JPH0127740B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0127740B2 JPH0127740B2 JP56083386A JP8338681A JPH0127740B2 JP H0127740 B2 JPH0127740 B2 JP H0127740B2 JP 56083386 A JP56083386 A JP 56083386A JP 8338681 A JP8338681 A JP 8338681A JP H0127740 B2 JPH0127740 B2 JP H0127740B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- array
- elements
- subarray
- main array
- ultrasonic
- 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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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
この発明は、超音波を被検体（患者）の体内に
送波し体内での反射信号を受波して所定の断層面
における音響反射特性の２次元分布像を断層像と
して得る超音波診断装置に関し、とくにその超音
波の送受を行なうトランスデユーサアレイの改良
に関する。
送波し体内での反射信号を受波して所定の断層面
における音響反射特性の２次元分布像を断層像と
して得る超音波診断装置に関し、とくにその超音
波の送受を行なうトランスデユーサアレイの改良
に関する。
従来、超音波診断装置のトランスデユーサアレ
イは、多数の超音波トランスデユーサのエレメン
トを１直線上に配列してなり、各エレメントへの
信号送受をフエイズドアレイ方式で制御するよう
にしている。これにより、アレイ方向つまり断層
面内に、超音波の送波及び受波ビームを平行に移
動させるリニアスキヤンや、扇型に振らせるセク
タスキヤンを行ない、人体のその断層面について
の音響反射特性の２次元分布像を断層像として得
る。この場合、送波及び受波する超音波ビーム
は、アレイ方向（断層面内方向）及びアレイ方向
と直交する方向（断層面厚さ方向）に集束したも
のであることがもちろん望ましいので、従来では
この集束効果を得るため、断層面内方向には電子
集束により集束し、断層面厚さ方向には、トラン
スデユーサアレイの放射面に取り付けた音響レン
ズで集束するようにしている。
イは、多数の超音波トランスデユーサのエレメン
トを１直線上に配列してなり、各エレメントへの
信号送受をフエイズドアレイ方式で制御するよう
にしている。これにより、アレイ方向つまり断層
面内に、超音波の送波及び受波ビームを平行に移
動させるリニアスキヤンや、扇型に振らせるセク
タスキヤンを行ない、人体のその断層面について
の音響反射特性の２次元分布像を断層像として得
る。この場合、送波及び受波する超音波ビーム
は、アレイ方向（断層面内方向）及びアレイ方向
と直交する方向（断層面厚さ方向）に集束したも
のであることがもちろん望ましいので、従来では
この集束効果を得るため、断層面内方向には電子
集束により集束し、断層面厚さ方向には、トラン
スデユーサアレイの放射面に取り付けた音響レン
ズで集束するようにしている。
しかしながら、音響レンズは製作・加工が厄介
であるし、またトランスデユーサアレイとの密着
性も容易には達成できず、さらに集束効果がそれ
ほど優れないという種々の問題がある。 この発明は、上記に鑑み、音響レンズを用いず
に断層面厚さ方向の集束を効果的に行なうことが
できる、超音波診断装置のトランスデユーサアレ
イを提供することを目的とする。
であるし、またトランスデユーサアレイとの密着
性も容易には達成できず、さらに集束効果がそれ
ほど優れないという種々の問題がある。 この発明は、上記に鑑み、音響レンズを用いず
に断層面厚さ方向の集束を効果的に行なうことが
できる、超音波診断装置のトランスデユーサアレ
イを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明による超音
波診断装置のトランスデユーサアレイは、超音波
トランスデユーサのエレメントを多数１直線上に
配列してなり、各エレメントへの信号送受がフエ
イズドアレイ方式により制御されるメインアレイ
と、このメインアレイの各エレメントごとに、該
メインアレイに略直角な方向に複数個の超音波ト
