JP3530665B2 - Digital quadrature detection method, digital quadrature detection device, and ultrasonic diagnostic device - Google Patents

Digital quadrature detection method, digital quadrature detection device, and ultrasonic diagnostic device

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JP3530665B2
JP3530665B2 JP1598996A JP1598996A JP3530665B2 JP 3530665 B2 JP3530665 B2 JP 3530665B2 JP 1598996 A JP1598996 A JP 1598996A JP 1598996 A JP1598996 A JP 1598996A JP 3530665 B2 JP3530665 B2 JP 3530665B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル直交検波方
法,デジタル直交検波装置および超音波診断装置に関
し、さらに詳しくは、参照周波数(直交検波における参
照信号の周波数)を容易に変更することが出来るデジタ
ル直交検波方法,デジタル直交検波装置および超音波診
断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital quadrature detection method, a digital quadrature detection apparatus and an ultrasonic diagnostic apparatus, and more specifically, it is possible to easily change a reference frequency (reference signal frequency in quadrature detection). The present invention relates to a digital quadrature detection method, a digital quadrature detection device, and an ultrasonic diagnostic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は、超音波診断装置において超音波
パルスを送信してから超音波エコーを受信するまでのエ
コー時間と超音波エコーのスペクトラムの中心周波数の
関係を示す特性図である。図6から判るように、エコー
時間が長くなるほど(つまり、生体の深部からの超音波
エコーほど)、スペクトラムが低域へシフトする。これ
は、生体の深部ほど高域成分の減衰が大きくなるためで
ある。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the echo time from the transmission of an ultrasonic pulse to the reception of an ultrasonic echo in an ultrasonic diagnostic apparatus and the center frequency of the spectrum of the ultrasonic echo. As can be seen from FIG. 6, the longer the echo time (that is, the ultrasonic echo from the deeper part of the living body), the lower the spectrum shifts. This is because the attenuation of the high frequency component increases as the depth of the living body increases.

【0003】このスペクトラムシフトに対処するための
従来方法としては、図7に示すように、スペクトラムS
pのシフトに合せてバンドパスフィルタのフィルタ特性
Fをシフトさせるダイナミックフィルタ法、および、図
8に示すように、直交検波後の同相成分Iおよび直交成
分Qに回転行列を乗じて新たな同相成分I’および直交
成分Q’に変換し、等価的に参照周波数をシフトさせる
回転行列法が知られている。
As a conventional method for dealing with this spectrum shift, as shown in FIG.
A dynamic filter method in which the filter characteristic F of the bandpass filter is shifted in accordance with the shift of p, and as shown in FIG. 8, a new in-phase component is obtained by multiplying the in-phase component I and the quadrature component Q after quadrature detection by a rotation matrix. A rotation matrix method is known in which the reference frequency is converted into an I ′ and a quadrature component Q ′ and the reference frequency is equivalently shifted.

【0004】なお、超音波診断装置における直交検波
は、エコー信号を2つに分け、それらエコー信号に90
゜位相の異なる2つの参照信号をそれぞれ乗算して、同
相成分Iおよび直交成分Qを生成するものである。これ
ら同相成分Iおよび直交成分Qはドプラ成分を表してお
り、これにより血流情報が得られる。
In the quadrature detection in the ultrasonic diagnostic apparatus, the echo signal is divided into two and 90
The two in-phase components I and the quadrature component Q are generated by multiplying two reference signals having different phases. The in-phase component I and the quadrature component Q represent Doppler components, and blood flow information can be obtained from them.

【0005】本発明に関連する他の従来技術としては、
特開平5−184568号公報に開示の「デジタル位相
装置」および特開平7−303638号公報に開示の
「マルチチャンネルデジタル受信方法および装置および
超音波診断装置」がある。後者には、デジタル直交検波
についての記載がある。但し、これらには、上記スペク
トラムシフトに対処するための方法は開示されていな
い。
Another prior art related to the present invention is:
There is a "digital phase device" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-184568 and a "multi-channel digital receiving method and device and an ultrasonic diagnostic apparatus" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-303638. The latter describes digital quadrature detection. However, these do not disclose a method for coping with the spectrum shift.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
ダイナミックフィルタ法や上記回転行列法とは全く異な
る新規な発想に基づいて、スペクトラムシフトに対処す
るための新たな方法および装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a new method and apparatus for coping with spectrum shift based on a novel idea which is completely different from the dynamic filter method and the rotation matrix method. Especially.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の観点では、本発明
は、サンプリング周期Ts毎にサンプリングされたデジ
タルデータ(実デジタルデータ)を入力し、前記実デジ
タルデータを複数個用いた補間演算により2つの連続す
る実デジタルデータ間のデジタルデータ(補間デジタル
データ)を算出し、直前に算出した補間デジタルデータ
から次に算出する補間デジタルデータまでの時間が“T
s+ΔT”となるように次に算出する補間デジタルデー
タの補間位置を制御し、算出した補間デジタルデータま
たはその符号を反転した補間デジタルデータまたは
“0”を選択して出力することを特徴とするデジタル直
交検波方法を提供する。上記第1の観点によるデジタル
直交検波方法では、入力されるデジタルデータのサンプ
リング時間Tsに対して、出力するデジタルデータの周
期を“Ts+ΔT”とする。これは、直交検波の参照周
波数を変更したことと等価であるから、ΔTを制御する
ことにより容易に参照周波数を変更できることとなる。
According to a first aspect of the present invention, according to the present invention, digital data (actual digital data) sampled at every sampling period Ts is input, and an interpolation calculation using a plurality of the actual digital data is performed. The digital data (interpolation digital data) between two consecutive real digital data is calculated, and the time from the interpolation digital data calculated immediately before to the interpolation digital data calculated next is “T
A digital feature in which the interpolation position of the interpolation digital data to be calculated next is controlled so as to be s + ΔT ”, and the calculated interpolation digital data or the interpolation digital data with its sign inverted or“ 0 ”is selected and output. In the digital quadrature detection method according to the first aspect, a cycle of digital data to be output is “Ts + ΔT” with respect to a sampling time Ts of input digital data. Since this is equivalent to changing the reference frequency of, the reference frequency can be easily changed by controlling ΔT.

