JP2630408B2 - Ultrasound diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasound diagnostic equipment

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JP2630408B2
JP2630408B2 JP62317416A JP31741687A JP2630408B2 JP 2630408 B2 JP2630408 B2 JP 2630408B2 JP 62317416 A JP62317416 A JP 62317416A JP 31741687 A JP31741687 A JP 31741687A JP 2630408 B2 JP2630408 B2 JP 2630408B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波を利用して被検体の診断部位につい
て断層像を得る超音波診断装置に関し、特にビット数の
小さいA/Dコンバータを使用しても取り扱う信号のダイ
ナミックレンジを拡大することができるA/D変換回路を
備えたディジタル方式の整相回路を有する超音波診断装
置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains a tomographic image of a diagnostic part of a subject using ultrasonic waves, and particularly to an A / D converter having a small number of bits. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus having a digital phasing circuit including an A / D conversion circuit that can expand a dynamic range of a signal to be handled even when used.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来からの遅延線による整相回路を備えた超音波診断
装置は、遅延時間の誤差が大きく、また超音波ビームの
送波方向及び反射エコーの受波方向にバラツキがあり、
良質の断層像を得ることが難しいものであった。これに
対して、従来、アイ・イー・イー・イー,ウルトラソニ
ック シンポジウム プロシーディングス2(1980年)
第22頁から第31頁(IEEE,Ultrasonic Symposium Procee
dings2(1980)P.22〜31)に記載されているように、デ
ィジタル方式の整相回路を備えた超音波診断装置が提案
されている。
A conventional ultrasonic diagnostic apparatus equipped with a phasing circuit using a delay line has a large delay time error, and there is variation in the transmission direction of the ultrasonic beam and the reception direction of the reflected echo,
It was difficult to obtain good quality tomographic images. On the other hand, conventionally, IEE, Ultrasonic Symposium Proceedings 2 (1980)
Pages 22 to 31 (IEEE, Ultrasonic Symposium Procee
As described in dings2 (1980), pp. 22-31), an ultrasonic diagnostic apparatus having a digital phasing circuit has been proposed.

このディジタル方式の整相回路を備えた超音波診断装
置は、第8図に示すように、複数の振動子素子1a,1b,…
1nが一列状に配列され超音波を送受波する探触子2と、
上記各振動子素子1a〜1nに所定の遅延時間を与えて超音
波打ち出しの駆動パルスを印加するパルス発生器3と、
上記探触子2の各振動子素子1a〜1nで受波したアナログ
のエコー信号をディジタル信号に変換するA/Dコンバー
タ4と、このA/Dコンバータ4からのディジタル信号を
順次記憶する記憶装置としての複数個のRAM(随時書込
み読出しメモリ)5a,5b,…5nと、これらのRAM5a〜5nか
ら読み出したデータを加算する加算器6と、この加算器
6からの出力信号をD/A変換して断層像を表示する表示
装置7とを有して成る。なお、第8図において、符号8
は切換スイッチ、符号9は増幅器、符号10はD/Aコンバ
ータ、符号11はフォーカスメモリ、符号12は制御部であ
る。そして、上記探触子2で超音波ビームを送波すると
共に各振動子素子1a〜1nで受波したエコー信号をA/Dコ
ンバータ4でディジタル信号に変換し、これをRAM5a〜5
nに順次記憶し、制御部12及びフォーカスメモリ11によ
りデータのアドレスと読み出しのタイミングを制御して
所定の遅延を与え、この読み出したデータを加算器6で
加算することにより整相するようになっている。すなわ
ち、A/Dコンバータ4とRAM5a〜5nと加算器6とでディジ
タル方式の整相回路を構成している。なお、第8図では
図示省略したが、加算器6とD/Aコンバータ10との間に
は該加算器6からの出力信号を検波する検波器が設けら
れている。
As shown in FIG. 8, the ultrasonic diagnostic apparatus provided with this digital phasing circuit includes a plurality of transducer elements 1a, 1b,.
A probe 2 in which 1n are arranged in a line to transmit and receive ultrasonic waves;
A pulse generator 3 for applying a predetermined delay time to each of the transducer elements 1a to 1n and applying a drive pulse for ultrasonic emission,
An A / D converter 4 for converting an analog echo signal received by each of the transducer elements 1a to 1n of the probe 2 into a digital signal, and a storage device for sequentially storing the digital signal from the A / D converter 4 5n, random access memories 5a, 5b,... 5n, an adder 6 for adding data read from the RAMs 5a to 5n, and D / A conversion of an output signal from the adder 6. And a display device 7 for displaying a tomographic image. In addition, in FIG.
Is a changeover switch, 9 is an amplifier, 10 is a D / A converter, 11 is a focus memory, and 12 is a control unit. The probe 2 transmits an ultrasonic beam, and the echo signals received by the transducer elements 1a to 1n are converted into digital signals by the A / D converter 4, and the digital signals are converted into RAMs 5a to 5d.
n, the control unit 12 and the focus memory 11 control the data address and the read timing to give a predetermined delay, and the read data is added by the adder 6 so that the phase is adjusted. ing. That is, the A / D converter 4, the RAMs 5a to 5n, and the adder 6 constitute a digital type phasing circuit. Although not shown in FIG. 8, a detector for detecting an output signal from the adder 6 is provided between the adder 6 and the D / A converter 10.

なお、第8図においては、マルチプレクサ等の切換ス
イッチ8を用いて探触子2の各振動子素子1a〜1nからの
エコー信号を順次切り換え、A/Dコンバータ4の個数を
一個とした場合について示したが、リアルタイムで高速
のイメージングを行うために並列動作する複数個のA/D
コンバータ4を設けてもよいことが前記の文献に記載さ
れている。
In FIG. 8, the echo signals from the transducer elements 1a to 1n of the probe 2 are sequentially switched using the changeover switch 8 such as a multiplexer, and the number of the A / D converters 4 is reduced to one. As shown, multiple A / Ds operating in parallel to perform high-speed imaging in real time
It is described in the above document that a converter 4 may be provided.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このようなディジタル方式の整相回路を備えた超音波
診断装置においては、探触子2の各振動子素子1a,1b,…
1nのチャンネルごとにそれぞれ一個のA/Dコンバータ4
が接続されるようになっている。ここで、エコー信号の
ダイナミックレンジは上記A/Dコンバータ4のビット数
の大小により決まるものであった。従って、取り扱うエ
コー信号のダイナミックレンジを大きくしようとすれ
ば、ビット数の大きいA/Dコンバータ4を必要とするも
のであった。そして、ビット数の大きいA/Dコンバータ
は高価なものとなり、装置を実用化する上で障害となる
ものであった。
In the ultrasonic diagnostic apparatus having such a digital phasing circuit, each transducer element 1a, 1b,.
One A / D converter 4 for each 1n channel
Are connected. Here, the dynamic range of the echo signal is determined by the number of bits of the A / D converter 4. Therefore, to increase the dynamic range of the echo signal to be handled, the A / D converter 4 having a large number of bits is required. A / D converters with a large number of bits are expensive and hinder the practical application of the device.

