(57)【要約】【課題】開口における振動子配列の対称軸に対して音線方向を斜めにした場合でも所期の超音波ビームを形成する。【解決手段】開口における振動子配列の対称軸（１０ｃ）に対して音線方向を一方側へ傾けるとき、各振動子に付ける重みを対称軸（１０ｃ）に対して非対称にする。【効果】リニア走査方式とセクタ走査方式との混成走査、あるいは、コンベックス走査方式とセクタ走査方式との混成走査を行う際の画質改善に利用できる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口における振動子配列の対称軸に対して対称な位置にある振動子の送信遅延時間および受信遅延時間を非対称にして音線方向を前記対称軸に対して斜めにすると共に、前記振動子に対応する送信出力および受信ゲインの少なくとも一方を非対称にすることを特徴とする超音波探触子の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探触子の制御方法において、送信遅延時間および受信遅延時間の長い振動子ほど送信出力および受信ゲインの少なくとも一方を小さくすることを特徴とする超音波探触子の制御方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の超音波探触子の制御方法において、超音波の周波数が高いほど、非対称度を大きくすることを特徴とする超音波探触子の制御方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波探触子の制御方法において、前記対称軸に対して音線方向を斜めにする角度が大きいほど、非対称度を大きくすることを特徴とする超音波探触子の制御方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の超音波探触子の制御方法において、前記送信出力の制御を、振動子駆動パルスの振幅制御で行うことを特徴とする超音波探触子の制御方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の超音波探触子の制御方法において、前記送信出力の制御を、振動子駆動パルスのパルス幅制御で行うことを特徴とする超音波探触子の制御方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の超音波探触子の制御方法において、前記超音波探触子は、直線状に振動子を配列したリニア型超音波探触子であり、該リニア型超音波探触子でバーチャルコンベックス走査を行うことを特徴とする超音波探触子の制御方法。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の超音波探触子の制御方法において、前記超音波探触子は、円弧状に振動子を配列したコンベックス型超音波探触子であり、該コンベックス型超音波探触子でオフセットコンベックス走査を行うことを特徴とする超音波探触子の制御方法。
【請求項９】
複数の振動子を配列した超音波探触子と、開口における振動子配列の対称軸に対して対称な位置にある振動子の送信遅延時間および受信遅延時間を非対称にして音線方向を前記対称軸に対して斜めにする音線方向制御手段と、前記振動子に対応する送信出力および受信ゲインの少なくとも一方を非対称にする重み付け制御手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の超音波診断装置において、前記重み付け制御手段は、送信遅延時間および受信遅延時間の長い振動子ほど送信出力および受信ゲインの少なくとも一方を小さくすることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の超音波診断装置において、前記重み付け制御手段は、超音波の周波数が高いほど、非対称度を大きくすることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記重み付け制御手段は、前記対称軸に対して音線方向を斜めにする角度が大きいほど、非対称度を大きくすることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記送信出力の制御を、振動子駆動パルスの振幅制御で行うことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
請求項９から請求項１３のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記送信出力の制御を、振動子駆動パルスのパルス幅制御で行うことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１５】