ランスデユーサのエレメントを配列してなり、こ
の複数個の各エレメントにはメインアレイのエレ
メントに対して交互に逆位相の信号送受が行なわ
れるよう制御され、且つ各エレメントのサブアレ
イ方向寸法が中央で長く両端にいくにしたがつて
短くなるように定められている、多数のサブアレ
イとを備えて構成されている。
波診断装置のトランスデユーサアレイは、超音波
トランスデユーサのエレメントを多数１直線上に
配列してなり、各エレメントへの信号送受がフエ
イズドアレイ方式により制御されるメインアレイ
と、このメインアレイの各エレメントごとに、該
メインアレイに略直角な方向に複数個の超音波ト
ランスデユーサのエレメントを配列してなり、こ
の複数個の各エレメントにはメインアレイのエレ
メントに対して交互に逆位相の信号送受が行なわ
れるよう制御され、且つ各エレメントのサブアレ
イ方向寸法が中央で長く両端にいくにしたがつて
短くなるように定められている、多数のサブアレ
イとを備えて構成されている。
メインアレイに直交するよう設けられた多数の
サブアレイの各々では、各エレメントに、メイン
アレイのエレメントに対して交互に逆位相の信号
送受が行なわれるよう制御されている。そのた
め、このサブアレイはフレネル帯板として機能す
ることになる。 さらに、サブアレイの各々における各エレメン
トの寸法（配列方向長さ）は、中央のもので長く
両端にいくにしたがつて短くなるように定められ
ている。そのため、フレネル帯板として機能する
サブアレイにより、超音波ビームを、サブアレイ
方向（断層面厚さ方向）で上記の寸法により定ま
る所定の距離において集束させることができる。
サブアレイの各々では、各エレメントに、メイン
アレイのエレメントに対して交互に逆位相の信号
送受が行なわれるよう制御されている。そのた
め、このサブアレイはフレネル帯板として機能す
ることになる。 さらに、サブアレイの各々における各エレメン
トの寸法（配列方向長さ）は、中央のもので長く
両端にいくにしたがつて短くなるように定められ
ている。そのため、フレネル帯板として機能する
サブアレイにより、超音波ビームを、サブアレイ
方向（断層面厚さ方向）で上記の寸法により定ま
る所定の距離において集束させることができる。
つぎにこの発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。第１図に示すように、本発明
の一実施例にかかる超音波診断装置のトランスデ
ユーサアレイ１は、超音波トランスデユーサエレ
メントの２次元配列よりなる。すなわち、エレメ
ント１１ａ，１２ａ，１３ａ，…、が１直線上に
配列されてメインアレイが形成される。このメイ
ンアレイをなすエレメント１１ａ，１２ａ，１３
ａ，…、の各々に対して、メインアレイと直交す
る方向に複数個のエレメント１１ｂ〜１１ｇ，１
２ｂ〜１２ｇ，…、が配列されて、メインアレイ
のエレメント１１ａ，１２ａ，１３ａ，…、の
各々についてのサブアレイが形成されている。そ
して、これら多数のエレメントの裏側にはバツキ
ング層２が設けられ、表側（超音波送受側）には
１／４波長整合層３が設けられている。 このトランスデユーサアレイ１において、メイ
ンアレイのエレメント１１ａ，１２ａ，１３ａ，
…、の各々への信号送受は、従来のトランスデユ
ーサアレイと同様にフエイズドアレイ方式により
制御される。すなわち、メインアレイ方向（断層
面内方向）において超音波ビームを集束したり、
ビームの方向を定めたりするため、メインアレイ
のエレメント１１ａ，１２ａ，１３ａ，…、の
各々に与える駆動信号及びこれらからの受波信号
の位相を各エレメントごとに少しずつ異ならせ
る。 これに対して、サブアレイの各エレメントに
は、メインアレイのエレメントに与える駆動信号
に対して交互に逆位相の駆動信号を与える。たと
えば、メインアレイのエレメント１１ａに設けら
れたサブアレイでは、メインアレイのエレメント
１１ａに加えられた駆動信号の位相シフト零の信
号及び位相シフトπの信号が、メインアレイのエ
レメント１１ａから数えて１番目の（隣りの）エ
レメント１１ｂ，１１ｃには位相シフトπの信
号、２番目のエレメント１１ｄ，１１ｅには位相
シフト零の信号、３番目のエレメント１１ｆ，１
１ｇには位相シフトπの信号、というように交互
に与えられる。受波信号の位相関係も同様に制御
される。したがつて、このサブアレイはフレネル
帯板として機能することになる。 そして、各エレメントの寸法について述べる
と、メインアレイのエレメント１１ａ，１２ａ，
１３ａ，…、の各々の配列方向（メインアレイと
