專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波診斷裝置，并且，特別地涉及一種利用陣列傳感器來(lái)形成 超聲波束的技術(shù)。
背景技術(shù)：
已知通過(guò)二維地布置多個(gè)傳感器元件而構(gòu)成的二維陣列傳感器。二維陣列傳感器 由例如幾千個(gè)電控的傳感器元件形成。利用該二維陣列傳感器，二維地掃描超聲波束，并且 三維地收集回波數(shù)據(jù)。當(dāng)控制作為二維陣列傳感器的一部分的多個(gè)傳感器元件時(shí)，如果為每個(gè)傳感器元 件獨(dú)立地提供信號(hào)線(xiàn)，則信號(hào)線(xiàn)的數(shù)量等于傳感器元件的總數(shù)量；例如，整個(gè)二維陣列傳感 器將需要幾千條信號(hào)線(xiàn)。當(dāng)采用幾千條信號(hào)線(xiàn)時(shí)，設(shè)備主體和連接布置有傳感器元件的探 頭的探頭線(xiàn)纜會(huì)變粗，并且在探頭線(xiàn)纜和設(shè)備主體間的連接部分處的連接器的銷(xiāo)的數(shù)量也 會(huì)變大。另外，不能忽略用于發(fā)射/接收系統(tǒng)的電路尺寸的增加?？紤]到這些情況，已提出 用于減少連接多個(gè)傳感器元件和設(shè)備主體的信號(hào)線(xiàn)的數(shù)量(通道的數(shù)量)的技術(shù)。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1 (JP 2001-286467A)公開(kāi)了一種技術(shù)，其中使超聲波束的聚焦點(diǎn) 投影到陣列傳感器表面上，將多個(gè)同心環(huán)設(shè)定為以投影點(diǎn)為中心，并且使共同的延遲量與 從屬于每個(gè)同心環(huán)的多個(gè)傳感器元件相關(guān)聯(lián)。利用這種結(jié)構(gòu)，通道的數(shù)量能被顯著地減少 到同心環(huán)的數(shù)量。然而，用于電性地聚集從屬于每個(gè)同心環(huán)的多個(gè)傳感器元件的開(kāi)關(guān)電路 變得很復(fù)雜，并且用于控制開(kāi)關(guān)電路的數(shù)據(jù)量也變得很大。專(zhuān)利文獻(xiàn)2(JP 2005-342194A)公開(kāi)了一種技術(shù)，其中將二維陣列傳感器分成多 個(gè)子陣列，并且使每個(gè)子陣列中與相同的延遲量相應(yīng)的多個(gè)傳感器相連接(分組)。采用如 專(zhuān)利文獻(xiàn)2中的子陣列，雖然與不采用子陣列的情況(例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中的結(jié)構(gòu))相比增 加了通道的數(shù)量，但與這種情況相比能夠減小開(kāi)關(guān)電路的規(guī)模。然而，用于控制開(kāi)關(guān)電路的 數(shù)據(jù)量仍然是巨大的。例如，為通過(guò)開(kāi)關(guān)電路電性地聚集多個(gè)傳感器元件，由設(shè)備主體向探頭提供用于 控制開(kāi)關(guān)電路的信息。為根據(jù)波束的轉(zhuǎn)向角和聚焦深度來(lái)控制開(kāi)關(guān)電路，由設(shè)備主體向探 頭提供的信息量變得很大。例如，當(dāng)傳送與幾千個(gè)傳感器元件有關(guān)的信息時(shí)，將需要幾十微 秒的傳送時(shí)間，從而導(dǎo)致諸如幀頻降低的其他問(wèn)題。專(zhuān)利文獻(xiàn)3(JP 2000-33087A)公開(kāi)了一種使用控制以使得聚焦深度固定在無(wú)窮 大且只考慮波束轉(zhuǎn)向來(lái)簡(jiǎn)化波束控制和減少信息量的技術(shù)。然而，當(dāng)聚焦深度被簡(jiǎn)單地設(shè) 定為無(wú)窮大時(shí)，會(huì)使波束的會(huì)聚等降級(jí)并且降低波束成形精度，從而導(dǎo)致圖像的分辨率等 的降低。在這種情況下，本發(fā)明人已研究且開(kāi)發(fā)出一種在抑制用于控制超聲波束的信息量 增加的同時(shí)抑制超聲波束的降級(jí)的技術(shù)。