JPH0113532B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0113532B2 JPH0113532B2 JP56138254A JP13825481A JPH0113532B2 JP H0113532 B2 JPH0113532 B2 JP H0113532B2 JP 56138254 A JP56138254 A JP 56138254A JP 13825481 A JP13825481 A JP 13825481A JP H0113532 B2 JPH0113532 B2 JP H0113532B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transducer array
- lens
- propagation medium
- scanning
- acoustic lens
- 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
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波を被検体に投射しその反射波
を受信し、その信号に基づいて被検体の断層像を
得るようにした超音波撮像装置において使用する
超音波探触子に関するものである。
を受信し、その信号に基づいて被検体の断層像を
得るようにした超音波撮像装置において使用する
超音波探触子に関するものである。
従来より、複数個の短冊状振動子を直線状に配
列して振動子アレイを形成し、その中のｎ個の振
動子を１組として１個ずつずらせながら順次に走
査するいわゆるリニア走査を行なつて音波ビーム
を走査する方式の超音波探触子がある。このよう
なリニア走査型の探触子では走査線間隔は隣接す
る振動子の中心間隔に等しいから、走査線を密に
しようとすれば振動子を細くしなければならな
い。しかし、振動子を細くするとビームが広がる
から、鋭い指向性をもたせるためにはある程度の
幅を持たせる必要がある。従つて、走査線間隔は
ある限度以上には密にできないという欠点があつ
た。
列して振動子アレイを形成し、その中のｎ個の振
動子を１組として１個ずつずらせながら順次に走
査するいわゆるリニア走査を行なつて音波ビーム
を走査する方式の超音波探触子がある。このよう
なリニア走査型の探触子では走査線間隔は隣接す
る振動子の中心間隔に等しいから、走査線を密に
しようとすれば振動子を細くしなければならな
い。しかし、振動子を細くするとビームが広がる
から、鋭い指向性をもたせるためにはある程度の
幅を持たせる必要がある。従つて、走査線間隔は
ある限度以上には密にできないという欠点があつ
た。
一方、ｎ個の振動子を位相駆動し、この位相を
順次に変えることによりビームを扇状に振らせる
いわゆるセクタ走査によれば、振動子の中心間隔
に関係なく走査線間隔を密にすることはできる
が、このようなセクタ走査の走査線はリニア走査
の場合のように平行状とはならず扇状に広がるた
め深さが増すにつれて走査線間隔が広がるという
問題があつた。また、微小な振れ角のセクタ走査
とリニア走査とを組合せた走査によつて走査線間
隔を密にする試みもなされているが、走査線の粗
密ができると共に探触子の駆動回路等の複雑化を
招くという問題がある。
順次に変えることによりビームを扇状に振らせる
いわゆるセクタ走査によれば、振動子の中心間隔
に関係なく走査線間隔を密にすることはできる
が、このようなセクタ走査の走査線はリニア走査
の場合のように平行状とはならず扇状に広がるた
め深さが増すにつれて走査線間隔が広がるという
問題があつた。また、微小な振れ角のセクタ走査
とリニア走査とを組合せた走査によつて走査線間
隔を密にする試みもなされているが、走査線の粗
密ができると共に探触子の駆動回路等の複雑化を
招くという問題がある。
本発明の目的は、このような欠点を除き、振動
子の中心間隔に関係なく、簡単な構成により平行
状に発生せられる走査線を極めて密に発生させる
ことのできる超音波探触子を提供することにあ
る。
子の中心間隔に関係なく、簡単な構成により平行
状に発生せられる走査線を極めて密に発生させる
ことのできる超音波探触子を提供することにあ
る。
以下本発明を実施例につき図面を用いて詳しく
説明する。第１図は本発明に係る超音波探触子の
一実施例を示す要部構成図である。同図におい
て、１は短冊状の振動子を複数個平面状に配列し
てなる振動子アレイで、例えば、10個の振動子を
