JPH04291185A - 超音波受信ビームフォーマ - Google Patents
超音波受信ビームフォーマInfo
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- JPH04291185A JPH04291185A JP3057275A JP5727591A JPH04291185A JP H04291185 A JPH04291185 A JP H04291185A JP 3057275 A JP3057275 A JP 3057275A JP 5727591 A JP5727591 A JP 5727591A JP H04291185 A JPH04291185 A JP H04291185A
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- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 29
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
- G10K11/341—Circuits therefor
- G10K11/346—Circuits therefor using phase variation
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，同時複数方向受信を可
能としかつダイナミック・フォーカスを行い得るように
した超音波受信ビームフォーマに関する。
能としかつダイナミック・フォーカスを行い得るように
した超音波受信ビームフォーマに関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波診断などに用いられる超音波受信
装置においては，超音波信号を電気信号に変換する複数
のトランスジューサを面上に配置した構造をもっており
，夫々のトランスジューサが，いわば同一点から反射さ
れてきた音波信号を，一斉に受信した態様を構成するこ
とによって，焦点を合わせるようにしている。
装置においては，超音波信号を電気信号に変換する複数
のトランスジューサを面上に配置した構造をもっており
，夫々のトランスジューサが，いわば同一点から反射さ
れてきた音波信号を，一斉に受信した態様を構成するこ
とによって，焦点を合わせるようにしている。
【０００３】図３は従来の超音波受信における固定フォ
ーカス方式の態様を示す。図中の符号１は超音波プロー
ブ，２−ｉは夫々トランスジューサ，３−ｉは夫々遅延
線，Ｔ−ｉは端子，Ａは超音波反射点を表している。
ーカス方式の態様を示す。図中の符号１は超音波プロー
ブ，２−ｉは夫々トランスジューサ，３−ｉは夫々遅延
線，Ｔ−ｉは端子，Ａは超音波反射点を表している。
【０００４】点Ａから反射されてくる超音波信号は，ト
ランスジューサ２−ｉに受信され，夫々のトランスジュ
ーサ２−ｉが電気信号に変換する。このとき，例えばト
ランスジューサ２−１の場合とトランスジューサ２−４
の場合とで点Ａからの距離が異なることから，この距離
の差を補正するために，トランスジューサ２−ｉに対応
して遅延線３−ｉがもうけられる。即ち，上記距離の差
を補正して，点Ａから同一時刻に発せられた超音波信号
が夫々のトランスジューサ２−ｉに受信されて変換され
た上で同時に各端子Ｔ−ｉに現れるようにされる。
ランスジューサ２−ｉに受信され，夫々のトランスジュ
ーサ２−ｉが電気信号に変換する。このとき，例えばト
ランスジューサ２−１の場合とトランスジューサ２−４
の場合とで点Ａからの距離が異なることから，この距離
の差を補正するために，トランスジューサ２−ｉに対応
して遅延線３−ｉがもうけられる。即ち，上記距離の差
を補正して，点Ａから同一時刻に発せられた超音波信号
が夫々のトランスジューサ２−ｉに受信されて変換され
た上で同時に各端子Ｔ−ｉに現れるようにされる。
【０００５】図３に示される方式の場合には，超音波反
射点Ａの位置が異なるものとなるたびに，上記遅延線３
−ｉにおける遅延時間を調整し直す必要がある。
射点Ａの位置が異なるものとなるたびに，上記遅延線３
−ｉにおける遅延時間を調整し直す必要がある。
【０００６】図４および図５は夫々図３に示す遅延線の
構成例を示す。図中の符号３および３−ｉは遅延線，４
はマルチプレクサを表している。またＴ−ｉは図１に示
す端子に対応する端子である。
構成例を示す。図中の符号３および３−ｉは遅延線，４
はマルチプレクサを表している。またＴ−ｉは図１に示
す端子に対応する端子である。
【０００７】図４の場合には図３に示す夫々のチャネル
（各トランスジューサ２−ｉに対応するチャネル）毎に
１つの遅延線３−ｉが用意され，原理的にはスイッチＳ
Ｗによって，上述の遅延時間が調整される。
（各トランスジューサ２−ｉに対応するチャネル）毎に
１つの遅延線３−ｉが用意され，原理的にはスイッチＳ
Ｗによって，上述の遅延時間が調整される。
【０００８】図５の場合には複数のチャネルに対して単
一のタップ付き遅延線３が用意され，各チャネルに対応
する図３に示す端子２−ｉやＴ−ｉはマルチプレクサ４
に接続される。マルチプレクサ４は，入力側の端子に接
続された信号を出力側のいずれの端子へも切り換えて接
続され得るよう構成されており，例えば端子Ｔ−２に入
力される信号を上記タップ付き遅延線３におけるいずれ
の入力端に導くべきかによって上記接続の状態が切り換
えられて設定される。即ち，上述の遅延時間を正しく取
り，遅延線３の出力端子において各チャネルからの信号
が夫々所望される遅延時間を与えられて加え合わされる
ようにされる。
一のタップ付き遅延線３が用意され，各チャネルに対応
する図３に示す端子２−ｉやＴ−ｉはマルチプレクサ４
に接続される。マルチプレクサ４は，入力側の端子に接
続された信号を出力側のいずれの端子へも切り換えて接
続され得るよう構成されており，例えば端子Ｔ−２に入
力される信号を上記タップ付き遅延線３におけるいずれ
