JPS6215214B2

JPS6215214B2 -

Info

Publication number: JPS6215214B2
Application number: JP52090811A
Authority: JP
Inventors: Seiji Oomori
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1977-07-27
Filing date: 1977-07-27
Publication date: 1987-04-06
Also published as: JPS5424479A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は電子走査式超音波診断装置、特に小
形の探触子で広範囲の走査、すなわち診断視野を
大きくでき、分解能のよい良質の画像の得られる
超音波診断装置に関するものである。

電子走査式超音波診断装置において、超音波ビ
ームを平行に走査するリニアスキヤニング方式
（第１図）と、扇形に走査するセクタスキヤニン
グ方式（第２図）とが存在する。

前者のリニアスキヤニング方式は平面状に等間
隔で複数個配設された各トランスデユーサを時間
経過とともに順次切り換えて高周波パルスを印加
するようにしたもので、高周波パルスの印加され
るトランスデユーサの切換はアナログスイツチ等
で電子的に行なわれる。なお、第１，２図におい
てＲは探触子、１は探触子を構成するトランスデ
ユーサ、Ｐは被検体、P′は被検体Ｐの体表を示
す。

この場合一般的にはトランスデユーサよりの超
音波ビームの指向性を改善するために複数個のト
ランスデユーサを同時に駆動、例えばトランスデ
ユーサ１〜ｍまでのｍ個に高周波パルスを印加
し、次に２〜ｍ＋１までのｍ個にとトランスデユ
ーサ１個づつずらせながらｍ個のトランスデユー
サに高周波パルスを印加し、超音波ビームをトラ
ンスデユーサの１個分づつ移動させてリニアスキ
ヤニングしている。

したがつてこの場合超音波ビームは高周波パル
スの印加されたｍ個のトランスデユーサの中心か
らトランスデユーサ列面に垂直な方向に向かう指
向特性を有している。

また、後者のセクタスキヤニング方式は平面状
に等間隔で複数個配設された各トランスデユーサ
に加えられる高周波パルスを遅延させ、各トラン
スデユーサに印加される高周波パルスの相対的遅
延時間を電子的に制御することによりなされる。

すなわち、第ｉ番目のトランスデユーサに第１
番目のトランスデユーサより（ｉ−１）ｄ／ｃ×
sinθ（但し、ｄはトランスデユーサ間隔、ｃは
音速）だけ遅れた高周波パルスを加えると超音波
ビームはトランスデユーサ列面に垂直な方向から
θだけ偏向し、この遅延時間を電子的に制御する
ことにより、超音波ビームの方向は変わり扇形
（セクタ）にスキヤニングされることになる。

しかしながら、前者において走査範囲を大きく
しようとすれば、所望の視野が得られるよう多数
のトランスデユーサを配設する必要があり、探触
子が大きくなる。その結果、探触子、特にその周
辺部において患者体表とギヤツプができ体表との
密着が困難となり、探触子周辺部の体表からの超
音波エネルギー反射が大きいことから分解能のよ
い良質の画像が得られないとともに患者に圧迫感
を与えることにもなる。また、骨間より超音波ビ
ームを被検体内に発射させ心臓疾患等の診断を行
なう場合、探触子を大きくできず視野が小さくな
り、特に診断上有益な情報を与える体表から遠い
（深い）部分が死角となる。

後者においては第２図で明らかなように特に体
表に近い部分の視野が狭く、診断視野を大きくす
るために超音波ビームの偏向角θを大きくすると
トランスデユーサ列面から離れるにしたがつて、
すなわち体表から深い部分になるにしたがつて超
音波ビームが粗になり分解能が著じるしく低下す
る。なお超音波ビームの偏向角θは、各トランス
デユーサの相対遅延時間を制御することによりな
されるが、それを90゜以上にすることは技術的に
困難である。また、この方式は骨間より超音波ビ
ームを被検体内に発射させるには有効であるが、
体表から近い（浅い）部分の視野が狭く、この部
分が死角となり、体表に近い部分から遠い部分に
わたり有効な診断ができないものであつた。

したがつて、この種分野において小形の探触子
でもつて走査範囲を拡大し、診断視野が大きくで
きれば有益であり、またこのように小形の探触子
で診断視野が大きく、かつ分解能の優れた良質の
画像が得られる超音波診断装置の出現が渇望され
ている。

この発明は上記に鑑み、探触子の小形化を計
り、かつ走査範囲を大きくして診断視野を大きく
できるとともに分解能のよい良質の画像が得られ
るようにした超音波診断装置を提供することを目
的とするものである。

