JPS6232005Y2 - - Google Patents

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JPS6232005Y2
JPS6232005Y2 JP1985110127U JP11012785U JPS6232005Y2 JP S6232005 Y2 JPS6232005 Y2 JP S6232005Y2 JP 1985110127 U JP1985110127 U JP 1985110127U JP 11012785 U JP11012785 U JP 11012785U JP S6232005 Y2 JPS6232005 Y2 JP S6232005Y2
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delay time
focal length
delay
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circuit
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、電子走査式超音波診断装置におけ
る超音波ビームの焦点距離を電子的に制御する焦
点距離制御装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field This invention relates to a focal length control device that electronically controls the focal length of an ultrasound beam in an electronic scanning ultrasound diagnostic apparatus.

従来の技術 従来の電子走査式超音波診断装置において、ト
ランスデユーサを当てた患者の体表から一定な深
さの距離Rf(焦点距離と呼ぶ)ぜ超音波ビーム
を集束させるいわゆる電子的集束装置が付加され
ている。これによつて方位分解能を向上させるこ
とができる。
Conventional technology In conventional electronic scanning ultrasound diagnostic equipment, a so-called electronic focusing device is used to focus an ultrasound beam at a certain depth Rf (referred to as focal length) from the patient's body surface to which a transducer is applied. is added. This makes it possible to improve azimuth resolution.

この電子的集束装置はつぎのような原理にもと
づく。まず、電子走査式超音波診断装置に用いら
れる超音波トランスデユーサは、第2図に示すよ
うに厚さt、幅aおよび長さbの矩形状圧電振動
子を間隔dで#1,#2,#3,…#NとN個同
一平面上に配列したアレイ・トランスデユーサと
呼ばれるものからなる。個々の振動子には上下面
に電極が設けられており、この電極間に駆動電圧
を印加して振動子を駆動する。なお、それぞれの
振動子の音響放射面積はa×bである。
This electronic focusing device is based on the following principle. First, an ultrasonic transducer used in an electronic scanning ultrasonic diagnostic device consists of rectangular piezoelectric vibrators having a thickness t, a width a, and a length b, spaced apart by #1 and #1 at intervals of d, as shown in Fig. 2. 2, #3, . . . #N, which are called array transducers, are arranged on the same plane. Each vibrator is provided with electrodes on its upper and lower surfaces, and a driving voltage is applied between these electrodes to drive the vibrator. Note that the acoustic radiation area of each vibrator is a×b.

超音波ビームの偏向については第3図に示すよ
うに説明できる。アレイ・トランスデユーサの中
心をQ、観測点をOとして中心軸から角度θ0
け超音波ビームを偏向させる場合には、波面がA
−A′面(′⊥)でそろえばよいので、各振
動子の駆動時間を変えて番号の多い振動子ほど遅
らせればよい訳である。この遅延時間は各振動子
から直線B−B′(振動子#1の中心を通り直線A
−A′に平行な直線)までの距離を音場媒質の音
速vで割つた時間に相当する。すなわちi番目の
振動子に遅延時間Td(θ0)iは Td(θ0)i={(i−1)d sinθ0}/v
……(1) となる。
The deflection of the ultrasonic beam can be explained as shown in FIG. When the center of the array transducer is Q and the observation point is O, and the ultrasound beam is deflected by an angle θ 0 from the central axis, the wavefront is A.
Since it is sufficient to align them on the −A′ plane (′⊥), it is sufficient to change the drive time of each vibrator and delay the vibrator with a larger number. This delay time is calculated from each transducer by straight line B-B' (straight line A passing through the center of transducer #1).
-A' (a straight line parallel to A') divided by the speed of sound v in the sound field medium. In other words, the delay time Td(θ 0 )i for the i-th oscillator is Td(θ 0 )i={(i-1)d sinθ 0 }/v
...(1) becomes.

