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JPH0263013B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0263013B2
JPH0263013B2 JP23997383A JP23997383A JPH0263013B2 JP H0263013 B2 JPH0263013 B2 JP H0263013B2 JP 23997383 A JP23997383 A JP 23997383A JP 23997383 A JP23997383 A JP 23997383A JP H0263013 B2 JPH0263013 B2 JP H0263013B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transducer
elements
phase
signal
group
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
Application number
JP23997383A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59131337A (en
Inventor
Benedeikuto Burutsukuharuto Kurisutofu
Andore Gurandoshanpu Pieeru
Hofuman Haintsu
Fueeru Rainaa
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.)
KONTORON INSUTSURUMENTSU HOORUDEINGU NV
Original Assignee
KONTORON INSUTSURUMENTSU HOORUDEINGU NV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KONTORON INSUTSURUMENTSU HOORUDEINGU NV filed Critical KONTORON INSUTSURUMENTSU HOORUDEINGU NV
Publication of JPS59131337A publication Critical patent/JPS59131337A/en
Publication of JPH0263013B2 publication Critical patent/JPH0263013B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
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  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、互いに隣接したトランスジユーサ
素子の固定配列からなる超音波トランスジユーサ
を有し、当該超音波トランスジユーサの前記隣接
するトランスジユーサ素子は複数の隣接した群に
連続して周期的に選択されて、被検査対象の不均
質な物体にパルス化された超音波を送信するとと
もに当該物体内の不連続部からのエコー波を受信
する超音波断面像作成システムに関するものであ
る。 超音波断面像を形成するには、従来は超音波ト
ランスジユ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、トランスジユーサを手で動かすとすれば、走
査過程は非常に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。トランスジユーサをモ
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。さらに、水槽中での余分な移動距離が
最大可能像周波数を減少させる結果をもたらす。 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。 上述のような既知の超音波像形成システム(米
国特許第3881466号)においては、トランスジユ
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ユーサ素子の幅によつて決
定される。この既知のシステムにおいては、トラ
ンスジユーサ素子の幅を減少させていつても向上
できる横方向の分解能には超音波ビームの最小幅
によつ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きりしている
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。 全被検査深さにわたり高い横方向分解能を得る
ための知られた方法は、トランスジユーサ素子の
配列体を用いて実施されるいわゆるダイナミツク
集束である(米国特許第3090030号参照)。この種
類の集束においては、トランスジユーサ素子に印
加されるトランスミツタ信号間に時間とともに可
変の遅延を与えることによつて、集束の位置が、
被検査深さにわたりビームの主軸に沿つて時間的
に変えられる。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。 従つて、本発明の目的は、最小の装置でもつ
て、医学診断の目的に充分な横方向分解能を全被
検査深さにわたつて与えることのできるシステム
を提供することである。 その特徴とするところは、超音波トランスジユ
ーサを構成する複数の群のトランスジユーサ素子
を連続的に選択可能な偶数と奇数のトランスジユ
ーサ素子で構成し、当該連続する複数の群は一方
向の素子の数を減らすとともに、これと反対方向
の素子の数を増やすことを交互に繰り返して構成
されていることである。 本発明によれば、1つの群から次の群への超音
波ビームの移動はトランスジユーサ素子配列体中
の2つの隣接する素子の中心間距離の約半分であ
る(従来技術のものでは該中心間距離に等しかつ
た)。このため、走査線数は倍加され、その結果
横方向分解能が向上される。 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。 第1図に示されたように、既知の超音波像形成
システム(米国特許第3881466号)のトランスジ
ユーサ装置11は隣接したトランスジユーサ素子
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の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個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、超音波ビーム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Lの方向に移動す
る。トランスジユーサ群中のA個の素子はパルス
を発生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ユーサ装置11は
非集束超音波ビーム13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図に示されている。 第1図には3つの矢印Q、L、Sで直交座標系
が定義されている。矢印Lはトランスジユーサ装
置11の放射表面の長手方向軸に沿つている。矢
印Sは超音波ビーム13の主軸方向に平行であ
る。矢印Qは矢印LとSで定められる平面に直角
である。添付図面に示された断面図や正面図の位
置はこの座標系によつて定められている。 第3図は本発明を実施するためのトランスジユ
ーサ38の好ましい構成を部分的に断面を含んで
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うに、圧電層35および
電極セグメント31−34を含んでいる。 構成体38に関する上述の説明から、本発明に
よるトランスジユーサ素子が圧電層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ツタ信号を供給
してそこからエコー信号を得ることによつて作動
させることができる。このように、各電極セグメ
ントが本発明に従うトランスジユーサ素子を定め
る。 本発明によつて得られる効果すなわち高い横方
向分解能は、主にトランスジユーサ装置の作動の
新規な態様によるものである。このことをまず第
2図、第4図、第5図を参照して詳細に説明す
る。 第4図は本発明に従うトランスジユーサ群21
の電極セグメント31−34を示している。本発
明に従つ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
ランスミツタ信号41,42が電極セグメント3
1−34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ツタ信号は位相進みを持
つている。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)。 本発明の好ましい実施例において、時間シフト
はトランスミツタ信号の間のみならずトランスジ
ユーサ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。第4図に示したトランスジ
ユーサ群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゜の位相進みを持つ
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2MHz)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
ントへ例えば繰返し周波数2KHzのパルス状で適
当な位相角で供給される。 本発明に従うトランスジユーサ群21の効果は
以下の(1)−(3)の事項によつて改良することができ
る。 (1) 群の外側の素子に対する位相進みの組合せを
トランスミツタ信号約90゜、エコー信号約45゜あ
るいはトランスミツタ信号約45゜、エコー信号
約90゜と選ぶのが有利であることがわかつた。
トランスミツ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
にわたつて狭くすることができる。 (2) トランスミツ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a0を持つたトランスミツタ信号が供
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。望ましくは、トランスミツタ信号とエコー
信号の両方に対する重みづけ比は2:1であ
る。 (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ユ
ーサ構成体(第6図参照)を用いることによつ
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3つの部分
a、b、cに分割したトランスジユーサ構成体
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,33bがトランスミ
ツタ信号41で励起され、残りの能働部分はト
ランスミツタ信号42で励起される。このよう
なシステムでは、湾曲した放射表面を有するト
ランスジユーサ構成体の場合よりも電気的によ
り複雑な構成となるが、平坦な放射表面を持つ
トランスジユーサ構成体でよく、より安価にな
る。 第1図に示された既知のトランスジユーサ装置
11において、超音波ビーム13は各送信および
受信期間の後でトランスジユーサ素子12の幅だ
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幅の半分だけ
移動できたら、像中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
にすることによつても得られるが、その場合は素
子の数が倍となり、従つて複雑さが増大する。 第8a図、第8b図及び第8c図に示したよう
に、本願発明によれば、、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ユ
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。トランスミツ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ユーサ群の素子の数に依存
せずに実質上一様のまゝであるように選ばれる。
表および表に示す振幅と位相の関係は例えば
4素子と3素子を交互に用いる場合に非常に似た
