JPH04180747A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気信号により遅延時間を連続的に変化でき
る可変遅延回路を整相回路内の遅延回路として用いダイ
ナミックフォーカスを可能とじた超音波診断装置に関す
る。

〔従来の技術〕

超音波診断装置は、探触子により被検体に超音波を送受
波し、体内からの反射波信号に基づいて被検体内部の情
報を得るようになっている。ここで、被検体内部の深さ
の異なる各部のいずれの場所においても高い分解能の画
像が得られるようにするため、体内からの反射波の受信
に際し、受波の焦点を時間の経過と共に動的に変化させ
るダイナミックフォーカスが行われる。このとき、上記
受波の焦点合わせは、幅の狭い短冊状に形成された振動
子素子を複数個配列した探触子、あるいは同心円状に配
置した複数のリング状振動子素子から成る探触子の上記
それぞれの振動子素子からの受波信号を、遅延線を用い
て適宜遅延して加算することによって行われる。この回
路は一般に整相回路と呼ばれている。そして、受波の焦
点位置は上記の各々の遅延線の遅延時間により定まるの
で、ダイナミックフォーカスは、複数の受渡信号に与え
るべき遅延時間を体内からの反射波の発生深度に応じて
動的に変更することによって実現される。

上記の遅延時間の変更は、遅延線に適切な間隔でタップ
を設け、これらのタップを電子スイッチを用いて選択切
り換えて行う。この場合、上記′ｍ子スイッチの切り換
え時にノイズが発生して、遅延線を介して受波信号に混
入することがあり、診断情報に誤った信号が出現するこ
とがあった。そこで、このような現象を改善するために
、上記電子スイッチとしてノイズの発生の少ないスイッ
チを用いればよいが、このような電子スイッチは高価で
あるので遅延線のそれぞれのタップ毎に多数設けると価
格が上昇して経済的でないという欠点があった。

以上のような問題点に対処して、タップ切換スイッチを
備えた遅延線をそれぞれ有し焦点区間を互いに異ならせ
た二系統の整相回路を交互に使用すると共に、一方の整
相回路が使用されている間に他方の整相回路のタップを
切り換えるようにした装置が特開昭５６−１．１２２３
４号公報で提案されている。この公報に記載された従来
の超音波診断装置は、第８図に示すように、複数の振動
子素子１、。

１２．−、　１　ｎが配列され超音波を送受波するアレ
ー型の探触子２と、この探触子２の各振動子素子］１〜
１ｎ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二系統の整相回路３，３′　と、こ
れらの整相回路３，３′内の各遅延線の終端抵抗の信号
を増幅する増幅器４゜４′と、上記二系統の整相回路３
，３′からの出力信号を交互に切り換えるための電子ス
イッチ５と、上記各整相回路３，３′で整相された信号
を検波、圧縮する検波器６と、この検波器６からの出力
信号を画像として表示する表示装置７とを備えて成って
いた。ここで、」二記二系統の整相回路３．３′は、そ
れぞれ上記探触子２の各振動子素子１．〜１ｎからの受
波信号を入力して増幅する定電流源出力型の増幅器８．
．８□、・、８ｎ；８１’＋８２’ｌ　　・、８ｎ′　
と、遅延線９，９′　と、これらの遅延、１ｉ３９．９
’　に適宜の間隔で設けられたタップを選択切り換えす
る電子スイッチから成るタップ切換スイッチ］　Ｏ，，
１０２，−、］　Ｏｎ　；］、　Ｏ，’　、　　１．０
２’　、　−、１０ｎ’　とから成る。なお、第８図に
おいて、符号１１は電子スイッチ５及びタップ切換スイ
ッチ１０．〜１０ｎ、１０．’〜ｉｏｎ’　を切り換え
制御するための制御器である。

このように構成された超音波診断装置においては、上記
それぞれのタップ切換スイッチ１０．〜Ｉｏｎ及び１０
．’　〜１０　ｎ’の切り換えは、それらが属する整相
回路３または３′の出力端（４゜４′）が電子スイッチ
５の切り換えにより次段（６）から切り離されている間
に行われるので、上記タップ切換スイッチ］Ｏ５〜Ｉｏ
ｎまたは１０１′〜Ｉｏｎ’の動作により発生するノイ
ズが次段以降の信号に混入することはない。従って、多
数必要とされる上記タップ切換スイッチ１０．〜Ｉｏｎ
及び１０１′〜ｉｏｎ’は、ノイズが発生してもよい安
価なスイッチで間に合わせることができる。

このとき、各整相回路３，３′からの出力信号を交互に
切り換える電子スイッチ５は、常に信号が流れている部
分を切り換えるので、ノイズの発生の少ない高価なスイ
ッチを用いなければならないが、その個数がわずかであ
ることから特に価格か−」二昇するものではなく、全体
としてはコスト上昇を抑えることができる。これにより
、ダイナミックフォーカス１１！Ｊの各タップ切換スイ
ッチ１０、〜］、　Ｏｎまたは１０１′〜］Ｏｎ’の切
り換えにより発生するノイズの影響を受けないようにし
ていた。

