JPH0119549B2 - - Google Patents

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JPH0119549B2
JPH0119549B2 JP967382A JP967382A JPH0119549B2 JP H0119549 B2 JPH0119549 B2 JP H0119549B2 JP 967382 A JP967382 A JP 967382A JP 967382 A JP967382 A JP 967382A JP H0119549 B2 JPH0119549 B2 JP H0119549B2
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JP
Japan
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circuit
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signals
delay
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Expired
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JP967382A
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English (en)
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JPS58127185A (ja
Inventor
Yoshiki Kumagai
Yasuto Takeuchi
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子フオーカシング機能を有した超
音波受信回路に関するものである。本発明の超音
波受信回路は、主として超音波診断装置に用いら
れるので、この装置を例にとつて本発明を説明す
る。
超音波診断装置においては、多数のたんざく形
の振動子をアレイ状に配列し、この振動子にパル
ス状の電圧を印加させて、超音波を発生させてい
る。このような振動子アレイから超音波を発生さ
せるには、通常の複数個の振動子に適当な時間遅
れの関係をもたせて略同時に励振するような手法
がとられている。このような励振をされた複数個
の振動子からは指向性の鋭い超音波ビームが発射
され、超音波診断装置で得られる画像の分解能を
向上させている。この振動子から発射された超音
波ビームは、被検体の体内を進行し、体内組織の
密度の違いに応じて、それぞれの部分からエコー
信号となつて前記振動子へ次々と戻つて来る。振
動子アレイから見て被検体の体内の浅い部分から
のエコー信号は、超音波が発射されてから短時間
に戻り、体内の深い部分になるにつれ、その部分
からのエコー信号の戻りは遅くなる。以上のよう
な送信超音波ビームに対するエコー信号は、再び
前記励記した振動子で受信され、そこで電気信号
に変換されて、被検体の断層画像作成のために供
される。すなわち、上述の超音波ビームは、超音
波診断装置の映像手段(例えば陰極線表示管)に
おける1本の走査線を構成し、各エコー信号の大
きさは、その走査線上の輝度として表現され、反
射して戻つてきた順にその走査線上の位置に表示
される。以上のような超音波ビームの多数本を僅
かづつシフトして被検体に送信し、エコー信号を
受信することにより、被検体の断層画像を得るこ
とができる。
このような超音波診断装置においては、得られ
る断層画像が鮮明であることが望ましく、従来か
ら多くの手段が施されてきたが、本発明もその1
手段に該当する。
第1図は、本発明の背景を説明するための図で
ある。同図において、C1〜Coは振動子を表わし
例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)系の圧電素
子で構成されその上下両面には電極が設けられて
いる。この振動子の各素子は、通常、たんざく状
に形成され、かつそれらがアレイ状に配列され
る。このような振動子アレイにおいて、上述した
如く複数個の振動子が或る時間関係をもつて略同
時に励振される。第1図においては、C1〜C8
計8個の振動子が励振され、被検体(図示せず)
の深さ方向Xへ指向性の鋭い超音波ビームが送信
される。この送信された超音波ビームは被検体の
各体内組織から次々とエコー信号として前記励振
した振動子C1〜C8へ戻つて来る。今、第1図に
示す如く被検体の或る深度A1から戻つて来たエ
コー信号について着目すると、深度A1から見て、
振動子C4,C5と振動子C1,C8とは距離が異なる。
すなわち、深度A1からのエコー信号は、振動子
C4,C5には一番早く到達し、振動子C1,C8へは
一番遅く到達する。このように各振動子C1〜C8
で受信したエコー信号の位相がずれた状態で振動
子C1〜C8の電気信号を合成しても被検体の断層
画像は不鮮明なものとなる。そこで、遅延素子
D1〜D4を設け上述の位相遅れを補正するような
