JPH01310651A - 音響映像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、リニア・スキャンのためのフエイズド・アレ
イ・スキャナを用いた音響映像装置に関するものであり
、とりわけ、２つ以上の同時に動作するアパーチャを用
いたフエイズド・アレイ・スキャナに関するものである
。

〔従来技術およびその問題点〕

フエイズド・アレイ超音波スキャナは、超音波を送り出
し超音波の経路内にある物体から反射される超音波を受
けるトランスデユーサのリニア・アレイを有する。夫々
のトランスデユーサはＭｅ波を発生でき、これらの超音
波はまとまって所望の方向へ向けることができまたビー
ム方向に沿ったある点へ集束させることが可能な超音波
ビームを形成するようになりている。焦点と各トランス
デユーサの間の距離が異なっているのを補償するため、
トランスデユーサに供給される電気信号に夫々遅延を与
えることによって方向付けおよび集束が行なわれる。ビ
ームの方向と、焦点は、これら信号遅延を変更すること
によって変えることができる。

一般にリニア・アレイには多数のトランスデユーサが含
まれており、アレイ素子の選択されたサブセットを付勢
して走査線（ｓｃａｎ　１ｉｎｅ　）に沼って超音波ビ
ームを送り出す。走査線の方向からの反射はトランスデ
ユーサによって感知され、像のうちの走査ｍ１本分を表
わす電気信号に変換される。走査線に沿って超音波を送
り出し受は取るのに用いられるトランスデユーサの選択
されたサブセットは、音響アバ−チーｗ　（ａｃｏｕｓ
ｔｉｃ　ａｐｅｒｔｕｒｅ　）として知られている。走
査の対象の物体の映像４Ｌ音響アパーチヤをアレイに沿
って順々に変位させることによつて形成される。リニア
・スキャンではこれらの走査線は一般に互いに平行であ
り、トランスデユーサのアレイの面に対し選択された角
度をなす。この映像はＣＲＴに表示できるのだが、それ
は各走査線に沿ったエコーの強さを示している。

超音波映像システムは人体の器官のリアルタイムの像を
得るのによく用いられる。超音波映像シス・テムは血流
速度を表示するドグラ・モードでも用いられる。この速
度はしばしば１色流（ｃｏｌｏｒｆｌｏｗ）”像として
表示される。こうした映像システムでは、高解像度の正
確でフリッカのない表示を行なえることが望ましい。解
像度を上げるには多数の間隔の密な走査線で走査を行な
えばよいし、また正確さは各走査線についていくつかの
サンプルをとって平均してノイズを消すことによって向
上する。急流システムでは、連続した複数のサンプルを
比較して速度を求めるため、各走査線についていくつか
のサンプルを取る必要がある。信号が弱いことから、走
査線当りのサンプル数を増して正確度を向上させる。

人体の所定の深さへ達しそこから戻ってくるという、超
音波パルスの完全な往復に妄する時間はほぼ一定してい
る。浸透の深さが４ｃＴｒＬの場合、往復時間は約５０
μ秒である。この例では、走査線を１０１！ｌ！ｌ繰り
返すのに５００μ秒を快し、２００本の走査線を表示す
る全フレーム時間は１００ｍ秒になる。１０）ｉｚのフ
レーム・レートではフリッカが認められる。超音波像の
正確さと解像度に悪影響を与えることなくフレーム・レ
ートを増すのが望ましい。また、フレーム・レートや解
［象度な低下させることなく像の正確さを増すのがＭま
しい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、音響映像のための改良された装置を提
供することにある。