の入力端に導くべきかによって上記接続の状態が切り換
えられて設定される。即ち，上述の遅延時間を正しく取
り，遅延線３の出力端子において各チャネルからの信号
が夫々所望される遅延時間を与えられて加え合わされる
ようにされる。
【０００９】図３に示す方式の場合には，上述の如く，
焦点が異なるものとなるたびに遅延時間を調整し直す必
要があったが，この点を改善するためのダイナミック・
フォーカス方式として，代表的な２つの方式が知られて
いる。
焦点が異なるものとなるたびに遅延時間を調整し直す必
要があったが，この点を改善するためのダイナミック・
フォーカス方式として，代表的な２つの方式が知られて
いる。
【００１０】図６は２系統交互切換方式の場合の態様を
示す。図中の符号２−ｉ，３−ｉ，Ａは夫々図３に対応
しており，５−ｉはアンプ，６Ａは反射点＃１用遅延線
ユニット，６Ｂは反射点＃２用遅延線ユニット，７Ａ，
７Ｂは夫々加算器，８は切換スイッチ，Ｂ，Ｃは夫々他
の反射点を表している。
示す。図中の符号２−ｉ，３−ｉ，Ａは夫々図３に対応
しており，５−ｉはアンプ，６Ａは反射点＃１用遅延線
ユニット，６Ｂは反射点＃２用遅延線ユニット，７Ａ，
７Ｂは夫々加算器，８は切換スイッチ，Ｂ，Ｃは夫々他
の反射点を表している。
【００１１】上述のダイナミック・フォーカスを達成す
るに当たっては，図３に示す遅延線３−ｉを一斉に，反
射点の位置を異ならせるにつれて，夫々対応する遅延時
間になるように，切り換えてゆくようにすればよい。
るに当たっては，図３に示す遅延線３−ｉを一斉に，反
射点の位置を異ならせるにつれて，夫々対応する遅延時
間になるように，切り換えてゆくようにすればよい。
【００１２】しかしながら，当該切り換えに当たっては
一般に切り換えノイズが発生する。このために，図６に
示す方式においては，ユニット６Ａと６Ｂとを別個にも
うけ，ユニット６Ａが反射点Ａからの超音波信号を検出
するように調整されて検出を行っている間に，即ちスイ
ッチ８がユニット６Ａ側に接続されている間に，ユニッ
ト６Ｂにおいて，次回に反射点Ｂからの超音波信号を検
出し得るように，ユニット６Ｂ内の各遅延線３−ｉ２を
一斉に調整する。そして，ユニット６Ｂが反射点Ｂから
の超音波信号を検出している間に，ユニット６Ａにおい
ては，次回に反射点Ｃからの超音波信号を検出し得るよ
うに，ユニット６Ａ内の各遅延線３−ｉ１を一斉に調整
するようにする。
一般に切り換えノイズが発生する。このために，図６に
示す方式においては，ユニット６Ａと６Ｂとを別個にも
うけ，ユニット６Ａが反射点Ａからの超音波信号を検出
するように調整されて検出を行っている間に，即ちスイ
ッチ８がユニット６Ａ側に接続されている間に，ユニッ
ト６Ｂにおいて，次回に反射点Ｂからの超音波信号を検
出し得るように，ユニット６Ｂ内の各遅延線３−ｉ２を
一斉に調整する。そして，ユニット６Ｂが反射点Ｂから
の超音波信号を検出している間に，ユニット６Ａにおい
ては，次回に反射点Ｃからの超音波信号を検出し得るよ
うに，ユニット６Ａ内の各遅延線３−ｉ１を一斉に調整
するようにする。
【００１３】図６に示す２系統交互切換方式の場合には
，遅延線群が２系統必要となるという点が１つの問題点
である。
，遅延線群が２系統必要となるという点が１つの問題点
である。
【００１４】図７は位相制御方式の場合の態様を示す。
図中の符号２−ｉ，３，５−ｉ，Ａは夫々図３，図５，
図６に対応している。また９−ｉは信号波形を表してい
る。
図６に対応している。また９−ｉは信号波形を表してい
る。
【００１５】図３に示す方式の場合には，反射点Ａから
の距離の差を遅延線３−ｉによって補正していた。しか
し，当該距離の差をなくするように補正しなくても，図
３における例えば端子Ｔ−１に現れる交番信号と端子Ｔ
−２，Ｔ−３……に現れる交番信号との正のピーク点が
重なり合うように合成できれば，反射点Ａに焦点が合わ
されたことになると考えることができる。
の距離の差を遅延線３−ｉによって補正していた。しか
し，当該距離の差をなくするように補正しなくても，図
３における例えば端子Ｔ−１に現れる交番信号と端子Ｔ
−２，Ｔ−３……に現れる交番信号との正のピーク点が
重なり合うように合成できれば，反射点Ａに焦点が合わ
されたことになると考えることができる。
【００１６】図７に示す位相制御方式の場合には当該原
理を利用している。即ち，トランスジューサ２−１から
の信号９−１と，トランスジューサ２−ｐからの信号９
−ｐとは，図示の如く，スタート点において時間ｔの差
が存在する。このために，信号９−１と信号９−ｐとの
正のピーク点は必ずしも一致せず，場合によっては逆位
相となってしまうこともある。
理を利用している。即ち，トランスジューサ２−１から
の信号９−１と，トランスジューサ２−ｐからの信号９
−ｐとは，図示の如く，スタート点において時間ｔの差
が存在する。このために，信号９−１と信号９−ｐとの
正のピーク点は必ずしも一致せず，場合によっては逆位
相となってしまうこともある。
【００１７】図７に示す位相制御方式の場合には，図示
を省略しているが，例えば信号９−ｐの位相を調整して
，信号９−１の位相と合致するようにする手段がもうけ
られている。
を省略しているが，例えば信号９−ｐの位相を調整して
，信号９−１の位相と合致するようにする手段がもうけ
られている。
【００１８】図８は位相調整手段の原理を示す。図中の
符号１０は乗算器である。今入力信号としてｃｏｓ（ω
ｔ ＋φ） が供給され，参照信号として ｃｏｓ（αｔ ＋θ） が供給されるとする。この場合には，乗算器１０の出力
信号は １／２〔 ｃｏｓ｛（ω＋α）ｔ＋φ＋θ｝＋
ｃｏｓ｛（ω−α）ｔ＋φ−θ｝〕で与えられる。
符号１０は乗算器である。今入力信号としてｃｏｓ（ω
ｔ ＋φ） が供給され，参照信号として ｃｏｓ（αｔ ＋θ） が供給されるとする。この場合には，乗算器１０の出力
信号は １／２〔 ｃｏｓ｛（ω＋α）ｔ＋φ＋θ｝＋
