JP3303262B2 - 超音波受信回路及びそれを用いた超音波診断装置 - Google Patents

超音波受信回路及びそれを用いた超音波診断装置

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JP3303262B2 JP26269992A JP26269992A JP3303262B2 JP 3303262 B2 JP3303262 B2 JP 3303262B2 JP 26269992 A JP26269992 A JP 26269992A JP 26269992 A JP26269992 A JP 26269992A JP 3303262 B2 JP3303262 B2 JP 3303262B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して被検
体からの反射エコー信号を受信し映像化する装置にお
いて受波信号を整相加算する超音波受信回路に関し、特
に内部の遅延手段の群遅延特性を補正して帯域幅を有す
る受波信号のどの周波数成分においても遅延時間を一定
することができる超音波受信回路及びそれを用いた超
音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の超音波受信回路は、例え
ば超音波診断装置において、各チャンネルごとの超音波
振動子で受信した被検体からの反射エコー信号をそれぞ
れ入力しこれらの反射エコー信号に所定の遅延時間を与
える遅延手段と、これらの遅延手段で位相を揃えられた
各受波信号を加算する加算手段とを有して成っていた。
そして、被検体から返ってくる反射エコー信号を受信す
る際に、異なる距離から返ってくる信号に上記遅延手段
で適宜の遅延時間を付与した後、上記加算手段で各受波
信号を加算することにより、整相加算していた。
【0003】ここで、上記遅延時間を与える遅延手段と
してのディレイラインは、その群遅延特性(周波数に対
する群遅延時間の偏移の関係)が、図4に示すようにエ
コー信号の周波数fの増大に従って群遅延時間Tgも大
きくなるという傾向を示すものであった。すなわち、あ
る周波数のときの群遅延時間と、他の周波数のときの群
遅延時間とは異なってしまうことがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波受信回路においては、上記ディレイラインの
群遅延特性を補正する手段は何も設けられていなかっ
た。従って、ある周波数fのときの群遅延時間Tgと、
他の周波数fのときの群遅延時間Tgとが異なったまま
で使用することとなり、ディレイラインから出力される
エコー信号の波形が歪 んだ状態となり、この状態でエコ
ー信号の各周波数について整相加算しても正しく整相さ
れた受波信号は得られないものであった。このことか
ら、良好な画像信号が得られず、超音波画像の画質が低
下することがあった。
【0005】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、内部の遅延手段の群遅延特性を補正して帯域幅を
有する受波信号のどの周波数成分においても遅延時間を
一定とすることができる超音波受信回路及びそれを用い
た超音波診断装置を提供することを目的とする。
【0006】
【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受信回路は、各チャンネルごと
の超音波振動子で受信した被検体からの反射エコー信号
をそれぞれ入力しこれらの反射エコー信号に所定の遅延
時間を与える遅延手段と、これらの遅延手段で位相を揃
えられた各受波信号を加算する加算手段とを有する超音
波受信回路において、上記遅延手段から出力された帯域
幅を有する受波信号のどの周波数成分においても上記加
算手段へ入力する前に遅延時間を一定に揃える群遅延補
正回路を設けたものである。
【0007】また、本発明による超音波診断装置は、被
検体の診断部位に超音波を送受波する超音波探触子と、
この超音波探触子に所定の送波パルス信号を印加して超
音波を送波させる送波回路と、上記超音波探触子からの
受波信号を入力して整相加算する超音波受信回路と、上
記送波回路からの送波パルス信号と超音波探触子で受信
した受波信号とを分離する送受分離回路と、上記超音波
受信回路で整相加算された受波信号を入力し検波する検
波回路と、この検波回路からの出力信号を入力して画像
処理するディジタルスキャンコンバータと、このディジ
タルスキャンコンバータからの画像信号を表示する表示
器とを有して成る超音波診断装置において、上記超音波
受信回路として上述の手段よる超音波受信回路を用いた
ものである。
【0008】
【作用】このように構成された超音波受信回路は、遅延
手段と加算手段との間に設けられた群遅延補正回路によ
り、上記遅延手段から出力された帯域幅を有する受波信
