JPH07184898A - 超音波プローブ - Google Patents
超音波プローブInfo
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- JPH07184898A JPH07184898A JP5337213A JP33721393A JPH07184898A JP H07184898 A JPH07184898 A JP H07184898A JP 5337213 A JP5337213 A JP 5337213A JP 33721393 A JP33721393 A JP 33721393A JP H07184898 A JPH07184898 A JP H07184898A
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- mirror
- probe
- distance
- focusing element
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- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
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- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
- A61B8/445—Details of catheter construction
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- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
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- 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
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2456—Focusing probes
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2217/00—Details of magnetostrictive, piezoelectric, or electrostrictive transducers covered by H04R15/00 or H04R17/00 but not provided for in any of their subgroups
- H04R2217/03—Parametric transducers where sound is generated or captured by the acoustic demodulation of amplitude modulated ultrasonic waves
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造が簡単で、プローブ近傍から遠方まで高
い分解能で観察できる、焦点深度の深い超音波プローブ
を提供する。 【構成】 例えば超音波振動子１に設けた超音波集束要
素としての凹面音響レンズ２と、凸面の超音波ミラー３
との組合せなら、音軸上における、その凸面ミラーと音
響レンズ２の距離が、当該音響レンズ２の焦点距離より
も短いよう、配置構成する。プローブ１０から音波が放
出される段階で、超音波ビームは、音響窓をビームが通
過するときにビームが十分に集束され、音軸に対して平
行なビームとなる。曲率の小さい音響レンズ２を用いる
と、このままではプローブ近傍に焦点を結び遠方で拡散
してしまうが、凸面ミラー３を用い、音響レンズ２で絞
られたビームを、音軸に対して平行に近いビームに修正
できる。ビーム形状を改善し、全体のビーム径が細く、
プローブからの距離によらず分解能が高い。
い分解能で観察できる、焦点深度の深い超音波プローブ
を提供する。 【構成】 例えば超音波振動子１に設けた超音波集束要
素としての凹面音響レンズ２と、凸面の超音波ミラー３
との組合せなら、音軸上における、その凸面ミラーと音
響レンズ２の距離が、当該音響レンズ２の焦点距離より
も短いよう、配置構成する。プローブ１０から音波が放
出される段階で、超音波ビームは、音響窓をビームが通
過するときにビームが十分に集束され、音軸に対して平
行なビームとなる。曲率の小さい音響レンズ２を用いる
と、このままではプローブ近傍に焦点を結び遠方で拡散
してしまうが、凸面ミラー３を用い、音響レンズ２で絞
られたビームを、音軸に対して平行に近いビームに修正
できる。ビーム形状を改善し、全体のビーム径が細く、
プローブからの距離によらず分解能が高い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波プローブに関す
るものであり、特に反射ミラーによりスキャンを行って
観察をする超音波プローブに関するものである。
るものであり、特に反射ミラーによりスキャンを行って
観察をする超音波プローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】メカニカルラジアルタイプの超音波プロ
ーブとして、従来より、プローブ先端に超音波振動子を
回転自在に設けてこれを回転させながら機械走査をする
よう、その超音波振動子を３６０°回転させてスキャン
を行う方式によるものや、例えば圧電素子等による超音
波振動子から放射した超音波を平面のミラーで反射さ
せ、このミラーを３６０°回転させてスキャンを行う方
式による、特開平４−２１８１４４号公報記載の如くの
超音波プローブが公知である。この種のプローブは、画
像表示手段等を有するシステム装置本体側と組み合わせ
て使用される。特開平２−１０４３３９号公報によるも
のでは、機械的に揺動しセクタ走査するものも提案がさ
れている。
ーブとして、従来より、プローブ先端に超音波振動子を
回転自在に設けてこれを回転させながら機械走査をする
よう、その超音波振動子を３６０°回転させてスキャン
を行う方式によるものや、例えば圧電素子等による超音
波振動子から放射した超音波を平面のミラーで反射さ
せ、このミラーを３６０°回転させてスキャンを行う方
式による、特開平４−２１８１４４号公報記載の如くの
超音波プローブが公知である。この種のプローブは、画
像表示手段等を有するシステム装置本体側と組み合わせ
て使用される。特開平２−１０４３３９号公報によるも
のでは、機械的に揺動しセクタ走査するものも提案がさ
れている。
【０００３】観察したい部位を、より高い分解能で見る
ために、こうした超音波プローブでは、放射される超音
波ビームを細くするための手段を設けるのは有用であ
る。
ために、こうした超音波プローブでは、放射される超音
波ビームを細くするための手段を設けるのは有用であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここに、超音波振動子
からの距離によらず一様に細い超音波ビームが形成され
るような超音波プローブが理想とされる。しかして、こ
うした超音波プローブが理想であるが、技術的に困難で
あったため、上記のように装置本体と組合せて用いられ
る超音波プローブにおいて、超音波観察したい部位に焦
点を結ぶように、その使用振動子面に音響レンズを設け
たり、曲面のミラーを用いるなどして、超音波ビームの
形成をし、高分解能化実現を図らんとしている。
からの距離によらず一様に細い超音波ビームが形成され
るような超音波プローブが理想とされる。しかして、こ
うした超音波プローブが理想であるが、技術的に困難で
あったため、上記のように装置本体と組合せて用いられ
る超音波プローブにおいて、超音波観察したい部位に焦
点を結ぶように、その使用振動子面に音響レンズを設け
たり、曲面のミラーを用いるなどして、超音波ビームの
形成をし、高分解能化実現を図らんとしている。
【０００５】ところが、凹面音響レンズや凹面ミラーを
単独で用いただけでは、ビームの焦点では分解能が高く
良好な画像が得られるものの、焦点以外では超音波ビー
ムが太くなり、分解能は低下する。
単独で用いただけでは、ビームの焦点では分解能が高く
良好な画像が得られるものの、焦点以外では超音波ビー
ムが太くなり、分解能は低下する。
【０００６】更に詳しくいえば、超音波内視鏡の場合、
内視鏡の中心から近い部位を高い分解能で観察したい場
合は、振動子のレンズもしくは凹面ミラーの曲率を小さ
くし、焦点をプローブ近くに設定する。図１５は、後記
でも参照する考察図であるが、この時の音響ビームの形
状を示すための、振動子面からの距離に対する音響ビー
ム幅についての特性図である。同図において、横軸が振
動子面からの距離を表し、縦軸が音響ビームの幅を表す