2.54mm間隔で配列したものである。２は振動子ア
レイの裏面に接着されたバツキング材、３は超音
波を伝播する伝播媒質４を収納する筐体、５は例
えばアクリルなどの材料より構成される音響レン
ズである。伝播媒質４としては伝播損失の少ない
水、ゲル等が使用され、また筐体３はアクリル樹
脂板等で形成される。筐体３は、その上端に振動
子アレイ１が取り付けられ、下端に到るに従つて
末広がりに（扇状に）形成されている。この筐体
３の下端部は、音響レンズ５の曲面５１に密着す
るように形成されている。例えば、伝播媒質４が
水である場合は下端部をゴム等の薄膜で構成すれ
ばよい。筐体３及び音響レンズ５の奥行（厚さ）
方向は、第１図のロに示すようにほぼ一様に偏平
に形成されている。第３図は振動子アレイ１の駆
動回路を示す図であり、各振動子１1，１2，……
…，１ｎには図のように遅延回路３１1，３１2，
………，３１ｎがそれぞれ接続されている。これ
らの遅延回路には共通に送信回路３２及び受信回
路３３が接続され、振動子励振信号及び振動子か
らのエコー信号の送受が行なわれるようになつて
いる。これらの遅延回路は信号を定められた時間
だけ遅延するものであるが、その遅延時間は図示
しないコントローラによつて適宜に決定すること
ができるようになつている。適切な遅延時間の設
定により、音波ビームを焦点の前後の広範囲にわ
たつて細くする（いわゆる電子集束する）ことが
できる。次に、レンズ５の曲面の形状について詳
述する。今、伝播媒質４中の音速をV1、レンズ
５中の音速をV2（ただし、V2＞V1）とし、超音
波ビームは説明を簡明にするために振動子アレイ
の中央（Ａ点）から送出されるものとする。第２
図に示すように、Ａ点から出て伝播媒質４を通過
した音波が、レンズ５を通つて下端面から直角に
送出されるためには、レンズ５の曲面５１の形状
が次式を満たす楕円曲線となつている必要があ
る。
説明する。第１図は本発明に係る超音波探触子の
一実施例を示す要部構成図である。同図におい
て、１は短冊状の振動子を複数個平面状に配列し
てなる振動子アレイで、例えば、10個の振動子を
2.54mm間隔で配列したものである。２は振動子ア
レイの裏面に接着されたバツキング材、３は超音
波を伝播する伝播媒質４を収納する筐体、５は例
えばアクリルなどの材料より構成される音響レン
ズである。伝播媒質４としては伝播損失の少ない
水、ゲル等が使用され、また筐体３はアクリル樹
脂板等で形成される。筐体３は、その上端に振動
子アレイ１が取り付けられ、下端に到るに従つて
末広がりに（扇状に）形成されている。この筐体
３の下端部は、音響レンズ５の曲面５１に密着す
るように形成されている。例えば、伝播媒質４が
水である場合は下端部をゴム等の薄膜で構成すれ
ばよい。筐体３及び音響レンズ５の奥行（厚さ）
方向は、第１図のロに示すようにほぼ一様に偏平
に形成されている。第３図は振動子アレイ１の駆
動回路を示す図であり、各振動子１1，１2，……
…，１ｎには図のように遅延回路３１1，３１2，
………，３１ｎがそれぞれ接続されている。これ
らの遅延回路には共通に送信回路３２及び受信回
路３３が接続され、振動子励振信号及び振動子か
らのエコー信号の送受が行なわれるようになつて
いる。これらの遅延回路は信号を定められた時間
だけ遅延するものであるが、その遅延時間は図示
しないコントローラによつて適宜に決定すること
ができるようになつている。適切な遅延時間の設
定により、音波ビームを焦点の前後の広範囲にわ
たつて細くする（いわゆる電子集束する）ことが
できる。次に、レンズ５の曲面の形状について詳
述する。今、伝播媒質４中の音速をV1、レンズ
５中の音速をV2（ただし、V2＞V1）とし、超音
波ビームは説明を簡明にするために振動子アレイ
の中央（Ａ点）から送出されるものとする。第２
図に示すように、Ａ点から出て伝播媒質４を通過
した音波が、レンズ５を通つて下端面から直角に
送出されるためには、レンズ５の曲面５１の形状
が次式を満たす楕円曲線となつている必要があ
る。
ここに、
ｆはこの曲線に係る焦点距離
V1は伝播媒質中の音速
V2は音響レンズ中の音速
（ただし、V2＞V1）
である。
なお、楕円曲線に代えて円弧曲線としても実質
上は十分な効果が得られる。このような曲面によ
り音響レンズ５の下端面からは、実質上その面と
直角な方向にビームが投射されることとなる。
上は十分な効果が得られる。このような曲面によ
り音響レンズ５の下端面からは、実質上その面と