【0008】第2の観点では、本発明は、サンプリング
周期Ts毎にサンプリングされたデジタルデータ(実デ
ジタルデータ)を複数個記憶するデータ記憶手段と、最
小値“0”から最大値“m−1”まで循環的に累積加算
する累積加算手段であって周波数変更パラメータn(0
≦n≦m−1)を累積加算しその和iを出力する累積加
算手段と、前記データ記憶手段より読み出した複数の実
デジタルデータを用いた補間演算により2つの連続する
実デジタルデータ間をm分割した時刻のうちのi番目
(但し、i=0のときは2つの連続する実デジタルデー
タのうちの早い方の時刻とする)のデジタルデータ(補
間デジタルデータ)を算出する補間演算手段と、前記補
間デジタルデータの符号を反転する符号反転手段と、前
記補間デジタルデータまたは前記符号を反転した補間デ
ジタルデータまたは“0”を選択する切換選択手段とを
具備したことを特徴とするデジタル直交検波装置を提供
する。上記第2の観点によるデジタル直交検波装置で
は、2つの連続する実デジタルデータ間の時間Tsをm
分割する各時刻における補間デジタルデータを、前記2
つの連続する実デジタルデータを含む2つ以上の実デジ
タルデータから補間演算により算出できる補間演算手段
を設ける。また、周波数変更パラメータn(0≦n≦m
−1)が与えられたとき、直前に算出した補間デジタル
データから次に算出する補間デジタルデータまでの時間
が“Ts+n(Ts/m)”となるような時刻を見つけ
るための累積加算手段を設ける。そして、見つけた時刻
における補間デジタルデータを算出することを繰り返
す。さらに、算出した補間デジタルデータまたはその符
号を反転した補間デジタルデータまたは“0”を切換選
択手段により選択して出力する。これによれば、入力さ
れるデジタルデータのサンプリング時間Tsに対して、
出力するデジタルデータの周期が“Ts+n(Ts/
m)”となる。これは、直交検波の参照周波数を変更し
たことと等価であり、周波数変更パラメータnを制御す
ることにより容易に参照周波数を変更できるようにな
る。
According to a second aspect, the present invention is a data storage means for storing a plurality of digital data (actual digital data) sampled at every sampling period Ts, and a minimum value "0" to a maximum value "m-1". ”, Which is a cumulative addition unit that cyclically performs cumulative addition until the frequency change parameter n (0
≦ n ≦ m−1) is cumulatively added and a sum i thereof is output, and an interpolation operation using a plurality of real digital data read out from the data storage means is used to perform m between two continuous real digital data. Interpolation calculation means for calculating i-th digital data (interpolated digital data) of the i-th of the divided times (however, when i = 0, it is the earlier time of the two continuous real digital data), A digital quadrature detection device comprising a sign inverting means for inverting the sign of the interpolation digital data, and a switching selecting means for selecting the interpolation digital data, the interpolation digital data with the sign inverted, or "0". I will provide a. In the digital quadrature detector according to the second aspect, the time Ts between two continuous real digital data is m
The interpolated digital data at each time of division is
An interpolation calculation means is provided which can be calculated by interpolation calculation from two or more real digital data including one continuous real digital data. Further, the frequency changing parameter n (0 ≦ n ≦ m
When −1) is given, a cumulative addition means is provided for finding a time such that the time from the interpolation digital data calculated immediately before to the interpolation digital data calculated next is “Ts + n (Ts / m)”. . Then, the calculation of the interpolation digital data at the found time is repeated. Further, the calculated interpolating digital data, the interpolating digital data obtained by inverting the sign of the interpolating digital data, or “0” is selected and output by the switching selecting means. According to this, with respect to the sampling time Ts of the input digital data,
The cycle of the output digital data is "Ts + n (Ts /
m) ”. This is equivalent to changing the reference frequency of quadrature detection, and the reference frequency can be easily changed by controlling the frequency changing parameter n.