ものである。これによると、焦点が近くなると、比較的
最小ビーム径は小さくなるものの、その反面、焦点深度
が浅く、焦点のごく近傍以外は、分解能が悪く、感度も
低くなるため画質は極端に低下する。このように、この
考察結果からも分かるように、単に超音波プローブ内の
構成要素として、振動子の音響レンズや凹面ミラーを組
み込み、上述のような設定のものにしても、全体のビー
ム径が細く、プローブからの距離に影響されない分解能
の高い超音波プローブは得られなかった。
内視鏡の中心から近い部位を高い分解能で観察したい場
合は、振動子のレンズもしくは凹面ミラーの曲率を小さ
くし、焦点をプローブ近くに設定する。図１５は、後記
でも参照する考察図であるが、この時の音響ビームの形
状を示すための、振動子面からの距離に対する音響ビー
ム幅についての特性図である。同図において、横軸が振
動子面からの距離を表し、縦軸が音響ビームの幅を表す
ものである。これによると、焦点が近くなると、比較的
最小ビーム径は小さくなるものの、その反面、焦点深度
が浅く、焦点のごく近傍以外は、分解能が悪く、感度も
低くなるため画質は極端に低下する。このように、この
考察結果からも分かるように、単に超音波プローブ内の
構成要素として、振動子の音響レンズや凹面ミラーを組
み込み、上述のような設定のものにしても、全体のビー
ム径が細く、プローブからの距離に影響されない分解能
の高い超音波プローブは得られなかった。
【０００７】また、内視鏡の中心から、遠い部位を高い
分解能で観察したい場合には、振動子の音響レンズ、凹
面ミラーの曲率を大きくし、焦点を遠方に設定する。こ
の時の音響ビーム形状を示すものが図１６の同様の特性
図である。これも後記で参照されるが、この例の場合、
焦点が遠くなると、比較的遠方でのビームの太さは均一
に近くなるが、焦点での最小ビーム径を小さくできず、
全体的に分解能の悪い画像となる。この場合も、同様に
して超音波プローブ側自体での改善方法には一定の限界
があり、やはりプローブ近傍から遠方までプローブから
の距離によらずに高い分解能で観察し得るといった超音
波プローブは達成されない。
分解能で観察したい場合には、振動子の音響レンズ、凹
面ミラーの曲率を大きくし、焦点を遠方に設定する。こ
の時の音響ビーム形状を示すものが図１６の同様の特性
図である。これも後記で参照されるが、この例の場合、
焦点が遠くなると、比較的遠方でのビームの太さは均一
に近くなるが、焦点での最小ビーム径を小さくできず、
全体的に分解能の悪い画像となる。この場合も、同様に
して超音波プローブ側自体での改善方法には一定の限界
があり、やはりプローブ近傍から遠方までプローブから
の距離によらずに高い分解能で観察し得るといった超音
波プローブは達成されない。
【０００８】そこで、様々な手法で焦点深度を広げる方
法について、試みられているものの、それはシステム本
体側の変更、改変を伴うなどし簡単なものではない。即
ち、どの方法も大がかりな電気回路が必要であり、振動
子自体も大きくなるなどし、従って、超音波プローブ側
で簡単に実現できるという対策のものではない。
法について、試みられているものの、それはシステム本
体側の変更、改変を伴うなどし簡単なものではない。即
ち、どの方法も大がかりな電気回路が必要であり、振動
子自体も大きくなるなどし、従って、超音波プローブ側
で簡単に実現できるという対策のものではない。
【０００９】本発明は、こうした背景を踏まえ、上記の
考察に基づき、構造が簡単で、しかもプローブ近傍から
遠方まで高い分解能で観察できる、焦点深度の深いもの
を容易に実現できる超音波プローブを提供することを目
的とするものである。
考察に基づき、構造が簡単で、しかもプローブ近傍から
遠方まで高い分解能で観察できる、焦点深度の深いもの
を容易に実現できる超音波プローブを提供することを目
的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波プローブ
は、反射ミラーを用いてスキャンを行う超音波プローブ
であって、超音波発生部は、集束要素を兼ねる超音波振
動子からなるか、または超音波振動子に超音波集束要素
を付加してなる構成のいずれかとされるとともに、反射
ミラーが、その超音波発生部からの超音波を反射する、
凸面または凹面の超音波ミラーであり、かつ、該超音波
ミラーが凸面のミラーを有する場合にあっては、当該ミ
ラーと前記の集束要素を兼ねる超音波振動子との距離、
もしくは当該ミラーと前記の付加された超音波集束要素
との距離を、該超音波振動子もしくは該超音波集束要素
の焦点距離よりも短くなるように設定する態様とする
か、前記超音波ミラーが凹面のミラーを有する場合にあ
っては、当該ミラーと前記の集束要素を兼ねる超音波振
動子との距離、もしくは当該ミラーと前記の付加された
超音波集束要素との距離を、該超音波振動子もしくは該
超音波集束要素の焦点距離よりも長くなるように設定す
る態様とするかの、それらいずれか一の態様となるよ
う、前記超音波発生部と前記超音波ミラーの配置構成が
選定されていることを特徴とするものである。
は、反射ミラーを用いてスキャンを行う超音波プローブ
であって、超音波発生部は、集束要素を兼ねる超音波振
動子からなるか、または超音波振動子に超音波集束要素
を付加してなる構成のいずれかとされるとともに、反射
ミラーが、その超音波発生部からの超音波を反射する、
凸面または凹面の超音波ミラーであり、かつ、該超音波
ミラーが凸面のミラーを有する場合にあっては、当該ミ
ラーと前記の集束要素を兼ねる超音波振動子との距離、
もしくは当該ミラーと前記の付加された超音波集束要素
との距離を、該超音波振動子もしくは該超音波集束要素
の焦点距離よりも短くなるように設定する態様とする
か、前記超音波ミラーが凹面のミラーを有する場合にあ
っては、当該ミラーと前記の集束要素を兼ねる超音波振
動子との距離、もしくは当該ミラーと前記の付加された
超音波集束要素との距離を、該超音波振動子もしくは該
超音波集束要素の焦点距離よりも長くなるように設定す
る態様とするかの、それらいずれか一の態様となるよ
う、前記超音波発生部と前記超音波ミラーの配置構成が
選定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】本発明においては、上記の超音波プローブ側で
の使用超音波発生部と超音波ミラーの配置構成をもっ
て、超音波ビーム形状の効果的な改善が達成される。超
音波振動子に超音波集束要素が付加され、また、反射ミ
ラーが凸面の超音波ミラーである組合せの場合なら、そ
の凸面ミラーと超音波集束要素の距離が、該超音波集束
要素の焦点距離よりも短いようにすることによって、上
記改善が実現され、プローブから超音波ビームが放出さ
れる際、その超音波集束要素によりプローブ近傍に焦点
を結んでしまい、遠方でビームが拡散してしまうところ
を、その凸面の超音波ミラーをもって、超音波集束要素
で絞られたビームを、平行に近いビームに修正をするこ
とを可能ならしめる。超音波プローブからの放出の段階
で、ビームが十分に集束され、かつ音軸に対して平行な
ものとすることを実現し得る。構造は簡単で、しかも、
大がかりな電気回路等を用いることもなく、超音波ビー
ム形状の改善が図れ、全体のビーム径が細く、プローブ
からの距離によらず分解能の高いものを容易に実現でき
る。
の使用超音波発生部と超音波ミラーの配置構成をもっ
て、超音波ビーム形状の効果的な改善が達成される。超
音波振動子に超音波集束要素が付加され、また、反射ミ
ラーが凸面の超音波ミラーである組合せの場合なら、そ
の凸面ミラーと超音波集束要素の距離が、該超音波集束
要素の焦点距離よりも短いようにすることによって、上
記改善が実現され、プローブから超音波ビームが放出さ
れる際、その超音波集束要素によりプローブ近傍に焦点
を結んでしまい、遠方でビームが拡散してしまうところ
を、その凸面の超音波ミラーをもって、超音波集束要素
で絞られたビームを、平行に近いビームに修正をするこ
とを可能ならしめる。超音波プローブからの放出の段階
で、ビームが十分に集束され、かつ音軸に対して平行な
ものとすることを実現し得る。構造は簡単で、しかも、
大がかりな電気回路等を用いることもなく、超音波ビー
ム形状の改善が図れ、全体のビーム径が細く、プローブ
からの距離によらず分解能の高いものを容易に実現でき
る。
【００１２】超音波振動子が集束要素を兼ねる場合のも
のでも、同様の作用で、上記を実現できる。反射ミラー
が凹面の超音波ミラーである場合で、超音波振動子に超
音波集束要素が付加されているなら、上述した組合せ配
置構成のものに準じて、その凹面ミラーと該超音波集束
要素の距離が、その超音波集束要素の焦点距離よりも長
いようにするよう組み合わせることにより、同様にし
て、上記を実現できる。この場合において、超音波振動
子が集束要素を兼ねる場合のものでも、同様にして、上
記を実現できる。
のでも、同様の作用で、上記を実現できる。反射ミラー