ビーム形状を与える。
The invention comprises an ultrasonic transducer comprising a fixed array of transducer elements adjacent to each other, the adjacent transducer elements of the ultrasonic transducer being periodic in series in a plurality of adjacent groups. The present invention relates to an ultrasonic cross-sectional imaging system that transmits pulsed ultrasound waves to a heterogeneous object to be inspected and receives echo waves from discontinuities within the object. Conventionally, a method of mechanically moving an ultrasonic transducer has been used to form an ultrasonic 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 level of the operator. If the transducer is powered by a motor, a relatively heavy water tank is usually required. Furthermore, the extra travel distance in the aquarium results in a reduction in the maximum possible image frequency. 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. In a known ultrasound imaging system as described above (U.S. Pat. No. 3,881,466), a transducer device creates an unfocused ultrasound beam with lateral resolution determined by the width of the transducer element. be done. In this known system, there is a limit to the lateral resolution that can be improved by decreasing the width of the transducer element, set by the minimum width of the ultrasound beam. Although the cross-sectional images obtained with this known system are relatively sharp, there are still many applications where higher lateral resolution is desired in practice. A known method for obtaining high lateral resolution over the entire examined depth is so-called dynamic focusing, which is implemented using an array of transducer elements (see US Pat. No. 3,090,030). In this type of focusing, the location of the focus is determined by providing a delay that is variable over time between the transmitter signals applied to the transducer elements.
It is varied in time along the main axis of the beam over the depth to be examined. An important drawback of this known method is that it requires relatively complex and therefore expensive electronic circuitry. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a system which, with minimal equipment, can provide sufficient lateral resolution for medical diagnostic purposes over the entire examination depth. The feature is that the plurality of groups of transducer elements constituting the ultrasonic transducer are composed of even and odd numbered transducer elements that can be successively selected. It is constructed by alternately repeating the process of reducing the number of elements in one direction and increasing the number of elements in the opposite direction. According to the invention, the movement of the ultrasound beam from one group to the next is approximately half the center-to-center distance of two adjacent elements in the transducer element array (which is not the case in the prior art). (equal to the center-to-center distance). Therefore, the number of scanning lines is doubled, resulting in improved lateral resolution. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, a transducer apparatus 11 of a known ultrasound imaging system (US Pat. No. 3,881,466) includes an elongated fixed array of adjacent transducer elements 12. A group of A adjacent elements 12 are sequentially excited to generate a pulse. The position of each successive group of A elements is shifted a vertical distance of B elements from the position of the immediately preceding group. In this way, the ultrasound beam 13
is a series of dot-dashed rectangles 14 indicating the position of the beam 13 at each time point equally spaced in time.
As shown, move in the direction of arrow L. It is noted that the known transducer device 11 shown here generates an unfocused ultrasound beam 13, since the A elements in the transducer group are all excited at the same time when generating a pulse. Should. The unfocused radiation characteristic 22 of the ultrasound beam of FIG. 1 is shown in FIG. In FIG. 1, three arrows Q, L, and S define an orthogonal coordinate system. Arrow L is along the longitudinal axis of the radiating surface of transducer device 11. Arrow S is parallel to the main axis direction of the ultrasound beam 13. Arrow Q is perpendicular to the plane defined by arrows L and S. The positions of the cross-sectional views and front views shown in the accompanying drawings are determined by this coordinate system. FIG. 3 depicts, partially in cross-section, a preferred configuration of transducer 38 for practicing the present invention. Arrangement 38 includes a complete electrode 36 that is grounded and one surface 37 that serves as a radiating surface. Structure 38 also includes a fourth
As shown in the back view of the figure, it includes a piezoelectric layer 35 and electrode segments 31-34. From the above description of the structure 38, it is clear that the transducer elements according to the invention can have common parts, such as a piezoelectric layer 35 and a complete electrode 36. Structure 38 according to the invention
can be operated simply by providing an electrode segment on one side, applying a time-shifted transmitter signal thereto and obtaining an echo signal therefrom. Each electrode segment thus defines a transducer element according to the invention. The advantages achieved by the present invention, namely the high lateral resolution, are primarily due to the novel mode of operation of the transducer device. This will first be explained in detail with reference to FIGS. 2, 4, and 5. FIG. 4 shows a transducer group 21 according to the present invention.
