JPS6333860B2 - - Google Patents
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- JPS6333860B2 JPS6333860B2 JP55108802A JP10880280A JPS6333860B2 JP S6333860 B2 JPS6333860 B2 JP S6333860B2 JP 55108802 A JP55108802 A JP 55108802A JP 10880280 A JP10880280 A JP 10880280A JP S6333860 B2 JPS6333860 B2 JP S6333860B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transducer
- elements
- array
- ultrasound
- transducer elements
- Prior art date
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、材料・物体の各種の試験検査や臨床
における診断のための検査において、対象物の断
面の視覚的映像を作成するのに用いられる超音波
撮像装置に関するものであつて、特に、互いに隣
接したトランスジユーサ素子の固定配列体から成
るトランスジユーサ装置を有しており、隣接トラ
ンスジユーサ素子から成る複数のトランスジユー
サ素子群が順次循環的に選択されて、トランスジ
ユーサ素子へのパルス状の電気的トランスミツタ
信号の印加に応答した超音波ビームの発生と該超
音波ビームの実質上走査面内での被検物体中への
送信および(あるいは)被検物体からの反射エコ
ーの受信と受信エコーに応答した電気的エコー信
号の発生を行なうようになつている断面像作成用
の超音波撮像装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention can be used to create a visual image of a cross section of an object in various tests of materials/objects and clinical diagnostic tests. In particular, the ultrasonic imaging device includes a transducer device consisting of a fixed array of adjacent transducer elements, the transducer device comprising a plurality of transducer element groups consisting of adjacent transducer elements. are sequentially and cyclically selected to generate an ultrasound beam in response to application of a pulsed electrical transmitter signal to the transducer element and direct the ultrasound beam substantially within the scan plane into the object under test. The present invention relates to an ultrasonic imaging device for creating a cross-sectional image, which is configured to transmit to and/or receive reflected echoes from an object to be examined, and generate electrical echo signals in response to the received echoes.
「従来の技術」
超音波像(さらに詳細には断面像)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
を通る余分な走行距離は最大可能な像周波数を減
少させる結果をもたらす。"Prior Art" Conventionally, a method of mechanically moving an ultrasound transducer has been used to form an ultrasound image (more specifically, a 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. Additionally, the extra travel distance through the aquarium results in a reduction in the maximum possible image frequency.
それらの欠点を除くために、電子的走査を用い
た超音波撮像装置が開発されてきた。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。 To eliminate these drawbacks, ultrasound imaging devices using electronic scanning have been developed. In this method the ultrasound beam is shifted linearly in time.
心臓診断においては、ビームを回転させていく
扇形走査(セクタ・スキヤニング)撮像法の方
が、ビームを直線的に移動させていく直線走査
(リニア・スキヤニング)撮像法の場合よりも良
い結果をもたらす。その理由は、心臓の像を得る
ための音響的窓が胸骨と肺によつて制限されてい
て小さく、約2×7cm程度しかないからである。
さらに、肋骨も心臓の像をとるのを難しくしてい
る。扇形走査トランスジユーサ装置は数平方cmの
アパーチヤしか必要としないので最も適してい
る。直線走査トランスジユーサ装置は通常10cm以
上の長さを持つているため、効率的に用いること
はできない。 For cardiac diagnosis, sector scanning imaging, in which the beam rotates, provides better results than linear scanning imaging, in which the beam moves in a straight line. . The reason for this is that the acoustic window for obtaining images of the heart is limited by the sternum and lungs and is small, measuring only about 2 x 7 cm.
Furthermore, the ribs also make it difficult to image the heart. Fan-scan transducer devices are most suitable because they require only a few square centimeters of aperture. Linear scan transducer devices typically have lengths of 10 cm or more and therefore cannot be used efficiently.
既知の扇形走査トランスジユーサ装置には、
「フエイズド・アレイ」の原理に基づいて動作す
るものと、機械的接点走査によるものとがある。
前者については、1975年5月12日から同16日にミ
ユンヘンで開催されたthe second European
Congress on Ultrasonics in Medicineの講演集
の第67−74頁に所載のJ.Kisslo、OT.V.Ramm、
F.L.Thurstoneによる「A phase array
ultrasound system for cardiae imaging」と題
する論文に記載されている。後者については、雑
誌Ultrasonicsの1976年1月号の第35−40頁に所
載のA.Shaw、J.S.Paton、N.L.GregoryおよびD.
J.Wheatleyによる「A real time Z−
dimensional ultrasonic scanner for clinical
use」と題する論文に記載されている。 Known sector scan transducer devices include:
Some operate on the "phased array" principle, while others rely on mechanical contact scanning.
Regarding the former, the second European
J. Kisslo, OT. V. Ramm, published on pages 67-74 of the Proceedings of the Congress on Ultrasonics in Medicine.
“A phase array” by FLThurstone
The study was published in a paper entitled ``Usal ultrasound system for cardioeum imaging''. Regarding the latter, A. Shaw, JSPaton, NLGregory and D.
“A real time Z-” by J. Wheatley
dimensional ultrasonic scanner for clinical
It is described in a paper titled ``Use''.
「フエイズド・アレイ」の原理に基づいて動作
する既知の扇形走査トランスジユーサ装置では、
セグメント区分されたトランスジユーサの異なる
セグメント(トランスジユーサ素子)からある時
間遅延をもつて超音波パルスを放射させることに
よつて超音波ビームの角偏向を得ている。これら
の時間遅延は角偏向ばかりでなく超音波ビームの
集束も決定する。同じように、異なるトランスジ
ユーサ素子により受信される信号についても角偏
向と受信特性の集束性に依存した量だけ遅延する
必要がある。 In the known fan-scanning transducer device, which operates on the "phased array" principle,
Angular deflection of the ultrasound beam is obtained by emitting ultrasound pulses with a certain time delay from different segments (transducer elements) of a segmented transducer. These time delays determine not only the angular deflection but also the focusing of the ultrasound beam. Similarly, signals received by different transducer elements need to be delayed by an amount that depends on the angular deflection and the convergence of the reception characteristics.
「発明が解決しようとする問題点」
フエイズド・アレイ方式の扇形走査トランスジ
ユーサ装置の主な欠点は装置の複雑さにある。首
尾よく機能させるためには、そのような装置のト
ランスジユーサは少なくとも64個の素子を必要と
する。ビームを128通りの方向に偏向させたい場
合、64個の各素子について128通りの異なる時間
遅延、それゆえ、総計で128×64=8192通りの時
間遅延を与える必要がある。これらを実行するの
にいくつかの方法がなされているが、そのような
システムの複雑性は依然として高いままである。PROBLEM SOLVED BY THE INVENTION The major drawback of phased array sector scan transducer systems is their complexity. To function successfully, the transducer of such a device requires at least 64 elements. If we want to deflect the beam in 128 directions, we need to provide 128 different time delays for each of the 64 elements, so a total of 128 x 64 = 8192 time delays. Although several methods have been used to implement these, the complexity of such systems remains high.