が凹面の超音波ミラーである場合で、超音波振動子に超
音波集束要素が付加されているなら、上述した組合せ配
置構成のものに準じて、その凹面ミラーと該超音波集束
要素の距離が、その超音波集束要素の焦点距離よりも長
いようにするよう組み合わせることにより、同様にし
て、上記を実現できる。この場合において、超音波振動
子が集束要素を兼ねる場合のものでも、同様にして、上
記を実現できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１、図２は、それぞれ、本発明の第１、第２の各
実施例を示す。それらの図には、具体的には、ミラーを
回転させて、スキャンを行うメカニカルラジアのミラー
反射方式超音波内視鏡におけるプローブ先端部の構成が
示されている。
る。図１、図２は、それぞれ、本発明の第１、第２の各
実施例を示す。それらの図には、具体的には、ミラーを
回転させて、スキャンを行うメカニカルラジアのミラー
反射方式超音波内視鏡におけるプローブ先端部の構成が
示されている。
【００１４】まず、図１の実施例（第１の実施例）につ
いて説明すると、これは超音波ミラーとして凸面のミラ
ーを有する場合の例であって、図に示すように、超音波
プローブ１０の先端には超音波振動子１が設けられてい
る。ここに、超音波振動子１は、例えば圧電素子を用い
るもので、その圧電素子の振動方向が超音波プローブ１
０の軸方向（中心軸方向）を向けて設置された超音波振
動子である。
いて説明すると、これは超音波ミラーとして凸面のミラ
ーを有する場合の例であって、図に示すように、超音波
プローブ１０の先端には超音波振動子１が設けられてい
る。ここに、超音波振動子１は、例えば圧電素子を用い
るもので、その圧電素子の振動方向が超音波プローブ１
０の軸方向（中心軸方向）を向けて設置された超音波振
動子である。
【００１５】本例では、その超音波振動子１の表面に第
１の超音波集束素子として凹面の音響レンズ２が接着さ
れている。このように、プローブ１０は、ここでは、超
音波振動子１に接続して設けられた凹面の音響レンズ２
を振動子の集束要素として有する。また、図示の如く
に、その凹面音響レンズ２の焦点よりも振動子側に（振
動子側寄りに）、第２の集束要素としての超音波ミラー
３である凸面の超音波ミラー３１が設置されている。凸
面の超音波ミラー３１は、振動子１の駆動により発生す
る超音波を反射させる面の少なくとも一部に凸面ミラー
を形成してある。凸面の超音波ミラー３１で反射された
超音波は、音響媒体４、音響窓５を通して放出される。
１の超音波集束素子として凹面の音響レンズ２が接着さ
れている。このように、プローブ１０は、ここでは、超
音波振動子１に接続して設けられた凹面の音響レンズ２
を振動子の集束要素として有する。また、図示の如く
に、その凹面音響レンズ２の焦点よりも振動子側に（振
動子側寄りに）、第２の集束要素としての超音波ミラー
３である凸面の超音波ミラー３１が設置されている。凸
面の超音波ミラー３１は、振動子１の駆動により発生す
る超音波を反射させる面の少なくとも一部に凸面ミラー
を形成してある。凸面の超音波ミラー３１で反射された
超音波は、音響媒体４、音響窓５を通して放出される。
【００１６】なお、超音波プローブ１０に対する超音波
信号の送受、及び超音波ミラーの回転駆動については、
ここでは、基本的に、既知のものであってもよい。超音
波振動子１には信号伝達ケーブル１１が接続され、ま
た、超音波ミラー３は、ベアリング１２により支持され
た回転体部材１３に取り付けられて回転駆動されるよう
になされている。
信号の送受、及び超音波ミラーの回転駆動については、
ここでは、基本的に、既知のものであってもよい。超音
波振動子１には信号伝達ケーブル１１が接続され、ま
た、超音波ミラー３は、ベアリング１２により支持され
た回転体部材１３に取り付けられて回転駆動されるよう
になされている。
【００１７】このように、本プローブ１０では、ミラー
を回転させてスキャンを行う機械式超音波プローブであ
り、圧電素子の振動方向が超音波プローブの軸方向を向
けて設置された超音波振動子１と、該超音波振動子１に
接続して設けられた凹面音響レンズ２と、凸面の超音波
ミラー３１とを有するとともに、そのように超音波振動
子１に凹面音響レンズ２が集束要素として付加され、か
つ超音波ミラー３が凸面の超音波ミラー３１である場合
の組み合わせにあっては、それら超音波発生部と超音波
ミラーの配置構成について、音軸上における、凸面ミラ
ー３１と凹面音響レンズ２の距離が、凹面音響レンズ２
の焦点距離よりも短い関係となるよう設定されている。
を回転させてスキャンを行う機械式超音波プローブであ
り、圧電素子の振動方向が超音波プローブの軸方向を向
けて設置された超音波振動子１と、該超音波振動子１に
接続して設けられた凹面音響レンズ２と、凸面の超音波
ミラー３１とを有するとともに、そのように超音波振動
子１に凹面音響レンズ２が集束要素として付加され、か
つ超音波ミラー３が凸面の超音波ミラー３１である場合
の組み合わせにあっては、それら超音波発生部と超音波
ミラーの配置構成について、音軸上における、凸面ミラ
ー３１と凹面音響レンズ２の距離が、凹面音響レンズ２
の焦点距離よりも短い関係となるよう設定されている。
【００１８】上記構成において、内視鏡検査による観察
時、超音波は、図示しないパルサから出力されるパルス
信号により超音波振動子１が駆動されることにより、超
音波が発生する。その超音波は振動子面の凹面音響レン
ズ２で集束され、更に凸面ミラー３１で反射し、内視鏡
中心軸に対して９０°の方向に、音響媒体４、音響窓５
を介して放射される。走査については、本実施例では、
凸面の超音波ミラー３１を回転させることにより行わ
れ、凸面の超音波ミラー３１が回転体部材１３により回
転することによって３６０°スキャンを行い、超音波画
像が形成される。
時、超音波は、図示しないパルサから出力されるパルス
信号により超音波振動子１が駆動されることにより、超
音波が発生する。その超音波は振動子面の凹面音響レン
ズ２で集束され、更に凸面ミラー３１で反射し、内視鏡
中心軸に対して９０°の方向に、音響媒体４、音響窓５
を介して放射される。走査については、本実施例では、
凸面の超音波ミラー３１を回転させることにより行わ
れ、凸面の超音波ミラー３１が回転体部材１３により回
転することによって３６０°スキャンを行い、超音波画
像が形成される。
【００１９】このようにして被検部位の内視鏡観察が行
われるが、このとき、本実施例においては、凸面の超音
波ミラー３１と超音波振動子１に付加された超音波集束
要素である凹面の音響レンズ２の距離を、該凹面音響レ
ンズ２の焦点距離よりも短くなるように設定する態様と
してかかる超音波発生部と凸面超音波ミラー３１の配置
構成が選定されており、これにより、プローブ近傍から
遠方まで高い分解能で観察でき、しかもこれを構造が簡
単で、焦点深度の深い超音波プローブ１０をもって行え
る。これは、次のように説明することができる。
われるが、このとき、本実施例においては、凸面の超音
波ミラー３１と超音波振動子１に付加された超音波集束
要素である凹面の音響レンズ２の距離を、該凹面音響レ
ンズ２の焦点距離よりも短くなるように設定する態様と
してかかる超音波発生部と凸面超音波ミラー３１の配置
構成が選定されており、これにより、プローブ近傍から
遠方まで高い分解能で観察でき、しかもこれを構造が簡
単で、焦点深度の深い超音波プローブ１０をもって行え
る。これは、次のように説明することができる。
【００２０】即ち、そもそも本実施例に従う超音波内視
鏡から音波が放出される段階で、超音波ビームが次の
、の条件をできるだけ満たすようにすることで、本
超音波プローブの狙いは達成できる。第１は、音響窓
５をビームが通過するときに、ビームが十分に集束され
ていることであり、第２には、音軸に対して平行な音
響ビームであることである。さて、ここで、上記の条
件を満たすべく、ここでは、そのために、曲率の小さい
音響レンズ２を接続した超音波振動子１を用いる。しか
して、単にこのままではプローブ１０近傍に焦点を結ん
でしまい、遠方でビームが拡散してしまう。そこで、本
例では、更に、反射ミラーとして上述のように凸ミラー
３１を用いかつ、既述のような配置関係となして、上記
凹面音響レンズ２で絞られたビームを、音軸に対して平
行に近いビームに修正をしているのである。
鏡から音波が放出される段階で、超音波ビームが次の
、の条件をできるだけ満たすようにすることで、本
超音波プローブの狙いは達成できる。第１は、音響窓
５をビームが通過するときに、ビームが十分に集束され
ていることであり、第２には、音軸に対して平行な音
響ビームであることである。さて、ここで、上記の条
件を満たすべく、ここでは、そのために、曲率の小さい
音響レンズ２を接続した超音波振動子１を用いる。しか
して、単にこのままではプローブ１０近傍に焦点を結ん
でしまい、遠方でビームが拡散してしまう。そこで、本