以上のように構成されてダイナミックフォーカスを実現
する整相回路では、二系統の整相回路；３゜３′を必要
とするため、超音波診断装置の全体が大形化すると共に
高価となるという問題点があった。このような問題点に
対処するため、インダクタと逆電圧の大きさにより静電
容量か変化する可変容量ダイオードとを組み合わせて構
成した可変型の遅延線を用いた整相回路を有する超音波
診断装置が特開昭５５−１５１．２８０号公報で提案さ
れている。

この公報に記載された従来のｘｉ音波診断装置を第９図
を参照して説明する。第９図において、符号ＴＤは超音
波探触子を示しており、ｄｌはその個々のエレメントで
ある。符号Ａ、は前置増幅器群を示しており、ｅｌはそ
の個々の増幅器である。

符号ＤＬは可変型の遅延線群を示しており、ｆｉはその
個々の遅延線である。符号△２はバッファ　　　−増幅
器群を示しており、ｇｉはその個々の増幅器である。ま
た、符号Ａ３は加算増幅器を示している。さらに、符号
Ｐはマイクロ・コンピュータやファーム・ウェア（ＲＯ
Ｍ等）を利用した制御中枢部を示している。さらにまた
、符号ＤＡはディジタル・アナログ変換器を示し、符号
ＭＸは信は分配器を示している。

超音波探触子ＴＤの各エレメントｄｉで受信した反射波
信号は、それぞれ各前置増幅器ｅｊて増幅され、各遅延
線ｆ」でそれぞれ遅延され、各バッファ増幅器ｇ］で増
幅され、加算増幅器Ａ３によって加算増幅される。

このとき、制御中枢部Ｐは、個々の遅延線ｆ１の遅延量
制御信号を順次出力する。この出力信号は、ディジタル
・アナログ変換器ＤＡによって逐一アナログ信号に変換
され、信号分配器ＭＸを通じて順Ｖ（各遅延ｉｇ　ｆ　
ｉに与えられる。これらの各遅延線ｆｉに与えられたア
ナログの制御信号は、その各遅延線ｆ　１：とに設けら
れたコンデンサＣｉに保持される。この保持時間は数百
μｓ程度でよいので、上記コンデンサＣ１は容量の小さ
なものでＪ二い。

ここで、個々の遅延線ｆ〕は、例えば第１．０図に示す
ように構成される。第１０図において、符号りはインダ
クタを示し、■ｃは可変容量ダイオードを示し、Ｃは高
周波バイパス用のコンデンサを示している。この回路は
、通常のＬＣ遅延線の静電容量素子を可変容量ダイオー
ドＶｃで置き換えたものになっている。この各可変容量
ダイオードＶＣのアノードは共通に接続され、そこにア
ナログ制御信号が与えられる。さらに、その共通接続点
は、コンデンサＣを介して接地される。なお、このコン
デンサＣは、」−記アナログ制御信号保持用のコンデン
サＣｉと共用できる。そして、可変容量ダイオ−ド＼７
Ｃの静電容、Ｂは、前記信号分配器ＭＸを介して与えら
れるアナログ制御信号に応−９＝ じて変わるので、各遅延線ｆｉは、遅延時間が可変なも
のとなる。

以上のように構成された超音波診断装置では、一系統の
整相回路でダイナミックフォーカスが可能であるが、超
音波探触子ＴＤの各エレメントｄｉからの信号毎に可変
型の遅延ｆＪＡ　ｆ　ｌを設ける必要があり、装置のＩ
ＪＸ形化及びコスト低下という点ではまだ難点があった
。

以にのような第９図及び第１０図に示す超音波診断装置
の整相回路に対し、リニア電子走査型の超音波診断装置
において、１本のタップ付可変遅延線を用いてダイナミ
ックフォーカスを実現しようとするものが「日本超音波
医学会講演論文集」第４７巻（昭和６０年Ｊ１月発行）
第５０８〜第５０９頁に提案されている。この提案は、
第１１図に示すように、インダクタと可変容量ダイオー
ドとから成る集中定数型Ｉ、Ｃ遅延線９″に、適切な間
隔でタップ”＋　Ｉ　Ｔ２１　丁３＋　　、Ｔ　ｎを設
けたものを整相回路とするものである。ここで、リニア
電子走査型の超音波探触子での多数のエレメントから選
択さ−】０− れた−群のエレメントにおいて、中心のエレメントから
の信号を上記のタップＴ１に、−１−記中心より両端に
行くに従って各エレメントがらの信号を順次遅延時間の
短いタップＴ２．ｉ″２１．ゴｎに接続する。

この場合、−１−記タツブ’Ｊ−，，Ｔ、、、　Ｔ、、
　　−・、′Ｆｎの位置において上記集中定数型Ｔ、Ｃ
遅延線９″の遅延時間を特定の値に設定したとき、腸定
の収束点で超音波ビームが正確に収束するように設計し
である。そして、」二記遅延線９″の遅延時間を制御し
て変えると、タップＴ、、　ｉ’２．　Ｔ３．　　・。