さらに、最近の超音波診断装置においては、断層像の
観察と共に心臓、血管内の血球の反射エコーのドップラ
偏移周波数を測定して血流速度を計測するいわゆるパル
スドップラ血流計測が行われるようになってきたが、こ
のような機能を超音波診断装置に与えようとすると、血
流中の血球からのエコー信号は断層像を形成するエコー
信号に比べ非常に微弱なため、全体として取り扱うエコ
ー信号のダイナミックレンジがさらに広くなるものであ
った。因に、断層像を形成するエコー信号のダイナミッ
クレンジは40〜60dBと大きな値であり、さらにこれにパ
ルスドップラ血流計測の機能を与えようとすると、取り
扱うエコー信号のダイナミックレンジは約90dBに至るま
で広いものとなる。一方、超音波診断装置で用いる超音
波は2.0MHzから10MHzの高周波であるため、上記ディジ
タル方式の整相回路で用いるA/Dコンバータ4は、10ビ
ット以上(より望ましくは15ビット以上)でサンプリン
ググレードが4〜30MHzの高速度のものが必要となる。
このような高速のA/Dコンバータ4で必要な大きなビッ
ト数を確保することは容易ではなく、確保できても非常
に高価なものとなるものであった。従って、ディジタル
方式の整相回路を備えた超音波診断装置を実用化するの
が困難であった。
Further, in recent ultrasonic diagnostic apparatuses, so-called pulsed Doppler blood flow measurement, which measures a blood flow velocity by measuring a Doppler shift frequency of a reflected echo of blood cells in the heart and blood vessels together with observation of a tomographic image, is performed. However, when trying to provide such a function to an ultrasonic diagnostic apparatus, the echo signals from blood cells in the bloodstream are very weak compared to the echo signals forming a tomographic image. The dynamic range of the signal was further widened. However, the dynamic range of the echo signal that forms the tomographic image is a large value of 40 to 60 dB, and if the function of pulse Doppler blood flow measurement is to be added to this, the dynamic range of the echo signal to be handled will be about 90 dB It will be wide up to. On the other hand, since the ultrasonic wave used in the ultrasonic diagnostic apparatus has a high frequency of 2.0 MHz to 10 MHz, the A / D converter 4 used in the digital phasing circuit samples at 10 bits or more (more preferably, 15 bits or more). A high speed grade of 4 to 30 MHz is required.
It is not easy to secure a large number of bits required by such a high-speed A / D converter 4, and even if it can be secured, it becomes very expensive. Therefore, it has been difficult to put an ultrasonic diagnostic apparatus having a digital phasing circuit into practical use.

そこで、本発明は、ビット数の小さいA/Dコンバータ
を使用しても取り扱う信号のダイナミックレンジを拡大
することができるA/D変換回路を備えたディジタル方式
の整相回路を有する超音波診断装置を提供することを目
的とする。
Therefore, the present invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus having a digital phasing circuit including an A / D conversion circuit capable of expanding a dynamic range of a signal to be handled even when an A / D converter having a small number of bits is used. The purpose is to provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の問題点を解決する本発明の手段は、複数の振動
子素子が配列され超音波を送受波する探触子と、上記複
数の振動子素子に所定の遅延時間を与えて超音波打ち出
しの駆動パルスを印加するパルス発生器と、上記探触子
の複数の振動子素子で受波した複数のアナログエコー信
号を各々ディジタル信号に変換するA/D変換回路を有し
このA/D変換回路からのディジタル信号を順次記憶する
記憶装置を有しこの記憶装置から所定の遅延を与えて読
み出したデータを加算する加算器を有してディジタルエ
コー信号の位相を揃えるディジタル方式の整相回路と、
このディジタル方式の整相回路の加算器からの出力信号
を検波する検波器と、この検波器からの出力信号をD/A
変換して断層像を表示する表示装置とを備えて成る調整
診断装置において、上記ディジタル方式の整相回路のA/
D変換回路は、倍率が1/2k(ただしkは整数)でありア
ナログエコー信号のダイナミックレンジを可変する倍率
器と、このダイナミックレンジが可変されたアナログエ
コー信号を2進数のディジタル信号に変換するA/Dコン
バータと、上記倍率器の出力データ及びその倍率器の倍
率の大きさに対応してA/Dコンバータの出力データをk
桁だけシフトして出力するデータ変換器とで構成した超
音波診断装置によってなされる。
Means of the present invention for solving the above-mentioned problems include a probe in which a plurality of transducer elements are arranged and which transmits and receives ultrasonic waves, and an ultrasonic launch by giving a predetermined delay time to the plurality of transducer elements. A pulse generator for applying a drive pulse, and an A / D conversion circuit for converting a plurality of analog echo signals received by the plurality of transducer elements of the probe into digital signals, respectively. A digital phasing circuit that has a storage device for sequentially storing digital signals from the storage device and has an adder that adds data read with a predetermined delay from the storage device and aligns the phase of the digital echo signal;
A detector for detecting an output signal from the adder of the digital phasing circuit, and a D / A converter for outputting the output signal from the detector.
And a display device for converting and displaying a tomographic image.
The D conversion circuit has a magnification of 1/2 k (where k is an integer) and varies the dynamic range of the analog echo signal, and converts the dynamic range of the analog echo signal into a binary digital signal. A / D converter, the output data of the multiplier and the output data of the A / D converter corresponding to the magnitude of the multiplier
This is performed by an ultrasonic diagnostic apparatus including a data converter that shifts and outputs data by a digit.

〔作用〕[Action]

このように構成された超音波診断装置は、ディジタル
方式の整相回路のA/D変換回路内の倍率器でアナログエ
コー信号のダイナミックレンジを倍率1/2kで可変し、A/
Dコンバータで上記倍率器からのアナログエコー信号を
2進数のディジタル信号に変換し、さらにデータ変換器
で上記倍率器の出力データ及びその倍率器の倍率の大き
さに対応して上記A/Dコンバータの出力データをk桁だ
けシフトして出力することにより、探触子の各チャンネ
ルからのアナログエコー信号に対し、信号の大きさによ
り変換係数が変わるA/Dコンバータによってディジタル
信号に変換できると共に、上記A/Dコンバータの出力デ
ータを所定の桁数だけシフトして出力することができ
る。
The ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above varies the dynamic range of the analog echo signal with a magnification of 1/2 k using a multiplier in an A / D conversion circuit of a digital phasing circuit.
The analog converter converts the analog echo signal from the multiplier into a binary digital signal. The data converter further converts the A / D converter according to the output data of the multiplier and the magnitude of the multiplier. By shifting the output data of k by k digits and outputting it, the analog echo signal from each channel of the probe can be converted into a digital signal by an A / D converter whose conversion coefficient changes according to the magnitude of the signal. The output data of the A / D converter can be shifted and output by a predetermined number of digits.