しての配列方向）長さはほぼ等しくされている。
サブアレイについては、その配列方向（サブアレ
イとしての配列方向）での長さが、図示のように
中央よりが長く、両端側で順次短くされている。
これは上記のようにフレネル帯板として機能する
サブアレイによつて、超音波ビームを所定の距離
に集束させるためである。すなわち、サブアレイ
中心つまり中央のエレメント（たとえば１１ａ）
の中心に対する、各エレメント（たとえば１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，
１１ｇ）の境界位置（中心から境界までの距離）
をρm（ｍ＝０、１、２、…、）とする、つまりエ
レメント１１ａと１１ｂ及び１１ａと１１ｃとの
境界位置をρ０、エレメント１１ｂと１１ｄ及び
１１ｃと１１ｅとの境界位置をρ１、エレメント
１１ｄと１１ｆ及び１１ｅと１１ｇとの境界位置
をρ２というようにした場合、これらρmが、 ρm＝√（２）（１＋2） λ；超音波の波長 ｆ；焦点距離 の関係を満たすように、各エレメント（たとえば
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１
ｆ，１１ｇ）のサブアレイ方向の長さを定めるこ
とにより、サブアレイ方向において焦点距離ｆで
超音波ビームを集束できる。たとえば、体内での
音波の伝搬速度を1500ｍ、超音波の周波数を3M
Hzとして、焦点距離20cmに集束させるための寸法
は上記の式から、エレメント１１ａについて
14.14mm、１１ｂ，１１ｃについて5.18mm、１１
ｄ，１１ｅについて3.56mm、１１ｆ，１１ｇにつ
いて2.90mmと算出できる。 このようにサブアレイはフレネル帯板を構成す
るような位相関係に定められ、且つフレネル帯板
として機能するサブアレイの各エレメントの寸法
が所定の距離で焦点を結ぶような長さに定められ
ているため、サブアレイ方向（断層面厚さ方向）
での超音波ビームの形状は第２図点線４１のよう
になり、焦点深度（トランスデユーサアレイ１か
らの距離方向での集束領域の長さ）が長い集束効
果が得られる。ちなみに音響レンズによると第２
図の２点鎖線４２のように集束後距離が離れるに
したがつて急激に拡散してしまい、フレネル帯板
構成の方が集束特性に優れる。 なお、上記の実施例ではサブアレイをフレネル
帯板構成としたが、サブアレイのエレメントのサ
ブアレイ方向での寸法を同じにしてこれらへの信
号送受の位相をフエイズドアレイ方式で制御して
も断層面厚さ方向での集束効果を得ることができ
る。ただし、この場合サブアレイの各エレメント
について位相制御を行なわなければならないため
電子回路の構成が複雑になる。
しながら説明する。第１図に示すように、本発明
の一実施例にかかる超音波診断装置のトランスデ
ユーサアレイ１は、超音波トランスデユーサエレ
メントの２次元配列よりなる。すなわち、エレメ
ント１１ａ，１２ａ，１３ａ，…、が１直線上に
配列されてメインアレイが形成される。このメイ
ンアレイをなすエレメント１１ａ，１２ａ，１３
ａ，…、の各々に対して、メインアレイと直交す
る方向に複数個のエレメント１１ｂ〜１１ｇ，１
２ｂ〜１２ｇ，…、が配列されて、メインアレイ
のエレメント１１ａ，１２ａ，１３ａ，…、の
各々についてのサブアレイが形成されている。そ
して、これら多数のエレメントの裏側にはバツキ
ング層２が設けられ、表側（超音波送受側）には
１／４波長整合層３が設けられている。 このトランスデユーサアレイ１において、メイ
ンアレイのエレメント１１ａ，１２ａ，１３ａ，
…、の各々への信号送受は、従来のトランスデユ
ーサアレイと同様にフエイズドアレイ方式により
制御される。すなわち、メインアレイ方向（断層
面内方向）において超音波ビームを集束したり、
ビームの方向を定めたりするため、メインアレイ
のエレメント１１ａ，１２ａ，１３ａ，…、の
各々に与える駆動信号及びこれらからの受波信号
の位相を各エレメントごとに少しずつ異ならせ
る。 これに対して、サブアレイの各エレメントに
は、メインアレイのエレメントに与える駆動信号
に対して交互に逆位相の駆動信号を与える。たと
えば、メインアレイのエレメント１１ａに設けら
れたサブアレイでは、メインアレイのエレメント
１１ａに加えられた駆動信号の位相シフト零の信
号及び位相シフトπの信号が、メインアレイのエ
レメント１１ａから数えて１番目の（隣りの）エ
レメント１１ｂ，１１ｃには位相シフトπの信
号、２番目のエレメント１１ｄ，１１ｅには位相
シフト零の信号、３番目のエレメント１１ｆ，１
