JPS5984175A - 超音波測定装置 - Google Patents
超音波測定装置Info
- Publication number
- JPS5984175A JPS5984175A JP19511882A JP19511882A JPS5984175A JP S5984175 A JPS5984175 A JP S5984175A JP 19511882 A JP19511882 A JP 19511882A JP 19511882 A JP19511882 A JP 19511882A JP S5984175 A JPS5984175 A JP S5984175A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- frequency
- spectrum
- measuring device
- deflection angle
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01S7/523—Details of pulse systems
- G01S7/526—Receivers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
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〕
この発明は、ドプラ現象を利用して流体の速度を測定す
る超音波測定装置、たとえば血流を観測するドプラ超音
波診断装置の技術分野に属する。
る超音波測定装置、たとえば血流を観測するドプラ超音
波診断装置の技術分野に属する。
第′1図(α)に示すような線スペクトルを有する連続
波の超音波のメインビームを、複数個のアレイ振動子の
超音波発射面に対し所定の偏向角φをもって、送受信す
るとき、第1図(h)に示すように指向特性にグレーテ
ィングローブを発生させないためのエレメントピッチd
(アレイを構成する各振動子の間隔)は、次の第1式を
満足しなければならないことが知られている。
波の超音波のメインビームを、複数個のアレイ振動子の
超音波発射面に対し所定の偏向角φをもって、送受信す
るとき、第1図(h)に示すように指向特性にグレーテ
ィングローブを発生させないためのエレメントピッチd
(アレイを構成する各振動子の間隔)は、次の第1式を
満足しなければならないことが知られている。
dく−・ −一1−−
f。 1+lsi。φ1 ・・・・−(1)〔た
だし、Cは晋速であり% fQは超音波周波数である。
だし、Cは晋速であり% fQは超音波周波数である。
〕
ところが、近年の超音波測定装置たとえばドプラ超音波
診断装置では、距離分解能の同上のために、送受信に供
する超音波としてパルス超音波が使用されている。そう
すると、第2図(α)に示すように超音波パルスの周波
数スペクトラムは一定の帯域幅を有しているので、たと
えエレメントピッチdが前記第1式を満足するとしても
、中心周波数f、よりも高い周波数成分がかなりのレベ
ルで存在し、それら成分が位相干渉することによって、
第2図(h)に示すように指向特性にグレーティングロ
ーブが発生する。
診断装置では、距離分解能の同上のために、送受信に供
する超音波としてパルス超音波が使用されている。そう
すると、第2図(α)に示すように超音波パルスの周波
数スペクトラムは一定の帯域幅を有しているので、たと
えエレメントピッチdが前記第1式を満足するとしても
、中心周波数f、よりも高い周波数成分がかなりのレベ
ルで存在し、それら成分が位相干渉することによって、
第2図(h)に示すように指向特性にグレーティングロ
ーブが発生する。
このグレーティングローブの発生を防止するために、エ
レメントピッチdを、さらに小さくすることが考えられ
る。しかし、方位分解能を劣化させないようにするため
に、一定の開口幅(エレメントピッチ×振動子数)を゛
維持しつつエレメントピッチdをさらに小さくするとす
れば、振動子数が莫大になり、したがって装置がきわめ
て複雑になってしまう。
レメントピッチdを、さらに小さくすることが考えられ
る。しかし、方位分解能を劣化させないようにするため
に、一定の開口幅(エレメントピッチ×振動子数)を゛
維持しつつエレメントピッチdをさらに小さくするとす
れば、振動子数が莫大になり、したがって装置がきわめ
て複雑になってしまう。
この発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、従
来の超音波測定装置におけるエレメントピッチと#1は
同様のエレメントピッチでありながら、実用上・さしつ
かえない程度にグレーティングローブの発生を防止した
超音波測定装置を提供することを目的とするものである
。
来の超音波測定装置におけるエレメントピッチと#1は
同様のエレメントピッチでありながら、実用上・さしつ
かえない程度にグレーティングローブの発生を防止した