ｃｏｓ｛（ω−α）ｔ＋φ−θ｝〕で与えられる。
【００１９】乗算器１０の出力信号のうちの例えば周波
数（ω−α）／２πの成分側を抽出するようフィルタを
かけると，当該乗算後チャネル信号は ｃｏｓ｛（ω−α）ｔ＋φ−θ｝ であり，参照信号における位相θを調整することによっ
て，乗算後チャネル信号の位相を変化させることができ
ることが判る。
数（ω−α）／２πの成分側を抽出するようフィルタを
かけると，当該乗算後チャネル信号は ｃｏｓ｛（ω−α）ｔ＋φ−θ｝ であり，参照信号における位相θを調整することによっ
て，乗算後チャネル信号の位相を変化させることができ
ることが判る。
【００２０】図７に示す位相制御方式の場合には，例え
ば信号９−ｐに対して，図８に示した原理にもとづく位
相調整を行い，信号９−１に対して正のピークが合致す
るようにする。
ば信号９−ｐに対して，図８に示した原理にもとづく位
相調整を行い，信号９−１に対して正のピークが合致す
るようにする。
【００２１】上述の如く，ダイナミック・フォーカスを
行うに当たっては，上記２つの方式が知られている。
行うに当たっては，上記２つの方式が知られている。
【００２２】一方，超音波診断に当たっては，超音波を
発信させつつ，いわば患部近傍を走査し，反射波を受信
することが行われている。この場合，超音波を或る方向
に発信しては反射波を受信し，また次の方向に発信して
は反射波を受信し……てゆくことになり，走査時間が大
となる。
発信させつつ，いわば患部近傍を走査し，反射波を受信
することが行われている。この場合，超音波を或る方向
に発信しては反射波を受信し，また次の方向に発信して
は反射波を受信し……てゆくことになり，走査時間が大
となる。
【００２３】この点を改善するために，従来から同時２
方向受信方式が知られている。
方向受信方式が知られている。
【００２４】図９は同時２方向受信方式の場合の態様を
示す。また図１０は原理説明図である。図中の符号２−
ｉ，５−ｉ，Ａｉ，Ｂｉは図３などに対応しており，１
１は超音波発信方向，１２−１，１２−２は夫々受信方
向，１３−１，１３−２は夫々フォーカス・ユニットを
表している。
示す。また図１０は原理説明図である。図中の符号２−
ｉ，５−ｉ，Ａｉ，Ｂｉは図３などに対応しており，１
１は超音波発信方向，１２−１，１２−２は夫々受信方
向，１３−１，１３−２は夫々フォーカス・ユニットを
表している。
【００２５】図９に示す同時２方向受信方式の場合には
，図示方向１１に示す方向に超音波を発信しておくよう
にし，第一方向フォーカス・ユニット１３−１が図示方
向１２−１の方向上の点Ａ１からの反射を受信するよう
にセットされ，かつ第二方向フォーカス・ユニット１３
−２が図示方向１２−２方向上の点Ａ２からの反射を受
信するようにセットされる。当該夫々の方向にセットす
るに当たっては，位相に多少の偏差を与えるようにされ
る。勿論，夫々のフォーカス・ユニット１３−ｉにおい
ては，同じ方向上の点Ｂ１やＢ２からの反射を受信する
ようにダイナミック・フォーカスされると考えてよい。
，図示方向１１に示す方向に超音波を発信しておくよう
にし，第一方向フォーカス・ユニット１３−１が図示方
向１２−１の方向上の点Ａ１からの反射を受信するよう
にセットされ，かつ第二方向フォーカス・ユニット１３
−２が図示方向１２−２方向上の点Ａ２からの反射を受
信するようにセットされる。当該夫々の方向にセットす
るに当たっては，位相に多少の偏差を与えるようにされ
る。勿論，夫々のフォーカス・ユニット１３−ｉにおい
ては，同じ方向上の点Ｂ１やＢ２からの反射を受信する
ようにダイナミック・フォーカスされると考えてよい。
【００２６】図１０は同時２方向受信の場合の原理を説
明する図である。図１０における符号１４は方向１１に
向かう送信指向特性を表し，符号１５−１は方向１２−
１に向かう受信指向特性を表し，符号１５−２は方向１
２−２に向かう受信指向特性を表している。
明する図である。図１０における符号１４は方向１１に
向かう送信指向特性を表し，符号１５−１は方向１２−
１に向かう受信指向特性を表し，符号１５−２は方向１
２−２に向かう受信指向特性を表している。
【００２７】上記指向特性が夫々図示特性１４，１５−
ｉであるものとするとき，トランスジューサ２−ｉによ
って受信される信号の指向特性は，図示１６−ｉで示す
如き受信総合特性となる。第一方向フォーカス・ユニッ
ト１３−１と，第二方向フォーカス・ユニット１３−２
とは夫々図示の特性１６−１と１６−２とに合わせてあ
ると考えてよい。
ｉであるものとするとき，トランスジューサ２−ｉによ
って受信される信号の指向特性は，図示１６−ｉで示す
如き受信総合特性となる。第一方向フォーカス・ユニッ
ト１３−１と，第二方向フォーカス・ユニット１３−２
とは夫々図示の特性１６−１と１６−２とに合わせてあ
ると考えてよい。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】上記図３に示す固定フ
ォーカス方式，図６に示す２系統交互切換方式，図７に
示す位相制御方式の夫々のハードウェア量（特に遅延線
の個数）を比較すると次の如くなる。即ち，図３の方式
の量を「１」とすると，図６の方式の量は「２」となり
，図７の方式の量は「１」である。
ォーカス方式，図６に示す２系統交互切換方式，図７に
示す位相制御方式の夫々のハードウェア量（特に遅延線
の個数）を比較すると次の如くなる。即ち，図３の方式
の量を「１」とすると，図６の方式の量は「２」となり
，図７の方式の量は「１」である。
【００２９】更に，図９に示す同時２方向受信方式にお
いては，（１） 固定フォーカス方式を採用すると，上
記量は「２」であり，（２） ２系統交互切換方式を採
用すると，量は「４」であり，（３） 位相制御方式を
採用すると，量は「２」である。
いては，（１） 固定フォーカス方式を採用すると，上
記量は「２」であり，（２） ２系統交互切換方式を採
用すると，量は「４」であり，（３） 位相制御方式を
