JPH01227742A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents

Ultrasonic diagnostic device

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JPH01227742A
JPH01227742A JP63051653A JP5165388A JPH01227742A JP H01227742 A JPH01227742 A JP H01227742A JP 63051653 A JP63051653 A JP 63051653A JP 5165388 A JP5165388 A JP 5165388A JP H01227742 A JPH01227742 A JP H01227742A
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signal
delay
circuit
correlation
correlator
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JP63051653A
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Toshiro Kondo
敏郎 近藤
Masao Kuroda
正夫 黒田
Shinji Kishimoto
眞治 岸本
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Medical Corp
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Abstract

PURPOSE:To converge an ultrasonic beam in best condition by specifying the delay quantity of a wave-receiving signal so that the correlation function of the wave-receiving signal can be made the largest. CONSTITUTION:At a correlation device 17 in a phasing circuit 6', one of the wave-receiving signals inputted from plural oscillator elements 1, 1... through delay circuits 7, respectively, is made into a referring signal, and the operation of the correlation function of the signal and the other wave-receiving signals is executed for a specific period. At a control circuit 18, the output signal from the correlation device 17 is inputted, the delay quantity given to the other wave- receiving signals is obtained so that the correlation function can be made the largest, the signal from the control circuit 18 is inputted to a delay circuit controller 19, and thereby, an optimum delay time is set to the delay circuits 7 by the delay circuit controller device 19.

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、特に自動焦点機能
を有する整相回路において被検体の診断部□位により音
速分布が一様でない場合でも超音波ビームを最良状態で
収束させるように遅延時間・1を補正することができる
超音波診断装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that uses ultrasound to obtain a tomographic image of a diagnostic region of a subject, and particularly relates to a phasing circuit having an autofocus function. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that can correct delay time 1 so that an ultrasonic beam is converged in the best condition even when the sound velocity distribution is not uniform depending on the position of the diagnostic section of a subject.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の超音波診断装置は、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、上記各振動子素子に所定
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
する送波パルス発生器と、上記探触子の各振動子素子か
らの受波信号に所定の遅延時間を与える遅延回路及び各
遅延回路から出力され位相が揃えられた受波信号を加算
する加算器を備えた・整相回路と、この整相回路で整相
された信号を検波する検波器と、この検波器からの出力
信号を画像として表示する表示装置とを有して成ってい
た。このような超音波診断装置に用いられている超音波
ビームの電子収束法は、第6図に示すように、幅の狭い
圧電素子からなる振動子素子1,1.・・・を直線状に
等間隔で配列した探触子2で診断部位からの反射エコー
を受波する際に、特定の位置すなわち焦点Fからの反射
エコー信号がどの振動子素子1,1.・・・で受波した
ものでも総て同時刻に到達したごとくなるように、それ
ぞれの振動子素子1,1. からの電気信号に遅延線3
などを用いて遅延を与えて位相を揃え、加算器3で加算
することにより超音波ビームに指向性を与えるものであ
る。
Conventional ultrasonic diagnostic equipment includes a probe in which a plurality of transducer elements are arranged and transmits and receives ultrasonic waves, and a transducer that applies a drive pulse for emitting ultrasonic waves by giving a predetermined delay time to each of the transducer elements. A wave pulse generator, a delay circuit that gives a predetermined delay time to the received signal from each transducer element of the probe, and an adder that adds the received signals output from each delay circuit and whose phases are aligned. It consisted of a phasing circuit, a detector for detecting the signal phased by the phasing circuit, and a display device for displaying the output signal from the detector as an image. As shown in FIG. 6, the ultrasound beam electron focusing method used in such ultrasound diagnostic equipment uses transducer elements 1, 1 . . . made of narrow piezoelectric elements. When receiving reflected echoes from a diagnostic site with a probe 2 arranged linearly at equal intervals, it is determined which transducer elements 1, 1, . . . . . , each transducer element 1, 1 . delay line 3 to the electrical signal from
The ultrasonic beam is provided with a delay and the phases are aligned, and an adder 3 adds the signals to give directivity to the ultrasonic beam.

このような原理の超音波ビームの電子収束法を用いた超
音波診断装置を被検体としての実際の生体に用いた場合
、その生体内の各種組織の音速が均一でないため、上記
探触子2の各々の振動子素子1,1.・・からの受波信
号に、上述のようにそれぞれ所定の遅延を与えただけで
は超音波ビームの指向性か劣化することがあった。この
ような超音波ビームの指向性の劣化は、生体内にて層状
の脂肪、腹面部などが存在する部位を診断する場合に顕
著に現われるものであった。
When an ultrasonic diagnostic apparatus using an electron focusing method of ultrasound beams based on this principle is used on an actual living body as a subject, the speed of sound in various tissues within the living body is not uniform, so the probe 2 Each of the transducer elements 1, 1. If only a predetermined delay was given to the received signals from ... as described above, the directivity of the ultrasonic beam could deteriorate. Such deterioration in the directivity of the ultrasonic beam is noticeable when diagnosing a region in a living body where a layer of fat, an abdominal region, etc. are present.

このような問題点を解決するため、従来は、探触子2の
各振動子素子1,1間の受波信号に与えるべき遅延を位
相フィードバックにより適正に補正することが提案され
ている(日木超音波医学会講演論文集第51巻第159
頁〜160頁昭和62年11月発行)。以下、その構成
と原理を第7図を参照して説明する。図において、符号
2は複数の振動子素子1,1.・・・が−列状に配列さ
れ超音波を送受波する探触子であり、符号5は上記探触
子2の各振動子素子1,1.・・・で受信した受波信号
のチャンネル#1.#2.・ごとに設けられ上記受波信
号を増幅する増幅器であり、符号6は上記増幅器5,5
.・・・を介して入力した各振動子素子1,1.・から
の受波信号に所定の遅延時間を与えて位相を揃え加算し
て出力する整相回路である。上記整相回路6は、図示外
の制御装置−:3− からの制御信号により遅延量が変わり上記各振動子素子
」、1.・・・からの受波信号に所定の遅延時間を与え
る遅延回路7,7.・・・と、各遅延回路7゜7、・・
・から出力され位相が揃えられた受波信号を加算する加
算器8と、二つの受波信号の位相差を比較するP L 
L (Phase Locked Loop) 9 +
 9 +・・・とで構成されている。なお、上記PLL
9は、第7図の一部に拡大して示すように、位相比較器
10とローパスフィルタ11とから成る。また、第7図
においては、整相回路6より後の検波器と表示装置、及
び送波信号系並びに全体の制御装置は図示省略しである
In order to solve such problems, it has conventionally been proposed to appropriately correct the delay given to the received signal between each transducer element 1 of the probe 2 by phase feedback (Japanese). Proceedings of the Ki Society of Ultrasonics in Medicine, Vol. 51, No. 159
Pages 160 to 160 (Published November 1986). The configuration and principle will be explained below with reference to FIG. In the figure, reference numeral 2 indicates a plurality of transducer elements 1, 1 . . . are probes arranged in a row to transmit and receive ultrasonic waves, and reference numeral 5 indicates each transducer element 1, 1 . . . of the probe 2. Channel #1 of the received signal received by... #2.・An amplifier is provided for each of the amplifiers 5 and 5 to amplify the received signal.
.. Each transducer element 1, 1 . This is a phasing circuit that gives a predetermined delay time to the received signals from ・, aligns the phases, adds the signals, and outputs the result. The delay amount of the phasing circuit 6 changes according to a control signal from a control device (not shown). Delay circuits 7, 7 . . . provide a predetermined delay time to the received signals from . ...and each delay circuit 7゜7,...
Adder 8 that adds the phase-aligned received signals output from PL, and P L that compares the phase difference between the two received signals.
L (Phase Locked Loop) 9 +
It consists of 9 +... In addition, the above PLL
9 consists of a phase comparator 10 and a low-pass filter 11, as shown in a partially enlarged view in FIG. Further, in FIG. 7, the detector, display device, transmitting signal system, and overall control device after the phasing circuit 6 are not shown.