超音波測定装置を提供することを目的とするものである
。
前記目的を達成するためのこの発明の概要は、複数個の
プレイ振動子を駆動することにより超音波でセクタ走査
し、移動物体からの反射エコーにおけるドプラ信号を検
出することにより移動物体の移動速度を測定する超音波
測定装置において、送信および受信のいずれかに供され
る超音波パルスの周波数スペクトラムのうち、発射する
超音波の偏向角に応じて所定周波数以上のスペクトラム
成分を抑制する高周波成分抑制手段を具備し、高周波成
分により生ずるグレーティングローブの発生を防止した
ことを特徴とするものである。
プレイ振動子を駆動することにより超音波でセクタ走査
し、移動物体からの反射エコーにおけるドプラ信号を検
出することにより移動物体の移動速度を測定する超音波
測定装置において、送信および受信のいずれかに供され
る超音波パルスの周波数スペクトラムのうち、発射する
超音波の偏向角に応じて所定周波数以上のスペクトラム
成分を抑制する高周波成分抑制手段を具備し、高周波成
分により生ずるグレーティングローブの発生を防止した
ことを特徴とするものである。
先ず、この発明について原理的説明をする。
−第3図(α)および(b)において、周波数スペクト
2ムのピークから−3dBだけ低下するときの周波数の
高い方を最高周波数fmaxと称することとする0第6
図(α)に示すように実線A、破線Bおよび一点鎖線C
の順に最高周波数fmaxが低周波数側に移行するとこ
ろの、3種類のスペクトラムそれぞれを有する超音波パ
ルスを同一エレメントピッチdの複数個のアレイ振動子
で送信あるいは受信したときの指向特性は第3図Ch)
のようになる。すなわち、最高周波数fmaxが低下す
るにつれてグレーティングローブのレベルが低下する。
2ムのピークから−3dBだけ低下するときの周波数の
高い方を最高周波数fmaxと称することとする0第6
図(α)に示すように実線A、破線Bおよび一点鎖線C
の順に最高周波数fmaxが低周波数側に移行するとこ
ろの、3種類のスペクトラムそれぞれを有する超音波パ
ルスを同一エレメントピッチdの複数個のアレイ振動子
で送信あるいは受信したときの指向特性は第3図Ch)
のようになる。すなわち、最高周波数fmaxが低下す
るにつれてグレーティングローブのレベルが低下する。
これは、グレーティングローブ発生の原因となる高周波
成分の振幅が小さくなるためである。したがって、前記
第1式を満足するように最高周波数f−αXを偏向角φ
の関数として、第4図のように変化させると、全ての偏
向角においてグレーティングローブの抑圧された指向特
性が得られる。もつとも、最高周波数fmaxを低下さ
せると、第5図(α)および(b)に示すように、方位
分解能および距離分解能(両者をあわせて空間分解能と
いう。)が劣化することが知られているので、空間分解
能が劣化しない程度に最高周波数を低下させなければな
らないO 次に、この発明の一実施例について図面を参考にしなが
ら説明する。
成分の振幅が小さくなるためである。したがって、前記
第1式を満足するように最高周波数f−αXを偏向角φ
の関数として、第4図のように変化させると、全ての偏
向角においてグレーティングローブの抑圧された指向特
性が得られる。もつとも、最高周波数fmaxを低下さ
せると、第5図(α)および(b)に示すように、方位
分解能および距離分解能(両者をあわせて空間分解能と
いう。)が劣化することが知られているので、空間分解
能が劣化しない程度に最高周波数を低下させなければな
らないO 次に、この発明の一実施例について図面を参考にしなが
ら説明する。
第゛′6″@はこの発明の一実施例を示すブロック図で
あり、高周波成分抑制手段として、偏向角φの関数とし
てカットオフ周波数を可変するローパスフィルタを有す
るドプラ超音波診断装置を示している。
あり、高周波成分抑制手段として、偏向角φの関数とし
てカットオフ周波数を可変するローパスフィルタを有す
るドプラ超音波診断装置を示している。
同図において、1で示すのは複数の振動子を配列してな
るアレイ振動子群であり、超音波パルスをセクタ状に送
信し、また受信することが可能である。2で示すのは遅
延回路であり、6で示すのは加算器であり、これらは、
アレイ振動子群1で受波された超音波パルスを偏向およ
び集束のために位相制御し、次いで加算するように構成
される。
るアレイ振動子群であり、超音波パルスをセクタ状に送
信し、また受信することが可能である。2で示すのは遅
延回路であり、6で示すのは加算器であり、これらは、
アレイ振動子群1で受波された超音波パルスを偏向およ
び集束のために位相制御し、次いで加算するように構成
される。
ylは切り換えスイッチであり、端子α側に接続すると
加算器6の出力をBモード像形成のための回路に入力し
、端子す側に接続すると加算器6の出力をドプラ信号検
出のための回路に入力することができるように構成され
る。Bモード像形成のための回路は、全波整流器15お