この目的を達成するために平面状に並設された
探触子を構成するトランスデユーサ群の各トラン
スデユーサに順次高周波パルスを印加できるよう
に構成するとともにトランスデユーサ群端部の所
定個の各トランスデユーサに相対的遅延時間が電
子的に制御された高周波パルスを印加できるよう
に構成し、リニアスキヤニングとセクタスキヤニ
ングとを併用できるようにして走査範囲を大きく
して診断視野を大きくすると共に、トランスデユ
ーサ群両端部の所定個の各トランスデユーサに超
音波ビームに集束作用を与えるよう互に所定の遅
延時間が設定された遅延線等の遅延素子をそれぞ
れ接続し、相対的に遅延時間が電子的に制御され
た高周波パルスを前記遅延素子を介して各トラン
スデユーサに印加することにより、セクタスキヤ
ニング時、トランスデユーサ列面より遠ざかるに
つれて超音波ビームが太くなるのを防止するよう
にしたものである。

以下図面に示す実施例によりこの発明を説明す
る。第３図はこの発明の走査方式の原理説明用の
略図で、Ｒは多数のトランスデユーサ１_１〜１_o
が同一平面上に等間隔に配置された探触子であ
る。実施例においては探触子Ｒの左端部の所定個
の各トランスデユーサに相対的遅延時間が電子的
制御された高周波パルスを印加することにより超
音波ビームＢはより矢印ａ方向にθセクタスキ
ヤニングされ、ビームＢがの位置に達すると探
触子Ｒの各トランスデユーサに順次高周波パルス
が印加することにより、超音波ビームＢはトラン
スデユーサ列面にそつて矢印ｂ方向にリニアスキ
ヤニングされ、超音波ビームＢがの位置に達す
ると探触子Ｒの右端部の所定個の各トランスデユ
ーサに相対的遅延時間が電子的に制御された高周
波パルスが印加されて超音波ビームＢは矢印ｃ方
向にθの位置までセクタスキヤニングされるよ
うに構成されている。この状態を第３図ａに示
す。

この際探触子Ｒの少なくとも両端部のセクタス
キヤニングに供される所定個の各トランスデユー
サには上記のように超音波ビームに集束作用を与
える遅延時間が設定された遅延線がそれぞれ接続
されており、セクタスキヤニングのための相対的
遅延時間が制御された高周波パルスがこれら遅延
線により遅延されて各トランスデユーサに印加さ
れることから第３図ｂに示すようにトランスデユ
ーサ列面から距離ＤのＦ点に集束される。

すなわち、所定個の各トランスデユーサ１_１〜
１_nの相対的遅延時間が制御され、その列面に垂
直な方向からθの方向に超音波ビームＢが指向す
るものとする、トランスデユーサ列面に対し、θ
の波面W₁が形成される。

ここで、各トランスデユーサ１_１〜１_nにはそ
れぞれ超音波ビーム集束用の遅延線３_１〜３_nが
設けられ、各遅延線が図中W₂の集束波面を形成
するよう、すなわち各遅延線３の各遅延時間が、
３_１より３_nまで中心において最大、３_１，３_nの
両端において最小となるよう放物線状の遅延時間
を有するように設定されているので、その結果
W₁，W₂の両波面が重畳されるので、各トランス
デユーサよりの超音波ビームは図示のように偏向
されてトランスデユーサ列面から距離ＤのＦに向
つて進んでいき、Ｆ点に焦点を結ぶ。

図中点線は各トランスデユーサ１_１〜１_nの相
対的遅延時間が制御され、その列面に垂直な方向
からθ_１の方向に超音波ビームＢが指向する場合
を示すもので、この場合も各トランスデユーサ１
_１〜１_nに放物線状の遅延時間を有する各遅延線
３_１〜３_nを介して高周波パルスが印加されるこ
とから各トランスデユーサよりの超音波ビームは
トランスデユーサ列面から距離Ｄの集束点F₁に
集束する。

したがつて各トランスデユーサの相対的遅延時
間を電子的に制御し、第３図ａの矢印ａ，ｃ方向
にセクタスキヤニングすれば、超音波ビームは第
３図Ｃのようにトランスデユーサ列面から距離Ｄ
の所に集束され、その線ｄ上をＦ，F₁，F₂……
と移動することになる。このことからトランスデ
ユーサ列面から離れた部分、すなわち体表より深
い部分においても超音波ビームが図中点線のよう
に直進せず、集束用遅延線の作用で細線で示すよ
うに距離Ｄの線ｄ上に集束され太くなることがな
く、セクタスキヤニングされることになる。