特別地，本發(fā)明已把注意力集中在用于將陣列傳 感器的多個(gè)傳感器元件聚集到多個(gè)元件組中的分組處理上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在上述研究和開(kāi)發(fā)過(guò)程中構(gòu)思出的，而且本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于提供一種與 陣列傳感器的分組處理有關(guān)的改進(jìn)技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供了一種超聲波診斷裝置，包括陣列傳感器，其包括 多個(gè)傳感器元件；分組處理器，其將陣列傳感器分成多個(gè)子陣列，并且對(duì)于每個(gè)子陣列，分 組處理器將從屬于該子陣列的多個(gè)傳感器元件分組成多個(gè)元件組；控制器，其設(shè)定分組模 式，該分組模式對(duì)待分組成同一元件組的多個(gè)傳感器元件進(jìn)行限定；以及波束成形單元，其 利用對(duì)多個(gè)子陣列上的每個(gè)子陣列分組而成的多個(gè)元件組來(lái)形成超聲波束，其中陣列傳感 器被分割成多個(gè)傳感器區(qū)域，并且，對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，控制器為從屬于該傳感器區(qū)域的 多個(gè)子陣列設(shè)定共同的分組模式。利用上述結(jié)構(gòu)，由于對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，為從屬于該傳感器區(qū)域的多個(gè)子陣列 設(shè)定共同的分組模式，因此與為多個(gè)子陣列中的每一個(gè)設(shè)定單獨(dú)的分組模式的情況相比， 能減少與分組模式有關(guān)的信息量。另外，由于對(duì)應(yīng)于多個(gè)傳感器區(qū)域中的每一個(gè)來(lái)設(shè)定分 組模式，因此與對(duì)整個(gè)陣列傳感器設(shè)定共同的分組模式的情況相比，能提高諸如用于會(huì)聚 中的波束成形精度。通過(guò)本發(fā)明，提供了一種與陣列傳感器的分組處理有關(guān)的改進(jìn)技術(shù)。例如，由于 對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，為從屬于該傳感器區(qū)域的多個(gè)子陣列設(shè)定共同的分組模式，因此與 為多個(gè)子陣列中的每一個(gè)設(shè)定單獨(dú)的分組模式的情況相比，能減少與分組模式有關(guān)的信息 量。另外，由于對(duì)應(yīng)于多個(gè)傳感器區(qū)域中的每一個(gè)來(lái)設(shè)定分組模式，因此與對(duì)整個(gè)陣列傳感 器設(shè)定共同的分組模式的情況相比，能提高諸如用于會(huì)聚中的波束成形精度。


圖1為示出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的超聲波診斷裝置的2D陣列傳感器的圖；圖2為用于說(shuō)明當(dāng)不存在波束轉(zhuǎn)向時(shí)無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向的圖；圖3為用于說(shuō)明共同的分組模式的圖；圖4為用于說(shuō)明當(dāng)存在波束轉(zhuǎn)向時(shí)無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向的圖；圖5為示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的超聲波診斷裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖；圖6為示出與波束成形精度有關(guān)的比較結(jié)果的圖；圖7為用于說(shuō)明延遲等值線(xiàn)PL和元件組之間的關(guān)系的圖；圖8為示出傳感器區(qū)域的多種分割模式的圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。圖1為示出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的超聲波診斷裝置的二維(2D)陣列傳感器 10的圖。2D陣列傳感器10通過(guò)二維地布置多個(gè)傳感器元件形成。例如，沿縱向和橫向二 維地布置多個(gè)傳感器元件，并且2D陣列傳感器10的傳感器表面如圖1所示形成為正方形 形狀?？蛇x擇地，多個(gè)傳感器元件可以二維地布置為圓形形狀，使得2D陣列傳感器10的傳 感器表面形成為圓形形狀。2D陣列傳感器10被分成多個(gè)子陣列。在圖1中，由虛線(xiàn)以網(wǎng)格狀分開(kāi)的多個(gè)正方
5形中的每一個(gè)表示一個(gè)子陣列。圖1以放大方式示出了四個(gè)子陣列SA1-SA4作為有代表性 的子陣列。每個(gè)子陣列包括多個(gè)傳感器元件。例如，每個(gè)子陣列包括9個(gè)傳感器元件。在 圖1中，以網(wǎng)格狀布置在子陣列SA1-SA4的每一個(gè)中的9個(gè)正方形表示9個(gè)傳感器元件。另外，2D陣列傳感器10被分割成多個(gè)傳感器區(qū)域。在圖1中，由點(diǎn)劃線(xiàn)分割出的 四個(gè)區(qū)域(I)-(IV)表示四個(gè)傳感器區(qū)域。在圖1中，傳感器區(qū)域(I)-(IV)中的每一個(gè)包 括25個(gè)子陣列。