採用すると，量は「２」である。
【００３０】このことから，ダイナミックフォーカスを
実現した上で同時２方向受信方式を採用する場合には，
位相制御方式を採用する場合でも，上記量は「２」とな
ってしまう。
実現した上で同時２方向受信方式を採用する場合には，
位相制御方式を採用する場合でも，上記量は「２」とな
ってしまう。
【００３１】本発明は，この点を解決することを目的と
しており，必要とする遅延線の個数を「１」に保ったま
まで，ダイナミックフォーカスと同時に同時２方向受信
方式を採用できるようにすることを目的としている。
しており，必要とする遅延線の個数を「１」に保ったま
まで，ダイナミックフォーカスと同時に同時２方向受信
方式を採用できるようにすることを目的としている。
【００３２】
【課題を解決するための手段】図１（Ａ）は本発明の原
理構成図を示す。また図１（Ｂ）は原理説明図を示す。 図中の符号２−ｉ，３，１０−ｉは図３，図７，図８に
対応しており，１７−ｉはバンド・パス・フィルタ，１
８は加算器，１９−ｉはバンド・パス・フィルタを表し
ている。また２０はトランスジューサ２−ｉからの信号
の周波数帯域特性，２１−１はフィルタ１７−１からの
信号の周波数帯域特性，２１−２はフィルタ１７−２か
らの信号の周波数帯域特性を表している。
理構成図を示す。また図１（Ｂ）は原理説明図を示す。 図中の符号２−ｉ，３，１０−ｉは図３，図７，図８に
対応しており，１７−ｉはバンド・パス・フィルタ，１
８は加算器，１９−ｉはバンド・パス・フィルタを表し
ている。また２０はトランスジューサ２−ｉからの信号
の周波数帯域特性，２１−１はフィルタ１７−１からの
信号の周波数帯域特性，２１−２はフィルタ１７−２か
らの信号の周波数帯域特性を表している。
【００３３】図１（Ａ）においては，１つのトランスジ
ューサ２−ｉからの（即ち１つチャネルに対応する）構
成を代表して示していると考えてよい。図１（Ａ）にお
いては，第１の参照信号 ｃｏｓ（αｔ＋θ１ ） と，第２の参照信号 ｃｏｓ（βｔ＋θ２ ） とは，角速度αと角速度βとが異なる値をもつように選
ばれる。この理由は，同時２方向受信方式を採用するに
当たって，夫々異なる２つの方向に対応する受信信号を
差別化するためである。
ューサ２−ｉからの（即ち１つチャネルに対応する）構
成を代表して示していると考えてよい。図１（Ａ）にお
いては，第１の参照信号 ｃｏｓ（αｔ＋θ１ ） と，第２の参照信号 ｃｏｓ（βｔ＋θ２ ） とは，角速度αと角速度βとが異なる値をもつように選
ばれる。この理由は，同時２方向受信方式を採用するに
当たって，夫々異なる２つの方向に対応する受信信号を
差別化するためである。
【００３４】また第１の参照信号の位相角θと，第２の
参照信号の位相角θとは，同じ記号で表現しているが，
より具体的には，（ｉ） 上記同時２方向受信方式を採
用する際の夫々異なる方向に対応する指向特性を与える
ための位相角δ，δ’と，（ｉｉ）位相制御方式による
ダイナミック・フォーカスを行うための位相角の変更ξ
（ｔ）とを組み合わせたものである。
参照信号の位相角θとは，同じ記号で表現しているが，
より具体的には，（ｉ） 上記同時２方向受信方式を採
用する際の夫々異なる方向に対応する指向特性を与える
ための位相角δ，δ’と，（ｉｉ）位相制御方式による
ダイナミック・フォーカスを行うための位相角の変更ξ
（ｔ）とを組み合わせたものである。
【００３５】即ち，第１の参照信号の位相角θは，θ１
＝δ＋ξ（ｔ） で与えられ，第２の参照信号の位相角θは，θ２ ＝δ
’＋ξ′（ｔ） で与えられる。
＝δ＋ξ（ｔ） で与えられ，第２の参照信号の位相角θは，θ２ ＝δ
’＋ξ′（ｔ） で与えられる。
【００３６】フィルタ１７−１とフィルタ１９−１とは
，夫々，周波数（ω−α）／２πの成分を抽出するバン
ド・パス・フィルタであり，フィルタ１７−２とフィル
タ１９−２とは，夫々，周波数（ω−β）／２πの成分
を抽出するバンド・パス・フィルタである。
，夫々，周波数（ω−α）／２πの成分を抽出するバン
ド・パス・フィルタであり，フィルタ１７−２とフィル
タ１９−２とは，夫々，周波数（ω−β）／２πの成分
を抽出するバンド・パス・フィルタである。
【００３７】
【作用】乗算器１０−ｉ１からの出力は，周波数（ω＋
α）／２πの成分と，周波数（ω−α）／２πの成分と
を持つ。また乗算器１０−ｉ２からの出力は，周波数（
ω＋β）／２πの成分と，周波数（ω−β）／２πの成
分とを持つ。
α）／２πの成分と，周波数（ω−α）／２πの成分と
を持つ。また乗算器１０−ｉ２からの出力は，周波数（
ω＋β）／２πの成分と，周波数（ω−β）／２πの成
分とを持つ。
【００３８】フィルタ１７−１の出力は，周波数（ω−
α）／２πの成分のみであり，フィルタ１７−２の出力
は，周波数（ω−β）／２πの成分のみである。前者は
，上述の如く，同時２方向受信方式における第１の方向
からの受信情報を搬送するものであり，後者は同じく第
２の方向からの受信情報を搬送するものである。
α）／２πの成分のみであり，フィルタ１７−２の出力
は，周波数（ω−β）／２πの成分のみである。前者は
，上述の如く，同時２方向受信方式における第１の方向
からの受信情報を搬送するものであり，後者は同じく第
２の方向からの受信情報を搬送するものである。
【００３９】両者は加算器１８によって重畳された上で
，１つ分のチャネルに対応する乗算後チャネル信号とし
て遅延線３に導かれる。遅延線３上では，他のチャネル
からの同様な乗算後チャネル信号と，時間合わせをした
上で加え合わされて出力される。
，１つ分のチャネルに対応する乗算後チャネル信号とし
て遅延線３に導かれる。遅延線３上では，他のチャネル
からの同様な乗算後チャネル信号と，時間合わせをした
上で加え合わされて出力される。
【００４０】当該遅延線３からの出力は，バンド・パス
・フィルタ１９−ｉによって，夫々の周波数成分をもつ
ものに分離される。即ち，フィルタ１９−１からの出力