請求項９から請求項１４のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記超音波探触子は、直線状に振動子を配列したリニア型超音波探触子であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１６】
請求項９から請求項１４のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記超音波探触子は、円弧状に振動子を配列したコンベックス型超音波探触子でることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子の制御方法および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、開口における振動子配列（超音波の送信または受信に実際に使用する振動子の配列。超音波探触子の振動子配列の長さより開口が小さい場合は、超音波探触子の振動子配列の一部分になる。）の対称軸に対して音線方向を斜めにした場合でも所期の超音波ビームを形成することが出来る超音波探触子の制御方法および超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リニア走査方式とセクタ走査方式との混成走査、あるいは、コンベックス走査方式とセクタ走査方式との混成走査を行うことにより、視野拡大を図った超音波診断装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３００５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の超音波診断装置では、サイドローブを抑制するために、例えば図３に示すようなサイドローブ抑制重みを各振動子に付けている。このサイドローブ抑制重みは、開口における振動子配列の対称軸に対して対称になっていたが、リニア走査方式やコンベックス走査方式では問題がなかった。
しかし、視野拡大のためにセクタ走査方式を混用した場合、開口における振動子配列の対称軸に対して音線方向を例えば図２に示すように左側に斜めに振るため、開口における振動子配列の対称軸（振動子１０ｃの位置）より右側にある振動子１０ｒから焦点ｆｏまでの距離Ｄｒが、左側にある振動子１０ｌから焦点ｆｏまでの距離Ｄｌより大きくなる。このため、各振動子に対する超音波の減衰値が、例えば図４に示すように振動子配列の対称軸に対して非対称になる。
この結果、各振動子に付けられた重みを焦点ｆｏから見ると、例えば図５に示すように非対称になってしまい、所期の超音波ビームを形成できていない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、開口における振動子配列の対称軸に対して音線方向を斜めにした場合でも所期の超音波ビームを形成することが出来る超音波探触子の制御方法および超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、開口における振動子配列の対称軸に対して対称な位置にある振動子の送信遅延時間および受信遅延時間を非対称にして音線方向を前記対称軸に対して斜めにすると共に、前記振動子に対応する送信出力および受信ゲインの少なくとも一方を非対称にすることを特徴とする超音波探触子の制御方法を提供する。
上記第１の観点による超音波探触子の制御方法では、開口における振動子配列の対称軸に対して減衰値が非対称になるとき、各振動子に付ける重みを非対称にするため、非対称性を互いに相殺するように設定することで焦点から見た各振動子の重みを対称にすることが可能となり、所期の超音波ビームを形成できる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、上記構成の超音波探触子の制御方法において、送信遅延時間および受信遅延時間の長い振動子ほど送信出力および受信ゲインの少なくとも一方を小さくすることを特徴とする超音波探触子の制御方法を提供する。
上記第２の観点による超音波探触子の制御方法では、開口における振動子配列の対称軸に対して減衰値が非対称になるとき、その非対称性を相殺するように各振動子に付ける重みを非対称にするため、焦点から見た各振動子の重みを対称にすることが可能となり、所期の超音波ビームを形成できる。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、上記構成の超音波探触子の制御方法において、超音波の周波数が高いほど、非対称度を大きくすることを特徴とする超音波探触子の制御方法を提供する。
開口における振動子配列の対称軸に対して減衰値が非対称になるとき、後述するように、その非対称性は超音波の周波数が高いほど大きくなる。