The electrode segments 31-34 of FIG. To generate an ultrasound beam in accordance with the present invention, transmitter signals 41, 42, time-shifted with respect to each other as shown in FIG.
1-34. outer segment 31,
The transmitter signal for 34 has a phase lead. In this way, a loosely focused ultrasound beam 23 is created (FIG. 2). 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. The transducer group 21 shown in FIG. 4 has four elements for transmitting and receiving, and the transmitted signal of the outer element and the time-shifted echo signal have a phase lead of 90°. I have it. According to the invention, the phase lead is determined relative to the period (360°) of a high frequency carrier signal (eg 2 MHz). The carrier signal is applied to the subsequent groups of electrode segments in the form of pulses with a repetition rate of 2 KHz, for example, and at a suitable phase angle. The effects of the transducer group 21 according to the present invention can be improved by the following items (1) to (3). (1) It has been found to be advantageous to select the combination of phase leads for the outer elements of the group as approximately 90° for the transmitter signal and approximately 45° for the echo signal, or approximately 45° for the transmitter signal and approximately 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) 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 having a larger amplitude a0 . Similarly, echo signals received from inner segments are multiplied with a larger weighting factor than echo signals from outer elements. Preferably, the weighting ratio for both the transmitter signal and the echo signal is 2:1. (3) It is advantageous to create a loose focusing also in the Q direction shown in FIG. 1, for example by using a transducer arrangement (see FIG. 6) with a slightly curved emitting surface 37. It is. Q
Loose focusing in the directions can also be created electrically using a transducer arrangement, as shown in FIG. 7, in which each electrode segment is divided into three parts a, b, c in the Q direction. 7th
As shown in the figure, only the shaded portion of this segment is used for transmission and reception. The inner parts 32b, 33b are excited with a transmitter signal 41, and the remaining active parts are excited with a transmitter signal 42. Although such a system is electrically more complex than a transducer arrangement with a curved radiating surface, it requires a transducer arrangement with a flat radiating surface and is less expensive. In the known transducer device 11 shown in FIG. 1, the ultrasound beam 13 can be moved by the width of the transducer element 12 after each transmission and reception period. However, if at each point in time the ultrasound beam could be moved a smaller distance, for example by half the width of the element, the number of lines in the image would increase and the resolution would increase. Of course, the same effect could be obtained by halving the width of the elements, but this would double the number of elements and thus increase the complexity. As shown in Figures 8a, 8b and 8c, according to the present invention, 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.
The table and the amplitude and phase relationships shown in the table give very similar beam shapes when using alternating four and three elements, for example.

【表】【table】

【表】 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には理想的には一
点(焦点)となるようなスポツト状に集束するの
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つたものとなる。
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
き線に沿つ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。 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、円錐状の波頭を持つた超音波が放射さ
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543313号)。この種の波頭は例えば円錐状の超
音波トランスジユーサによつて放射される。本発
明に従えば、もし位相角φが、トランスジユーサ
素子92−98とトランスジユーサ群の中心との
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ツタ信号101−10
4で第16図の時間シフトされたエコー信号20
2−208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φ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つ
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
ンスジユーサ装置の放射表面上で一定位相の位置
を示している。簡単のために、この例のようにス
テツプ状に変化する位相の代りに、この図面では
L方向に連続的に変化する位相を示している。本
例において、一定位相の軌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。 より良い円錐状波頭近似は、以下にまず第11
a図、第11b図、第12図に関連して示す本発
明の実施例によつて得られる。この実施例では、
トランスミツ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、トランスジユーサ群の中央
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。Q方向での対応する位相角
分布は、放射表面34をトランスジユーサ装置の
断面に関し第11b図に示されたような形状にす
ることによつて得られる。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127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11a図に示された一
定位相の軌跡106が丸い角を持つようになつた
という事実によつて示されている。 第9a図、第11a図に示した実施例における