また、トランスデユーサより発射された超音波
ビームは第３図ｄに示すようにトランスデユーサ
列面から離れるに従つて図中点線で示すように発
散するが、この発明では前記各トランスデユーサ
に接続された所定の遅延時間を有する集束用の遅
延線の作用で図中細線で示すように集束されるの
で、トランスデユーサ列面から距離Ｄまで細い超
音波ビームが得られ、前記超音波ビームが粗にな
らないことと相俟つて、細いビームで密に走査す
ることが可能となる。

さらに、超音波ビームのトランスデユーサ列面
からの集束距離、すなわち焦点距離Ｄは、各トラ
ンスデユーサ１_１〜１_nに接続されている集束用
の遅延線３_１〜３_nの遅延時間を調整し、それに
より形成される第３図ｂの波面W₂の形を変える
ことにより任意に変更できる。

なお、実施例においては探触子を構成する全ト
ランスデユーサにも集束用の遅延線をそれぞれ接
続し、トランスデユーサに一方端から電子的に順
次高周波パルスを印加するリニアスキヤニングの
際にも第３図ｅに示すように図ｂの波面W₂と同
じ波面W₂を形成する遅延時間を与え、それをシ
フトレジスタによりスキヤニング方向（矢印ｂ方
向）に移動させ、すなわち波面W₂′をW₂′→
W₂″と移動させて超音波ビームをトランスデユー
サ列面より距離Ｄの所に集束させて、細い超音波
ビームによるリニアスキヤニングを可能にしてい
る。

第４図は第３図で説明した走査方式を実現する
ための実施例のブロツク図である。

図においてＲは探触子で、多数のトランスデユ
ーサ１_１〜１_oが同一平面上に等間隔に配置され
ている。なお以下の説明の便宜上、探触子Ｒ両端
のトランスデユーサ１_１〜１_nならびに１_K+1〜１
_oをフエイズド・アレイ・トランスデユーサ
PT₁，PT₂、中央部のトランスデユーサ１_n+1〜１
_Kをリニア・アイレ・トランスデユーサLTと称す
る。また、フエイズト・アイレ・トランスデユー
サPT₁，PT₂は例えばそれぞれ32個のトランスデ
ユーサで構成され、リニア・アイレ・トランスデ
ユーサLTは例えば32個のトランスデユーサで構
成されている。

３は各トランスデユーサ１_１〜１_oに接続され
た超音波ビーム集束用の遅延線群で、セクタスキ
ヤニング時には第３図で説明した波面W₂を形成
するようにフエイズド・アイレ・トランスデユー
サPT₁に接続する遅延線３_１より３_nまで中心に
おいて、最大、３_１，３_n両端において最小とな
るような放物線状の遅延時間が与えられており
（フエイズド・アイレ・トランスデユーサPT₂に
接続する遅延線３_k+1〜３_oも波面W₂を形成する放
物線状の同等の遅延時間が与えられている）、リ
ニアスキヤニング時には後述のシフトレジスタに
より、ｍ個のトランスデユーサに接続する遅延線
に第３図ｅの波面W₂を形成する上記セクタスキ
ヤニング時と同様の放物線状の遅延時間が与えら
れ、且つ第３図ｅで説明したように波面W₂′，
W₂″を形成するように移動（シフト）される。

４はフエイズド・アイレ・トランスデユーサ
PT₁，PT₂の各トランスデユーサ１に所定の相対
遅延時間を与えるセクタスキヤン用の遅延線群
で、フエイズド・アイレ・トランスデユーサ
PT₁，PT₂の各トランスデユーサ１_１〜１_n，１_K
_＋１〜１_oに接続する前記遅延線３_１〜３_n，３_K+
_１，３_oに直列に接続されている。

５は前記遅延線群４の遅延時間を制御するセク
タスキヤニング制御回路で、カウンタとデコーダ
より構成された計数回路で、制御回路６よりの指
令信号P₂で制御され、それを計数する。

７はシフトレジスタ８とデコーダ９よりなるリ
ニアスキヤニング制御回路で、シフトレジスタ８
は第３図ｂ，ｅで説明した波面W₂を形成するよ
うに前記集束用の遅延線群３に与える放物線状の
遅延時間がセツトされたｎ桁のレジスタで、制御
回路６よりの指令信号P₂によりその内容を右へ移
動（シフト）し、該シフトレジスタ８の内容はデ
コーダ９を介して前記集束用の遅延線群３の各遅
延線３_１〜３_oに与えられ、対応するｎ個の遅延
線にセツトされた放物線状の遅延時間が与えられ
る。