フエイズド・アレイ方式の扇形走査トランスジ
ユーサ装置の他の欠点は、セグメント区分された
トランスジユーサ自体にある。経験によれば、こ
のようなトランスジユーサは多数の直線状に並ん
だ放射体という単純なモデルに従う振舞はしない
し、表面波の伝播に悪影響を及ぼす多くの副次的
効果も存在する。 Another drawback of phased array sector scan transducer devices is the segmented transducer itself. Experience has shown that such transducers do not behave according to the simple model of many linear radiators, and there are many side effects that adversely affect surface wave propagation.
他方、既知の機械的扇形走査トランスジユーサ
装置においては、簡単なモノリシツクなトランス
ジユーサによつてビームが形成され、ビームの偏
向はトランスジユーサを機械的に回転させること
によつて行なわれる。この場合には、電子系の複
雑さやトランスジユーサ自体の問題は最小となる
が、機械的に動作する装置としての次のような欠
点を有している。 On the other hand, in known mechanical fan-scan transducer systems, the beam is formed by a simple monolithic transducer, and beam deflection is accomplished by mechanically rotating the transducer. In this case, the complexity of the electronic system and the problems with the transducer itself are minimized, but it has the following disadvantages as a mechanically operated device.
(1) 機械的慣性。これは撮像速度の上限を制約す
る。また、機械的慣性は同時的な実時間像や高
分解能のタイム・モーシヨン記録を得ることを
不可能にする。電子的走査のトランスジユーサ
装置の場合に可能なこの動作モードでは、超音
波ビームが1つの像の形成の間に数回タイム・
モーシヨン方向にジヤンプするが、このような
動作モードは、機械的走査のトランスジユーサ
では機械的慣性のため行なえない。(1) Mechanical inertia. This limits the upper limit of imaging speed. Mechanical inertia also makes it impossible to obtain simultaneous real-time images or high-resolution time-motion records. In this mode of operation, possible with electronically scanned transducer devices, the ultrasound beam is timed several times during the formation of one image.
This mode of operation is not possible with mechanically scanning transducers due to mechanical inertia.
(2) 機械的摩耗のため機械的部分の調整や取換え
を必要とする。これは非稼働時間となる。(2) Mechanical wear requires adjustment or replacement of mechanical parts. This is non-working time.
(3) 動く部分が軽くて平衡がとれていても、医師
および(あるいは)患者に不快感を与えるいく
らかの振動がある。これはまた、像の動きをか
く乱する可能性がある。(3) Even if the moving parts are light and balanced, there is some vibration that can cause discomfort to the physician and/or patient. This can also disrupt image movement.
それゆえ、本発明の目的は、上記既知の扇形走
査トランスジユーサ装置の欠点が除去できる超音
波撮像装置を提供することである。 It is therefore an object of the present invention to provide an ultrasound imaging device in which the drawbacks of the above-mentioned known fan-scan transducer devices can be eliminated.
「問題点を解決するための技術手段」
本発明は従来技術における上述の問題点を解決
してその目的を達成するために、断面像作成用の
超音波撮像装置において、下記の技術手段(A)、
(B)、(C)及び(D)、を必須の構成要件として採択
し結合したことを特徴とする。すなわち、
(A) 互いに隣接したトランスジユーサ素子の固定
的かつ、細長い配列体を含むトランスジユーサ
装置を有しており、隣接トランスジユーサ素子
から成る複数のトランスジユーサ素子群が順次
循環的に選択されて、トランスジユーサ素子へ
のパルス状の電気的トランスミツタ信号の印加
に応答した超音波ビームの発生と該超音波ビー
ムの実質上走査面内での被検物中へ送信、およ
び(あるいは)被検物体からの超音波エコーの
受信と受信エコーに応答し電気的エコー信号の
発生を行なうようにしていること:
(B) 前記トランスジユーサ装置は走査面内で弧状
をなしていて、複数のトランスジユーサ素子群
の循環的選択によつて前記超音波透過領域での
扇形走査のために、循環する超音波ビームの発
生および(あるいは)前記超音波透過領域での
扇形走査を行なうことにより誘起されるエコー
の受信を行なうようになつていること:
(C) 超音波透過領域との間に閉包囲体内に包含さ
れた先行経路が設けられていること:
(D) 前記トランスジユーサ装置のトランスジユ
ーサ素子に実質上面していてその中心が前記
トランスジユーサ装置のなす弧の中心に位置
した第2トランスジユーサ素子配列体(すな
わち、第1のフエイズド・アレイ)と、該第
2配列体のトランスジユーサ素子にそれぞれ
電気的に接続されたトランスジユーサ素子を
有する第3トランスジユーサ配列体(すなわ
ち、第2のフエイズド・アレイ)とが設けら
れていること:
前記第2配列体は、前記トランスジユーサ
装置の選択されたトランスジユーサ素子群に
より発生された超音波ビームを受信してこれ
に対応する電気的信号を前記第3配列体に伝
送して該第3配列体がそれに対応した超音波
ビームを放射するようにし、また、前記第3
配列体により受信されるエコー波に対応する
電気的信号を受信してこれに対応した超音波
ビームを前記トランスジユーサ装置の前記選
択されたトランスジユーサ素子群に送信する
ようになつていること。"Technical Means for Solving the Problems" In order to solve the above-mentioned problems in the prior art and achieve the objective, the present invention provides the following technical means (A ),
It is characterized by adopting and combining (B), (C), and (D) as essential constituent elements. (A) having a transducer device including a fixed, elongated array of adjacent transducer elements, wherein a plurality of transducer element groups of adjacent transducer elements are sequentially and cyclically arranged; generating an ultrasound beam and transmitting the ultrasound beam into the specimen substantially in the scan plane in response to application of a pulsed electrical transmitter signal to the transducer element; (or) receiving ultrasonic echoes from the object under test and generating electrical echo signals in response to the received echoes: (B) the transducer device has an arc shape in the scanning plane; generating a circulating ultrasound beam and/or fanning the ultrasound transmission region for fan scanning in the ultrasound transmission region by cyclic selection of a plurality of transducer elements; (C) A leading path enclosed within a closed enclosure is provided between the ultrasonic transmission region and the ultrasonic transmissive region; (D) the transformer a second transducer element array (i.e., a first phased array) substantially facing the transducer elements of the transducer device and having its center located at the center of the arc of the transducer device; a third transducer array (i.e., a second phased array) having transducer elements each electrically connected to the transducer elements of the second array; The second array receives the ultrasound beam generated by the selected transducer element group of the transducer device and transmits a corresponding electrical signal to the third array. 3 arrays emit corresponding ultrasonic beams;
receiving an electrical signal corresponding to an echo wave received by the array and transmitting a corresponding ultrasound beam to the selected transducer element group of the transducer device; .
なお、本願発明の要旨において、本発明を特徴
付ける最重要な構成要件は上記技術手段(D)及び
である。 In addition, in the gist of the present invention, the most important constituent elements characterizing the present invention are the above-mentioned technical means (D) and.