例では、更に、反射ミラーとして上述のように凸ミラー
３１を用いかつ、既述のような配置関係となして、上記
凹面音響レンズ２で絞られたビームを、音軸に対して平
行に近いビームに修正をしているのである。
【００２１】このようにして、超音波ビーム形状の効果
的な改善が行え、超音波プローブからの放出の段階で、
ビームが十分に集束され、かつ音軸に対して平行に近い
ものとすることができる。構造は簡単で、大がかりな電
気回路等を用いることもなく、全体のビーム径が細く、
プローブからの距離に影響されない分解能の高いものを
容易に実現できる。また、本実施例に従い、上記のよう
に凹面音響レンズ２で絞られたビームを、凸面の超音波
ミラー３１で音軸に対して平行にビームの修正を行うに
あたっては、より具体的には、全く音軸に対して平行な
超音波ビームは、それ自体に拡散する性質があるため、
遠方にて焦点を結ぶように、その音響レンズ２及びその
凸面ミラー３１のＳＲを調整することは望ましい態様で
ある。
的な改善が行え、超音波プローブからの放出の段階で、
ビームが十分に集束され、かつ音軸に対して平行に近い
ものとすることができる。構造は簡単で、大がかりな電
気回路等を用いることもなく、全体のビーム径が細く、
プローブからの距離に影響されない分解能の高いものを
容易に実現できる。また、本実施例に従い、上記のよう
に凹面音響レンズ２で絞られたビームを、凸面の超音波
ミラー３１で音軸に対して平行にビームの修正を行うに
あたっては、より具体的には、全く音軸に対して平行な
超音波ビームは、それ自体に拡散する性質があるため、
遠方にて焦点を結ぶように、その音響レンズ２及びその
凸面ミラー３１のＳＲを調整することは望ましい態様で
ある。
【００２２】ここに図３は、第１実施例に基づき、試作
した実験結果を示すもので、ビーム形状の改善を示すた
めの音響ビーム幅の特性図である。本結果において、図
１５、図１６の例と同様、横軸が振動子面からの距離Ｘ
ｍｍ（図６の座標系参照）、縦軸が音響ビームの幅であ
る。本結果は、凹面音響レンズ２、及び凸面超音波ミラ
ー３１のＳＲをそれぞれ、７，２２とした場合のもので
ある。
した実験結果を示すもので、ビーム形状の改善を示すた
めの音響ビーム幅の特性図である。本結果において、図
１５、図１６の例と同様、横軸が振動子面からの距離Ｘ
ｍｍ（図６の座標系参照）、縦軸が音響ビームの幅であ
る。本結果は、凹面音響レンズ２、及び凸面超音波ミラ
ー３１のＳＲをそれぞれ、７，２２とした場合のもので
ある。
【００２３】図３の実験結果をみれば、前記で考察した
ように、内視鏡の中心から近い部位を高い分解能で観察
したい場合での図１５の距離（Ｘｍｍ）に対する音響ビ
ーム幅についての特性と比較しても、かつまた、内視鏡
の中心から遠い部位を高い分解能で観察したい場合での
図１６の特性と比較しても、超音波ビーム形状が改善さ
れ、全体のビーム径が細くてプローブ１０からの距離に
よらず分解能の高い超音波プローブが実現できることが
分かる。なお、図３中、実線で示すものはプローブ１０
の中心軸方向（Ｚ方向（図６の座標系参照））の特性、
破線で示すものはプローブ１０の方位方向（Ｙ方向（図
６の座標系参照））の特性である（図１５、図１６の考
察図の場合も同様である）。図３の結果におけるこれら
２つのビーム形状特性については、更に後記で述べられ
る。また、上記においては、ＳＲはそれぞれ、７，２２
とした場合のものであるところ、振動子の作る音場がス
ネルの法則に基づく理論計算とややずれているため、焦
点が内視鏡中心から５０ｍｍ（＝Ｘ）の位置に来るよう
に設計したが、焦点がプローブ近傍によりすぎ、遠方の
音響ビーム径が広がっている。しかし、振動子側、及び
凸面ミラー側のＳＲを調整することで遠方のビーム形状
を改善できることは、本結果からも十分推測できる。
ように、内視鏡の中心から近い部位を高い分解能で観察
したい場合での図１５の距離（Ｘｍｍ）に対する音響ビ
ーム幅についての特性と比較しても、かつまた、内視鏡
の中心から遠い部位を高い分解能で観察したい場合での
図１６の特性と比較しても、超音波ビーム形状が改善さ
れ、全体のビーム径が細くてプローブ１０からの距離に
よらず分解能の高い超音波プローブが実現できることが
分かる。なお、図３中、実線で示すものはプローブ１０
の中心軸方向（Ｚ方向（図６の座標系参照））の特性、
破線で示すものはプローブ１０の方位方向（Ｙ方向（図
６の座標系参照））の特性である（図１５、図１６の考
察図の場合も同様である）。図３の結果におけるこれら
２つのビーム形状特性については、更に後記で述べられ
る。また、上記においては、ＳＲはそれぞれ、７，２２
とした場合のものであるところ、振動子の作る音場がス
ネルの法則に基づく理論計算とややずれているため、焦
点が内視鏡中心から５０ｍｍ（＝Ｘ）の位置に来るよう
に設計したが、焦点がプローブ近傍によりすぎ、遠方の
音響ビーム径が広がっている。しかし、振動子側、及び
凸面ミラー側のＳＲを調整することで遠方のビーム形状
を改善できることは、本結果からも十分推測できる。
【００２４】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。前記図１による第１実施例が、超音波振動子に接
続して設けられた第１の超音波集束要素と、凸面の超音
波ミラーとを有し、音軸上における、その凸ミラーと第
１の超音波集束要素の距離が、第１の超音波集束要素の
焦点距離よりも短い構成のものとしてビーム形状の改善
等を実現する場合の例であったに対し、本実施例は、ミ
ラーを回転させてスキャンを行う機械式超音波プローブ
であって、圧電素子の振動方向が超音波プローブの軸方
向を向けて設置された超音波振動子と、該超音波振動子
に接続して設けられた第１の超音波集束要素と、凹面の
超音波ミラーとを有し、音軸上における、当該凹ミラー
と第１の超音波集束要素の距離が、第１の超音波集束要
素の焦点距離よりも長いようにして、同様の狙いを実現
させるようする場合の例である。
する。前記図１による第１実施例が、超音波振動子に接
続して設けられた第１の超音波集束要素と、凸面の超音
波ミラーとを有し、音軸上における、その凸ミラーと第
１の超音波集束要素の距離が、第１の超音波集束要素の
焦点距離よりも短い構成のものとしてビーム形状の改善
等を実現する場合の例であったに対し、本実施例は、ミ
ラーを回転させてスキャンを行う機械式超音波プローブ
であって、圧電素子の振動方向が超音波プローブの軸方
向を向けて設置された超音波振動子と、該超音波振動子
に接続して設けられた第１の超音波集束要素と、凹面の
超音波ミラーとを有し、音軸上における、当該凹ミラー
と第１の超音波集束要素の距離が、第１の超音波集束要
素の焦点距離よりも長いようにして、同様の狙いを実現
させるようする場合の例である。
【００２５】以下、図２を参照して、本実施例の要部を
説明する。前記第１実施例に従う構成の場合では、ミラ
ーの反射面が超音波振動子１側の焦点（図１図例では、
具体的には、超音波集束要素である凹面音響レンズ２の
焦点）よりも振動子側に設定されているが、例えば、図
２のように振動子１から反射ミラーまでの距離が、その
振動子１側の焦点距離よりも長い場合も考えられる。こ
の場合に、前記の, の各条件を満たすようなビーム
を作るためには、第２の集束要素としての使用超音波ミ
ラー３は、第１実施例の場合とは異なり、凸面ミラー３
１ではなく、凹面ミラーである必要があり、故に、本実
施例では、図２に示すような構成を採用してある。
説明する。前記第１実施例に従う構成の場合では、ミラ
ーの反射面が超音波振動子１側の焦点（図１図例では、
具体的には、超音波集束要素である凹面音響レンズ２の
焦点）よりも振動子側に設定されているが、例えば、図
２のように振動子１から反射ミラーまでの距離が、その
振動子１側の焦点距離よりも長い場合も考えられる。こ
の場合に、前記の, の各条件を満たすようなビーム
を作るためには、第２の集束要素としての使用超音波ミ
ラー３は、第１実施例の場合とは異なり、凸面ミラー３
１ではなく、凹面ミラーである必要があり、故に、本実
施例では、図２に示すような構成を採用してある。
【００２６】即ち、本実施例では、超音波内視鏡の先端
部の超音波振動子１の表面に第１の収集要素として凹面
の音響レンズ２が接着されているが、図１とは逆に、図
２の如くに、その凹面音響レンズ２の焦点よりも、それ
を越える位置において、第２の集束要素の凹面の超音波
ミラー３２が設置されている。このようにして、超音波
ミラーが凹面のミラー３２を有する場合にあっては、凹
面ミラー３２と超音波振動子１に付加された凹面音響レ
ンズ２との距離を、該凹面音響レンズ２の焦点距離より
も長くなるように設定する態様で、それらの配置構成が
選定されている。その他の構成については、前記第１実
施例と同様であってよい。
部の超音波振動子１の表面に第１の収集要素として凹面
の音響レンズ２が接着されているが、図１とは逆に、図
２の如くに、その凹面音響レンズ２の焦点よりも、それ