そこで、上記第３の観点による超音波探触子の制御方法では、超音波の周波数が高いほど、各振動子に付ける重みの非対称度を大きくする。これにより、減衰値の非対称性を相殺でき、焦点から見た各振動子の重みを対称にすることが可能となり、所期の超音波ビームを形成できる。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、上記構成の超音波探触子の制御方法において、前記対称軸に対して音線方向を斜めにする角度が大きいほど、非対称度を大きくすることを特徴とする超音波探触子の制御方法を提供する。
開口における振動子配列の対称軸に対して減衰値が非対称になるとき、後述するように、その非対称性は音線方向を斜めにする角度が大きいほど大きくなる。
そこで、上記第４の観点による超音波探触子の制御方法では、音線方向を斜めにする角度が大きいほど、各振動子に付ける重みの非対称度を大きくする。これにより、減衰値の非対称性を相殺でき、焦点から見た各振動子の重みを対称にすることが可能となり、所期の超音波ビームを形成できる。
【０００９】
第５の観点では、本発明は、上記構成の超音波探触子の制御方法において、前記送信出力の制御を、振動子駆動パルスの振幅制御で行うことを特徴とする超音波探触子の制御方法を提供する。
上記第５の観点による超音波探触子の制御方法では、各振動子に加える振動子駆動パルスの振幅の大小によって重みを付けることが出来る。
【００１０】
第６の観点では、本発明は、上記構成の超音波探触子の制御方法において、前記送信出力の制御を、振動子駆動パルスのパルス幅制御で行うことを特徴とする超音波探触子の制御方法を提供する。
上記第６の観点による超音波探触子の制御方法では、各振動子に加える振動子駆動パルスのパルス幅の長短によって重みを付けることが出来る。
【００１１】
第７の観点では、本発明は、上記構成の超音波探触子の制御方法において、前記超音波探触子は、直線状に振動子を配列したリニア型超音波探触子であり、該リニア型超音波探触子でバーチャルコンベックス走査を行うことを特徴とする超音波探触子の制御方法を提供する。
上記第７の観点による超音波探触子の制御方法では、リニア走査方式とセクタ走査方式との混成走査に本発明を提供できる。
【００１２】
第８の観点では、本発明は、上記構成の超音波探触子の制御方法において、前記超音波探触子は、円弧状に振動子を配列したコンベックス型超音波探触子であり、該コンベックス型超音波探触子でオフセットコンベックス走査を行うことを特徴とする超音波探触子の制御方法を提供する。
上記第７の観点による超音波探触子の制御方法では、コンベックス走査方式とセクタ走査方式との混成走査に本発明を提供できる。
【００１３】
第９の観点では、本発明は、複数の振動子を配列した超音波探触子と、開口における振動子配列の対称軸に対して対称な位置にある振動子の送信遅延時間および受信遅延時間を非対称にして音線方向を前記対称軸に対して斜めにする音線方向制御手段と、前記振動子に対応する送信出力および受信ゲインの少なくとも一方を非対称にする重み付け制御手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第９の観点による超音波診断装置では、前記第１の観点による超音波探触子の制御方法を好適に実施できる。
【００１４】
第１０の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記重み付け制御手段は、送信遅延時間および受信遅延時間の長い振動子ほど送信出力および受信ゲインの少なくとも一方を小さくすることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１０の観点による超音波診断装置では、前記第２の観点による超音波探触子の制御方法を好適に実施できる。
【００１５】
第１１の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記重み付け制御手段は、超音波の周波数が高いほど、非対称度を大きくすることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１１の観点による超音波診断装置では、前記第３の観点による超音波探触子の制御方法を好適に実施できる。
【００１６】
第１２の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記重み付け制御手段は、前記対称軸に対して音線方向を斜めにする角度が大きいほど、非対称度を大きくすることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１２の観点による超音波診断装置では、前記第４の観点による超音波探触子の制御方法を好適に実施できる。
【００１７】
第１３の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記送信出力の制御を、振動子駆動パルスの振幅制御で行うことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１３の観点による超音波診断装置では、前記第５の観点による超音波探触子の制御方法を好適に実施できる。