いま、上記A/Dコンバータは、例えば10ビットすなわ
ち2進10桁のものを二個用いるとして、その作用をさら
に詳しく説明する。その場合の読み取ることができる入
力信号の大きさと、出力信号の大きさとの関係を示すと
第2図に示すようになる。なお、この第2図の横軸と縦
軸は、それぞれ10進数とdBで表している。第2図におい
て直線Aは第一のA/Dコンバータを表しており、この第
一のA/Dコンバータは、10進数で1から1024までの大き
さの信号が入力すると、その入力信号に対応して10進数
で1から1024に相当する2進数のディジタル信号を出力
する。一方、A/D変換回路の倍率器の倍率を例えば1/3
2、すなわちほぼ−30dBに設定すると、直線Bで示す第
二のA/Dコンバータは、10進数で32から32768までの大き
さの信号が入力すると、その入力信号に対応して10進数
で1から1024に相当する2進数のディジタル信号を出力
する。そして、第2図に示す直線Aと直線Bの関係か
ら、第一のA/Dコンバータ(直線A)の出力信号が10進
数で1024となった点a1で第二のA/Dコンバータ(直線
B)の出力信号上の点b1に切り換え、その後直線Bに沿
って読み取ることにより、入力信号が全体として10進数
で1から32768までの範囲にわたって変化するのを、デ
ィジタル信号として読み取って出力することができる。
すなわち、第2図に示す例の場合は、全体としてほぼ90
dB(15ビットに相当)のダイナミックレンジでアナログ
信号をディジタル信号に変換することができる。ここ
で、上記倍率器の倍率は1/32=1/25としたため、A/Dコ
ンバータが2進数で並列に出力されている場合、5ビッ
ト上位の桁にシフトすれば入力信号に相当した2進数の
ディジタル信号が出力される。
Now, the operation of the A / D converter will be described in further detail, assuming that, for example, two A / D converters each having 10 bits, that is, 10 binary digits are used. FIG. 2 shows the relationship between the magnitude of the input signal that can be read in that case and the magnitude of the output signal. The horizontal axis and the vertical axis of FIG. 2 are represented by decimal numbers and dB, respectively. In FIG. 2, a straight line A represents a first A / D converter, and this first A / D converter corresponds to an input signal when a signal having a magnitude of 1 to 1024 in decimal is input. Then, a binary digital signal corresponding to 1 to 1024 in decimal is output. On the other hand, the magnification of the multiplier of the A / D conversion circuit is, for example, 1/3.
When the signal is set to 2, that is, approximately -30 dB, the second A / D converter indicated by the straight line B receives a signal having a magnitude of 32 to 32768 in decimal notation. To output a binary digital signal corresponding to 1024. Then, from the relation of straight lines A and B shown in FIG. 2, the first A / D converter in that a 1 to the output signal becomes 1024 decimal (line A) a second A / D converter ( By switching to the point b 1 on the output signal of the straight line B) and then reading along the straight line B, it is possible to read and output as a digital signal that the input signal changes as a whole in the range from 1 to 32768 in decimal. can do.
That is, in the case of the example shown in FIG.
Analog signals can be converted to digital signals with a dynamic range of dB (equivalent to 15 bits). Since the magnification of the multiplier was 1/32 = 1/2 5, if the A / D converter is outputted in parallel by binary numbers, corresponding to the input signal when the shift to the digit 5-bit upper A binary digital signal is output.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明による超音波診断装置の実施例を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体の診
断部位について断層像を得るもので、アナログ方式の遅
延回路の特徴を利用し、且つその欠点を補うことができ
るディジタル方式の遅延回路を組み合わせた実施例であ
り、第1図に示すように、探触子2と、パルス発生器3
と、アナログ方式の遅延回路13と、A/D変換回路14と、
記憶装置(5a,5b,…5n)と、加算器6と、検波器21と、
表示装置7とを備えて成る。
This ultrasonic diagnostic apparatus obtains a tomographic image of a diagnostic part of a subject using ultrasonic waves, and utilizes a characteristic of an analog type delay circuit and can compensate for a defect of the digital type delay circuit. In this embodiment, the probe 2 and the pulse generator 3 are combined as shown in FIG.
, An analog delay circuit 13, an A / D conversion circuit 14,
A storage device (5a, 5b,... 5n), an adder 6, a detector 21,
And a display device 7.

上記探触子2は被検体の診断部位に向けて超音波を送
受波するもので、小さい短冊状に形成された複数の振動
子素子1a,1b,…1nが一列状に配列されている。パルス発
生器3は、上記探触子2の複数の振動子素子1a〜1nに所
定の遅延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印
加するもので、超音波ビームの送波方向を制御するため
に後述の制御部12によって各振動子素子1a,1b,…1nを励
振するタイミングが制御できるようになっている。
The probe 2 transmits and receives an ultrasonic wave toward and from a diagnosis site of a subject, and has a plurality of transducer elements 1a, 1b,..., 1n formed in small strips arranged in a line. The pulse generator 3 applies a predetermined delay time to the plurality of transducer elements 1a to 1n of the probe 2 to apply a driving pulse for ultrasonic emission, and controls a transmission direction of the ultrasonic beam. For this purpose, the timing for exciting each of the transducer elements 1a, 1b,... 1n can be controlled by the control unit 12 described later.

アナログ方式の遅延回路13は、上記探触子2の各振動
子素子1a,1b,…1nで受波した被検体の診断部位からのエ
コー信号に対して所定の遅延時間を与えるもので、増幅
器15と、遅延回路16と、電圧/電流変換器17と、クロス
ポイントスイッチ18と、定電流信号源19と、タップ付遅
延線20とから成る。上記増幅器15は、探触子2の各振動
子素子1a,1b,…1nからのエコー信号を増幅するためのも
ので、制御部12からの制御信号に従い時間と共にその利
得を大きくして、被検体の深部で弱くなるエコー信号を
補償するようになっている。遅延回路16は、タップ付遅
延線とアナログスイッチとから成り、ここでは上記増幅
器15からのエコー信号に小さい遅延時間で遅延を与える
ようになっている。例えば上記タップ付遅延線の各タッ
プ間の遅延時間をT1とし、そのタップ数をN1とすると、
T1なる分解能で遅延時間が設定でき、最大遅延時間は
(N1−1)T1となる。電圧/電流変換器17は、上記遅延
回路16からのエコー信号電圧を定電流信号源に変換する
ものである。クロスポイントスイッチ18は、n1チャンネ
ルの入力信号線とm1チャンネルの出力信号線を図示のよ
うに交差するようにし、その交点にそれぞれアナログス
イッチを配設したものであり、これらのアナログスイッ
チの開閉は、制御部12により制御されるようになってい
る。定電流信号源19は、入力インピーダンスが低いもの
とされており、後続のタップ付遅延線20のタップにでき
るだけ高インピーダンスの信号源で接続し、遅延線の性
能の劣化を防止すると共に、クロスポイントスイッチ18
の挿入損失と周波数特性の劣化を防止するものである。
また、それと共に上記定電流信号源19に接続され導かれ
る信号が加算される作用を有している。タップ付遅延線
20は、上記遅延回路16より大きい遅延を与えるもので、
例えば、各タップ間の遅延時間をT2とし、そのタップ数
をN2とすると、T2なる分解能で遅延時間が設定でき、最
大遅延時間は(N2−1)T2となる。ここで、各タップ間
の遅延時間T2は、上記遅延回路16の最大遅延時間(N1
1)T1より小さくとってある。
The analog delay circuit 13 gives a predetermined delay time to the echo signal from the diagnostic part of the subject received by the transducer elements 1a, 1b,. 15, a delay circuit 16, a voltage / current converter 17, a cross point switch 18, a constant current signal source 19, and a tapped delay line 20. The amplifier 15 is for amplifying the echo signals from the transducer elements 1a, 1b,... 1n of the probe 2. The amplifier 15 increases its gain with time according to the control signal from the control unit 12, and An echo signal weakened in a deep part of the sample is compensated. The delay circuit 16 is composed of a tapped delay line and an analog switch. In this case, the echo signal from the amplifier 15 is delayed with a small delay time. For example the delay time between the taps of the tapped delay line and T 1, when the number of the tap and N 1,
T 1 becomes possible set the delay time resolution, the maximum delay time is (N 1 -1) T 1. The voltage / current converter 17 converts the echo signal voltage from the delay circuit 16 into a constant current signal source. Crosspoint switch 18, so as to cross the n 1-channel input signal lines and m 1-channel output signal lines as shown, which is disposed respectively analog switches to its intersection of these analog switches Opening and closing is controlled by the control unit 12. The constant current signal source 19 has a low input impedance, and is connected to the tap of the subsequent tapped delay line 20 with a signal source having as high an impedance as possible to prevent the performance of the delay line from deteriorating and to reduce the cross point. Switch 18
To prevent deterioration of the insertion loss and frequency characteristics.
In addition, there is an effect that the signal connected to and guided to the constant current signal source 19 is added. Delay line with tap
20 gives a delay larger than the delay circuit 16;
For example, if the delay time between each tap is T 2 and the number of taps is N 2 , the delay time can be set with a resolution of T 2 , and the maximum delay time is (N 2 −1) T 2 . Here, the delay time between each tap T 2 are, the maximum delay time of the delay circuit 16 (N 1 -
1) it is taken less than T 1.