次に超音波ビームの集束は第4図のように説明
できる。ここで焦点距離をRf(=)とし、観
測点Oで集束超音波ビームを形成するには、第4
図に示すように各振動子から放射された超音波が
O点に同時刻に到達するようにそれぞれの振動子
を遅延駆動すればよい。この場合i番目の振動子
の遅延時間Tf(θ0)iは次のようにして定めら
れる。まずO点を中心にして1番目の振動子を通
る半径r1の円弧C−C′を描きi番目の振動子と
O点を結ぶ直線riを延長して円弧C−C′との交点
をSiとする。そしてTf(θ0)iは振動子からO
点までの最も長い距離riとi番目の振動子とO点
までの距離riとの差の距離(r1−ri)から、 Tf(θ0)i=(r1−ri)/v として定まる。この遅延時間Tf(θ0)iを与え
てi番目の振動子を駆動すると、i番目の振動子
から放射された超音波と、1番目の振動子から放
射された超音波がO点に同時刻に到達する。この
Tf(θ0)iは次式のように表わされる。
Next, the focusing of the ultrasonic beam can be explained as shown in FIG. Here, the focal length is Rf (=), and in order to form a focused ultrasound beam at observation point O, the fourth
As shown in the figure, each transducer may be driven with a delay so that the ultrasonic waves emitted from each transducer arrive at point O at the same time. In this case, the delay time Tf(θ 0 )i of the i-th vibrator is determined as follows. First, draw an arc C-C' with radius r 1 that passes through the first oscillator with point O as the center, extend the straight line ri connecting the i-th oscillator and point O, and find the point of intersection with arc C-C'. Let it be Si. And Tf(θ 0 )i is O from the oscillator
From the distance (r 1 - ri), which is the difference between the longest distance ri to the point and the distance ri from the i-th oscillator to point O, it is determined as Tf (θ 0 )i = (r 1 - ri)/v . When the i-th transducer is driven by giving this delay time Tf(θ 0 )i, the ultrasonic waves emitted from the i-th transducer and the ultrasonic waves emitted from the first transducer are at the same point. Reach the time. this
Tf(θ 0 )i is expressed as follows.

Tc(θ0)i =(N−i)(i−1)d(1−θ )/2R
v……(3) ここで、θ0の単位はラジアンである。(2)式に
おいて右辺第1項は超音波ビームを偏向させるた
めに必要な遅延時間で、第2項は集束させるため
に必要な遅延時間である。すなわちアレイ・トラ
ンスデユーサから一定な距離で超音波を集束させ
るのに必要な遅延時間Tf(θ0)は、偏向遅延時
間Td(θ0)と集束遅延時間Tc(θ0)との和と
して表わされる。
Tc (θ 0 )i = (N-i) (i-1) d 2 (1-θ 0 2 )/2R
f v...(3) Here, the unit of θ 0 is radian. In equation (2), the first term on the right side is the delay time necessary to deflect the ultrasound beam, and the second term is the delay time necessary to focus it. In other words, the delay time Tf (θ 0 ) required to focus the ultrasound at a certain distance from the array transducer is expressed as the sum of the deflection delay time Td (θ 0 ) and the focusing delay time Tc (θ 0 ). expressed.

以上、送波の場合について説明したが、受波の
場合にも送波と同じ遅延時間を各振動子から得ら
れた受波信号に与えて合成すれば、送波と同様な
指向性が得られる。この場合には送受波に関して
共焦点である。
The above has explained the case of transmitting waves, but in the case of receiving waves, if the same delay time as that of transmitting waves is given to the received signal obtained from each transducer and the signals are combined, the same directivity as that of transmitting waves can be obtained. It will be done. In this case, the transmitting and receiving waves are confocal.

