JPS5940846A - トランスデユ−サ装置および超音波撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波トランスデユーサ・アッセンブリ（装
置）およびこめようなトランスデユーサを利用した撮像
装置に関するものである。

従来のＸ線撮像装置に比べて超音波による撮像装置には
多くの利点が存在する。例えば、人体の内部構造の幅の
薄い横断面を有害な影響を与えずに検出および位置決め
られる。このような人体の構造を表示するために数多く
の超音波システムが利用できる。現在、最も広く利用さ
れているシステムは、単一の超音波トランスデユーサま
たはトランスデユーサアレイを採用し、このトランスデ
ユーサによって、１〜１０　ＭＨｚ範囲内の周波数を有
する超音波の短かい持続波（バースト信号）を人体に向
けて集中させている。この超音波ビームが人体構造（組
織）当たると、一般にエコーと呼ばれる小さな反射波が
このトランスデユーサに向って反射してくる。

これらエコーを、このトランスデユーサによって検出し
て、電子回路によって時間対信号振幅を表示するように
する。これらエコー間の時間は人体内の構造の深さに関
連するもので、一般に６領域”と呼ばれている。このト
ランスデユーサは、音響結合を介して人体と直接接触し
て設置されたシ、人体から相当離間して水浴槽（ウォー
タハス）中に設置されている。メカニカルシステムによ
って人体を横切ってこのトランスデユーサを走査し、エ
レクトロシステムによってこの走査を２軸変調されたＸ
−Ｙ表示に変換して、例えばＸ−Ｙ蓄積型オッシロスコ
ープまタハアナログまたはディジタルスキャンコンバー
タ等の装置上に表示する。例えば、ウォータバスを介し
てのトランスデユーサのリニア走査において、Ｘ方向は
このトランスデユーサの位そして、表示システムの輝度
（２変調）はエコーの振幅に関連している。従って、断
層像と呼ばれる人体の薄い断面を表示できる。

このような超音波撮像法は医学的以外の応用においても
利点がある。例えば、Ｘ＃を安全性の観点または不都合
性の観点から利用できないような透明材料中の゛キズ″
の検出において利益をもたらす。

上述したような従来のエコー像超音波システムにおける
重大な問題点としては、方位空間分解能が低いことであ
る。このことは、送受信された超音波ビームの方位幅に
基因するものである。この方位分解能を相当程度改善す
るには、焦点合せされた大口径のトランスデー−サを採
用する必要がある。しかし乍らこのような良好な解像度
は、極めて浅い深さ領域という犠牲の下で得られたもの
である。この点については、高精度の電子的方法を用い
て撮像領域全体に亘って焦点を維持することによって解
決することができる。例え、少しの改善が成されたとし
ても、人体中のあらゆるタイプの小さな構造を検出する
ためにはこの解像度は不適当なものであった。まだ、別
の問題点としては、不所望なモードにおける超音波の反
射に基因してスジリアス像が形成されてしまうことであ
った。

最近、オンタリオ癌研究所（Ｔｈｅ　０ｎｔａｒｉ。

Ｃａｎｃｅｒ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ）の超音波グループ
のＤｒ、Ｆ。

５ｔｕａｒｔ　Ｆｏｓｔｅｒによって新しい超音波撮像
システムが開発された。このシステムによって深さ領域
（ｄｅｐｔｈ−ｏｉ−ｆｉｅｌｄ）における制限を克服
出来ると同時に１像の方位分解能を飛躍的に改善できる
ようになった。これらシステムを“ハイブリットシステ
ム”と称されている。これらシステムでは、円筒状また
は円錐形のトランスデユーサ素子を用い、人体内部で鋭
い線状フォーカス（焦点）を結ぶような収束された波面
を発生させている。第２のトランスデユーサ素子をこの
線状フォーカス（１ｉｎｅ　ｆｏｃｕｓ　）に沿って向
かわせるようにする。この第２のトランスデユーサ素子
によって受信された散乱波によって、線状７オーカスに
沿ってエコーを発生する物体の位置を決定できるように
なる。所望に応じてこれらトランスデー−サの機能を交
換できる。