そして、上記整相回路6は、複数の振動子素子1.1.
・・・が−列状に配列された探触子2の中心付近の一つ
の振動子素子1の受波信号を参照信号として、他の振動
子素子1の受波信号について位相比較し、その結果を上
記他の振動子素子1がらの受波信号に与える遅延量にフ
ィードバックすることにより、適正な遅延時間の補正を
行おうとするものである。すなわち、上記探触子2の中
心の振動子素子1からの受波信号、つまりチャンネル#
3の受波信号を参照信号として、他の振動子素子1の受
波信号はPLL9で上記参照信号と位相比較を行い、そ
のPLL9の位相差出力により遅延回路7の遅延時間を
制御して、どの振動子素子1.1.・・・の受波信号も
各遅延回路7,7.・・・を出たときに位相が揃うよう
にするものである。
The phasing circuit 6 includes a plurality of vibrator elements 1.1.
Using the received signal of one transducer element 1 near the center of the probes 2 arranged in a row as a reference signal, the phases of the received signals of other transducer elements 1 are compared, and the received signals of the other transducer elements 1 are compared in phase. By feeding back the result to the amount of delay given to the received signal from the other transducer elements 1, it is attempted to correct the delay time appropriately. That is, the received signal from the transducer element 1 at the center of the probe 2, that is, the channel #
Using the received signal of No. 3 as a reference signal, the received signals of other transducer elements 1 are phase-compared with the reference signal in the PLL 9, and the delay time of the delay circuit 7 is controlled by the phase difference output of the PLL 9. Which transducer element 1.1. The received signals of... are also transmitted to each delay circuit 7, 7. This is to ensure that the phases are aligned when exiting...

このとき、第7図に示す探触子2は固定されており、第
6図に示す焦点F上にあるターゲットも固定された状態
で超音波が繰り返し送受波される。
At this time, the probe 2 shown in FIG. 7 is fixed, and the ultrasonic waves are repeatedly transmitted and received while the target located on the focal point F shown in FIG. 6 is also fixed.

そして、ターゲットからの反射エコーは、繰り返し周期
Trごとにある長さのレンジゲートTgでもってサンプ
リングされるようになっており、PLL9の分周比Nは
、次式のように表すことができる。
The reflected echo from the target is sampled with a range gate Tg of a certain length at every repetition period Tr, and the frequency division ratio N of the PLL 9 can be expressed as in the following equation.

N=Tr/Tg   ・・・(1) ここで、一般に、PLL9の応答速度(ロックアツプタ
イム)は次の第(2)式で表されるので、速く位相ロッ
クするためには、ループゲインを大きくするか、または
分周比N或いは時定数T2を小さくする必要がある。
N=Tr/Tg...(1) Here, in general, the response speed (lockup time) of PLL9 is expressed by the following equation (2), so in order to achieve fast phase lock, the loop gain must be increased. It is necessary to increase the frequency division ratio N or decrease the time constant T2.

ここに、ωn:ループ帯域 にφ:位相比較器10の利得 Kv:遅延回路7の位相利得 T2:ローバスフィルタ11の時定数 そして、リアルタイム処理の超音波診断装置に、第7図
に示すようにP’LL9を組み込んだ整相回路6を適用
するためにはその応答速度を速くすることが要求される
が、これと同時に十分なS/N比を確保する必要がある
。しかし、応答速度を速くすると耐ノイズ性が悪化する
ので、両者を比較考量して最適設計をしなければならな
い。
Here, ωn: loop band φ: gain Kv of phase comparator 10: phase gain T2 of delay circuit 7: time constant of low-pass filter 11. In order to apply the phasing circuit 6 incorporating P'LL9 to the phasing circuit 6, it is required to increase its response speed, but at the same time, it is necessary to ensure a sufficient S/N ratio. However, if the response speed is increased, the noise resistance deteriorates, so the optimal design must be made by comparing the two.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、第7図に示すような従来の超音波診断装置にお
ける整相回路6では、二つの受波信号の位相差を比較し
て位相差信号を出力するPLL9を用いた閉ループの帰
還により各遅延回路7,7゜・・・の遅延時間を制御し
ているので、被検体の診断部位により超音波の伝播条件
がいろいろ変わること及び外部からの雑音の影響により
、制御系の安定性が悪くなり超音波ビームの自動焦点機
能が低下するものであった。従って、画質が劣化するこ
とがあった。また、上記雑音の影響を無くすために耐ノ
イズ性を向上すると、応答速度が遅くなるものであった
。そして、応答速度が遅くなると、繰り返し同一方向に
超音波ビームの送受波を行わなければならず、画像のリ
アルタイム性が損なわれるものであった。
However, in the phasing circuit 6 in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus as shown in FIG. Since the delay time of circuits 7, 7°, etc. is controlled, the stability of the control system may deteriorate due to various changes in ultrasound propagation conditions depending on the diagnostic part of the subject and the influence of external noise. The automatic focusing function of the ultrasound beam was degraded. Therefore, image quality may deteriorate. Furthermore, when noise resistance is improved to eliminate the influence of noise, the response speed becomes slower. If the response speed becomes slow, the ultrasonic beam must be transmitted and received repeatedly in the same direction, impairing the real-time nature of images.

そこで、本発明は、このような問題点を解決することが
できる超音波診断装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can solve these problems.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的は、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、上記各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送波パ
ルス発生器と、上記探触子の各振動子素子からの受波信
号に所定の遅延時間を与える遅延回路及び各遅延回路か
ら出力され位相が揃えられた受波信号を加算する加算器
を備えた整相回路と、この整相回路で整相された信号を
検波する検波器と、この検波器からの出力信号を画像と
して表示する表示装置とを有する超音波診断装置におい
て、上記整相回路は、複数の振動子素子からの受波信号
の一つを参照信号としこの信号と他の受波信号との相関
関数の演算を特定の期間行う相関器と、上記相関関数が
最も大きくなるように他の受波信号に与える遅延量を求
める制御回路と、この制御回路からの信号を入力して上
記遅延回路に最適の遅延時間を設定する遅延回路制御器
とを備えて成る超音波診断装置によって達成される。
The above purpose is to provide a probe in which multiple transducer elements are arranged to transmit and receive ultrasonic waves, and a transmission pulse generator that applies a driving pulse for ultrasonic emission by giving a predetermined delay time to each of the transducer elements. a delay circuit that gives a predetermined delay time to the received signal from each transducer element of the probe, and an adder that adds the received signals output from each delay circuit and whose phases are aligned. In an ultrasonic diagnostic apparatus having a phase circuit, a detector for detecting a signal phased by the phasing circuit, and a display device for displaying an output signal from the detector as an image, the phasing circuit comprises: a correlator that uses one of the received signals from a plurality of transducer elements as a reference signal and calculates a correlation function between this signal and other received signals for a specific period; Achieved by an ultrasonic diagnostic apparatus comprising a control circuit that determines the amount of delay given to the received signal, and a delay circuit controller that inputs the signal from this control circuit and sets the optimal delay time for the delay circuit. be done.