考案が解決しようとする問題点 ところが、従来の装置では焦点距離Rfは段階
的(たとえばRf=50mm,75mm.100mmなど)にし
か設定できない。したがつて設定することのでき
ない焦点距離Rfに存在する対象物を高い分解能
で観察することはできない。勿論、焦点距離Rf
の設定値の数を増加し、それに応じて集束遅延時
間Tc(θ0)を変えればよいのであるが、構成が
複雑化し、装置が高価になり、さらに部品数の増
加による故障率の上昇などの問題が生じる。
Problems that the invention aims to solve However, with conventional devices, the focal length Rf can only be set in stages (for example, Rf = 50 mm, 75 mm, 100 mm, etc.). Therefore, it is not possible to observe with high resolution an object that exists at a focal length Rf that cannot be set. Of course, the focal length Rf
It would be possible to increase the number of set values of and change the focusing delay time Tc (θ 0 ) accordingly, but this would complicate the configuration, make the device expensive, and increase the failure rate due to the increased number of parts. The problem arises.

この考案は、構成簡単で且つ安価に実現でき
る、任意の焦点距離を設定できる、連続可変形焦
点距離制御装置を提供することを目的とする。
The object of this invention is to provide a continuously variable focal length control device that has a simple configuration, can be realized at low cost, and can set any focal length.

問題点を解決するための手段 この考案による超音波診断装置の焦点距離制御
装置は、量子化遅延時間QT毎に遅延時間を変え
ることのできる遅延回路と、各振動子の間隔を
d、音速をvとしたときの各偏向角θ0に関する d2(1−θ0 )/vQT の各値を予め記憶している記憶回路と、振動子の
番号iを発生するカウンタと、所望の焦点距離
Rfを設定する装置と、振動子の総数をNとした
とき X=1/2{d(1−θ )/vQ (N−i)(i−1)/Rf+1} の計算を行なう演算回路とを有し、前記Xの整数
部分〔X〕により前記遅延回路の遅延時間を選択
し、〔X〕QTの集束遅延時間を得る。
Means for Solving the Problems The focal length control device of the ultrasonic diagnostic apparatus according to this invention includes a delay circuit that can change the delay time for each quantization delay time QT , and a distance between each transducer that is d and the sound velocity. A memory circuit that stores in advance each value of d 2 (1-θ 0 2 )/vQ T regarding each deflection angle θ 0 when v is a counter, a counter that generates the number i of the oscillator, and a desired Focal length
When the device for setting Rf and the total number of oscillators are N, calculate The delay time of the delay circuit is selected by the integer part [X] of the X, and the focusing delay time of [X]Q T is obtained.

作 用 前記(3)式を整理することにより Tc(θ0)i={d2(1−θ0 )/vQT} ×(N−i)・(i−1) ……(4) を得る。この(4)式を時間QTで量子化すると Tc(θ0)i=〔d(1−θ )/2vQ ・(N−i)(i−1)/Rf+0.5〕QT……
(5) となる。ここで〔 〕はガウス記号であり、整数
部分のみを採用する。このガウス記号の内部を操
作して次のように変形する。
Effect By rearranging the above equation (3), Tc(θ 0 )i={d 2 (1−θ 0 2 )/vQ T } ×(N−i)・(i−1) ……(4) get. When this equation (4) is quantized by time Q T , Tc (θ 0 )i=[d 2 (1-θ 0 2 )/2vQ T・(N-i)(i-1)/Rf+0.5]Q T ……
(5) becomes. Here, [ ] is a Gaussian symbol, and only the integer part is used. Manipulate the inside of this Gauss symbol and transform it as follows.

X=1/2{d(1−θ )/vQ (N−i)(i−1)/Rf+1} ……(6) この(6)式で{ }の内部は整数演算が可能にな
る。
X=1/2{d 2 (1-θ 0 2 )/vQ T (N-i) (i-1)/Rf+1} ...(6) In this formula (6), the inside of { } is an integer operation. It becomes possible.