トランスジユ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
り大きいアパチヤが得られる。 上述の実施例においても、前に述べた実施例の
場合と同様に、トランスジユーサの放射群の内側
の部分がより大きい振幅を持ち、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、それによつて短射程場(シヨート・
レンジ・フイールド)の改良が図れる。 第2図のようにゆるく集束された超音波ビーム
23を得るために第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。トランスジユー
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l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
深さの半分にほゞ等しくされ、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
ランスジユーサ群の場合には、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に障害が
現われ、従つて横方向分解能も劣化する。しかし
ながら、本発明に従うゆるい集束は、少なくとも
原理的には30゜と180゜の間の位相差で得られる。 次に、トランスジユーサ素子の形状を具体例
(第18図と第19図)に関して説明する。第1
8図に示されたように、群の内側の2個の素子は
位相0゜で送信し、外側の2個の素子は位相90゜で
送信する。第19図と弦の定理から次の式(1)が得
られる。 d2 1=2R・△ ………(1) ここで、d1は所望の90゜の位相シフトを得るた
めの横方向シフト、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。 △=λ/4 ………(2) もしRを80mm(被検物体の深さの約半分)と
し、λを0.75mm(この被長は2MHzの周波数に対
応する)とすると、d1は5.48mmとなる。素子はト
ランスジユーサ群の中心から距離d2=6mmのとこ
ろにあるとする。このd2の値は前に計算した距離
d1にほゞ等しい。 第13図は、超音波断面像作成システムの一ブ
ロツク回路図であつて、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
ユーサ群を用いている。第13図のブロツク回路
図は、第3図に示されたようなトランスジユーサ
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、トランスミツタ信号発生器133、トラ
ンスミツタ信号発生器133からライン135を
通して素子セレクタ駆動スイツチ138へ供給さ
れるトランスミツタ信号134、タイミング発生
器131に接続されたスイツチ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
ンスジユーサ群から送り出されるエコー信号14
2、エコー信号レシーバ143、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146、
信号プロセツサ147、プロセツサ147の出力
信号148、x偏向発生器151、x偏向発生器
151によつて与えられる偏向信号154、Yス
テージ関数発生器152、Yステージ関数発生器
152から送り出されるステージ関数信号15
5、3つの入力X、Y、Zを有するオツシロスコ
ープ156を示している。 タイミング発生器131は周期的なタイミング
パルス132を発生して超音波信号の送信をトリ
ガし必要な正弦信号を発生させる。トランスミツ
タ信号発生器133では4つの電気的トランスミ
ツタパルス121−124(第14図参照)が発
生される。3つの信号122,123,124
は、0゜の位相を持つ信号121に対して+30゜、+
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ツタ信号はラ
イン134上へ送り出される。素子セレクタ駆動
スイツチ138中において、トランスミツタ信号
は7本の供給ラインへ与えられる。それらのライ
ン上でのトランスミツタ信号は+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はスイツチ1
38を通して送信あるいは受信のために所望の7
個の素子を駆動する。各パルスの後、第11a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。同時に、トランスミツタ信号は供給
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ツ
タ信号を得る。エコー信号142は7個のスイツ
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によつて整流され、プロセツサ147を通
つてオツシロスコープ156のz入力へ与えられ
る。プロセツサ147は検出器146から送り出
される信号のダイナミツクレンジを圧縮する。 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。Yステージ関数発生器152はトランスジユ
ーサのスイツ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。 トランスミツタ信号発生器133の構成と作動
についてはまず第14図と第15図を参照しなが
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をトリガし、その発生器16
1の出力信号162(パルス状搬送信号)は位相
0゜、30゜、100゜、180゜を持つ4つの信号を得るよう
にタツプ遅延ライン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。 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。
それらは位相シフタ181−185によつて遅延
を与えられ、加算器186中で加え合される。 第13図のシステム中の素子セレクタ駆動スイ
ツチ138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13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ユーサ群の場合について
原理を説明する。第17図に示されたスイツチン
グダイアグラムは、4トランスジユーサ素子群の
トリガ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(例えば群
の素子32と33)は第5図のようなトランスミ
ツタ信号41でトリガされ、2個の外側の素子
(例えば群中の素子31と34)は第5図のよ
うなトランスミツタ信号42でトリガされる。第
17図において、トランスジユーサ素子は対応す
る電極セグメント31,32,33等で示されて
いる。スイツチ手段191によつて、トランスジ
ユ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
ツチ手段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本の供給ライン1
97と198には第5図のような振幅と位相を有
するトランスミツタ信号41と42が供給され
る。第17図は2つの引続くトランスジユーサ群
(実線)、(点線)に対するスイツチ位置を
示している。スイツチ手段191を制御する装置
には説明は不要であろう。スイツチ手段196で
は、新しい群を駆動するためには、各スイツチ
(例えば213はその前の群を駆動するために
上側のスイツチ(例えば212が前に占めていた
位置と同じ位置におかれる。最も上にあるスイツ
チ211は最も下のスイツチ214が前に占めて
いた位置におかれる。スイツチ手段の電子設計が
適切なら、送信と受信用に同じスイツチを用いる
ことができる。送信と受信に別の電子スイツチを
用いる必要がある場合には、送信と受信とに別々
になつた供給ラインを用いて第17図の回路と同
じものをもう1つ用意すればよい。 以上の実施例の説明では、第17図にその詳細
構成が示された第13図の素子セレクタ駆動スイ
ツチ138に関して、明細書の第25頁で説明した
ように、まず送受信に4個の素子が使われ、各送
信パルスの送出毎に4個の素子からなる群が一つ
の素子づつ移動される。 次に、上記構成の装置が、第8aから第8c図
に例示したように4個と3個の素子を交互に用い
る場合について説明する。第1のパルス印加時に
は、第8a図のように4個の素子にパルスが供給
され、第2のパルス印加時には、第8b図のよう
に3個の素子にパルスが供給され、さらに第3の
パルス印加時には、第8c図のように再度4個の
素子にパルスが供給される。 これらの第1から第3のパルスが印加時には、
第17図の構成において、次のようなスイツチの
開閉位置がとられる。 1 第1のパルス印加時:全てのスイツチが位置
2 第2のパルス印加時: 素子31へのスイツチ;位置(開) 素子32−34へのスイツチ;閉(図示のとう
り) 素子39へのスイツチ;位置(開) スイツチ214;位置 スイツチ213;位置、(図示のとうり) スイツチ212;位置 スイツチ211;位置、(図示のとうり) 3 第3のパルス印加時:全てのスイツチが位置
以上のような、スイツチの切り換えによつて、
素子群は第8a,8b及び8c図に示した様に順
次移動される。ここで、第1のパルス印加時には
素子31と34は同じ供給ライン198に接続さ
れ、もう一組の素子32,33は他の供給ライン
197に接続される。 第2のパルス印加時に、素子32,34は供給
ライン198に接続され、素子33は供給ライン
197に接続される。 また、第3のパルス印加時には素子32と39
は供給ライン198に接続され、かつ素子33,
34はもう一方の供給ライン197に接続され
る。 次に、第14図に示したトランスミツタ信号発
生器133が、4個と3個との交互に変化する素
子群にどのように適用されるかについて詳述す
る。明細書の第15頁には、この動作形態の場合に
用いられる位相角と振幅が例示されている。 4個の素子を用いる場合(第1のパルスと第3
のパルス印加時)、信号線121(0゜位相)を第
17図の供給線197に接続され、この信号線1
21の相対振幅は1(例えば、50Vpp)に設定さ
れる。また、ライン123の信号は供給ライン1
98に接続され、その位相は第14図に示された
様に100゜から90゜に変化され、相対振幅は0.5(例え