【００１８】
第１４の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記送信出力の制御を、振動子駆動パルスのパルス幅制御で行うことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１４の観点による超音波診断装置では、前記第６の観点による超音波探触子の制御方法を好適に実施できる。
【００１９】
第１５の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記超音波探触子は、直線状に振動子を配列したリニア型超音波探触子であることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１５の観点による超音波診断装置では、前記第７の観点による超音波探触子の制御方法を好適に実施できる。
【００２０】
第１６の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記超音波探触子は、円弧状に振動子を配列したコンベックス型超音波探触子でることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１６の観点による超音波診断装置では、前記第８の観点による超音波探触子の制御方法を好適に実施できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の超音波探触子の制御方法および超音波診断装置によれば、開口における振動子配列の対称軸に対して音線方向を斜めにした場合でも所期の超音波ビームを形成することが出来る。これにより、画質を向上することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
図１は、実施例１に係る超音波診断装置の全体構成図である。
この超音波診断装置１００は、多数の振動子を配列した超音波探触子１と、超音波探触子１を駆動して超音波を被検体内へ送信すると共に被検体内からエコーを受信して受信信号を出力する送受信部２と、受信信号を信号処理して超音波画像データを生成する信号処理部３と、超音波画像の表示を制御するＤＳＣ（Digital Scan Coverter）４と、超音波画像を表示する表示部５と、操作者が指示等を入力するための操作部６と、超音波診断装置１００の動作を制御する制御部７とを具備している。
なお、実施例１では、超音波探触子１として、リニア型超音波探触子を想定する。
【００２４】
図２は、超音波探触子１における振動子配列１０の一部分と２つの振動子１０ｌ，１０ｒに対応する送受信部２の回路を示す説明図である。
２つの振動子１０ｌ，１０ｒは、開口Ａｐにおける振動子配列の対称軸Ａｘに対して対称の位置にある。振動子１０ｃは、対称軸Ａｘの位置にある。
【００２５】
送信パルス出力部２０は、送信パルスＰを出力する。
振幅・パルス幅変更回路２１ｌ，２１ｒは、入力された送信パルスＰの振幅およびパルス幅を、重み付け制御部２２の制御下で、変更する。
送信遅延回路２３ｌ，２３ｒは、振幅およびパルス幅を変更された送信パルスＰを、音線方向制御部２４の制御下で、遅延させる。
ドライブ回路２５ｌ，２５ｒは、振幅およびパルス幅を変更され且つ遅延された送信パルスＰに基づいて振動子駆動パルスＰｌ，Ｐｒを出力する。
送受信切替スイッチ２６ｌ，２６ｒは、送信時は振動子駆動パルスＰｌ，Ｐｒを振動子１０ｌ，１０ｒに伝達し、受信時は振動子１０ｌ，１０ｒで検出したエコー信号をプリアンプ２７ｌ，２７ｒに伝達する。
【００２６】
プリアンプ２７ｌ，２７ｒは、エコー信号を増幅する。
受信遅延回路２８ｌ，２８ｒは、増幅されたエコー信号を、音線方向制御部２４の制御下で、遅延させる。
可変ゲイン増幅回路２９ｌ，２９ｒは、増幅され且つ遅延されたエコー信号を、重み付け制御部２２の制御下で、増幅する。
可変ゲイン増幅回路２９ｌ，２９ｒで増幅されたエコー信号は、図示せぬ加算回路で加算され、受信信号となる。
【００２７】
音線方向制御部２４が遅延時間を制御することにより、超音波ビームの焦点ｆｏの位置が決まる。焦点ｆｏを振動子配列１０と対称軸Ａｘの交差点から見た方向が、音線方向である。音線方向を対称軸Ａｘから反時計方向に見た角度が、送受信角度θである。また、振動子配列１０と対称軸Ａｘの交差点から焦点ｆｏまでの、対称軸Ａｘに沿った距離が、焦点ｆｏの深さｄである。
【００２８】
超音波の周波数をＦ［ＭＨｚ］とし、減衰係数をα［ｄＢ／ＭＨｚ・ｃｍ］とし、開口Ａｐにおける一つの振動子から焦点ｆｏまでの距離をＤ［ｃｍ］とするとき、この着目した振動子に対応する減衰率Ａｔ［ｄＢ］は次式で表される。