これらトランスデユーサ対を互いに固定し合い、これら
を物体に沿って横切るように一緒に移動する。このトラ
ンスデー−サの直線状変位をモニターすることによって
断層像を前述した方法によって得ることができる。この
ような方法を駆使することによって、高品質な像を得る
ことができ、領域全体（深さ方向）に亘って極めて良好
ガ方位分解能が実現される。この方法についての詳細は
、Ｆ、　５ｔｕａｒｔ　Ｆｏｓｔｅｒ　＋　Ｍ、　Ａｒ
ｄｉｔｌおよびＪ、Ｗ、Ｈｕｎｔ著”　Ｃｙｌｉｎｄｒ
ｉｃａｌ　ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒＳｃａｔｔｅｒ　５ｃ
ａｎｎｅｒ　’　、　Ｊ、　Ａｃｏｕ８ｔ、　Ｓｏｃ、
　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ　：１９８０年Ｖｏ１，６８．
第８５〜９２頁および、Ｆ、　５ｔｕａｒｔ　Ｆｏｓｔ
ｅｒ　ｒ　Ｍ、　Ｓ、　Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ　＋　Ｍ、
ＡｒｄｌｔｉおよびＪ、Ｗ、Ｈｕｎｔ著”　Ｔｈｅ　Ｃ
ｏｎ１ｃａｌ　５ｃａｎｎｅｒ　：Ａ　ＴＷＯＴｒａｎ
ｓｄｕｃｅｒ　Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　５ｃａｔｔｅｒ
　ＩｍａｇｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ　”　Ｕｌｔｒａ
ｓｏｕｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ　ｅ　Ｖｏｌ　、　３　：
１９８１年第６２〜８２頁、およびＭ、Ｓ。

Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ　＋　Ｆ、５ｔｕａｒｔ　Ｆｏｓｔ
ｅｒ著″ＡｃｏｕｓｔｉｃＦｉｅｌｄｓ　ｏｆ　Ｃｏｎ
１ｃａｌ　Ｒａｄｌａｔｊｏｒｓ”、　ＩＥＥＥＴｒａ
ｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　５ｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｕ
ｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ　＋Ｖｏｌ　、５Ｕ２９　、１９
８２年３月、第８３〜９２頁に記載されている。また、
これらシステムに関する特許は米国特許第４，３３９，
９５２号および第４．３２５，２５８号（１９８２年７
月２０日および同年４月２０日発行）に記載されている
。

しかし乍ら１．上述した改善されたシステム（方位分解
能）においても、実際上程々の制限が存在している。

即ち、（ａ）好適な円錐形状のトランスデユーサを、ア
ルミニュームまたはスチールの円錐（円錐形状トランス
デー−サのために）の内面に貼着したピエゾ素子のプラ
スチックフィルムから構成する。現時点においては、こ
のようなピエゾ素子のグラスチックの電気−機械変換効
率はかなり低いものであるので、高電圧源を用いて所望
の強度の超音波を発生する必要がある。

（ｂ）　　このようなプラスチックフィルムの低い感度
のために、小さな振幅の散乱波を検出するのには適して
いない。従って、円錐体の大きな開口を受信モードにお
いて適切に開発することは不可能で劣る。一般に、受信
器としては、円錐体の軸に整列した高感度なトランスデ
ー−サを用いることが望ましいものであると証明された
。

（ｃ）　　このような円錐体トランスデー−サによって
発生された送信用超音波放射グロフイールによって線状
フォーカスの周りに広いサイドローブが発生してしまう
ことが知られており、これらサイドロープによって断層
像中にスプリアス像を発生させてしまうようになる。

上述した種々の問題点を解決するために、新たに超音波
撮像装置およびこの装置用のトランスデー−サ装置を開
発した。これら装置によって、上述した文献や米国特許
第４，３２５，２５８号に記載されている円錐形状のト
ランスデユーサシステムによる利点以上の高い電気−機
械音響効率を実現できると共に、これら装置においては
、従来の超音波トランスデユーサ素子をもつと多く採用
できる特徴がある。