【0009】第3の観点では、本発明は、上記構成のデ
ジタル直交検波装置を具備したことを特徴とする超音波
診断装置を提供する。上記第3の観点による超音波診断
装置では、上記第2の観点によるデジタル直交検波装置
を利用するため、エコー時間が長くなるほど周波数変更
パラメータnが大きくなるように制御することによっ
て、容易にスペクトラムシフトに対処できるようにな
る。
[0009] In a third aspect, the present invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus including the digital quadrature detection apparatus having the above configuration. In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third aspect, since the digital quadrature detection apparatus according to the second aspect is used, the frequency shift parameter n is controlled to increase as the echo time increases, so that the spectrum shift can be easily performed. Will be able to deal with.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図に示す一実施形態により
本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発
明が限定されるものではない。図1は、この発明の一実
施形態の超音波診断装置1のブロック図である。この超
音波診断装置1では、超音波エコーを受信したプローブ
2の各チャネルから出力されるアナログ受信信号をA/
D変換器31〜3xによりデジタルデータD1〜Dxに
変換する。次に、各デジタルデータD1〜Dxを遅延回
路41〜4xにより遅延し、デジタルデータd1〜dx
とする。次に、各デジタルデータd1〜dxを直交検波
回路61〜6xにより直交検波してチャネル同相成分I
1〜Ixおよびチャネル直交成分Q1〜Qxを取り出
す。次に、チャネル同相成分I1〜Ixを加算回路7I
で加算して合成同相成分Iを取得すると共に、チャネル
直交成分Q1〜Qxを加算回路7Qで加算して合成直交
成分Qを取得する。そして、これら合成同相成分Iおよ
び合成直交成分QからDSC8でドプラ画像やカラーフ
ローマッピング画像を生成し、表示装置9で表示する。
制御回路5は、チャネル間の整相のための遅延時間を決
定し、制御信号により前記遅延回路41〜4xの遅延時
間を制御する。また、制御回路5は、エコー時間が長く
なるほど大きくなるように周波数変更パラメータnを変
更し、その周波数変更パラメータnを制御信号により前
記直交検波回路61〜6xに与える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawings. The present invention is not limited to this. FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. In this ultrasonic diagnostic apparatus 1, the analog reception signal output from each channel of the probe 2 that receives the ultrasonic echo is
The D converters 31 to 3x convert the digital data D1 to Dx. Next, each of the digital data D1 to Dx is delayed by the delay circuits 41 to 4x to obtain the digital data d1 to dx.
And Next, the digital data d1 to dx are quadrature-detected by the quadrature detection circuits 61 to 6x, and the channel in-phase component I is obtained.
1 to Ix and channel quadrature components Q1 to Qx are extracted. Next, the channel in-phase components I1 to Ix are added to the adding circuit 7I.
In addition, the combined in-phase component I is obtained and the channel quadrature components Q1 to Qx are added in the addition circuit 7Q to obtain the synthesized quadrature component Q. Then, the Doppler image and the color flow mapping image are generated by the DSC 8 from the combined in-phase component I and the combined quadrature component Q, and displayed on the display device 9.
The control circuit 5 determines a delay time for phasing between channels and controls the delay time of the delay circuits 41 to 4x by a control signal. Further, the control circuit 5 changes the frequency changing parameter n so that it becomes longer as the echo time becomes longer, and gives the frequency changing parameter n to the quadrature detection circuits 61 to 6x by a control signal.

【0011】前記遅延回路41〜4xとしては、特開平
5−184568号公報に開示の「デジタル位相装置」
を用いることが出来る。
As the delay circuits 41 to 4x, a "digital phase device" disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-184568 is disclosed.
Can be used.

【0012】図2は、第1チャネル直交検波回路61の
ブロック図である。タイミング制御回路103は、デジ
タルデータd1〜dxのサンプリング周期をTsとし、
その周期Tsを分割する分割数をmとするとき、前記制
御回路5から周波数変更パラメータnが与えられると、
“Ts+n(Ts/m)”の周期でデジタルデータを出
力するようにマルチプレクサ513および515を制御
する。また、“Ts+n(Ts/m)”の周期で“n”
をアキュムレータ104に加算する。但し、n=0のと
きはアキュムレータ104へクリア信号CLを出力す
る。なお、nは、0,1,2,…,m−1のいずれかで
ある。
FIG. 2 is a block diagram of the first channel quadrature detection circuit 61. The timing control circuit 103 sets the sampling cycle of the digital data d1 to dx to Ts,
When the number of divisions for dividing the period Ts is m, and the frequency changing parameter n is given from the control circuit 5,
The multiplexers 513 and 515 are controlled so as to output digital data at a cycle of "Ts + n (Ts / m)". In addition, “n” in the cycle of “Ts + n (Ts / m)”
Is added to the accumulator 104. However, when n = 0, the clear signal CL is output to the accumulator 104. Note that n is any of 0, 1, 2, ..., M-1.

【0013】アキュムレータ104は、最小値“0”か
ら最大値“m−1”まで循環的に累積加算し、和iを出
力する。例えば、前記タイミング制御回路103から
“Ts+2(Ts/m)”の周期でn=2が与えられる
と、和iとして、0,2,4,6,8を循環的に出力す
る。また、例えば、“Ts+3(Ts/m)”の周期で
n=3が与えられると、和iとして、0,3,6,9,
2,5,8,1,4,7を循環的に出力する。また、ア
キュムレータ104は、クリア信号CLが与えられる
と、和i=0とする。
The accumulator 104 cyclically cumulatively adds from the minimum value "0" to the maximum value "m-1", and outputs a sum i. For example, when n = 2 is given from the timing control circuit 103 in a cycle of "Ts + 2 (Ts / m)", 0, 2, 4, 6, 8 are cyclically output as the sum i. Further, for example, when n = 3 is given in the cycle of “Ts + 3 (Ts / m)”, the sum i is 0, 3, 6, 9,
2, 5, 8, 1, 4, 7 are cyclically output. Further, the accumulator 104 sets the sum i = 0 when it receives the clear signal CL.