直角な方向にビームが投射されることとなる。
ところで、振動子アレイ１は、送出されるビー
ムを集束させるために遅延回路で適宜に時間遅延
して位相駆動されるが、このとき更にその遅延時
間を調節して位相駆動することにより第１図に示
す超音波ビームの振れ角θを任意に変化させて、
セクタ状の走査を行うことができる。このように
セクタ走査を行つたとき、音響レンズ５の下端面
では第１図イに示すように投射ビームが左または
右方向に移動するいわゆるリニア状の走査とな
る。なお、反射波についても投射波と同じ波路を
通る。
ムを集束させるために遅延回路で適宜に時間遅延
して位相駆動されるが、このとき更にその遅延時
間を調節して位相駆動することにより第１図に示
す超音波ビームの振れ角θを任意に変化させて、
セクタ状の走査を行うことができる。このように
セクタ走査を行つたとき、音響レンズ５の下端面
では第１図イに示すように投射ビームが左または
右方向に移動するいわゆるリニア状の走査とな
る。なお、反射波についても投射波と同じ波路を
通る。
以上の説明において第２図では音波ビームを１
本の線で示してあるが、実際には第１図に示すよ
うにある幅を持つている。
本の線で示してあるが、実際には第１図に示すよ
うにある幅を持つている。
このようにして被検体中に投射される各音波ビ
ームの間隔すなわち走査線の間隔は伝播媒質４中
でのビームの偏れ角θに依存し、この偏れ角θは
遅延回路３１1，３１2，………，３１ｎの遅延時
間によつて決定される。従つて、遅延時間を適宜
に制御することによりリニアに走査される走査線
間隔を任意に制御することができ、容易にその間
隔を密にすることができる。前記リニア走査線間
隔は、例えば１mm間隔とすることもできるし、ま
た場所によつて任意に粗密にすることもできる。
ームの間隔すなわち走査線の間隔は伝播媒質４中
でのビームの偏れ角θに依存し、この偏れ角θは
遅延回路３１1，３１2，………，３１ｎの遅延時
間によつて決定される。従つて、遅延時間を適宜
に制御することによりリニアに走査される走査線
間隔を任意に制御することができ、容易にその間
隔を密にすることができる。前記リニア走査線間
隔は、例えば１mm間隔とすることもできるし、ま
た場所によつて任意に粗密にすることもできる。
第４図は、本発明の他の実施例図で、第１図の
ものと異なるところは、凹型状の音響レンズ５に
代えて凸型状の音響レンズ５′を使用した点であ
る。この場合の音響レンズ５′は、そのレンズ中
での音速V2′が伝播媒質中の音速V1よりも大きい
ような物質で形成され、その凸状曲面５１′が第
５図に示すようなｘ−ｙ軸に対して次式を満足す
る双曲線に形成されたものである。
ものと異なるところは、凹型状の音響レンズ５に
代えて凸型状の音響レンズ５′を使用した点であ
る。この場合の音響レンズ５′は、そのレンズ中
での音速V2′が伝播媒質中の音速V1よりも大きい
ような物質で形成され、その凸状曲面５１′が第
５図に示すようなｘ−ｙ軸に対して次式を満足す
る双曲線に形成されたものである。
なお、この場合も、双曲線に代えて次式で表わ
される曲率半径Ｒの円弧曲線で近似した曲面に形
成してもよい。
される曲率半径Ｒの円弧曲線で近似した曲面に形
成してもよい。
Ｒ＝ｆ（V1／V2−１）
このような音響レンズによつても第１図の探触
子と同じ目的を達成することができる。
子と同じ目的を達成することができる。
なお、電子集束によれば走査方向におけるビー
ム幅を細く絞ることはできるが、厚み方向におけ
るビーム幅は絞れない。そこで厚み方向でビーム
を絞ることができるように、第６図に示すような
形状に音響レンズを形成してもよい。すなわち、
第６図のイは曲面５１を厚み方向に凹型にしたも
の、第６図のロはレンズ５の下端面を凹型状にし
たもの、第６図のイは曲面５１′を凸状にしたも
の、第６図のハはレンズ５′の下端面を凸状にし
たものである。あるいは、レンズ形状は変えない
で、振動子アレイ１を厚み方向に湾曲させビーム
を絞るように形成してもよい。また、振動子アレ
イ部と筐体３とを着脱自在の構成とし、セクタ走
査専用の探触子に容易に装着可能なようにしても
よい。
ム幅を細く絞ることはできるが、厚み方向におけ
るビーム幅は絞れない。そこで厚み方向でビーム
を絞ることができるように、第６図に示すような
形状に音響レンズを形成してもよい。すなわち、
第６図のイは曲面５１を厚み方向に凹型にしたも
の、第６図のロはレンズ５の下端面を凹型状にし
たもの、第６図のイは曲面５１′を凸状にしたも