本発明のもう１つの目的は、高速の音響映像のための装
置を提供することにある。

本発明のもう１つの目的は、２つ以上の同時に動作する
音響アパーチャを備えたトランスデユーサのリニア・ア
レイを用いた音響映像のための装置を提供することにあ
る。

本発明のもう１つの目的は、リニア・フエイズド・アレ
イ超音波線スキャンのための改良された装置を提供する
ことにある。

〔発明の概妾〕

本発明の一実施例によれば、これらのまたその他の目的
及び長所は、音響パルスを送り出す音響トランスデユー
サのアレイを備えた音響映像システム用のスキャナによ
って実現される。このスキャナでは、選択された第１の
組をなす隣接したトランスデー−サから成る第１の音響
アパーチャを付勢することにより第１の走査線に沿って
第１のビームを形成する位相の調整された音響パルスを
送り出すための第１の手段と、選択された第２の組をな
すトランスデー−サから成る第２の音響アパーチャを付
勢することにより、第２の走査線に沿って第２のビーム
を形成する位相の調整された音響パルスを送り出すため
の第２の手段が設けられる。第１、第２の送信手段はこ
れらの音響パルスを同時に送り出す。スキャナにはさら
に第１の音響アパーチャから送り出された音響パルスに
応答した音響パルス・エコーを処理して第１の走査線に
沿った像を表わす第１の信号を発生する第１の受信手段
と、第２の音響アパーチャから送り出された音響パルス
に応答した音響パルス・エコーを処理して第２の走査線
に沿った像を表わす第２の信号を発生する第２の受信手
段が含まれている。

スキャナにはさらに第１の音響アパーチャをアレイに溢
って頭次変位させて複数の異なる第１の走査線に沿った
像を表わす複数の第１の信号を発生する手段と、第２の
音響アパーチャをアレイに沿って順次変位させて複数の
異なる第２の走査線に沿った像を表わす複数の第２の信
号を発生する手段が含まれている。第１と第２の音響ア
パーチャの変位は、異なるトランスデユーサ・セットを
付勢することによって行なわれる。

望ましい実施例では、第１と第２の音響アパーチャは、
アレイに沿って変位していく際、それらの間に所定の数
のトランスデユーサだけの間隔をあける。第１と第２の
音響アパーチャは夫々１度に１つまたは複数のトランス
デユーサ分ずつ同時に変位し、それらの間の間隔が一定
に保たれるようにするのが望ましい。走査線毎に所定の
回数だけ繰り返して走査を行なってから音響アパーチャ
を変位させることもできる。

本発明の別の特徴では、第１の送信手段には第１の音響
アパーチャの方線に対し所定の角度をなすように方向付
けされた各第１の走査線に沿っていくつもの音響パルス
を送り出す手段が設けられており、第２の送信手段には
第２の音響アパーチャの方線に対して同じ所定の角度を
なすように方向付けされた各第２の走査線に沿ってい（
つもの音響パルスを送り出す手段が設けられている。こ
の結果、速度および乱流についての情報をこれら音響パ
ルスのエコーから得ることが可能になる。

本発明のもう１つの態様によれば、音響トランスデユー
サのアレイを含むシステムにおける音響映像方法が得ら
れる。この方法は、第１の音響アパーチャを形成する第
１組の隣接したトランスデユーサを付勢することによっ
て第１の走査線に沿りて第１のビームを形成する位相の
調整された音響パルスを送り出し、第１の音響アパーチ
ャで受信した音響パルス・エコーを処理して第１の走査
線に沿った像を表わす第１の信号を発生し、第２の音響
アパーチャを形成する第２組の隣接したトランスデユー
サを付勢することによって第２の走査線に沿って第２の
ビームを形成する位相の調整された音響パルスを送り出
し、第２の音響アパーチャで受信した音響パルスエコー
を処理して第２の走査線に沿った像を表わす第２の信号
を発生する。第１の音響アパーチャから音響パルスを送
り出して第１の音響アパーチャで受信した音響パルス・
エコーを処理する動作は、第２の音響アパーチャから音
響パルスを送り出して第２の音響アパーチャで受信した
音響パルス・エコーを処理する動作と同時に行なわれる
。

この音響映像方法では、トランスデユーサのアレイに沿
って第１の音響アパーチャを順次変位させて複数の異な
る第１の走査線に沿った像を表わす複数の第１の信号を
発生し、トランスデユーサのアレイに沿って第２の音響
アパーチャを順次変位させて複数の異なる第２の走査線
に沿った偉を表わす複数の第２の信号を発生することも
行なうのが望ましい。

２つ１以上の音響アパーチャを同時に走査することＫよ
って、フレーム・レートを速くすることができるように
なるか、あるいは走査線の数や走査線当りのサンプル数
を増すことができるようになる。リニア・アレイ上で適
切な間隔をとることによって、複数の音響アパーチャ間
での干渉をおさえながら、これらを同時に付勢すること
ができる。

〔発明の実施例〕

先行技術によるリニア・アレイ走査が略図の形で第２図
に示されている。超音波トランスデユーサ１０電、１０
２．１０３等を含むリニア・アレイ１０は既知の技術に
よって製作される。このＩＪ　ニア・アレイ１０には数
百個の間隔の密？圧電素子を含むことが可能である。リ
ニア・アレイ１０の超音波トランスデユーサは超音波パ
ルスを送り出し、また映像される物体での散乱を起して
いる位置からの超音波パルス・エコーを受信することが
できる。