号のどの周波数成分においても上記加算手段へ入力する
前に遅延時間を一定に揃えるように動作する。これによ
り、上記遅延手段から出力された受波信号の波形の歪を
補正して、受波信号について正しく整相加算を行うこと
ができる。
【0009】また、上記のように構成された超音波診断
装置は、超音波探触子からの受波信号を入力して整相加
算する超音波受信回路として、上述の超音波受信回路を
用いたことにより、その内部における受波信号の波形の
歪を補正して、受波信号について正しく整相加算を行う
ように動作する。これにより、良好な画像信号が得ら
れ、超音波画像の画質を向上することができる。
【0010】
【実施例】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。図1は本発明による超音波受信回路を
適用した超音波診断装置を示すブロック図である。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
について超音波画像を得るもので、図に示すように、超
音波探触子1と、スイッチ群2と、送受分離回路3と、
送波回路4と、受信増幅器群5と、超音波受信回路6
と、検波回路7と、ディジタルスキャンコンバータ8
と、表示器9とから成る。
【0011】上記超音波探触子1は、被検体の診断部位
に対して超音波を送受波するもので、例えば短冊状に形
成された複数の超音波振動子11,12,…,1nが一列
状にチャンネル分だけ配列されている。スイッチ群2
は、例えば電子リニア走査を行うため実際に超音波の送
受波を行う数本の超音波振動子を選択すると共に、送受
波の繰り返し毎にそれらを1本ずつずらして行くように
切り換えるものである。送受分離回路3は、後述の送波
回路4で発生された送波パルス信号と、上記超音波振動
子11〜1nで受波された反射エコー信号とを分離するも
のである。また、送波回路4は、上記超音波振動子11
〜1nに所定の送波パルスを印加して超音波ビームを送
波させる手段となるものである。
【0012】受信増幅器群5は、上記送受分離回路3で
分離された反射エコー信号を入力して増幅するものであ
る。そして、超音波受信回路6は、上記受信増幅器群5
で増幅された各超音波振動子11〜1nからの受波信号を
それぞれ入力して所定の遅延時間を与えて位相を揃え、
これらの受波信号を加算することにより整相加算するも
のである。
【0013】検波回路7は、上記超音波受信回路6で整
相加算された受波信号を入力し、その信号を対数圧縮し
た後に検波するものである。ディジタルスキャンコンバ
ータ8は、上記検波回路7からの出力信号を入力しディ
ジタル信号に変換して画像処理すると共にアナログ信号
に変換して出力するもので、A/D変換器10と、ライ
ンメモリ11と、フレームメモリ12と、D/A変換器
13とから構成されている。また、表示器9は、上記デ
ィジタルスキャンコンバータ8から出力されるアナログ
のビデオ信号を入力して超音波画像として表示するもの
で、例えばCRTから成る。
【0014】ここで、本発明における超音波受信回路6
は、図1に示すように、超音波振動子11〜1nの各チャ
ンネルに対応して設けられたディレイライン141〜1
4nと、群遅延補正回路151〜15nと、加算回路16
とから成る。上記ディレイライン141〜14nは、各チ
ャンネルごとの超音波振動子11〜1nで受信した被検体
からの反射エコー信号をそれぞれ入力し、これらの反射
エコー信号に距離に応じた所定の遅延時間を与える遅延
手段となるもので、例えばタップ付の遅延線とそのタッ
プに接続されたアナログマルチプレクサとから成る。
【0015】また、群遅延補正回路151〜15nは、
記ディレイライン14 1 〜14nから出力された帯域幅を
有する受波信号のどの周波数成分においても加算回路1
6へ入力する前に遅延時間を一定に揃えるもので、各デ
ィレイライン141〜14nの後段にそれぞれ設けられ、
該ディレイライン141〜14nの周波数に対する群遅延
時間の特性が平坦になるように補正するようになってい
る。その内部構成は図2に示すように、オペアンプ17
と、抵抗R,Ra1,Ra2と、コンデンサCとから成って
いる。この回路は、一般にオールパスフィルタ(AP
F)と呼ばれており、周波数によって位相のみが変化し
振幅特性は平坦とされたフィルタ(いわゆる移相回路:
フェイズシフター)である。なお、抵抗Ra1とRa2の値
は等しくされている。いま、周波数をf,角周波数ω=
2πfとし、a0=1/CRとおくと、ディレイライン
141〜14nの群遅延時間Tgは次式で表される。Tg=2a 0 /(ω 2 +a 0 2 …(1)
【0016】ここで、超音波受信回路6の内部のディレ
イライン141〜14nの群遅延特性を図3において実線
のカーブC1で示すような特性とすると、上記群遅延補
