姿であり、それに近づけ
るためにグレーテイングサイドローブを低減する
ための種々の方法が考えられている。例えば、
送波パルスを短くする、素子のピツチを短くす
る、素子より発生する波長を長くする（低周波
化する）、などがある。しかし、上記は素子の
ダンピング制御が困難であり、は開口（素子数
Ｘピツチ）に制限を加えるため超音波ビームを電
子フオーカツシングにより集束させる場合十分に
細くならず分解能が低下し、また、の場合にも
分解能の低下を招くため、いずれの方法も得策で
はない。
の超音波の主ビームは所望の方向に向けられる
が、その方向とは別な方向において大きな強度を
有する波面いわゆるグレーテイングサイドローブ
が生ずることがある。大きなグレーテイングサイ
ドローブは診断画像上に擬像を生むこととなり、
誤診を招来する結果ともなりかねない。第１図は
主ローブとグレーテイングサイドローブの関係を
説明する図である。すなわち、今、例えば４個の
超音波変換素子TD1〜TD4を位相駆動（TD4，
TD3，TD2，TD1の順により遅く駆動）すると、
主ローブは左下方向に、またサイドローブは右下
方向に向き、その各々の合成波は図示のように主
ビームMRBとグレーテイングサイドローブ
GSRBとになる。この場合の各素子のGSRBは互
いに波面が１波長ずつずれて重なる方向に出現す
る。このようなグレーテイングサイドローブがあ
る場合の感度の指向性を図示すれば第２図のよう
になる。この場合、主ビームが直下方向（θ＝０
の方向）であるとするとθ＝０に主ピークが現わ
れる。グレーテイングサイドローブの発生する
θx、−θx方向に第２の大きな山P1，P2が出現す
る。この山は主ピークに比較してかなり大きく、
無視することができない。主ビームに基づく単峰
の指向性こそが望ましい姿であり、それに近づけ
るためにグレーテイングサイドローブを低減する
ための種々の方法が考えられている。例えば、
送波パルスを短くする、素子のピツチを短くす
る、素子より発生する波長を長くする（低周波
化する）、などがある。しかし、上記は素子の
ダンピング制御が困難であり、は開口（素子数
Ｘピツチ）に制限を加えるため超音波ビームを電
子フオーカツシングにより集束させる場合十分に
細くならず分解能が低下し、また、の場合にも
分解能の低下を招くため、いずれの方法も得策で
はない。
本発明は、このような点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、超音波変換素子を
付勢する送受信回路数を削減しつつグレーテイン
グサイドローブを抑えることのできるフエイズド
アレイ振動子駆動装置を提供することにある。
で、その目的とするところは、超音波変換素子を
付勢する送受信回路数を削減しつつグレーテイン
グサイドローブを抑えることのできるフエイズド
アレイ振動子駆動装置を提供することにある。
本発明は、送信時と受信時とでフエイズドアレ
イの超音波変換素子の配列ピツチが一方の２倍と
なるような関係で超音波変換素子を付勢するよう
にしたことを特徴とするものである。
イの超音波変換素子の配列ピツチが一方の２倍と
なるような関係で超音波変換素子を付勢するよう
にしたことを特徴とするものである。
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。第
３図は本発明の原理を説明するための図である。
すなわち、第３図のイに示すように超音波変換素
子TD1〜TDn（この場合ｎ＝12）がピツチｄ（た
だし、λ／２＜ｄ＜１／√２λ）で直線状に配列さ れているものとする。受波時は第３図のハに示す
ように12個の素子の中の１個置きの６個の素子
（TD1，TD3，TD5，TD7，TD9，TD11で、ピツ
チは2d）で受信する。この場合、グレーテイン
グサイドローブは主ローブに対してθx及び−θx
（図示省略）方向に出現し、その方向においては
隣り合う素子間で丁度１波長分の位相差が出来て
いる。この場合の感度の指向性は第４図のロに示
すようになる。一方、送波時は第３図のロに示す
ように中央の６個の素子（TD4〜TD9、ピツチは
ｄ）を付勢して音波を射出させる。この場合の
θx及び−θx方向においては隣り合う素子間で半
波長の位相差となるので、互いに打消し合つて最
小強度となり、送波時の指向性は第４図のイに示
すようになる。ところで、総合的には送受信の各
指向性を合成した指向性となるから第４図のハに
示すような単峰性の指向性となり、グレーテイン
グサイドローブを抑えたことになつている。
３図は本発明の原理を説明するための図である。
すなわち、第３図のイに示すように超音波変換素
子TD1〜TDn（この場合ｎ＝12）がピツチｄ（た
だし、λ／２＜ｄ＜１／√２λ）で直線状に配列さ れているものとする。受波時は第３図のハに示す
ように12個の素子の中の１個置きの６個の素子
（TD1，TD3，TD5，TD7，TD9，TD11で、ピツ
チは2d）で受信する。この場合、グレーテイン
グサイドローブは主ローブに対してθx及び−θx
（図示省略）方向に出現し、その方向においては
隣り合う素子間で丁度１波長分の位相差が出来て
いる。この場合の感度の指向性は第４図のロに示
すようになる。一方、送波時は第３図のロに示す
ように中央の６個の素子（TD4〜TD9、ピツチは
ｄ）を付勢して音波を射出させる。この場合の