走査線１３に沿って超音波ビーム１２を送るため、−群
のアレイ素子が選択される。この送信のため選択された
一群の素子が音響アパーチャ１４を構成する。第２図の
例では、音響アパーチャ１４は８個の超音波トランスデ
ユーサから構成される。

実際に走査に利用する際には、音響アパーチャは、所望
の浸透深度においてビームを集束させることができるよ
うＫするため、一般にかなシ多数のトランスデユーサか
ら構成される。超音波ビーム１２は、音響アパーチャ１
４の素子に夫々時間遅延したパルス信号を与えて各トラ
ンスデユーサからの音響パルスが焦点１６に到達する時
間が同じになるようＫすることＫよシ、焦点１６に集束
する。

ライン２０に与えられた送信パルス信号は可変遅延素子
２２を通過して音響アパーチャ１４の変換素子に印加さ
れる。ビーム１２の向きをリニア・アレイ１０に対し垂
直とするため、音響アパーチャ１４の中心における遅延
は比較的長く、他方音響アパーチャ１４の外側エツジに
おける遅延は比較的短くする。音響アパーチャ１４中の
各トランスデユーサからの波面が同時に焦点１６に達し
て互いに強め合うように合成されるように、可変遅延素
子２２の調整を行なう。

焦点１６領域中の散乱位置によって超音波ビーム１２の
一部が反射されて音響アパーチャ１４に送り返される。

反射した超音波ビームは、音響アパーチャ１４のトラン
スデユーサによって感知され、電気信号がそれぞれの入
力ラインに誘導される。同じ、または、同様の遅延素子
のセットを用いることによって、反射信号を受信するた
め、音響アパーチャ１４は焦点１６に実効的にピント合
わせされる。可変遅延素子２２の遅延を変化させること
によって、走査線１３に沿ったいろいろな反射信号を感
知するため、音響アパーチャ１４を動的にピント合わせ
することが可能である。

アレイ１０によってリニア・スキャンを行なうため、異
なる組のアレイ素子を順次付勢することによって、音響
アパーチャ１４をアレイ１０に沿りて変位させる。典型
的には、音響アパーチャ１４を変位させ、走査線１３に
平行な第２の走査線に沿りて超音波ビームを送る。音響
アパーチャ１４をアレイ１０を横切って順次シフトし、
複数の走査線に沿って超音波ビームを伝送する。受信信
号は各走査線に浴りてアレイ１０からの距離の関数とし
て物体の表示を与える。種々の走査線に沿った受信信号
がＣＲＴに与えられると、物体の内部構造の像が表示さ
れる。

実際の医療用超音波映像システムでは一般に、超音波ト
ランスデユーサのリニア・アレイには数百個の素子が含
まれる。本発明の例では、アレイには２８８の変換素子
が含まれ、アレイ中（例えば）９６個までの素子を超音
波集束ビームの伝送に用いることができる。リニア・ア
レイには都合のよい数のトランスデユーサを含めること
ができる。

また超音波ビームを送り出す音響アパーチャとして選択
されるトランスデユーサの個数は所望の焦点がどの位の
栗さＫあるかによって決まる。アレイ中のトランスデユ
ーサの個数は、音響アパーチャ中のトランスデユーサの
個数の整数倍が望ましい。格子ローブ（ｇｒａｔｉｎｇ
　１ｏｂｅ）を生じることな（４ｃ＋ｙ＋以上の深さに
ビームを向けてそこにピントを合わせるには、多数のト
ランスデユーサからなる音響アパーチャを必要とする。

ただし、はとんどの用途では、関係する領域はもっと浅
い所にあり、もっと少ないトランスデユーサによっても
っと浅い所に超音波ビームの焦点合わせな行なうことが
可能である。例えば、頚動脈の超音波映像システムは、
４ｃＷＬまでの深度について走査可能でなければならな
い。しかし、はとんどの患者は頚動脈が皮下的２ｃｉ！
あたりに位置しており、大形の音響アパーチャを完全に
活用することはない。本発明は、浅い所を走査するとき
には活用されていない大形音響アパーチャの能力を利用
し、２つ以上の小形で同時に動作する音響アパーチャを
提供するものである。