１０はトランスデユーサ１で受信され、電気信
号に変換された超音波エコーを受ける受信回路
で、該回路１０には前記集束用の遅延線群３、セ
クタスキヤニング用の遅延線群４と同じ遅延線群
３′，４′が設けられており、前記遅延線群３，４
と同様にそれぞれシフトレジスタ８ならびにセク
タスキヤニング制御回路５からの制御信号β，γ
で遅延時間が制御されて前記遅延線群３，４と同
一の遅延時間が与えられる。

したがつて超音波エコーは受信回路１０に導か
れて送波時と同じ遅延時間が設定された遅延線群
３′，４′を通して受信されるので、発射された超
音波と同じ指向特性を持ち第３図で説明したＦ
点、すなわちトランスデユーサ列面から距離Ｄの
点に最大感度を持つことになる。

受信回路１０の出力信号はCRT等の表示機構
１１に導かれる。また表示機構１１はさらにセク
タスキヤニング時の超音波ビーム方向（角度信
号）ならびにリニアスキヤニング時のビーム位置
（走査位置信号）を現わすセクタスキヤニング制
御回路５ならびにリニアスキヤニング制御回路７
よりの制御信号β，γが導かれており、この表示
機構１１は診断時前記制御回路５，７よりの制御
信号β，γと前記受信回路１０の出力信号を受け
て超音波スキヤニング像を映出する。

なお、図中２は各トランスデユーサ１_１〜１_o
と集束用の遅延線３_１〜３_oとの間に設けられた
高周波パルス発生器である。

第５図は、第４図におけるセクタスキヤニング
のために好適な遅延線４ならびにその制御回路５
の一例を示すものである。

図において遅延線４_１は、２つのタツプ式可変
遅延線ｌ_1-1，ｌ_1-2からなつている。遅延線ｌ_1-2
は遅延線ｌ_1-1の総遅延時間が１タツプ間の遅延
時間に等しい遅延時間を有している。例えば遅延
線ｌ_1-1の総遅延時間が10nsとすると遅延線ｌ_1-2
のタツプ間の遅延時間は、10nsであり、両遅延
線が９本のタツプを有しているとすると両者のタ
ツプの切り換えでもつて０〜99nsの間1nsおきに
遅延時間を選ぶことができる。

５は遅延線ｌ_1-1，ｌ_1-2のタツプの切り換えを
制御するセクタスキヤニング制御回路で、それぞ
れに対応するカウンタとデコーダより構成されて
いる。

５１，５２はBCDカウンタで、カウンタ５１
は制御回路６よりの超音波エコー受信完了信号P₂
を計数するもので、このカウンタはパルスP₂を９
まで計数し、もう一つのパルスP₂が入つてくる
と、くり上りパルスP₅をカウンタ５２に送る。カ
ウンタ５２もカウンタ５１と同様に９まで計数
し、もう一つのカウンタ５１からのパルスP₂によ
り０にリセツトされ、カウントアツプ信号P₃を出
す。このカウントアツプ信号P₃は制御回路６に供
給される。

５３，５４は各BCDカウンタ５１，５２より
の４ビツドの出力をそれぞれBCDから10進に復
号するデコーダで、その出力で各遅延線ｌ_1-1，
ｌ_1-2のタツプを切り換えるアナログスイツチＳ₁
_−１，Ｓ_1-2が制御され、計数値に対応した遅延時
間が与えられる。

なお、第５図ではトランスデユーサ１_１に遅延
時間を与える遅延線４_１のみが示されているが、
他の遅延線４_２〜４_nも同一の構成であり、か
つ、それらのタツプもデコーダ５３，５４の出力
でもつてアナログスイツチS₁〜Ｓ_nにより一斉に
同一遅延時間を与えるタツプ位置に切り換えられ
る。

上記構成において、パルス状超音波を発生させ
るために制御回路６よりトリガパルスP₁が発生さ
れると、該パルスP₁は遅延線４_１に与えられた時
間だけ遅れて高周波パルス発生器２に供給され、
それよりの高周波パルスでトランスデユーサ１_１
は駆動され、超音波ビームが発射される。超音波
エコーはトランスデユーサ１_１で受信され、受信
が完了すると制御回路６より受信完了信号P₂が発
せられる。この信号P₂はカウンタ５１で計数さ
れ、その４ビツトの出力（0001）はデコーダ５３
で10進の１に復号され、各アナログスイツチＳ_1-
_１……Ｓ_n-1が1nsの遅延時間を与えるタツプ位置
に切り換えられる。

