JPS6232005Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- delay time
- focal length
- delay
- transducer
- circuit
- 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.)
- Expired
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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だ
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。
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だ
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。
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。
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。
Tc（θ0）ｉ
＝（Ｎ−ｉ）（ｉ−１）ｄ２（１−θ０ ２）／２Ｒ
ｆｖ……(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。
ｆｖ……(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 ２）／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｛ｄ２（１−θ０ ２）／ｖＱＴ （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。
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 ２）／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｛ｄ２（１−θ０ ２）／ｖＱＴ （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。
作 用
前記(3)式を整理することにより
Tc（θ0）ｉ＝｛d2（１−θ0 ２）／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＝〔ｄ２（１−θ０ ２）／２ｖＱＴ
・（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。
(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。
Ｘ＝１／２｛ｄ２（１−θ０ ２）／ｖＱＴ
（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。
る。
ここで
d2（１−θ0 ２）／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 ２）／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。
向角θ0毎に、予め d2（１−θ0 ２）／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。
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 ２）／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 ２）／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 ２）／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。
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 ２）／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 ２）／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 ２）／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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 ２）／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｛ｄ２（１−θ０ ２）／ｖＱＴ （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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11012785U JPS6142906U (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 超音波診断装置の焦点距離制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11012785U JPS6142906U (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 超音波診断装置の焦点距離制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142906U JPS6142906U (ja) | 1986-03-20 |
| JPS6232005Y2 true JPS6232005Y2 (ja) | 1987-08-17 |
Family
ID=30669257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11012785U Granted JPS6142906U (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 超音波診断装置の焦点距離制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142906U (ja) |
Family Cites Families (2)
| 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 |
-
1985
- 1985-07-18 JP JP11012785U patent/JPS6142906U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6142906U (ja) | 1986-03-20 |
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