ば、25Vpp)が選ばれる。 3個の素子が駆動される場合(第2のパルスの
印加時)、ライン121は供給ライン197に接
続したままとし、ライン123の代わりにライン
122を供給ライン198に接続する。このライ
ン123と122の切り換えは所定のソリツド・
ステイト・スイツチを用いて行うことが出来る。
この時、ライン122の相対位相は30゜から45゜に
変化され、その相対振幅は1(例えば、50Vpp)
とされる。また、この例の場合にはライン124
は使用されない。以上のような、手順で4個と3
個の素子群が交互に用いられる。 次に、この例の場合において、第16図のエコ
ー信号レシーバ装置143の動作について説明す
る。素子セレクタ駆動スイツチ138に接続され
ている供給ライン198が重みづけ装置171に
接続され、同様に供給ライン197が重みづけ装
置172に接続される。残りの重みづけ装置17
3から177まではこの例では用いられ無い。 ここで、4つの素子が用いられる場合には(第
1と第3のパルス印加時)、重みづけ装置171
は信号を係数0.5で重みづけし、重みづけ装置1
72は信号を係数1で重みづけする。位相シフタ
181は位相を−45゜遅延する。 また、3個の素子が用いられる場合には(第2
のパルス印加時)、重みづけ装置171は信号を
係数1で重みづけし、重みづけ装置172も同様
に係数1で重みづけを行う。位相シフタ181は
位相を−22.5゜遅延させる。重みづけ装置172
の係数の変更は、例えば、ソリツド・ステート・
スイツチで抵抗値を換えるなどすれば実現出来
る。位相シフタの位相の調整も、例えば、ソリツ
ド・ステート・スイツチでキヤパシタンスを換え
ることなどで実現出来る。重みづけ係数の選択と
位相遅の選択については明細書の15頁に例示され
ている。 この例示では正の位相(位相進み)の場合につ
いて記載されているが、実際のエコー信号レシー
バ装置では負の位相(位相遅延、遅れ)のみがも
ちいられる。
[Table] In the embodiments described above in connection with FIGS. 1 to 8, when the ultrasonic waves are strongly focused, they are ideally focused in a spot shape, which is a single point (focal point), so the spherical surface It can be called target focusing. However, the second
According to the figures and the description associated with FIG. 6, only a loose focusing takes place, so that the ultrasound beam does not actually have a focal point, but a narrow width.
In a second embodiment of the invention, described below in conjunction with FIGS. 9-13, a different type of focusing is provided, namely along a line which should be called a focal line rather than a focal point. It is done. For this reason, the latter is called aspheric focusing. Regarding the second embodiment of the present invention, first, FIG. 9a,
This will be explained with reference to FIGS. 9b and 10. It is known that ultrasound beams can be effectively focused over considerable distances if the ultrasound waves are emitted with a conical wavefront (Swiss Patent No. 543313). Wavefronts of this type are emitted, for example, by conical ultrasound transducers. In accordance with the present invention, if the phase angle φ can be made to increase linearly with the distance between transducer elements 92-98 and the center of the transducer group, the transmitter signal 101- 10
4 to the time-shifted echo signal 20 of FIG.
2-208 can be approximated to a conical radiation surface. FIG. 10 shows the linear increase in phase angle φ. 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 radiating surface of the transducer device. For simplicity, this figure shows a phase that changes continuously in the L direction instead of a phase that changes stepwise as in this example. In this example, the constant phase trajectory is a set of straight lines 107 rather than a circle as in the case of a conical wavefront. A better conical wavefront approximation is as follows:
This is obtained by the embodiment of the invention shown in connection with FIGS. a, 11b and 12. In this example,
The phase angle of the transmitter signal or time-shifted echo signal is a quadratic function of the position of the corresponding element at the center of the transducer group and a linear function at the ends. A corresponding phase angle distribution in the Q direction is obtained by shaping the emitting surface 34 as shown in FIG. 11b with respect to the cross section of the transducer device. Line 37 in Figure 11b
is preferably a hyperbola. This type of curve is circular in the central region 127 and straight at the ends. The improvement obtained with this embodiment is illustrated by the fact that the constant phase trajectory 106 shown in FIG. 11a now has rounded corners. 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 provides the larger aperture needed to obtain higher resolution. In the embodiments described above, as in the previously described embodiments, the inner part of the transducer's radiation group has a larger amplitude and the echo signals received there are given a greater weighting upon reception. Multiplyed with the factor, thereby increasing short range
Range field) can be improved. Regarding the shapes of the group 21 and the elements 31-34 as shown in FIG. 4 in order to obtain the loosely focused ultrasound beam 23 as shown in FIG. 2, first refer to FIGS. 18 and 19. explain. The transducer group provides effective loose focusing when its width W and length l are 15 to 30 times the wavelength. The radius of curvature R (FIG. 19) of the wavefront is approximately equal to half the depth of the object to be examined, preferably somewhat less. In the case of a transducer group containing four elements, the width of each individual element is such that the phase between the waves emitted from adjacent elements is
It is taken so that it is not much larger than 90°.