本発明によれば、超音波撮像システムにおいて、超音波
を送受信するに当シ、独立した送信用および受信用トラ
ンスデー−サと、一方のトランスデー−サは刺激された
円錐状活性表面の軸上にラインフォーカスを有し、他方
のトランスデー−サはこの軸に沿って向うトランスデー
−サ装置において、前記刺激された円錐状活性表面が音
響反射体システムによって形成された、極めて小さなト
ランスデユーサ素子の活性表面の仮想像であり、この反
射体システムからの超音波の波線が前記ラインフォーカ
ス上で少なくとも前記軸に対して２０°の角度で収束し
たことを特徴とするものである。

更に、本発明の超音波撮像装置によれば、撮像すべき構
造の一部分中に超音波パルスを送信すると共に、この構
造部分によって散乱された超音波を受信し、更にこれに
応答して信号を発生するトランスデー−サ・アッセンブ
リと）このトランスデー−サ・アッセンブリを励起させ
て前記ノソルスを送信する手段と、走査ノ４ターンに従
って前記構造の連続する部分へ前記トランスデー−サ・
アッセンブリの連続的に関連するトランスデユーサを走
査する手段と、この発生した信号から像を構成する受信
器および信号処理手段とを具え、前記トランスデユーサ
・アツセンプ゛りに、独立した送信用および受信用トラ
ンスデー−サと、一方のトランスデー−サはラインフォ
ーカスを有する刺激された円錐状トランスデユーサであ
り、他方のトランスデユーサはこのラインフォーカスと
平行に、整列した軸を有するものであり、前記走査手段
を前記走査パターンに従って撮像すべき構造に関連して
前記ラインフォーカスを移動させるように作動させた超
音波撮像装置において、前記刺激された円錐状トランス
デユーサに、トランスデー−サ素子１と、これと組み合
せた音響反射体システム２とを設け、前記トランスデー
−サ素子の前記活性表面を前記ラインフォーカス４で円
錐状トランスデー−サとして見なすことができるように
し、この円錐状トランスデー−サは、前記活性表面より
大きな表面を有すると共に半分の角度を有し、超音波の
波線３が前記ラインフォーカス上で後者に対して少なく
とも２０°の予め決められた角度で収束するようしたこ
とを特徴とするものである。

トランスデー−サ素子の活性表面は、一般に、平坦な環
状または円筒の外側表面である。前者の場合、反射体シ
ステムには２個の反射表面が必要であり、第１の凸面円
錐台表面は素子の自由面に面しておシ、更に、第２の凹
面円錐台表面は第１表面を包囲しておシ、更に素子の自
由面から離間していることを特徴とする。

このトランスデー−サを送信器または受信器として動作
させ得る。これら機能の他は、フォーカスラインと同軸
状のトランスデユーサによって達成されると共に、フォ
ーカスラインに沿って配向しであることを特徴とする。

以下図面を参照し乍ら本発明を詳述する。

第１図において、ピエゾ素子のセラミックトランスデー
−サ素子を中空の円筒１の形状で製造する。この円筒１
の内側および外側表面上に導電性電極をペイント付け、
焼付けまたは蒸着させる。これら電極間に交流ノクルス
状まだは連続波状電位を印加すると、円筒状に延在する
音響波が包囲媒体２８、（通常水である）中に発生され
る。ライン３８〜３ｄは、このトランスデー−サ素子に
よって発生した超音波ビームの方向を示す代表的な線を
表示するものである。

このシステムの中心軸から所定距離離間した領域中で、
超音波ビームは凹面反射体２に衝突する。この反射体２
は一般にアルミニウムまだはステンレススチールから製
造されており、円錐台形状を有している。この円錐台形
状の反射体の軸は円筒１の軸と正確に一致している。ス
ネルの法則に従って完全な反射が行なわれ、これによっ
て新しい線３　ａ’〜３　ｄ’が発生する。このように
して、反射体の円筒状表面によって円筒状に広がる超音
波３４ｍを集中した円筒状超音波３４ｂに変換し、これ
によってライン４に沿りて鋭いフォーカスが形成される
ようになる。