A/D変換回路14は、上記アナログ方式の遅延回路13か
ら出力される複数のアナログ信号を各々ディジタル信号
に変換するものである。記憶装置は、上記A/D変換回路1
4から出力されるディジタル信号を順次記憶するもの
で、例えば複数個のRAM5a,5b,…5nから成る。そして、
上記RAM5a〜5nに記憶されたデータは、制御部12から出
力されるクロック信号の任意の周期で読み出すことによ
り所定の遅延時間で遅延が与えられる。例えば、上記RA
M5a〜5nの読み出しのクロック信号の周期をT3とし、任
意の自然数をN3とすると、N3T3時間後に各RAM5a,5b,…5
nのデータを読み出すことにより、N3T3時間の遅延を与
えることができる。なお、このRAM5a〜5nの読出し制御
による遅延は、上記タップ付遅延線20より大きい遅延を
与えるものである。加算器6は、上記RAM5a〜5nから読
み出したデータを加算するもので、これによりデータが
整相される。そして、上記A/D変換回路14とRAM5a〜5nと
加算器6とでディジタルエコー信号の位相を揃えるディ
ジタル方式の整相回路を構成している。
The A / D conversion circuit 14 converts a plurality of analog signals output from the analog delay circuit 13 into digital signals. The storage device is the A / D conversion circuit 1
The digital signals output from 4 are sequentially stored and include, for example, a plurality of RAMs 5a, 5b,... 5n. And
The data stored in the RAMs 5a to 5n is read out at an arbitrary cycle of the clock signal output from the control unit 12, thereby being given a delay with a predetermined delay time. For example, RA above
A read clock signal cycle T 3 of M5a~5n, when any number of naturally and N 3, N 3 T 3 hours later each RAM5a, 5b, ... 5
By reading the data of n, a delay of N 3 T 3 time can be given. It should be noted that the delay caused by the read control of the RAMs 5a to 5n gives a longer delay than the above-described tapped delay line 20. The adder 6 adds the data read from the RAMs 5a to 5n, thereby phasing the data. The A / D conversion circuit 14, the RAMs 5a to 5n, and the adder 6 constitute a digital phasing circuit for aligning the phase of the digital echo signal.

被検体21は、上記ディジタル方式の整相回路の加算器
6からの出力信号を検波するものである。そして、表示
装置7は、上記検波器21から出力された信号をD/A変換
して断層像を表示するもので、その内部にD/Aコンバー
タを有している。なお、第1図において、符号12は上記
の各構成要素を制御する制御部である。また、第1図に
おいては、探触子2とA/D変換回路14との間にアナログ
方式の遅延回路13を設けたものとして示したが、本発明
はこれに限らず、上記アナログ方式の遅延回路13は設け
ずに、RAM5a〜5nからの読み出し時にすべての遅延を与
えるようにしてもよい。
The test object 21 detects an output signal from the adder 6 of the digital phasing circuit. The display device 7 D / A converts the signal output from the detector 21 to display a tomographic image, and has a D / A converter therein. In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a control unit for controlling each of the above components. In FIG. 1, the analog delay circuit 13 is provided between the probe 2 and the A / D conversion circuit 14, but the present invention is not limited to this, and the analog delay circuit 13 is not limited thereto. The delay circuit 13 may be omitted, and all delays may be given when reading from the RAMs 5a to 5n.

ここで、本発明においては、上記ディジタル方式の整
相回路のA/D変換回路14が、第3図に示すように、倍率
器22と、二個のA/Dコンバータ23a,23bと、データ変換器
24とで構成されている。上記倍率器22は、第1図に示す
アナログ方式の遅延回路13から出力されたアナログ信号
のダイナミックレンジを可変するもので、その倍率は例
えば1/2k(ただしkは整数)とされ、減衰器としての機
能を有している。そして、この倍率器22により、後述の
二個のA/Dコンバータ23a,23bへの入力信号のレベルを異
なるものとするようになっている。なお、上記倍率器22
は、減衰器に限らず、一定の利得の増幅器としてもよ
い。A/Dコンバータ23a,23bは、上記倍率器22の存在によ
ってダイナミックレンジが可変されたアナログ信号を2
進数のディジタル信号に変換するもので、両者ともmビ
ットのものとされると共に、第一のA/Dコンバータ23aと
第二のA/Dコンバータ23bとが並列に設けられ、かつ第二
のA/Dコンバータ23bの前段に上記倍率器22が挿入されて
いる。データ変換器24は、上記倍率器22の出力データ及
び倍率移動22の倍率の大きさに対応して二個のA/Dコン
バータ23a,23bの出力データをk桁だけシフトして出力
するものである。なお、第3図において、符号25は第一
のA/Dコンバータ23aからの出力データを入力して内蔵の
基準値(第一のA/Dコンバータ23aのビット数と等しい
値)と比較し、データ変換器24に対して第一のA/Dコン
バータ23aと第二のA/Dコンバータ23bの切換信号を送出
する比較器である。
Here, in the present invention, as shown in FIG. 3, the A / D conversion circuit 14 of the digital phasing circuit includes a multiplying device 22, two A / D converters 23a and 23b, converter
It consists of 24. The multiplier 22 varies the dynamic range of the analog signal output from the analog delay circuit 13 shown in FIG. 1. The multiplier is, for example, 1/2 k (k is an integer), and the attenuation is It has a function as a container. The multiplying device 22 makes the levels of input signals to two A / D converters 23a and 23b described later different. In addition, the multiplier 22
Is not limited to an attenuator, but may be an amplifier having a constant gain. The A / D converters 23a and 23b convert analog signals whose dynamic range is varied by the presence of the multiplier 22 into two.
A digital signal is converted into a digital signal of a binary number, both of which are of m bits, a first A / D converter 23a and a second A / D converter 23b are provided in parallel, and a second A / D converter 23b is provided. The multiplier 22 is inserted before the / D converter 23b. The data converter 24 shifts the output data of the two A / D converters 23a and 23b by k digits in accordance with the output data of the magnification unit 22 and the magnification of the magnification shift 22, and outputs the data. is there. In FIG. 3, reference numeral 25 denotes output data from the first A / D converter 23a, which is compared with a built-in reference value (equal to the number of bits of the first A / D converter 23a). This is a comparator that sends a switching signal of the first A / D converter 23a and the second A / D converter 23b to the data converter 24.