〔作 用〕[For production]

このように構成された超音波診断装置は、整相回路内の
相関器で複数の振動子素子からそれぞれ遅延回路を介し
て入力する受波信号の一つを参照信号としこの信号と他
の受波信号との相関関数の演算を特定の期間行い、制御
回路で上記相関器からの出力信号を入力して上記相関関
数が最も太きくなるように他の受波信号に与える遅延量
を求め、この制御回路からの信号を遅延回路制御器へ入
力し、この遅延回路制御器で上記遅延回路、に最適の遅
延時間を設定するものである。これにより、被検体の診
断部位によって音速分布が一様でない場合でも、超音波
ビームを最良状態で収束させるように遅延時間を補正す
ることができる。
In an ultrasonic diagnostic apparatus configured in this way, a correlator in a phasing circuit uses one of the received signals inputted from a plurality of transducer elements via a delay circuit as a reference signal, and uses this signal and other received signals as a reference signal. Calculating a correlation function with the wave signal for a specific period, inputting the output signal from the correlator in a control circuit and calculating the amount of delay to be given to other received signals so that the correlation function becomes the thickest, A signal from this control circuit is input to a delay circuit controller, and the delay circuit controller sets an optimal delay time for the delay circuit. Thereby, even if the sound velocity distribution is not uniform depending on the diagnostic site of the subject, the delay time can be corrected so that the ultrasound beam is converged in the best possible condition.

〔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。
Embodiments of the present invention will be described in detail below 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。この超音波診断装置は、  。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. This ultrasound diagnostic device is:

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、第1図瞬示すように、探触子2と、送波パル
ス発生器12と、増幅器5,5.・・・と、整相回路6
′と、検波器13と、表示装置14と、制御装置15と
を有して成る。
This system uses ultrasonic waves to obtain a tomographic image of a diagnostic region of a subject, and as shown in FIG. ...and the phasing circuit 6
', a detector 13, a display device 14, and a control device 15.

上記探触子2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振
動子索子1,1.・・・が−列状に配列されている。な
お、この探触子2は、電子リニア走査を行うため制御装
置15の制御により超音波の送受波に携わる数本の振動
子素子群を一本毎に切り換える切換スイッチ16を内蔵
している。第1図においては、五本の振動子素子群が順
次選択され、それぞれ後述の増幅器5,5.・に接続さ
れるようになっている。送波パルス発生器12は、上記
探触子2の各振動子素子1,1.・・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
、制御装置15で超音波ビームの指向性及び収束点が任
意に制御できるようになっている。増幅器5,5.・・
は、上記切換スイッチ16を介して人力する探触子2で
受波した反射エコー信号を増幅するもので、各振動子素
子1,1゜・で受信した受波信号のチャンネル#1.#
2゜・・#5ごとに並列に設けられている。整相回路6
′は、上記増幅器5,5.・・・を介して入力した各振
動子素子1,1.・・・からの受波信号に遅延回路7.
7.・・で所定の遅延時間を与えて位相を揃え、加算器
8で加算して出力することにより超音波ビームに指向性
を与えるものである。なお、」二記遅延回路7は、タッ
プ付の遅延線とそのタップに接続されたアナログスイッ
チとから成り、制御装置15からの制御信号により上記
アナログスイッチを切り換えて遅延時間を可変するよう
になっている。検波器13は、上記整相回路6′の出力
側に設けられており、該整相回路6′で整相された信号
を対数圧縮した後に検波するものである。表示装置14
は、上記検波器13からの出力信号を入力して画像とし
て表示するもので、例えば半導体メモリからなるディジ
タルスキャンコンバータと標準走査方式のテレビモニタ
とから構成されている。なお、制御装置15は、上記の
各構成要素の動作を制御するものである。
The probe 2 transmits and receives ultrasonic waves to and from the diagnostic site of the subject, and includes a plurality of transducer probes 1, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2 . ... are arranged in a -column. The probe 2 has a built-in changeover switch 16 that switches between several groups of transducer elements involved in transmitting and receiving ultrasonic waves one by one under the control of a control device 15 in order to perform electronic linear scanning. In FIG. 1, five transducer element groups are sequentially selected, and amplifiers 5, 5, .・It is designed to be connected to. The transmission pulse generator 12 connects each transducer element 1, 1 . A driving pulse for ultrasonic beam emission is applied by giving a predetermined delay time to ..., and the directivity and convergence point of the ultrasonic beam can be arbitrarily controlled by the control device 15. Amplifier 5, 5.・・・
is for amplifying the reflected echo signal received by the manually operated probe 2 via the changeover switch 16, and channel #1 of the received signal received by each transducer element 1, 1°. #
2°...provided in parallel every #5. Phaser circuit 6
' is the amplifier 5, 5 . Each transducer element 1, 1 . A delay circuit 7 is applied to the received signal from...
7. . . give a predetermined delay time to align the phases, and the adder 8 adds and outputs the added signals to give directivity to the ultrasonic beam. The delay circuit 7 is composed of a tapped delay line and an analog switch connected to the tap, and the analog switch is switched by a control signal from the control device 15 to vary the delay time. ing. The detector 13 is provided on the output side of the phasing circuit 6', and detects the signal after logarithmically compressing the signal phased by the phasing circuit 6'. Display device 14
The device receives the output signal from the detector 13 and displays it as an image, and is composed of, for example, a digital scan converter made of a semiconductor memory and a standard scanning television monitor. Note that the control device 15 controls the operation of each of the above-mentioned components.