別の見地から端的に表現すれば、本発明による
超音波撮像装置では、弧状にしたトランスジユー
サ装置を使用し、かつ、このトランスジユーサ装
置中のトランスジユーサ素子を、直線状になつて
いるトランスジユーサ装置で直線走査を履行する
それ自体公知の方法で、電子的に駆動することに
よつて、扇形走査を得るようにしている、といえ
よう。 Expressed simply from another point of view, the ultrasonic imaging device according to the present invention uses an arc-shaped transducer device, and the transducer elements in this transducer device are linearly shaped. It can be said that a fan-shaped scan is obtained by electronically driving the transducer device in a manner known per se for implementing a linear scan.
「実施例」
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の前提と
なつた従来技術との関連において本発明に従う超
音波撮像装置の実施例を説明することにより、そ
の原理、具体的構成及び作用などを明らかにす
る。"Embodiments" Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the ultrasonic imaging device according to the present invention will be described in relation to the prior art that is the premise of the present invention, and the principles, specific configurations, and operations thereof will be explained. etc. will be revealed.
第1図と第2図は、各別の従来技術における扇
形走査の走査線と直線走査の走査線をそれぞれ概
略的に示したものである。 FIG. 1 and FIG. 2 schematically illustrate scan lines of fan-shaped scanning and linear scanning, respectively, in different prior art techniques.
後述するように、本発明の実施例で用いるトラ
ンスジユーサ装置の主要構成部は、個々の素子
(セグメント)が一直線上ではなく一円弧の上に
設けられているような細長いトランスジユーサで
あり、その走査可能領域それ自体は第3図に示さ
れるような従来技術のそれを本質的には異ならな
い。第1図や第2図の場合も同様であるが、トラ
ンスジユーサは第3図の図面の上方にあるとし、
走査可能領域の上半分を先行経路領域として用い
て下半分のみを撮像のために用いるとすると、第
1図のようなビーム回転を伴う装置が得られる。
第4図には、従来技術において、電子的走査の弧
状トランスジユーサ装置を含むサウンドヘツド全
体が示されている。第4図において、ハウジング
301の上部に弧状の圧電セラミツクのトランス
ジユーサ302がとりつけられており、その上に
個々の電極セグメント303がとりつけられてい
る。上の方へ反射される超音波は吸収体304内
で消滅する。ハウジング301の下部は音波吸収
物質305で内張りされていて、先行経路をなす
超音波伝送媒体306が充填されている。サウン
ドヘツドの底の部分はダイアフラム307によつ
て閉じられている。ダイアフラム307は、トラ
ンスジユーサ302によつて形成される弧の中心
すなわち、走査可能領域(第3図参照)中で最も
狭い場所のところにとりつけられている。ダイア
フラム307とトランスジユーサ302の間の互
いに干渉し合う多重反射を像から除くために、ト
ランスジユーサとダイアフラムとの間の走行時間
は、ダイアフラムと撮像しようとしている物体の
うち最も遠い物体との間の走行時間と正確に同じ
でなければならない。このことは、先行経路に水
を用いるときは、トランスジユーサの弧の半径が
最大侵入(撮像)深さに正確に等しくなければな
らないことを意味する。それは人体と水はほぼ同
じ音速(約1500m/sec)を持つているからであ
る。 As will be described later, the main components of the transducer device used in the embodiments of the present invention are elongated transducers in which the individual elements (segments) are arranged not in a straight line but on a circular arc. , whose scannable area itself is not essentially different from that of the prior art as shown in FIG. The same applies to Figures 1 and 2, but the transducer is assumed to be above the drawing in Figure 3,
If the upper half of the scannable area is used as the advance path area and only the lower half is used for imaging, an apparatus with beam rotation as shown in FIG. 1 is obtained.
FIG. 4 shows a complete soundhead including an electronically scanned arc transducer device in the prior art. In FIG. 4, an arcuate piezoelectric ceramic transducer 302 is mounted on the top of a housing 301, and individual electrode segments 303 are mounted thereon. Ultrasonic waves reflected upward disappear within the absorber 304. The lower part of the housing 301 is lined with a sound absorbing material 305 and filled with an ultrasound transmission medium 306 forming a leading path. The bottom portion of the soundhead is closed by a diaphragm 307. The diaphragm 307 is mounted at the center of the arc formed by the transducer 302, ie at the narrowest point in the scannable area (see FIG. 3). To eliminate mutually interfering multiple reflections between the diaphragm 307 and the transducer 302 from the image, the transit time between the transducer and the diaphragm is adjusted to the distance between the diaphragm and the farthest object being imaged. must be exactly the same as the travel time between. This means that when using water in the lead path, the radius of the transducer arc must be exactly equal to the maximum penetration (imaging) depth. This is because the human body and water have almost the same speed of sound (approximately 1500 m/sec).
ビームの形状は、次のようにして最適化するこ
とができる。もしトランスジユーサ素子群中の全
てのトランスジユーサ素子(これらは個々の電極
セグメントによつて定められる)が作動されしか
も同時に同じ位相でオンにされるとすると、ビー
ムは弧の中心、すなわち、ダイアフラム307の
ところに集速される。次いで、侵入深さが増すと
共にビームは徐々に広がつていき、装置の横方向
分解能は徐々に悪くなる。ビームを弧の中心でな
くダイアフラム307から測つた最大撮像深さの
約2/3付近のところにゆるく集束させるようにす
れば、横方向分解能の大幅な改良が得られる。こ
のようなゆるい集束は、送信および(あるいは)
受信中に個々のトランスジユーサ素子に適当な位
相シフトを与えることによつて達成される。この
位相シフトは、直線走査トランスジユーサ装置の
場合とは逆の符号(すなわち、位相遅れ)を有し
ている。このことの理由を送信の場合について第
5図と第6図を参照して説明する。第5図に示し
たように、直線走査トランスジユーサ装置を用い
る従来技術において、ゆるい集束をさせる場合に
は、実線で表わしたように平担な波頭の代りに点
線で表わしたような円筒状の波頭にされる。その
ため、ビーム軸(選択されたトランスジユーサ素
子群の中心)から遠く離れる程、トランスミツタ
信号にはそれに対応した大きい位相進みが必要で
ある。これに対して、弧状トランスジユーサ装置
を用いる従来技術の場合には、第6図に示したよ
うに、弧の中心でビーム集束を起こさせる実線で
表わした波頭の変りにそれよりも湾曲が小さい点
線で表わしたような破頭にしてゆるい集束を起こ
させる。そのため、ビーム軸から遠く離れる程、
トランスミツタ信号の位相を徐々に大きく遅らせ
る必要がある。同じようなことは受信の場合につ
いても言える。ビームの形状は、トランスジユー
サ素子群の特定の形状に依存するが、アポダイゼ
ーシヨンによつてさらに改良することができる。
例えば、外側の素子ほどトランスミツタ信号およ
び(あるいは)エコー信号の振幅を減少させる。
ビーム形状の改良には、ゆるい集束のために用い
られる異なる位相の数も重要である。 The beam shape can be optimized as follows. If all transducer elements in a group of transducer elements (defined by their individual electrode segments) are activated and turned on at the same time and with the same phase, the beam will be centered at the center of the arc, i.e. The velocity is collected at the diaphragm 307. Then, as the penetration depth increases, the beam becomes progressively wider and the lateral resolution of the device becomes progressively worse. Significant improvements in lateral resolution can be obtained by focusing the beam loosely at about two-thirds of the maximum imaging depth as measured from diaphragm 307 rather than at the center of the arc. Such loose focusing may cause transmission and/or
This is accomplished by providing appropriate phase shifts to the individual transducer elements during reception. This phase shift has the opposite sign (ie, phase lag) than for a linear scan transducer device. The reason for this will be explained in the case of transmission with reference to FIGS. 5 and 6. As shown in FIG. 5, in the prior art using a linear scanning transducer device, when loose focusing is required, instead of a flat wavefront as shown in solid lines, a cylindrical wavefront as shown in dotted lines is created. Become the crest of a wave. Therefore, the farther away from the beam axis (the center of the selected transducer elements) the transmitter signal needs to have a correspondingly larger phase advance. On the other hand, in the case of the prior art using an arc-shaped transducer device, as shown in FIG. The head is broken as shown by the small dotted line to cause a gentle convergence. Therefore, the further away from the beam axis, the
It is necessary to gradually delay the phase of the transmitter signal. The same thing can be said about reception. The shape of the beam depends on the particular shape of the transducer elements, but can be further refined by apodization.