ここで d2(1−θ0 )/vQT はiに関して定数と考えられる。したがつて各偏
向角θ0毎に、予め d2(1−θ0 )/vQT の値を計算しておく。この各値が上記の記憶回路
に記憶されている。この各値が偏向角θ0の選択
信号により読み出され、上記のXの演算が行なわ
れ、その整数部分〔X〕により量子化遅延時間
〔X〕QTが得られる。
Here, d 2 (1-θ 0 2 )/vQ T is considered to be a constant with respect to i. Therefore, for each deflection angle θ 0 , the value of d 2 (1−θ 0 2 )/vQ T is calculated in advance. Each of these values is stored in the storage circuit described above. Each of these values is read out by the selection signal of the deflection angle θ 0 , the above calculation of X is performed, and the quantization delay time [X] Q T is obtained from the integer part [X].

実施例 第1図において引算器1にはあらかじめ振動子
の総数Nが与えられており、この引算器1におい
て(N−i)が得られる。このiは、計数信号を
計数しているカウンタ2の出力で、振動子番号に
相当する。このiはまたレジスタ4において保持
され、このレジスタ4によりi−1を取り出し乗
算器3において乗算を行ない(N−i)・(i−
1)を得る。記憶回路6には各偏向角θ0毎に計
算された d2(1−θ0 )/vQT が記憶されており、これが偏向角θ0の選択信号
により読み出されて乗算器5において {d2(1−θ0 )/vQT} ×(N−i)・(i−1) の乗算が行なわれる。そして除算器7において設
定された焦点距離Rfで除算が行なわれ、 {d2(1−θ0 )/vQT} ×{(N−i)・(i−1)/Rf} を得る。なお焦点距離Rfの設定は具体的にはた
とえばキー操作などで任意の焦点距離を指定でき
る入力装置(図示しない)を用いる。この除算の
結果がカウンタ8に移され、さらにこのカウンタ
8をプラス1だけカウントアツプさせる。すると
前記の(6)式の{}内部の計算がなされたことにな
る。このカウンタ8が2進形のものである場合に
は、下位桁方向に1ビツトシフトすれば×1/2の
演算が行なわれ(6)式を得ることができる。この演
算過程は総て整数により行なわれるため、前記の
(5)式のガウス記号内部の数値が得られたことにな
る。
Embodiment In FIG. 1, the total number N of oscillators is given to the subtracter 1 in advance, and (N-i) is obtained in this subtracter 1. This i is the output of the counter 2 that counts the count signal, and corresponds to the vibrator number. This i is also held in register 4, and i-1 is taken out by register 4 and multiplied by multiplier 3 (N-i)/(i-
1) is obtained. The storage circuit 6 stores d 2 (1-θ 0 2 )/vQ T calculated for each deflection angle θ 0 , which is read out by the selection signal of the deflection angle θ 0 and sent to the multiplier 5 . Multiplication of {d 2 (1−θ 0 2 )/vQ T }×(N−i)·(i−1) is performed. Then, division is performed by the focal length Rf set in the divider 7 to obtain {d 2 (1−θ 0 2 )/vQ T }×{(N−i)·(i−1)/Rf}. Specifically, the focal length Rf is set using an input device (not shown) that can specify an arbitrary focal length by, for example, key operation. The result of this division is transferred to the counter 8, and the counter 8 is further incremented by +1. Then, the calculation inside {} of the above equation (6) has been performed. If this counter 8 is of a binary type, by shifting one bit in the direction of the lower digits, the calculation of x1/2 is performed and equation (6) can be obtained. This calculation process is all performed using integers, so the above
This means that the numerical value inside the Gauss symbol in equation (5) has been obtained.

遅延回路9はタツプ間の遅延時間がQTのタツ
プ付遅延線などの量子化遅延時間QTごとに遅延
時間の変えられる遅延回路であり、カウンタ8か
らの制御信号によりアナログスイツチなどでその
遅延時間が選択される。結果として上記の(5)式で
与えられる量子化された集束遅延時間Tc(θ0
iがトリガパルスあるいは受波信号に与えられ
る。
The delay circuit 9 is a delay circuit whose delay time can be changed for each quantized delay time Q T , such as a delay line with taps where the delay time between taps is Q T , and the delay is controlled by an analog switch or the like based on a control signal from the counter 8. Time is selected. As a result, the quantized focusing delay time Tc (θ 0 ) given by the above equation (5)
i is given to the trigger pulse or received signal.