よび包絡線検出器16を有し、加7F、器6の出力信号
を全波整流した後、整流した信号の包結線を検出するこ
とによって表示器8にBモード像を表示することができ
るように構成される。ドプラ信号検出のための回路ハ、
ローパスフィルタ5とフィルタコントロール回路6とド
プラ検出部7とを有し、加算器6よりの出力信号がロー
パスフィルタ5に導かれ、このローパスフィルタ5によ
りグレーティングローブの原因となる高周波成分がカッ
トされ、ローパスフィルタ5の出力がドブ2信号検出部
7に入力するように構成される。前記ローパスフィルタ
5は、アレイ振動子群1より発射する超音波パルスの偏
向角φの関数として一一パスフィルタ5におしするカッ
トオフ周波数fmaxがフィルタコントロール回路乙の
制御により可変することができるように構成される。ド
プラ信号検出部7は、位相検波のためのミキサ9、ノイ
ズ除去のためのローパスフィルタ10%レンジゲート信
号S、t−人力することにより所定レンジ方向のドプラ
信号を取り出すサンプルホールド11、バンドパスフィ
ルタ12、A/D変換器13および周波数分析器14f
c有し、ローパスフィルタらにより高周波成分がカット
された出力信号を位相検波した後、Vンジゲートをかけ
、次いで周波数分析なしてドプラ信号を表示器8に表示
するように構成されている。
加算器6の出力をBモード像形成のための回路に入力し
、端子す側に接続すると加算器6の出力をドプラ信号検
出のための回路に入力することができるように構成され
る。Bモード像形成のための回路は、全波整流器15お
よび包絡線検出器16を有し、加7F、器6の出力信号
を全波整流した後、整流した信号の包結線を検出するこ
とによって表示器8にBモード像を表示することができ
るように構成される。ドプラ信号検出のための回路ハ、
ローパスフィルタ5とフィルタコントロール回路6とド
プラ検出部7とを有し、加算器6よりの出力信号がロー
パスフィルタ5に導かれ、このローパスフィルタ5によ
りグレーティングローブの原因となる高周波成分がカッ
トされ、ローパスフィルタ5の出力がドブ2信号検出部
7に入力するように構成される。前記ローパスフィルタ
5は、アレイ振動子群1より発射する超音波パルスの偏
向角φの関数として一一パスフィルタ5におしするカッ
トオフ周波数fmaxがフィルタコントロール回路乙の
制御により可変することができるように構成される。ド
プラ信号検出部7は、位相検波のためのミキサ9、ノイ
ズ除去のためのローパスフィルタ10%レンジゲート信
号S、t−人力することにより所定レンジ方向のドプラ
信号を取り出すサンプルホールド11、バンドパスフィ
ルタ12、A/D変換器13および周波数分析器14f
c有し、ローパスフィルタらにより高周波成分がカット
された出力信号を位相検波した後、Vンジゲートをかけ
、次いで周波数分析なしてドプラ信号を表示器8に表示
するように構成されている。
以上のように構成すると、フィルタコントロール回路6
により偏向角φの関数としてカットオフ周波数を可変す
るローパスフィルタ5を有するので、受波した超音波パ
ルスのスペクト2ムのうち高周波成分を偏向角に応じて
カットすることができるので、ドプラ信号の検出の際に
、グレーティングローブの発生を有効に抑圧すること力
(できる。
により偏向角φの関数としてカットオフ周波数を可変す
るローパスフィルタ5を有するので、受波した超音波パ
ルスのスペクト2ムのうち高周波成分を偏向角に応じて
カットすることができるので、ドプラ信号の検出の際に
、グレーティングローブの発生を有効に抑圧すること力
(できる。
しかも、ドプラ信号検出のための回路中に前言Ca、(
スフイルタ5およびフィルタコントロール回路6を挿入
しているので、空間分解能の劣化力!ないO 以上、この発明の一実施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定されるものでしまなく、この発明
の要旨を変更しない範囲内で適宜に変形して実施するこ
とができるのはいうまでもない。
スフイルタ5およびフィルタコントロール回路6を挿入
しているので、空間分解能の劣化力!ないO 以上、この発明の一実施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定されるものでしまなく、この発明
の要旨を変更しない範囲内で適宜に変形して実施するこ
とができるのはいうまでもない。
次に、この発明の他の実施例について述べるO第7図は
この発明の他の実施例を示すブロック図であり、高周波
成分抑制手段として、偏向角φの関数としてトリガノぐ
ルスの波数rILを可変するトリガパルサを有するドプ
ラ超音波診断装置を示している0 同図において、1で示すのはアレイ振動子群であり、2
5で示すのはプレイ振動子群1を励振するパルサでおり
、26で示すのは前記〕くルサ25を駆動するためにト
リガ信号を発振するノくルサトリガでおる。このノくル
サトリガ26を1、波数コントロール回路27により、