Ｊ″ｎのそれぞれの遅延時間は、総て直線的に比例して
変化するため、厳密には−１−記の各タップ位置を切り
換えることなく遅延線９“の遅延時間を変えてダイナミ
ックフォーカスを実施する場合には、各エレメントの信
号に与えるべき遅延時間に誤差が生じることとなるもの
であった。また、この整相回路は、電子セクタ走査型の
超音波診断装置には適用できないものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第９図に示した超音波診断装置の整相回路にお
いては、超音波探触子ＴＤの各エレメントｄ１からの信
号毎に可変型の遅延線ｆ」を設ける必要があるので、高
価な可変型の遅延線ｆ１が多数となり、装置の小形化及
びコスト低下という点では十分な効果は得られないもの
であった。

また、第１１図に示した整相回路においては、各タップ
位置を切り換えることなく遅延線９″の遅延時間を変え
てダイナミックフォーカスを実施する場合には、各エレ
メントの信号に与えるべき遅延時間に誤差が生じること
となると共に、電子セクタ走査型の超音波診断装置には
適用できないものであった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決し、電気信
号により遅延時間を連続的に変化できる可変遅延回路を
整相回路内の遅延回路として用いダイナミックフォーカ
スを可能とし、かつ装置を小形化できると共にコスト低
下を図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。

〔課題を解決するための手段〕

」二記目的を達成するために、本発明による超音波診断
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、この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を有しこれらの遅延
回路で位相が揃えられた受波信号を加算して出力する整
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
る表示装置とを備えて成る超音波診断装置において、上
記整相回路は、その内部の遅延回路として、インダクタ
と逆電圧の大きさにより静′屯容量が変化する可変容量
ダイオードとを組み合わせて成るタップ付きの可変遅延
線を備え−」二記可変容量ダイオードの逆電圧を変化す
ることにより遅延時間を連続的に変えるようにした可変
遅延回路を用いると共に、」−記探触子の各振動子素子
からの受波信号のそれぞれに一４―記可変遅延線の任意
のタップを選択して複数個の信号を一群として遅延加算
するため各信号群ごとに−１−記の可変遅延回路をそれ
ぞれ設けて成るものである３゜ 一＋ａ− また、上記可変遅延回路は、それぞれ独立して遅延時間
が制御できる可変遅延線を備えた回路を複数個従属接続
したものとしてもよい。

さらに、」二記整相回路は、探触子の各振動子素子から
の受波信号の個々について時間経過と共に変化する微小
な遅延を与える遅延回路を付加すると共に、この遅延回
路の遅延時間を受渡信号のチャンネルごとに独立して制
御するようにしたものとしてもよい。

〔作　用〕

このように構成された超音波診断装置は、その整相回路
内の遅延回路として、インダクタと逆電圧の大きさによ
り静電容量が変化する可変容量ダイオードとを組み合わ
せて成るタップ付きの可変遅延線を備え」二記可変容量
ダイオードの逆電圧を変化することにより遅延時間を連
続的に変えるようにした可変遅延回路を用いることによ
り、一系統の整相回路だけでダイナミックフォーカスを
可能とすることかできる。また、上記の可変遅延回路は
、探触子の各振動子素子からの受波信号のそれそれに」
二記町変遅延線の任意のタップを選択して複数個の信号
を−・群として遅延加算するため各信号群ごとにそれぞ
れ設けることにより、整相回路内の可変遅延回路の数を
少なくすることができ、上記整相回路を小形化かつ安価
とすることができる。

〔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。

第１図は本発明による超音波診断装置における整相回路
の実施例を示すブロック図である。この忌音波診断装置
は、被検体に超音波を送受波し体内からの反射エコーに
基づいて被検体内部の診断情報を得るもので、例えば短
冊状に形成された複数の振動子素子が一列状に配列され
超音波を送受波する探触子と、この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を
有しこれらの遅延回路で位相が揃えられた受波信号を加
算して出力する整相回路と、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備えて成る。

そして、」−記の整相回路（第１図の符号］２参照）は
、第１図に示ずように、図示外の探触子の各振動子素子
からの受波信号を入力する入力端子＃Ｌ　＃２．＃３．
・・、＃ｎのうち複数個の入力端子ごとに入力信号線１
３，１３．　　・が接続された複数個の入力側のクロス
ポイントスイッチ］４ａ、　　、１．４　ｂ、　−、１
４，ｍと、これらの各クロスポイントスイッチ１．４　
ａ〜１４ｍのそれぞれの出力信号線］、５，１．５．　
　・に各タップが接続され電気信号により遅延時間を連
続的に変化できる可変遅延回路１．７ａ、１７ｂ、　　
・、１７ｍと、これらの可変遅延回路１７ａ〜１７ｍの
出力端子に人力信号線１８，１８．　　・が接続された
出力側のクロスポイントスイッチ１９ど、このクロスポ
イントスイッチ１９の出力信号線２０，２０．　　・・
に各タップが接続された出力側のＬＣ遅延線２１とから
成る。なお、第１図において、符号２２は上記の各可変
遅延回路１７　ａ〜１７ｍの動作を制御する制御回路を
示しており、符号２３は入力側のクロスポイントスイッ
チｉ４ａ〜］−４ｍ及び出力側のクロスポイントスイッ
チ１９並びに−に記の制御回路２２の動作を制御する制
御部を示しており、符号２４は整相回路１２の出力端子
を示している。