を越える位置において、第２の集束要素の凹面の超音波
ミラー３２が設置されている。このようにして、超音波
ミラーが凹面のミラー３２を有する場合にあっては、凹
面ミラー３２と超音波振動子１に付加された凹面音響レ
ンズ２との距離を、該凹面音響レンズ２の焦点距離より
も長くなるように設定する態様で、それらの配置構成が
選定されている。その他の構成については、前記第１実
施例と同様であってよい。
【００２７】本実施例のような構成とすることによって
も、前述の, の各条件を満たすようなビーム形成を
実現でき、従って、第１実施例と同様の作用効果を奏し
得、超音波ビーム形状を改善し、全体のビーム径が細
く、プローブ１０からの距離によらず分解能の高い超音
波プローブを実現することできる。本発明は、このよう
にし実施することもできものである。
も、前述の, の各条件を満たすようなビーム形成を
実現でき、従って、第１実施例と同様の作用効果を奏し
得、超音波ビーム形状を改善し、全体のビーム径が細
く、プローブ１０からの距離によらず分解能の高い超音
波プローブを実現することできる。本発明は、このよう
にし実施することもできものである。
【００２８】また、前記第１、第２実施例では、とも
に、振動子の超音波集束要素として、超音波振動子１の
表面に接続された凹面音響レンズ２を使用する構成を考
えたが、本発明に適用しうる超音波発生部はかかる構成
に限られるものではない。即ち、振動子自体を凹面振動
子を用いることで、超音波振動子１と集束要素を兼ねる
構成とすることができるのはいうまでもない。従って、
各実施例とも、そのような超音波振動子自体もしくは超
音波振動子に接続して設けられた第１の超音波集束要素
（例えば、図１，２のような凹面音響レンズ）を用いる
構成とすることもできるものである。かかる場合も、同
様に作用効果が得られる。構造が簡単で、しかもプロー
ブ近傍から遠方まで高い分解能で観察できる、焦点深度
の深い超音波プローブを得られる。
に、振動子の超音波集束要素として、超音波振動子１の
表面に接続された凹面音響レンズ２を使用する構成を考
えたが、本発明に適用しうる超音波発生部はかかる構成
に限られるものではない。即ち、振動子自体を凹面振動
子を用いることで、超音波振動子１と集束要素を兼ねる
構成とすることができるのはいうまでもない。従って、
各実施例とも、そのような超音波振動子自体もしくは超
音波振動子に接続して設けられた第１の超音波集束要素
（例えば、図１，２のような凹面音響レンズ）を用いる
構成とすることもできるものである。かかる場合も、同
様に作用効果が得られる。構造が簡単で、しかもプロー
ブ近傍から遠方まで高い分解能で観察できる、焦点深度
の深い超音波プローブを得られる。
【００２９】従ってまた、本発明は、超音波を反射する
凸面または凹面の超音波ミラー（３１または３２）を有
し、その凸面のミラー（３１）を有する場合には、ミラ
ー（３１）と振動子もしくはミラー（３１）と集束要素
との距離が振動子もしくは集束要素の焦点距離よりも短
くなるようにし、その凹面のミラー（３２）を有する場
合には、ミラー（３２）と振動子もしくはミラー（３
２）と集束要素との距離が振動子もしくは集束要素の焦
点距離よりも長くなるようにして実施することができる
ものである。
凸面または凹面の超音波ミラー（３１または３２）を有
し、その凸面のミラー（３１）を有する場合には、ミラ
ー（３１）と振動子もしくはミラー（３１）と集束要素
との距離が振動子もしくは集束要素の焦点距離よりも短
くなるようにし、その凹面のミラー（３２）を有する場
合には、ミラー（３２）と振動子もしくはミラー（３
２）と集束要素との距離が振動子もしくは集束要素の焦
点距離よりも長くなるようにして実施することができる
ものである。
【００３０】次に、本発明の更に他の実施例（第３の実
施例以下）について、図４以下をも参照して、説明す
る。なお、以下の各例において、基本構成は、図１また
は図２の第１実施例または第２実施例のものに準ずるも
のであるため、それぞれ、各例での要部につき述べる。
施例以下）について、図４以下をも参照して、説明す
る。なお、以下の各例において、基本構成は、図１また
は図２の第１実施例または第２実施例のものに準ずるも
のであるため、それぞれ、各例での要部につき述べる。
【００３１】まず、上記第１実施例、第２実施例におい
て、あるいはそれらの変形例において、振動子の音響レ
ンズの形状を、図４に示すように、非球面レンズ２ａと
すると、超音波ミラー３（３１または３２）が回転する
に従い、該ミラーに入射する音響ビームの入射角が変化
するため、図５に示すように、システム本体側の表示手
段で観察される超音波画像２０１上で、画像中心２０３
から見た方位によって焦点領域２の違う超音波内視鏡が
本プローブ構成をもって実現できる。こうした内視鏡が
実現すると、内視鏡をねじることで見たい部分に高分解
能域を合わせ観察することができる。例えば、医学的に
は、食道のように壁との距離が取れない部位と、胃のよ
うに壁と或る程度距離をおいて全体像を観察したい部位
との双方に適用できる超音波内視鏡が実現できる。
て、あるいはそれらの変形例において、振動子の音響レ
ンズの形状を、図４に示すように、非球面レンズ２ａと
すると、超音波ミラー３（３１または３２）が回転する
に従い、該ミラーに入射する音響ビームの入射角が変化
するため、図５に示すように、システム本体側の表示手
段で観察される超音波画像２０１上で、画像中心２０３
から見た方位によって焦点領域２の違う超音波内視鏡が
本プローブ構成をもって実現できる。こうした内視鏡が
実現すると、内視鏡をねじることで見たい部分に高分解
能域を合わせ観察することができる。例えば、医学的に
は、食道のように壁との距離が取れない部位と、胃のよ
うに壁と或る程度距離をおいて全体像を観察したい部位
との双方に適用できる超音波内視鏡が実現できる。
【００３２】さて、ここで、図６に示すように座標系を
考える。前記図３では、第１実施例に基づくビーム形状
改善の実験結果を示したが、その実験結果の２本のビー
ム形状（実線、破線）は、この座標系でＺ方向のビーム
幅とＹ方向のビーム幅を示したものである。今、図中、
その両者を比較すると、Ｚ方向のビーム幅が、Ｙ方向の
ビーム幅よりもほぼ常に太くなっていることが確認でき
る。これは、凹面音響レンズ２の集束音波を凸面の超音
波ミラー３１で反射させているために必然的に生じる非
点収差によって音響ビームの断面が楕円形になるためで
ある。このため、Ｚ方向のビームが太くなり、これが、
形成された超音波画像の画質の低下の要因となることと
なる。
考える。前記図３では、第１実施例に基づくビーム形状
改善の実験結果を示したが、その実験結果の２本のビー
ム形状（実線、破線）は、この座標系でＺ方向のビーム
幅とＹ方向のビーム幅を示したものである。今、図中、
その両者を比較すると、Ｚ方向のビーム幅が、Ｙ方向の
ビーム幅よりもほぼ常に太くなっていることが確認でき
る。これは、凹面音響レンズ２の集束音波を凸面の超音
波ミラー３１で反射させているために必然的に生じる非
点収差によって音響ビームの断面が楕円形になるためで
ある。このため、Ｚ方向のビームが太くなり、これが、
形成された超音波画像の画質の低下の要因となることと
なる。
【００３３】また、図７の上部、下部に示すように、超
音波内視鏡の音響窓である先端ハウジング１０１が中空
円筒であるために、それぞれｄＹ、ｄＺで示す如く、Ｙ
方向とＺ方向で焦点位置に差が生じてしまう。
音波内視鏡の音響窓である先端ハウジング１０１が中空
円筒であるために、それぞれｄＹ、ｄＺで示す如く、Ｙ
方向とＺ方向で焦点位置に差が生じてしまう。
【００３４】そこで、このような音響ビームの形状を対
策する方法を図８に示す例で実現しようとするものが、
次の実施例（第３の実施例）である。本実施例では、こ
のためには使用超音波ミラー自身を非球面とし、曲率１
と曲率２を異なるようにすることで対策ができる。即
ち、図示のように、凸面の超音波ミラー３１において、
曲率Ｒ１により、Ｙ方向のビーム形状が左右され、曲率
Ｒ２によりＺ方向のビーム形状が左右されることを考え
ると、曲率Ｒ１よりも曲率Ｒ２のＲを大きく取ることに
よってＺ方向のビームがより絞られ、よって、ビーム断
面をより円形に近づけることができる。
策する方法を図８に示す例で実現しようとするものが、
次の実施例（第３の実施例）である。本実施例では、こ
のためには使用超音波ミラー自身を非球面とし、曲率１
と曲率２を異なるようにすることで対策ができる。即
ち、図示のように、凸面の超音波ミラー３１において、
曲率Ｒ１により、Ｙ方向のビーム形状が左右され、曲率
Ｒ２によりＺ方向のビーム形状が左右されることを考え
ると、曲率Ｒ１よりも曲率Ｒ２のＲを大きく取ることに
よってＺ方向のビームがより絞られ、よって、ビーム断
面をより円形に近づけることができる。
【００３５】また、同様のことが、第２実施例のものに