手段がとられる。すなわち、近距離にある振動子
からの信号程多く遅らせるようにして各振動子
C1〜C8で得られるエコー信号の位相を一致させ
るようにしたものである。以上のような手段は電
子フオーカスとして既に公知のものである。上述
のような電子フオーカスを用いることにより深度
A1部の画像は鮮明になるが別の深度については、
焦点がぼけるので通常3点位に焦点を合せるよう
な構成がとられている。第1図においては、深さ
方向順にA1,A2,A3に焦点を合せるような例を
示した。なお深度A2,A3に対する電子フオーカ
ス用の遅延素子は、第1図のD1〜D4を可変して
も良く、又は専用の構成で別に設けても良い。
以上のような電子フオーカシング機能を有した
振動子アレイから被検体へ放射された超音波ビー
ムは上述した如くの動作によりエコー信号となつ
て振動子アレイへ戻つて来るが、各深度によりそ
のエコー信号の周波数成分は異なつている。すな
わち、深度が深くなるにつれ、エコー信号の高周
波スペクトル成分は低周波スペクト成分より厳し
く減衰するようになる。従つて或る深度から反射
して来るエコー信号のスペクトルは或る周波数領
域に有り、その周波数領域から外れたエコー信号
は本来無用なものであると言うことができる。以
上の理由により、各焦点深度(例えば第1図の
A1,A2,A3)に対応する電子フオーカシング機
能の回路には、その深度に応じたエコースペクト
ル信号だけが通過できるバンドパスフイルタ(以
下単にフイルタと略す)が設けられるべきであ
る。
従来は、このフイルタを1つのフイルタ回路で
構成し、各フオーカシングの深さに合せてこのフ
イルタ特性を調節するような手段がとられてき
た。しかし、このような、1個のフイルタで対応
する手段においては、その回路構成が複雑になる
と同時にフイルタ特性の調節のタイミングおよび
時間変化の様態などの点で煩雑な面があり好まし
いことではない。
本発明は以上のような点に基いてなされたもの
である。第2図は本発明に係る超音波受信回路の
1例を示すブロツク図である。同図において、
C1〜C8は振動子を表わし第1図で説明したもの
と同じである。なお第2図においては8個の振動
子しか描いていないが実際には第1図と同様多数
の振動子から構成されている。DL1〜DL3は遅延
回路を表わし、例えばこの1個の遅延回路DL1
第1図の遅延素子4個が1セツトとして組み合さ
れたようなものである。この各遅延回路DL1
DL3は、上述した電子フオーカシング機能として
作用し、例えば、それぞれ第1図に示す深度A1
A2,A3に焦点が合うように設定されている。F1
〜F3はバンドパスフイルタを表わし、各遅延回
路DL1〜DL3の焦点深度に合せてフイルタ特性が
定められている。Hは結合回路を表わし、フイル
タF1〜F3からの信号を所定の時間ごとに次々と
切換えて信号を合成するようなものである。Mは
TGC回路(Time Gain Control回路)を表わし
増幅度を可変することができる回路である。
TGC回路Mからの出力信号は、その後適当に信
号処理され断層画像の作成に供される。
以上のような第2図の超音波受信回路の動作は
次の如くである。振動子C1〜C8から被検体へ向
けて発射された超音波ビームにより被検体の各深
度(例えば第1図のA1,A2,A3)から次々とエ
コー信号Eが戻つてくる。浅い深度A1からのエ
コー信号がまず戻つて来て各振動子C1〜C8で電
気信号に変換され各遅延回路DL1〜DL3へ導入さ
れる。遅延回路DL1がこの深度A1に焦点を合せ
たものであると仮定すると、フイルタF1のフイ
ルタ特性もその焦点距離(深度A1)に合せて定
められており例えば、第3図の1のグラフに示す
ような高周波領域パスのフイルタ特性となつてい
る。このようにして、浅い深度A1からのエコー
信号は、遅延回路DL1で焦点を合わされ、フイル
タF1により不要な信号分が除去される。一方結
合回路Hにおいては、超音波ビームが発射されて
から所定の短時間の期間は、フイルタF1の出力
信号のみを選択して次段へ伝達するように予めタ
イミングがとられているので、浅い深度A1から
のエコー信号は、遅延回路DL1とフイルタF1と結
合回路Hを通つて次段へ伝達される。なお、この
深度A1からのエコー信号は焦点深度やフイルタ
特性のマツチングしない遅延回路DL2,DL3及び
フイルタF2,F3を通過するが、この場合は、結
合回路Hにより選択されないので実害はない。
次に中間の深度A2からのエコー信号が振動子
C1〜C8へ戻つて来ると、このエコー信号は上述
と同様、各遅延回路DL1〜DL3を通過してフイル
タF1〜F3に出力されるが、この場合は結合回路
HによつてフイルタF2の出力が選択され次段へ
伝達される。もちろん、遅延回路DL2は深度A2
にその焦点が合うように設定されており、フイル
タF2は、その深度A2に対応したフイルタ特性に
設定されている。例えば、フイルタF2は第3図
の2に示す様な特性のものである。
次に第1図においては、一番深い深度A3から
のエコー信号が振動子C1〜C8へ戻つて来ると上
述と同様な動作により結合回路Hではフイルタ
F3の出力を選択して次段へ伝達する。フイルタ