の、第６図のハはレンズ５′の下端面を凸状にし
たものである。あるいは、レンズ形状は変えない
で、振動子アレイ１を厚み方向に湾曲させビーム
を絞るように形成してもよい。また、振動子アレ
イ部と筐体３とを着脱自在の構成とし、セクタ走
査専用の探触子に容易に装着可能なようにしても
よい。
以上説明したように、本発明によれば、振動子
アレイから発射される音波ビームを伝播媒質を介
して後セクタ・リニア変換の可能な音響レンズを
通すように構成したため、位相駆動する振動子ア
レイの位相差を制御することにより振動子の配列
間隔を変えることなく走査線間隔を容易に密にす
ることのできる超音波探触子を実現することがで
きる。
アレイから発射される音波ビームを伝播媒質を介
して後セクタ・リニア変換の可能な音響レンズを
通すように構成したため、位相駆動する振動子ア
レイの位相差を制御することにより振動子の配列
間隔を変えることなく走査線間隔を容易に密にす
ることのできる超音波探触子を実現することがで
きる。
第１図は本発明に係る超音波探触子の一実施例
を示す構成図、第２図は音響レンズ５の曲面を説
明するための図、第３図は振動子アレイの駆動回
路の要部構成図、第４図は本発明の他の実施例
図、第５図は音響レンズ５′の曲面を説明するた
めの図、第６図は音響レンズの他の実施例図であ
る。 １……振動子アレイ、３……筐体、４……伝播
媒質、５，５′……音響レンズ、５１，５１′……
曲面、６……被検体。
を示す構成図、第２図は音響レンズ５の曲面を説
明するための図、第３図は振動子アレイの駆動回
路の要部構成図、第４図は本発明の他の実施例
図、第５図は音響レンズ５′の曲面を説明するた
めの図、第６図は音響レンズの他の実施例図であ
る。 １……振動子アレイ、３……筐体、４……伝播
媒質、５，５′……音響レンズ、５１，５１′……
曲面、６……被検体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数個の振動子を直線状に配列してなる振動
子アレイと、 超音波を伝播する伝播媒質を収納し、一端に前
記振動子アレイが接着されると共に、その一端か
ら他端へ向かつて末広がりに形成された筐体と、 この筐体の他端に接着されると共に前記伝播媒
質の音速よりも早い音速となるような材料が使用
され、前記振動子アレイから伝播媒質を経由して
くる音波ビームをすべて同一方向に向けるための
音響レンズ を具備し、振動子アレイの各振動子を適宜に位相
駆動し、伝播媒質中でセクタ状に走査される音波
ビームが音響レンズ中ではリニア状に走査される
ようにしたことを特徴とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138254A JPS5839943A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138254A JPS5839943A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5839943A JPS5839943A (ja) | 1983-03-08 |
| JPH0113532B2 true JPH0113532B2 (ja) | 1989-03-07 |
Family
ID=15217650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56138254A Granted JPS5839943A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5839943A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6315159A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-22 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 焦点探触子 |
-
1981
- 1981-09-02 JP JP56138254A patent/JPS5839943A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5839943A (ja) | 1983-03-08 |
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