も適用できる。かかる場合の例を、第４の実施例として
図９に示してある。即ち、同図に示すように、凹面の超
音波ミラー３２において、曲率Ｒ３よりも曲率Ｒ４を小
さくすることでＺ方向の音響ビームをより絞ることがで
き、ビーム断面をより円形に近づけることができる。
も適用できる。かかる場合の例を、第４の実施例として
図９に示してある。即ち、同図に示すように、凹面の超
音波ミラー３２において、曲率Ｒ３よりも曲率Ｒ４を小
さくすることでＺ方向の音響ビームをより絞ることがで
き、ビーム断面をより円形に近づけることができる。
【００３６】次に、超音波ミラーを非球面とする更に別
の実施例を、図１０に示す。上記第３実施例、第４実施
例は、非点収差に着目してきたが、ビーム形状に悪影響
を与えているのは非点収差ばかりではなく、球面収差も
存在する。即ち、曲面ミラーの中心付近で反射した音波
の方が、ミラーの辺縁部付近で反射した音波よりも遠い
点で集束するという現象がある。このため、球面ミラー
では、焦点において、ビームが絞りきれず、この点では
最小ビーム径に限界があることになる。
の実施例を、図１０に示す。上記第３実施例、第４実施
例は、非点収差に着目してきたが、ビーム形状に悪影響
を与えているのは非点収差ばかりではなく、球面収差も
存在する。即ち、曲面ミラーの中心付近で反射した音波
の方が、ミラーの辺縁部付近で反射した音波よりも遠い
点で集束するという現象がある。このため、球面ミラー
では、焦点において、ビームが絞りきれず、この点では
最小ビーム径に限界があることになる。
【００３７】そこで、これがため、本実施例（第５の実
施例）では、図１０に示すように、凹面の超音波ミラー
３２の曲面を球面ではなく音響の反射条件を考慮して設
計された非球面ミラーとするようにしたものである。こ
のようにすることで、振動子中心部及び辺縁部で反射し
た音波の焦点位置を一致させ、ビーム形状の改善、即ち
超音波画像の分解能を向上させることができる。具体的
には、図示例では、図中の左部の凹面の超音波ミラー３
２において、そのミラーの図中断面Ｂを図示のＡ方向か
ら見たとき、同図右部に示すように、弧Ｃが円弧ではな
く、中心Ｏから辺縁に行くに従い、Ｒが小さくなってい
る構成のものとすることができ、これにより上記の焦点
位置の一致によるビーム形状の改善、即ち超音波画像の
分解能の向上を図ることができる。本発明は、このよう
にして実施してもよい。
施例）では、図１０に示すように、凹面の超音波ミラー
３２の曲面を球面ではなく音響の反射条件を考慮して設
計された非球面ミラーとするようにしたものである。こ
のようにすることで、振動子中心部及び辺縁部で反射し
た音波の焦点位置を一致させ、ビーム形状の改善、即ち
超音波画像の分解能を向上させることができる。具体的
には、図示例では、図中の左部の凹面の超音波ミラー３
２において、そのミラーの図中断面Ｂを図示のＡ方向か
ら見たとき、同図右部に示すように、弧Ｃが円弧ではな
く、中心Ｏから辺縁に行くに従い、Ｒが小さくなってい
る構成のものとすることができ、これにより上記の焦点
位置の一致によるビーム形状の改善、即ち超音波画像の
分解能の向上を図ることができる。本発明は、このよう
にして実施してもよい。
【００３８】次に、更に他の実施例について、図１１〜
図１４を用いて説明する。上記の如く、本発明に従い超
音波ミラー３を一つの音響集束要素として用いること
で、ビーム形状改善に大きく役立つことが示された。と
ころが、上記の提案のような超音波ミラー３（凸面の超
音波ミラー３１、凹面の超音波ミラー３２）は、例え
ば、図１、図２、図８、図９、図１０等で示されるよう
に、その質量分布が一様でないものになりがちである。
即ち、ミラーの重心がミラー中心軸上にないために、ミ
ラーの中心軸に回転動力を接続し回転させたとしても、
回転ムラを生じてしまう。
図１４を用いて説明する。上記の如く、本発明に従い超
音波ミラー３を一つの音響集束要素として用いること
で、ビーム形状改善に大きく役立つことが示された。と
ころが、上記の提案のような超音波ミラー３（凸面の超
音波ミラー３１、凹面の超音波ミラー３２）は、例え
ば、図１、図２、図８、図９、図１０等で示されるよう
に、その質量分布が一様でないものになりがちである。
即ち、ミラーの重心がミラー中心軸上にないために、ミ
ラーの中心軸に回転動力を接続し回転させたとしても、
回転ムラを生じてしまう。
【００３９】そこで、下記に実施例に従い、ミラーの回
転中心軸がミラーの重心を通るように対策することで、
前記回転ムラについても良好に解消できる。その手段と
して、図１１〜図１４の各例を示してある。即ち、一つ
は、図１１に示すように、第１実施例または第２実施例
での第２の音響集束要素としての超音波ミラー３（３１
または３２）の符号Ｂを付したＢ部におけるその基端部
３ａを図示のように切り欠き、符号Ａを付したＡ部との
間で、それらＡ部、Ｂ部の質量分布を調整する方法であ
る。
転中心軸がミラーの重心を通るように対策することで、
前記回転ムラについても良好に解消できる。その手段と
して、図１１〜図１４の各例を示してある。即ち、一つ
は、図１１に示すように、第１実施例または第２実施例
での第２の音響集束要素としての超音波ミラー３（３１
または３２）の符号Ｂを付したＢ部におけるその基端部
３ａを図示のように切り欠き、符号Ａを付したＡ部との
間で、それらＡ部、Ｂ部の質量分布を調整する方法であ
る。
【００４０】また、他の手法としては、それぞれ、図１
２に示したように、超音波ミラー３のその軽いＡ部部分
（図１１と同様、図１２中の上側部分）に、重量の大き
い例えば金属３０１などの素材を埋め込む方法、図１３
に示したように、超音波ミラー３の回転中心をあえてず
らし、当該ミラーの重心が回転軸上に来るようにする方
法、及び図１４に示したように、超音波ミラー３自体を
中空とし質量を小さくすることで、偏心の影響を小さく
するといった方法などが考えられる。
２に示したように、超音波ミラー３のその軽いＡ部部分
（図１１と同様、図１２中の上側部分）に、重量の大き
い例えば金属３０１などの素材を埋め込む方法、図１３
に示したように、超音波ミラー３の回転中心をあえてず
らし、当該ミラーの重心が回転軸上に来るようにする方
法、及び図１４に示したように、超音波ミラー３自体を
中空とし質量を小さくすることで、偏心の影響を小さく
するといった方法などが考えられる。
【００４１】これら図１１、図１２、図１３、図１４の
ような回転ムラ対策は、ミラーの径が小さいときは行わ
なくても、超音波画像形成には比較的に問題はないもの
となることから、必ずしも、これを行わないでよいケー
スもあるももの、しかし、超音波内視鏡などでのプロー
ブのように使用反射ミラーの径が大きくなると、回転ミ
ラーの影響は、ミラーの径の増大分の３乗に比例して大
きくなるため、不可欠の要素となるものであり、特にか
かる場合に効果的である。。なお、ミラーの径が小さい
ときでも本実施例に従い、かかる対策を行うことを妨げ
るものではない。また、図１１乃至図１４の例以外もの
であっても、勿論よい。
ような回転ムラ対策は、ミラーの径が小さいときは行わ
なくても、超音波画像形成には比較的に問題はないもの
となることから、必ずしも、これを行わないでよいケー
スもあるももの、しかし、超音波内視鏡などでのプロー
ブのように使用反射ミラーの径が大きくなると、回転ミ
ラーの影響は、ミラーの径の増大分の３乗に比例して大
きくなるため、不可欠の要素となるものであり、特にか
かる場合に効果的である。。なお、ミラーの径が小さい
ときでも本実施例に従い、かかる対策を行うことを妨げ
るものではない。また、図１１乃至図１４の例以外もの
であっても、勿論よい。
【００４２】また、こうした超音波ミラー３（３１また
は３２）を回転させる動力としては、従来のようにフレ
キシブルシャフトにより動力を先端に伝達する方式もあ
るが、モータを内視鏡の先端に内蔵することで、よりコ
ンパクトな内視鏡が実現できる。この場合においては、
図１または図２の回転体部材１３は、その内蔵モータの
回転軸とすることができる。しかして、その際、使用モ
ータ自体は、内視鏡先端に封入できる大きさでなければ
ならない。従って、このことから、出力パワーも小さく
なる。いずれの種類のモータを用いるにしても、必要と
されるトルクと回転数を確保するためには、Ｔ−Ｎ（ト
ルク−回転数）カーブの最も効率のいい位置でモータを
回すことは不可能で、それ故に、高トルク側の効率の悪
い位置で駆動しなければならない場合がある。特に、モ
ータ起動時には、効率が悪くなる傾向となる。
は３２）を回転させる動力としては、従来のようにフレ
キシブルシャフトにより動力を先端に伝達する方式もあ
るが、モータを内視鏡の先端に内蔵することで、よりコ
ンパクトな内視鏡が実現できる。この場合においては、
図１または図２の回転体部材１３は、その内蔵モータの
回転軸とすることができる。しかして、その際、使用モ
ータ自体は、内視鏡先端に封入できる大きさでなければ
