(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する２次元配列の複数の振動子を備えた探触子を有し、上記２次元配列の複数の振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径を移動して超音波画像を形成する超音波診断装置において、
上記探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスし整相加算する複数の整相回路と、この複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合する接続スイッチ群とを具備し、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径をビームの走査方向にずれた２口径に形成し、走査方向前方にずれた一つの口径で超音波を送信し、その直後に上記送信に用いた口径をさらに走査方向前方に同量だけずらし、上記超音波送信には用いなかった他の口径と共に２口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し対称の２本の受信ビームを同時に得るようにしたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
超音波を送受信する２次元配列の複数の振動子を備えた探触子を有し、上記２次元配列の複数の振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径を移動して超音波画像を形成する超音波診断装置において、
上記探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスし整相加算する複数の整相回路と、この複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合する接続スイッチ群とを具備し、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径を４個互いに隣接して形成すると共に、これらの外側にてそれらに外接して囲むように他の超音波送受信の口径を形成し、この外側の口径で超音波を送信し、その内側の４個の口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し等方的に４本の受信ビームを同時に得るようにしたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
上記形成される超音波画像は、超音波ビームの走査により３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
上記形成される超音波画像は、超音波ビームの走査により任意の２次元断面データを得て任意の２次元断面画像を表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次元配列振動子により超音波ビームを形成し走査して被検体内部の診断部位の超音波画像をリアルタイムで得る超音波診断装置に関し、特に、一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得ることができる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置において、２次元配列の複数の振動子を備え超音波送受信の口径を一つのみ有し、任意方向にセクタ走査する装置が知られている。このような超音波診断装置では、例えば６４×６４の２次元配列振動子の場合、４０９６個の素子からなり、各振動子を独自に遅延制御することにより、超音波走査をすることとなる。その場合、４０９６チャンネルの遅延回路（以下「整相回路」と呼ぶ）が必要となる。このような多チャンネルの整相回路の実現は難しいため、素子を間引いて整相回路のチャンネル数を減らしている。しかし、素子を間引くことによりＳ／Ｎが劣化するため、できる限り多くのチャンネル数の整相回路で実現している。例えば、送波２５６チャンネル、受波２５６チャンネルの例があるが、それでもセクタ走査では視野が狭いものであった。
【０００３】
そこで、図１３に示すように、Ｘ，Ｙ方向の２次元配列の振動子１において超音波送受信の口径移動で視野を広げるリニア走査や、コンベックス走査を２次元に拡張した走査方法がある。この場合は、さらに振動子１の数が多くなる。これに対し、整相回路のチャンネル数を減らすために、図１３に示す２次元配列の振動子１を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径２を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径２をＸ，Ｙ方向に移動して超音波画像を形成する装置が知られている。