は，各チャネルにおける上記第１の方向からの受信情報
を搬送する「第１方向乗算後チャネル信号」を全チャネ
ルにわたって加え合わせたものである。またフィルタ１
９−２からの出力は，各チャネルにおける上記第２の方
向からの受信情報を搬送する「第２方向乗算後チャネル
信号」を全チャネルにわたって加え合わせたものである
。
・フィルタ１９−ｉによって，夫々の周波数成分をもつ
ものに分離される。即ち，フィルタ１９−１からの出力
は，各チャネルにおける上記第１の方向からの受信情報
を搬送する「第１方向乗算後チャネル信号」を全チャネ
ルにわたって加え合わせたものである。またフィルタ１
９−２からの出力は，各チャネルにおける上記第２の方
向からの受信情報を搬送する「第２方向乗算後チャネル
信号」を全チャネルにわたって加え合わせたものである
。
【００４１】夫々のフィルタ１９−ｉからの出力は，参
照信号中の位相角θにおける上述のξ（ｔ）を変化させ
ることによって，ダイナミック・フォーカスされた結果
の情報をもつものとなる。
照信号中の位相角θにおける上述のξ（ｔ）を変化させ
ることによって，ダイナミック・フォーカスされた結果
の情報をもつものとなる。
【００４２】言うまでもなく，トランスジューサ２−ｉ
からの信号の帯域特性は図１（Ｂ）図示の符号２０で示
すものであり，フィルタ１７−１からの出力の帯域特性
は図示の符号２１−１で示すものであり，フィルタ１７
−２からの出力の帯域特性は図示の符号２１−２で示す
ものである。
からの信号の帯域特性は図１（Ｂ）図示の符号２０で示
すものであり，フィルタ１７−１からの出力の帯域特性
は図示の符号２１−１で示すものであり，フィルタ１７
−２からの出力の帯域特性は図示の符号２１−２で示す
ものである。
【００４３】このことから，両者の出力を加算器１８で
加算した上で，遅延線３内を通しても，フィルタ１９−
ｉによって両者を分離することが可能である。
加算した上で，遅延線３内を通しても，フィルタ１９−
ｉによって両者を分離することが可能である。
【００４４】したがって，本発明の場合には，同時２方
向受信方式を採用しつつ，かつダイナミック・フォーカ
スを行いながら，遅延線の個数は「１」で足りる。
向受信方式を採用しつつ，かつダイナミック・フォーカ
スを行いながら，遅延線の個数は「１」で足りる。
【００４５】
【実施例】図２は本発明の実施例構成を示す。図中の符
号２，３，４，５，１０，１７，１８，１９は夫々図１
などに対応している。
号２，３，４，５，１０，１７，１８，１９は夫々図１
などに対応している。
【００４６】トランスジューサ２−１に対応する第１の
チャネルにおける第１の参照信号の周波数と，……，ト
ランスジューサ２−ｎに対応する第ｎのチャネルにおけ
る第１の参照信号の周波数とは，夫々同一である。
チャネルにおける第１の参照信号の周波数と，……，ト
ランスジューサ２−ｎに対応する第ｎのチャネルにおけ
る第１の参照信号の周波数とは，夫々同一である。
【００４７】また同様に，第１のチャネルにおける第２
の参照信号の周波数と，……，第ｎのチャネルにおける
第２の参照信号の周波数とは，夫々同一である。
の参照信号の周波数と，……，第ｎのチャネルにおける
第２の参照信号の周波数とは，夫々同一である。
【００４８】第１のチャネルにおける２つの参照信号の
位相は，図１に関連して説明した如く，第１の参照信号
……θ（１） ＝δ（１） ＋ξ（１，ｔ）第２の参照
信号……θ’（１） ＝δ’（１） ＋ξ’（１，ｔ）
である。
位相は，図１に関連して説明した如く，第１の参照信号
……θ（１） ＝δ（１） ＋ξ（１，ｔ）第２の参照
信号……θ’（１） ＝δ’（１） ＋ξ’（１，ｔ）
である。
【００４９】また同様に，第ｎのチャネルにおける２つ
の参照信号の位相は，図１に関連して説明した如く，第
１の参照信号……θ（ｎ） ＝δ（ｎ） ＋ξ（ｎ ，
ｔ）第２の参照信号……θ’（ｎ） ＝δ’（ｎ） ＋
ξ’（ｎ ，ｔ）である。
の参照信号の位相は，図１に関連して説明した如く，第
１の参照信号……θ（ｎ） ＝δ（ｎ） ＋ξ（ｎ ，
ｔ）第２の参照信号……θ’（ｎ） ＝δ’（ｎ） ＋
ξ’（ｎ ，ｔ）である。
【００５０】言うまでもなく，加算器１８−ｉにおいて
加算される２つの信号の周波数成分は，互いに分離可能
なものであることが望ましい。また，フィルタ１９−ｉ
における出力の周波数成分は，互いに分離されたもので
あることになる。
加算される２つの信号の周波数成分は，互いに分離可能
なものであることが望ましい。また，フィルタ１９−ｉ
における出力の周波数成分は，互いに分離されたもので
あることになる。
【００５１】なお，図１（Ａ）や図２における加算器１
８や１８−ｉは，必須のものではなく，必要に応じて対
策をとれば省略することができる。
８や１８−ｉは，必須のものではなく，必要に応じて対
策をとれば省略することができる。
【００５２】更に言うまでもなく，同時２方向受信方式
の場合においては，例えば図９に示す方向１１，１２−
ｉは，時間と共に，図示白抜き矢印の如く，走査によっ
て変化されてゆくものである。したがって，図１や図２
の場合にも，上記角度δ（ｉ），δ’（ｉ）を時間によ
って変化させ，および／またはマルチプレクサ４による
切換位置を変化させることによって，上記走査が行われ
ることは言うまでもない。尚，以上の説明においては，
周波数Ｗ０ 受信信号についてのみ記述してきたが，受
信信号の帯域幅がある程度狭い場合（図１７に示す如き
場合（実開昭６２−２７６０８号参照））には，上述の
議論は，上記帯域幅を有する受信信号全体について近似
的る成立する事は言うまでもない。また，受信信号の帯
域幅がゼロでない事から，単純なミキサでは２方向の指
向性を持つ２つの中間周波数信号のスペクトラムを周波
数分離できない場合は，ダブルヘテロダイン方式による
周波数分離を行えば良い事も言うまでもない。
の場合においては，例えば図９に示す方向１１，１２−
ｉは，時間と共に，図示白抜き矢印の如く，走査によっ