For example, outer elements reduce the amplitude of the transmitter signal and/or echo signal.
The number of different phases used for loose focusing is also important in improving the beam shape.
第7図は、本発明に従う超音波撮像装置の好ま
しい実施例のブロツク回路図である。本実施例で
は、送信および受信のために7個のトランスジユ
ーサ素子から成る群を用いている。第7図のブロ
ツク回路図は、互いに隣接したトランスジユーサ
素子41の固定配列体から成る弧状トランスジユ
ーサ装置40と、タイミング発生器131と、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と、トランスミツタ信号発生器13
3と、トランスミツタ信号発生器133から線1
35を通して素子選択および駆動スイツチ138
へ供給されるトランスミツタ信号134と、タイ
ミング発生器131に接続されていて線137を
通して素子選択および駆動スイツチ138を制御
する素子カウンタおよびデコーダ136と、トラ
ンスジユーサ群から送り出されるエコー信号14
2と、エコー信号レシーバ143と、エコー信号
レシーバ143の出力側の組合されたエコー信号
144と、時刻感知増幅器145と、検出器14
6と、信号プロセツサ147と、信号プロセツサ
147の出力信号148と、X偏向発生器151
と、X偏向発生器151によつて与えられる偏向
信号154と、Yステージ関数発生器152と、
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155と、3つの入力X,Y,Z
を有するオツシロスコープ156とを示してい
る。 FIG. 7 is a block circuit diagram of a preferred embodiment of an ultrasound imaging device according to the present invention. In this example, a group of seven transducer elements is used for transmitting and receiving. The block circuit diagram of FIG. 7 shows an arc-shaped transducer device 40 consisting of a fixed array of adjacent transducer elements 41, a timing generator 131, a timing signal 132 outputted from the timing generator 131, and a transducer device 40. Mituta signal generator 13
3 and line 1 from transmitter signal generator 133.
35 through element selection and drive switch 138
an element counter and decoder 136 connected to the timing generator 131 and controlling the element selection and drive switch 138 through line 137; and an echo signal 14 sent from the transducer group.
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, and a detector 14.
6, a signal processor 147, an output signal 148 of the signal processor 147, and an X deflection generator 151.
, a deflection signal 154 provided by an X deflection generator 151, and a Y stage function generator 152.
A stage function signal 155 sent out from a Y stage function generator 152 and three inputs X, Y, Z
An oscilloscope 156 having an oscilloscope 156 is shown.
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、また必要な同期信号を発生させる。トラン
スミツタ信号発生器133では、第8図に示され
ているように、4つの電気的トランスミツタパル
ス信号121−124が発生される。信号12
2,123,124は、0゜の位相を持つ信号12
1に対して−θ1、−θ2、−θ3の搬送信号位相に対応
した位相遅れを有している。これらのトランスミ
ツタ信号は線134上へ送り出されている。素子
選択および駆動スイツチ138中において、トラ
ンスミツタ信号は7本の供給線139へ与えられ
る。それらの線上でのトランスミツタ信号は−
θ3、−θ2、−θ1、0゜、−θ1、−θ2、−θ3の位相
を有して
いる。素子カウンタおよびデコーダ136は素子
選択および駆動スイツチ138を通して所望の7
個の素子を送信あるいは受信のために駆動する。
各パルスの後、7素子群は1素子分シフトされ
る。これと同時に、トランスミツタ信号は供給線
139上で循環的に前記異なる位相と相互交換さ
れ、各素子は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るとともに異なる重み
づけ係数で重みづけされたのち加え合わされる。
エコー信号レシーバ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14
5を通る。信号は次に検波器146で整流され、
信号プロセツサ147を通つてオツシロスコープ
156のZ入力へ与えられる。信号プロセツサ1
47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。 A timing generator 131 generates periodic timing pulses 132 to trigger the transmission of the ultrasound signal and also generates the necessary synchronization signals. Transmitter signal generator 133 generates four electrical transmitter pulse signals 121-124, as shown in FIG. signal 12
2, 123, 124 are signals 12 with a phase of 0°
1, it has a phase delay corresponding to the carrier signal phase of -θ 1 , -θ 2 , and -θ 3 . These transmitter signals are sent out on line 134. In the element select and drive switch 138, transmitter signals are applied to seven supply lines 139. The transmitter signal on those lines is −
It has phases of θ 3 , −θ 2 , −θ 1 , 0°, −θ 1 , −θ 2 , and −θ 3 . Element counter and decoder 136 selects the desired seven through element selection and drive switch 138.
drives each element for transmission or reception.
After each pulse, the 7-element group is shifted by one element. At the same time, the transmitter signal is cyclically interchanged with the different phases on the supply line 139, so that each element obtains a corresponding transmitter signal with the correct phase. Echo signals 142 reach an echo signal receiver 143 from the seven switched elements. Therefore, these signals are given different delays, weighted with different weighting coefficients, and then added together.
The output signal 144 of the echo signal receiver 143 is
Time-sensing amplifier 14 to compensate for attenuation in the tissue under test
Pass through 5. The signal is then rectified by a detector 146,
The signal is applied through a signal processor 147 to the Z input of an oscilloscope 156. Signal processor 1
47 compresses the dynamic range of the signal sent out from detector 146.
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、スイツチオ
ンされているトランスジユーサ素子群の中心軸の
位置に比例した電圧を発生する。 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 position of the center axis of the transducer elements being switched on.
第7図に示したトランスミツタ信号発生器13
3の詳細が第8図に示されている。タイミングパ
ルス132(第9図参照)はパルス状高周波発生
器161をトリガし、発生器161の出力信号1
62(パルス状搬送信号−第9図参照)は位相
0゜、−θ1、−θ2、−θ3を持つ4つの信号を得るため
に
タツプ遅延線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
みづけ係数で重みづけされる。 Transmitter signal generator 13 shown in FIG.