上述のように、単一の走査線に沿った像を得るのに妾す
る時間は、通常は人体であるところの映像化対象物体を
通る音響波の速度によって制限される。人体組織内での
超音波パルスでは、４（ｍの１家 浸透深度の場合の往復時間が約５０μ秒である。

超音波映像で正確度と解像度を高めるには、多数の走査
線に沿りて多数のサンプルを求めるのが望ましい。さら
に、高フレーム・レートを用いて、許容しがたいフリッ
カを伴わずにリアルタイルで表示できるようにするのが
望ましい。ここで用いられている用語「サンプル」は、
特定の走査線に沿って送られた単一の超音波パルスから
の受信信号を意味している。単一の走査線に沿って、順
次、いくつかのサンプルを取ることができる。「走査線
」は、それに漬ってサンプルを取って像を形成する。

平行で間隔をあけたラインを意味している。「フレーム
・レート」は、完全な像を形成するレートを表わしてい
る。

合流映像では各走査線に沿って受信した信号を処理して
血流の速度および乱流に関する情報を発生する。血流の
乱流は血管内の障害物を表わしている。電流測定では、
リニア・アレイに対する垂線に対しある角度をなして超
音波ビームを送出し、いくつもの音響パルスを各走査線
に沿つて送出する。走査線に沿って送られる各パルス毎
に、走査線に沿う全ての点について、受信信号の振幅お
よび位相が測定される。連続した音響パルスから生じる
信号の位相が走査線に沿った各ポイント毎に比較される
。走査線に沿った各ポイントにおける速度は、測定され
た位相の変化および既知である音響パルス間の時間から
計算される。合流映像では、通常は受信信号が弱いので
、信頼できる測定値を得るには１度の信号比較では不充
分である。

各走査線に泪っていくつもの音響パルスを送出して何回
もの位相比較を行なうことによって、平均化により、弱
い信号がノイズを消去することができる。さまざまな流
量がさまざまな色としてＣＲＴに表示される。

合流映像は血流の乱れの測定にも用いられる。

測定された位相差が全てほぼ同じ場合には、この特定の
ポイントにおける流れは均一である。ノイズまたは流れ
中の乱れによって位相差が測定毎に変動する。ノイズと
乱流との区別は受信信号の振幅を測定することによって
行なうことができる。

振幅が比較的強い場合１位相差の変動は血流の乱れによ
って起っている。送られる音響パルスの数を、従って位
相比較の回数を増すことによって、さらに信頼できる乱
流測定が可能になる。急流映倫では、速度と乱流の映倫
の正確度を増すため、各走査線の音響パルス数を増すの
が望ましいことが分る。しかし、上述のように、−回の
測定に髪する時間は超音波信号の往復時間によって固定
されてお９．１つの映像フレームを完成するための時間
は、送り出される音響パルス数が増すことによって長く
なる。

本発明によれば、リニア・アレイ中の別々の音響アパー
チャから２つ以上の超音波ビームが同時に送り出され、
反射した複数の超音波ビームは同時に処理される。ここ
で、第１図を参照すると。

リニア・アレイ４０には、複数の超音波トランスデユー
サ４０１．４０２．４０３等が含まれている。

第１のグループをなす８つのトランスデユーサが付勢さ
れて第１の音響アパーチャ４２を形成し、第２のグルー
プをなす８つのトランスデユーサが付勢されて第２の音
響アパーチャ４４を形成する。

第１図の例では、音響アパーチャ４２．４４は夫々、例
示を目的として、８個のトランスデユーサを含んでいる
。実際のシステムでは、各音響アパーチャ４２．４４に
は普通多数のトランスデユーサが含まれている。ライン
４６に加えられる超音波パルス信号は、プログラマブル
遅延素子４８を通り、音響アパーチャ４２のトランスデ
ユーサを付勢して走査線５０に沿って超音波ビーム４９
を送出する。同様に、ライン５２に加えられる超音波パ
ルス信号は、プログラマブル遅延素子５４を通り。

音響アパーチャ４４のトランスデユーサを付勢して走査
線５６に沿って超音波ビーム５５を送出する。音響アパ
ーチャ４２および４４によって送出される超音波ビーム
４９および５５は、夫々焦点６０および６２に集束させ
ることができる。プログラマブル遅延素子４８および５
４の夫々のプログラマブル遅延は、超音波ビーム４９お
よび５５が夫々別個に焦点６０および６２に集束するよ
うに選択される。プログラマブル遅延素子４８と５４中
の夫々の斐素での相対的遅延の概略がプロソクの長さに
よって第１図中に示されている。

