JPH09173335A - マルチフォーカス超音波レンズ - Google Patents

マルチフォーカス超音波レンズ

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JPH09173335A
JPH09173335A JP8174686A JP17468696A JPH09173335A JP H09173335 A JPH09173335 A JP H09173335A JP 8174686 A JP8174686 A JP 8174686A JP 17468696 A JP17468696 A JP 17468696A JP H09173335 A JPH09173335 A JP H09173335A
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JP
Japan
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radius
transducer
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depth
curvature
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JP8174686A
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English (en)
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George A Brock-Fisher
ジョージ・エー・ブロック−フィッシャー
Gregory G Vogel
グレゴリー・ジー・ヴォーゲル
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HP Inc
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Hewlett Packard Co
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52079—Constructional features
    • G—PHYSICS
    • 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】変換器の焦点深度は、アレイの素子を選択的に
作動させることによって変更することが可能であるが、
こうしたアレイは、構造がより複雑になり追加素子も増
えて製造コストが高くなる。また原理的には、焦点距離
は音響レンズによって制御可能であるが、通常は所望領
域の中心となる距離に固定焦点深度が合わせてあり、決
まった曲率半径を持っているため焦点からずれた領域で
は解像度が落ちる。 【解決手段】超音波音響変換器の焦点距離は、変換器の
上に配置された焦点合わせ素子の形状によって変化させ
ることが出来る。つまり曲率半径が一律でない焦点合わ
せ素子を用いて、所望の深度に焦点を合わせることが出
来る。所望領域が深くなると、変換器をスライドまたは
回転させて、容易に最適の曲率半径がその場所の上に位
置するようにすることが可能である。このような焦点合
わせ素子をリニアまたは湾曲リニア変換器のためのレン
ズとすることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波変換器を利用し
た医用イメージングに関するものであり、とりわけ、変
換器の焦点の仰角深度を変化させることによって解像度
を向上させることに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波エコーは、医用イメージングの領
域において確立された技法である。一般に、超音波イメ
ージング・システムは、超音波変換器アレイまたはプロ
ーブを遠隔励起して、さまざまな平面に沿った体内器官
の断面イメージを得るための電子回路を備えている。
【０００３】変換器アレイは、リニア・アレイ、湾曲リ
ニア・アレイ、または、フェイズド・アレイとすること
が可能である。各アレイの基本構造には、表面にそって
お互いに隣接して配列された複数の変換器素子が含まれ
る。変換器を励起するシーケンスは、さまざまである。
リニア・アレイの場合、変換器は、「トラクタ型全面網
羅」パターンで順次励起され、長方形のイメージすなわ
ち「ウインドウ」を形成する。一般に、プローブ内にマ
ルチプレクサを用いて、変換器素子の順次励起が実施さ
れる。フェイズド・アレイ・システムは、変換器素子の
非順次励起を利用し、フェイズド・アレイ変換器から生
じるイメージは、一般に扇形状である。例えば、フェイ
ズド・アレイ変換器は、一般にあるポイント、通常はプ