3 is shown in detail in FIG. The timing pulse 132 (see FIG. 9) triggers the pulsed high-frequency generator 161 and outputs the output signal 1 of the generator 161.
62 (pulsed carrier signal - see Figure 9) is the phase
It is delayed in tap delay line 163 to obtain four signals with 0°, -θ 1 , -θ 2 and -θ 3 . These signals are weighted with corresponding weighting factors in weighting devices 164-167.
第10図には第7図に示したエコー信号レシー
バ143の詳細が示されている。エコー信号14
2は重みづけ装置171−177中で対応した重
みづけ係数で重みづけされる。それらは移相器1
81−185によつて遅延を与えられ、加算器1
86中で加え合される。 FIG. 10 shows details of the echo signal receiver 143 shown in FIG. 7. echo signal 14
2 are weighted with corresponding weighting coefficients in weighting devices 171-177. They are phase shifter 1
81-185 and adder 1
86.
第7図に示した素子選択および駆動スイツチ1
38の好ましい例の基本的原理を第11図を参照
して説明する。第7図の装置は7素子群を用いて
いるが、簡単化のために、ここでは、4素子群の
場合について原理を説明することにする。第11
図に示したスイツチングダイアグラムは、4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4素子群中の内側の2個の素子(例え
ば群中の素子32と33)はトランスミツタ信
号41でトリガされ、外側の2個の素子(例えば
群中の素子31と34)はトランスミツタ信号
42でトリガされる。スイツチ系191によつ
て、トランスジユーサ素子は4本の供給線192
−195に循環的に接続される。これら4本の線
はスイツチ系196を通して2本の供給線197
と198に接続される。この2本の供給線197
と198にはトランスミツタ信号41と42が供
給される。第11図には2つの引続くトランスジ
ユーサ素子群とに対するスイツチ位置が実線
と点線で示されている。スイツチ系191を制御
する装置についての説明は不要であろう。スイツ
チ系196では、新しい群を駆動するには、各
スイツチ(例えば213)は1つ上のスイツチ
(例えば212)がその前の群を駆動するのに
置かれていた位置と同じ位置に置かれる。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置かれる。スイツチ系の
電子設計が適切なら、送信用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、送信用
と受信用に別個の供給ラインを用いて第11図の
回路と同じものをもう1つ用意すればよい。 Element selection and drive switch 1 shown in FIG.
The basic principle of 38 preferred examples will be explained with reference to FIG. Although the device shown in FIG. 7 uses seven element groups, for the sake of simplicity, the principle will be explained here for the case of four element groups. 11th
The switching diagram shown can be used to trigger and shift the four element groups. The inner two elements in each four element group (e.g. elements 32 and 33 in the group) are triggered by the transmitter signal 41, and the outer two elements (e.g. elements 31 and 34 in the group) are triggered by the transmitter signal 41. Triggered by signal 42. A switch system 191 connects the transducer element to four supply lines 192.
-195 in a circular manner. These four lines pass through the switch system 196 to two supply lines 197.
and 198. These two supply lines 197
and 198 are supplied with transmitter signals 41 and 42. In FIG. 11, the switch positions for two successive groups of transducer elements are shown in solid and dotted lines. A description of the device controlling switch system 191 is unnecessary. In switch system 196, to drive a new group, each switch (e.g. 213) is placed in the same position as the switch above (e.g. 212) was placed to drive the group before it. . The switch 211 at the top is the switch 214 at the bottom
is placed in the position previously occupied. If the electronic design of the switch system is appropriate, the same switch can be used for transmitting and receiving. If it is necessary to use separate electronic switches for transmitting and receiving, another circuit similar to that of FIG. 11 can be provided with separate supply lines for transmitting and receiving.
先に、走査方向でのビーム形状について議論し
た。しかしながら、第1の方向すなわち走査方向
に対して直角な第2の方向でゆるい集束を行なわ
せることも有利である。この場合も、焦点の位置
は第1の方向でのそれと同じ位置、すなわち、最
大撮像深さの2/3の位置におくのが望ましい。第
2の方向でのゆるい集束は、適当な湾曲したトラ
ンスジユーサを用いて行なうか、あるいはトラン
スジユーサの前に設けた音響レンズによつて行な
う。もちろん、この第2の方向でのゆるい集束
も、装置がより複雑になることを許容すれば、電
子的に行なうことができる。数値計算によれば、
付加的なアポダイゼーシヨンを行なつてもこれ以
上ビーム形状を改良することはできない。しか
し、もし第2の方向でのゆるい集束を行なわない
場合には、構成が簡単であるのでアポダイゼーシ
ヨンは有利である。この付加的なアポダイゼーシ
ヨンは、例えば外側へいく程徐々に狭くなるよう
なトランスジユーサ素子を用いることによつて得
られる(第14図参照)。 Earlier, we discussed the beam shape in the scanning direction. However, it is also advantageous to have a loose focusing in a second direction perpendicular to the first direction, ie the scanning direction. In this case as well, it is desirable that the focal point be placed at the same position as in the first direction, that is, at 2/3 of the maximum imaging depth. Loose focusing in the second direction is achieved using a suitably curved transducer or by an acoustic lens placed in front of the transducer. Of course, this loose focusing in the second direction can also be done electronically, allowing for greater device complexity. According to numerical calculations,
Additional apodization cannot improve the beam shape any further. However, if loose focusing in the second direction is not performed, apodization is advantageous due to its simplicity of construction. This additional apodization can be obtained, for example, by using transducer elements that taper outwardly (see FIG. 14).
電子的には、弧状トランスジユーサ装置は直線
走査トランスジユーサ装置の全ての利点を持つて
いる。弧状トランスジユーサ装置の欠点は水を用
いた先行経路を必要とするということであり、そ
の結果、サウンドヘツドは重くなつて取扱いにく
くなるとともに、最大像周波数も先行経路のない
トランスジユーサ装置の場合の半分である。この
先行経路は、水の代りに水よりも小さい音速を持
つ物質を用いることによつて短縮することができ
る。多くの有機液体中や多くのシリコンゴム中で
は音速は約1000m/secである。このことは、先
行経路が1/3ほど短縮できサウンドヘツドの容積
を少なくとも半分にできることを意味する。ただ
し、反射が増幅され、また音波ビームは先行経路
領域と被検査組織との境界部で屈折する。 Electronically, arcuate transducer devices have all the advantages of linear scan transducer devices. A disadvantage of arcuate transducer systems is that they require a water lead path, which makes the sound head heavier and more difficult to handle, and the maximum image frequency is lower than that of a transducer system without a lead path. This is half the case. This advance path can be shortened by substituting water with a substance that has a lower sound speed than water. The speed of sound in many organic liquids and in many silicone rubbers is approximately 1000 m/sec. This means that the lead path can be shortened by as much as one-third and the volume of the sound head can be halved at least. However, the reflections are amplified and the sound beam is refracted at the interface between the pre-path region and the tissue being examined.