このフォーカス線４が円筒状トランスデユーサおよび円
錐体アッセンブリの前方に存在しているので、従って物
体の内側に鋭いフォーカスが実現され、この内にフォー
カスが存在するようになる。媒体２８を適切に選択する
ことによりて、物体の表面上で超音波が屈折するのをほ
ぼ完全に回避できる。この物体を患者の人体または、水
の密度に匹敵出来る密度の物質で造られた物体ならば、
水に好適にマツチングするようになる。ここで、ライン
４上のフォーカスは従来のラインフォーカスとは相違す
るもので、ビーム線３　ａ　＋　Ｊ　ａ’および３ｃ、
３ｃ’の通路長はビーム線３ｂ、３ｂ’および３ｄ、３
ｄ’のものよシ短かい点である。従って、円筒１の外側
円筒状表面で発生した超音波のエネルギは、同じ時間内
にフォーカスライン４にすべて到達するものでない。こ
の代り、対応する超音波３４ｂが２イン４の内側端に最
初に到達すると共に、次に連続する超音波がライン４を
走査するように外部端に向けて移動するようになる。

所定のエツジ効果を除外して、図示したもの以外の方向
へ移動する超音波は破壊的干渉によって打ち消し合うよ
うになる。このようにして、トランスデユーサ表面とフ
ォーカスライン間を通過する超音波を以下のような線に
よって表わすことができる。即ち、表面２から反射し、
ライ／４に沿った連続的なフォーカスで連続的に長さが
増大する通路を介して集束され、トランスデユーサ表面
の連続的に且つ円環状に増大する点から垂直に延在する
超音波の音波線である。

上述したトランスデユーサを上述した反復的方法で作動
できるので、トランスデユーサ素子によってフォーカス
ライン４上の位置からのみ到来する音響エネルギを有効
に”°見る”ことが可能となる。その結果、ライン４に
涜って移動する波面によって走査された物体から適当な
方向へ向う反射波を以下のような時間期間に亘ってトラ
ンスデユーサによって受信する。この時間期間は反射通
路長における差のだめに超音波がライン４を走査する時
間期間よりも長いもの超音波撮像システムおよび超音波
ハイパーサーミ４　（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　ｈｙｐｅ
ｒｔｈｅｒｍｙ　）に用いられる周波数は一般に０．２
〜５　ＭＨｚであシ、上述した円筒形状のピエゾセラミ
ックトランスデユーサは、水性媒体（一般に８０チ位い
）中で結合させた時に高い効率で動作可能となる。超音
波の送信および受信の両方を同一トランスデユーサ素子
を用いると、このような動作によって以下のような不利
益を生じるようになる。即ち、放射ノやターン中のサイ
ドローブのために効果が悪化してしまい、これによって
像の質が低下してしまう。この理由のために、このトラ
ンスデー−サを受信および送信の一方のみに利用し、他
の機能はこのアッセンブリの軸に沿って向った別個のト
ランスデユーサ１７によって行なっている。

第２図は、第１図のトランスデユーサアッセンブリを利
用した構成を示すもので、これは、胸部や腹部空胴の断
層撮像に利用できる。円筒状トランスデユーサ素子１は
ＰＺＴ５ＡまたはＰＺＴ５Ｈで規定された高感度なピエ
ゾセラミック素子によって構成されている。この円筒体
を“アワ”のような材料２１によって背面形成し、ピエ
ゾ素子の後部に空気層を形成する。媒体へのマツチング
状態を改良するために素子の外表面に１／４波長の厚さ
の材料を当てがうことによって更に効率を向上させるこ
とができる。即ち、このようにして効率およびバンド幅
を改善できるようになる。一般に、３０〜３００Ｖ（ピ
ーク、ピーク値）モ２〜５　ＭＨｚの高電圧パルス状高
周波発生器６によってトランスデユーサをマツチング回
路２４およびシールドケーブル６Ａを介して励起し、通
常長さで約１μｓｅｃの超音波の短かい持続波を発生さ
せる。第１図で説明したように放射方向に超音波が発生
するようになるタイミング回路２によって送信器６を約
１ｋＨｚの繰返し周波数でトリガする。超音波ウェーブ
は反射用円錐体によってフォーカスライン４上に集中す
るようになる。例えば２０＆および２０ｃのような散乱
性の構造が２イン４を含んだ人体１４中に存在すると、
超音波はあらゆる方向に散乱され（ライン１９を含んだ
方向）、これら最後の反射波を次のパルスが発生される
前にトランスデユーサ１７によって検出することができ
る。このトランスデユーサ１７はフォーカスライン４と
同軸的に、しかし半径方向に離間して配置されている。