ローブにおけるアレイの中心、から扇形に広がるイメー
ジを発生する。フェイズド・アレイ変換器を用いると、
経胸腔プローブによって肋骨間から心臓のイメージを形
成することが可能になる。
【０００４】変換器の焦点深度は、アレイの素子を選択
的に作動させることによって変更することが可能であ
る。しかし、１次元アレイ（一列の素子）の場合、焦点
合わせの変更は、素子の励起タイミングを選択的にとる
ことによって、１つの平面だけで実施することが可能で
ある。２次元アレイ（２列以上の素子）は、２つ以上の
面において選択的にタイミングをとることによって、動
的に焦点を合わせることが可能である。こうしたアレイ
は、より複雑であり、追加素子に対するより多くの接続
が必要になり、製造コストが高くなる。
【０００５】音速が身体の組織の音速とは異なる材料に
よる円柱レンズによって、１次元の列をなす素子の中心
線に沿った平面に対して垂直な平面に焦点が合わせられ
る。レンズそれ自体は、通常は所望領域の中心となる距
離にあたる固定焦点深度を備えていて、決まった曲率半
径を持っている。体内器官の解像度を向上させるため、
器官の深度に適したレンズ半径が望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】変換器の焦点深度は、
アレイの素子を選択的に作動させることによって変更す
ることが可能であるが、こうしたアレイは、構造がより
複雑になり追加素子も増えて製造コストが高くなる。ま
た原理的には、焦点距離は音響レンズによって制御可能
であるが、通常は所望領域の中心となる距離に固定焦点
深度が合わせてあり、決まった曲率半径を持っているた
め焦点からずれた領域では解像度が落ちる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】超音波音響変換器の焦点
距離は、変換器の上に配置された焦点合わせ素子の成形
の仕方で変化させることが可能である。焦点合わせ手段
は、曲率半径が一律でない焦点合わせ素子から構成さ
れ、電子的及び／または機械的に変換器を操作すること
によって、所望領域の焦点深度を最適化することが可能
になっている。焦点合わせ素子は、超音波アレイの一方
の端部における曲率半径がもう一方の端部における曲率
半径より大きい、リニアまたは湾曲リニア変換器のため
のレンズとすることが可能である。所望領域が深くなる
と、変換器をスライドまたは回転させて、最適の曲率半
径がその場所の上に位置するようにすることが可能であ
る。大部分のリニア変換器の走査パターンは、かなりの
幅を有しているので、所望領域に隣接したイメージ部分
がそれほど明確でない場合でも、所望領域を検分するこ
とが可能である。
【０００８】フェイズド・アレイ変換器の場合、アレイ
の中心から端部への距離が増すにつれて、レンズ半径が
大きくなる。深度が浅い場合、アレイの中央素子だけし
か必要とされない。従って、レンズの中心における半径
を小さくすることによって、より浅い深度にこれらの焦
点が合わせられることになる。深度が深くなると、アレ
イ全体を利用することが可能になり、従って、焦点がよ
り深くなると、アレイの端部に向かってより大きい半径
が活用されることになる。
【０００９】
【実施例】図１には、曲率半径が一律でない焦点合わせ
素子の実施例が示されている。曲率半径が一律でない焦
点合わせ素子１０は、リニアまたは湾曲リニア超音波変
換器である変換器アセンブリ１２の上に位置決めするこ
とが可能なレンズである。レンズは、変換器の一方の端
部における曲率半径がもう一方の端部における曲率半径
よりも大きい。所望領域が深くなると、変換器アセンブ
リ１２をスライドまたは回転させて、その深さにとって
最適の曲率半径が所望領域の上に位置するようにするこ
とが可能である。大部分のリニア変換器に関する走査パ
ターンは、かなりの幅を備えているので、所望領域外の
イメージ部分がそれほど明確でない場合でも、この領域
を検分することが可能である。
【００１０】曲率半径が一律でない焦点合わせ素子は、
シリコン・ゴムのような、身体の組織より低速の音声伝
導速度のキャスタブル材料から造られる。身体組織での
音速は、およそ１５００メートル／秒ほどであるが、シ
リコン・ゴムでは約１０００メートル／秒である。
【００１１】図２には、不均一焦点合わせ素子に関する
第２の実施例が示されている。曲率半径が一律でない焦
点合わせ素子１０は、フェイズド・アレイ超音波変換器
１２の上に配置可能なレンズである。レンズは、半径が
アレイ中央部において小さく、端部に向かって漸次大き
くなる。端部における半径は、変換器の最大有効作用深
度に関して最適化される。これは、新生児用プローブの
場合の数センチメートルから成人用変換器の場合の１６
センチメートルほどまでになる可能性がある。