【０００４】
上記多重リングは、図１４に示すように、一つの焦点Ｆからの距離Ｌ1，Ｌ2，…が等しい振動子を同心円状に束ねて各々のリングを形成したものであり、その最外周のリングの外径が超音波送受信の口径２となる。この方式では、振動子を同心円状に束ねることにより整相チャンネル数が激減し、全素子を使用することによりＳ／Ｎを良好にすることができる。
【０００５】
また、上記とは別に、１回の超音波の送信で同時に複数方向に受信ビームを形成する受波複ビームの技術も知られている。一般には、図１５に示すように、複数の振動子１を１列状に配列した１次元アレー上の一つの口径で矢印Ｔ方向に超音波を送信し、同じ口径でそれぞれの素子に与える遅延量を第１の整相回路３ａ及び第２の整相回路３ｂで２種類用意し、２方向に同時に焦点を合わせて受信ビームａ，ｂを得るものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の２次元配列振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成した超音波診断装置では、複数の振動子を束ねたために一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得ることはできないものであった。したがって、得られる超音波画像のフレームレートが遅くなり、リアルタイム性が低下するものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、２次元配列振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成し超音波ビームを走査して診断部位の超音波画像をリアルタイムで得るものであっても、一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得ることができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装置は、超音波を送受信する２次元配列の複数の振動子を備えた探触子を有し、上記２次元配列の複数の振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径を移動して超音波画像を形成する超音波診断装置において、上記探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスし整相加算する複数の整相回路と、この複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合する接続スイッチ群とを具備し、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径をビームの走査方向にずれた２口径に形成し、走査方向前方にずれた一つの口径で超音波を送信し、その直後に上記送信に用いた口径をさらに走査方向前方に同量だけずらし、上記超音波送信には用いなかった他の口径と共に２口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し対称の２本の受信ビームを同時に得るようにしたものである。
【００１１】
また、本発明による他の超音波診断装置は、超音波を送受信する２次元配列の複数の振動子を備えた探触子を有し、上記２次元配列の複数の振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径を移動して超音波画像を形成する超音波診断装置において、上記探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスし整相加算する複数の整相回路と、この複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合する接続スイッチ群とを具備し、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径を４個互いに隣接して形成すると共に、これらの外側にてそれらに外接して囲むように他の超音波送受信の口径を形成し、この外側の口径で超音波を送信し、その内側の４個の口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し等方的に４本の受信ビームを同時に得るようにしたものである。
【００１４】
さらに、上記形成される超音波画像は、超音波ビームの走査により３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示するものとしてもよい。
【００１５】