If the values of these radii of curvature and phase difference exceed the above-mentioned values, corresponding disturbances appear in the beam shape and the lateral resolution is accordingly degraded. However, loose focusing according to the invention can, at least in principle, be obtained with phase differences between 30° and 180°. Next, the shape of the transducer element will be explained with reference to specific examples (FIGS. 18 and 19). 1st
As shown in Figure 8, the inner two elements of the group transmit with a phase of 0° and the outer two elements transmit with a phase of 90°. From Figure 19 and the string theorem, the following equation (1) can be obtained. d 2 1 = 2R・△ ………(1) where d 1 is the lateral shift to obtain the desired 90° phase shift, R is the radius of curvature of the wavefront, and
This is the distance corresponding to a 90° phase shift. In this case, if the wavelength is λ, then Equation (2) is obtained. △=λ/4 ………(2) If R is 80 mm (approximately half the depth of the object being tested) and λ is 0.75 mm (this depth corresponds to a frequency of 2 MHz), then d 1 is It becomes 5.48mm. The element is assumed to be at a distance d 2 =6 mm from the center of the transducer group. This d 2 value is the previously calculated distance
Approximately equal to d 1 . FIG. 13 is a block circuit diagram of an ultrasonic cross-sectional imaging system that uses a seven-element transducer group for transmission and reception, as shown in FIG. 11a. The block circuit diagram of FIG. 13 includes a transducer structure 38, a timing generator 131, a timing signal 132 sent from the timing generator 131, a transmitter signal generator 133, and a transmitter as shown in FIG. A transmitter signal 134 is provided from a signal generator 133 through line 135 to an element selector drive switch 138, an element counter and decoder 136 for controlling a switch 138 connected to a timing generator 131, and sent from a group of transducers. echo signal 14
2. an echo signal receiver 143; a combined echo signal 144 at the output of the echo signal receiver 143; a time-sensing amplifier 145; a detector 146;
Signal processor 147, output signal 148 of processor 147, x deflection generator 151, deflection signal 154 provided by x deflection generator 151, Y stage function generator 152, stage function signal sent from Y stage function generator 152. 15
5, an oscilloscope 156 with three inputs X, Y, Z is shown. Timing generator 131 generates periodic timing pulses 132 to trigger the transmission of the ultrasound signal and generate the necessary sinusoidal signal. Transmitter signal generator 133 generates four electrical transmitter pulses 121-124 (see FIG. 14). Three signals 122, 123, 124
is +30°, +
It has a phase lead corresponding to the carrier signal phase of 100° and +180°. These transmitter signals are sent out on line 134. In element selector drive switch 138, transmitter signals are applied to seven supply lines. The transmitter signals on those lines are +180°, +100°, +
It has phases of 30°, 0°, +30°, +100°, and +180°.
Element counter and decoder 136 is connected to switch 1
desired 7 for transmission or reception through 38
drive each element. After each pulse, the shape in Figure 11a is shifted by one element in the L direction. At the same time, 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. The echo signal 142 is transmitted from seven switched elements to an echo signal receiver 143.
reach. 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 detector 146 and provided through processor 147 to the z input of oscilloscope 156. Processor 147 compresses the dynamic range of the signal sent from detector 146. The x-deflection generator 151 generates a voltage proportional to the elapsed time since the last pulse was sent. Y stage function generator 152 generates a voltage proportional to the central axis position of the switched group of transducers. The structure and operation of the transmitter signal generator 133 will first be explained with reference to FIGS. 14 and 15. Timing pulse 132 triggers pulsed high frequency generator 161, which
The output signal 162 (pulsed carrier signal) of 1 is the phase
It is delayed in tap delay line 163 to obtain four signals with angles of 0°, 30°, 100°, and 180°. These signals are multiplied with corresponding weighting factors in weighting devices 164-167. FIG. 16 shows the echo signal receiver in detail. The echo signal 142 is transmitted through a weighting device 171-
177 with corresponding weighting factors.
They are delayed by phase shifters 181-185 and summed in adder 186. The basic principles of the preferred embodiment of element selector drive switch 138 in the system of FIG. 13 will first be described with reference to FIG. The device in Figure 13 is 7
Although a group of elements is used, for the sake of simplicity, the principle will be explained here for the case of a transducer group including four elements. The switching diagram shown in FIG. 17 can be used to trigger and shift groups of four transducer elements. The inner two elements of each group (e.g. elements 32 and 33 of the group) are triggered by a transmitter signal 41 as shown in FIG. ) is triggered by a transmitter signal 42 as shown in FIG. In FIG. 17, the transducer elements are shown with corresponding electrode segments 31, 32, 33, etc. By means of switching means 191, the transducer elements are periodically switched between four supply lines 192--