【0014】係数テーブル105は、図3に示すよう
に、連続する2つのデジタルデータd12およびd13間を
m分割した時刻のうちのi番目(i=0,1,…,m−
1)の補間デジタルデータe1iを、4つのデジタルデー
タd11,d12,d13,d14から混合スプライン補間によ
り算出するための補間係数k1i,k2i,k3i,k4iを記
憶している。そして、前記アキュムレータ104から和
iが与えられると、その和iに対応する補間係数k1i,
k2i,k3i,k4iを係数レジスタ19,21,26,2
5へ出力する。なお、i=0のときの補間係数k1i,k
2i,k3i,k4iは、0,1,0,0であり、これは2つ
の連続するデジタルデータd12およびd13のうちの早い
方の時刻のデジタルデータd13がそのまま補間デジタル
データe10になることを意味している。
The coefficient table 105, as shown in FIG. 3, is the i-th (i = 0, 1, ..., M-) of the time when two consecutive digital data d12 and d13 are divided by m.
Interpolation coefficients k1i, k2i, k3i, k4i for calculating the interpolation digital data e1i of 1) from the four digital data d11, d12, d13, d14 by mixed spline interpolation are stored. When the sum i is given from the accumulator 104, the interpolation coefficient k1i corresponding to the sum i,
k2i, k3i, and k4i are assigned to coefficient registers 19, 21, 26, 2
Output to 5. Note that the interpolation coefficients k1i, k when i = 0
2i, k3i, k4i are 0, 1, 0, 0, which means that the digital data d13 at the earlier time of the two consecutive digital data d12 and d13 becomes the interpolated digital data e10 as it is. is doing.

【0015】データレジスタ15は、第1チャネルデジ
タルデータd11を保持する。また、データレジスタ15
は、新たなデジタルデータを保持する前に、それまで保
持していたデジタルデータをデータレジスタ16にシフ
トする。そこで、データレジスタ16は、第1チャネル
デジタルデータd11のサンプリング時刻よりもサンプリ
ング時間Tsだけ前のサンプリング時刻におけるデジタ
ルデータd12を保持する。また、データレジスタ16
は、新たなデジタルデータを保持する前に、それまで保
持していたデジタルデータをデータレジスタ17にシフ
トする。そこで、データレジスタ17は、第1チャネル
デジタルデータd12のサンプリング時刻よりもサンプリ
ング時間Tsだけ前のサンプリング時刻におけるデジタ
ルデータd13を保持する。また、データレジスタ17
は、新たなデジタルデータを保持する前に、それまで保
持していたデジタルデータをデータレジスタ18にシフ
トする。そこで、データレジスタ18は、第1チャネル
デジタルデータd13のサンプリング時刻よりもサンプリ
ング時間Tsだけ前のサンプリング時刻におけるデジタ
ルデータd14を保持する。
The data register 15 holds the first channel digital data d11. In addition, the data register 15
Shifts the previously held digital data to the data register 16 before holding new digital data. Therefore, the data register 16 holds the digital data d12 at the sampling time that is earlier than the sampling time of the first channel digital data d11 by the sampling time Ts. In addition, the data register 16
Shifts the previously held digital data to the data register 17 before holding new digital data. Therefore, the data register 17 holds the digital data d13 at the sampling time that is earlier than the sampling time of the first channel digital data d12 by the sampling time Ts. In addition, the data register 17
Shifts the previously held digital data to the data register 18 before holding new digital data. Therefore, the data register 18 holds the digital data d14 at the sampling time point before the sampling time Ts of the sampling time of the first channel digital data d13.

【0016】係数レジスタ19,21,23,25は、
前記係数テーブル105から与えられた補間係数k1i,
k2i,k3i,k4iを保持している。
The coefficient registers 19, 21, 23 and 25 are
Interpolation coefficient k1i given from the coefficient table 105,
It holds k2i, k3i, and k4i.

【0017】乗算器20,22,24,26は、各デー
タレジスタ15,16,17,18に保持したデジタル
データd11,d12,d13,d14と係数レジスタ19,2
1,23,25に保持した補間係数k1i,k2i,k3i,
k4iとをそれぞれ乗算し、得られた積を加算器27に出
力する。加算器27は各積を加算し、その和e1iを補間
デジタルデータE1とする。
The multipliers 20, 22, 24 and 26 have digital data d11, d12, d13 and d14 and coefficient registers 19 and 2 held in the data registers 15, 16, 17 and 18, respectively.
Interpolation coefficients k1i, k2i, k3i held in 1, 23, 25,
k4i is respectively multiplied, and the obtained product is output to the adder 27. The adder 27 adds the products and uses the sum e1i as the interpolated digital data E1.