走査線５０および５６の夫々に沿った散乱位置から反射
した音響波は、夫々の音響アパーチャ４２および４４中
のトランスデユーサによって受信され、これらトランス
デー−サに受信電気信号を誘導する。これらの受信信号
は処理され表示されて、各走査線に沿った構造の儂が形
成される。

この実施例によれば、２つの音響信号が音響アパーチャ
４２および４４を介して同時に送信され受信される。送
受信は同時に行なわれるが、超音波ビーム４９および５
５は音響アパーチャ４２および４４を介して互いに同相
で送られる必要はない。走査線５０および５６に沿った
像が同時に得られるので、像情報を累積していくレート
は、第２図の構造に対して２倍になる。

２つ以上の同時に動作する音響アパーチャが本発明の範
囲内に含まれることが理解できよう。実際問題としては
、使用できるアパーチャの数は、リニア・アレイ４０中
のトランスデユーサの総数、各音響アパーチャ中のトラ
ンスデユーサの数、および音響アパーチャ間での許容し
がたいレベルの干渉を防ぐのに必要なスペーシングによ
って制限される。音響アパーチャ当りのトランスデユー
サの個数は、要求される浸透の閑さによって決まる。

浅い所までの浸透しか求められていなければ、必要な素
子数は減少する。音響アパーチャ間のスペーシングは超
音波ビーム４９と５５の間での干渉によって制限される
。超音波ビーム４９の反射を音響アパーチャ４４が受信
すると干渉が生じるし、逆もまた同じである。通常、音
響アパーチャ４２と４４のスペーシングとしては、少な
くともトランスデユーサ数個分あけるのが望ましい。

第１図には、リニア・アレイ４０の面に垂直な走査線５
０および５６が示されている。本発明を用いる際には、
第３図に示すように、リニア・アレイの面の法線に対し
て角度を付けて超音波ビームを送出することも可能であ
る。プログラマブル遅延素子４８および５４の夫々につ
いて遅延時間を適切に選択することによって、法線６８
および７０に対して角度をつけて超音波ビームを向ける
、すなわち方向付けが行なわれるように、音響アパーチ
ャ４２および４４が付勢される。音響アパーチャ４２は
法線６８に対し所定の角度の走査線７２に沼って超音波
ビーム７１を送出し、音響アパーチャ４４は法線７０に
対し同じ所定の角度の走査線７４に沿って超音波ビーム
７３を送出する。リニア・アレイの法線に対して角度の
ついた走査線は、血流の色光またはドプラ映像を得るの
に有効である。音響アパーチャ４２および４４は、プロ
グラマブル遅延素子４８および５４の遅延を適切に選択
することにより、約±４５°の範囲内で夫々の法線６８
，７０に対し所定の角度をなすように向きをつけられた
走査線７２．７４に宿って、超音波ビームの方向づけを
行なうことが可能になるのが分るだろう。

走査モードにおいて、正確で高解像度の像を得るため、
音響アパーチャを変位させる前に、音響アパーチャ４２
および４４を介し走査線５０および５６に沿って、また
は走査線７２および７４に沿って、所定の回数、一般に
は８〜１６回の範囲で音響ビームを送出するのが望まし
い。これにより受信した信号を平均して、ノイズの影響
を大幅に軽減させる。また、上述のような急流映像では
、受信信号の処理の性質から、各走査線に沿って多数の
サンプルを取ることが必要になる。本発明は、この場合
、像形成速度を速くするのにとりわけ有効である。

本発明によるリニア・アレイ中での２つ以上の音響アパ
ーチャの同時動作は、リニア・スキャンに利用するのに
好都合である。第４図には音響アパーチャ４２．４４の
リニア・スキャンを示しておシ、図中で付勢されている
トランスデユーサにＸ印を付して示す。好ましい実施例
では、音響アパーチャ４２および４４はトランスデユー
サ約Ｎ／２個分だけ間隔をあけて配置される。ここでＮ
はリニア・アレイ４０中のトランスデユーサの総数に等
しい。時刻ｔにおいて音響アパーチャ４２ａおよび４４
ａが付勢されて走査線５０ａおよび５６ａＫ？Ｅｊって
超音波ビームを送出し、反射した信号は音響アパーチャ
４２ａおよび４４ａで受信する。次に、音響アパーチャ
をトランスデー−サ１個分だけ右へ変位させ、音響アパ
ーチャ４２ｂおよび４４ｂを形成する。音響アパーチャ
４２ｂおよび４４ｂは。