て変化されてゆくものである。したがって，図１や図２
の場合にも，上記角度δ（ｉ），δ’（ｉ）を時間によ
って変化させ，および／またはマルチプレクサ４による
切換位置を変化させることによって，上記走査が行われ
ることは言うまでもない。尚，以上の説明においては，
周波数Ｗ０ 受信信号についてのみ記述してきたが，受
信信号の帯域幅がある程度狭い場合（図１７に示す如き
場合（実開昭６２−２７６０８号参照））には，上述の
議論は，上記帯域幅を有する受信信号全体について近似
的る成立する事は言うまでもない。また，受信信号の帯
域幅がゼロでない事から，単純なミキサでは２方向の指
向性を持つ２つの中間周波数信号のスペクトラムを周波
数分離できない場合は，ダブルヘテロダイン方式による
周波数分離を行えば良い事も言うまでもない。
【００５３】
【発明の効果】以上説明した如く，本発明によれば，同
時２方向受信方式を採用しかつダイナミック・フォーカ
スを行わせるにも拘らず，遅延線の個数が「１」で足り
る。
時２方向受信方式を採用しかつダイナミック・フォーカ
スを行わせるにも拘らず，遅延線の個数が「１」で足り
る。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】実施例構成を示す。
【図３】固定フォーカス方式の態様を示す。
【図４】遅延線の構成例を示す。
【図５】遅延線の構成例を示す。
【図６】２系統交互切換方式の態様を示す。
【図７】位相制御方式の態様を示す。
【図８】位相調整手段の原理を示す。
【図９】同時２方向受信方式の態様を示す。
【図１０】同時２方向受信の場合の説明図である。
１ プローブ
２ トランスジューサ
３ 遅延線
４ マルチプレクサ
５ アンプ
６ 遅延線ユニット
７ 加算器
８ 切換スイッチ
９ 信号波形
１０ 乗算器
１１ 超音波発信方向
１２ 超音波受信方向
１３ フォーカス・ユニット
１４ 送信指向特性
１５ 受信指向特性
１６ 受信総合特性
１７ バンド・パス・フィルタ
１８ 加算器
１９ バンド・パス・フィルタ
２０，２１ 信号の帯域特性
Claims (6)
- 【請求項１】 超音波信号を電気信号に変換する複数
のトランスジューサ（２）を有する超音波プローブ（１
）をそなえ，上記複数の夫々のトランスジューサ（２）
からの出力信号である各チャネル信号に対して，各チャ
ネル毎にダイナミックに調整される位相をもつ参照波信
号を乗算し，乗算後の各乗算後チャネル信号を遅延線（
３）を介して加え合わせるようにして，ダイナミック・
フォーカスを行うようにした超音波受信ビームフォーマ
において，上記夫々のチャネル毎に，少なくとも２種の
異なる周波数をもつ参照信号を用意すると共に少なくと
も２つの乗算器（１０）をそなえ，かつ上記夫々の参照
信号は，互いに異なる方向からの超音波信号を受信する
と共にダイナミック・フォーカスを行うよう調整された
位相角（θ（ｉ） ）をもつよう構成されてなり，上記
夫々のチャネル毎の上記夫々の乗算器（１０）からの乗
算後チャネル信号が上記遅延線（３）に供給され，上記
夫々のチャネル毎の上記重畳された乗算後チャネル信号
が，上記遅延線（３）を介して加え合わされた上で，上
記参照信号の周波数に対応づけられたフィルタ（１９）
によって周波数分離されるよう構成されることを特徴と
する超音波受信ビームフォーマ。 - 【請求項２】 上記複数の参照信号の夫々の周波数は
，夫々のチャネル内の複数の乗算器（１０）から得られ
る上記乗算後チャネル信号の周波数帯域が実質上重なら
ないように選ばれることを特徴とする請求項１記載の超
音波受信ビームフォーマ。 - 【請求項３】 上記各チャネルからの上記乗算後チャ
ネル信号がフィルタ（１７）を介して瀘波されて所望す
る周波数成分のみを抽出された上で，上記遅延線（３）
に供給されることを特徴とする請求項１記載の超音波受
信ビームフォーマ。 - 【請求項４】 上記乗算後チャネル信号を濾波するフ
ィルタ（１７）は，濾波後信号の周波数帯域が，上記少
なくとも２つの乗算後チャネル信号相互間で，実質上重
ならないように選ばれることを特徴とする請求項３記載
の超音波受信ビームフォーマ。 - 【請求項５】 上記夫々のチャネルにおける上記少な
くとも２つの乗算後チャネル信号は，上記遅延線（３）
に供給されるに先立って重畳され，当該重畳された信号
が上記遅延線（３）に供給されることを特徴とする請求
項１記載の超音波受信ビームフォーマ。 - 【請求項６】 上記遅延線（３）はタップ付き遅延線
で構成され，かつ上記夫々のチャネルからの上記乗算後
チャネル信号は，マルチプレクサを介して，上記タップ
付き遅延線における所望されるタップに供給されること
を特徴とする請求項１記載の超音波受信ビームフォーマ
。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3057275A JPH04291185A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 超音波受信ビームフォーマ |
| EP92104689A EP0504841B1 (en) | 1991-03-20 | 1992-03-18 | Ultrasonic beam forming system |
| DE69225824T DE69225824T2 (de) | 1991-03-20 | 1992-03-18 | Ultraschallbündelungs-Empfängeranordnung |