次に、このように構成されたA/D変換回路14の動作に
ついて説明する。まず、アナログ方式の遅延回路13から
のアナログ信号は、第一のA/Dコンバータ23aにはそのま
ま入力し、第二のA/Dコンバータ23bには倍率器22で信号
のダイナミックレンジが可変されて入力する。これによ
り、第一及び第二のA/Dコンバータ23a,23bへの入力信号
のレベルが異なったものとされる。すなわち、第二のA/
Dコンバータ23bには、上記倍率器22によりアナログ信号
が1/2kに減衰して入力される。次に、このようなアナロ
グ入力信号は、第一のA/Dコンバータ23a及び第二のA/D
コンバータ23bによりそれぞれ2進数のディジタル信号
に変換して出力される。ここで、上記第一のA/Dコンバ
ータ23aへのアナログ入力信号が小さく、該第一のA/Dコ
ンバータ23からの出力データの桁数が小さい場合は、比
較器25はその内蔵の基準値と比較し、上記第一のA/Dコ
ンバータ23aから出力データを取り込むようにデータ変
換器24を制御する。従って、第一のA/Dコンバータ23aか
らの出力データの桁数がオーバフローするまでは、該第
一のA/Dコンバータ23aの出力データがデータ変換器24を
介してRAM5a〜5nに出力される。以上、第一のA/Dコンバ
ータ23aの信号を比較器25内蔵の基準値と比較する動作
を述べたが、第二のA/Dコンバータ23bの信号でもって同
じ動作を行うような変形も考えられる。
Next, the operation of the A / D conversion circuit 14 configured as described above will be described. First, the analog signal from the analog delay circuit 13 is directly input to the first A / D converter 23a, and the dynamic range of the signal is changed by the multiplier 22 to the second A / D converter 23b. input. As a result, the levels of the input signals to the first and second A / D converters 23a and 23b are made different. That is, the second A /
The analog signal is attenuated to 1 / 2k by the multiplier 22 and input to the D converter 23b. Next, such an analog input signal is supplied to the first A / D converter 23a and the second A / D converter
The signals are converted into binary digital signals by the converter 23b and output. Here, when the analog input signal to the first A / D converter 23a is small and the number of digits of the output data from the first A / D converter 23 is small, the comparator 25 has its built-in reference value. And controls the data converter 24 to take in output data from the first A / D converter 23a. Therefore, until the number of digits of the output data from the first A / D converter 23a overflows, the output data of the first A / D converter 23a is output to the RAMs 5a to 5n via the data converter 24. . In the above, the operation of comparing the signal of the first A / D converter 23a with the reference value built in the comparator 25 has been described. However, a modification that performs the same operation with the signal of the second A / D converter 23b is also considered. Can be

次に、第一のA/Dコンバータ23aへのアナログ入力信号
が逐次大きくなり、該第一のA/Dコンバータ23aからの出
力データの桁数が大きくなりオーバフローすると、比較
器25はその内蔵の基準値と比較して上記第一のA/Dコン
バータ23aの出力データの桁数がオーバフローしたこと
を検出し、データ変換器24に対して第一のA/Dコンバー
タ23aから第二のA/Dコンバータ23bに切り換える切換信
号を送出する。これにより、上記データ変換器24は、第
二のA/Dコンバータ23bからの出力データを取り込み、該
第二のA/Dコンバータ23bの出力データをRAM5a〜5nに出
力する。このとき、上記第二のA/Dコンバータ23bには、
倍率器22によりアナログ信号が1/2kに減衰して入力され
ているので、この第二のA/Dコンバータ23bからの出力デ
ィジタル信号は、上記データ変換器24の内部で上位の桁
へkビット(k桁)だけシフトして出力される。従っ
て、このデータ変換器24からの出力データの全体として
は(k+m)ビットのディジタル信号が出力されること
となる。
Next, when the analog input signal to the first A / D converter 23a sequentially increases and the number of digits of the output data from the first A / D converter 23a increases and overflows, the comparator 25 has its built-in signal. The first A / D converter 23a detects that the number of digits of the output data of the first A / D converter 23a has overflowed by comparing with the reference value, and the second A / D converter 23a A switching signal for switching is sent to the D converter 23b. As a result, the data converter 24 takes in the output data from the second A / D converter 23b and outputs the output data of the second A / D converter 23b to the RAMs 5a to 5n. At this time, the second A / D converter 23b
Since the analog signal is attenuated to 1/2 k by the multiplier 22 and input, the digital signal output from the second A / D converter 23b is transmitted to the upper digit within the data converter 24 to the upper digit. The output is shifted by bits (k digits). Therefore, a (k + m) -bit digital signal is output as the entire output data from the data converter 24.

ここで、第3図に示す倍率器22においてk=5としそ
の倍率を1/25とし、第一及び第二のA/Dコンバータ23a,2
3bにおいてm=10としそのビット数を10ビットとしたと
きの上記第一及び第二のA/Dコンバータ23a,23bからデー
タ変換器24への入力データと出力データとの関係を示す
と、第4図に示すようになる。すなわち、10ビットのA/
Dコンバータを二個(23a,23b)使用することにより、全
体として15ビットのダイナミックレンジを有するA/D変
換回路14が実現される。そして、この関係は前述した第
2図の関係と全く同様である。なお、上記のような機能
を有するデータ変換器24は、例えばゲート回路の組み合
わせ或いはゲート回路とシフトレジスタとの組み合わせ
等で容易に実現できる。
Here, the multiplier 22 shown in FIG. 3 and k = 5 and the magnification 1/2 5, the first and second A / D converter 23a, 2
3b shows the relationship between input data and output data from the first and second A / D converters 23a and 23b to the data converter 24 when m = 10 and the number of bits is 10 bits. As shown in FIG. That is, 10-bit A /
By using two D converters (23a and 23b), the A / D conversion circuit 14 having a 15-bit dynamic range as a whole is realized. This relationship is exactly the same as the relationship shown in FIG. The data converter 24 having the above functions can be easily realized by, for example, a combination of a gate circuit or a combination of a gate circuit and a shift register.