ここで、本発明においては、上記整相回路１２内の各可
変遅延回路］、７ａ〜１７ｍとしては、第２図に示すよ
うに、インダクタＬと、逆電圧の大きさにより静電容量
が変化する可変容量ダイオードｖｃ、ｖｃ’　とを組み
合わせて成るタップ付きの可変遅延線２５を備え、」−
配回変容量ダイオードｖｃ、ｖｃ’の逆電圧を変化する
ことにより遅延時間を連続的に変えるように構成した遅
延回路が用いられている。この可変遅延回路１７ａ〜１
７ｍは、従来の遅延線を用いたものと異なり、その制御
端子に印加される電気イ言号により遅延時間が連続的に
変化するもので、その構成を考えるに至った過程を第３
図（ａ）及び（ｂ）を参照しなから説明する。

まず、第３図に従来の整相回路に用いられている集中定
数形遅延線の単位部分の回路構成を示す。

二の単位部分は、第３図（ａ）または（ｂ）に示すよう
にＴ形の対称回路とされており、同図（ａ）の回路はイ
ンダクタＬ／２．Ｌ／２とキャパシタＣとを有して成り
、定に形低域フィルタと呼ばれるものであり、同図（ｂ
）の回路は」１記（ａ）に示した二つのインダクタＬ　
／　２が電磁結合しているためその結果得られる等価回
路であり、誘導ｍ形低域フィルタと呼ばれるものである
。そして、」１記の単位部分を多数従属接続することに
より集中定数形遅延線が構成される。このような構成の
集中定数形遅延線を用いると、必要な遅延時間を分布定
数形遅延線よりも小さい信号減衰で、しかも小形化して
得ることができる。

ここで、第３図（ａ）の定に形低域フィルタにおいて、
フィルタの両端は特性インピーダンスＲ０−Ｆπで終端
されているものと仮定する。いま、人力として理想的な
ステップ電圧を加えると、出力電圧の遅延時間ｔ８及び
立ち」二かり時間ｔ１は、ｔｓ　＝　１．（ｌハＦで　
　　　　　　　　　　［ｊ）ｔ、　＝　１．１３　ＦＴ
−（２） となる。この単位部分かｎ個従属接続されている場合の
全体の遅延時間ｔｄ及び立ち上がり時間ｔｒは、 ｔｄ＝　ｎ・ｔｓ　　　　　　　　　　　　　−（３）
ｔｒ　＝　ｌユ°″ａ（４） となる。よって、上記ｔ、１及υ・１．ｒが与えられた
とき、必要な区間の数ｎ及びインダクタ■、並びにキャ
パシタＣは、φζ式で伴えられる。

ｄ１５ ｎ−１，１（７）（５） Ｌ−ヤ音ト（６） Ｃ−”　　　　　　　　　　　−（７）１．０７ｎＲ。

また、単位部分として第３図（ｂ）に示す誘導ｍ形低域
フィルタを用いると、遅延時間ｔ、１と立ち一部がり時
間１ｒとの比か同じ場合は、同図（ａ）に示す定に形低
域フィルタを用いるのと比べて従属接続する区間数ｎか
約り６％少なくてよい。このとき、同図（ｂ）において
例えばｒｎ＝］、２７とすると、伝達信号の波形のオー
バシュート及び１　、　／　１．、に関しては同図（ａ
）に示ず定に形低域フィルタを用いるよりも優れている
。

以」；述べたように、インダクタＬとキャパシタＣとか
ら成る集中定数形遅延線の遅延時間ｔｄは、第（３）式
により与えられることがわかる。そして、第３図（ａ）
または（ｂ）のいずれの形のフィルタを用いても、その
キャパシタＣの容量を変えることにより、集中定数形遅
延線の遅延時間を可変とすることができる。

そこで、本発明においては、第３図（ａ）または（ｂ）
に示す単位部分を多数従属接続して成る集中定数形遅延
線におけるキャパシタＣを、逆電圧の大きさにより静電
容量が変化する可変容量ダイオードで構成することによ
り、第２図に示す本発明による可変遅延回路１７ａ〜１
７ｒｎが実現される。

すなわち、本発明による可変遅延回路１．７　ａ〜１７
ｍは、第２図に示すように、インダクタＬと逆電圧の大
きさにより静電容量が変化する可変容量ダイオードｖｃ
、ｖｃ’　とを用い、この可変容量ダイオードｖｃ、ｖ
ｃ’の逆電圧の変化により遅延時間が変化する可変遅延
線２５を構成すると共に、この可変遅延＋ｉ’Ｊ２５の
信号源抵抗及び終端抵抗として、利得が電気信号で制御
できる増幅器に一定抵抗で帰還を施して回路の抵抗値を
可変とする可変抵抗回路２８ａ、２６ｂを用いて構成さ
れている。