【００１２】図３Ａ〜３Ｃには、第２の実施例に関する
異なる焦点深度が示されている。図３Ａにおける近視野
焦点深度の場合、中心部分が作用する。図３Ｂに示す中
間視野焦点深度の場合、変換器アレイの中央部分を含む
中間範囲が作用する。図３Ｃに示すように、遠視野深度
の場合、アレイ及びレンズ全体が利用される。
【００１３】図４には、第３の実施例が示されている。
弦が中央に向かって短くなるので、変換器アレイの素子
長とレンズの弦長が一致する。この装置の場合、深さが
増すとより多くの素子が作動するので、利用可能なパワ
ーを所望深度に整合させるのに役立つ。
【００１４】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００１５】〔実施態様１〕焦点距離が可変式の変換器
アセンブリにおいて、音響面を備えた変換器（１２）
と、前記音響面の上に位置する、曲率半径が一律でない
第１の端部と第２の端部を備える焦点合わせ素子（１
０）を含み、前記焦点合わせ素子が、前記変換器アセン
ブリの焦点距離を変化させる働きをする、ことを特徴と
する前記変換器アセンブリ。
【００１６】〔実施態様２〕前記第１の端部がある曲率
半径を有しており、前記第２の端部がある曲率半径を有
していて、前記第１の端部の前記曲率半径が前記第２の
端部の前記曲率半径以下である、ことを特徴とする実施
態様１に記載の変換器アセンブリ。
【００１７】〔実施態様３〕前記焦点合わせ素子（１
０）にさらに中央部分が含まれることと、該中央部分が
ある曲率半径を有していることと、前記第１の端部の前
記曲率半径及び前記第２の端部の前記曲率半径が前記中
央部分の前記曲率半径以上である、ことを特徴とする実
施態様１に記載の変換器アセンブリ。
【００１８】〔実施態様４〕さらに、素子長を有する前
記変換器（１２）と、弦長を有する前記焦点合わせ素子
（１０）を含み、前記変換器の前記素子長と前記焦点合
わせ素子の前記弦長が一致する、ことを特徴とする実施
態様３に記載の変換器アセンブリ。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明を用いると、廉価
な焦点合せ手段によって、走査中に極めて容易に焦点深
度を調整でき、所望部分の鮮明なイメージを得ることが
出来る。本発明を上記の明細書と、図および上述の好適
な実施例を参照して開示したが、本明細書の特許請求の
範囲及び実施態様に規定する本発明の趣旨および範囲か
ら逸脱することなく、これらに形態および詳細における
変更を行うことができることは、当業者には明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】曲率半径が一律でない焦点合わせ素子の実施例
を示す図である。
【図２】曲率半径が一律でない焦点合わせ素子の第２の
実施例を示す図である。
【図３Ａ】第２の実施例の中央部分の焦点深度を示す図
である。
【図３Ｂ】第２の実施例の中間部分の焦点深度を示す図
である。
【図３Ｃ】第２の実施例の全体の焦点深度を示す図であ
る。
【図４】曲率半径が一律でない焦点合わせ素子の第３の
実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 曲率半径が一律でない焦点合わせ素子 １２ 変換器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】焦点距離が可変式の変換器アセンブリにお
    いて、 音響面を備えた変換器と、 前記音響面の上に位置する、曲率半径が一律でない第１
    の端部と第２の端部を備える焦点合わせ素子を含み、 前記焦点合わせ素子が、前記変換器アセンブリの焦点距
    離を変化させる働きをする、ことを特徴とする前記変換
    器アセンブリ。
JP8174686A 1995-07-21 1996-07-04 マルチフォーカス超音波レンズ Pending JPH09173335A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/505,508 US5738098A (en) 1995-07-21 1995-07-21 Multi-focus ultrasound lens
US505,508 1995-07-21

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JPH09173335A true JPH09173335A (ja) 1997-07-08

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DE (1) DE19625140C2 (ja)

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