ここで、本発明においては、上記整相回路6′は、第1
図に示すように、前述の遅延回路7,7゜・・及び加算
回路8以外に、相関器17.17.・と、制御回路18
と、遅延回路制御器19とを備えて成る。上記相関器1
7は、探触子2内の複数の振動子素子1,1.・・から
の受波信号の一つを参照信号とし、この参照信号と他の
受波信号との相関関数の演算を特定の期間実行するもの
で、各遅延回路7,7.・・から加算器8へ向かう信号
線の途中に並列に設けられたA/D変換器2oにゲート
21を介してそれぞれ接続されている。そして、例えば
、探触子2内で超音波の送受波に携わる数本の振動子素
子群の中心の素子からの信号、第1図においてチャンネ
ル#3の増幅器5がらの受波信号を参照信号とし、その
他の素子からの信号すなわちチャンネル#1.#2.#
4.#5の増幅器5からの受波信号は上記の参照信号と
の相関を求めるための入力信号として、上記各相関器1
7.17.・・・で両信号間の相関関数の演算をゲー1
〜21で与えられる特定の期間そ才しぞれ実行するよう
になっている。また、制御回路18は、」二記各相関器
17.1−7.・・・の演算結果の出力信号を入力して
上記相関関数が最も大きくなるように参照信号以外の受
波信号に与える遅延量を求めるものである。なお、この
制御回路18は、上記各相関器17,1.7.・・・へ
制御信号S□を送出する一12= と共に、ゲーh21,21.・・・にゲートの開閉の制
御信号S2を送出するようになっている。さらに、遅延
回路制御器19は、上記制御回路18から出力される信
号を入力して前記各遅延回路7゜7、・・に最適の遅延
時間を設定するものである。
Here, in the present invention, the phasing circuit 6'
As shown in the figure, in addition to the aforementioned delay circuits 7, 7°, . . . and adder circuit 8, correlators 17, 17.・And control circuit 18
and a delay circuit controller 19. The above correlator 1
7 is a plurality of transducer elements 1, 1 . One of the received signals from . ... to the adder 8 via gates 21, respectively, to A/D converters 2o provided in parallel in the middle of the signal lines going from the adder 8 to the adder 8. For example, a signal from the center element of several transducer elements involved in transmitting and receiving ultrasonic waves within the probe 2, or a received signal from the amplifier 5 of channel #3 in FIG. 1, is used as a reference signal. and signals from other elements, ie channel #1. #2. #
4. The received signal from amplifier 5 #5 is input to each of the correlators 1 as an input signal for determining the correlation with the reference signal.
7.17. ... to calculate the correlation function between both signals in Game 1.
It is designed to be executed for a specific period given by ~21. Further, the control circuit 18 operates on each of the correlators 17.1-7. The output signal of the calculation result is input and the amount of delay to be given to the received signal other than the reference signal is determined so that the correlation function is maximized. Note that this control circuit 18 includes each of the correlators 17, 1.7, . . . . 112=, which sends a control signal S□ to the games h21, 21. A control signal S2 for opening and closing the gate is sent to... Furthermore, the delay circuit controller 19 inputs the signal output from the control circuit 18 and sets the optimum delay time for each of the delay circuits 7.7, .

次に、上記相関器17により参照信号と他の受波信号と
の相関関数を演算し、その相関関数が最も大きくなる遅
延量を求める原理について説明する。まず、時間の関数
v1(t)とこれを時間τだけ移動させたv2(t+で
)との間の相関R工2(τ)は、数学的には次式で表現
できる。
Next, the principle of calculating the correlation function between the reference signal and other received signals using the correlator 17 and determining the amount of delay at which the correlation function is the largest will be explained. First, the correlation R(t) between the time function v1(t) and v2 (at t+) obtained by shifting this by time τ can be expressed mathematically by the following equation.

この式は、関数■□(1)とv2(を十て)との積をと
り、その積を積分したものである。すなわち、二つの時
間の関数の相関は、第(3)式のように時間移動(遅延
)と乗算と積分とで表される。
This formula is obtained by taking the product of the function ■□ (1) and v2 (+) and integrating the product. That is, the correlation between two time functions is expressed by time movement (delay), multiplication, and integration as shown in equation (3).

以下の説明で取り上げる物理量は、本来連続したアナロ
グ変数であるが、ディジタル信号処理を行うためには、
これらの変数(時間、振幅など)は量子化して不連続な
値とする。すなわち、上記第(3)式における積分は加
算に変え、時間の関数は一定の不連続な数値をとるよう
にすると、上記の相関は次の形で表現できる。
The physical quantities discussed below are originally continuous analog variables, but in order to perform digital signal processing,
These variables (time, amplitude, etc.) are quantized into discrete values. That is, if the integration in the above equation (3) is changed to addition and the time function takes a constant discontinuous value, the above correlation can be expressed in the following form.

R(n) =Σv、(k) ・V2(k+n)  −(
4)1(ψ ここに、kとnは、それぞれ上記第(3)式におけるt
とτを意味する変数である。この第(4)式の相関R(
n)の実際の計算においては、無限にわたり積算の計算
を実施せず、kは一定の範囲の値をとるようにする。そ
のkのとるべき範囲は、例えば、二つの関数V□(k)
とV 2 (k + n )の変域、これらのサンプリ
ングしようとする部分、これらの周期性などを考慮して
決められる。そして、上記の不連続な数値の積算で表現
した第(4)式に基づくと、相関R(n)の計算は、デ
ィジタル回路により実現できる。
R(n) = Σv, (k) ・V2(k+n) −(
4) 1(ψ where k and n are respectively t in the above equation (3)
is a variable that means τ. The correlation R(
In the actual calculation of n), the calculation of integration over infinity is not performed, and k is set to take a value within a certain range. The range that k should take is, for example, two functions V□(k)
and V 2 (k + n), the portion to be sampled, their periodicity, etc. to be determined. Based on Equation (4) expressed by the above-mentioned integration of discontinuous numerical values, calculation of the correlation R(n) can be realized by a digital circuit.

以下、ディジタル回路による相関器(第1図に示す相関
器17に相当するもの)を簡単なものから取り上げ、そ
の構成と動作について説明する。
Hereinafter, the configuration and operation of digital circuit correlators (corresponding to the correlator 17 shown in FIG. 1) will be explained, starting from the simplest ones.

まず、ディジタル回路による相関器の原理を説明するた
め、最も単純な相関器17の例を第2図に示す。この相
関器17は、参照用シフトレジスタ22と、信号用シフ
トレジスタ23と、排他的NORゲート24と、加算器
25とから成る。上記参照用シフトレジスタ22は、例
えば第1図に示すチャンネル#3の増幅器5がらの受波
信号が参照信号として入力し、この参照信号を蓄えるも
のである。一方、信号用シフトレジスタ23は、第1図
に示すチャンネル#1.#2. #4.#5の増幅器5
からの受波信号が相関をとるための入力信号としてそれ
ぞれ入力し、この入力信号を蓄えるものである。。なお
、上記両シフトレジスタ22゜23は、いずれもnビッ
トの長さとされている。
First, in order to explain the principle of a correlator using a digital circuit, an example of the simplest correlator 17 is shown in FIG. The correlator 17 includes a reference shift register 22, a signal shift register 23, an exclusive NOR gate 24, and an adder 25. The reference shift register 22 receives, for example, a received signal from the amplifier 5 of channel #3 shown in FIG. 1 as a reference signal, and stores this reference signal. On the other hand, the signal shift register 23 is connected to channel #1 shown in FIG. #2. #4. #5 amplifier 5
The received signals from the two are input as input signals for correlation, and these input signals are stored. . Note that both of the shift registers 22 and 23 have a length of n bits.

排他的NORゲート24は、上記両シフトレジスタ22
.23の各ビットを対応するビット毎に比較して1また
は0の信号を出力するもので、両シフ1〜レジスタ22
.23の対応する各ビット毎にそれぞれ設けられている
。加算器25は、上記排他的NORゲート24,24.
・・・がらの出方信号を積算しその積算結果を相関デー
タとして出力するものである。ここで、上記信号用シフ
トレジスタ23のデータのシフト量が時間移動(遅延)
に相当するため、上記の構成と動作により、遅延と乗算
と積分とが実施される。このようなディジタル回路によ
る相関器は、モノリシックICを用いて実現され市販さ
れている。
The exclusive NOR gate 24 connects both shift registers 22
.. It compares each bit of 23 corresponding bits and outputs a 1 or 0 signal, and both shift 1 to register 22
.. Each bit is provided for each of the 23 corresponding bits. The adder 25 includes the exclusive NOR gates 24, 24 .
. . . It integrates the output signals and outputs the integration results as correlation data. Here, the shift amount of the data in the signal shift register 23 is time-shifted (delayed).
Therefore, the above configuration and operation perform delay, multiplication, and integration. Such a correlator based on a digital circuit is realized using a monolithic IC and is commercially available.