偏向角φに応じてトリガ信号の周期をたとえば1/fo
にして所定数のトリガパルスを発振するように構成され
る。28で示すのは、送信遅延回路であり、振動子の励
振を遅延させて所定の偏向角φをもって超音波ノくルス
を発射させる回路である。
この発明の他の実施例を示すブロック図であり、高周波
成分抑制手段として、偏向角φの関数としてトリガノぐ
ルスの波数rILを可変するトリガパルサを有するドプ
ラ超音波診断装置を示している0 同図において、1で示すのはアレイ振動子群であり、2
5で示すのはプレイ振動子群1を励振するパルサでおり
、26で示すのは前記〕くルサ25を駆動するためにト
リガ信号を発振するノくルサトリガでおる。このノくル
サトリガ26を1、波数コントロール回路27により、
偏向角φに応じてトリガ信号の周期をたとえば1/fo
にして所定数のトリガパルスを発振するように構成され
る。28で示すのは、送信遅延回路であり、振動子の励
振を遅延させて所定の偏向角φをもって超音波ノくルス
を発射させる回路である。
従来においては、第8図(α)に示すように周期THの
トリガ信号によりバルサを駆動すると、第8図(A)に
示すように非常に収れんの早い超音波ノ<ルスが発射さ
れる。したがって収れんの早い超音波ノ(ルスであるた
めに、広帯域の周波数スペクトラムを有し、グレーティ
ングローブが、発生していた。
トリガ信号によりバルサを駆動すると、第8図(A)に
示すように非常に収れんの早い超音波ノ<ルスが発射さ
れる。したがって収れんの早い超音波ノ(ルスであるた
めに、広帯域の周波数スペクトラムを有し、グレーティ
ングローブが、発生していた。
しかしながら、この発明の他の実施例を前記のように構
成すると、)(ルサトリガ26でたとえばTo=1/f
oの周期のトリガ信号を、波数コントロール回路27に
より偏向角φの関数として波数mだけ発振し、アレイ振
動子群1を励振することにより、第8図(d)に示すよ
うに発射される超音波ノ(A・スの波数をトリガ信号の
波数mにほぼ等しくすることができる。したがって、発
射される超音波パルスは一定時間収れんせず、その周波
数スペクトラムは第9図に示すように、mが大となる程
狭帯域化する。つまり、送信駆動波数を長<シ、かつ、
偏向角φに応じて可変することによって、グレーティン
グローブを抑圧することができる。
成すると、)(ルサトリガ26でたとえばTo=1/f
oの周期のトリガ信号を、波数コントロール回路27に
より偏向角φの関数として波数mだけ発振し、アレイ振
動子群1を励振することにより、第8図(d)に示すよ
うに発射される超音波ノ(A・スの波数をトリガ信号の
波数mにほぼ等しくすることができる。したがって、発
射される超音波パルスは一定時間収れんせず、その周波
数スペクトラムは第9図に示すように、mが大となる程
狭帯域化する。つまり、送信駆動波数を長<シ、かつ、
偏向角φに応じて可変することによって、グレーティン
グローブを抑圧することができる。
この発明によると、従来の超音波測定装置におけるアレ
イ振動子のエレメントピッチとtlぼ同一のエレメント
ピッチを有するアレイ振動子であっても、簡単な装置構
成によって、送受信に供する超音波パルスの高周波成分
を抑圧することができ、これによってグレーティングロ
ーブの発生を防止することができる。
イ振動子のエレメントピッチとtlぼ同一のエレメント
ピッチを有するアレイ振動子であっても、簡単な装置構
成によって、送受信に供する超音波パルスの高周波成分
を抑圧することができ、これによってグレーティングロ
ーブの発生を防止することができる。
第1図(α)は周波数foの連続波のスペクトラムを示
すスペクトル図、第1図(h)は第1図(α)に示すス
ペクトラムを有する超音波を送受信した場合の指向特性
を示す特性図、第2図(α)は中心周波数f、の超音波
パルスのスペクトラムを示すスペクトル図、第2図Ch
)は第2図(L′L)に示すスペクトラムを有する超音
波パルスを送受信した場合の指向特性を示す特性図、第
6図(a)は最高周波数fmaxの変化によるスペクト
2ムの変化を示すスペクトル図、第3図Ch)は最高周
波数fmaxの低下によるグレーティングローブの抑圧
を示す特性図、第4図は偏向角φの関数としての最高周
波数fmσXを示す特性図、第5図(α)および(h)
はそれぞれ最高周波数fmaxと方位分解能および距離
分解能との関係を示す特性図、第6図はこの発明の一実
施例を示すブロック図、第7図はこの発明の他の実施例
を示すブロック図、第8図(α)〜(d)は前記他の実
施例の動作を示すタイムチャート、並びに第9図は前記
他の実施例においてトリガ信号の波数mにより超音波パ
ルスノスペクトルが狭帯域化することを示すスペクトル
図である。 1・・・プレイ振動子、 5・・・ローパスフィルタ
、26・・・トリガバルサ。 (0) (0) 1図 (b) (b) (0) (b) tmax3 第4図 第 5 図 (0) maX
すスペクトル図、第1図(h)は第1図(α)に示すス