サウンドヘツドの別の小型化は、弧状トランス
ジユーサ装置をサウンドヘツドとしてではなく
「フエイズド・アレイ」の場合の信号処理装置と
して用いることによつて得られる。このような装
置が第12図に示してある。多数の素子から成る
弧状トランスジユーサ402のトランスジユーサ
素子群401が超音波ビーム403を送信し、ビ
ームは弧の中心のところで、弧状トランスジユー
サ402の素子に平行に設けられたトランスジユ
ーサ素子を有する第1の「フエイズド・アレイ」
404に衡突する。音波場は、第1のフエイズ
ド・アレイ404によつてその中の素子で位相に
応じて検出され、第1のフエイズド・アレイ40
4に電気的に接続された第2の「フエイズド・ア
レイ」405に伝送される。第2のフエイズド・
アレイ405は実際のサウンドヘツドを構成する
が、第1のフエイズド・アレイの位置での音波場
を再生し、それに対応した超音波ビーム406を
放射する。もちろん、この装置は逆方向に作動さ
せることもできるので送・受信に適している。2
つのフエイズド・アレイ間に各素子毎に送信用お
よび受信用の中間増幅器を設けておくことが有利
である。簡単化のため、これらの増幅器は第12
図には図示されていない。 Another miniaturization of the soundhead is obtained by using the arc transducer device not as a soundhead but as a signal processing device in the case of a "phased array." Such a device is shown in FIG. A transducer element group 401 of an arc-shaped transducer 402 consisting of a large number of elements transmits an ultrasound beam 403, and the beam is transmitted to a transducer arranged parallel to the elements of the arc-shaped transducer 402 at the center of the arc. The first "phased array" with elements
404. The acoustic field is detected by the first phased array 404 at the elements therein according to its phase, and the first phased array 40
4 is electrically connected to a second "phased array" 405. Second phased
Array 405, which constitutes the actual soundhead, reproduces the sound field at the first phased array location and emits a corresponding ultrasound beam 406. Of course, this device can also be operated in the opposite direction, making it suitable for transmitting and receiving. 2
It is advantageous to provide a transmitting and receiving intermediate amplifier for each element between the two phased arrays. For simplicity, these amplifiers are
Not shown in the figure.
なお、第2のフエイズド・アレイ405によつ
て放射される音波場は第1のフエイズド・アレイ
404によつて検出される音波場と同一である必
用はない。各素子からの信号の位相と振幅は上記
した中間増幅器によつて変えることができる。ま
た、第2のフエイズド・アレイ405は第1のフ
エイズド・アレイ404とは異なる形状にして音
波場を変えるようにすることができる。このこと
は、音波ビームの集束を改良し、それによつて装
置の横方向分解能を向上させる付加的な手段とな
る。 It should be noted that the sonic field emitted by the second phased array 405 need not be the same as the sonic field detected by the first phased array 404. The phase and amplitude of the signals from each element can be varied by the intermediate amplifiers described above. Also, the second phased array 405 can be shaped differently than the first phased array 404 to change the acoustic field. This provides an additional means of improving the focusing of the acoustic beam and thereby increasing the lateral resolution of the device.
本装置の従来の「フエイズド・アレイ」装置と
比較した利点は、簡単な手段を用いて音波ビーム
を角偏向できるということである。厳密に言う
と、この利点は主にレシーバとしての動作の場合
にあてはまる。送信での角偏向はデジタル装置に
よつて比較的容易にできるが、受信の場合には従
来は複雑な遅延線とスイツチが必要であつた。そ
れゆえ、送信中はフエイズド・アレイを直接作動
させ、弧状トランスジユーサはレシーバ信号処理
装置としてのみ用いる。 The advantage of this device compared to conventional "phased array" devices is that the acoustic beam can be angularly deflected using simple means. Strictly speaking, this advantage applies primarily to operation as a receiver. While angular deflection in transmission is relatively easy to achieve with digital equipment, reception traditionally requires complex delay lines and switches. Therefore, during transmission, the phased array is operated directly and the arc transducer is used only as a receiver signal processing device.
最後に、心臓学的応用での弧状トランスジユー
サ装置の簡単な一例について第13図および第1
4図を参照して説明する。境界条件を次の通りと
した。 Finally, a simple example of an arcuate transducer device in a cardiac application is shown in Figures 13 and 1.
This will be explained with reference to FIG. The boundary conditions were as follows.
周波数 ……2MHz
最大侵入深さ ……15cm
走査角度 ……50−60゜
素子数 ……64
用いる位相 ……0゜、90゜
先行経路媒体 ……水
走査方向のみでの集束
これらの境界条件の下で、コンピユータによつ
て計算された音波場を参考にしながら最適化を行
なつた。結果として次のデイメンジヨンが得られ
た。Frequency...2MHz Maximum penetration depth...15cm Scanning angle...50-60° Number of elements...64 Phase used...0°, 90° Leading path medium...Focusing only in the water scanning direction These boundary conditions Below, optimization was performed with reference to the sound wave field calculated by a computer. As a result, the following dimension was obtained.
第13図に示されているように、トランスジユ
ーサ装置302は円筒の一部を形成している。そ
の半径Rは15cm、幅Bは2cm、弧の長さは角度θ
=67.2゜に対応して17.6cmとした。トランスジユー
サは幅S=2.75mmの64個の素子にセグメント区分
した。12個の素子を送・受信のために同時に用い
た。第14図にそのような一群が示されている。
個々の素子411の端部は円弧で形成した。この
形状は、所望のアポダイゼーシヨンとビーム形状
改善を得るために選んだものである。送・受信の
間、外側の6個の素子からの信号は、内側6個の
素子からの信号に対し900゜の遅れを持たせた。こ
れによつて、トランスジユーサから約25cm離れた
地点で集束が得られた。同時に、送信および受信
の間、外側の6個の素子の信号の振幅には重みづ
け係数0.5が乗ぜられ、内側の6個の素子の信号
の振幅には重みづけ係数1が乗ぜられた。 As shown in FIG. 13, transducer device 302 forms part of a cylinder. Its radius R is 15cm, width B is 2cm, and the length of the arc is angle θ.
= 17.6cm corresponding to 67.2°. The transducer was segmented into 64 elements with a width S = 2.75 mm. Twelve elements were used simultaneously for transmitting and receiving. One such group is shown in FIG.
The ends of each element 411 were formed into circular arcs. This shape was chosen to obtain the desired apodization and beam shape improvement. During transmission and reception, the signals from the outer six elements were delayed by 900° relative to the signals from the inner six elements. This resulted in focusing approximately 25 cm from the transducer. At the same time, during transmission and reception, the amplitudes of the signals of the outer six elements were multiplied by a weighting factor of 0.5, and the amplitudes of the signals of the inner six elements were multiplied by a weighting factor of 1.
このトランスジユーサによつて、少なくとも4
mmという分解能が全有効領域にわたる走査面で得
られた。走査方向に直角な方向での分解能は、こ
の方向での集束がないので1.5倍悪いものとなる。
既に述べたように、この方向での分解能の向上も
付加的な集束を施すことによつて得ることは可能
である。 With this transducer, at least 4
A resolution of mm was obtained in the scanning plane over the entire effective area. The resolution in the direction perpendicular to the scanning direction is 1.5 times worse due to the lack of focusing in this direction.