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖1僅例證了用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的一種結(jié)構(gòu)，每個(gè) 子陣列中的傳感器元件的數(shù)量和每個(gè)傳感器區(qū)域中的子陣列的數(shù)量不限于在圖1的示例 性結(jié)構(gòu)中示出的數(shù)量。2D陣列傳感器10的多個(gè)傳感器元件是被電子地控制的，并且，利用這種結(jié)構(gòu)，二 維地掃描超聲波束并且三維地收集回波數(shù)據(jù)。在電子控制中，設(shè)定與每個(gè)傳感器元件相應(yīng) 的延遲量(延遲時(shí)間)。例如，向傳感器元件提供用與每個(gè)傳感器元件相應(yīng)的延遲量進(jìn)行延 遲的發(fā)射信號(hào)，且通過(guò)2D陣列傳感器10的多個(gè)傳感器元件形成發(fā)射波束。另外，例如，在將 依照與每個(gè)傳感器元件相應(yīng)的延遲量的延遲處理應(yīng)用于從傳感器元件獲得的接收信號(hào)后， 將2D陣列傳感器10的多個(gè)傳感器元件的接收信號(hào)相加，從而形成沿著接收波束的接收信 號(hào)。在本實(shí)施例中，在超聲波束形成時(shí)，基于在同一元件組中對(duì)與相同的延遲量相應(yīng) 的多個(gè)傳感器元件進(jìn)行設(shè)定的分組模式來(lái)應(yīng)用分組處理。在分組處理中，對(duì)于每個(gè)子陣列， 將從屬于該子陣列的多個(gè)傳感器元件分組成多個(gè)元件組。對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，為從屬于 該傳感器區(qū)域的多個(gè)子陣列設(shè)定共同的分組模式。例如，由于在圖1中示出的子陣列SAl和SA2從屬于同一傳感器區(qū)域(傳感器區(qū) 域(IV))，因此為子陣列SAl和子陣列SA2設(shè)定共同的分組模式。在圖1中，分配給子陣列 SAl和SA2中的傳感器元件的字母表示該傳感器元件所從屬的組，且相同的字母表示同一 組。子陣列SAl中的字母的布置模式和子陣列SA2中的字母的布置模式彼此一致。換句話(huà) 說(shuō)，用于子陣列SAl中的多個(gè)傳感器元件的分組模式和用于子陣列SA2中的多個(gè)傳感器元 件的分組模式彼此一致。類(lèi)似地，由于在圖1中示出的子陣列SA3和SA4從屬于同一傳感器區(qū)域(傳感器 區(qū)域(III))，因此為子陣列SA3和SA4設(shè)定共同的分組模式。在每個(gè)傳感器區(qū)域中設(shè)定共同的分組模式時(shí)，基于超聲波束的理想聚焦位置為多 個(gè)傳感器區(qū)域中的每一個(gè)設(shè)定虛擬的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向，根據(jù)為每個(gè)傳感器區(qū)域設(shè)定的無(wú)限 遠(yuǎn)聚焦方向，為每個(gè)傳感器區(qū)域設(shè)定共同的分組模式。圖2為用于說(shuō)明當(dāng)不存在波束轉(zhuǎn)向時(shí)無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向的圖。圖2示出了 2D陣列 傳感器10的正方形傳感器表面，并且超聲波束的聚焦點(diǎn)F存在于傳感器表面的中心的正上 方。聚焦點(diǎn)F在2D陣列傳感器10的傳感器表面上的投影位置為投影點(diǎn)F’。當(dāng)設(shè)定無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向時(shí)，根據(jù)從屬于每個(gè)傳感器區(qū)域的多個(gè)傳感器元件的布置 狀態(tài)而在每個(gè)傳感器區(qū)域中設(shè)定基準(zhǔn)位置。在圖2中，設(shè)定每個(gè)傳感器區(qū)域的重心位置C， 作為基準(zhǔn)位置。換句話(huà)說(shuō)，由傳感器區(qū)域(I)的多個(gè)傳感器元件形成的傳感器表面的重心 位置為C1,類(lèi)似地，傳感器區(qū)域(II)的重心位置為C2，傳感器區(qū)域(III)的重心位置為C3, 而傳感器區(qū)域(IV)的重心位置為c4。對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，沿著連接重心位置C和投影點(diǎn)F’的直線(xiàn)設(shè)定無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向。