受信用トランスデユーサ１７の異なった形状のために、
このような籠ハイブリッドシステム”によっテノぐルス
エコー動作モードで作動させた時、サイドローブが著し
く減少させることが可能となる。更にスプリアス信号を
減少させるために、音を減衰させる材料から成る層２２
をトランスデユーサ１７ど反射体２との間に設けること
もでき、音を吸収する材料の円盤２３を反射体の基部に
配置することも可能である。

トランスデー−サ１２によって受信した超音波ウェーブ
をケーブル１８を介して受信器８内の感応増幅器に供給
し、シグナルプロセッサ９によって組織減衰に対して補
正し、次に像蓄積システム１２に供給して、ここで人体
中の輝度および散乱した超音波の深さを記憶する。ドラ
イブシステム１ｏによってトランスデユーサアッセンブ
リ１７を水浴槽２８を介して、通常０．５〜５秒／走査
で直線状に駆動する。位置制御および検出システム１１
によってドライブシステム１０からの信号を受信すると
共に１像蓄積システム１ノと協動してモニタノ３スクリ
ーン上で観察できる断層像を発生する。この断層像の発
生は周知な方法であり、本発明の一部分ではない。しか
し、走査の一平面をトランスデユーサシステムによって
自動的に得られることが明らかである。

°円筒体１および円錐台反射体２に吠って構成されたシ
ステムのフォーカス特性のために、フォーカスラインＪ
４に沿ったすべての深さの点で高解像度が達成される。

このフォーカスラインの長さを増大するには、円錐角を
減少させるかまたは、円筒状トランスデユーサの長さを
増大させることによって実現できる。方位分解能はトラ
ンスデユーテ周波数（周波数が高くなればなる程１、ビ
ーム幅が小さくなる）および円錐角〇趣向が大きくなれ
ばなる程、ライン・フォーカスビーム幅は小さくなる）
に関連してｂる。従って、ライン・フォーカス長、円筒
状トランスデユーサ長および円錐角との間には妥協点、
実用上は円錐角は５５°から７０’が好適である。これ
によって、ライン４上に集束する超音波は軸に対して２
０°〜５０’となる。あらゆる場合において、少なくと
も２０１′は必要である。円錐体２によって音響反射体
が形成され、これはトランスデユーサ素子１と組合わさ
れると共に、刺激され九円錐状トランスデユーサが得ら
れるようになる。このトランスデユーサは素子１の活性
表面が大きな面積および口径の円錐表面としてラインフ
ォーカス４から認識できるようなもので、このことは、
仮想像が円錐体２の背面に位置した円錐体トランスデユ
ーサのものであシ、且つ後者のものよシ大きなサイズお
よび角度であるという条件の下で言及できる。

コノユニットの寸法は厳密な′〜ものでなく応用例に応
じて適当に変化させ得るものであシ、一般に反射体の直
径は１５ｔＭである。また、本発明装置をケーブル６Ａ
と１８とを交換して接続しても作動させることができる
ので、トランスデユーサ１７を送信器として作動させ得
る・第３図は２個の円錐台反射体表面を用いた変形例で
ある。これによってフォーカスラインを発生させると共
に、従来、容易に得られるピエゾセラミククディスクを
トランそデューサ素子１として利用できる効果がある。