上記可変遅延線２５は、インダクタ［１，Ｌど、複数個
の可変容量ダイオードｖｃ、ｖｃ’　を−絹としたもの
とをＴ形の対称回路に接続して成る単位部分を、多数従
属接続して構成されている。そして、一方の可変容量ダ
イオードＶＣの陰極と、他方の可変容量ダイオード■Ｃ
′の陰極とが共通接続されると共に、」二記一方の可変
容量ダイオードＶＣの陽極はそのまま接地され、他方の
可変客足ダイオードＶＣ′の陽極はインダクタＬ、及び
抵抗Ｒを介して接地されている。このため、」１記の各
可変容量ダイオードＶＣと■Ｃ′には、同じ直流電位が
印加されることとなる。また、上記二個の可変容量ダイ
オード＼ＩＧ、Ｖ（Ｌ’の陰極同士を〕を通接続した箇
所には、制御回路２２からそれぞれ抵抗ｒ・を介して逆
′市圧Ｅｃ、が印加され、この逆電圧Ｅｃ、によって静
電容量を変えて遅延時間が制御される。なお、」１記の
抵抗ｒは、各組の可変容量ダイオードｖｃ、ｖｃ′に制
御信号線２７を介して信号が流れ、それぞれの可変容量
ダイオードｖｃ、ｖｃ’の組相互間で干渉するのを防止
するために設けたものである。

なお、第２図において、符号Ｒは可変遅延線２５の入力
端ａまたは出力端すをそれぞれ接地するための抵抗を示
しており、」二記可変遅延線２５の信号源抵抗または終
端抵抗の一部となるもので、この抵抗Ｒの接地により各
組の可変容量ダイオードｖｃ、ｖｃ’の陽極の直流電位
は接地レベルと同じにされている。また、符号Ｃは直流
阻止用のカップリングコンデンサである。

ここで、上記可変遅延線２５は、各組の可変容量ダイオ
ードｖｃ、ｖｃ’の逆電圧の大きさによりその静電容量
を変化させると、遅延時間と共に特性インピーダンスも
変化する。このことから、信号の入出力端ａ、ｂでイン
ピーダンスの不整合による信号波形の変形や伝送効率の
変動が生じないように、信号源抵抗と終端抵抗は、遅延
時間の制御に対応して常に上記可変遅延線２５と整合す
るように変化させる必要がある。そのため、」二記信号
源抵抗と終端抵抗の部分には、電気信号により抵抗値か
変化する可変抵抗回路２６　ａ、　　２６　ｂかそれぞ
れ設けである。、この可変抵抗回路２６ａ。

２６１）は、第４図に示すように、可変利得増幅器２８
の利得Ｇをその制御電圧Ｅｃ２により変えて、その人力
抵抗を連続的に変化させることができるものである。

以下に、この可変抵抗回路２６ａ、２６ｂの動作を第４
図を参照して説明する。第４図の回路は、電圧利得Ｇが
制御電圧Ｅｃ２で制御できる可変利得増幅器２８に一定
抵抗１り１゛で帰還を施してその回路の抵抗値を可変と
したものである。−に記のような可変利得増幅器２８は
、よく用いられているギルバードセルなどにより実現で
き、制御電圧Ｅｃ２と電圧利得Ｇは一定の関係にあり、
周囲温度の変化による利得Ｇの変動か小さく実用的であ
る。ここで、Ｌ配回食料ｆ（ｉ＋増幅器２８の入力端２
９から得増幅器２８の入力インピーダンスは無限大で、
出力インピーダンスは零とし、入力端２９における入力
電圧をＥ　ｉｎ、電流を１．出力端３０における出力電
圧をＥＯＩ］ｔとすると、次式が成り立つ１、Ｅｌｎ　
−Ｒｆ・ｉ　−Ｅｏｕｔ　＝Ｏ−（８）Ｅｏｕｔ　＝　
−〇−Ｅｉｎ　　　　　　　　　　−（９）この第（８
）式と第（９）式からＥｏｕｔを消去すると、Ｒｆ　　
、　　　　　　　　　　　、、、（１０）Ｅｌｎ−不了
］ となる。そして、この入力電圧ＥｉｎＯ式を電流ｊで偏
微分すると、入力端２９から見たインピーダンスＺｉｎ
は次式のようになる。

δＥ　」、ｎ　　　　　Ｒｆ Ｚｉｎ−７御□　　（１１） この第（１１）式において利得Ｇを変えると、入力端２
９からみたインピーダンスＺｉｎは変化することとなる
。すなわち、第４図に示す回路の入力端２９と対地間の
抵抗は、制御電圧ＥＣ２により制御可能となる。例えば
、利得ＧをＯから４まで変化させると、入力端２９にお
けるインピーダンスＺｉｎは、Ｒｆから０．２Ｒｆまて
変化することとなる。

これにより、第４図に示す回路は可変抵抗回路となる。

なお、以上の説明においては、負帰還の場合について述
べたが、正帰還を施した場合においても可変抵抗回路と
なる。この場合は、利得Ｇは負の値をとるものと考えれ
ばよい。

なお、第２図において、可変遅延線２５の入力端ａには
、電圧−電流変換器３１が設けられており、この電圧−
電流変換器３］を介して入力信号電圧が定電流信号〕に
変換され、この定電流信号ｊで」１記可変遅延線２５を
駆動するようになっている。また、可変遅延線２５の出
力端すには、掛算器３２が設けられている。この掛算器
３２は、」−配回変遅延線２５の特性インピーダンスＲ
ｏが変ると、該可変遅延線２５の出力端すに現われる信
号電圧はｌＲｏとなり、Ｒｏの大きさにより変化するた
め、これを補正するものである。そして、この掛算器３
２の倍率は、制御回路２２から送出される制御電圧Ｅｃ
、て制御されるようになっている。