１ｇには位相シフトπの信号、というように交互
に与えられる。受波信号の位相関係も同様に制御
される。したがつて、このサブアレイはフレネル
帯板として機能することになる。 そして、各エレメントの寸法について述べる
と、メインアレイのエレメント１１ａ，１２ａ，
１３ａ，…、の各々の配列方向（メインアレイと
しての配列方向）長さはほぼ等しくされている。
サブアレイについては、その配列方向（サブアレ
イとしての配列方向）での長さが、図示のように
中央よりが長く、両端側で順次短くされている。
これは上記のようにフレネル帯板として機能する
サブアレイによつて、超音波ビームを所定の距離
に集束させるためである。すなわち、サブアレイ
中心つまり中央のエレメント（たとえば１１ａ）
の中心に対する、各エレメント（たとえば１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，
１１ｇ）の境界位置（中心から境界までの距離）
をρm（ｍ＝０、１、２、…、）とする、つまりエ
レメント１１ａと１１ｂ及び１１ａと１１ｃとの
境界位置をρ０、エレメント１１ｂと１１ｄ及び
１１ｃと１１ｅとの境界位置をρ１、エレメント
１１ｄと１１ｆ及び１１ｅと１１ｇとの境界位置
をρ２というようにした場合、これらρmが、 ρm＝√（２）（１＋2） λ；超音波の波長 ｆ；焦点距離 の関係を満たすように、各エレメント（たとえば
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１
ｆ，１１ｇ）のサブアレイ方向の長さを定めるこ
とにより、サブアレイ方向において焦点距離ｆで
超音波ビームを集束できる。たとえば、体内での
音波の伝搬速度を1500ｍ、超音波の周波数を3M
Hzとして、焦点距離20cmに集束させるための寸法
は上記の式から、エレメント１１ａについて
14.14mm、１１ｂ，１１ｃについて5.18mm、１１
ｄ，１１ｅについて3.56mm、１１ｆ，１１ｇにつ
いて2.90mmと算出できる。 このようにサブアレイはフレネル帯板を構成す
るような位相関係に定められ、且つフレネル帯板
として機能するサブアレイの各エレメントの寸法
が所定の距離で焦点を結ぶような長さに定められ
ているため、サブアレイ方向（断層面厚さ方向）
での超音波ビームの形状は第２図点線４１のよう
になり、焦点深度（トランスデユーサアレイ１か
らの距離方向での集束領域の長さ）が長い集束効
果が得られる。ちなみに音響レンズによると第２
図の２点鎖線４２のように集束後距離が離れるに
したがつて急激に拡散してしまい、フレネル帯板
構成の方が集束特性に優れる。 なお、上記の実施例ではサブアレイをフレネル
帯板構成としたが、サブアレイのエレメントのサ
ブアレイ方向での寸法を同じにしてこれらへの信
号送受の位相をフエイズドアレイ方式で制御して
も断層面厚さ方向での集束効果を得ることができ
る。ただし、この場合サブアレイの各エレメント
について位相制御を行なわなければならないため
電子回路の構成が複雑になる。
この発明の超音波診断装置のトランスデユーサ
アレイによれば、メインアレイに直交する方向に
フレネル帯板構成のサブアレイを多数設けたの
で、超音波ビームを断層面厚さ方向に良好な特性
で集束することができ、超音波断層像のアーテイ
フアクト（虚像）を除去しその画質を向上させる
ことができる。また、音響レンズを用いないた
め、製作・加工等での問題を解決して容易且つ安
価に製造可能とすることができる。さらに音響レ
ンズにくらべて焦点深度が深くできるなどの優れ
た集束特性を得ることができる。
アレイによれば、メインアレイに直交する方向に
フレネル帯板構成のサブアレイを多数設けたの
で、超音波ビームを断層面厚さ方向に良好な特性
で集束することができ、超音波断層像のアーテイ
フアクト（虚像）を除去しその画質を向上させる
ことができる。また、音響レンズを用いないた
め、製作・加工等での問題を解決して容易且つ安
価に製造可能とすることができる。さらに音響レ
ンズにくらべて焦点深度が深くできるなどの優れ
た集束特性を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の概略的な斜視図、
第２図はサブアレイ方向での超音波ビームの集束
を説明するための図である。 １……トランスデユーサアレイ、１１ａ，１２
ａ，１３ａ……メインアレイのエレメント、１１
ａ〜１１ｇ，１２ａ〜１２ｇ……サブアレイのエ
レメント、２……バツキング層、３……1/4波長
整合層、４１，４２……超音波ビーム。
