JPH0659285B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH0659285B2
JPH0659285B2 JP2085867A JP8586790A JPH0659285B2 JP H0659285 B2 JPH0659285 B2 JP H0659285B2 JP 2085867 A JP2085867 A JP 2085867A JP 8586790 A JP8586790 A JP 8586790A JP H0659285 B2 JPH0659285 B2 JP H0659285B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、超音波を利用して医療の診断を行うための
超音波診断装置に関する。
【従来の技術】
超音波診断装置では、通常、超音波の送波、受波につい
て電子的な集束及び偏向制御が行われている。すなわ
ち、超音波プローブは多数の超音波振動子エレメントか
らなり、そのエレメントの各々に1つの駆動パルスをそ
れぞれ遅延させて与え、その遅延量を制御することによ
って送波超音波パルスを1点に集束させたり、あるいは
各エレメントからの受波信号をそれぞれ遅延させ、その
遅延量を制御することによってある点を受波焦点とする
ようにしている。また、その遅延量を非対称とすること
によって焦点位置を傾けて偏向させる。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように超音波の電子的な制御を行う
場合、画像のずれや歪が生じるという問題がある。とく
に、受波焦点を1つのエコーの受信時に切り換えていく
いわゆるダイナミックフォーカスを行うときに各フォー
カス段において開口面(同時駆動するエレメント数)の
変化が大きいと、画像上、距離方向にずれが生じ正確な
画像が得られない。 この発明は、画像のずれや歪が生じないように改善した
超音波診断装置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】
上記の目的を達成するため、この発明による超音波診断
装置においては、多数の超音波振動子エレメントを有す
るプローブと、送波及び受波信号を各エレメントごとに
遅延させる遅延装置と、同時に受波した各エレメントか
らの受波信号のうち、同一点からのエコーが最も遅く現
れる受波信号に他の各受波信号を一致させて結像させる
ように各エレメントの遅延量を調整することにより焦点
または偏向を制御する制御装置と、この各々遅延された
各エレメントからの受波信号が合成されて送られる画像
表示回路と、この画像表示回路のクロック信号を上記の
結像時刻に対応して遅延させる遅延回路とが備えられる
ことが特徴となっている。
【作 用】
同時に送波または受波する複数エレメントの各々の遅延
量は、焦点距離や偏向角あるいは開口面によって定ま
る。この遅延量に応じて結像時刻も決まる。この結像時
刻に対応して、各々遅延された各エレメントからの受波
信号が合成されて送られる画像表示回路のクロック信号
が遅延させられる。 すると画面の時間軸が結像時刻に合わせて変化させられ
るため、結像時刻が異なることの影響が画面にまったく
現れない。
【実施例】
以下、この発明の一実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。第1図において、基本クロック発生回
路1からたとえば25nsの周期のクロック信号が発生
し、これが分周回路2により分周されて100nsあるい
は200nsの周期のクロック信号となる。このクロック
信号はディレイライン3に送られ、たとえば25ns単位
で遅延される。遅延される前のクロック信号と25nsず
つ遅延された多数の遅延後のクロック信号がマルチプレ
クサ4に入力され、その1つが選択される。この選択さ
れたクロック信号は、図示しない、画像表示回路のクロ
ック信号として送出される。マルチプレクサ4は、トリ
ガ信号に応じて基本クロック信号のカウントを開始する
カウンタ6に制御されて読み出されるメモリ5からのデ
ータによって制御される。すなわち、第3図に示すよう
に、トリガ信号から、最初にΔt1のデータ、次にΔt
2のデータ、…と順次メモリ5から読み出され、そのデ
ータに応じた遅延量を持つクロック信号が選択されてマ
ルチプレクサ4から出力される。 超音波診断装置では、通常、第2図に示すように、多数
の超音波振動子エレメントを有する超音波プローブ7が
備えられ、そのエレメントのそれぞれには、送波用ディ
レイライン8と、受波用ディレイライン9、10とが接
続される。送波駆動パルスが、この送波用ディレイライ
ン8を経てそれぞれ遅延させられた後、各エレメントに
与えられ、各エレメントからの受波信号が受波用ディレ
イライン9または10を経てそれぞれ遅延させられた
後、合成され、画像表示回路に送られる。受波用ディレ
イライン9、10を2組設けたのは、受波ダイナミック
フォーカス時に交互に使用するためである。これらディ
レイライン8、9、10はコントロールデータによって
その各々の遅延量が制御される。このコントロールデー
タは、偏向やフォーカスのための遅延データとしてあら