これにより各トランスデユーサ１_１〜１_nの各
遅延線４_１〜４_nに遅延時間1nsが与えられ、各
遅延線の相対的遅延時間は1nsとなる。この際制
御回路５よりの信号βにより第４図受信回路１０
の各遅延線４にも1nsの相対的遅延時間が与えら
れる。この状態で次のパルス状超音波を発生させ
るために制御回路６より新たなトリガパルスP₁が
発生されると、このトリガパルスP₁は前記で与え
られた1nsの時間相対的に遅延されて高周波パル
ス発生器２に供給され、その出力で各トランスデ
ユーサ１_１〜１_nが駆動される。

その結果超音波ビームは各トランスデユーサの
相対的遅延時間1nsで定まる0.266゜トランスデユ
ーサ列面に垂直な方向から振られる。

このパルス状超音波の反射エコーは同じ遅延時
間で各トランスデユーサ１_１〜１_nに受波される
ので、発射された超音波と同じ指向特性を持ち、
トランスデユーサ面に垂直な方向に対して0.266
゜に最大感度を持つことになる。

なお、実際はトリガパルスP₁は、遅延線群４と
直列の集束用の遅延線群３を通じて各高周波パル
ス発生器２に供給されるので、集束用の遅延線群
３の遅延時間で定まる第３図ＢのＦ点に集束し、
且つ受波回路１０で、遅延線群３，４と同一の遅
延時間が与えられた遅延線群３′，４′を通すの
で、反射エコーは発射された超音波と同じ指向特
性を持ち、第３図ｂのＦ点に最大感度を持つこと
になる。超音波エコーの受信が完了すると再び制
御回路６から受信完了信号P₂が発せられ、カウン
タ５１に供給される。この信号P₂によりBCDカ
ウンタ５１は１つカウントアツプされ、４ビツト
の出力（0010）を出す。この出力はデコーダ５３
で10進の２に復号され、各アナログスイツチＳ_1-
_１……Ｓ_n-1が2nsの遅延時間を与えるタツプ位置
に一斉に切り換えられる。（なお、BCDカウンタ
５２にはカウンタ５１よりのくり上りパルスP₅が
当然ないので、その内容は不変で、デコーダ５４
も不変となり、遅延線ｌ_1-2〜ｌ_n-2は零遅延時間
をもつ。）したがつて、すべての遅延線の遅延時間は2ns
となり、超音波ビームはトランスデユーサ列面に
垂直な方向に対し約0.553゜の偏向が行なわれ
る。

このように制御回路６よりのトリガパルスP₁で
もつてパルス状超音波が発射され、その発射エコ
ーの受信完了信号P₂が制御回路６より供給される
たぴにカウンタ５１がカウントアツプされ、カウ
ンタ５２も10回に一度カウントアツプされ、それ
らの４ビツトの出力によりBCDから10進の変換
するデコーダ５３，５４の出力が０〜９まで１つ
づつ変化する。

この結果、２つのタツプ式可変遅延線ｌ_1-1〜
ｌ_n-1，ｌ_1-2〜ｌ_n-2の遅延時間が０〜99nsまで
1nsごとに変化し、その遅延時間に対応して超音
波ビームがトランスデユーサ列面に垂直な方向に
対し０゜〜27.41゜に偏向、すなわち、セクタス
キヤニングされる。

カウンタ５１，５２の両方の内容が９になつて
次の受信完了信号P₂が制御回路６より供給される
と、カウンタ５２からカウントアツプ信号P₃が出
力され、この信号P₃が制御回路６に供給される。
この信号の受信後、制御回路６は受信完了信号P₂
をシストレジスタ８に送り、リニアスキヤニング
に切り換える。

このようにして走査線数100本、走査角27.41゜
のセクタスキヤンが行なわれ、表示機構上にスク
タスキヤン像が得られる。

つぎに第４図構成の動作を説明する。図におい
てフエイズド・アイレ・トランスデユーサPT₁に
接続するセクタスキヤニング用遅延線４_１〜４_n
は超音波ビームに最大の偏向角θを与える最大の
遅延時間を与えるタツプ位置にあり、また集束用
遅延線３_１〜３_nはシフトレジスタ８により第３
図ｂの波面W₂を形成する放物線状の遅延時間お
よび各スイツチング素子の時間遅れを補償する遅
延時間が与えられており、集束用遅延線３_n+1〜
３_oはトリガパルスP₁を高周波パルス発生器２に
通さないようOffにされている。