この素子を第２図の実施例と同様な方法によって送信器
または受信器として使用できる。しかし、本例では送信
器として使用している。このシステム軸と゛同軸状の第
２のトランスデユーサ１７によって散乱した超音波が受
信される。本例ではトランスデユーサ１を励起させてこ
れの環状活性表面の自由面から短かい持続時間の超音波
を放射させる。これら超音波は２個の円錐台形状の反射
体から成る音響反射体アッセンブリ忙よって反射される
０トランスデユーサ素子１と対面している第１凸面状反
射面２ａによって平坦な超音波ウェーブ（Ｊ　ａ　ＨＪ
　ｂ　ｒ　Ｊ　ｃおよび３ｄで表わされた超音波の波線
）をＪａ’　ｒ　Ｊｂ’　＋　３ｃ’および３ｄ’の制
限波線を有する延在する円錐状超音波ウェーブに変換す
る。トランスデユーサ素子１から離間に対面している第
２反射表面２ｂによって制限波線３ａ”、　３ｂ“、　
３ｃ”および３ｄ″を有する強力に収束された超音波を
発生させる。この超音波によってこのシステムの軸上に
７オーカスライン４を形成する。この幾何形状によって
、音響強度が２０８から２０ｃへ延在するフォーカスラ
イン４に沿って増大する利益がある。

この理由は、超音波の波線を２イン４に沿って連続的に
焦点合せされるために必要なトランスデ、−サの自由表
面の連続的な環状の増大は、連続的に増大する周辺およ
び面積であるからである。これは特に吸収のために撮像
される物体１５による損失を補償するものである・軸方
向近傍で散乱して戻る超音波を、表面２ａを規定する円
錐のペース上に装着した同軸方向のトランスデユーサ１
７によって受信する。このトランスデユーサを単一構造
で製造することが望ましく、凹面自由表面を有し、前者
のものよシかなり近くで点２０＆と２０ｃとの間に妥協
したフォーカス点２５を有する構造が好ましい。サイド
ローブ拒否作用は図示のような大口径で環状アレイの形
状の素子を用いることによって得られる。これは、中心
部１７ｍおよび環状リング部分１’ｌｂ〜１７ｍを有す
る焦点合せされたトランスデユーサアレイから構成され
、これによって曲率半径２６の凹表面を規定される。各
部分は等しい面積を有するものである。

このような構造によって、このフォーカスをライン・フ
ォーカス２０ｔｈから２０ｃに沿って既知な方法によっ
て電子的に走査できる。この既知な方法は例えば、Ｍ、
　Ａｒｄｉｔｉ　、　Ｆ　、　Ｓ　、　Ｆｏｓｔｅｒお
よびＪ　、　Ｗ、　Ｈｕｎｔ；による文献、Ｕｌｔｒａ
ｓｏｎｉｃＩｍａｇｉｎｇ　、　１９８１年ｖｏ１．３
　、３７〜６１頁おＪ　、　＊　、　Ｉ（ｕｎｔによる
文献、Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｉｍａｇｉｎｇｓ１９８
２年ｖｏ１．４　＋第１〜３１頁″Ａｎ　Ａｎｎｕｌａ
ｒＡｒｒａｙ　　Ｓｙｓｔｅｍ　　ｆｏｒ　　Ｈｌｇｈ
　　Ｒｅ８ｏ１ｕｔｉｏｎ　　ＢｒｅａｓｔＥｃｈｏｇ
ｒｉｐｈｙ”に開示されている。可変遅延線またはこれ
と等価な電子的装置を用ることによって、部分Ｊ７ａ〜
１７ｅからの電気信号を同期化すると共に、合成するこ
とができる・同様に、点２０ｃからの超音波は部分１７
ｍに部分１７ｅよシ遅く到着するようになる＠同様な手
段を再び用いて時間的不一致を補正する。従って、良好
な解像度が点２０１Ｌから２０ｃまでのフォーカルライ
ン４の長さ全体に亘って実現できる。

反復の原理によれば、球面形状のトランスデユーサ１７
ｈ〜１７ｔｓを送信器として良好に使用出来ると共に、
トランスデユーサ１を受信器として使用できる。しかし
乍ら、異なった素子１７＆〜１７ｅからの信号を差動さ
せるために、別個の超音波／４’Ａ／スを電子的に焦点
合せする必要があり、これによって数種のフォーカスゾ
ーンを構成できると共に、互いに合算させてライン４上
に完全な走査を形成させる必要がある。