なお、第3図においては、A/Dコンバータを二個(23
a,23b)並列に設けた例を示したが、本発明はこれに限
らず、三個以上を並列に設けてもよい。例えば、A/Dコ
ンバータを三個並列に設けた場合について第2図に示す
と同様のグラフを書くと、第5図に示すようになる。図
において、直線Aは第一のA/Dコンバータを表してお
り、直線Bは第二のA/Dコンバータを表しており、直線
Cは第三のA/Dコンバータを表している。ここで、第2
図において、縦軸はA/Dコンバータの出力信号レベルを
示したものであるが、これはそのA/Dコンバータの量子
化雑音によるS/Nと等しい。従って、第一のA/Dコンバー
タ(直線A)から第二のA/Dコンバータ(直線B)に切
り換える場合は、第2図に示すように、直線A上の点a1
から直線B上のb1へ動作点が移動するときに、S/Nが一
旦低下しその後再び上昇することとなる。これに対し
て、第5図に直線Cで示すように、倍率が1/32より小さ
い倍率器が接続された第三のA/Dコンバータをさらに追
加すると、第一のA/Dコンバータ(直線A)から第三のA
/Dコンバータ(直線C)に切り換え、さらに第三のA/D
コンバータ(直線C)から第二のA/Dコンバータ(直線
B)に切り換える場合、直線A上の点a1から直線C上の
点c1へ動作点が移動し、次に、直線C上の点c2から直線
B上の点b2へ動作点が移動することとなる。このとき
は、上記の点c1及びb2は比較的高い出力信号レベルに維
持されるので、第2図の場合に比してS/Nの低下を抑え
て全体としてS/Nを向上することができる。このことか
ら、並列に設けるA/Dコンバータの数を増加させる程、
入力信号レベルが大きくなる過程でA/Dコンバータを順
次切り換えるときの一時的なS/Nの低下を改善すること
ができる。ただし、A/Dコンバータを増やすとコスト高
となるので、実用化に当たっては得られる性能とコスト
とのバランスを考えて対処するのがよい。
In FIG. 3, two A / D converters (23
a, 23b) Although the example in which they are provided in parallel has been described, the present invention is not limited to this, and three or more may be provided in parallel. For example, when a graph similar to that shown in FIG. 2 is written for a case where three A / D converters are provided in parallel, the graph shown in FIG. 5 is obtained. In the figure, a straight line A represents a first A / D converter, a straight line B represents a second A / D converter, and a straight line C represents a third A / D converter. Here, the second
In the figure, the vertical axis indicates the output signal level of the A / D converter, which is equal to the S / N due to the quantization noise of the A / D converter. Therefore, when the first A / D converter (linear A) switches to the second A / D converter (linear B), as shown in FIG. 2, point a 1 on the line A
The operating point to b 1 on the straight line B is when moving, so that the S / N is lowered to rise again in once from. On the other hand, as shown by the straight line C in FIG. 5, when a third A / D converter connected to a multiplier having a magnification smaller than 1/32 is further added, the first A / D converter (linear A) from the third A
Switch to / D converter (straight line C), and a third A / D
When switching from the converter (straight line C) to the second A / D converter (straight line B), the operating point moves from the point a 1 on the straight line A to the point c 1 on the straight line C. the operating point is to move from point c 2 to a point b 2 on the straight line B. At this time, since the points c 1 and b 2 are maintained at a relatively high output signal level, the S / N is suppressed as compared with the case of FIG. 2 and the S / N is improved as a whole. be able to. From this, as the number of A / D converters installed in parallel increases,
It is possible to improve a temporary decrease in S / N when sequentially switching the A / D converter in the process of increasing the input signal level. However, increasing the number of A / D converters increases the cost, so it is better to take into account the balance between the obtained performance and the cost in practical use.

第6図はA/D変換回路14の第二の実施例を示すブロッ
ク図である。この実施例によるA/D変換回路14は、サン
プルホールド回路16と、二個の分圧器27a,27bと、二個
のA/Dコンバータ28a,28bと、データ変換器29とで構成さ
れている。上記サンプルホールド回路26は、第1図に示
すアナログ方式の遅延回路13から出力されたアナログ信
号を入力してサンプリングし、その値を一定時間だけ保
持するものである。分圧器27a,27bは、第3図に示す倍
率器22の作用をなすものであり、上記サンプルホールド
回路26から出力されたアナログ信号のダイナミックレン
ジを可変するようになっており、第一の分圧器27aは分
圧比(1/2j,ただしjは一定の整数)が固定とされ、第
二の分圧器27bは分圧比(1/2k,ただしkは整数)が可
変とされている。なお、上記第二の分圧器27bの分圧比1
/2kに関し、その整数kは後述の制御器30からの制御信
号によって変化されるようになっている。従って、上記
二個の分圧器27a,27bにより、後述の二個のA/Dコンバー
タ28a,28bへの入力信号のレベルを異なるものとするこ
とができる。A/Dコンバータ28a,28bは、上記分圧器27a,
27bによってダイナミックレンジが可変されたアナログ
信号を2進数のディジタル信号に変換するもので、第一
のA/Dコンバータ28aはmビットのものとされ、第二のA/
Dコンバータ28bはnビットのものとされている。そし
て、第一のA/Dコンバータ28aの前段に第一の分圧器27a
が挿入されると共に、第二のA/Dコンバータ28bの前段に
第二の分圧器27bが挿入されている。データ変換器29
は、上記分圧器27a,27bの分圧比に対応して二個のA/Dコ
ンバータ28a,28bの出力データを変換するもので、図に
おいては、第二の分圧器27bの分圧比の設定値1/2kによ
り第二のA/Dコンバータ28bの出力データをシフトする桁
数を変えるようになっている。なお、第6図において、
符号30は上記の各構成要素を制御する制御器である。
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the A / D conversion circuit 14. The A / D conversion circuit 14 according to this embodiment includes a sample and hold circuit 16, two voltage dividers 27a and 27b, two A / D converters 28a and 28b, and a data converter 29. . The sample and hold circuit 26 inputs and samples the analog signal output from the analog delay circuit 13 shown in FIG. 1, and holds the value for a certain period of time. The voltage dividers 27a and 27b perform the function of the multiplier 22 shown in FIG. 3, and are configured to vary the dynamic range of the analog signal output from the sample and hold circuit 26. The pressure divider 27a has a fixed voltage division ratio (1/2 j , where j is a constant integer), and the second voltage divider 27b has a variable voltage division ratio (1/2 k , where k is an integer). The second voltage divider 27b has a partial pressure ratio of 1
/ Regard 2 k, the integer k is adapted to be varied by a control signal from the controller 30 to be described later. Therefore, the two voltage dividers 27a and 27b can make different levels of input signals to two A / D converters 28a and 28b described later. The A / D converters 28a, 28b are connected to the voltage divider 27a,
The analog signal whose dynamic range is varied by 27b is converted into a binary digital signal. The first A / D converter 28a is of m bits, and the second A / D converter 28a is
The D converter 28b has n bits. The first voltage divider 27a is provided before the first A / D converter 28a.
And a second voltage divider 27b is inserted in front of the second A / D converter 28b. Data converter 29
Converts the output data of the two A / D converters 28a and 28b in accordance with the voltage dividing ratios of the voltage dividers 27a and 27b, and in the figure, the set value of the voltage dividing ratio of the second voltage divider 27b. the 1/2 k has become vary the number of digits to shift the output data of the second a / D converter 28b. In FIG. 6,
Reference numeral 30 denotes a controller for controlling each of the above components.