| US07/854,887 US5228007A (en) | 1991-03-20 | 1992-03-20 | Ultrasonic beam forming system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3057275A JPH04291185A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 超音波受信ビームフォーマ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291185A true JPH04291185A (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=13050987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3057275A Pending JPH04291185A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 超音波受信ビームフォーマ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5228007A (ja) |
| EP (1) | EP0504841B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04291185A (ja) |
| DE (1) | DE69225824T2 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3322694B2 (ja) * | 1992-05-25 | 2002-09-09 | 株式会社日立メディコ | 超音波撮像装置 |
| US5685308A (en) * | 1994-08-05 | 1997-11-11 | Acuson Corporation | Method and apparatus for receive beamformer system |
| US5793701A (en) * | 1995-04-07 | 1998-08-11 | Acuson Corporation | Method and apparatus for coherent image formation |
| US5928152A (en) * | 1994-08-05 | 1999-07-27 | Acuson Corporation | Method and apparatus for a baseband processor of a receive beamformer system |
| US5675554A (en) * | 1994-08-05 | 1997-10-07 | Acuson Corporation | Method and apparatus for transmit beamformer |
| JPH10507936A (ja) | 1994-08-05 | 1998-08-04 | アキュソン コーポレイション | 送信ビーム生成器システムのための方法及び装置 |
| US6029116A (en) * | 1994-08-05 | 2000-02-22 | Acuson Corporation | Method and apparatus for a baseband processor of a receive beamformer system |
| US5469851A (en) * | 1994-08-09 | 1995-11-28 | Hewlett-Packard Company | Time multiplexed digital ultrasound beamformer |
| US5600675A (en) * | 1994-09-07 | 1997-02-04 | General Electric Company | Ultrasonic imager having improved bandwidth |
| US5488588A (en) * | 1994-09-07 | 1996-01-30 | General Electric Company | Ultrasonic imager having wide-bandwidth dynamic focusing |
| US6027448A (en) * | 1995-03-02 | 2000-02-22 | Acuson Corporation | Ultrasonic transducer and method for harmonic imaging |
| US6005827A (en) | 1995-03-02 | 1999-12-21 | Acuson Corporation | Ultrasonic harmonic imaging system and method |
| US5608690A (en) * | 1995-03-02 | 1997-03-04 | Acuson Corporation | Transmit beamformer with frequency dependent focus |
| US5678554A (en) * | 1996-07-02 | 1997-10-21 | Acuson Corporation | Ultrasound transducer for multiple focusing and method for manufacture thereof |
| US5532700A (en) * | 1995-03-16 | 1996-07-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Preprocessor and adaptive beamformer for active signals of arbitrary waveform |
| US6111816A (en) * | 1997-02-03 | 2000-08-29 | Teratech Corporation | Multi-dimensional beamforming device |
| US6721235B2 (en) | 1997-02-03 | 2004-04-13 | Teratech Corporation | Steerable beamforming system |