このように構成された可変遅延回路１．７２１〜］７ｍ
において、可変遅延線２５のタップＴ、、　Ｔ２゜］゛
３．・・・、Ｔｎと出力端すとの間の遅延時間は、それ
ぞれｔｌｌｔ２１ｔｉ＋　　・、ｔｎて与えられるもの
とすると、各タップＴ、、　　Ｔ２．　　Ｔ３．　　・
・、Ｔｎにｊ＋　（ｔ）＋　　】２（’；）＋　　１３
（し）＋　　・、ｊ、ｎ（ｔ）なる定電流信号を加える
と、上記可変遅延線２５の終端には、次の式のごとくそ
れぞれｔ、、　　ｔ２＋　　ｔ３゜・・・、ｔｎなる遅
延を与えた後に加算された信号ｅ。が現われる。

ｅｏ−Ｒ８（１＋（ｔｔ、）＋１２（ｔ　　ｔ２）十＋
３（ｔ　　ｔｊ十・＋ｊ−ｎ（ｔ−ｔｎ））　　・（１
２）従って、上記のタップＴ１〜Ｔｎを適切に選ぶこと
により、複数の信号にそれぞれ一定の関係で遅延を与え
た後に加算する操作が可能となる。なお、」二記各タッ
プＴ１〜Ｔｎには、定電流信号を印加するための電圧−
電流変換器３１，３１．　　・が設けられている。

第５図は本発明の整相回路１２内の遅延回路として用い
る可変遅延回路１．７　ａ〜］、７ｒｎの他の実施例を
示す回路図である。この実施例の可変遅延回路］、　７
　ａ〜１７　ｒｎで用いられている可変遅延線２５′は
、従来の可変型の遅延線に対し、同じ段数では使用でき
る周波数の」−眼を高くしたものである。この可変遅延
線２５′は、第６図に示し従来公知の隼中定数インダク
タとキャパシタとを備えて成る二次のオールパス形遅延
線における上記キャパシタを、可変容量ダイオードで構
成することにより実現される。第５図においては、第６
図における一方のキャパシタ２Ｃの部分を可変容量ダイ
オード■Ｃ１で構成し、他方のキャパシタＣ／６の部分
を他の可変容量ダイオードＶＣ２で構成している。そし
て、上記それぞれの可変容量ダイオードｖｃ、、ｖｃ２
は、抵抗ｒｌｌ　　ｒ２を介して印加される制御電圧Ｖ
、、　　Ｖ２によって制御されるようになっている。な
お、これらの抵抗ｒ、、　　ｒ２は、上記可変容量ダイ
オードｖｃ、、ｖｃ２の静電容量を制御する回路を介し
て各セクションに信号か流れ、セクション相互間で干渉
するのを防止するために設けたものである。

上記一方の可変容量ダイオードＶＣ０は、制御電圧■１
を変えることにより、その容量を変えて遅延線２５′の
遅延時間を制御する。この際、良好な遅延時間の周波数
特性を保つためには、他方の可変容量ダイオードＶＣ７
の容量が上記一方の可変容量ダイオードＶＣ１の容量の
］／１２に近い値に保たれている必要がある。従って、
このような動作条件を満たすように制御電圧■１と■２
を与えればよい。ここで、上記可変容量ダイオード■Ｃ
１及び■Ｃ２の逆バイアス電圧と容量の特性曲線がそれ
ぞれ同じ関数で記述されるような関係にあると、制御電
圧■１と■２は、同じ信号源電圧あるいは少なくとも一
方を分圧した簡単な構成であって、可変容量ダイオード
ＶＣ２とＶＣｌの容量比が１７１２に近い最適値に保っ
たままその大きさを変えることかできる。このように、
制御電圧源として■１と■２のそれぞれが、遅延時間の
最適制御を行うために独立して信号を発生する回路を備
えなくてもよい。

なお、以上のように構成された本発明の整相回路１２を
示す第１図において、上記各可変遅延回路］、　７　ａ
〜１．７ｍは、前記入力側のクロスポインＩ・スイッチ
ｉ　４　ａ　〜１．４　ｍの出力信号線１５，１５、・
に第２図または第５図に示すタップ付きの可変遅延ｉＪ
＋　２５　、　２５　’の各タップをそれぞれ接続する
ことにより、探触子の各振動子素子からの受波信号のう
ち複数個の信号、例えば四つの受波信号を一群として加
算して形成した各信号群ごとにそれぞれ設けられている
５、 次に、このように構成された整相回路１２の動作につい
て、第１図を参照して説明する。まず、図示外の探触子
の各振動子素子からの受波信号は図示外の増幅器で増幅
された後、各入力端子＃１〜＃ｎに定電流信号源として
印加される。これらの入力端子＃］〜＃ｎには、例えば
四個の入力端子＃１〜＃４．＃５〜＃８．　　ごとに各
クロスポイントスイッチ１．４　ａ、　　］！　ｂ、　
−、１４ｍか設けられているので、これらのクロスポイ
ントスイッチ］、　４．　ａ〜１４．　ｍとその出力信
号線］−５，１−５゜にそれぞれ接続された可変遅延回
路１７ａ〜１７ｍとにより、例えば四つの受波信号ごと
にそれぞれ適切な遅延を与えた後、−群として加算した
信号群が形成される。すなわち、これらの可変遅延回路
１７ａ〜］、７ｍでは、制御回路２２からの制御信号Ｅ
ｃ（第２図における制御信号Ｅｃ、、　　Ｅｃ、。