次に、このように構成された第二の実施例によるA/D
変換回路14の動作について、第7図に示すフローチャー
トを参照して説明する。まず、アナログ方式の遅延回路
13からのアナログ信号は、サンプルホールド回路26に入
力する。すると、このサンプルホールド回路26は、上記
アナログ入力信号をサンプリングすると共に、その値を
一定時間だけ保持する(ステップ)。次に、上記サン
プルホールド回路26からの出力信号は、第一の分圧器27
aに入力し、その固定の分圧比1/2jで第一のA/Dコンバー
タ28aのビット数に対応した所定のダイナミックレンジ
とされる。次に、上記第一の分圧器27aからの出力信号
は、第一のA/Dコンバータ28aに入力する。そして、この
第一のA/Dコンバータ28aでアナログ入力信号をA/D変換
する(ステップ)。次に、上記第一のA/Dコンバータ2
8aから出力された出力データは、制御器30へ入力する。
そして、この制御器30は、上記第一のA/Dコンバータ28a
からのmビットの出力データのディジタル値を読む(ス
テップ)。次に、制御器30は、上記第一のA/Dコンバ
ータ28aの出力データのディジタル値により、第二のA/D
コンバータ28bへのアナログの入力信号レベルがフルレ
ンジとなるように第二の分圧器27bの分圧比1/2kを設定
する(ステップ)。すなわち、上記制御器30は、第二
の分圧器27bの分圧比を定める値kを制御して、第二のA
/Dコンバータ28bの入力信号レベルを制御する。次に、
前記サンプルホールド回路26から第二の分圧器27bに入
力したアナログ信号は、上記のように設定された分圧比
1/2kで第二のA/Dコンバータ28bのビット数に対応した所
定のダイナミックレンジとされる。次に、上記第二の分
圧器27bからの出力信号は、第二のA/Dコンバータ28bに
入力する。そして、この第二のA/Dコンバータ28bでアナ
ログ入力信号をA/D変換する(ステップ)。ここで、
上記第一のA/Dコンバータ28aと第二のA/Dコンバータ28b
の最下位の桁で1ビットが立つ入力信号の電圧は同じも
のとする。そして、第二の分圧器27bの分圧比1/2kにお
いてk=0とした場合は、第一のA/Dコンバータ28aの最
下位の桁が1になると、第二のA/Dコンバータ28bはオー
バフローすることとなる。
Next, A / D according to the second embodiment configured as described above.
The operation of the conversion circuit 14 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the analog delay circuit
The analog signal from 13 is input to the sample and hold circuit 26. Then, the sample and hold circuit 26 samples the analog input signal and holds the value for a predetermined time (step). Next, the output signal from the sample and hold circuit 26 is supplied to the first voltage divider 27.
Fill in a, are predetermined dynamic range corresponding to the number of bits of the first A / D converter 28a in the voltage dividing ratio 1/2 j of the fixed. Next, the output signal from the first voltage divider 27a is input to the first A / D converter 28a. Then, the analog input signal is A / D converted by the first A / D converter 28a (step). Next, the first A / D converter 2
The output data output from 8a is input to the controller 30.
The controller 30 controls the first A / D converter 28a
The digital value of the output data of m bits from is read (step). Next, the controller 30 controls the second A / D converter based on the digital value of the output data of the first A / D converter 28a.
The voltage division ratio 1/2 k of the second voltage divider 27b is set so that the level of the analog input signal to the converter 28b is in the full range (step). That is, the controller 30 controls the value k that determines the voltage division ratio of the second voltage divider 27b,
Controls the input signal level of the / D converter 28b. next,
The analog signal input from the sample-and-hold circuit 26 to the second voltage divider 27b has a voltage division ratio set as described above.
A predetermined dynamic range corresponding to the number of bits of the second A / D converter 28b is 1/2 k . Next, the output signal from the second voltage divider 27b is input to the second A / D converter 28b. Then, the analog input signal is A / D converted by the second A / D converter 28b (step). here,
The first A / D converter 28a and the second A / D converter 28b
And the voltage of the input signal in which one bit stands in the least significant digit is the same. Then, when k = 0 at the voltage dividing ratio of 1/2 k of the second voltage divider 27b, when the least significant digit of the first A / D converter 28a becomes 1, the second A / D converter 28b Will overflow.

次に、上記第二のA/Dコンバータ28bからデータ変換器
29に入力したnビットの出力データを上位の桁へk桁だ
けシフトすると共に、前記サンプルホールド回路26をリ
セットする(ステップ)。このときの制御は、制御器
30からそれぞれデータ変換器29及びサンプルホールド回
路26へ送出される制御信号によって行われる。このよう
な動作により、上記データ変換器29からの出力データの
全体としては(m+n)ビットのディジタル信号が出力
されることとなる。すなわち、mビットのA/Dコンバー
タ28aとnビットのA/Dコンバータ28bとを使用すること
により、全体として(m+n)ビットのダイナミックレ
ンジを有するA/D変換回路14が実現される。そして、こ
の実施例の場合は、第3図の実施例において第2図に示
すように第一のA/Dコンバータ(直線A)から第二のA/D
コンバータ(直線B)に切り換える際にS/Nが一旦低下
することがあったが、このようなS/Nの低下を改善する
ことができる。
Next, from the second A / D converter 28b, the data
The n-bit output data input to 29 is shifted to the upper digit by k digits, and the sample and hold circuit 26 is reset (step). The control at this time is the controller
This is performed by control signals sent from 30 to the data converter 29 and the sample and hold circuit 26, respectively. By such an operation, a digital signal of (m + n) bits is output as the entire output data from the data converter 29. That is, by using the m-bit A / D converter 28a and the n-bit A / D converter 28b, the A / D conversion circuit 14 having a (m + n) -bit dynamic range as a whole is realized. In the case of this embodiment, as shown in FIG. 2, in the embodiment of FIG. 3, the first A / D converter (straight line A) converts the second A / D
When switching to the converter (straight line B), the S / N sometimes dropped, but such a drop in S / N can be improved.

なお、第6図においては、分圧器27a,27bの分圧比を
2のべき乗分の1として示したが、本発明はこれに限ら
ず、分圧比を1/Q(ただしQは任意の数)として任意の
数値としても、データ変換器29において桁のシフトと共
に有効数値を例えばROM(読出し専用メモリ)を用いて
任意の倍率の変換を実行することにより、上記と同様の
効果を上げることができる。
In FIG. 6, the voltage dividing ratio of the voltage dividers 27a and 27b is shown as one power of 2, but the present invention is not limited to this, and the voltage dividing ratio is 1 / Q (where Q is an arbitrary number). Even if an arbitrary numerical value is used, the same effect as described above can be obtained by executing conversion of the effective numerical value together with the digit shift in the data converter 29 at an arbitrary magnification using, for example, a ROM (read only memory). .