この状態で制御回路６よりトリガパルスP₁が供
給されると、該パルスP₁は前記両遅延線４_１〜４
_n，３_１〜３_nで定まる所定の相対的遅延時間が与
えられ、それぞれの高周波パルス発生器２_１〜２
_nをトリガし、各トランスデユーサ１_１〜１_nが駆
動される。したがつて、超音波ビームトランスデ
ユーサ列面に垂直な方向よりセクタスキヤニング
用遅延線４_１〜４_nに与えられた相対的遅延時間
で定まる角度θの方向に指向（第３図ａの位
置）し、且つ集束用遅延線３_１〜３_nの遅延時間
で定まるトランスデユーサ列面から距離Ｄの位置
に集束する細いものとなる。この超音波ビームの
超音波エコーは同じフエイスド・アイレ・トラン
スデユーサPT₁の各トランスデユーサで受信さ
れ、電気信号に変換されて遅延線群３，４と同一
の遅延時間が与えられた遅延線群３′，４′を有す
る受信回路１０に導かれ、超音波エコーが遅延線
群３′，４′を通して受波されることにより、トラ
ンスデユーサ列面から距離Ｄの位置のＦ点に最大
感度を持つことになる。

受信が完了すると制御回路６より受信完了信号
P₂がセクタスキヤン制御回路５に供給され、フエ
イズド・アレイ・トランスデユーサPF₁の各トラ
ンスデユーサの相対的遅延時間が制御され、超音
波ビームは所定角度だけ矢印ａ方向に偏向され、
集束用遅延線３_１〜３_nの作用でトランスデユー
サ列面から距離Ｄの位置に集束される。

このように制御回路６より受信完了信号P₂が発
せられる毎に各トランスデユーサの相対的遅延時
間が電子的に制御され、超音波ビームは矢印ａ方
向に所定角度θ（例えば45゜）偏向されることに
よりセクタスキヤニングされる。

この所定角度θのセクタスキヤニングの間、ト
ランスデユーサ１_１〜１_nに接続された集束用遅
延線３_１〜３_nはシフトレジスタ８に設定された
遅延時間データで定まる遅延時間、すなわち、第
３図ｂの波面W₂を形成する遅延時間に設定さ
れ、これは超音波ビームの矢印ａ方向の偏向の
間、変更されないので、超音波ビームは第３図ｃ
に示すようにトランスデユーサ列面より距離Ｄの
位置の線ｄ上に集束される。

制御回路６よりの受信完了パルスP₂はセクタス
キヤニング制御回路５で計数（カウントダウン）
され、超音波ビームが所定角θより０゜に偏向さ
れるパルス数を計数すると、セクタスキヤニング
制御回路５はセクタスキヤニング終了信号P₃を発
生し、この信号P₃が制御回路６に供給される。

信号P₃が制御回路６に供給されることにより、
該回路６よりの受信完了信号P₂はセクタスキヤニ
ング制御回路５には供給されず、リニアスキヤニ
ング制御回路７のシフトレジスタ８に供給される
ようになる。

なお、信号P₃が発生された時超音波ビームは第
３図ａのの位置にあり、またこの信号P₃により
セクタスキヤニング用遅延線４_１〜４_n，４_K+1〜
４_oは第５図のタツプ０位置に切換えられ、遅延
時間零にされる。

したがつて制御回路６より受信完了信号P₂がシ
フトレジスタ８に供給されると、それの内容が右
へシフトされ、集束用遅延線３のうち一番左の遅
延線３_１がトリガパルスP₁を通さないOffにな
り、３_２〜３_n+1がシフトレジスタ８に設定され
た遅延時間、すなわち第３図ｅの波面W₂を形成
する遅延時間が与えられる。

次の受信完了信号P₂がシフトレジスタ８に供給
されると、シフトレジスタ８の内容がさらに右に
シフトされ、遅延線３_１，３_２がOffとなり、３
_３〜３_n+2に波面W₂を形成する遅延時間が与えら
れ、該波面W₂は第３図ｅに示すW₂′の位置にトラ
ンスデユーサ１個分右に移動される。