195. These four lines pass through switching means 196 to two supply lines 197.
and 198. These two supply lines 1
97 and 198 are supplied with transmitter signals 41 and 42 having amplitudes and phases as shown in FIG. FIG. 17 shows the switch positions for two successive transducer groups (solid lines), (dotted lines). The device controlling the switch means 191 does not require any explanation. In the switch means 196, in order to drive a new group, each switch (e.g. 213) is placed in the same position previously occupied by the upper switch (e.g. 212) to drive its previous group. The upper switch 211 is placed in the position previously occupied by the lowermost switch 214. If the electronic design of the switch means is suitable, the same switch can be used for transmitting and receiving. Separate switches for transmitting and receiving can be used. If it is necessary to use an electronic switch, it is sufficient to prepare another circuit similar to the one shown in FIG. 17, using separate supply lines for transmitting and receiving. Regarding the element selector drive switch 138 of FIG. 13 whose detailed configuration is shown in FIG. 17, as explained on page 25 of the specification, four elements are used for transmission and reception, and each transmission pulse is sent out. Each time, a group of four elements is moved one element at a time.Next, when the apparatus having the above structure uses four and three elements alternately as illustrated in FIGS. 8a to 8c, When applying the first pulse, the pulse is supplied to four elements as shown in Figure 8a, and when applying the second pulse, the pulse is supplied to three elements as shown in Figure 8b. Furthermore, when the third pulse is applied, the pulse is again supplied to the four elements as shown in Fig. 8c.When these first to third pulses are applied,
In the configuration shown in FIG. 17, the following open and close positions of the switch are taken. 1 When the first pulse is applied: All switches are in position 2 When the second pulse is applied: Switch to element 31; position (open) Switch to elements 32-34; closed (as shown) Switch; position (open) Switch 214; position switch 213; position, (as shown) Switch 212; position switch 211; position, (as shown) 3 When applying the third pulse: All switches are in position or higher By switching a switch such as
The element groups are sequentially moved as shown in Figures 8a, 8b and 8c. Here, when the first pulse is applied, the elements 31 and 34 are connected to the same supply line 198, and the other set of elements 32 and 33 are connected to the other supply line 197. During the second pulse application, elements 32 and 34 are connected to supply line 198 and element 33 is connected to supply line 197. Furthermore, when applying the third pulse, the elements 32 and 39
is connected to supply line 198 and elements 33,
34 is connected to the other supply line 197. We will now discuss in detail how the transmitter signal generator 133 shown in FIG. 14 is applied to alternating groups of four and three elements. Page 15 of the specification illustrates the phase angles and amplitudes used in this mode of operation. When using four elements (first pulse and third pulse
(when a pulse is applied), the signal line 121 (0° phase) is connected to the supply line 197 in FIG.
The relative amplitude of 21 is set to 1 (eg, 50Vpp). Also, the signal on line 123 is
98, its phase is changed from 100° to 90° as shown in FIG. 14, and the relative amplitude is chosen to be 0.5 (for example, 25 Vpp). When three elements are driven (when applying the second pulse), line 121 remains connected to supply line 197 and line 122 is connected to supply line 198 instead of line 123. This switching of lines 123 and 122 is performed according to a predetermined solid state.
This can be done using a state switch.
At this time, the relative phase of line 122 is changed from 30° to 45°, and its relative amplitude is 1 (for example, 50Vpp)
It is said that Also, in this example, line 124
is not used. 4 and 3 in the above steps
element groups are used alternately. Next, in this example, the operation of the echo signal receiver device 143 shown in FIG. 16 will be explained. A supply line 198 connected to the element selector drive switch 138 is connected to a weighting device 171, and a supply line 197 is similarly connected to a weighting device 172. Remaining weighting device 17
3 to 177 are not used in this example. Here, when four elements are used (when applying the first and third pulses), the weighting device 171
weights the signal with a coefficient of 0.5, weighting device 1
72 weights the signal by a factor of 1. Phase shifter 181 delays the phase by -45°. In addition, when three elements are used (second
(when a pulse is applied), the weighting device 171 weights the signal with a coefficient of 1, and the weighting device 172 similarly weights the signal with a coefficient of 1. Phase shifter 181 delays the phase by -22.5°. Weighting device 172
For example, changing the coefficients of
This can be achieved by changing the resistance value with a switch. Adjustment of the phase of the phase shifter can also be achieved, for example, by changing the capacitance with a solid state switch. Selection of weighting coefficients and phase delay are illustrated on page 15 of the specification. Although this example describes the case of a positive phase (phase lead), only a negative phase (phase delay, lag) is used in an actual echo signal receiver device.