第２図はサブアレイ方向での超音波ビームの集束
を説明するための図である。 １……トランスデユーサアレイ、１１ａ，１２
ａ，１３ａ……メインアレイのエレメント、１１
ａ〜１１ｇ，１２ａ〜１２ｇ……サブアレイのエ
レメント、２……バツキング層、３……1/4波長
整合層、４１，４２……超音波ビーム。
Claims (1)
- １ 超音波トランスデユーサのエレメントを多数
１直線上に配列してなり、各エレメントへの信号
送受がフエイズドアレイ方式により制御されるメ
インアレイと、このメインアレイの各エレメント
ごとに、該メインアレイに略直角な方向に複数個
の超音波トランスデユーサのエレメントを配列し
てなり、この複数個の各エレメントにはメインア
レイのエレメントに対して交互に逆位相の信号送
受が行なわれるよう制御され、且つ各エレメント
のサブアレイ方向寸法が中央で長く両端にいくに
したがつて短くなるように定められている、多数
のサブアレイとを有してなる超音波診断装置のト
ランスデユーサアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56083386A JPS57196969A (en) | 1981-05-30 | 1981-05-30 | Transducer array of ultrasonic diagnostic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56083386A JPS57196969A (en) | 1981-05-30 | 1981-05-30 | Transducer array of ultrasonic diagnostic apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57196969A JPS57196969A (en) | 1982-12-03 |
| JPH0127740B2 true JPH0127740B2 (ja) | 1989-05-30 |
Family
ID=13800976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56083386A Granted JPS57196969A (en) | 1981-05-30 | 1981-05-30 | Transducer array of ultrasonic diagnostic apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57196969A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6193951A (ja) * | 1983-09-13 | 1986-05-12 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 超音波探触子及びその製造方法 |
| JPH069553B2 (ja) * | 1984-09-25 | 1994-02-09 | 株式会社日立製作所 | 超音波探触子 |
| US4670683A (en) * | 1985-08-20 | 1987-06-02 | North American Philips Corporation | Electronically adjustable mechanical lens for ultrasonic linear array and phased array imaging |
| DE60127087T2 (de) * | 2000-08-24 | 2007-12-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ultraschalldiagnose-abbildungssystem mit dynamischer mikrostrahlformung |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5232935B2 (ja) * | 1973-08-08 | 1977-08-25 |
-
1981
- 1981-05-30 JP JP56083386A patent/JPS57196969A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57196969A (en) | 1982-12-03 |
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