ならない。従って、このことから、出力パワーも小さく
なる。いずれの種類のモータを用いるにしても、必要と
されるトルクと回転数を確保するためには、Ｔ−Ｎ（ト
ルク−回転数）カーブの最も効率のいい位置でモータを
回すことは不可能で、それ故に、高トルク側の効率の悪
い位置で駆動しなければならない場合がある。特に、モ
ータ起動時には、効率が悪くなる傾向となる。
【００４３】そこで、次の対策は有効である。即ち、そ
のような場合、画像のフリーズ回路とその内蔵モータに
ついてのモータ駆動回路を独立させて、画像のフリーズ
時にモータが停止しないようにすることで、モータ起動
時の悪効率回転をする回数を最小にできる。
のような場合、画像のフリーズ回路とその内蔵モータに
ついてのモータ駆動回路を独立させて、画像のフリーズ
時にモータが停止しないようにすることで、モータ起動
時の悪効率回転をする回数を最小にできる。
【００４４】本発明は、このようにして実施してもよ
い。更にまた、図４以降の例では、それぞれの例を単独
で説明したが、それらの全部または二以上を組み合わせ
て実施してもよい。
い。更にまた、図４以降の例では、それぞれの例を単独
で説明したが、それらの全部または二以上を組み合わせ
て実施してもよい。
【００４５】なお、本発明は、以上の実施例、変形例、
改良例等に限定されるものではない。例えば、超音波ミ
ラーはこれを回転させてスキャンを行うものを示した
が、例えばミラーを揺動させて、スキャンを行う機械走
査式超音波プローブその他のプローブにも適用できる。
改良例等に限定されるものではない。例えば、超音波ミ
ラーはこれを回転させてスキャンを行うものを示した
が、例えばミラーを揺動させて、スキャンを行う機械走
査式超音波プローブその他のプローブにも適用できる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で、超音波
ビーム形状の改善が図れ、全体のビーム径が細く、プロ
ーブからの距離によらず分解能の高い超音波プローブを
容易に実現できる。
ビーム形状の改善が図れ、全体のビーム径が細く、プロ
ーブからの距離によらず分解能の高い超音波プローブを
容易に実現できる。
【図１】本発明の超音波プローブの一実施例の概念図
で、プローブ先端部分の構成を示す図である。
で、プローブ先端部分の構成を示す図である。
【図２】同じく、本発明の他の実施例を示す図にして、
そのプローブ先端部分の構成を示す図である。
そのプローブ先端部分の構成を示す図である。
【図３】図１の実施例構成に基づく超音波プローブにお
ける実験結果で、ビーム形状の改善を示すための、振動
子面からの距離に対する音響ビーム幅の特性図である。
ける実験結果で、ビーム形状の改善を示すための、振動
子面からの距離に対する音響ビーム幅の特性図である。
【図４】超音波振動子に音響レンズを付加する構成の場
合に適用できる、音響レンズの他の例を示す図である。
合に適用できる、音響レンズの他の例を示す図である。
【図５】その音響レンズを用いた場合に得られる超音波
画像の一例を示す図である。
画像の一例を示す図である。
【図６】座標系の設定の説明に供する図である。
【図７】同座標系でのＹ方向とＺ方向での焦点位置の差
の発生の説明に供する図である。
の発生の説明に供する図である。
【図８】本発明の更に他の実施例に係る要部を示す図に
して、超音波ミラーの構成の一例を示す図である。
して、超音波ミラーの構成の一例を示す図である。
【図９】同じく、本発明の更に他の実施例に係る要部を
示す図にして、超音波ミラーの他の構成の一例を示す図
である。
示す図にして、超音波ミラーの他の構成の一例を示す図
である。
【図１０】同じく、本発明の更に他の実施例に係る要部
を示す図にして、超音波ミラーの更に他の構成の一例を
示す図である。
を示す図にして、超音波ミラーの更に他の構成の一例を
示す図である。
【図１１】同じく、本発明の更に他の実施例に係る要部
を示す図にして、超音波ミラーの更に他の構成の一例を
示す図である。
を示す図にして、超音波ミラーの更に他の構成の一例を
示す図である。
【図１２】同じく、超音波ミラーの更に他の構成の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図１３】同じく、超音波ミラーの更に他の構成の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図１４】同じく、超音波ミラーの更に他の構成の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】図３と対比して示すための考察図で、振動子
面からの距離に対する音響ビーム幅についての比較例で
の特性を示す図である。
面からの距離に対する音響ビーム幅についての比較例で
の特性を示す図である。
【図１６】同じく、対比して示すための考察図にして、
他の比較例での振動子面からの距離に対する音響ビーム
幅の特性を示す図である。
他の比較例での振動子面からの距離に対する音響ビーム
幅の特性を示す図である。
１ 超音波振動子 ２ 音響レンズ（凹面音響レンズ） ２ａ 非球面レンズ（音響レンズ） ３ 超音波ミラー（反射ミラー） ３ａ 基端部 ４ 音響媒体 ５ 音響窓 １０ 超音波プローブ １１ 信号伝達ケーブル １２ ベアリング １３ 回転体部材 ３１ 凸面の超音波ミラー ３２ 凹面の超音波ミラー １０１ 先端ハウジング ２０１ 超音波画像 ２０２ 焦点領域 ２０３ 画像中心 ３０１ 金属
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年３月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１、図２は、それぞれ、本発明の第１、第２の各
実施例を示す。それらの図には、具体的には、ミラーを
回転させて、スキャンを行うメカニカルラジアルのミラ
ー反射方式超音波内視鏡におけるプローブ先端部の構成
が示されている。
る。図１、図２は、それぞれ、本発明の第１、第２の各
実施例を示す。それらの図には、具体的には、ミラーを
回転させて、スキャンを行うメカニカルラジアルのミラ
ー反射方式超音波内視鏡におけるプローブ先端部の構成
が示されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】本例では、その超音波振動子１の表面に第
１の超音波集束要素として凹面の音響レンズ２が接着さ
れている。このように、プローブ１０は、ここでは、超
音波振動子１に接続して設けられた凹面の音響レンズ２
を振動子の集束要素として有する。また、図示の如く
に、その凹面音響レンズ２の焦点よりも振動子側に（振
動子側寄りに）、第２の集束要素としての超音波ミラー
３である凸面の超音波ミラー３１が設置されている。凸
面の超音波ミラー３１は、振動子１の駆動により発生す
る超音波を反射させる面の少なくとも一部に凸面ミラー
を形成してある。凸面の超音波ミラー３１で反射された
超音波は、音響媒体４、音響窓５を通して放出される。
１の超音波集束要素として凹面の音響レンズ２が接着さ
れている。このように、プローブ１０は、ここでは、超
音波振動子１に接続して設けられた凹面の音響レンズ２
を振動子の集束要素として有する。また、図示の如く
に、その凹面音響レンズ２の焦点よりも振動子側に（振
動子側寄りに）、第２の集束要素としての超音波ミラー
３である凸面の超音波ミラー３１が設置されている。凸
面の超音波ミラー３１は、振動子１の駆動により発生す
る超音波を反射させる面の少なくとも一部に凸面ミラー
を形成してある。凸面の超音波ミラー３１で反射された
超音波は、音響媒体４、音響窓５を通して放出される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】即ち、本実施例では、超音波内視鏡の先端
部の超音波振動子１の表面に第１の集束要素として凹面
の音響レンズ２が接着されているが、図１とは逆に、図
２の如くに、その凹面音響レンズ２の焦点よりも、それ
を越える位置において、第２の集束要素の凹面の超音波
ミラー３２が設置されている。このようにして、超音波
ミラーが凹面のミラー３２を有する場合にあっては、凹
面ミラー３２と超音波振動子１に付加された凹面音響レ
ンズ２との距離を、該凹面音響レンズ２の焦点距離より
も長くなるように設定する態様で、それらの配置構成が
選定されている。その他の構成については、前記第１実
施例と同様であってよい。
部の超音波振動子１の表面に第１の集束要素として凹面
の音響レンズ２が接着されているが、図１とは逆に、図
２の如くに、その凹面音響レンズ２の焦点よりも、それ
を越える位置において、第２の集束要素の凹面の超音波
ミラー３２が設置されている。このようにして、超音波
ミラーが凹面のミラー３２を有する場合にあっては、凹
面ミラー３２と超音波振動子１に付加された凹面音響レ
ンズ２との距離を、該凹面音響レンズ２の焦点距離より