【0018】前記補間デジタルデータE1は、乗算器5
12およびマルチプレクサ513に入力される。前記乗
算器512は、補間デジタルデータE1に“−1”を乗
算し、符号を反転した補間デジタルデータ“−E1”を
マルチプレクサ513へ出力する。前記マルチプレクサ
513は、前記制御回路5からの制御信号に基づいて前
記補間デジタルデータE1または符号を反転した補間デ
ジタルデータ“−E1”または“0”を選択し、前記タ
イミング制御回路103から指示されたタイミングでマ
ルチプレクサ515へ出力する。前記マルチプレクサ5
15は、前記制御回路5からの制御信号に基づいて前記
マルチプレクサ513で選択された前記補間デジタルデ
ータE1または符号を反転した補間デジタルデータ“−
E1”または“0”をローパスフィルタ516またはロ
ーパスフィルタ517のいずれへ出力かを切り替えると
共に、前記タイミング制御回路103から指示されたタ
イミングで出力する。
The interpolation digital data E1 is multiplied by the multiplier 5
12 and the multiplexer 513. The multiplier 512 multiplies the interpolated digital data E1 by “−1” and outputs the interpolated digital data “−E1” whose sign is inverted to the multiplexer 513. The multiplexer 513 selects the interpolated digital data E1 or the interpolated digital data “−E1” or “0” in which the sign is inverted based on the control signal from the control circuit 5, and is instructed by the timing control circuit 103. Output to the multiplexer 515 at the timing. The multiplexer 5
Reference numeral 15 denotes the interpolation digital data E1 selected by the multiplexer 513 based on the control signal from the control circuit 5 or the interpolation digital data “−” whose sign is inverted.
The output of E1 "or" 0 "is switched to either the low-pass filter 516 or the low-pass filter 517, and is output at the timing instructed by the timing control circuit 103.

【0019】前記ローパスフィルタ516は、ベースバ
ンドを取り出して、第1チャネル同相成分I1として出
力する。また、前記ローパスフィルタ517は、ベース
バンドを取り出して、第1チャネル直交成分Q1として
出力する。
The low pass filter 516 extracts the base band and outputs it as the first channel in-phase component I1. Further, the low pass filter 517 extracts the base band and outputs it as the first channel quadrature component Q1.

【0020】図4は、m=10,n=2の場合に出力さ
れる第1チャネル同相成分I1と第1チャネル直交成分
Q1の説明図である。まず、開始時にi=0であり、デ
ジタルデータd1aがそのまま補間デジタルデータE1
として算出され、それが第1チャネル同相成分I1とし
て出力されたとする。それから“Ts+2(Ts/1
0)”の時間後に、デジタルデータd1d,d1c,d1b,
d1aからi=2の時刻の補間デジタルデータE1が算出
され、これが第1チャネル直交成分Q1として出力され
る。それから“Ts+2(Ts/10)”の時間後に、
デジタルデータd1e,d1d,d1c,d1bからi=4の時
刻の補間デジタルデータE1が算出され、その符号を反
転した補間デジタルデータ“−E1”が第1チャネル同
相成分I1として出力される。それから“Ts+2(T
s/10)”の時間後に、デジタルデータd1f,d1e,
d1d,d1cからi=6の時刻の補間デジタルデータE1
が算出され、その符号を反転した補間デジタルデータ
“−E1”が第1チャネル直交成分Q1として出力され
る。それから“Ts+2(Ts/10)”の時間後に、
デジタルデータd1g,d1f,d1e,d1dからi=8の時
刻の補間デジタルデータE1が算出され、それが第1チ
ャネル同相成分I1として出力される。それから“Ts
+2(Ts/10)”の時間後に、デジタルデータd1
i,d1h,dig,d1fからi=0の時刻の補間デジタル
データE1が算出され、それが第1チャネル直交成分Q
1として出力される。なお、このとき用いられるデジタ
ルデータは、d1h,dig,d1f,d1eでなく、d1i,d
1h,dig,d1fである。これは、出力タイミングとその
時に保持されているデジタルデータの範囲を示すスケー
ル(図4)から理解されるであろう。それから“Ts+
2(Ts/10)”の時間後に、デジタルデータd1i,
d1h,dig,d1fからi=2の時刻の補間デジタルデー
タE1が算出され、その符号を反転した補間デジタルデ
ータ“−E1”が第1チャネル同相成分I1として出力
される。なお、このとき用いられるデジタルデータも、
前と同じd1i,d1h,dig,d1fである。これも、出力
タイミングとその時に保持されているデジタルデータの
範囲を示すスケール(図4)から理解されるであろう。
以下、同様にして、“Ts+2(Ts/10)”の周期
で第1チャネル同相成分I1と第1チャネル直交成分Q
1とが順に出力される。これは、サンプリング周期Ts
のデジタルデータを、周期4{Ts+2(Ts/1
0)}の参照周波数でデジタル直交検波した結果に外な
らない。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the first channel in-phase component I1 and the first channel quadrature component Q1 output when m = 10 and n = 2. First, at the start, i = 0, and the digital data d1a is directly interpolated digital data E1.
And is output as the first channel in-phase component I1. Then, "Ts + 2 (Ts / 1
0) ”, the digital data d1d, d1c, d1b,
Interpolated digital data E1 at the time of i = 2 is calculated from d1a, and this is output as the first channel orthogonal component Q1. Then, after "Ts + 2 (Ts / 10)",
Interpolation digital data E1 at the time of i = 4 is calculated from the digital data d1e, d1d, d1c, d1b, and interpolation digital data "-E1" with the sign thereof inverted is output as the first channel in-phase component I1. Then, "Ts + 2 (T
s / 10) ”, the digital data d1f, d1e,
Interpolated digital data E1 at time i = 6 from d1d and d1c
Is calculated, and the interpolated digital data “−E1” whose sign is inverted is output as the first channel orthogonal component Q1. Then, after "Ts + 2 (Ts / 10)",
From the digital data d1g, d1f, d1e, d1d, the interpolated digital data E1 at the time i = 8 is calculated and output as the first channel in-phase component I1. Then "Ts
+2 (Ts / 10) "time later, digital data d1
Interpolated digital data E1 at the time of i = 0 is calculated from i, d1h, dig, and d1f, which is the first channel quadrature component Q.
It is output as 1. The digital data used at this time is not d1h, dig, d1f, d1e, but d1i, d
1h, dig and d1f. This will be understood from the scale (FIG. 4) showing the output timing and the range of digital data held at that time. Then “Ts +
After 2 (Ts / 10) ", the digital data d1i,
The interpolated digital data E1 at the time of i = 2 is calculated from d1h, dig, and d1f, and the interpolated digital data "-E1" whose sign is inverted is output as the first channel in-phase component I1. The digital data used at this time is also
The same d1i, d1h, dig, and d1f as before. This will also be understood from the scale (FIG. 4) showing the output timing and the range of digital data held at that time.
Thereafter, similarly, the first channel in-phase component I1 and the first channel quadrature component Q are similarly cycled at "Ts + 2 (Ts / 10)".
1 and are sequentially output. This is the sampling period Ts
Digital data of the period 4 {Ts + 2 (Ts / 1
0)} is the result of digital quadrature detection at the reference frequency.