さらにまた、上記形成される超音波画像は、超音波ビームの走査により任意の２次元断面データを得て任意の２次元断面画像を表示するものとしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明による超音波診断装置の実施の形態を示す全体構成のブロック図である。この超音波診断装置は、２次元配列振動子により超音波ビームを形成し走査して被検体内部の診断部位の超音波画像をリアルタイムで得るもので、図１に示すように、探触子１０と、素子選択データ部１１と、送波部１２と、受波整相部１３と、送受分離回路１４と、信号処理部１５と、スキャンコンバータ１６と、モニタ１７と、制御部１８とを備えて成る。
【００１９】
上記探触子１０は、被検体内に超音波を送受信するもので、２次元配列の複数の振動子１９，１９，…を備えている。これらの振動子１９，１９，…は、図２に示すように、平面視でＸ方向に１〜ｍ個、Ｙ方向に１〜ｎ個のように２次元配列とされている。そして、上記２次元配列の振動子１９を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径２０を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径２０を移動して超音波画像を形成するようになっている。なお、上記多重リングは、例えばフレネル束ねとされている。
【００２０】
なお、上記の振動子１９，１９，…には、図１に示すように、後述の整相回路の任意の整相チャンネルに結合する接続スイッチ群２１が接続されている。さらに、この接続スイッチ群２１には、そのスイッチ動作を制御するスイッチ制御部２２が接続されている。
【００２１】
素子選択データ部１１は、超音波送受信の口径２０を形成するための素子選択データを記憶しておくものである。そして、これから読み出されたデータが上記スイッチ制御部２２に送られ、該スイッチ制御部２２の制御により超音波送受信の口径２０を形成すべく接続スイッチ群２１のスイッチのオン、オフが設定されるようになっている。
【００２２】
送波部１２は、上記探触子１０の超音波送受信の口径２０を形成する振動子１９に所望の焦点に収束するような遅延を与えて超音波打ち出しの送波信号を供給するものである。また、受波整相部１３は、上記探触子１０の振動子１９で受信した反射エコー信号について所望のフォーカス処理をし整相加算して受信ビームを形成するものである。そして、送受分離回路１４は、超音波の送信と受信とで上記送波部１２と受波整相部１３とを振動子１９に接続するのを区別して切り換えるものである。
【００２３】
信号処理部１５は、上記受波整相部１３からの受信信号を入力して検波、圧縮、エッジ強調などの処理をして１走査線のデータを得るものである。また、スキャンコンバータ１６は、上記信号処理部１５からのデータを入力してモニタ１７に表示するために走査変換及び補間等を行うものである。さらに、モニタ１７は、上記スキャンコンバータ１６からのデータを入力して超音波画像として表示するものである。そして、制御部１８は、上記各構成要素の動作を制御するものである。
【００２４】
ここで、本発明においては、上記探触子１０は、多重リングに構成された超音波送受信の口径２０を複数個設定し、これらの口径から一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得るように構成されている。すなわち、図２に示すように、二つの口径２０ａと２０ｂとが形成され、これらは受波口径とされている。図２において矢印Ａ側からの側面視による上記口径２０ａ，２０ｂの投影をそれぞれ２０ａ′，２０ｂ′とし、分かり易くするために上下に位置をずらして示してある。１口径は例えばｐ個の振動子１９から成り、上記口径２０ａと２０ｂとは例えばＹ方向に１素子分だけずれている。つまり、口径２０ａをＹ方向に１素子分だけ移動したのが口径２０ｂである。
【００２５】
したがって、それぞれの口径２０ａ，２０ｂで形成される超音波ビームは、口径面の法線方向で１素子分だけずれた２本のビームが形成される。このような超音波ビームを形成するためには、多重リングの中心を通る口径面の法線方向のある点Ｆ1，Ｆ2に焦点を結ぶように各口径を形成する多重リングに同じ遅延を与えればよい。そして、上記の口径２０ａ，２０ｂを移動してＸ方向、Ｙ方向に超音波ビームを走査し、３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示するものである。このとき、超音波ビームを高速に走査するため、一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得る複ビームの走査が必要になる。
【００２６】