このような方法には、多重励起パルスが必要となシ、こ
れによって図示の例では５倍だけ走査比率が低下してし
まう。

上述した実施例の特徴は、受信器として動作するトラン
スデユーサｘｉたは１７をそれぞれの場合、第３図のＪ
−ａｔＪｂで示したような多数個の・母イ形状セグメン
トに分割することである。これらセグメントからの信号
を別個に電子的に処理することによって、サイドローブ
や小斑点の減少を達成できる。このサイドローブの減少
は、像を通常の方法で形成し、これからサイドローブ情
報のみを含む像を減算することによって達成される。こ
の後者の像（サイドローブ情報像）は、シグナルプロセ
ッサ９内に組込まれたサイドローブおよび小斑点減衰手
段によって発生させることができ、これによって交互の
セグメントからのまたはこれへの信号を反転し、次にこ
れら信号を残余のセグメントからの反転されていない信
号で合算させて得ている。

小斑点（５ｐｅａｋｌｅ　）の減衰はセグメントからの
信号を利用して像およびこれら像の平均値を求めること
Ｋよって達成されるものである。本発明の方法で形成し
た像は平滑的な構造を有す一方、解像度のロスが少ない
。

また、異なるセグメントからの高周波信号をシグナルノ
ロセッサ９内で一緒に掛算すると共にこの信号を用いて
像を形成することによってサイドローブおよび小斑点の
減少を実現できる。

上述したシステムは超音波撮像のみの目的で説明してい
たが、これに限定されることなく同様な構造のトランス
デユーサアッセンブリを駆使してハイノぐ−サーミイシ
ステム（ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｎｖｓｙｓｔｅｍｓ　）に
おける１ビユーフアインダを実現できることは明らかで
ある。

また、トランスデユーサ素子はピエゾ素子セラミックで
製造する必要はなく、他の適尚な性能を有する素子を採
用できる。更にまた、高出力レベルで装置を作動させた
場合に、水晶素子が好適である。その理由はこの素子の
低温感度の為である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のトランスデー−ザ装置の一実施例を
示す線図、第２図は、第１図のトランスデユーサ装置を
組込んだ超音波撮像装置の一実施例を示す線図、第３図
はトランスデユーサ装置の他の実施例を示す線図である
。 １・・・円筒状２トランスデユーサ、２・・・凹面反射
体、４・・・フォーカスライン、６・・・送信器、８・
・・受信器、１７・・・トランスデユーサ、１０・・・
ドライブシステム、１３・・・モニタシステム、２８・
・・包囲媒体。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦手続補正書Ｃ方
式） 昭和　シ８．９月２９日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　　殿 １、事件の表示 特願昭５８−９３３０９号 ２、発明の名称 トランスデユーサ装置および超音波盪像装置３、補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 ず・オンタリオ・キャンチー・インステイテユーツ４、
代理人 昭和５８年８月３０日 ６　補正の対象 明細書、委任状およびその訳文