時刻ｔ＋Ｔｏにおいて夫々走査線５０ｂおよび５６ｂに
清って超音波ビームを送り出す。ここでＴｏは、各走査
線対に沿って送受信を行なうのに安する時間である。同
様に、時刻ｔ　＋　２　Ｔｏにおいて音響アパーチャ４
２ｃおよび４４ｃは超音波ビーム５０ｃおよび５６ｃを
それぞれ送出する。時刻ｔ　＋　３　’ｒｏにおいて音
響アパーチャ４２ｄおよび４４ｄ　　は走査線５０ｄお
よび５６ｄＫｌ’６つて超音波ビームを送出する。

リニア・アレイ全体を横切るまで音響アパーチャ４２お
よび４４をトランスデユーサ１個分ずつ右へ変位させて
各音響アパーチャ４２．４４から音響ビームを送出する
ことによって、走査が継続される。各音響アパーチャが
リニア・アンイ４０の終端に達すると、トランスデー−
サ１個分の各変位毎にトランスデユーサ２個分だけアパ
ーチャの幅を縮小して、リニア・スキャンが継続される
。

リニア・アレイの両端での解像度は低下するが、走査の
幅は実効的に拡大される。

超音波ビームが走査線５０および５６に沿りて同時に送
シ出されるので、リニア・アレイ４０上の１回のスキャ
ンに要する時間は、音響アパーチャが１個しかない場合
に要する時間の半分になる。

その結果、１フレームの映像全体を形成するのに要する
時間が半分に短縮される。こうする代りに、フレーム・
レートを一定に維持しながら、走査線当りのサンプル数
または走査線の数を増すことが可能になる。上述のよう
に、第４図に示す２つの音響アパーチャを用いるという
構成は、本発明の一実施例にすぎない。適合する環境に
おいては、３つ以上の音響アパーチャの利用も可能であ
る。

第１図、第３図、および第４図の実施例では。

音響アパーチャ４２および４４によりて生じる走査線は
互いに平行である。第５図には、本発明の多重アパーチ
ャ構造のも５１つの実施例が示されている。リニア・ア
レイ４０中でＸ印で示された第１の組のトランスデー−
サが付勢されて音響アパーチャ８０を形成し、第２の組
のトランスデユーサが付勢されて、音響アパーチャ８２
を形成する。音響アパーチャ８０は超音波ビーム８３を
走査線８４に漕った方向へ向け、音響アパーチャ８２は
超音波ビーム８５を走査線８６に沿りた方向へ向ゆる。

走査線８４および８６は夫々の音響アパーチャ８０およ
び８２の方線に対して角度をなすように向きをつけられ
る。音響アパーチャ８０および８２間のスペーシングと
、超音波ビーム８３および８５間の角度は、走査線８４
および８６が所定のポイント９０で交差するように選択
される。

音響アパーチャ８０．８２からポイント９０までの距離
がたとえ異なっている場合でも両者からの超音波パルス
が同時にポイン）９０に致達するように、音響アパーチ
ャ８０．８２が付勢される。

ポイント９０からの反射は、音響アパーチャ８０および
８２が受信し、これにより実際の血液の速度に関する２
つの成分を、与える。この結果、より正確な血流情報が
得られる。

第６図には、多重音響アパーチャのリニア・スキャンを
利用した超音波映像システムに関する簡略ブロック図が
示されている。リニア・アレイ４０中の各トランスデユ
ーサは、超音波ビームの送受信を行なうトランスデユー
サ・グループを選択することによって音響アパーチャを
形成する電子スイッチ・ネットワーク９４に結合されて
いる。第６図の例では、夫々８個のトランスデユーサか
ら成る音響アパーチャ４２および４４が選択されている
。電子スイッチ・ネットワーク９４は、第２図または第
３図に示すように遅延のプログラムが可能な送信器９６
に対して、選択されたトランスデユーサを結合する。送
信器９６は適当に遅延させた超音波パルスを８本のライ
ンからなるバス９７上に与えて音響アパーチャ４２のト
ランスデユーサに供給し、また８本のラインからなるバ
ス９８に与えて音響アパーチャ４４のトランスデユーサ
に供給する。