θx及び−θx方向においては隣り合う素子間で半
波長の位相差となるので、互いに打消し合つて最
小強度となり、送波時の指向性は第４図のイに示
すようになる。ところで、総合的には送受信の各
指向性を合成した指向性となるから第４図のハに
示すような単峰性の指向性となり、グレーテイン
グサイドローブを抑えたことになつている。
ここで、主ビームの細さについて検討するに、
ビーム幅は開口（素子の分布している長さ）に逆
比例して細くなるため、第３図に示す実施例で
は、送波時の主ビームの幅は広く、受波時の主ビ
ームは細くなる。送受波の総合では、その中間値
すなわちおよそ全開口の75％程度に対応するビー
ム幅となる。
ビーム幅は開口（素子の分布している長さ）に逆
比例して細くなるため、第３図に示す実施例で
は、送波時の主ビームの幅は広く、受波時の主ビ
ームは細くなる。送受波の総合では、その中間値
すなわちおよそ全開口の75％程度に対応するビー
ム幅となる。
なお、送波と受波を第３図の場合の逆すなわち
第３図のハに示す2dピツチの素子で送波し、第
３図のロに示すｄピツチの素子で受波するように
してもよく、総合的な指向性及びビーム幅は同じ
となる。
第３図のハに示す2dピツチの素子で送波し、第
３図のロに示すｄピツチの素子で受波するように
してもよく、総合的な指向性及びビーム幅は同じ
となる。
第５図は本発明に係る駆動回路の一実施例を示
す構成図である。すなわち、12個の超音波変換素
子TD1〜TD12の中より第３図のロ，ハに示すよ
うに送波時には中央の６個の素子を、受波時には
TD1から１つ置きに位置した６個の素子をスイツ
チ回路Ｓによつて選択し、６個の送受信回路５1
〜５6に接続する。送受信回路５1〜５6は各々同
一の構成となつていて、超音波変換素子を励振す
るための駆動パルスを発生し、その後変換素子よ
り得られるエコー信号を受信して信号処理回路
（図示せず）に送るようになつている。なお、送
受信回路には変換素子を位相駆動するための遅延
回路も含まれている。
す構成図である。すなわち、12個の超音波変換素
子TD1〜TD12の中より第３図のロ，ハに示すよ
うに送波時には中央の６個の素子を、受波時には
TD1から１つ置きに位置した６個の素子をスイツ
チ回路Ｓによつて選択し、６個の送受信回路５1
〜５6に接続する。送受信回路５1〜５6は各々同
一の構成となつていて、超音波変換素子を励振す
るための駆動パルスを発生し、その後変換素子よ
り得られるエコー信号を受信して信号処理回路
（図示せず）に送るようになつている。なお、送
受信回路には変換素子を位相駆動するための遅延
回路も含まれている。
第６図は駆動回路の他の実施例図である。この
実施例の場合には送信と受信とは別々の回路で行
なうようにしている。送信回路６1〜６6によつて
中央の６個の変換素子TD4〜TD9を付勢し、受信
回路７1〜７6によつて2dピツチの変換素子のエコ
ー信号を受信する。この場合、受信回路には送信
回路の出力が直接回り込まないように工夫されて
いる。
実施例の場合には送信と受信とは別々の回路で行
なうようにしている。送信回路６1〜６6によつて
中央の６個の変換素子TD4〜TD9を付勢し、受信
回路７1〜７6によつて2dピツチの変換素子のエコ
ー信号を受信する。この場合、受信回路には送信
回路の出力が直接回り込まないように工夫されて
いる。
なお、第５図及び第６図からも明らかなように
12個の素子の中、総てが使用されるのではなく、
２番目、10番目及び12番目の素子（黒丸）は全く
使用されておらず省略しても何ら差し支えない。
また、素子の数は12個に限定するものではない。
12個の素子の中、総てが使用されるのではなく、
２番目、10番目及び12番目の素子（黒丸）は全く
使用されておらず省略しても何ら差し支えない。
また、素子の数は12個に限定するものではない。
以上説明したように、本発明によれば、超音波
変換素子をｄ（ただし、λ／２＜ｄ＜λ／√２）
のピツチで直線状に配列し、送波時と受波時とで
付勢する変換素子のピツチをｄと2dとに変える
ことによつてグレーテイングサイドローブを抑え
ることができ、しかも付随的に送受信回路数を削
減することができる。
変換素子をｄ（ただし、λ／２＜ｄ＜λ／√２）
のピツチで直線状に配列し、送波時と受波時とで
付勢する変換素子のピツチをｄと2dとに変える
ことによつてグレーテイングサイドローブを抑え
ることができ、しかも付随的に送受信回路数を削
減することができる。
第１図はグレーテイングサイドローブ発生原理
を説明するための図、第２図は第１図における感
度の指向特性図、第３図は本発明の原理を説明す
るための図、第４図は本発明における感度の指向
性を示す図、第５図は本発明に係る駆動回路の一
実施例を示す構成図、第６図は駆動回路の他の実
施例構成図である。 TD1〜TD12……超音波変換素子、Ｓ……スイ
ツチ回路、５1〜５6……送受信回路、６1〜６6…
…送信回路、７1〜７6……受信回路。
を説明するための図、第２図は第１図における感
度の指向特性図、第３図は本発明の原理を説明す
るための図、第４図は本発明における感度の指向
性を示す図、第５図は本発明に係る駆動回路の一
実施例を示す構成図、第６図は駆動回路の他の実
施例構成図である。 TD1〜TD12……超音波変換素子、Ｓ……スイ
ツチ回路、５1〜５6……送受信回路、６1〜６6…