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波撮像システムにおいて超音波を送受信するに
   当シ、独立した送信用および受信用トランスデユーサと
   、一方のトランスデユーサは刺激された円錐状活性表面
   の軸上にラインフォーカスを有し、他方のトランスデユ
   ーサはこの軸に沿って向うトランスデユーサ装置におい
   て、前記刺激された円錐状活性表面が、音響反射体シス
   チーム（２）によって形成された、極めて小さなトラン
   スデー−サ素子（１）の活性表面の仮想像であシ、この
   反射体システムからの超音波の波線（３）が前記ライン
   フォーカス（４）上で少なくとも前記軸に対して２０’
   の角度で収束したことを特徴とするトランスデユーサ装
   置。 ２、撮像すべき構造の一部分中に超音波パルスを送信す
   ると共に、この構造部分によって散乱された超音波を受
   信し、更にこれに応答して信号を発生するトランスデユ
   ーサ・アッセンブリと、このトランスデユーサ・アッセ
   ンブリを励起させて前記パルスを送信する手段と、走査
   パターンに従って前記構造の連続する部分へ前記トラン
   スデユーサ・アッセンブリの連続的に関連するトランス
   デユーサを走査する手段と、この発生した信号から像を
   構成する受信器および信号処理手段とを具え、前記トラ
   ンスデユーサ・アッセンブリに、独立した送信用および
   受信用トランスデユーサと、一方のトランスデユーサは
   ラインフォーカスを有する刺激された円錐状トランスデ
   ユーサであシ、他方のトランスデユーサはこのラインフ
   ォーカスと平行に整列した軸を有するものであシ、前記
   走査手段を前記走査パターンに従って撮像すべき構造に
   関連して前記ラインフォーカスを移動させるように作動
   させた超音波撮像装置において、前記刺激された円錐状
   トランスデユーサに、トランスデー−サ素子（１）と、
   これと組み合せた音響反射体システム（２）とを設け、
   前記トランスデユーサ素子の前記活性表面を前記ライン
   フォーカス（４）で円錐状トランスデユーサとして見な
   すことができるようにし、この円錐状トランスデユーサ
   は、前記活性表面より大きな表面を有すると共に半分の
   角度を有し、超音波の波線（３）が前記ラインフォーカ
   ス上で後者に対して少なくとも２０°の予め決められた
   角度で収束するようにしたことを特徴とする超音波撮像
   装置。 ３、　前記トランスデユーサ素子（１）の活性表面は平
   坦で且つ前記ラインフォーカスに垂直であることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の超音波撮像装置。 ４゜前記トランスデユーサ素子（１）の活性表面は円筒
   形状で且つ、前記ラインフォーカスと同軸状であること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の超音波撮像装
   置。 ５、前記音響反射体システムは前記平坦な表面から平面
   波の通路内の第１反射体（、？、）を有し、この第１反
   射体を、前記ラインフォーカスのラインの周）で発生さ
   せた回転の円錐形状の外部表面の少なくとも一部分とし
   て構成し、前記第１反射体から前記ラインフォーカスま
   での波線の通路中に第２の反射体（２ｂ）を更に有し、
   この第２反射体に、前記ラインの周シに発生させた回転
   の形状の少なくとも一部分を設け、この第２反射表面に
   よって前記刺激された円錐状トランスデユーサの仮想像
   を構成させたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の超音波撮像装置。 ６、　前記トランスデユーサ素子（１）をピエゾ素子材
   料の円板としたことを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の超音波撮像装置。 ７、　前記超音波の波線（３）を軸に対して前記フォー
   カスライン（４）上で２０’−５０°の間の角−歳で収
   束させたことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし
   第６項のいずれかに記載の超音波撮像装置。 ８、前記第２トランスデユーサ（１７）を、一連の同心
   円素子（Ｊ７ａ＋ｂ、ｃ＋ｄ＋ｅ）を有する電子的に焦
   点合せされたトランスデユーサとしノ たことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第７項
   のいずれかに記載の超音波撮像装置。 ９、前記トランスデユーサ（Ｊ、Ｊ７）の一方を複数個
   の同様のセグメン）（Ｊａ、Ｊｂ）に分割すると共に、
   手段（９）を設けて異なったセグメントからの信号を選
   択的に組み合せたこと特徴とする特許請求の範囲第２項
   ないし第８項のいずれかに記載の超音波撮像装置。 １０、前記処理手段（９）に、交互のセグメントからの
   信号“を反転する手段と、この反転信号と残余のセグメ
   ントからの信号とを合算してサイドローブ情報のみを含
   んだ信号を供給する手段と、すべてのセグメントの信号
   の和から前記サイドローブ情報信号を減算する手段とを
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の超
   音波撮像装置。 １１、前記処理手段（９）に各セグメントからの信号に
   よって像を形成する手段と、この像を平均化する手段と
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載
   の超音波撮像装置。 １２、前記処理手段（９）に各セグメントからの高周波
   信号を掛算すると共に、その結果の信号を用いて像を形
   成する手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ９項記載の超音波撮像装置。