As already mentioned, improved resolution in this direction can also be obtained by applying additional focusing.
「発明の効果」
以上の説明を通して明らかとなつたように、本
発明は従来技術の問題点を解決してその目的を有
効に達成するとともに、機械的扇形走査トランス
ジユーサ装置を用いる前述の従来技術の欠点は全
く排除されることになり、かつ、従来のフエイズ
ド・アレイ方式の場合の扇形走査に比べても、か
なり複雑さが軽減され、安価な電子的手段でもつ
て扇形走査が得られることのみにとどまらず、本
発明によれば、その最も重要な特徴である前述の
技術的手段(D)及びをも必須の構成要件とした
とにもとづいて、さらに次の著しい効果をもたら
すものである。すなわち、第一に、弧状トランス
ジユーサ装置を用いる超音波撮像装置における先
行経路の媒質として、シリコーンゴムのごとく水
より音速の小さい物質の使用が可能になるため、
先行経路が短縮され、ひいて弧状トランスジユー
サ装置の小型化及び軽量化を達成することができ
る。また第二に、特に弧状トランスジユーサ装置
を、サウンドヘツドとしてではなしに、フエイズ
ド・アレイ方式における信号処理装置として用い
ることにより、装置全体の小型化を一段と進める
ことができる。第三に、第1のフエイズド・アレ
イ(つまり、第2のトランスジユーサ配列体)は
形状の異なる第2のフエイズド・アレイ(つま
り、第3のトランスジユーサ配列体)になし得る
ため、被検物体に応じた音場を形成することによ
り、超音波ビームの進束特性を改良し、かつ、簡
易な付加的手段を用いることによつて、装置全体
の横方向の分解能を向上させることができる。ま
た第四に、比較的簡易な手段により、超音波ビー
ムの角偏向を容易に得ることができる。``Effects of the Invention'' As becomes clear through the above description, the present invention solves the problems of the prior art and effectively achieves its objectives, as well as the above-mentioned conventional method using a mechanical fan-scanning transducer device. The disadvantages of the technique are completely eliminated, and the sector scan can be obtained by electronic means, which is considerably less complex and less expensive than the sector scan of conventional phased array systems. In addition to this, the present invention also provides the following significant effects based on the above-mentioned technical means (D), which is its most important feature, being made an essential component. . That is, firstly, it becomes possible to use a substance such as silicone rubber, which has a lower sound speed than water, as a medium for the leading path in an ultrasonic imaging device using an arcuate transducer device.
The lead path is shortened and thus a smaller and lighter arcuate transducer device can be achieved. Second, by using the arc-shaped transducer device not as a sound head but as a signal processing device in a phased array system, the overall device can be further miniaturized. Third, because the first phased array (i.e., the second transducer array) can be a second phased array (i.e., the third transducer array) with a different shape, the By forming a sound field according to the object to be examined, it is possible to improve the flux characteristics of the ultrasonic beam, and by using simple additional means, it is possible to improve the lateral resolution of the entire device. can. Fourth, the angular deflection of the ultrasound beam can be easily obtained by relatively simple means.
添付図面は、本発明についてのより良き理解に
資するためのもので、第1〜6図により本発明の
前提となつた従来技術の概要を説明した上で、第
7〜14図によつて本発明の具体的構成と作用が
明らかにされる。すなわち、第1図は、従来技術
において、扇形走査によつて走査できる領域の概
略図である。第2図は、従来技術において、直線
走査によつて走査できる領域の概略図である。第
3図は、従来技術において、弧状トランスジユー
サ装置(図示されていない)で走査できる領域の
概略図である。第4図は、従来技術において、弧
状トランスジユーサ装置を有するサウンドヘツド
を示す図である。第5図および第6図はともに従
来技術において、ビーム形状改善に適した位相シ
フトを説明するための円筒状の波頭を示す図であ
り、第5図は比較用に直線走査トランスジユーサ
装置を用いる従来技術の場合であり、第6図は本
発明でも用いているような弧状トランスジユーサ
装置を用いた従来技術の場合である。第7図は、
本発明に従う超音波撮像装置の一実施例において
用いられる電子回路を例示するブロツク図であ
る。第8図は、第7図に示される電子回路中のト
ランスミツタ信号発生器の詳細を示すブロツク図
である。第9図は、第7図示の電子回路中のタイ
ミング発生器131によつて発生されるタイミン
グパルス132とこのタイミングパルスから取り
出されたパルス状正弦波162の波形図である。
第10図は、第7図示の電子回路中のエコー信号
レシーバ143の詳細を示すブロツク図である。
第11図は、第7図示の電子回路中の素子選択駆
動スイツチ138の好ましい実施例の原理を示
す。第12図は、本発明の超音波撮像装置を具現
した一実施例において、その主要部の配置構造を
示す図である。第13図および第14図は、本発
明に従う第12図示の実施例について、その弧状
トランスジユーサ装置の形状寸法を説明するため
の図である。
The accompanying drawings are for the purpose of contributing to a better understanding of the present invention, and after explaining the outline of the prior art that is the premise of the present invention using Figs. The specific structure and operation of the invention will be clarified. That is, FIG. 1 is a schematic diagram of an area that can be scanned by sector scanning in the prior art. FIG. 2 is a schematic diagram of an area that can be scanned by linear scanning in the prior art. FIG. 3 is a schematic diagram of the area that can be scanned with an arcuate transducer device (not shown) in the prior art. FIG. 4 is a diagram illustrating a sound head with an arcuate transducer device in the prior art. 5 and 6 are both diagrams showing cylindrical wavefronts for explaining phase shifts suitable for beam shape improvement in the prior art, and FIG. 5 shows a linear scanning transducer device for comparison. FIG. 6 shows the case of the conventional technique using an arcuate transducer device as used in the present invention. Figure 7 shows
1 is a block diagram illustrating an electronic circuit used in an embodiment of an ultrasound imaging device according to the present invention. FIG. FIG. 8 is a block diagram showing details of the transmitter signal generator in the electronic circuit shown in FIG. FIG. 9 is a waveform diagram of a timing pulse 132 generated by the timing generator 131 in the electronic circuit shown in FIG. 7 and a pulsed sine wave 162 extracted from the timing pulse.
FIG. 10 is a block diagram showing details of the echo signal receiver 143 in the electronic circuit shown in FIG.
FIG. 11 illustrates the principle of a preferred embodiment of the element selection drive switch 138 in the electronic circuit shown in FIG. FIG. 12 is a diagram showing the arrangement structure of the main parts of an embodiment of the ultrasonic imaging apparatus of the present invention. FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining the shape and dimensions of the arcuate transducer device of the embodiment shown in FIG. 12 according to the present invention.