次に、図３を参照してさらに具体的に説明する。図３は、図２に示す２次元配列の複数の振動子１９，１９，…を備えた探触子１０を、矢印Ａ側からの側面視によるＸ方向の１列目の振動子列を示している。１列の振動子１９はｎ個から成り、１口径はｐ個から成っており、その口径に対しｎ／ｐ倍で振動子１９の１列が形成されている。各振動子１９にはそれぞれ選択スイッチ２３が付いており、この選択スイッチ２３のオン、オフにより口径が選択される。ｐ個の振動子１９から成る口径２０ａ，２０ｂは、それぞれ接続スイッチ群２４ａ，２４ｂに接続され、そのスイッチ群の先はそれぞれ整相回路２５ａ，２５ｂに接続されている。
【００２７】
上記接続スイッチ群２４ａ，２４ｂは、複数の整相回路２５ａ，２５ｂの任意の整相チャンネルに上記各振動子１９を結合するものであり、上記整相回路２５ａ，２５ｂは、上記各振動子１９からの受信信号をフォーカスし整相加算するものである。上記接続スイッチ群２４ａ，２４ｂの接続は、予め用意されたスイッチの接続パターンデータで決定されている。このスイッチの接続パターンデータとは、例えば１番目の振動子１９を第１の整相回路２５ａの第１ｃｈに接続する場合に、第１の接続スイッチ群２４ａの第１スイッチ２６1がオンするというように、ｐ個の振動子１９を第１の整相回路２５ａの１〜Ｚｃｈ、第２の整相回路２５ｂの１〜Ｚｃｈのどれかに接続するためのスイッチのオン、オフデータである。
【００２８】
上記第１及び第２の接続スイッチ群２４ａ，２４ｂの各スイッチは、例えば図４の円２７内に示したようなクロスポイント部分を開閉するスイッチ構成とされている。或いは、１個の振動子１９が多重リングの複数のリングに接続される場合は、図５に示すように、クロスポイント部分のスイッチがバッファ２８を介して接続される。このバッファ２８は双方向であり、送波及び受波は別々にオン、オフ制御できるようになっている。なお、スイッチにバッファ２８がない場合は、１個の振動子が多重リングの複数のリングに接続されないように構成しておく。例えば、素子がＡリング、Ｂリングの両方に使われる場合、ＡリングかＢリングのどちらかに振り分けるようにする。
【００２９】
図２の口径２０ａは、図３に示す第１の整相回路２５ａにより超音波ビームを形成する。また、他の口径２０ｂは、第２の整相回路２５ｂにより超音波ビームを形成する。このとき、各整相回路２５ａ，２５ｂの１〜Ｚｃｈは、口径２０ａ，２０ｂの各リングに対応するものである。そして、それぞれの整相回路２５ａ，２５ｂの有する凹面遅延（フォーカスデータ）は、同じ内容で良い。このとき、上記の口径２０ａと２０ｂとが振動子１９の１素子分だけずれていることにより、超音波ビームが上記振動子１９の１素子分だけずれて２本形成できることとなる。
【００３０】
なお、各振動子１９は、図２から明らかなように、口径２０ａと２０ｂとに共通になるものもある。そのような場合は、その共通になった振動子１９に接続されたスイッチは、図３に示す二つの接続スイッチ群２４ａ，２４ｂでそれぞれオンすることになる。そして、二つの整相回路２５ａ，２５ｂの各リングに割り当てられる。また、図３では、図２に示す探触子１０においてＸ方向の１列目についてＹ方向に並んだ１列の振動子１９について示したが、実際はこれがｍ列ありそれぞれに同様の接続スイッチ群２４ａ，２４ｂが接続されている。そして、その接続スイッチ群２４ａ，２４ｂの出力は、整相回路２５ａ，２５ｂに入力されて、Ｘ方向のリングの束ねがされる。
【００３１】
図６は第二の実施形態を示す説明図である。この実施形態は、前記探触子１０の超音波送受信の口径をビームの走査方向にずれた２口径に形成し、この走査方向にずれた一つの口径で超音波を送信し、その直後に上記送信に用いた口径を走査方向にさらにずらし、上記超音波送信には用いなかった他の口径と共に２口径で超音波を受信し、上記探触子１０の超音波送受信の各口径を前記複数の整相回路２５ａ，２５ｂのそれぞれに接続して整相するようにしたものである。
【００３２】
すなわち、図６に示すように、ビームの走査方向にずれた二つの口径２０ａと２０ｃとが形成され、このうち一つの口径２０ｃで超音波ビームＴを送信し、その直後に上記送信に用いた口径２０ｃを走査方向にさらにずらして口径２０ｂとし、上記超音波送信には用いなかった他の口径２０ａと共に２口径２０ａ，２０ｂで超音波を受信する。つまり、口径２０ｃが送波口径とされ，口径２０ａ，２０ｂが受波口径とされる。そして、図６において矢印Ａ側からの側面視による上記口径２０ａ，２０ｂ，２０ｃの投影をそれぞれ２０ａ′，２０ｂ′，２０ｃ′とし、分かり易くするために上下に位置をずらして示してある。上記口径２０ａと２０ｃと２０ｂとは例えばＹ方向に順次１素子分だけずれている。したがって、口径２０ａと２０ｂとは例えばＹ方向に２素子分だけずれている。つまり、口径２０ａをＹ方向に２素子分だけ移動したのが口径２０ｂである。
【００３３】