ペクトラムを有する超音波を送受信した場合の指向特性
を示す特性図、第2図(α)は中心周波数f、の超音波
パルスのスペクトラムを示すスペクトル図、第2図Ch
)は第2図(L′L)に示すスペクトラムを有する超音
波パルスを送受信した場合の指向特性を示す特性図、第
6図(a)は最高周波数fmaxの変化によるスペクト
2ムの変化を示すスペクトル図、第3図Ch)は最高周
波数fmaxの低下によるグレーティングローブの抑圧
を示す特性図、第4図は偏向角φの関数としての最高周
波数fmσXを示す特性図、第5図(α)および(h)
はそれぞれ最高周波数fmaxと方位分解能および距離
分解能との関係を示す特性図、第6図はこの発明の一実
施例を示すブロック図、第7図はこの発明の他の実施例
を示すブロック図、第8図(α)〜(d)は前記他の実
施例の動作を示すタイムチャート、並びに第9図は前記
他の実施例においてトリガ信号の波数mにより超音波パ
ルスノスペクトルが狭帯域化することを示すスペクトル
図である。 1・・・プレイ振動子、 5・・・ローパスフィルタ
、26・・・トリガバルサ。 (0) (0) 1図 (b) (b) (0) (b) tmax3 第4図 第 5 図 (0) maX
Claims (3)
- (1)複数個のアレイ振動子を駆動することにより超音
波でセクタ走査し、移動物体からの反射エコーにおける
ドプラ信号を検出することにより移動物体の移動速度を
測定する超音波測定装置において、送信および受信のい
ずれかに供される超音波パルスの周波数スペクトラムの
うち、発射する超音波の偏向角に応じて所定周波数以上
のスペクトラム成分を抑、制する高周波成分抑制手段を
具備し、高周波成分により生ずるグレーティングローブ
の発生を防止したことを特徴とする超音波測定装置。 - (2)前記高周波成分抑制手段が、前記偏向角に応じて
カットオフ周波数が可変可能であるローパスフィルタを
有し、受信する超音波パルスのスペクトラムのうち、偏
向角に応じて高周波成分を抑制することを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の超音波測定装置。 - (3) 前記高周波抑制手段が、前記偏向角に応じて
波数が可変可能であると共に短周期のトリガパルスを発
振するトリガパルサを有し、トリガパルサの発振により
送信される超音波パルスのスペクトルを狭帯域化したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の超音波測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19511882A JPS5984175A (ja) | 1982-11-05 | 1982-11-05 | 超音波測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19511882A JPS5984175A (ja) | 1982-11-05 | 1982-11-05 | 超音波測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5984175A true JPS5984175A (ja) | 1984-05-15 |
Family
ID=16335791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19511882A Pending JPS5984175A (ja) | 1982-11-05 | 1982-11-05 | 超音波測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5984175A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2020071243A1 (ja) * | 2018-10-05 | 2021-02-15 | 京セラ株式会社 | 電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラム |
-
1982
- 1982-11-05 JP JP19511882A patent/JPS5984175A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2020071243A1 (ja) * | 2018-10-05 | 2021-02-15 | 京セラ株式会社 | 電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラム |
| JP2021165758A (ja) * | 2018-10-05 | 2021-10-14 | 京セラ株式会社 | 電子機器、電子機器の制御方法、及び電子機器の制御プログラム |
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