次に、第2図に示すようなデータの大きさが、1ビツト
の相関器17を用いて、参照信号と入力信号のように二
つの同じような信号のビットパターン間の遅延が求めら
れる原理を、次の表1を参照して説明する。
Next, the data size as shown in FIG. 2 is based on the principle that the delay between the bit patterns of two similar signals, such as the reference signal and the input signal, is determined using a 1-bit correlator 17. will be explained with reference to Table 1 below.

表   1 原信号として入力したピッドパピーンと入力信号として
入力したビットパターン間の遅延を求めた相関データの
数値例を示したものである。まず、参照用シフトレジス
タ22に上記表1に示すような参照信号のビットパター
ンを満たし、一方、信号用シフトレジスタ23に上記表
1に示すような入力!号の原信号のビットパター4ンを
満たした後、この入力信号のみを例えば1ビツトずp遅
延側に順次シフトさせる動作を行う。そして、この遅延
動作毎に、参照信号のビットパターンにおける1゜Oの
数値と、入力信号のビットパターンにおける1、0の数
値とが一致する度合いにより、両者間の相関を求める。
Table 1 shows numerical examples of correlation data obtained by determining the delay between the bit pattern input as the original signal and the bit pattern input as the input signal. First, the reference shift register 22 is filled with the bit pattern of the reference signal shown in Table 1 above, while the signal shift register 23 is filled with the bit pattern shown in Table 1 above! After the bit pattern of the original signal of the signal is satisfied, an operation is performed in which only this input signal is sequentially shifted, for example, one bit at a time to the p delay side. Then, for each delay operation, the correlation between the two is determined based on the degree to which the value of 1°O in the bit pattern of the reference signal matches the value of 1 and 0 in the bit pattern of the input signal.

すなわち、第2図に示す排他的NORゲート24は、両
シフトレジスタ22,23の各ビットの数値が0,0ま
たは1,1ψように一致したら1”を出力し、一致しな
いときはKl 011を出力して、これらの信号が加算
器25で逐次積算され、相関データとして出力される。
That is, the exclusive NOR gate 24 shown in FIG. 2 outputs 1" if the numerical values of each bit of both shift registers 22 and 23 match such as 0, 0 or 1, 1ψ, and outputs Kl 011 if they do not match. These signals are successively integrated by an adder 25 and output as correlation data.

このように相関器17の出力信号である相関データが最
も大きくなるところが、同じような二つの信号のピッ1
へパターンが一致するところである。従って、上記相関
データの大小と入力信号に与えた遅延の関係により、二
つの信号間の遅延が求められることがわかる。
In this way, the point where the correlation data, which is the output signal of the correlator 17, is the largest is the peak point of two similar signals.
This is where the pattern matches. Therefore, it can be seen that the delay between the two signals is determined by the relationship between the magnitude of the correlation data and the delay given to the input signal.

次に、アナログ信号をA/I)変換したデータを扱って
相関を求める相関器17′の例を第3図に示す。例えば
、4ピッ1−のA//D変換器26から人力信号のデー
タが送られてくる場合は、前記第2図に示す1ビツトの
相関器17では二つの同じような信号の相関を求めるこ
とはできない。そこで、第3図に示すように、4ピッ1
−のA/D変換器26の出力側にそれぞれ1ビツトの相
関器17゜17、・・・を四個並列に設け、上記A/D
変換器26の出力データの各桁毎に相関処理を行うよう
にする。これらの相関器17,17.・・・と加算器2
7との間には割算器28,28.・・・が設けられてお
り、上記各相関器17.17.・・・からの各桁の出力
データに加算に対する重みをつけ、これらの出力データ
に相対的な差異をつけるようになっている。ここで、上
記割算器28.28.・における重みの大きさを例えば
÷2.÷4.÷8とすると、それぞれの出力データを右
へ1ピツ1〜.2ビツト、3ビツトシフトすることによ
り相関を求めることができる。このようにして、2進の
入力信号のデータの各桁に対し重みをつけて参照信号と
の一致の良さを反映した相関データが得られる。
Next, FIG. 3 shows an example of a correlator 17' which handles data obtained by A/I converting an analog signal and calculates a correlation. For example, when human signal data is sent from the 4-bit A//D converter 26, the 1-bit correlator 17 shown in FIG. 2 calculates the correlation between two similar signals. It is not possible. Therefore, as shown in Figure 3, 4 pins 1
- four 1-bit correlators 17, 17, . . . are provided in parallel on the output side of the A/D converter 26, and
Correlation processing is performed for each digit of the output data of the converter 26. These correlators 17, 17 . ...and adder 2
7, there are dividers 28, 28 . ... are provided, and each of the correlators 17.17. The output data of each digit from . Here, the divider 28.28.・For example, the size of the weight in ÷2. ÷4. If ÷8, then each output data is 1 pixel to the right. Correlation can be found by shifting 2 or 3 bits. In this way, correlation data that reflects the degree of coincidence with the reference signal can be obtained by weighting each digit of the data of the binary input signal.

次に、二つの2進数複数桁のパラレルデータからなる関
数が存在する場合に、これらの関数の厳密な相関を求め
る相関器17“の例を第4図に示す。例えば、3ビツト
の二つの関数(これはアナログ信号を3ピツI・の2進
数にA’/D変換したもの)としての参照信号のデータ
と入力信号のデータ間の相関を計算するため、第4図に
示すように、九個の1ビツトの相関器17,17.  
・・を71−リックス構成しこ配置接続し、それぞれの
信号データの各桁に相当する数を上記九個の相関器17
,17、・に導き、これらの相関器17,17.・・・
からの各桁の出力データには割算器28で加算に対する
重みをつけ、加算器27で積算するようになっている。
Next, FIG. 4 shows an example of a correlator 17'' that calculates a strict correlation between two functions consisting of parallel data of multiple digits of binary numbers when there are two functions. In order to calculate the correlation between the data of the reference signal and the data of the input signal as a function (this is a result of A'/D conversion of an analog signal into a binary number of 3 bits I), as shown in Fig. 4, Nine 1-bit correlators 17, 17 .
... are connected in a 71-lix configuration, and the numbers corresponding to each digit of each signal data are connected to the nine correlators 17.
, 17, and these correlators 17, 17 . ...
The output data of each digit is given weight for addition by a divider 28, and is integrated by an adder 27.