Claims (1)
的かつ、細長い配列体を含むトランスジユーサ装
置を有しており、隣接トランスジユーサ素子から
成る複数のトランスジユーサ素子群が順次循環的
に選択されて、トランスジユーサ素子へのパルス
状の電気的トランスミツタ信号の印加に応答した
超音波ビームの発生と該超音波ビームの実質上走
査面内での被検物中へ送信、および(あるいは)
被検物体からの超音波エコーの受信と受信エコー
に応答し電気的エコー信号の発生を行なうように
なつており; 前記トランスジユーサ装置は走査面内で弧状を
なしていて、複数のトランスジユーサ素子群の循
環的選択によつて前記超音波透過領域での扇形走
査のために、循環する超音波ビームの発生および
(あるいは)前記超音波透過領域での扇形走査を
行なうことにより誘起されるエコーの受信を行な
うようになつており; 前記トランスジユーサ装置と前記被検物体内の
超音波透過領域との間に閉包囲体内に包含された
先行経路が設けられている断面画像作成用の超音
波撮像装置であつて:特に、 前記トランスジユーサ装置のトランスジユーサ
素子に実質上面していてその中心が前記トランス
ジユーサ装置のなす弧の中心に位置した第2トラ
ンスジユーサ素子配列体と、該第2配列体のトラ
ンスジユーサ素子にそれぞれ電気的に接続された
トランスジユーサ素子を有する第3トランスジユ
ーサ配列体とが設けられており、前記第2配列体
は、前記トランスジユーサ装置の選択されたトラ
ンスジユーサ素子群により発生された超音波ビー
ムを受信してこれに対応する電気的信号を前記第
3配列体に伝送して該第3配列体がそれに対応し
た超音波ビームを放射するようにし、また、前記
第3配列体により受信されるエコー波に対応する
電気的信号を受信してこれに対応した超音波ビー
ムを前記トランスジユーサ装置の前記選択された
トランスジユーサ素子群に送信するようになつて
いること、 を特徴とする前記超音波撮像装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
各トランスジユーサ素子群により発生される超音
波ビームをゆるく集束させるために、トランスジ
ユーサ素子に印加する前記トランスミツタ信号お
よび(あるいは)トランスジユーサ素子から得ら
れる前記エコー信号には、トランスジユーサ素子
群の中央部から遠い距離にあるトランスジユーサ
素子についての信号が中央部のトランスジユーサ
素子についての信号に対して位相遅れを有するよ
うにトランスジユーサ素子とトランスジユーサ素
子群の中心との間の距離の関数で決定される時間
シフトが互いに与えられていることを特徴とする
前記超音波撮像装置。 3 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
前記トランスジユーサ装置の各トランスジユーサ
素子が、走査方向に直角な方向にトランスジユー
サ装置の長手方向軸からはずれていく程徐々に狭
くなるような放射表面を有していることを特徴と
する前記超音波撮像装置。 4 特許請求の範囲第3項記載の装置において、
個々のトランスジユーサ素子の端が弧で形成され
ていることを特徴とする前記超音波撮像装置。 5 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
前記トランスジユーサ装置と前記被検物体との間
の前記先行経路にその中での音速が水中よりも小
さい媒体が用いられることを特徴とする前記超音
波撮像装置。 6 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
前記トランスジユーサ装置とそれによつて作り出
される超音波場の焦点との間の距離が前記先行経
路の長さに最大撮像深さの約2/3を加えたものに
ほぼ等しいことを特徴とする前記超音波撮像装
置。[Scope of Claims] 1. A transducer device including a fixed and elongated array of adjacent transducer elements, wherein a plurality of groups of adjacent transducer elements are arranged in sequence. cyclically selected generating and transmitting an ultrasound beam into the specimen substantially in the scan plane in response to application of pulsed electrical transmitter signals to the transducer elements; , and/or
The transducer device receives ultrasonic echoes from a test object and generates electrical echo signals in response to the received echoes; the transducer device has an arc shape in the scanning plane and includes a plurality of transducer devices. induced by generating a circulating ultrasound beam and/or performing a fan scan in the ultrasound transmission region for fan scanning in the ultrasound transmission region by cyclic selection of user elements; for receiving cross-sectional images; and wherein a leading path contained within a closed enclosure is provided between the transducer device and the ultrasonic transmission region within the object to be examined. an ultrasonic imaging device, in particular: a second transducer element array substantially facing the transducer elements of the transducer device and having its center located at the center of an arc of the transducer device; and a third transducer array having transducer elements each electrically connected to the transducer elements of the second array, the second array having transducer elements electrically connected to the transducer elements of the second array. The third array receives the ultrasound beam generated by the selected transducer element group of the user device and transmits the corresponding electrical signal to the third array, so that the third array generates the ultrasound beam corresponding to the ultrasound beam. and receiving an electrical signal corresponding to an echo wave received by the third array and emitting a corresponding ultrasound beam to the selected transducer of the transducer device. The ultrasonic imaging device is configured to transmit data to a group of user elements. 2. In the device according to claim 1,
In order to loosely focus the ultrasonic beam generated by each transducer element group, the transmitter signals applied to the transducer elements and/or the echo signals obtained from the transducer elements include The center of the transducer element and the transducer element group are arranged so that the signals for the transducer elements that are far from the center of the user element group have a phase lag with respect to the signal for the transducer element in the center. The ultrasonic imaging device is characterized in that a time shift determined as a function of the distance between the two is given to each other. 3. In the device according to claim 1,
Each transducer element of the transducer device has a radiating surface that becomes progressively narrower away from the longitudinal axis of the transducer device in a direction perpendicular to the scanning direction. The ultrasonic imaging device. 4. In the device according to claim 3,
The ultrasonic imaging device as described above, characterized in that the ends of the individual transducer elements are formed into arcs. 5. In the device according to claim 1,
The ultrasonic imaging device characterized in that the preceding path between the transducer device and the object to be examined uses a medium in which the speed of sound is lower than that in water. 6. In the device according to claim 1,
characterized in that the distance between the transducer device and the focal point of the ultrasound field produced thereby is approximately equal to the length of the preceding path plus about 2/3 of the maximum imaging depth. The ultrasonic imaging device.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1207476A CH608103A5 (en) | 1975-12-01 | 1976-09-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS5636942A JPS5636942A (en) | 1981-04-10 |
JPS6333860B2 true JPS6333860B2 (en) | 1988-07-07 |
Family
ID=4379595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10880280A Granted JPS5636942A (en) | 1976-09-23 | 1980-08-07 | Forming device for picture of section |
Country Status (2)
Country | Link |
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IT (1) | IT1212793B (en) |
Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
JPS58198335A (en) * | 1982-05-13 | 1983-11-18 | 富士通株式会社 | Scanning line moving system of ultrasonic probe |
JPS59183244U (en) * | 1983-05-21 | 1984-12-06 | 田中 信 | Shiatsu equipment |
JP5662640B2 (en) * | 2008-12-08 | 2015-02-04 | 山陽特殊製鋼株式会社 | Detection and evaluation method for inclusions in steel |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5241267Y2 (en) * | 1972-07-18 | 1977-09-17 | ||
JPS5250319Y2 (en) * | 1972-12-29 | 1977-11-15 |
-
1980
- 1980-08-07 JP JP10880280A patent/JPS5636942A/en active Granted
-
1983
- 1983-11-30 IT IT8323967A patent/IT1212793B/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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IT8323967A0 (en) | 1983-11-30 |
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