も長くなるように設定する態様で、それらの配置構成が
選定されている。その他の構成については、前記第１実
施例と同様であってよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】本実施例のような構成とすることによって
も、前述の, の各条件を満たすようなビーム形成を
実現でき、従って、第１実施例と同様の作用効果を奏し
得、超音波ビーム形状を改善し、全体のビーム径が細
く、プローブ１０からの距離によらず分解能の高い超音
波プローブを実現することができる。本発明は、このよ
うにして実施することもできるものである。
も、前述の, の各条件を満たすようなビーム形成を
実現でき、従って、第１実施例と同様の作用効果を奏し
得、超音波ビーム形状を改善し、全体のビーム径が細
く、プローブ１０からの距離によらず分解能の高い超音
波プローブを実現することができる。本発明は、このよ
うにして実施することもできるものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】まず、上記第１実施例、第２実施例におい
て、あるいはそれらの変形例において、振動子の音響レ
ンズの形状を、図４に示すように、非球面レンズ２ａと
すると、超音波ミラー３（３１または３２）が回転する
に従い、該ミラーに入射する音響ビームの入射角が変化
するため、図５に示すように、システム本体側の表示手
段で観察される超音波画像２０１上で、画像中心２０３
から見た方位によって焦点領域２０２の違う超音波内視
鏡が本プローブ構成をもって実現できる。こうした内視
鏡が実現すると、内視鏡をねじることで見たい部分に高
分解能域を合わせ観察することができる。例えば、医学
的には、食道のように壁との距離が取れない部位と、胃
のように壁と或る程度距離をおいて全体像を観察したい
部位との双方に適用できる超音波内視鏡が実現できる。
て、あるいはそれらの変形例において、振動子の音響レ
ンズの形状を、図４に示すように、非球面レンズ２ａと
すると、超音波ミラー３（３１または３２）が回転する
に従い、該ミラーに入射する音響ビームの入射角が変化
するため、図５に示すように、システム本体側の表示手
段で観察される超音波画像２０１上で、画像中心２０３
から見た方位によって焦点領域２０２の違う超音波内視
鏡が本プローブ構成をもって実現できる。こうした内視
鏡が実現すると、内視鏡をねじることで見たい部分に高
分解能域を合わせ観察することができる。例えば、医学
的には、食道のように壁との距離が取れない部位と、胃
のように壁と或る程度距離をおいて全体像を観察したい
部位との双方に適用できる超音波内視鏡が実現できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】そこで、このような音響ビームの形状を対
策する方法を図８に示す例で実現しようとするものが、
次の実施例（第３の実施例）である。本実施例では、こ
のためには使用超音波ミラー自身を非球面とし、曲率Ｒ
１と曲率Ｒ２を異なるようにすることで対策ができる。
即ち、図示のように、凸面の超音波ミラー３１におい
て、曲率Ｒ１により、Ｙ方向のビーム形状が左右され、
曲率Ｒ２によりＺ方向のビーム形状が左右されることを
考えると、曲率Ｒ１よりも曲率Ｒ２のＲを大きく取るこ
とによってＺ方向のビームがより絞られ、よって、ビー
ム断面をより円形に近づけることができる。
策する方法を図８に示す例で実現しようとするものが、
次の実施例（第３の実施例）である。本実施例では、こ
のためには使用超音波ミラー自身を非球面とし、曲率Ｒ
１と曲率Ｒ２を異なるようにすることで対策ができる。
即ち、図示のように、凸面の超音波ミラー３１におい
て、曲率Ｒ１により、Ｙ方向のビーム形状が左右され、
曲率Ｒ２によりＺ方向のビーム形状が左右されることを
考えると、曲率Ｒ１よりも曲率Ｒ２のＲを大きく取るこ
とによってＺ方向のビームがより絞られ、よって、ビー
ム断面をより円形に近づけることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (1)
- 【請求項１】 反射ミラーを用いてスキャンを行う超音
波プローブであって、 超音波発生部は、集束要素を兼ねる超音波振動子からな
るか、または超音波振動子に超音波集束要素を付加して
なる構成のいずれかとされるとともに、 反射ミラーが、その超音波発生部からの超音波を反射す
る、凸面または凹面の超音波ミラーであり、かつ、 該超音波ミラーが凸面のミラーを有する場合にあって
は、当該ミラーと前記の集束要素を兼ねる超音波振動子
との距離、もしくは当該ミラーと前記の付加された超音
波集束要素との距離を、該超音波振動子もしくは該超音
波集束要素の焦点距離よりも短くなるように設定する態
様とするか、 前記超音波ミラーが凹面のミラーを有する場合にあって
は、当該ミラーと前記の集束要素を兼ねる超音波振動子
との距離、もしくは当該ミラーと前記の付加された超音
波集束要素との距離を、該超音波振動子もしくは該超音
波集束要素の焦点距離よりも長くなるように設定する態
様とするかの、 それらいずれか一の態様となるよう、前記超音波発生部
と前記超音波ミラーの配置構成が選定されていることを
特徴とする超音波プローブ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5337213A JPH07184898A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 超音波プローブ |
| US08/363,878 US5596989A (en) | 1993-12-28 | 1994-12-27 | Ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5337213A JPH07184898A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 超音波プローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07184898A true JPH07184898A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18306510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5337213A Pending JPH07184898A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 超音波プローブ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5596989A (ja) |
| JP (1) | JPH07184898A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234839A (ja) * | 2006-05-25 | 2006-09-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 化学分析装置 |
| US7722815B2 (en) | 2002-03-01 | 2010-05-25 | Hitachi High-Technologies Corporation | Chemical analysis apparatus and chemical analysis method |
| JP2012521851A (ja) * | 2009-03-31 | 2012-09-20 | ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッド | 血管内超音波イメージングシステムのカテーテル内の遠位に配置されるモータを形成および使用するためのシステムおよび方法 |
| KR20230164835A (ko) * | 2022-05-26 | 2023-12-05 | 주식회사 엔도핀 | 내시경 장치용 초음파 프로브 장치 |
| KR20240101196A (ko) * | 2022-12-23 | 2024-07-02 | 주식회사 엔도핀 | 내시경 장치용 초음파 프로브 장치 |
Families Citing this family (61)
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|---|---|---|---|---|
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| JP4067670B2 (ja) * | 1998-12-17 | 2008-03-26 | ペンタックス株式会社 | 超音波内視鏡の先端部 |
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