換句話(huà)說(shuō)，沿著連接重心位置C1和投影點(diǎn)F’的直線(xiàn)設(shè)定傳感器區(qū)域(I)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦 方向D1，沿著連接重心位置C2和投影點(diǎn)F’的直線(xiàn)設(shè)定傳感器區(qū)域(II)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向 D2，沿著連接重心位置C3和投影點(diǎn)F’的直線(xiàn)設(shè)定傳感器區(qū)域(III)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向D3, 以及沿著連接重心位置C4和投影點(diǎn)F’的直線(xiàn)設(shè)定傳感器區(qū)域(IV)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向D4。另外，根據(jù)為每個(gè)傳感器區(qū)域設(shè)定的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向，為每個(gè)傳感器區(qū)域設(shè)定共 同的分組模式。圖3為用于說(shuō)明共同的分組模式的圖。圖3示出了與圖1的2D陣列傳感器10相 同的2D陣列傳感器10的正方形傳感器表面，而且在圖3中，由虛線(xiàn)以網(wǎng)格狀分開(kāi)的多個(gè)正 方形中的每一個(gè)表示一個(gè)子陣列。另外，圖3示出了每個(gè)傳感器區(qū)域的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向。換 句話(huà)說(shuō)，圖3示出了傳感器區(qū)域(I)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向D1、傳感器區(qū)域(II)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦 方向D2、傳感器區(qū)域(III)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向D3，以及傳感器區(qū)域(IV)的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向 D4。對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，基于無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向設(shè)定與延遲量有關(guān)的等高線(xiàn)(延遲等 值線(xiàn))。延遲等值線(xiàn)PL為在形成超聲波束時(shí)連接相同延遲量的點(diǎn)的線(xiàn)，并且被設(shè)定成垂直 于無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向。在圖3中示出的延遲等值線(xiàn)PL的位置和間隔是僅為圖示目的而示例 性的，并且延遲等值線(xiàn)PL的位置和間隔可根據(jù)多個(gè)傳感器元件的位置和間隔來(lái)確定。在本實(shí)施例中，與相同的延遲量相應(yīng)的多個(gè)傳感器元件被分組成同一元件組。從 而，沿著延遲等值線(xiàn)PL布置的多個(gè)傳感器元件被分組成同一元件組。例如，在圖3的傳感 器區(qū)域(IV)中，對(duì)于每個(gè)子陣列，沿著延遲等值線(xiàn)PL將多個(gè)傳感器元件進(jìn)行分組，使得形 成諸如在圖1中示出的子陣列SAl和子陣列SA2的共同的分組模式。同樣，對(duì)于其他的傳 感器區(qū)域，沿著延遲等值線(xiàn)PL將多個(gè)傳感器元件進(jìn)行分組，以形成共同的分組模式。圖4為用于說(shuō)明當(dāng)存在波束轉(zhuǎn)向時(shí)無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向的圖。同樣，在存在波束轉(zhuǎn)向 的情況下，通過(guò)與不存在波束轉(zhuǎn)向的情況(參考圖2)的原理相同的原理來(lái)設(shè)定無(wú)限遠(yuǎn)聚焦 方向。圖4還示出了 2D陣列傳感器10的正方形傳感器表面。在圖4中，超聲波束的聚 焦點(diǎn)F存在于與傳感器表面的正上方的位置相遠(yuǎn)離的位置處。另外，聚焦點(diǎn)F在包含2D陣 列傳感器10的傳感器表面的平面上的投影位置為投影點(diǎn)F’。同樣在圖4中，對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，沿著連接重心位置C和投影點(diǎn)F’的直線(xiàn)設(shè) 定無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向。在圖4中，重心位置表示為Q。當(dāng)投影點(diǎn)F’的坐標(biāo)為(xf，yf)并且每個(gè)傳感器區(qū)域的重心位置Ci的坐標(biāo)為(xi， yi)時(shí)，通過(guò)下列等式確定每個(gè)傳感器區(qū)域的無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向ΦΑ相對(duì)于χ軸的角度)。