…送信回路、７1〜７6……受信回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数個の超音波変換素子を超音波変換素子よ
り射出される超音波の波長の１／√２より小さく
かつ1/2より大きいピツチｄで直線状に配列し、
位相駆動により超音波を送波および受波すること
ができるフエイズドアレイ振動子と、 フエイズドアレイ振動子を位相駆動する駆動手
段であつて、送波時と受波時とで超音波変換素子
のピツチがｄと2dとに変わるように選択し、か
つ開口の中心がほぼ一致するように選択された振
動子を位相駆動する駆動手段 を具備したことを特徴とするフエイズドアレイ振
動子駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144057A JPS5934176A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | フェイズドアレイ振動子駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144057A JPS5934176A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | フェイズドアレイ振動子駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5934176A JPS5934176A (ja) | 1984-02-24 |
| JPH0113547B2 true JPH0113547B2 (ja) | 1989-03-07 |
Family
ID=15353303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57144057A Granted JPS5934176A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | フェイズドアレイ振動子駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5934176A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6153562A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-17 | Hitachi Ltd | 超音波探触子 |
| JP3934844B2 (ja) * | 2000-02-28 | 2007-06-20 | 株式会社日立メディコ | 超音波診断装置 |
| JP2001305222A (ja) * | 2000-04-26 | 2001-10-31 | Yazaki Corp | 電子走査式超音波物体検出装置及びその方法 |
| JP2001318145A (ja) * | 2000-05-01 | 2001-11-16 | Yazaki Corp | 電子走査式超音波物体検出装置及びその方法 |
| JP6157872B2 (ja) * | 2013-02-20 | 2017-07-05 | 株式会社東芝 | 超音波形状計測装置及び計測方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5190850A (ja) * | 1975-02-06 | 1976-08-09 | ||
| JPS5327058A (en) * | 1976-08-24 | 1978-03-13 | Furuno Electric Co | Directional transmitting*receiving device |
| JPS56164975A (en) * | 1980-05-22 | 1981-12-18 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Tomographic video display system |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP57144057A patent/JPS5934176A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5190850A (ja) * | 1975-02-06 | 1976-08-09 | ||
| JPS5327058A (en) * | 1976-08-24 | 1978-03-13 | Furuno Electric Co | Directional transmitting*receiving device |
| JPS56164975A (en) * | 1980-05-22 | 1981-12-18 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Tomographic video display system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5934176A (ja) | 1984-02-24 |
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