Ａｔ＝Ｆ×α×Ｄ
減衰係数αは、０.３〜０.６である。
【００２９】
振動子配列１０と対称軸Ａｘの交差点から着目した振動子からまでの距離をＬとすると（交差点から焦点Ｆ側に見た距離を正とする）、
Ｄ＝√｛ｄ２＋（ｄ×tanθ−Ｌ）２｝
となるから、
Ａｔ＝Ｆ×α×√｛ｄ２＋（ｄ×tanθ−Ｌ）２｝
となる。
【００３０】
図４は、Ｆ＝１０，α＝０.５，θ＝３０゜，ｄ＝５[ｃｍ]，開口幅Ｗ＝２０[ｍｍ]としたときの各振動子の減衰率Ａｔの相対値を示すグラフである。
振動子１０ｃの減衰率Ａｔを「１.０」としている。
図４から判るように、各振動子の減衰率Ａｔは、振動子配列の対称軸Ａｘ（振動子１０ｃに対応する）に対して非対称になる。
【００３１】
このため、図３に示すような振動子配列の対称軸に対して対称なサイドローブ抑制重みを各振動子に付けると、焦点ｆｏから見た各振動子の重みは、図５に示すように非対称になってしまい、所期の超音波ビームを形成できない。
【００３２】
そこで、重み付け制御部２２は、振動子駆動パルスの振幅，振動子駆動パルスのパルス幅，可変ゲイン増幅回路のゲインの少なくとも一つを制御して、各振動子の減衰率Ａｔの非対称性を補償するように、例えば図６に示すような重みを各振動子に付ける。
この結果、図７に示すように、焦点ｆｏから見た各振動子の重みは対称になり、所期の超音波ビームを形成できる。
【００３３】
対称軸Ａｘに対して対称な位置にある振動子の減衰率Ａｔの差ΔＡｔを先述の減衰率Ａｔの式から求めると、
ΔＡｔ＝Ｆ×α×（√｛ｄ２＋（ｄ×tanθ−Ｌ）２｝−√｛ｄ２＋（ｄ×tanθ＋Ｌ）２｝）
となる。
上式から判るように、減衰値Ａｔの非対称性は、周波数Ｆが高いほど大きくなる。そこで、周波数Ｆが高いほど、各振動子に付ける重みの非対称度を大きくする。
また、減衰値Ａｔの非対称性は、送受信角度θが大きいほど大きくなる。そこで、送受信角度θが大きいほど、各振動子に付ける重みの非対称度を大きくする。
【００３４】
実施例１の超音波診断装置１００によれば、開口Ａｐにおける振動子配列の対称軸Ａｘに対して音線方向を斜めにした場合でも、所期の超音波ビームを形成することが出来る。
【実施例２】
【００３５】
図８に示すように、超音波探触子１としてコンベックス型超音波探触子を用いた場合にも、実施例１と同様に、本発明を適用しうる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
リニア走査方式とセクタ走査方式との混成走査、あるいは、コンベックス走査方式とセクタ走査方式との混成走査を行う際の画質改善に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１に係る超音波診断装置の全体構成図である。
【図２】実施例１に係る振動子配列の一部分と２つの振動子に対応する送受信部の回路を示す説明図である。
【図３】各振動子に対するサイドローブ抑制重みを示すグラフである。
【図４】各振動子に対する減衰値を示すグラフである。
【図５】本発明を適用しない場合における、焦点から見た各振動子に対する重みを示すグラフである。
【図６】実施例１に係る、各振動子に付ける重みを示すグラフである。
【図７】本発明を適用した場合における、焦点から見た各振動子に対する重みを示すグラフである。
【図８】実施例２に係る振動子配列の一部分と２つの振動子に対応する送受信部の回路を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１                  超音波探触子
２                  送受信部
１０                振動子配列
２１ｌ，２１ｒ      振幅・パルス幅変更回路
２２                重み付け制御部
２３ｌ，２３ｒ      送信遅延回路
２４                音線方向制御部
２５ｌ，２５ｒ      ドライブ回路
２６ｌ，２６ｒ      送受信切替スイッチ
２７ｌ，２７ｒ      プリアンプ
２８ｌ，２８ｒ      受信遅延回路
２９ｌ，２９ｒ      可変ゲイン増幅回路
１００              超音波診断装置
Ａｘ                開口における振動子配列の対称軸
ｆｏ                焦点
θ                  送受信角度
【図１】
2005253699.tif 000003
【図２】
2005253699.tif 000004
【図３】
2005253699.tif 000005
【図４】
2005253699.tif 000006
【図５】
2005253699.tif 000007
【図６】
2005253699.tif 000008
【図７】
2005253699.tif 000009
【図８】
2005253699.tif 000010