【0021】図5は、m=10,n=3の場合に出力さ
れる第1チャネル同相成分I1と第1チャネル直交成分
Q1の説明図である。まず、開始時にi=0であり、デ
ジタルデータd1aがそのまま補間デジタルデータE1
として算出され、それが第1チャネル同相成分I1とし
て出力されたとする。それから“Ts+3(Ts/1
0)”の時間後に、デジタルデータd1d,d1c,d1b,
d1aからi=3の時刻の補間デジタルデータE1が算出
され、これが第1チャネル直交成分Q1として出力され
る。それから“Ts+3(Ts/10)”の時間後に、
デジタルデータd1e,d1d,d1c,d1bからi=6の時
刻の補間デジタルデータE1が算出され、その符号を反
転した補間デジタルデータ“−E1”が第1チャネル同
相成分I1として出力される。それから“Ts+3(T
s/10)”の時間後に、デジタルデータd1f,d1e,
d1d,d1cからi=9の時刻の補間デジタルデータE1
が算出され、その符号を反転した補間デジタルデータ
“−E1”が第1チャネル直交成分Q1として出力され
る。それから“Ts+3(Ts/10)”の時間後に、
デジタルデータd1h,dig,d1f,d1eからi=2の時
刻の補間デジタルデータE1が算出され、それが第1チ
ャネル同相成分I1として出力される。なお、このとき
用いられるデジタルデータは、dig,d1f,d1e,d1d
でなく、d1h,dig,d1f,d1eである。これは、出力
タイミングとその時に保持されているデジタルデータの
範囲を示すスケール(図5)から理解されるであろう。
それから“Ts+3(Ts/10)”の時間後に、デジ
タルデータd1i,d1h,dig,d1fからi=5の時刻の
補間デジタルデータE1が算出され、それが第1チャネ
ル直交成分Q1として出力される。以下、同様にして、
“Ts+3(Ts/10)”の周期で第1チャネル同相
成分I1と第1チャネル直交成分Q1とが順に出力され
る。これは、サンプリング周期Tsのデジタルデータ
を、周期4{Ts+3(Ts/10)}の参照周波数で
デジタル直交検波した結果に外ならない。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the first channel in-phase component I1 and the first channel quadrature component Q1 output when m = 10 and n = 3. First, at the start, i = 0, and the digital data d1a is directly interpolated digital data E1.
And is output as the first channel in-phase component I1. Then, "Ts + 3 (Ts / 1
0) ”, the digital data d1d, d1c, d1b,
Interpolated digital data E1 at the time of i = 3 is calculated from d1a, and this is output as the first channel orthogonal component Q1. Then, after the time of "Ts + 3 (Ts / 10)",
Interpolation digital data E1 at time i = 6 is calculated from the digital data d1e, d1d, d1c, d1b, and interpolated digital data "-E1" whose sign is inverted is output as the first channel in-phase component I1. Then, "Ts + 3 (T
s / 10) ”, the digital data d1f, d1e,
Interpolated digital data E1 at time i = 9 from d1d and d1c
Is calculated, and the interpolated digital data “−E1” whose sign is inverted is output as the first channel orthogonal component Q1. Then, after the time of "Ts + 3 (Ts / 10)",
Interpolated digital data E1 at the time of i = 2 is calculated from the digital data d1h, dig, d1f, d1e, and is output as the first channel in-phase component I1. The digital data used at this time is dig, d1f, d1e, d1d.
Not d1h, dig, d1f, d1e. This will be understood from the scale (FIG. 5) showing the output timing and the range of digital data held at that time.
Then, after a time "Ts + 3 (Ts / 10)", the interpolated digital data E1 at the time of i = 5 is calculated from the digital data d1i, d1h, dig, d1f and is output as the first channel orthogonal component Q1. In the same way,
The first channel in-phase component I1 and the first channel quadrature component Q1 are sequentially output at a cycle of "Ts + 3 (Ts / 10)". This is nothing but the result of digital quadrature detection of the digital data of the sampling period Ts at the reference frequency of the period 4 {Ts + 3 (Ts / 10)}.