| US6292433B1 (en) | 1997-02-03 | 2001-09-18 | Teratech Corporation | Multi-dimensional beamforming device |
| US6021093A (en) * | 1997-05-14 | 2000-02-01 | Gas Research Institute | Transducer configuration having a multiple viewing position feature |
| US5995447A (en) * | 1997-05-14 | 1999-11-30 | Gas Research Institute | System and method for processing acoustic signals to image behind reflective layers |
| US6002639A (en) * | 1997-05-14 | 1999-12-14 | Gas Research Institute | Sensor configuration for nulling reverberations to image behind reflective layers |
| US6125079A (en) * | 1997-05-14 | 2000-09-26 | Gas Research Institute | System and method for providing dual distance transducers to image behind an acoustically reflective layer |
| US5891037A (en) * | 1997-12-18 | 1999-04-06 | Acuson Corporation | Ultrasonic Doppler imaging system with frequency dependent focus |
| US6293912B1 (en) | 1999-06-10 | 2001-09-25 | B-K Medical A/S | Ultrasound scanner with beam former |
| US6842401B2 (en) | 2000-04-06 | 2005-01-11 | Teratech Corporation | Sonar beamforming system |
| US10343193B2 (en) | 2014-02-24 | 2019-07-09 | The Boeing Company | System and method for surface cleaning |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6329280A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-06 | Furuno Electric Co Ltd | ソナ−の指向性受波ビ−ム形成装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3950723A (en) * | 1974-02-21 | 1976-04-13 | Westinghouse Electric Corporation | Sonar apparatus |
| US4140022B1 (en) * | 1977-12-20 | 1995-05-16 | Hewlett Packard Co | Acoustic imaging apparatus |
| US4290127A (en) * | 1979-12-03 | 1981-09-15 | Raytheon Company | Beamformer with reduced sampling rate |
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-
1991
- 1991-03-20 JP JP3057275A patent/JPH04291185A/ja active Pending
-
1992
- 1992-03-18 EP EP92104689A patent/EP0504841B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-18 DE DE69225824T patent/DE69225824T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-20 US US07/854,887 patent/US5228007A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6329280A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-06 | Furuno Electric Co Ltd | ソナ−の指向性受波ビ−ム形成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69225824D1 (de) | 1998-07-16 |
| EP0504841B1 (en) | 1998-06-10 |
| EP0504841A2 (en) | 1992-09-23 |
| DE69225824T2 (de) | 1998-10-15 |
| EP0504841A3 (en) | 1993-05-12 |
| US5228007A (en) | 1993-07-13 |
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| JPH0127741B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960924 |