[等式1]Φ = tan_1[(yf-yi)/(xf-xi)] i = l 4(1)為說(shuō)明目的，沿著無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向Oi的無(wú)限遠(yuǎn)被稱(chēng)為超遠(yuǎn)距離D00，并且，例如， 如果D00= 100m，則通過(guò)下列等式確定無(wú)限遠(yuǎn)焦點(diǎn)坐標(biāo)(Xi，Yi)。[等式2]Xi = χ + ^οοβΦ (2a)Yi = γ +0οο8 ηΦ (2b)當(dāng)沿著以無(wú)限遠(yuǎn)焦點(diǎn)坐標(biāo)(Xi，Yi)為中心的同心圓的圓周設(shè)定與延遲量有關(guān)的等高線(xiàn)(延遲等值線(xiàn))時(shí)，非常接近于與無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向Oi垂直的直線(xiàn)的延遲等值線(xiàn)PL 被設(shè)定。因此，即使在圖4中示出的存在波束轉(zhuǎn)向的情況下，也對(duì)每個(gè)傳感器區(qū)域以與無(wú)限 遠(yuǎn)聚焦方向Oi垂直的方式設(shè)定延遲等值線(xiàn)PL。圖5為示出在本實(shí)施例中優(yōu)選的超聲波診斷裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖5的超聲波 診斷裝置包括探頭100和主體200，并且探頭100和主體200通過(guò)線(xiàn)纜彼此連接。探頭100包括2D陣列傳感器10 (參考圖1)。2D陣列傳感器10通過(guò)二維地布置 多個(gè)傳感器元件12而構(gòu)成。另外，2D陣列傳感器10被分成多個(gè)子陣列1 η且被分割成 多個(gè)傳感器區(qū)域I IV。為多個(gè)子陣列1 η中的每一個(gè)設(shè)置開(kāi)關(guān)電路20。開(kāi)關(guān)電路20執(zhí)行分組處理以 將包含在相應(yīng)的子陣列中的多個(gè)傳感器元件分組成多個(gè)元件組。每個(gè)開(kāi)關(guān)電路20為例如縱橫式開(kāi)關(guān)，并且，在每個(gè)開(kāi)關(guān)電路20中，與多個(gè)傳感器 元件12相應(yīng)的多個(gè)元件信號(hào)線(xiàn)和與多個(gè)元件組相應(yīng)的多個(gè)組信號(hào)線(xiàn)被置成彼此交叉。在 圖5中，對(duì)于每個(gè)開(kāi)關(guān)電路20，示出了包括多個(gè)組信號(hào)線(xiàn)的組信號(hào)線(xiàn)束22。在每個(gè)開(kāi)關(guān)電路20中，開(kāi)關(guān)設(shè)置在信號(hào)線(xiàn)交叉的各個(gè)交叉位置處，并且，根據(jù)開(kāi) 關(guān)的接通/斷開(kāi)，元件信號(hào)線(xiàn)和組信號(hào)線(xiàn)彼此電性連接或者彼此電性斷開(kāi)，從而導(dǎo)致分組 處理。在分組處理中，使用為每個(gè)子陣列設(shè)定的分組模式。設(shè)備主體200包括發(fā)射/接收單元30。在發(fā)射時(shí)，發(fā)射/接收單元30通過(guò)在組信 號(hào)線(xiàn)束22中包含的多個(gè)組信號(hào)線(xiàn)將為每個(gè)組應(yīng)用了延遲處理的發(fā)射信號(hào)輸出至多個(gè)開(kāi)關(guān) 電路20中的每一個(gè)。然后，對(duì)于每個(gè)組，每個(gè)開(kāi)關(guān)電路20將發(fā)射信號(hào)輸出至從屬于該組的 多個(gè)傳感器元件12。這樣，應(yīng)用了延遲處理的發(fā)射信號(hào)被提供給2D陣列傳感器10的多個(gè) 傳感器元件12，并且形成了發(fā)射波束。同時(shí)，在接收時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)電路20將從多個(gè)傳感器元件12獲得的接收信號(hào)進(jìn)行分 組以形成組信號(hào)，并且通過(guò)在組信號(hào)線(xiàn)束22中包含的多個(gè)組信號(hào)線(xiàn)將得到的組信號(hào)輸出 至發(fā)射/接收單元30。發(fā)射/接收單元30對(duì)從每個(gè)開(kāi)關(guān)電路20獲得的每個(gè)組的組信號(hào)應(yīng) 用與該組相應(yīng)的延遲處理，并且在延遲處理后將從多個(gè)開(kāi)關(guān)電路20獲得的多個(gè)組信號(hào)相 加。