夫々音響アパーチャ４２．４４に結合されたバス９７．
９８は、さらに受信器１００にも結合されている。受信
器１００は、音響アパーチャ４２の各トランスデユーサ
から受信した信号を遅延させて焦点合わせおよび方向制
御を行ない、これらの遅延信号を組み合わせて音響アパ
ーチャ４２が受信した像を表わす第１の信号１０２を形
成する。受信器１００はまた。音響アパーチャ４４の各
トランスデユーサから受信した信号を遅延させて、焦点
合わせを方向制御を行ない、これらの遅延信号を組み合
わせて音響アパーチャ４４が受信した像を表わす第２の
信号１０４を形成する。信号１０２および１０４は、引
き続いて生起する走査線を表示するデイスプレィ１０６
、通常は、ＣＲＴ、に与えられる。デイスプレィ１０６
は像空間を矩形または平行四辺形で表示する。制御ユニ
ット１０８は、電子スイッチ・ネットワーク９４に制御
信号を与えて、トランスデユーサの選択を行ない、送信
器９６および受信器１００に制御信号を与えて遅延の選
択を行ない、デイスプレィ１０６に制御信号を与えてそ
の制御を行なう。

電子スイッチ・ネットワーク９４はトランスデユーサと
処理用電子回路との間のマルチプレクサと考えることが
できる。望ましいマルチプレクサは［キャタピラ歩行型
（ｔｒａｃｔｏｒ−ｔｒｅａｄｉｎｇ　）　Ｊマルチプ
レクサである。このタイプのマルチプレクサでは、夫々
（最初の素子Ｘから最後の素子（ｘ＋ｎ　）ｔでの）ｎ
個のトランスデユーサからなる音響アパーチャすなわち
走査窓は、アレイ内の２個の素子と処理用電子回路との
接続を変更することによって、リニア・アレイ４０に沿
っ【移動する。すなわち、各音響アパーチャは、最初の
素子Ｘを切り放し、その代わシに最後の素子に隣接する
次のトランスデユーサ（すなわち、ｘ　十ｎ＋１）を接
続することによって移動する。この結果、音響アパーチ
ャ全体がトランスデユーサ１個分だけシフトする（従っ
て、新しい音響アパーチャはｘ　＋　１からｘ＋ｎ＋１
までとなる）。しかし、２つのトランスデユーサの接続
が変更されるだけであるため、（ｎ−１）個のトランス
デユーサからなる残りの部分は、前の走査時に接続され
ていたのと同じ処理チャンネルにそのまま接続されてい
る。キャタピラ歩行技術については、１９８１年１月６
日にＢｕｒｃｋｈａｎｄｔ他に与えられた米国特許第４
，２４２，９１２号に開示されているので参照されたい
。

焦点合わせが行なわれるアレイ・システムで１気受信し
たトランスデユーサ信号の各々は、処理用電子回路中で
の所定の位相補償および遅延タイプの選択を用いて、精
密に処理する必要がある。これら位相およびタップの選
択は、音響アパーチャ中での対応するトランスデユーサ
の相対位置に関連している。キャタピラ歩行型マルチプ
レクサ。

すなわちトランスデユーサ・マルチプレクサは、音響ア
パーチャ内でのトランスデユーサの相対位置をケーブル
・リード線に対して周期的に循環させるので、受信信号
は周期的に逆循環（ｄｅｒｏｔａｔｅ）、すなわちデマ
ルチプレクスしなければならない。

これは各ケーブル・リード線を各種処理チャンネルに周
期的に接続するか、あるいは各チャネルの処理定数を周
期的に変更することによって行なうことができる。

第７図には、受信器１００の簡略ブロック図が示されて
いる。バス９７．９８の各ラインがミクサ１１１に接続
されている。各ミクサ１１１はあらかじめ選択された位
相を有する発信器信号（０、。〜０１７およびＯ冨０〜
０２７）も受信し、位相をシフトした受信信号をクロス
ポイント・スイッチ１１２に与える。

受信信号は通常前置増幅器（図示せず）によりて増幅さ
れるということは理解できよう。クロスポイント・スイ
ッチ１１２は合計用のタップ付き遅延ライン１１６およ
び１１８の選択されたポイントへ、位相をシフトした受
信信号を結合する。クロスポイント・スイッチ１１２の
スイッチ制御により、２つ以上の位相シフトされた信号
を各遅延ライン１１６および１１８の任意の１つのタッ
プに導くことが可能であることが分る。ミクサ１１１お
よび合計用のタップ付き遅延ライン１１６または１１８
によシ与えられる遅延の合計によって、それぞれの走査
線に沿った所望のポイントにアパーチャ４２および４４
を実効的に焦点合わせできる。遅延ライン１１６の出口
近くに受信信号を接続すれば得られる遅延は短くなり、
他方、遅延ライン１１６０入口近くに受信信号を接続す
れば比較的長い遅延が得られる。