したがって、それぞれの口径２０ａ，２０ｂで形成される超音波ビームは、口径面の法線方向で２素子分だけずれた２本のビームａ，ｂとなる。このような超音波ビームａ，ｂを形成するためには、多重リングの中心を通る口径面の法線方向のある点に焦点を結ぶように各口径２０ａ，２０ｂを形成する多重リングに同じ遅延を与えればよい。そして、上記の口径２０ａ，２０ｂ，２０ｃを移動してＸ方向、Ｙ方向に超音波ビームを走査し、３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示するものである。
【００３４】
次に、図７を参照してさらに具体的に説明する。図７は、図６に示す２次元配列の複数の振動子１９，１９，…を備えた探触子１０を、矢印Ａ側からの側面視によるＸ方向の或る１列の振動子列を示している。図６の受波口径２０ａは、図７に示す第１の接続スイッチ群２４ａを介して第１の整相回路２５ａにより超音波ビームを形成する。また、他の受波口径２０ｂは、第２の接続スイッチ群２４ｂを介して第２の整相回路２５ｂにより超音波ビームを形成する。このとき、各整相回路２５ａ，２５ｂの１〜Ｚｃｈは、口径２０ａ，２０ｂの各リングに対応するものである。そして、それぞれの整相回路２５ａ，２５ｂの有する凹面遅延（フォーカスデータ）は、同じ内容で良い。このとき、上記の口径２０ａと２０ｂとが振動子１９の２素子分だけずれていることにより、超音波ビームが上記振動子１９の２素子分だけずれて２本（ａ，ｂ）形成できることとなる。
【００３５】
図６の送波口径２０ｃは、図７に示す第２の接続スイッチ群２４ｂを介して送波整相部２９に接続されている。この場合、第２の接続スイッチ群２４ｂを第２の整相回路２５ｂと送波整相部２９とで共用することとなるが、超音波ビームの送波前に受波口径２０ａと送波口径２０ｃとを設定し、この送波口径２０ｃで超音波ビームを送波した直後に該送波口径２０ｃを１素子分だけずらして他の受波口径２０ｂを形成し、上記第２の接続スイッチ群２４ｂを介して第２の整相回路２５ｂにより受波ビームを形成すればよい。このように、第２の接続スイッチ群２４ｂを共用した場合は、回路規模を縮小することができるが、上記第２の接続スイッチ群２４ｂと同様に構成され接続された別の送波整相用のスイッチ（図示せず）を用いて接続してもよい。
【００３６】
上記接続スイッチ群２４ａ，２４ｂの接続は、予め用意されたスイッチの接続パターンデータで決定されている。以下、このスイッチの接続パターンデータについて図８を参照して説明するが、簡単のために、整相チャンネル数を３とし、口径を形成する振動子の数を５とする。図８の例では、まず、受波口径２０ａを形成するために、第１の整相回路２５ａに対応する折れ線パターンの黒丸印のスイッチがオンとなる。また、送波口径２０ｃを形成するために、第２の整相回路２５ｂに対応する折れ線パターンにおいて上記の黒丸印のスイッチをＹ方向に１素子分だけシフトさせてオンすればよい。さらに、他の受波口径２０ｂを形成するために、同じく第２の整相回路２５ｂに対応する折れ線パターンにおいて上記の黒丸印のスイッチをＹ方向に更に１素子分だけシフトさせてオンすればよい。
【００３７】
上記スイッチの接続パターンデータにより、第１及び第２の整相回路２５ａ，２５ｂの整相チャンネル内でＹ方向にスイッチのオン、オフデータをシフトさせて設定する構成にすれば、１クロックで口径移動をすることができる。よって、上記送波口径２０ｃで送波直後に、受波口径２０ｂに口径を移動することができる。この操作により、図６に示す送波ビームＴに対し対称でかつ口径面の法線方向に２本の受波ビームａ，ｂを形成できる。
【００３８】
図９は第三の実施形態を示す説明図である。この実施形態は、前記探触子１０の超音波送受信の口径を互いにずらして複数個形成すると共に、これらの外側にてそれらを囲むように他の超音波送受信の口径を形成し、この外側の口径で超音波を送信し、その内側の複数個の口径で超音波を受信し、上記探触子１０の超音波送受信の各口径を前記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相するようにしたものである。
【００３９】
すなわち、図９に示すように、探触子１０の２次元配列の振動子１９上に、多重リングに構成された超音波送受信の口径を例えば４個（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）互いに隣接して設定すると共に、それらの外側に上記４個の口径３０ａ〜３０ｄに外接するように多重リングに構成された超音波送受信の口径３１を設定し、この外側の口径３１を送波口径とし、上記内側の４個の口径３０ａ〜３０ｄを受波口径としている。
【００４０】