このように制御回路６よりの受信完了信号P₂で
もつてシフトレジスタ８の内容をｎ−１回ずらせ
れば超音波ビームは順次トランスデユーサ間隔Ｓ
つづトランスデユーサ列面方向（矢印ｂ方向）に
移行し、第３図ａの−間のリニアスキヤニン
グがなされる。このリニアスキヤニング時におい
ても第３図の波面W₂だけが維持されているの
で、先のリニアスキヤニング時と同様にトランス
デユーサ列面から距離Ｄの位置に集束し、且つ第
３図ｅに示すように超音波ビームが発散すること
なく細いビームによるリニアスキヤニングが行な
われる。

この際の超音波ビームの超音波エコーは、各ト
ランスデユーサで受信され、電気信号に変換され
て遅延線３と同一の遅延時間が与えられた遅延線
群３′を有する受信回路１０に導かれ、表示機構
１１にリニアスキヤニング像が得られる。

リニアスキヤニングが終了するとシフトレジス
タ８より、リニアスキヤニング終了信号P₄が制御
回路６に供給される。

この信号P₄が制御回路６に供給されることによ
り、該回路６よりの受信完了信号P₂はリニアスキ
ヤニング制御回路７に供給されないようになる。
また、この信号P₄より、フエイズド・アレイ・ト
ランスデユーサPT₂の集束用遅延線３_K+1〜３_oに
は、シフトレジスタ８の遅延時間データ、すなわ
ち第３図ｂの波面W₂を与える放物状の遅延時間
が与えられ、フエズド・アレイ・トランスデユー
サPT₁、リニア・アレイ・トランスデユーサLT
の遅延線３_１〜３_Kは制御回路６よりのトリガパ
ルスP₁を通さないようOffされる。

その結果先に説明したと同様に制御回路６より
の受信完了信号P₂がセクタスキヤニング制御回路
５に供給される毎にそれが計数されるとともに、
相対的遅定時間が電子的に制御され、超音波ビー
ムは矢印ｃ方向に所定角θ（例えば45゜）のセク
タスキヤニングがなされ、表示機構１１上にセク
タスキヤニング像が得られる。

以上のように上記の構成によれば、フエイズ
ド・アレイ・トランスデユーサPT₁によるセクタ
スキヤニングによつて視野Ａを、リニア・アレ
イ・トランスデユーサLTによるリニアスキヤニ
ングによつて視野Ｂを、フエイズド・アレイ・ト
ランスデユーサPT₂によるセクタスキヤニングに
より視野Ｃを得ることができ、各スキヤニングに
よる超音波エコーの情報を受信回路１１で合成す
ると視野Ａ＋Ｂ＋Ｃの画像が得られ、それを表示
機構１３上に表示することができる。

例えば、フエイズド・アレイ・トランスデユー
サPT₁，PT₂による偏向角を45゜とすると、リニ
アスキヤニングのみで診断する場合の半分の大き
さの探触子で同等の視野が得られ、このことは逆
にリニアスキヤニングで視野Ｂが得られる探触子
でほぼ２倍の視野が得られることになる。

また、各トランスデユーサには集束用の遅延線
が設けられ、集束波面W₂を形成する遅延時間が
与えられているので、特にセクタスキヤニング時
においてトランスデユーサ列面すなわち体表より
深い部分においても超音波ビームが粗にならず、
且つ集束された細いビームでスキヤニングするこ
とが可能となり、前記探触子の小形化による患者
体表への密着性と相俟つて分解能の良い像が得ら
れることになる。

特にフエイズド・アレイ・トランスデユーサ
PT₁，PT₂によるセクタスキヤニング領域では、
各トランスデユーサの相対的遅延時間の制御によ
り、所望の偏向角内における超音波ビーム数、す
なわち走査線数を多くできるので、より分解能の
優れた良質の画像が得られる。

なお、上記実施例では各トランスデユーサに高
周波パルス発生器２を設け、それのトリガパルス
P₁が直接遅延線を通り遅延するようにしたが、高
周波パルス発生器よりの高周波パルスを遅延線を
通して遅延させ各トランスデユーサに加えるよう
にしてもよい。

この場合、高周波パルス発生器は１個でよく、
第４図のように各トランスデユーサに接続する高
周波パルス発生器をバイパスさせる必要がなく、
超音波エコーを図中Ｚ点より取り出すことができ
るので、受信回路が著じるしく簡単となる。