這樣，對(duì)從2D陣列傳感器10的多個(gè)傳感器元件12獲得的接收信號(hào)進(jìn)行求和，并且獲 得了沿接收波束的回波數(shù)據(jù)。圖像形成單元40基于沿多個(gè)接收波束獲得的回波數(shù)據(jù)來(lái)形成圖像數(shù)據(jù)。與圖像 數(shù)據(jù)相應(yīng)的超聲波圖像被顯示在顯示器50上。例如，二維地掃描超聲波束且三維地收集回 波數(shù)據(jù)，并且形成三維的超聲波圖像。可選擇地，可形成二維的超聲波圖像?？刂破?0整體地控制圖5的超聲波診斷裝置的每個(gè)單元。特別地，控制器60將 用于設(shè)定分組模式的控制數(shù)據(jù)輸出至多個(gè)開(kāi)關(guān)電路20。控制器60可使用預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ) 器等中的分組模式或可基于超聲波束的聚焦點(diǎn)位置等而通過(guò)計(jì)算來(lái)確定分組模式。在本實(shí)施例中，為每個(gè)傳感器區(qū)域中的多個(gè)子陣列設(shè)定共同的分組模式。因此，控 制器60可將同一控制數(shù)據(jù)輸出至從屬于同一傳感器區(qū)域的多個(gè)開(kāi)關(guān)電路20。例如，將共同 的控制數(shù)據(jù)輸出至從屬于區(qū)域I的多個(gè)開(kāi)關(guān)電路20。因此，控制器60可輸出與傳感器區(qū)域 的數(shù)量相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)(例如，4)。圖6為示出與波束成形精度有關(guān)的比較結(jié)果的圖。圖6通過(guò)聲場(chǎng)模擬示出了沿y 方向的波束特征。圖6的橫軸示出了沿y方向的角度并且縱軸表示聲場(chǎng)的強(qiáng)度。
圖6示出了與分組處理有關(guān)的三種模式的比較結(jié)果。波形72表示在如下情況下 的聲場(chǎng)特征通過(guò)將焦距設(shè)定在無(wú)限遠(yuǎn)處且只考慮轉(zhuǎn)向，在2D陣列傳感器的整個(gè)區(qū)域上使 用共同的分組模式。波形74表示在2D陣列傳感器的整個(gè)區(qū)域上為每個(gè)子陣列單獨(dú)地設(shè)定 分組模式時(shí)的聲場(chǎng)特征。另一方面，波形70表示通過(guò)本實(shí)施例獲得的聲場(chǎng)特征。換句話(huà)說(shuō)，波形70表示當(dāng) 為每個(gè)傳感器區(qū)域中的多個(gè)子陣列設(shè)定共同的分組模式時(shí)獲得的聲場(chǎng)特征。在比較這三種模式時(shí)，能夠看出，聲場(chǎng)強(qiáng)度變成最大處的主瓣無(wú)顯著差別。然而， 在偏離主瓣的柵瓣方面，在這三種模式間出現(xiàn)相對(duì)顯著的差別。在波束特征中，希望柵瓣是小的。對(duì)于這三種模式，在波形74中，由于在2D陣列 傳感器的整個(gè)區(qū)域上為每個(gè)子陣列單獨(dú)地設(shè)定分組模式，因此柵瓣最小，并且達(dá)到較高的 波束成形精度。在波形72中，由于波束控制是在2D陣列傳感器的整個(gè)區(qū)域上使用共同的 分組模式的簡(jiǎn)單化控制，因此柵瓣最大且波束成形精度低。另一方面，作為由本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的聲場(chǎng)特征的波形70具有與波形72相比 較小的柵瓣，并且柵瓣被抑制到非常接近波形74的柵瓣的程度。由于在波形74中為每個(gè)子陣列單獨(dú)地設(shè)定分組模式，因此需要用于分組模式的 巨大的信息量。另一方面，在作為由本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的聲場(chǎng)特征的波形70中，由于只 需要對(duì)每個(gè)傳感器區(qū)域中的多個(gè)子陣列設(shè)定共同的分組模式，因此能夠?qū)⒎纸M模式的信息 量保持在低水平。例如，如果為164個(gè)子陣列中的每一個(gè)設(shè)定單獨(dú)的分組模式，則將需要 164種分組模式，但在本實(shí)施例中，可設(shè)定與4個(gè)傳感器區(qū)域相應(yīng)的4種分組模式。換句話(huà) 說(shuō)，能夠?qū)⒎纸M模式的數(shù)量從164顯著地減少到4。如所描述的，根據(jù)本實(shí)施例，能夠在減少分組模式的數(shù)量的同時(shí)保持波束成形精度。如上文參考圖3所描述的，當(dāng)在本實(shí)施例中設(shè)定分組模式時(shí)，沿著延遲等值線(xiàn)PL 布置的多個(gè)傳感器元件被分組成同一元件組。圖7為用于說(shuō)明延遲等值線(xiàn)PL和元件組之間的關(guān)系的圖。圖7示出了具有用虛 線(xiàn)示出的正方形形狀的子陣列SA。在子陣列SA中包含的多個(gè)圓圈表示多個(gè)傳感器元件。 