=19− ここで、第4図に示す構成の十■関器17″の動作原理
について説明する。前記第(4)式に示した相関の式に
おいて、実用回路においては積算を有限回行うことにす
ると、相関の式は次のようになる。
=19- Here, we will explain the operating principle of the X-correlation device 17'' having the configuration shown in FIG. Then, the correlation formula becomes:

ここに、Uとmは、それぞれ前記第(3)式におけるし
とであるいは前記第(4)式におけるkとnに相当する
関数りとXの連続値とする。このFlと又は連続値を3
ピツ1〜の2進数にA/D変換した離散データであるた
め、それぞれ h・22+j・21+k・21′=4h+2j+kx・
22+y・21+z・21′=4X+2y+zなる数で
表すものとする。なお、h+ J+ kn X+y、Z
は1または0なる2進数値とする。そして、」二配己第
(5)式におけるに+ (Q)  ・x (Q+m)な
る積の相関は、 (4h+2j+k)x (4x+2y+z)=16xh
+8 (zj+yh) +4 (xk+yj+zh)+
2 (yk+zj) +zk   ・・・(6)なる式
で表現できる。この式は、hとXの3ビツトの2進数に
A/D変換した各桁の数値データh。
Here, U and m are continuous values of functions and X corresponding to the bottom in the above equation (3) or k and n in the above equation (4), respectively. With this Fl or continuous value 3
Since it is discrete data that has been A/D converted into binary numbers from 1 to 1, h・22+j・21+k・21′=4h+2j+kx・
It is assumed that it is expressed by the number 22+y・21+z・21′=4X+2y+z. In addition, h+ J+ kn X+y, Z
is a binary value of 1 or 0. Then, the correlation of the product + (Q) ・x (Q+m) in the two-disciplined equation (5) is (4h+2j+k)x (4x+2y+z)=16xh
+8 (zj+yh) +4 (xk+yj+zh)+
2 (yk+zz) +zk ... It can be expressed by the formula (6). This formula is the numerical data h of each digit that has been A/D converted into a 3-bit binary number of h and X.

j、に、X、”J、zを第4図に示すようにマ]・リッ
クス構成に配置接続された1ビツトの相関器17.17
.・・・で相関をとり、上記第(6)式の16.8,4
,2.1なる重みに相当するごとく割算器28を介して
重みをつけて、加算器27で積算するものである。この
ようにして、連続量りとx tt A / D変換した
ものは、第4図に示す構成の相関器17#により一定の
長さのデータNにわたる相関が得られる。ここで、参照
信号のデータに対する入力信号のデータの遅延量mを変
えた場合(これは、入力した参照信号のデータに対し入
力信号のデータを内部で適宜シフ1−することに相当)
、上記第(5)式の相関R(m)が最も大きくなるmを
求めることにより、hとXの相関が最も強くなる遅延量
mを知ることができる。
A 1-bit correlator 17.
.. ... to calculate the correlation, 16.8, 4 of the above equation (6)
, 2.1 through the divider 28, and the adder 27 adds up the weights. In this way, the continuous measurement and x tt A/D converted data can be correlated over a constant length of data N by the correlator 17# having the configuration shown in FIG. Here, if the delay amount m of the input signal data with respect to the reference signal data is changed (this corresponds to internally appropriately shifting the input signal data by 1- with respect to the input reference signal data)
By determining m for which the correlation R(m) in the above equation (5) is the largest, it is possible to know the delay amount m for which the correlation between h and X is the strongest.

以上のことにより、第(3)式に示す連続値をとる二つ
の相似した関数v1(t)とv2(t+τ)において例
えばt工≦t≦t2なる一定の領域で相関を求め、最も
相関が強くなる遅延量τがディジタル回路による相関器
で求められることがわかる。
From the above, we can find the correlation between two similar functions v1(t) and v2(t+τ) that take continuous values as shown in Equation (3) in a certain region such as t<t<t2, and find the highest correlation. It can be seen that the increasing delay amount τ can be obtained using a correlator using a digital circuit.

そして、第1図に示す実施例においては、それぞれの相
関器17は、第4図に示す構成及び機能の相関器17“
から成るものとする。なお、第1図に示すそれぞれの相
関器17において、符号Aは探触子2の各振動子素子1
,1.・・・からの入力信号のデータの入力端子、符号
Bは例えばチャンネル#3の中央の振動子素子1からの
参照信号のデータの入力端子、符号Cは上記入力信号の
データを内部でシフトして前記第(5)式における遅延
量mを変化させるためのクロック信号(制御信号S1)
の入力端子である。
In the embodiment shown in FIG. 1, each correlator 17 has the configuration and function shown in FIG.
shall consist of. Note that in each correlator 17 shown in FIG.
,1. . . . Symbol B is an input terminal for the data of the reference signal from the center transducer element 1 of channel #3, and symbol C is the input terminal for internally shifting the data of the input signal. A clock signal (control signal S1) for changing the delay amount m in the equation (5) above.
This is the input terminal of

次に、このように構成された超音波診断装置における整
相回路6′の動作について説明する。まず、各増幅器5
,5.・・・からの受波信号は、それぞれ遅延回路7,
7.・・・へ入力し、所定の遅延時間が与えられる。次
に、この遅延回路7,7.・・・からの出力信号は、加
算器8へ入力すると共に、その途中にそれぞれ並列に設
けられたA/D変換器20へ入力する。そして、このA
/D変換器20でディジタル量に変換された後、ゲート
21で与えられる特定の期間だけ相関器17へ上記の受
波信号が入力する。このとき、第1図においてチャンネ
ル#3の増幅器5からの受波信号を参照信号として各相
関器17の入力端子Bへ入力し、その他のチャンネル#
1.#2.xi、#5の増幅器5からの受波信号は上記
の参照信号との相関を求めるための入力信号として各相
関器17の入力端子Aへ入力される。この入力データは
、A/D変換器20の出力信号と同様に、例えば3ビツ
トの大きさで且つ時間に対しても例えば32ビツトの大
きさを持っている・このとき、上記相関器17の入力端
子AとBへ入力する信号データは、ゲート21の開閉に
より超音波ビームの収束点を中心としたタイミングで特
定の期間だけ取り込まれるようになっている。このよう
にして取り込まれた参照信号のデータと入力信号のデー
タとは、上記相関器17で両者間の相関が求められる。
Next, the operation of the phasing circuit 6' in the ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above will be explained. First, each amplifier 5
,5. The received signals from... are sent to delay circuits 7 and 7, respectively.
7. ... and a predetermined delay time is given. Next, the delay circuits 7, 7 . The output signals from... are input to the adder 8, and are also input to the A/D converters 20 provided in parallel in the middle. And this A
After being converted into a digital quantity by the /D converter 20, the received signal is input to the correlator 17 only for a specific period given by the gate 21. At this time, in FIG. 1, the received signal from the amplifier 5 of channel #3 is input as a reference signal to the input terminal B of each correlator 17, and the other channels
1. #2. The received signal from the amplifier 5 of xi, #5 is input to the input terminal A of each correlator 17 as an input signal for determining the correlation with the reference signal. This input data, like the output signal of the A/D converter 20, has a size of, for example, 3 bits, and also has a size of, for example, 32 bits with respect to time. At this time, the above-mentioned correlator 17 The signal data input to the input terminals A and B is taken in only for a specific period at a timing centered on the convergence point of the ultrasonic beam by opening and closing the gate 21. The data of the reference signal and the data of the input signal thus taken in are correlated with each other by the correlator 17.

ここで、チャンネル#1.#2.#3.#4゜z3− #5の各増幅器5からの受波信号を各A/I)変換器2
0でディジタル化した信号のデータをそれぞれXz (
Q+m)、X2(12+m)、h (ff+m)。
Here, channel #1. #2. #3. #4゜z3- The received signal from each amplifier 5 of #5 is sent to each A/I) converter 2.
The signal data digitized at 0 is converted to Xz (
Q+m), X2 (12+m), h (ff+m).

x4(Q+m)、X、(Q+m)とすると、上記相関器
17で求めた相関は次のようになる。
Assuming that x4(Q+m), X, and (Q+m), the correlation obtained by the correlator 17 is as follows.