そして、上記送波口径３１で超音波の送信を行うと、その多重リングの中心で口径面に対し法線方向に１本の送波ビームが形成される。また、上記内側の４個の受波口径３０ａ〜３０ｄで超音波の受信を行うと、各々の多重リングの中心で口径面に対し法線方向にそれぞれ１本の受波ビームが形成され、上記１本の送波ビームに対し等方的に４本の受波ビームが形成される。この場合、それぞれの口径を選択するスイッチと超音波ビームを形成する整相回路が必要となる。これにより、送波ビームに対し対称でかつ口径面の法線方向に４本の受波ビームを形成できる。なお、図９では、受波口径３０ａ〜３０ｄが互いに隣接した状態で重ならないようにしているが、図２に示すと同様に複数個の口径を重ね合わせるように形成し、各々の口径を大きくしてＳ／Ｎを良好にすると共に、受波ビームの間隔を狭くしてもよい。
【００４１】
図１０は第四の実施形態を示す説明図である。この実施形態は、前記探触子１０の超音波送受信の口径をビームの走査方向に複数に分割し、この分割した各口径を前記複数の整相回路のそれぞれに接続し、各口径の受信信号に対し凹面遅延と傾斜遅延を施して整相するようにしたものである。
【００４２】
すなわち、図１０に示すように、探触子１０の２次元配列の振動子１９上に多重リングに構成された超音波送受信の口径２０を形成し、この口径２０をビームの走査方向（Ｙ方向）と直交するように複数に分割している。図１０では、簡単のために２分割し、口径２０1と口径２０2としている。そして、上記探触子１０の各振動子１９は、図１１に示すように、第１及び第２の接続スイッチ群２４ａ，２４ｂを介して第１及び第２の整相回路２５ａ，２５ｂの任意の整相チャンネルに結合される。なお、良好な超音波ビームを得るには、口径２０の走査方向の分割数を増やしてやればよい。
【００４３】
上記の各整相回路２５ａ，２５ｂは、例えば口径２０の右半分２０1を１〜Ｚ／２ｃｈに入力し、左半分２０2をＺ／２＋１〜Ｚｃｈに入力する。各整相回路２５ａ，２５ｂでは、遅延量として焦点にフォーカスする凹面遅延３２ａ，３２ｂと、超音波ビームを傾斜する傾斜遅延３３ａ，３３ｂとを与えることによって、ビームの方向を傾けるようになっている。そして、図１１において、図示省略の送波整相部により口径２０の中心に超音波の送信を行うことにより、Ｔ方向の送波ビームが形成される。また、上記口径２０を形成する各振動子１９からの受信信号を第１及び第２の整相回路２５ａ，２５ｂに並列に接続し、第１の整相回路２５ａの傾斜遅延３３ａと第２の整相回路２５ｂの傾斜遅延３３ｂとを逆に与えることで、ａ方向とｂ方向の２本の受波ビームを同時に形成できる。
【００４４】
なお、以上の説明においては、超音波ビームの走査により３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示することとしたが、本発明はこれに限らず、超音波ビームの走査により任意の２次元断面データを得て任意の２次元断面画像を表示するようにしてもよい。また、超音波送受信の口径の外形は円形としているが、その外形を矩形としてその中に多重リングの各リングを形成してもよい。さらに、超音波の受波ビームの形成は、２〜４本の例を示したが、それ以上のビーム形成としてもよい。さらにまた、送波ビーム間隔を粗くして得た複数の受波ビーム間で補間して所要の受波ビームを形成し、実際の超音波ビームの走査数を減らすようにしてもよい。また、２次元配列振動子の探触子に限らず、１次元配列振動子において左右束ね構成としてもよい。
【００４５】
図１２は、第五の実施形態を示す説明図である。この実施形態による超音波診断装置は、超音波を送受信する２次元配列の複数の振動子１９を備えた探触子１０を有し、この探触子１０の各振動子１９からの受信信号をフォーカスし整相加算する整相回路（図３の符号２５ａ，２５ｂを参照）を具備すると共に、この整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子１９を結合する接続スイッチ群（図３の符号２４ａ，２４ｂを参照）を具備し、上記２次元配列の振動子１９の一部により超音波送受信の口径３４を形成し、該口径３４を移動させて超音波ビームを走査し超音波画像を形成するようにしたもので、上記口径３４は超音波の送信と受信とで異なった振動子１９を使用するものである。
【００４６】
図１２の例は、２次元配列振動子を送波と受波とに分けてセクタ走査するスパースアレー方式のものであり、図１２において送波対応の振動子１９を黒で塗りつぶして示し、受波対応の振動子１９を×印を付して示し、無印の振動子１９は送波、受波に使用しないものである。そして、例えば矩形状の口径３４の境を太い実線で示している。この状態で、同じ形状の口径３４を１素子ずつずらして移動し、その口径３４を２次元走査することにより、３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示することができる。