ＥｃＳ）により、被検体の生体内を超音波が伝播する速
さに対応して超音波ビームの収束点を深い所へ移動させ
るダイナミックフォーカスを実現するために、受波信号
に適宜の遅延時間が与えられる。

このように遅延時間か与えられた各可変遅延回路１７ａ
〜１．７　ｍの出力信号は、定電流信号源となっており
、それぞれ出力側のクロスポイントスイッチ１９へその
入力信号線１８，１８．　　・・を介して入力する。こ
のクロスポイントスイッチ１９へ入力した信号は出力側
のＬＣ遅延線２１へ送出されるが、上記クロスポイント
スイッチ］９の出力信号線２０．　２０．・・は、上記
しＣ遅延線２１に適宜の間隔で設けられたタップと同数
だけ設けられており、上記各可変遅延回路１７ａ〜１７
ｍにより適宜の遅延時間を与えられた信号は、さらにク
ロスポイントスイッチ１９により選択されたター３０＝ ツブを介してＴ、Ｃ遅延線２１へ人力し、そのタップ位
置に対応した遅延時間に相当する遅延が与えられ、それ
ぞれの信号が加算される。このとき、入力側の各クロス
ポイントスイッチ１４ａ〜１４ｍ及び出力側のクロスポ
イントスイッチ］９は、制御部２３からの制御信号Ｓ２
．　　Ｓ、により、超音波ビームの偏向角に対応した遅
延時間が与えられるように制御される。以」−のように
して、整相回路１２により遅延か与えられ加算されて整
相された信号は、出力端子２４から出力され、図示外の
検波器で検波された後、表示装置に人力して画像として
表示される。

このような構成及び動作により、整相回路１２内の各可
変遅延回路１７ａ〜１．７ｒｎがその制御端子に電気信
号を入力するだけで遅延時間を連続的に変化することか
できるので、一系統の整相回路１２だけで超音波ビーム
の収束点を連続的に移動するダイナミックフォーカスが
実現できる。また、上記の各可変遅延回路１７ａ〜１７
ｍは、探触子の多数の振動子素子からの受波信号のチャ
ンネルごとに設けなくてもよいので、可変遅延回路の設
置数を少なくすることができる。

なお、第１図に示すように構成された本発明の整相回路
１２において、各可変遅延回路１−７　ａ〜１７ｍは、
第２図または第５図に示すように構成されそれぞれ独立
して遅延時間が制御できる可変遅延線２５．２５’　を
備えた回路を複数個従属接続したものとしてもよい。

第７図は本発明の第二の実施例における整相回路を示す
ブロック図である。この実施例の整相回路１２′は、図
示外の探触子の各振動子素子からの受波信号の個々につ
いて時間経過と共に変化する微小な遅延を与える遅延回
路３３．．３３゜、３３３、・、３３ｎを付加すると共
に、この遅延回路３３□〜３３ｎの遅延時間を受波信号
のチャンネルごとに独立して制御するようにしたもので
ある。すなわち、探触子の各振動子素子からの受波信号
を人力する入力端子＃ｌ、　　＃２．　＃３．・・。

＃ｎと入力端の各クロスポイントスイッチ１４ａ〜１．
４．　ｍの人力信号線１−３．１３．・・どの間に、電
気信号により微小な遅延時間が制御できる遅延回路３３
．．３３２，３３．、−．３３ｎがそれぞれ設けられる
と共に、これらの遅延回路３３．〜３３ｎは制御回路２
２からの制御信号Ｓ４により各受波信号のチャンネルご
とに独立して遅延時間が制御されるようになっている。

ここで、上記各遅延回路３３．〜３３ｎは、微小な遅延
時間が制御できればよいため、例えば−次のアクティブ
オールパスフィルタを用い、その出力信号は定電流信号
源となるようにされている。また、上記各遅延回路３３
．〜３３ｎは、可変遅延回路１７ａ〜１７ｍのタップの
数により定まる遅延時間の分解能をさらに高くするため
、その遅延時間が初期設定されている。

このような構成の整相回路１２′において、ダイナミッ
クフォーカスを実現するため可変遅延回路１．７　ａ〜
１７ｍの遅延時間を連続的に変化させた場合、探触子の
各振動子素子からの受波信号は各遅延回路３３．〜３３
ｎで遅延が法えられた後に、チャンネル毎に加算された
信号について遅延−羽− 時間が連続的に変化するようになる。従って、ダイナミ
ックフォーカスを実現するためには、例えば４チヤンネ
ルの受波信号ごとに加算する構成においては、各チャン
ネルごとに与えるべき遅延時間の変化が異なるため、こ
れらの値を各遅延回路３３、〜３３ｎにより各チャンネ
ルごとに制御する必要がある。そのため、第７図に示す
実施例においては、上記各遅延回路３３．〜３３ｎの遅
延時間は、制御回路２２からの制御信号Ｓ４により各受
波信号のチャンネルごとに独立して制御される。この遅
延時間とその遅延時間の制御タイミングは、入力側の可
変遅延回路１７　ａ〜１７ｍと出力側のＬＣ遅延線２１
のタップ位置により異なるので、上記制御信号Ｓ４のタ
イミングは、次の如く行われる。すなわち、各チャンネ
ルの受波信号が印加される入力端の可変遅延回路］、　
７　ａ〜］７ｍのタップ位置に関係なく、遅延時間の制
御特性は同じ比率で制御される。従って、各受波信号の
チャンネルの入力端子＃１〜＃ｎに入力された受波信号
の各々に最適の遅延を与えて整相加算する−讃一 ためには、各チャンネルが入力側の各クロスポイントス
イッチ１　／Ｉ、　ａ〜Ｆ、　４　ｍにより選択される
各可変遅延回路１．７　ａ〜］、７ｍのタップ位置に対
応して、各遅延回路３３．〜３３Ｉ）を各々独立して制
御する必要がある。