Rp (m) =Σh (Q) ・xp (Q+m)・
= (7)ここに、p==1.2,4.5 なお、h (Q)、xp (Q+m)は、3ビツトの大
きさのデータであり、そのデータ長は92ビツトとなっ
ている。そして、チャンネル#1.#2゜#4.#5の
各増幅器5からの入力信号に適宜遅延を与えて、チャン
ネル#3の増幅器5かにの参照信号との相関Rp (m
)が最も大きくなる遅延量mは、制御回路18により、
上記各相関器17の入力端子Cへ送出する制御信号S1
とそれ≠れの相関器17から出力される出力信号S、と
から求められる。すなわち、相関Rp (m)が最大と
なる遅延量mの値をp=1.2,4.5毎に求める操作
が制御回路18により行われる。そして、この制御回路
18で求めた遅延量mの信号は、遅延回路制御器19へ
送出される。この遅延回路制御器19は、上記制御器1
lt18から入力した遅延量mの信号を各遅延回路7へ
送出し、この遅延回路7によりチャンネル#1.#2.
#4.#5からの入力信号に上記のデータmに相当する
遅延量を与える。このとき、m=0で上記の相関Rp(
m)は最大値を示す。このように、第1図に示す整相回
路6′により、第6図に示した反射エコーの経路となる
被検体の診断部位の音速が一様でないために生ずる受波
信号の遅延の変移を、遅延量mの値によって各遅延回路
7の遅延時間を補正することにより、上記各遅延回路7
の出力信号は総て同位相とすることができる。これによ
り、超音波の伝導媒体の音速の不均一に対し作用する自
動焦点機能を有する整相回路6′が実現される。
Rp (m) = Σh (Q) ・xp (Q+m)・
= (7) Here, p = = 1.2, 4.5 Note that h (Q) and xp (Q + m) are 3-bit data, and the data length is 92 bits. . And channel #1. #2゜#4. By giving an appropriate delay to the input signal from each amplifier 5 of channel #5, the correlation Rp (m
) is the largest, the delay amount m is determined by the control circuit 18 as follows:
Control signal S1 sent to input terminal C of each correlator 17
and the output signal S output from the corresponding correlator 17. That is, the control circuit 18 performs an operation to obtain the value of the delay amount m that maximizes the correlation Rp (m) every p=1.2 and 4.5. Then, the signal of the delay amount m determined by the control circuit 18 is sent to the delay circuit controller 19. This delay circuit controller 19 includes the controller 1
A signal with delay amount m inputted from lt18 is sent to each delay circuit 7, and this delay circuit 7 outputs the signal of channel #1. #2.
#4. A delay amount corresponding to the above data m is given to the input signal from #5. At this time, m=0 and the above correlation Rp(
m) indicates the maximum value. In this way, the phasing circuit 6' shown in FIG. 1 corrects the variation in the delay of the received signal caused by the non-uniform sound velocity at the diagnostic site of the subject, which is the path of the reflected echo shown in FIG. , by correcting the delay time of each delay circuit 7 according to the value of the delay amount m, each of the delay circuits 7 described above
The output signals of can all be in phase. As a result, a phasing circuit 6' having an automatic focusing function that acts on non-uniformity of the sound velocity in the ultrasonic transmission medium is realized.

実際の装置の使用に当たっては、被検体の同一部位を診
断する最初の1フレームで全走査線について遅延の補正
データを取り込み、この補正データを総て記憶しておき
、次のフレームにおいて上記補正データを用いて受波信
号の整相を行うようにすればよい。次に、このような動
作について、第5図に示すタイミング線図を参照して説
明する。
In actual use of the device, delay correction data is captured for all scanning lines in the first frame when diagnosing the same part of the subject, all of this correction data is stored, and the above correction data is stored in the next frame. The received signal may be phased using the following. Next, such an operation will be explained with reference to the timing diagram shown in FIG.

ここで、第5図(a)〜(h)において、縦軸はそれぞ
れの信号の大きさ(電圧)を表し、横軸は同じ時相の時
刻を表している。まず、同図(、)〜(c)は、第1図
に示す探触子2の各振動子素子1,1.・・・で受波し
た受波信号のうち例えばチャンネル#1.#2.#3に
対応する遅延回路7からの出力信号である。このとき、
超音波ビー11は時刻t。で送波され、被検体内の収束
点から反射されたエコー信号を受信したものが第5図(
a)〜(c)に示されている。そして、時刻t3が上記
収束点からの反射エコーに相当するものとすると、この
時刻t3でチャンネル#3に相当する出力信号にチャン
ネル#1と#2に相当する出力信号の位相が一致した状
態で加算器8に人力されると、超音波ビー11は最良の
収束状態になる。
Here, in FIGS. 5(a) to (h), the vertical axis represents the magnitude (voltage) of each signal, and the horizontal axis represents time in the same time phase. First, (,) to (c) of the same figure show each transducer element 1, 1. For example, among the received signals received on channel #1. #2. This is the output signal from the delay circuit 7 corresponding to #3. At this time,
The ultrasonic beam 11 is at time t. Figure 5 (
Shown in a) to (c). If time t3 corresponds to the reflected echo from the convergence point, then at time t3, the phase of the output signal corresponding to channel #3 matches that of the output signals corresponding to channels #1 and #2. When inputted manually to the adder 8, the ultrasonic beam 11 is in the best convergence state.

次に、第5図(d)は第1図に示すゲート21を開くた
めの制御信号S2を示したもので、時刻t1からL2ま
での期間だけ上記ゲーi〜21は開かれ、それぞれのA
/D変換器20,20.・・・でディジタル量に変換さ
れた遅延回路7,7.・・の出力信号が上記時刻t工か
らt2の期間だけ相関器17へ入力される。第5図(e
)はA/D変換され上記相関器17へ入力された受波信
号の一例を示す。この相関器17の入力端子Aに入力す
る入力信号のデータも、入力端子Bに入力する参照信号
のデータも振幅は例えば3ビツト、時刻t□からt2ま
でのデータ長として32ビツトとすると、第5図(e)
はあるチャンネルの振幅を表す3ビツトの数値の一つを
示したものである。このようにして入力されたデータは
、第5図(f)、(g)に示すように、時刻t、からt
5までの間に各相関器17,17.・・・の遅延量mを
1からmまで変える毎の相関関数を求める操作を行う。
Next, FIG. 5(d) shows a control signal S2 for opening the gate 21 shown in FIG.
/D converter 20, 20. The delay circuits 7, 7 . . . are converted into digital quantities by . The output signals of... are input to the correlator 17 for a period of t2 from the time t. Figure 5 (e
) shows an example of a received signal that has been A/D converted and input to the correlator 17. Assuming that the data of the input signal input to the input terminal A of this correlator 17 and the data of the reference signal input to the input terminal B are, for example, 3 bits, and the data length from time t□ to t2 is 32 bits, Figure 5 (e)
indicates one of the 3-bit numerical values representing the amplitude of a certain channel. The data input in this way is transmitted from time t to time t, as shown in FIG. 5(f) and (g).
5, each correlator 17, 17 . An operation is performed to obtain a correlation function each time the delay amount m is changed from 1 to m.