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

第1図は、既に述べた従来の超音波断面像形成
システムのトランスジユーサ装置の斜視図であ
る。第2図は、トランスジユ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ユーサ
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3図は、第1図のトランスジユーサ装置
のトランスジユ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
のトランスジユーサ群の裏面図を4個のトランス
ジユーサ素子の場合について示している。第5図
は、第3図のトランスジユーサ群の電極セグメン
トへ印加されるトランスミツタ信号の波形を示
す。第6図は、第3図の構成体中の放射表面の、
第1図のQS面に平行な断面図であつて、表面は
超音波ビームをQ面にゆるく集束させるために適
した形状を有している。第7図は、第3図の構成
例の裏面を示しており、そこにおいては第6図の
凹面になつた表面の代りに平坦な放射表面を用い
てQ方向でのゆるい集束が得られるようになつて
いる。第8a図、第8b図及び第8c図は、本発
明により周期的に連続して選択されるトランスジ
ユーサ群71,72,73の形状を示す図であ
る。第9a図は、トランスジユーサ群の裏面を示
しおり、上記群は電極セグメントを含み、超音波
像形成システムの第2の実施例に用いられてい
る。第9b図は、第9a図のトランスジユーサ群
の放射表面の形状を示す断面図である。第10図
は、第9a図のトランスジユーサ群の電極セグメ
ントに供給されるトランスミツタ信号の波形図で
ある。第11a図は、超音波断面像形成システム
の好ましい実施例に用いられる7個の電極セグメ
ントを有するトランスジユーサ群の裏面図であ
る。第11b図は、第11a図に示したトランス
ジユーサ群の放射表面の好ましい形状を示した断
面図である。第12図は、本発明に従つて第11
a図のトランスジユーサ群の電極セグメントへ印
加されるトランスミツタ信号の波形図である。第
13図は第8aから8c図までに記載された構成
例を動作させる為のシステムの一実施例を示すブ
ロツク図である。第14図は、第13図に示した
システム中のトランスミツタ信号発生器を示すブ
ロツク図である。第15図は、タイミング発生器
(第13図)によつて発生されるタイミングパル
スと、タイミングパルスから取り出されたパルス
状正弦波の波形図である。第16図は、第13図
に示したシステム中のエコー信号レシーバを示す
ブロツク図である。第17図は、第13図に示し
たシステム中の素子セレクタ駆動スイツチの好ま
しい実施例の原理を示す。第13図に示されたシ
ステムは各々7個の素子を有する群を含んでいる
が、簡単のために第17図では4個の素子しか含
んでいないトランスジユ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、トランスジユーサ群の形状とそれの素子を示
している。
FIG. 1 is a perspective view of a transducer device of the conventional ultrasonic cross-sectional imaging system mentioned above. FIG. 2 shows a cross section of the radiation characteristics of a group of transducers compared to the loosely focused radiation characteristics of a group of transducers in the device of FIG. 3 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. FIG. 6 shows the radiation surface in the structure of FIG.
2 is a cross-sectional view parallel to the QS plane of FIG. 1, the surface having a shape suitable for loosely focusing the ultrasound beam on the Q plane; FIG. FIG. 7 shows the reverse side of the example configuration of FIG. 3, in which a flat emitting surface is used instead of the concave surface of FIG. 6 to provide loose focusing in the Q direction. It's getting old. 8a, 8b and 8c are diagrams showing the shapes of the transducer groups 71, 72, 73 that are periodically and successively selected according to the present invention. Figure 9a shows the back side of a transducer group containing electrode segments and used in a second embodiment of an ultrasound imaging system. FIG. 9b is a cross-sectional view showing the shape of the radiating surface of the transducer group of FIG. 9a. FIG. 10 is a waveform diagram of the transmitter signals applied to the electrode segments of the transducer group of FIG. 9a. FIG. 11a is a back view of a transducer group having seven electrode segments used in a preferred embodiment of an ultrasound cross-sectional imaging system. Figure 11b is a cross-sectional view of the preferred configuration of the radiating surface of the transducer group shown in Figure 11a. FIG. 12 shows the 11th
FIG. 4 is a waveform diagram of a transmitter signal applied to the electrode segments of the transducer group of FIG. FIG. 13 is a block diagram showing an embodiment of a system for operating the configuration examples described in FIGS. 8a to 8c. FIG. 14 is a block diagram illustrating the transmitter signal generator in the system shown in FIG. 13. FIG. 15 is a waveform diagram of a timing pulse generated by the timing generator (FIG. 13) and a pulsed sine wave extracted from the timing pulse. FIG. 16 is a block diagram illustrating an echo signal receiver in the system shown in FIG. 13. FIG. 17 illustrates the principle of a preferred embodiment of the element selector drive switch in the system shown in FIG. Although the system shown in FIG. 13 includes groups of seven elements each, for simplicity the principle is shown in FIG. 17 for the case of transducer groups containing only four elements. ing. 18 and 19 show the shape of the transducer group and its elements.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 互いに隣接したトランスジユーサ素子の固定
配列からなる超音波トランスジユーサを有し、当
該超音波トランスジユーサの前記隣接するトラン
スジユーサ素子は複数の隣接した群に連続して周
期的に選択されて、被検査対象の不均質な物体に
パルス化された超音波を送信するとともに当該物
体内の不連続部からのエコー波を受信する超音波
断面像作成システムであつて、 前記複数の群のトランスジユーサ素子は連続的
に選択可能な偶数と奇数のトランスジユーサ素子
を含み、当該連続する複数の群は一方向の素子の
数を減らすとともに、これと反対方向の素子の数
を増やすことを交互に繰り返して構成されること
を特徴とする超音波断面像作成システム。
[Scope of Claims] 1. An ultrasonic transducer comprising a fixed array of transducer elements adjacent to each other, the adjacent transducer elements of the ultrasonic transducer being arranged in series in a plurality of adjacent groups. an ultrasonic cross-sectional imaging system that transmits pulsed ultrasonic waves to a heterogeneous object to be inspected and receives echo waves from discontinuities within the object, and the plurality of groups of transducer elements include successively selectable even and odd numbers of transducer elements, and the successive groups reduce the number of elements in one direction and reduce the number of elements in the opposite direction. An ultrasonic cross-sectional imaging system characterized by being configured by alternately increasing the number of elements.
JP23997383A 1975-12-01 1983-12-21 Cross-sectional image creation method and system Granted JPS59131337A (en)

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CH15555/75 1975-12-01

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JPS59131337A JPS59131337A (en) 1984-07-28
JPH0263013B2 true JPH0263013B2 (en) 1990-12-27

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JPS59131337A (en) 1984-07-28
JPS6366219B2 (en) 1988-12-20
CH594252A5 (en) 1977-12-30
JPS59131338A (en) 1984-07-28

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