【0022】他のチャネルの直交検波回路62〜6xの
構成も上記第1チャネル直交検波回路61と同様であ
る。
The configurations of the quadrature detection circuits 62 to 6x for the other channels are the same as those of the first channel quadrature detection circuit 61.

【0023】以上の超音波診断装置1によれば、周波数
変更パラメータnを変更することにより容易に参照周波
数を変更できるようになる。そして、エコー時間が長く
なるほど周波数変更パラメータnが大きくなるように制
御することによって、容易にスペクトラムシフトに対処
できるようになる。また、従来の回転行列法のように周
波数のシフトを大きくすると折り返しが発生してしま
う、といった問題点を生じることも防止できる。
According to the ultrasonic diagnostic apparatus 1 described above, the reference frequency can be easily changed by changing the frequency changing parameter n. Then, the spectrum shift can be easily dealt with by controlling the frequency changing parameter n to increase as the echo time increases. In addition, it is possible to prevent a problem that folding occurs when the frequency shift is increased as in the conventional rotation matrix method.

【0024】なお、上記実施例のように混合スプライン
補間を用いれば、補間点の前後4点のデータのみで補間
が可能であるため、リアルタイムシステムとして好適で
ある。但し、Bスプライン補間や,雲型定規スプライン
補間等を用いてもよい。
If mixed spline interpolation is used as in the above embodiment, interpolation can be performed only with data of four points before and after the interpolation point, which is suitable as a real-time system. However, B spline interpolation, cloud type ruler spline interpolation, or the like may be used.

【0025】また、前記遅延回路41〜4xとして用い
ている特開平5−184568号公報に開示の「デジタ
ル位相装置」は基本的な構成が直交検波回路61〜6x
と同じであるため、補間係数を工夫することによって、
遅延回路41〜4xの機能を直交検波回路61〜6xに
兼用させ、遅延回路41〜4xを省略することも可能で
ある。
The "digital phase device" disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-184568 used as the delay circuits 41 to 4x has a quadrature detection circuit 61 to 6x as a basic configuration.
Since it is the same as, by devising the interpolation coefficient,
It is also possible that the functions of the delay circuits 41 to 4x are shared by the quadrature detection circuits 61 to 6x and the delay circuits 41 to 4x are omitted.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明のデジタル直交検波方法およびデ
ジタル直交検波装置によれば、デジタル直交検波の参照
周波数を細かく変更することが出来る。また、本発明の
超音波診断装置によれば、従来とは異なる方法によりス
ペクトラムシフトに対処できるようになる。
According to the digital quadrature detection method and the digital quadrature detection device of the present invention, the reference frequency of the digital quadrature detection can be finely changed. Further, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, it becomes possible to deal with spectrum shift by a method different from the conventional method.

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

【図1】この発明の一実施形態の超音波診断装置のブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の第1チャネル直交検波回路の詳細ブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a detailed block diagram of a first channel quadrature detection circuit of FIG.

【図3】デジタルデータの補間の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of interpolation of digital data.

【図4】m=10,n=2の場合に出力される第1チャ
ネル同相成分I1と第1チャネル直交成分Q1の説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a first channel in-phase component I1 and a first channel quadrature component Q1 output when m = 10 and n = 2.

【図5】m=10,n=3の場合に出力される第1チャ
ネル同相成分I1と第1チャネル直交成分Q1の説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a first channel in-phase component I1 and a first channel quadrature component Q1 output when m = 10 and n = 3.

【図6】スペクトラムシフトの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of spectrum shift.

【図7】ダイナミックフィルタリング法の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a dynamic filtering method.