かじめRAMまたはROMなどのメモリに格納されてい
る。 画像表示回路では、A/D変換器11と、画像メモリ1
2とが備えられ、受波用ディレイライン9または10を
経て合成された受波信号がまずA/D変換器11でサン
プリング及びA/D変換され、画像メモリ12の、アド
レス制御回路13によって指定されたアドレスに書き込
まれる。1画面分の書き込みが終了すると、読み出し回
路14により画像メモリ12の内容がディスプレー装置
15の表示方式にしたがって読み出され、ディスプレー
装置15によって表示される。 この画像表示回路のA/D変換器11及びアドレス制御
回路13には、上記のマルチプレクサ4(第1図)から
出力されるクロック信号が送られてきており、このクロ
ック信号に応じて、受波信号のサンプリング・A/D変
換のタイミング、及び画像メモリ12の書き込みアドレ
スの変更タイミングが制御される。 ここで、送波時及び受波時にプローブの各エレメントに
ついて遅延を与えることについて詳しく説明する。ま
ず、第4図に示すようにプローブにおいて平面上に並ぶ
7個のエレメントEで点F1からの超音波を受波するこ
とを考える。この点F1がエレメント配列の中心を通る
法線上にあるとすると、F1からの超音波は中央のエレ
メントに最も早い時点で到達し、上下端のエレメントに
は最も遅く到達する。そこで、矢印で示すような遅延量
dtを各エレメントの受波信号に与える。すると、遅延
後では、点F1からの超音波による信号は同時刻とな
り、点線で示したような湾曲した面に各エレメントを配
置したことと同じに、受波時の焦点がF1となったこと
になる。 これを受波信号波形で示すと、第5図のようになる。第
5図は時刻Tで音波が発生したときの音圧波形であり、
波形Aは中央のエレメントから得られる受波信号の波形
であり、波形Bはその両隣りのエレメントからのもので
あり、波形Cはさらにその両隣りのエレメントからのも
の、波形Dは両端のエレメントからのものである。この
ように音圧波形は距離的に最も近い中央において一番早
く、中央から離れるにしたがって距離が大きくなるので
遅れる。そこで、最も遅いものに時刻が合うようにそれ
ぞれ遅延させれば、それらの音圧波形はその最も遅いも
のの時刻で重なり合って結像し、点F付近の信号感度が
上がる。この場合中央のエレメントについての遅延時間
dt1が最も大きく、この時間dt1だけ遅延させると
いうことは、得られた受波信号を、中央のエレメントか
らみてその遅延時間dt1に相当する距離だけ実際の点
F1よりも遠い点F1′からのものとして扱うことを意
味している。中央のエレメントを原点として遅延時間を
決めている場合、画像は、画面において実際よりも深く
現れる。 点F1よりも遠い点F2について見てみると、この点F
2からの超音波が中央のエレメントに到達する時刻と上
下端のエレメントに到達する時刻との差は、点F1の場
合よりも少ないことがわかる。すなわち、中央のエレメ
ントに与えるべき遅延量dt2は、dt1よりも小さい
ものでよい。そこで、この遅延量を与えた場合の点F2
の点F2′へのずれ量は、点F1から点F1′までのず
れ量よりも小さいことになる。 したがって、このように焦点距離を変えた場合に生じる
ずれ量が異なることによって、1つのエコー信号を受波
しているときに焦点距離を変化させるダイナミックフォ
ーカスを行うときは、その焦点距離の切り替わり目付近
で画像にずれが生じることになる。 また、開口面を変化させるときも同様である。第6図に
示すように7個のエレメントで受波しているときには中
央のエレメントには遅延時間dt1を与える必要がある
が、その両端を除いた5個のエレメントで受波する場合
には中央のエレメントにそれよりは短い遅延時間dt2
を与えればよい。すなわち、第7図に示すように最も遅
く到来する音圧波形はエレメントが5個の場合波形Cで
あるため、それと同時刻となるように最も早い中央のエ
レメントからの受波信号(波形A)を遅らせればよいか
らである。そのため、開口面が大きいときは結像時刻
が、開口面が小さいときよりも遅い時点となる。 偏向の場合は第8図に示すように、同じ焦点距離でも偏
向角が異なると結像時刻が異なる。たとえば第8図の点
F1からの音波が上端のエレメントに達するまでの時間
は、点F2からの音波が上端のエレメントに達するまで
の時間よりも長い。各エレメントの受波信号波形は第9
図のようになる。波形A〜Gは上端から下端までの各エ
レメントに対応する。実線は点F1からの音圧波形を、
点線は点F2からの音圧波形を示す。そのため、各エレ
メントからの受波信号に遅延時間を与えて遅延させるこ
とにより最も遅いものに時間的に一致させる場合でも、
その一致させる時刻が異なる。また、中央のエレメント
に与える遅延時間もdt1、dt2と異なり、その結
果、中央のエレメントからみた場合、F1からF1′、
F2からF2′へのずれが生じることになるとともに、
そのずれ量が異なり、結果的に円弧が楕円のように表さ
れる画像の歪となる。 受波について説明したきたが、送波についても同様であ
るから、送波の時の結像時刻のずれに受波時の結像時刻
のずれが加わり、画像におけるずれや歪が一層大きなも
のとなる。 これら焦点距離の切り換え、開口面の変化及び偏向が組