正回路151〜15nの群遅延特性を上記式(1)のa 0
におけるCとRを調整し、図3において一点鎖線のカー
ブC2で示すように上記カーブC1と対称な逆の特性とす
ることにより、両者の群遅延特性は互いに相殺し合っ
て、該群遅延補正回路151〜15nから出力される補正
後の信号の群遅延特性は、図3において破線C3で示す
ような平坦な特性となる。従って、上記群遅延補正回路
151〜15nから出力される受波信号は、反射エコー信
号の帯域中のどの周波数成分においても一定の遅延時間
が与えられる。このことから、前記ディレイライン14
1 〜14nから出力された受波信号の波形の歪を補正し
て、加算回路16へ送ることができる。
【0017】そして、加算回路16は、上記群遅延補正
回路151〜15nで補正されると共に整相された各チャ
ンネルごとの受波信号を入力して加算するものである。
この結果、上記超音波受信回路6により、各チャンネル
の超音波振動子11〜1nで受信した反射エコー信号が正
しく整相加算され、次の検波回路7へ送出される。
【0018】なお、図1の実施例では、本発明による超
音波受信回路6を超音波診断装置に適用した場合を示し
たが、本発明はこれに限らず、例えば超音波探傷装置あ
るいはソナーなどの超音波を利用した映像化装置に適用
することもできる。
【0019】
【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に係る超音波受信回路によれば、遅延手段と加
算手段との間に設けられた群遅延補正回路により、上記
遅延手段から出力された帯域幅を有する受波信号のどの
周波数成分においても上記加算手段へ入力する前に遅延
時間を一定に揃えることができる。これにより、上記遅
延手段から出力された受波信号の波形の歪を補正して、
受波信号について正しく整相加算を行うことができる。
従って、超音波を利用した映像化装置において、良好な
画像信号が得られ、超音波画像の画質を向上することが
できる。
【0020】また、請求項2に係る超音波診断装置によ
れば、超音波探触子からの受波信号を入力して整相加算
する超音波受信回路として、上述の超音波受信回路を用
いたことにより、その内部における受波信号の波形の歪
を補正して、受波信号について正しく整相加算を行うこ
とができる。これにより、良好な画像信号が得られ、超
音波画像の画質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による超音波受信回路を適用した超音
波診断装置を示すブロック図、
【図2】 上記超音波受信回路における群遅延補正回路
の内部構成を示す回路図、
【図3】 上記群遅延補正回路の動作を説明するための
群遅延特性を示すグラフ、
【図4】 従来の超音波受信回路におけるディレイライ
ンの群遅延特性を示すグラフ。
【符号の説明】
1…超音波探触子、 11〜1n…超音波振動子、 2…
スイッチ群、 3…送受分離回路、 4…送波回路、
5…受信増幅器群、 6…超音波受信回路、7…検波回
路、 8…ディジタルスキャンコンバータ、 9…表示
器、 141〜14n…ディレイライン、 151〜15n
…群遅延補正回路、 16…加算回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各チャンネルごとの超音波振動子で受信
    した被検体からの反射エコー信号をそれぞれ入力しこれ
    らの反射エコー信号に所定の遅延時間を与える遅延手段
    と、これらの遅延手段で位相を揃えられた各受波信号を
    加算する加算手段とを有する超音波受信回路において、
    上記遅延手段から出力された帯域幅を有する受波信号の
    どの周波数成分においても上記加算手段へ入力する前に
    遅延時間を一定に揃える群遅延補正回路を設けたことを
    特徴とする超音波受信回路。
  2. 【請求項2】 被検体の診断部位に超音波を送受波する
    超音波探触子と、この超音波探触子に所定の送波パルス
    信号を印加して超音波を送波させる送波回路と、上記超
    音波探触子からの受波信号を入力して整相加算する超音
    波受信回路と、上記送波回路からの送波パルス信号と超
    音波探触子で受信した受波信号とを分離する送受分離回
    路と、上記超音波受信回路で整相加算された受波信号を
    入力し検波する検波回路と、この検波回路からの出力信
    号を入力して画像処理するディジタルスキャンコンバー
    タと、このディジタルスキャンコンバータからの画像信
    号を表示する表示器とを有して成る超音波診断装置にお
    いて、上記超音波受信回路として請求項1記載の超音波
    受信回路を用いたことを特徴とする超音波診断装置。
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