また、第6図においては、二個のA/Dコンバータ28a,2
8bを用いた構成として示したが、本発明はこれに限ら
ず、例えば第一の分圧器27aと第一のA/Dコンバータ28a
との動作を、第二の分圧器27bと第二のA/Dコンバータ28
bとによって行わせることにより、一個のA/Dコンバータ
28bのみで同じ機能を発揮させることができる。すなわ
ち、第二の分圧器27bは、最初はk=jとしてその分圧
比1/2kを設定し、サンプルホールド回路26からの入力ア
ナログ信号を第二のA/Dコンバータ28bでディジタル信号
に変換する。その後、制御器30により上記第二のA/Dコ
ンバータ28bへの入力信号レベルがフルレンジとなるよ
うに、第二の分圧器27bの分圧比1/2kを設定するために
上記の値kを制御するようにすればよい。
In FIG. 6, two A / D converters 28a, 28
Although shown as a configuration using 8b, the present invention is not limited to this, for example, a first voltage divider 27a and a first A / D converter 28a
The operation with the second voltage divider 27b and the second A / D converter 28
b and one A / D converter
The same function can be exhibited only with 28b. That is, the second voltage divider 27b first sets k = j and sets the voltage division ratio to 1/2 k, and converts the input analog signal from the sample and hold circuit 26 into a digital signal by the second A / D converter 28b. I do. Thereafter, the controller 30 sets the value k to set the voltage division ratio 1/2 k of the second voltage divider 27b so that the input signal level to the second A / D converter 28b is in the full range. What is necessary is just to control.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は以上のように構成されたので、ディジタル方
式の整相回路のA/D変換回路14を、倍率が1/2k(ただし
kは整数)でありアナログエコー信号のダイナミックレ
ンジを可変する倍率器22と、このダイナミックレンジが
可変されたアナログエコー信号を2進数のディジタル信
号に変換するA/Dコンバータ23a,23bと、上記倍率器22の
出力データ及びその倍率器22の倍率の大きさに対応して
A/Dコンバータ23a,23bの出力データをk桁だけシフトし
て出力するデータ変換器24とで構成したことにより、ビ
ット数の小さいA/Dコンバータを使用しても取り扱う信
号のダイナミックレンジを拡大できるA/D変換回路14を
提供することができる。従って、現在実用化されている
A/Dコンバータを使用して、取り扱うエコー信号のダイ
ナミックレンジを大きくすることができ、ディジタル方
式の整相回路を備えた超音波診断装置の実用化を容易と
することができる。また、最近の超音波診断装置におけ
るパルスドップラ血流計測においても、本発明によれ
ば、小さいビット数のA/Dコンバータによって取り扱う
信号のダイナミックレンジを拡大することができるの
で、高速のA/Dコンバータで必要な大きなビット数のA/D
変換回路14を確保するのが比較的容易となる。従って、
本発明によれば、ディジタル方式の整相回路を備えた超
音波診断装置を、コスト高を抑えて実用化することがで
きる。
Since the present invention is configured as described above, the A / D conversion circuit 14 of the digital phasing circuit can change the dynamic range of the analog echo signal by changing the magnification to 1/2 k (k is an integer). A multiplier 22; A / D converters 23a and 23b for converting the analog echo signal of which dynamic range is changed into a binary digital signal; output data of the multiplier 22 and the magnitude of the magnification of the multiplier 22 Corresponding to
A data converter 24 that shifts the output data of the A / D converters 23a and 23b by k digits and outputs it expands the dynamic range of signals handled even when using an A / D converter with a small number of bits. An A / D conversion circuit 14 that can be provided can be provided. Therefore, it is currently in practical use
By using the A / D converter, the dynamic range of the echo signal to be handled can be increased, and the practical use of an ultrasonic diagnostic apparatus having a digital phase adjustment circuit can be facilitated. Also, in pulse Doppler blood flow measurement in a recent ultrasonic diagnostic apparatus, according to the present invention, the dynamic range of a signal handled by an A / D converter with a small number of bits can be expanded, so that high-speed A / D A / D with large number of bits required by converter
It is relatively easy to secure the conversion circuit 14. Therefore,
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ultrasonic diagnostic apparatus provided with the digital phasing circuit can be put into practical use at a low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図、第2図は本発明の原理を示すもので二個のA/
Dコンバータに対する入力信号の大きさと出力信号の大
きさとの関係を示すグラフ、第3図は本発明に係るA/D
変換回路の第一の実施例を示すブロック図、第4図は上
記第一の実施例によるA/D変換回路の動作を示す説明
図、第5図は上記第一の実施例によるA/D変換回路の変
形例における三個のA/Dコンバータに対する入力信号の
大きさと出力信号の大きさとの関係を示すグラフ、第6
図はA/D変換回路の第二の実施例を示すブロック図、第
7図は上記第二の実施例によるA/D変換回路の動作を示
すフローチャート、第8図は従来のディジタル方式の整
相回路を備えた超音波診断装置を示すブロック図であ
る。 1a〜1n…振動子素子、2…探触子、3…パルス発生器、
5a〜5n…RAM(記憶装置)、6…加算器、7…表示装
置、12…制御部、13…アナログ方式の遅延回路、14…A/
D変換回路、21…検波器、22…倍率器、23a,28a…第一の
A/Dコンバータ、23b,28b…第二のA/Dコンバータ、24,29
…データ変換器、25…比較器、26…サンプルホールド回
路、27a…第一の分圧器、27b…第二の分圧器、30…制御
器。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 2 shows the principle of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the magnitude of an input signal and the magnitude of an output signal to a D converter. FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a first embodiment of the conversion circuit, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the A / D conversion circuit according to the first embodiment, and FIG. 5 is an A / D converter according to the first embodiment. 6 is a graph showing the relationship between the magnitude of an input signal and the magnitude of an output signal for three A / D converters in a modification of the conversion circuit;
FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of the A / D conversion circuit, FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the A / D conversion circuit according to the second embodiment, and FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating an ultrasonic diagnostic apparatus including a phase circuit. 1a to 1n: transducer element, 2 ... probe, 3 ... pulse generator,
5a to 5n RAM (storage device), 6 adder, 7 display device, 12 control unit, 13 analog delay circuit, 14 A /
D conversion circuit, 21: detector, 22: multiplier, 23a, 28a: first
A / D converter, 23b, 28b… Second A / D converter, 24, 29
... data converter, 25 ... comparator, 26 ... sample and hold circuit, 27a ... first voltage divider, 27b ... second voltage divider, 30 ... controller.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−135641(JP,A) 特開 昭60−135035(JP,A) 特開 昭58−48849(JP,A) 特開 昭59−20153(JP,A) 実開 昭61−131667(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-135641 (JP, A) JP-A-60-135035 (JP, A) JP-A-58-48849 (JP, A) JP-A-59-1988 20153 (JP, A) Actually open 1986-131667 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の振動子素子が配列され超音波を送受
波する探触子と、上記複数の振動子素子に所定の遅延時
間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加するパル
ス発生器と、上記探触子の複数の振動子素子で受波した
複数のアナログエコー信号を各々ディジタル信号に変換
するA/D変換回路を有しこのA/D変換回路からのディジタ
ル信号を順次記憶する記憶装置を有しこの記憶装置から
所定の遅延を与えて読み出したデータを加算する加算器
を有してディジタルエコー信号の位相を揃えるディジタ
ル方式の整相回路と、このディジタル方式の整相回路の
加算器からの出力信号を検波する検波器と、この検波器
からの出力信号をD/A変換して断層像を表示する表示装
置とを備えて成る超音波診断装置において、上記ディジ
タル方式の整相回路のA/D変換回路は、倍率が1/2k(た
だしkは整数)でありアナログエコー信号のダイナミッ
クレンジを可変する倍率器と、このダイナミックレンジ
が可変されたアナログエコー信号を2進数のディジタル
信号に変換するA/Dコンバータと、上記倍率器の出力デ
ータ及びその倍率器の倍率の大きさに対応してA/Dコン
バータの出力データをk桁だけシフトして出力するデー
タ変換器とで構成したことを特徴とする超音波診断装
置。
1. A probe in which a plurality of transducer elements are arranged to transmit and receive an ultrasonic wave, and a pulse generator for applying a predetermined delay time to the plurality of transducer elements to apply a driving pulse for ultrasonic emission. And an A / D conversion circuit for converting a plurality of analog echo signals received by the plurality of transducer elements of the probe into digital signals, respectively, and sequentially storing digital signals from the A / D conversion circuit. A digital phasing circuit that has a storage device and has an adder that adds data read out from the storage device with a predetermined delay and that aligns the phase of a digital echo signal; An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a detector for detecting an output signal from an adder; and a display device for D / A converting the output signal from the detector and displaying a tomographic image. A of phase circuit The / D conversion circuit has a magnification of 1/2 k (where k is an integer) and varies the dynamic range of the analog echo signal, and converts the dynamic range of the analog echo signal into a binary digital signal. An A / D converter for conversion, and a data converter for shifting the output data of the A / D converter by k digits and outputting the output data of the multiplier and the output data of the A / D converter corresponding to the magnitude of the multiplier. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above-mentioned.
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