また実施例では超音波エコーの受信完了信号P₂
でもつてセクタスキヤニング回路ならびにリニア
スキヤニング回路を制御するように構成したが、
受信完了信号に限定されるものではない。

さらに実施例では、セクタスキヤニング用の遅
延素子ならびに集束用の遅延素子として第５図に
示すタツプ式遅延線を使用し、デイジタル的に制
御できるようにしたが、他の遅延素子、例えばア
ナログ電圧により制御される遅延回路であつても
よい。

さらにまた実施例ではスキヤニング方式をフエ
イズド・アレイ・トランスデユーサPT₁によるセ
クタスキヤニング→リニア・アレイ・トランスデ
ユーサLTによるリニアスキヤニング→フエイズ
ド・アレイ・トランスデユーサPT₂によるセクタ
スキヤニングの順に行なうようにしたが、上記と
は逆の順またはLT→PT₁→PT₂の順などのような
組み合わせでもよい。また実施例では探触子Ｒの
両端部をフエイズド・アレイ・トランスデユーサ
PT₁，PT₂としたが、どちらか一方のみでもよ
く、リニアスキヤニング方式とセクタスキヤニン
グ方式とを単独で行なうことも可能である。

以上のようにこの発明によれば、平面状に並設
されたトランスデユーサ群の各トランスデユーサ
に順次高周波パルスを印加できるように構成する
とともにトランスデユーサ群両端部の所定個の各
トランスデユーサに相対的遅延時間が電子的に制
御された高周波パルスを印加できるように構成
し、中央部でリニアスキヤニングを、両端部でセ
クタスキヤニングを行ない、特に相対的遅延時間
が電子的に制御される前記一端部の所定個の各ト
ランスデユーサに超音波ビームを電子的に集束す
る手段を設けたものである。したがつて、リニ
ア・セクタスキヤニング両方式の特長を生かし、
特にトランスデユーサ群の両端部でセクタスキヤ
ニングを行なうようにしたので、探触子を小型化
でき、かつ、小型の探触子で診断視野を大きくで
きることから死角がなくなるとともに、探触子の
小型化による患者体表への密着性と超音波ビーム
の電子的集束手段により、特にセクタスキヤニン
グ時において超音波ビームが発散することなく細
いビームによる密なスキヤニングが可能となるこ
とから、体表より深い部分まで死角のない分解能
のよい良質の画像を得ることができ、特に骨間よ
り超音波ビームを被検体内に発射させる心臓疾患
等の診断に有効な超音波診断装置を提供すること
ができる。

また、超音波ビームは電子的集束手段によりト
ランスデユーサ列面から所望の距離Ｄの所に集
束、すなわち集点距離Ｄを任意に設定できるの
で、患部の注目すべき部位において高分解能を得
ることができる。この場合実施例の構成によれ
ば、シフトレジスタに初期にロードされるデータ
により焦点距離が自由に設定できるので、取扱い
操作上有利である。

さらに電子的集束手段の設定により異なつた焦
点距離を有する超音波ビームでスキヤニングする
ことができるので、得られた像を合成することに
より全深さ方向、全視野で高分解能の画像を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の電子走査方式説明用略
図、第３図はこの発明装置の電子走査方式を示す
説明用略図、第４図はこの発明の一実施例のブロ
ツク図、第５図は第４図におけるセクタスキヤニ
ング制御部の一例を示すブロツク図である。１：トランスデユーサ、Ｒ：探触子、２：高周
波パルス発生器、３：これは遅延時間補償用をか
ねる集束用遅延線群（電子的集束手段）、４：セ
クタスキヤニング用遅延線群、５：セクタスキヤ
ニング制御回路、６：制御回路、７：リニアスキ
ヤニング制御回路（８……シフトレジスタ、９…
…デコーダ）、１０：受信回路、１１：表示装
置、W₂：集束波面、Ｆ：超音波ビームの集束
点。

Claims

【特許請求の範囲】

１平面状に並設されたトランスデユーサ群と、
これらトランスデユーサ群のトランスデユーサに
少なくとも一方端から電子的に順次高周波パルス
を加える手段と、前記トランスデユーサ群の両端
部の所定個の各トランスデユーサに相対的遅延時
間が電子的に制御された高周波パルスを加える手
段を設けるとともに、少なくとも前記一端部の所
定個の各トランスデユーサに超音波ビームを電子
的に集束する手段を設け、トランスデユーサ群の
中央部でリニアスキヤニングを、両端部でセクタ
スキヤニングを行なうようにしたことを特徴とす
る超音波診断装置。