F3のフイルタ特性は、例えば第3図の3に示す
様に低い周波数領域の信号が通過するような特性
である。
以上のように各焦点深度からのエコー信号は、
その深度に適したフオーカシング回路とその深度
に応じたフイルタ特性のフイルタにより検出さ
れ、反射して戻つて来た時間帯により結合回路で
選択され、繋ぎ合されて、1本の超音波ビームに
対するエコー信号が合成される。この結合回路H
からの出力信号はTGC回路Mで信号処理され被
検体の断層画像作成のために供されるが、TGC
回路以下は公知のものであり本発明と関係を有さ
ないのでその説明は省略する。
なお、焦点深度と、フイルタ特性との一実例を
上げれば次の通りである。振動子アレイからの超
音波パルスの中心周波数を3.5MHzとし、この振
動子アレイは実用上0.8〜8MHz程の周波数領域に
応じることができる特性であるとすれば 焦点深度 バンドパスフイルタ特性 25mm 2.5〜4MHz 60 1.5〜2.5 120 1.0〜1.5 200 0.8〜1.2 第4図は、第2図の結合回路Hの1具体例を示
す図である。なお、第5図は第4図の信号のタイ
ムチヤートである。第4図において、〜は第
2図の各フイルタF1〜F3の信号である。P1〜P3
は2又は4象限の乗算器であり、この乗算器P1
〜P3へは、第5図に示すようなタイミングのロ
ジツク信号i,j,kが加えられる。Rはカウン
タであり、振動子アレイから超音波ビームが発射
された時刻を基にして信号を出力し、デマルチプ
レクサQからは第5図のロ〜ニに示す信号がロー
パスフイルタF4〜F6へ加えられる。その結果、
第5図のロ〜ニの方形波信号は高周波成分が取り
除かれ、上述した信号i,j,kとなる。この信
号i,j,kにより、フイルタF1〜F3の信号
〜は乗算器で選択されて、加算増幅器AMで合
成エコー信号となる。なお、ローパスフイルタ
F4〜F6の作用により信号i,j,kは第5図に
示す位相遅れがあるので、加算増幅器AMで合成
するエコー信号の繋ぎは滑らかなものとなる。
以上の説明のように、本発明によれば、各深度
に合せて、フオーカシング機構とフイルタ特性と
を連継させつつ制御しているので最適の分解能と
S/N比をもつてエコー信号を得ることができ、
鮮明な断層画像とすることができる。
なお、上述の説明では、焦点深度の数を3とし
たり、一度に励振する振動子を8個として説明を
したが、これらに限定するものでない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の背景を説明するための図、第
2図は本発明に係る超音波受信回路の1例を示す
ブロツク図、第3図は第2図のフイルタF1〜F3
のフイルタ特性例を示す図、第4図は第2図の結
合回路の1具体例を示す図、第5図は第4図信号
のタイムチヤートである。 C1〜Co……振動子、DL1〜DL3……遅延回路、
F1〜F3……バントパスフイルタ、H……結合回
路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の振動子から超音波を被検体へ送信し、
    被検体の各部から反射してきたエコー信号を電子
    フオーカシング機能をもつて受信し、この被検体
    の内部を検査する装置において、 前記被検体の深さ方向の各深度A1,A2…に焦
    点を合せるように動作する複数個の遅延回路
    DL1,DL2,…と、 前記各遅延回路DL1,DL2,…に接続されるも
    のであり、浅い深度に焦点を合せた遅延回路に接
    続されるものは高周波領域通過の特性とし、深い
    深度に焦点を合せた遅延回路になるにつれ低周波
    領域通過のフイルタ特性としたバンドパスフイル
    タF1,F2,…と、 この各バンドパスフイルタF1,F2,…からの
    信号を所定の時間ごとに次々と切換えて信号を合
    成し次段へ伝達する結合回路と、 を備えた超音波受信回路。
JP967382A 1982-01-25 1982-01-25 超音波受信回路 Granted JPS58127185A (ja)

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JP967382A JPS58127185A (ja) 1982-01-25 1982-01-25 超音波受信回路

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JPS60164248A (ja) * 1984-02-06 1985-08-27 Toshiba Corp 超音波診断装置
JPS6319133A (ja) * 1986-07-11 1988-01-26 株式会社日立製作所 超音波診断装置
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JP2009061086A (ja) * 2007-09-06 2009-03-26 Fujifilm Corp 超音波診断装置、並びに、画像処理方法及びプログラム

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