み合わされると、それらの画像の段差、歪が重なること
になる。そのため、とくにダイナミックフォーカスにお
けるBモード像を得る場合に、たとえば7.5MHzな
どの分解能の高いプローブを用いて画面拡大を行うとき
フォーカスの切り替わり目での段差が目だつことにな
る。 そこで、上記のように画像表示回路のクロック信号をΔ
t(Δt1、Δt2、…)だけ遅延させて、受波信号の
結像時刻のずれを補償するようにしているのである。こ
の遅延時間Δtは第4図、第5図におけるdt1とdt
2との時間差、第6図、第7図におけるdt1とdt2
との時間差、第8図、第9図における結像時刻の時間差
に相当する。たとえダイナミックフォーカスを行って、
第2図においてエレメントから近い領域では第1段フォ
ーカスとして焦点F1、その隣りの領域では第2段フォ
ーカスとして焦点F2に切り換えたとき、第1段フォー
カスのΔt1=0、第2段フォーカスのΔt2=td1
−td2とすれば、第1段フォーカスと段2段フォーカ
スとの間での結像時刻のずれ量の差に合わせて、サンプ
リング・A/D変換のタイミング、及び画像メモリ12
の書き込みアドレスの進みを停止させることができるの
で、メモリ12内に形成される画像では結像時刻のずれ
量の差がないものとなる。すなわち、画像上では第4図
F2からF2′へのずれ量がF1からF1′へのずれ量
に合わされることになる。 このデータΔtは、各フォーカス段ごとにあらかじめ計
算されて、RAMやROMで構成されるメモリ5に書き
込まれる。その計算は超音波診断装置に内蔵されたCP
Uで行ってもよい。結像時間の遅れ量の最大値に対する
各遅れ量の差として計算される。たとえば32段のダイ
ナミックフォーカスのとき、1個のエコーについての受
波信号の結像時間は32通りに定められ、結像時間の遅
れは32通りとなるから、その遅れ量の最大値から各フ
ォーカス段における遅延量を引くことにより、第1段、
第2段、…、第32段の各フォーカス段についての遅延
時間Δt1、Δt2、…、Δt32が求められる。これ
がメモリ5に格納されており、送波駆動パルスに対応す
るトリガ信号によって開始されるカウンタ6の基本クロ
ック信号のカウントにより、第3図に示すように、第1
段フォーカスであるか、第2段フォーカスであるか、等
の判定がなされ、それに応じてΔt1、Δt2、…、の
データが順次メモリ5から読み出されて、各フォーカス
段ごとにΔt1、Δt2、…、の遅延時間が与えられた
クロック信号が順次マルチプレクサ4から得られる。 なお、画像表示回路に与えるクロック信号を遅らせるの
に、上記ではディレイライン3とマルチプレクサ4とを
用いたが、Δtだけクロック信号をストップさせる回路
を用いてもよい。
【発明の効果】
この発明の超音波診断装置によれば、ダイナミックフォ
ーカス時のBモード像のずれや歪が解消される。受波信
号自体を余分に遅延させることがないので、受波信号が
余分なディレイラインを通過することによる特性劣化を
回避できる。
【図面の簡単な説明】 第1図及び第2図はこの発明の一実施例のそれぞれの部
分を示すブロック図、第3図は動作を説明するためのタ
イムチャート、第4図、第6図、第8図は超音波の伝達
とエレメント配列と遅延時間との関係を示す模式図、第
5図、第7図、第9図は波形図である。 1……基本クロック発生回路、2……分周回路、3……
ディレイライン、4……マルチプレクサ、5……メモ
リ、6……カウンタ、7……プローブ、8……送波用デ
ィレイライン、9、10……受波用ディレイライン、1
1……A/D変換器、12……画像メモリ、13……ア
ドレス制御回路、14……読み出し回路、15……ディ
スプレー装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数の超音波振動子エレメントを有するプ
    ローブと、送波及び受波信号を各エレメントごとに遅延
    させる遅延装置と、同時に受波した各エレメントからの
    受波信号のうち、同一点からのエコーが最も遅く現れる
    受波信号に他の各受波信号を一致させて結像させるよう
    に各エレメントの遅延量を調整することにより焦点また
    は偏向を制御する制御装置と、この各々遅延された各エ
    レメントからの受波信号が合成されて送られる画像表示
    回路と、この画像表示回路のクロック信号を上記の結像
    時刻に対応して遅延させる遅延回路とを備えることを特
    徴とする超音波診断装置。
JP2085867A 1990-03-31 1990-03-31 超音波診断装置 Expired - Fee Related JPH0659285B2 (ja)

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CN104000621B (zh) * 2014-05-21 2016-05-25 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 一种4d探头扫查控制方法、装置及系统

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