バス９７からの信号を位相シフトした信号は遅延ライン
１１６を通過する際に合計され、バス９８からの信号を
位相シフトした信号は遅延ライン１１８を通過する際に
合計される。合計用のタップ付き遅延ライン１１６．１
１８のライン１０２．１０４への出力は、音響アパーチ
ャ４２．４４の各走査線に沿った像を表わしている。特
開昭５４−９６２８６号「音響映像装置」には、へテロ
ダインを行なう手段（ミクサ）とタップ付き遅延ライン
を利用して遅延を実現する望ましい技術が開示されてい
る。

本発明のもう１つの態様によれば、第６図および第７図
に示す超音波映像システムは、単一アパーチャ・モード
と２アパーチヤ・モードの一方で動作可能である。単一
アパーチャ・モードでは、比較的深い器管の走査のため
、比較的広いアパーチャが使用される。このモードでは
、電子スイッチ・ネットワーク９４が隣接したいくつか
のトランスデユーサから成る単一グループ（第６図の例
では１６個の隣接したトランスデユーサ）を選択し、送
信器９６はバス９７および９８を介して１６個のトラン
スデユーサからなる単一のアパーチャへ、焦点合わせさ
れた１本の超音波ビームを伝送するのに適した遅延を生
じる。バス９７および９８上を運ばれる受信信号は、第
７図に示すようにクロスポイント・スイッチ１１２に接
続され、電子制御が可能なスイッチ１２０を位置Ａから
位置Ｂへ切換えると、遅延ライン１１６の出力が遅延ラ
イン１１８の入力に供給される。スイッチ１２０が位置
Ｂにある時、遅延ライン１１６および１１８は実効的に
単一のさらに長い遅延ラインとして組み合わせられ、広
いアパーチャの出力信号がライン１０４で送り出される
。２アパーチヤ・モードでは、システムは先に述べたよ
うに動作し、間隔をあけて配置された音響アパーチャ４
２および４４を同時に付勢する。望ましい実施例では、
リニア・アレイ４０には２８８個のトランスデユーサが
含まれている。単一アパーチャ・モードでは、９６個の
隣接したトランスデユーサを付勢して深さ６ｃ！ＩＬま
での映像を得る。２アパーチヤ・モードでは４８個の隣
接したトランスデユーサからなシ、互いに間隔をあけて
配置された２つの音響アパーチャのそれぞれを付勢して
、深さ３Ｃ！ｌ！までの器官のリニア・スキャンを行な
う。

現時点において本発明の望ましい実施例と考えられるも
のについて例示し説明したが、当該技術の熟練者には自
明の通り、本発明の範囲を逸脱することなく、さまざま
な変更および修正を加えることが可能である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した通り、本発明によれば音響映像装置
の解像度を維持したｔまでフレーム・レートを向上させ
ることができる等の顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第４図および第５図は本発明の実施例
の動作を説明する図、第２図は従来技術の動作を説明す
る図、第６図は本発明の実施例のブロック図、第７図は
第６図中の受信器のブロック図である。 １０＋、１０２．１０３．４０１．４０ｚ、４０３：超
音波トランスデユーサ １０．４０：リニア・アレイ １２．４９．５５．７１．７３．８３．８５：超音波ビ
ーム１３．５０．５６，７２．７４．８４．８６　：走
査線１４．４２．４４．８０．８２：音響アパーチャ１
６：焦点 ２２：可変遅延素子 ４８．５４：プログラマプル遅延素子 ６８、７０　：法線 ９４：電子スイッチ・ネットワーク ９６：送信器 ９７．９８：バス １００　：受信器 １０６：デイスプレィ １０８二制御ユニツト １１１：ミクサ １１２：クロスポイント・スイッチ １１６．１１８＝遅延ライン。 出願人　　ヒエ−レット・パラカード・カンパニー代理
人　弁理士　　長谷用　　次　男 ト〈　　　　略− 一３７’：＞−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 音響トランスデューサ素子の配列上に複数の音響アパー
   チャを設けることを特徴とする音響映像装置。