この期間t4〜tSにおいて得られた相関関数を最大と
する各チャンネル毎の遅延量mでもって各遅延回路7゜
7、・・・の遅延時間の補正を、次に超音波ビームの送
波を行う時刻t。′までの間に、時刻t6において制御
回路18及び遅延回路制御器19で実施すz7− る。これにより、超音波ビームを最良状態で収束させる
ように遅延時間を補正することができる。
The delay time of each delay circuit 7゜7, . Time t. z7- is executed by the control circuit 18 and the delay circuit controller 19 at time t6. Thereby, the delay time can be corrected so that the ultrasonic beam is converged in the best condition.

なお、第1図においては、電子リニア走査形の超音波診
断装置について適用した例を示したが、本発明はこれに
限らず、探触子2内の切換スイッチ16を省き、振動子
素子1,1.・・・の幅を狭くし且つその数を例えば3
2〜64個ぐらいの多数にし、それに対応して増幅器5
及び遅延回路7などのチャンネル数を増加させ、上記遅
延回路7のとりうる遅延時間もさらに長いものとするこ
とにより、電子セクタ走査形の超音波診断装置にも同様
に適用することができる。
Although FIG. 1 shows an example applied to an electronic linear scanning ultrasonic diagnostic apparatus, the present invention is not limited to this, and the changeover switch 16 in the probe 2 is omitted, and the transducer element 1 is ,1. Narrow the width of ... and increase the number, for example, to 3.
The number of amplifiers is 2 to 64, and the number of amplifiers is 5.
By increasing the number of channels of the delay circuit 7 and making the delay time that the delay circuit 7 can take longer, the present invention can be similarly applied to an electronic sector scanning type ultrasonic diagnostic apparatus.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上のように構成されたので、整相回路6′内
の相関器17で複数の振動子素子1,1゜・・・からそ
れぞれ遅延回路7を介して入力する受波信号の一つを参
照信号としこの信号と他の受波信号との相関関数の演算
を特定の期間だけ行い、制御回路18で上記相関器17
からの出力信号を入力して上記相関関数が最も大きくな
るように他の受波信号に与える遅延量を求め、この制御
回路18からの信号を遅延回路制御器19へ入力するこ
とにより、この遅延回路制御器19で上記遅延回路7に
最適の遅延時間を設定することができる。
Since the present invention is configured as described above, the correlator 17 in the phasing circuit 6' processes one of the received signals inputted from the plurality of transducer elements 1, 1°, . . . via the delay circuits 7, respectively. Using one as a reference signal, a correlation function between this signal and other received signals is calculated for a specific period, and the control circuit 18 uses the correlator 17
By inputting the output signal from the control circuit 18 and determining the amount of delay to be given to other received signals so that the above-mentioned correlation function becomes the largest, and inputting the signal from this control circuit 18 to the delay circuit controller 19, this delay can be adjusted. The optimum delay time can be set for the delay circuit 7 using the circuit controller 19.

これにより、被検体の診断部位によって音速分布が一様
でない場合でも、超音波ビームを最良状態で収束させる
ように遅延時間を補正することができる。従って、安定
した動作で且つ短時間で自動焦点の機能を発揮すること
ができ、画像のリアルタイム性を損なわず、画質を改善
することができる。このことから、超音波診断装置の臨
床価値を向上することができる。
Thereby, even if the sound velocity distribution is not uniform depending on the diagnostic site of the subject, the delay time can be corrected so that the ultrasound beam is converged in the best possible condition. Therefore, the autofocus function can be performed stably and in a short time, and the image quality can be improved without impairing the real-time nature of the image. From this, the clinical value of the ultrasonic diagnostic apparatus can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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図は最も単純なディジタル回路による相
関器の例を示すブロック図、第3図はアナログ信号をA
、/D変換したデータを扱って相関を求める相関器の例
を示すブロック図、第一回は二つの2進数複数桁のパラ
レルデータからなる関数の厳密な相関を求める相関器の
例を示すブロック図、第5図は本発明に係る整相回路の
動作を説明するためのタイミング線図、第6図は超音波
診断装置に用いられている超音波ビームの電子収束法の
原理を示す説明図、第7図は従来の自動焦点機能を有す
る超音波診断装置を示すブロック図である。 1・・・振動子素子、 2・・・探触子、 5・・・増
幅器、6′・・・整相回路、 7・・・遅延回路、 8
・・・加算器、12・・・送波パルス発生器、 13・
・・検波器、14・・・表示装置、 15・・・制御装
置、 17,17’、17“・・・相関器、  18・
・・制御回路、  19・・・遅延回路制御器、 20
・・・A/D変換器、21・・・ゲート。 出願人 株式会社日立メディコ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a correlator using the simplest digital circuit, and FIG. 3 is a block diagram showing an example of a correlator using an analog signal.
, a block diagram showing an example of a correlator that calculates a correlation by handling /D-converted data, the first part is a block diagram showing an example of a correlator that calculates a strict correlation between functions consisting of two binary multi-digit parallel data 5 is a timing diagram for explaining the operation of the phasing circuit according to the present invention, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the principle of the electron focusing method of ultrasound beams used in ultrasound diagnostic equipment. , FIG. 7 is a block diagram showing a conventional ultrasonic diagnostic apparatus having an automatic focus function. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Transducer element, 2... Probe, 5... Amplifier, 6'... Phaser circuit, 7... Delay circuit, 8
... Adder, 12... Transmission pulse generator, 13.
...Detector, 14...Display device, 15...Control device, 17, 17', 17"...Correlator, 18.
...Control circuit, 19...Delay circuit controller, 20
...A/D converter, 21...gate. Applicant Hitachi Medical Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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、上記各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送波パルス発生器と、
上記探触子の各振動子素子からの受波信号に所定の遅延
時間を与える遅延回路及び各遅延回路から出力され位相
が揃えられた受波信号を加算する加算器を備えた整相回
路と、この整相回路で整相された信号を検波する検波器
と、この検波器からの出力信号を画像として表示する表
示装置とを有する超音波診断装置において、上記整相回
路は、複数の振動子素子からの受波信号の一つを参照信
号としこの信号と他の受波信号との相関関数の演算を特
定の期間行う相関器と、上記相関関数が最も大きくなる
ように他の受波信号に与える遅延量を求める制御回路と
、この制御回路からの信号を入力して上記遅延回路に最
適の遅延時間を設定する遅延回路制御器とを備えて成る
ことを特徴とする超音波診断装置。
a probe in which a plurality of transducer elements are arranged and transmits and receives ultrasonic waves; a transmitting pulse generator that applies a drive pulse for emitting ultrasonic waves by giving a predetermined delay time to each of the transducer elements;
a phasing circuit including a delay circuit that gives a predetermined delay time to the received signal from each transducer element of the probe, and an adder that adds the received signals output from each delay circuit and whose phases are aligned; , an ultrasonic diagnostic apparatus having a detector that detects a signal phased by the phasing circuit, and a display device that displays the output signal from the detector as an image. A correlator that uses one of the received signals from the element as a reference signal and calculates the correlation function between this signal and other received signals for a specific period, and calculates the correlation function between this signal and other received signals for a specific period, and An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a control circuit that determines the amount of delay given to a signal; and a delay circuit controller that inputs a signal from the control circuit and sets an optimal delay time for the delay circuit. .
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