そして、この実施例の場合は、上記の各遅延回路３３１
〜３３ｎによって微小な遅延を与えることにより、可変
遅延回路１．７ａ〜１．７ｍのタップの数により定まる
遅延時間の分解能をさらに細分して、その遅延時間の分
解能を向」ニすることができる。

〔発明の効果〕

本発明は以にのように構成されたので、整相回路］２ま
たは１２′内の遅延回路として可変遅延回路１７ａ〜１
７ｍを用いることにより、その制御端子に印加する電気
信号だけで遅延時間を連続的に変化させて所望の位置に
超音波ビームの収束点を移動することかできる。従って
、従来の整相回路内の遅延線のようにノイズが発生する
ことがないので、二系統の整相回路を設けて交互に使用
する必要はなく、一系統の整相回路（１２または１２′
）だけでダイナミックフォーカスを実現することができ
る。また、上記の可変遅延回路１７ａ〜１７ｍは、探触
子の各振動子素子からの受波信号のうち複数個の信号を
一群として加算して形成した各信号群ごとにそれぞれ設
け、各受波信号のチャンネルごとには設けなくてもよい
ので、整相回路１２．１２’内の可変遅延回路１７ａ〜
１７ｍの数を少なくすることができる。これらのことか
ら、回路規模を小さくすることができ、装置を小形化で
きると共にコスト低下を図ることができる。

また、探触子の各振動子素子からの受渡信号の個々につ
いて時間経過と共に変化する微小な遅延を与える遅延回
路３３．〜３３ｎを付加したものにおいては、遅延時間
の分解能を容易に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波診断装置における整相回路
の実施例を示すブロック図、第２図は本発明に係る整相
回路内の可変遅延回路の一例を示す回路図、第３図（ａ
）、（＋））は上記の可変遅延回路の構成を考えるに至
った過程を説明するための回路図、第４図は可変抵抗回
路の内部構成を示す回路図、第５図は本発明に係る整相
回路内の可変遅延回路の他の実施例を示す回路図、第６
図は上記の可変遅延回路の構成を考えるに至った過程を
説明するための回路図、第７図は本発明の第二の実施例
における整相回路を示すブロック図、第８図は従来の超
音波診断装置を示すブロック図、第９図〜第］１図は超
音波診断装置における従来の整相回路の他の例を示す回
路図である。 １２．１１’・・・整相回路、　　］４ａ〜１４．　ｍ
・・入力側のクロスポイントスイッチ、　　１．７ａ〜
１７ｍ・・・可変遅延回路、　　１９　出力側のクロス
ポイントスイッチ、　　２」・出力側のＬＣ遅延線、２
２・制御回路、　　２３・制御部、　　２５．２５′　
可変遅延線、　　２６ａ、２６ｂ　　可変抵抗回路、　
３３１〜３３ｒ）　遅延回路、　■７　　インダクタ、
　　ｖｃ、ｖｃ’　、ｖｃ、、ｖｃ２・可変容量ダイオ
ード、　　Ｔ１〜Ｔｎ・・タップ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の振動子素子が配列され超音波を送受波する
   探触子と、この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を有しこれらの遅延回
   路で位相が揃えられた受波信号を加算して出力する整相
   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
   表示装置とを備えて成る超音波診断装置において、上記
   整相回路は、その内部の遅延回路として、インダクタと
   逆電圧の大きさにより静電容量が変化する可変容量ダイ
   オードとを組み合わせて成るタップ付きの可変遅延線を
   備え上記可変容量ダイオードの逆電圧を変化することに
   より遅延時間を連続的に変えるようにした可変遅延回路
   を用いると共に、上記探触子の各振動子素子からの受波
   信号のそれぞれに上記可変遅延線の任意のタップを選択
   して複数個の信号を一群として遅延加算するため各信号
   群ごとに上記の可変遅延回路をそれぞれ設けて成ること
   を特徴とする超音波診断装置。
2. （２）上記可変遅延回路は、それぞれ独立して遅延時間
   が制御できる可変遅延線を備えた回路を複数個従属接続
   したものである請求項１記載の超音波診断装置。
3. （３）上記整相回路は、探触子の各振動子素子からの受
   波信号の個々について時間経過と共に変化する微小な遅
   延を与える遅延回路を付加すると共に、この遅延回路の
   遅延時間を受波信号のチャンネルごとに独立して制御す
   るようにしたものである請求項１または２記載の超音波
   診断装置。