在圖7的示例性結(jié)構(gòu)中，沿著縱向和橫向布置8個(gè)傳感器元件，并且用64個(gè)傳感器元件構(gòu) 成子陣列SA。對(duì)于子陣列SA，設(shè)定用實(shí)線(xiàn)示出的延遲等值線(xiàn)PL，并且沿著延遲等值線(xiàn)PL將 多個(gè)傳感器元件分組成同一元件組。當(dāng)設(shè)定如圖7中示出的延遲等值線(xiàn)PL時(shí)，位于延遲等值線(xiàn)PL上或附近的多個(gè)傳 感器元件被分組成同一元件組。在圖7中，用雙圈符號(hào)示出位于延遲等值線(xiàn)PL上或附近的 多個(gè)傳感器元件。換句話(huà)說(shuō)，由這些雙圈符號(hào)示出的多個(gè)傳感器元件被分組成同一元件組 并且與相同的延遲量相關(guān)聯(lián)。然而，用雙圈符號(hào)示出的多個(gè)傳感器元件包括諸如傳感器元件12f的位于延遲等 值線(xiàn)PL上的元件以及諸如傳感器元件12s的偏離延遲等值線(xiàn)PL的元件。延遲等值線(xiàn)PL 理想上為連接相同延遲量的點(diǎn)的線(xiàn)。因此，具有偏離延遲等值線(xiàn)PL的不同偏差的傳感器元 件，例如，傳感器元件12f和12s，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，具有不同的延遲量。由此，可根據(jù)偏離延遲等值線(xiàn)PL的偏差為每個(gè)傳感器元件微調(diào)延遲量。例如，可 在圖5中示出的傳感器元件12和開(kāi)關(guān)電路20之間插入延遲量微調(diào)電路，并且可根據(jù)偏離
9延遲等值線(xiàn)PL的偏差為每個(gè)傳感器元件12微調(diào)延遲量。在接收時(shí)，在微調(diào)延遲量后，將從 多個(gè)傳感器元件12獲得的接收信號(hào)分組成組信號(hào)，并且，在發(fā)射時(shí)，在根據(jù)每個(gè)傳感器元 件12微調(diào)延遲量后，將與每組相應(yīng)的發(fā)射信號(hào)發(fā)射至每個(gè)傳感器元件12。通過(guò)為每個(gè)傳感 器元件12微調(diào)延遲量，能夠進(jìn)一步提高超聲波束成形精度。圖8為示出傳感器區(qū)域的多種分割模式的圖。在方式(A)-(E)的每一個(gè)中，由實(shí) 線(xiàn)圍繞的正方形或圓形表示2D陣列傳感器的傳感器表面，并且在傳感器表面內(nèi)繪出的點(diǎn) 劃線(xiàn)表示傳感器區(qū)域的邊界線(xiàn)。2D陣列傳感器通過(guò)從傳感器表面的中心放射性地延伸出的虛擬邊界線(xiàn)被分割成 多個(gè)傳感器區(qū)域，并且，如果需要，則通過(guò)設(shè)定成圍繞傳感器表面的中心的虛擬邊界線(xiàn)被進(jìn) 一步分割成多個(gè)傳感器區(qū)域。在方式(A)中，正方形傳感器表面被分割成8個(gè)傳感器區(qū)域(1) - (8)。在方式(B) 中，圓形傳感器表面被分割成8個(gè)傳感器區(qū)域(1)_(8)。另外，方式(C)-(E)示出了用于圓 形傳感器表面的示例性分割模式。如所描述的，傳感器區(qū)域能采用多種分割模式，并且可使用與圖1和圖8中示出的 分割模式不同的分割模式。已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，上述優(yōu)選實(shí)施例僅僅是示 例性的并且不限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種超聲波診斷裝置，包括陣列傳感器，其包括多個(gè)傳感器元件；分組處理器，其將所述陣列傳感器分成多個(gè)子陣列，并且對(duì)于每個(gè)子陣列，所述分組處理器將從屬于該子陣列的多個(gè)傳感器元件分組成多個(gè)元件組；控制器，其設(shè)定分組模式，所述分組模式限定了待分組成同一元件組的多個(gè)傳感器元件；以及波束成形單元，其利用對(duì)所述多個(gè)子陣列上的每個(gè)子陣列分組而成的多個(gè)元件組來(lái)形成超聲波束，其中所述陣列傳感器被分割成多個(gè)傳感器區(qū)域，并且對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，所述控制器為從屬于該傳感器區(qū)域的所述多個(gè)子陣列設(shè)定共同的分組模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其中所述控制器設(shè)定所述分組模式為使得在超聲波束的形成過(guò)程中與相同的延遲量相應(yīng) 的多個(gè)傳感器元件被分組成同一元件組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其中基于超聲波束的理想的聚焦位置為所述多個(gè)傳感器區(qū)域中的每一個(gè)設(shè)定虛擬的無(wú)限 