この場合は、広視野の超音波計測を実現することができ、腹部等の広視野領域の計測に使用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、複数の整相回路により、探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスして整相加算し、接続スイッチ群により、上記複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合して、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径をビームの走査方向にずれた２口径に形成し、走査方向前方にずれた一つの口径で超音波を送信し、その直後に上記送信に用いた口径をさらに走査方向前方に同量だけずらし、上記超音波送信には用いなかった他の口径と共に２口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し対称の２本の受信ビームを同時に得ることができる。したがって、得られる超音波画像のフレームレートを向上して、リアルタイム性を向上することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、複数の整相回路により、探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスして整相加算し、接続スイッチ群により、上記複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合して、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径を４個互いに隣接して形成すると共に、これらの外側にてそれらに外接して囲むように他の超音波送受信の口径を形成し、この外側の口径で超音波を送信し、その内側の４個の口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し等方的に４本の受信ビームを同時に得ることができる。したがって、得られる超音波画像のフレームレートを向上して、リアルタイム性を向上することができる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、超音波ビームの走査により３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示することができる。
そして、請求項４に係る発明によれば、超音波ビームの走査により任意の２次元断面データを得て任意の２次元断面画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波診断装置の実施の形態を示す全体構成のブロック図である。
【図２】上記超音波診断装置の探触子において、多重リングに構成された超音波送受信の口径を複数個設定した状態を示す平面説明図である。
【図３】上記の探触子において、一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得る複ビームの走査を説明する概要図である。
【図４】図３に示す接続スイッチ群の各スイッチの構成を示す説明図である。
【図５】上記接続スイッチ群の各スイッチの他の構成例を示す説明図である。
【図６】本発明の第二の実施形態を示す説明図である。
【図７】第二の実施形態における複ビームの走査を説明する概要図である。
【図８】第二の実施形態における接続スイッチ群の接続パターンデータを示す説明図である。
【図９】本発明の第三の実施形態を示す説明図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態を示す説明図である。
【図１１】第四の実施形態における複ビームの走査を説明する概要図である。
【図１２】本発明の第五の実施形態を示す説明図である。
【図１３】従来の超音波診断装置の探触子において、多重リングに構成された超音波送受信の口径を設定し、各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信する状態を示す平面説明図である。
【図１４】上記の多重リングの原理を示す説明図である。
【図１５】従来の超音波診断装置において、１回の超音波の送信で同時に複数方向に受信ビームを形成する受波複ビームの走査を説明する概要図である。
【符号の説明】
１０…探触子
１１…素子選択データ部
１２…送波部
１３…受波整相部
１４…送受分離回路
１５…信号処理部
１６…スキャンコンバータ
１７…モニタ
１８…制御部
１９…振動子
２０…口径
２０ａ，２０ｂ，３０ａ〜３０ｄ…受波口径
２０ｃ，３１…送波口径
２４ａ，２４ｂ…接続スイッチ群
２５ａ，２５ｂ…整相回路
２９…送波整相部
３２ａ，３２ｂ…凹面遅延
３３ａ，３３ｂ…傾斜遅延
３４…スパースアレー方式の口径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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