なお第1図の実施例では個々の演算素子を組み
合わせているが、マイクロプロセツサ等のプログ
ラマブルな演算素子を用いれば容易に同様の演算
を行なうことが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 1, individual arithmetic elements are combined, but similar arithmetic operations can be easily performed using a programmable arithmetic element such as a microprocessor.

考案の効果 この考案によれば、患者の体表から任意の深さ
で超音波ビームを集束することができるので、指
定した距離(焦点距離)における方位分解能が向
上する。その結果鮮明な断層像を得ることができ
る。また構成が簡単であるため安価に実現でき
る。
Effects of the invention According to this invention, the ultrasonic beam can be focused at an arbitrary depth from the patient's body surface, so the azimuth resolution at a specified distance (focal length) is improved. As a result, clear tomographic images can be obtained. Furthermore, since the configuration is simple, it can be realized at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの考案の一実施例を示すブロツク
図、第2図はアレイ・トランスデユーサを示す斜
視図、第3図は超音波ビームの偏向を説明するた
めの模式図、第4図は超音波ビームの集束を説明
するための模式図である。 1……引算器、2,8……カウンタ、3,5…
…乗算器、4……レジスタ、6……記憶回路、7
……除算器、9……遅延回路。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of this invention, Fig. 2 is a perspective view showing an array transducer, Fig. 3 is a schematic diagram for explaining the deflection of an ultrasonic beam, and Fig. 4 is a FIG. 3 is a schematic diagram for explaining focusing of an ultrasonic beam. 1...Subtractor, 2,8...Counter, 3,5...
... Multiplier, 4 ... Register, 6 ... Memory circuit, 7
...Divider, 9...Delay circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 量子化遅延時間QT毎に遅延時間を変えること
のできる遅延回路と、各振動子の間隔をd、音速
をvとしたときの各偏向角θ0に関する d2(1−θ0 )/vQT の各値を予め記憶している記憶回路と、振動子の
番号iを発生するカウンタと、所望の焦点距離
Rfを設定する装置と、振動子の総数をNとした
とき X=1/2{d(1−θ )/vQ (N−i)(i−1)/Rf+1} の計算を行なう演算回路とを有し、前記Xの整数
部分〔X〕により前記遅延回路の遅延時間を選択
し、〔X〕QTの集束遅延時間を得るようにした超
音波診断装置の焦点距離制御装置。
[Claims for Utility Model Registration] A delay circuit that can change the delay time for each quantized delay time Q T , and d 2 related to each deflection angle θ 0 when the interval between each vibrator is d and the speed of sound is v. A memory circuit that stores each value of (1-θ 0 2 )/vQ T in advance, a counter that generates the transducer number i, and a desired focal length
When the device for setting Rf and the total number of oscillators are N, calculate a focal length control device for an ultrasonic diagnostic apparatus, the focal length control device having an arithmetic circuit for performing an ultrasonic diagnosis, and selecting a delay time of the delay circuit according to the integer part [X] of the X to obtain a focusing delay time of [X] QT . .
JP11012785U 1985-07-18 1985-07-18 Focal length control device for ultrasound diagnostic equipment Granted JPS6142906U (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11012785U JPS6142906U (en) 1985-07-18 1985-07-18 Focal length control device for ultrasound diagnostic equipment

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JP11012785U JPS6142906U (en) 1985-07-18 1985-07-18 Focal length control device for ultrasound diagnostic equipment

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JPS6142906U JPS6142906U (en) 1986-03-20
JPS6232005Y2 true JPS6232005Y2 (en) 1987-08-17

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4005382A (en) * 1975-08-07 1977-01-25 Varian Associates Signal processor for ultrasonic imaging
JPS52113623A (en) * 1976-03-19 1977-09-22 Hitachi Medical Corp Electronic scanning ultrasonic deflection system

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JPS6142906U (en) 1986-03-20

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