遠(yuǎn)聚焦方向，并且根據(jù)為每個(gè)傳感器區(qū)域設(shè)定的所述無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向?yàn)槊總€(gè)傳感器區(qū)域設(shè) 定共同的分組模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其中根據(jù)從屬于所述傳感器區(qū)域的所述多個(gè)傳感器元件的布置狀態(tài)而在每個(gè)傳感器區(qū)域 中設(shè)定基準(zhǔn)位置，并且對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，沿著連接所述理想的聚焦位置在陣列傳感器 表面上的投影位置和所述傳感器區(qū)域的所述基準(zhǔn)位置的直線(xiàn)而設(shè)定所述無(wú)限遠(yuǎn)聚焦方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波診斷裝置，其中在每個(gè)傳感器區(qū)域中設(shè)定的所述基準(zhǔn)位置為所述傳感器區(qū)域的重心位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其中在形成超聲波束時(shí)，根據(jù)偏離連接相同延遲量的點(diǎn)的理想延遲等值線(xiàn)的偏差為每個(gè)傳 感器元件微調(diào)延遲量。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其中在形成超聲波束時(shí)，根據(jù)偏離連接相同延遲量的點(diǎn)的理想延遲等值線(xiàn)的偏差為每個(gè)傳 感器元件微調(diào)延遲量。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其中在形成超聲波束時(shí)，根據(jù)偏離連接相同延遲量的點(diǎn)的理想延遲等值線(xiàn)的偏差為每個(gè)傳 感器元件微調(diào)延遲量。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波診斷裝置，其中在形成超聲波束時(shí)，根據(jù)偏離連接相同延遲量的點(diǎn)的理想延遲等值線(xiàn)的偏差為每個(gè)傳 感器元件微調(diào)延遲量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其中所述陣列傳感器為包括二維地布置的多個(gè)傳感器元件的二維陣列傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波診斷裝置，其中所述陣列傳感器為包括二維地布置的多個(gè)傳感器元件的二維陣列傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其中所述二維陣列傳感器通過(guò)從傳感器表面的中心放射性地延伸出的虛擬邊界線(xiàn)被分割 成所述多個(gè)傳感器區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的超聲波診斷裝置，其中所述二維陣列傳感器通過(guò)設(shè)定成圍繞所述傳感器表面的中心的虛擬邊界線(xiàn)被分割成 所述多個(gè)傳感器區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其中所述二維陣列傳感器被分割成三個(gè)或更多個(gè)傳感器區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲波診斷裝置，其中所述二維陣列傳感器被分割成三個(gè)或更多個(gè)傳感器區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超聲波診斷裝置。2D陣列傳感器(10)被分成多個(gè)子陣列。以放大方式示出了四個(gè)有代表性的子陣列SA1至SA4。另外，2D陣列傳感器(10)被分割成多個(gè)傳感器區(qū)域。被點(diǎn)劃線(xiàn)分割成的(I)-(IV)的四個(gè)區(qū)域表示四個(gè)傳感器區(qū)域。對(duì)每個(gè)子陣列執(zhí)行將從屬于子陣列的多個(gè)傳感器元件分組成多個(gè)元件組的分組處理。在該處理中，對(duì)于每個(gè)傳感器區(qū)域，為從屬于傳感器區(qū)域的多個(gè)子陣列設(shè)定共同的分組模式。例如，由于子陣列SA1和SA2從屬于同一傳感器區(qū)域(IV)，因此為子陣列SA1和SA2設(shè)定共同的分組模式。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101984918SQ20101023895
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者曹景文, 金子琢哉 申請(qǐng)人:阿洛卡株式會(huì)社