【図8】回転行列法の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a rotation matrix method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超音波診断装置 2 プローブ 31〜3x A/Dコンバータ 41 第1チャネル遅延回路 4x 第xチャネル遅延回路 5 制御回路 61 第1チャネル直交検波回路 6x 第xチャネル直交検波回路 7I,7Q 加算回路 8 デジタルスキャンコンバータ 9 表示装置 15〜18 データレジスタ 19,21,23,25 係数レジスタ 20,22,24,26 乗算器 27 加算器 103 タイミング制御回路 104 アキュムレータ 105 係数テーブル 512 乗算器 513,515 マルチプレクサ 516,517 ローパスフィルタ 1 Ultrasonic diagnostic equipment 2 probes 31-3x A / D converter 41 First Channel Delay Circuit 4x xth channel delay circuit 5 control circuit 61 First Channel Quadrature Detection Circuit 6x x-th channel quadrature detection circuit 7I, 7Q adder circuit 8 Digital scan converter 9 Display device 15-18 Data register 19,21,23,25 Coefficient register 20, 22, 24, 26 Multiplier 27 adder 103 Timing control circuit 104 Accumulator 105 coefficient table 512 multiplier 513, 515 multiplexer 516,517 Low-pass filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 8/00-8/15

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 サンプリング周期Tsを分割する分割数
m及び周波数変更パラメータn(0≦n≦m−1 但
し、n,mは整数)を指定し、 最小値“0”から最大値“m−1”までの範囲で周波数
変更パラメータnを累積加算してその和iを算出し、 補間演算に用いる係数であって最小値“0”から最大値
“m−1”までの整数にそれぞれ対応した係数の中から
前記和iに対応する係数を入力するとともに、 サンプリング周期Ts毎にサンプリングされたデジタル
データ(実デジタルデータ)を入力し、 複数の前記実デジタルデータと前記和iに対応する係数
とを用いた補間演算により2つの連続する実デジタルデ
ータ間をm分割した時刻のうちのi番目(但し、i=0の
ときは2つの連続する実デジタルデータのうちの早い方
の時刻とする。)のデジタルデータ(補間デジタルデー
タ)を算出して“Ts+n(Ts/m)”の周期で補間
デジタルデータを出力し、 出力された補間デジタルデータまたはその符号を反転し
た補間デジタルデータまたは“0”を選択して出力する
ことを特徴とするデジタル直交検波方法。
1. A number of divisions m for dividing a sampling period Ts and a frequency change parameter n (0 ≦ n ≦ m−1, where n and m are integers) are specified, and a minimum value “0” to a maximum value “m−” are specified. The frequency change parameter n is cumulatively added in the range up to 1 "to calculate the sum i, and the coefficient is used for the interpolation calculation and corresponds to each integer from the minimum value" 0 "to the maximum value" m-1 ". A coefficient corresponding to the sum i is input from among the coefficients, and digital data (actual digital data) sampled at every sampling period Ts is input, and a plurality of the real digital data and the coefficient corresponding to the sum i are input. Of the time when m is divided between two continuous real digital data by the interpolation calculation using (where i = 0, the earlier time of the two continuous real digital data is set. )of Digital data (interpolation digital data) is calculated, interpolation digital data is output at a cycle of "Ts + n (Ts / m)", and the output interpolation digital data or the interpolation digital data with its sign inverted or "0" is selected. A digital quadrature detection method, which is characterized in that
【請求項2】 サンプリング周期Ts毎にサンプリング
されたデジタルデータ(実デジタルデータ)を複数個記
憶するデータ記憶手段と、 最小値“0”から最大値“m−1”まで循環的に累積加
算する累積加算手段であって、周波数変更パラメータn
(0≦n≦m−1 但し、n,mは整数)を累積加算し
その和iを出力する累積加算手段と、 補間演算に用いる係数であって最小値“0”から最大値
“m−1”までの整数にそれぞれ対応した係数を記憶し
ており、前記累積加算手段が出力する和iに対応する前
記係数を出力する係数テーブルと、 前記データ記憶手段から読み出した複数の実デジタルデ
ータと前記係数テーブルから読み出した係数とを用いた
補間演算により2つの連続する実デジタルデータ間をm
分割した時刻のうちのi番目(但し、i=0のときは2つ
の連続する実デジタルデータのうちの早い方の時刻とす
る。)のデジタルデータ(補間デジタルデータ)を算出
し、“Ts+n(Ts/m)”の周期で補間デジタルデ
ータを出力する補間演算手段と、 前記補間デジタルデータの符号を反転する符号反転手段
と、 前記補間デジタルデータまたは前記符号を反転した補間
デジタルデータまたは“0”を選択する切換選択手段と
を具備したことを特徴とするデジタル直交検波装置。
2. Data storage means for storing a plurality of digital data (actual digital data) sampled at every sampling period Ts, and cumulatively cyclically add from a minimum value "0" to a maximum value "m-1". A cumulative addition means, which is a frequency changing parameter n
(0 ≦ n ≦ m−1, where n and m are integers), and a cumulative addition means for cumulatively adding and outputting the sum i, and a coefficient used in the interpolation calculation from the minimum value “0” to the maximum value “m− A coefficient table which stores coefficients corresponding to integers up to 1 ″, outputs the coefficient corresponding to the sum i output by the cumulative addition means, and a plurality of real digital data read from the data storage means The distance between two consecutive real digital data is m
The i-th digital data (interpolated digital data) of the divided time (however, when i = 0, the earlier time of the two continuous real digital data) is calculated, and "Ts + n ( Ts / m) ”, interpolation calculation means for outputting interpolation digital data at a cycle of Ts / m), sign inverting means for inverting the sign of the interpolation digital data, interpolation digital data, or interpolation digital data with the sign inverted, or“ 0 ” A digital quadrature detection device, comprising: a switching selection unit for selecting.
【請求項3】 請求項2に記載のデジタル直交検波装置
を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
3. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising the digital quadrature detection device according to claim 2.
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