JPH05300904A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波診断装置において、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
する。 【構成】 整相回路内の遅延回路として電気信号Ｖc₀〜
Ｖcｎにより静電容量が変化するキャパシタと固定抵抗
とを組み合わせて成る遅延回路２６₀〜２６ｎを複数個
多段に設けると共にこれらの各遅延回路２６₀〜２６ｎ
の間には探触子の各振動子素子からの受波信号Ｉ₀〜Ｉ
ｎを入力するタップＴ₀〜Ｔｎを設け、上記電気信号を
制御することによりタップ間の各セクションの遅延時間
を独立して連続的に変えるようにしたタップ付可変遅延
回路１７ａを用い、かつ上記各振動子素子からの受波信
号Ｉ₀〜Ｉｎのそれぞれに上記タップ付可変遅延回路１
７ａの任意のタップＴ₀〜Ｔｎ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タップ付
可変遅延回路１７ａをそれぞれ設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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した
超音波診断装置に関する。

【０００２】

【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
の受波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。

【０００３】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、上記電子スイッ
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。

【０００４】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56-112
234号公報で提案されている。この公報に記載された超
音波診断装置において、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が変
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55-151280号公報で提案されている。

【０００５】上記の公報に記載された従来の超音波診断
装置を図７を参照して説明する。図７において、符号Ｔ
Ｄは超音波探触子を示しており、ｄiはその個々のエレ
メントである。符号Ａ₁は前置増幅器群を示しており、
ｅi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Ａ₂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（ＲＯＭ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は信号分配器を示している。

【０００６】上記超音波探触子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ｅiで
増幅され、各遅延線ｆiでそれぞれ遅延され、各バッフ
ァ増幅器ｇi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ｆ
i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を通じて順次各遅延線
ｆi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ｆiごとに設けられ
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Ｃiは容量の小さなも
のでよい。

【０００７】ここで、個々の遅延線ｆiは、例えば図８
に示すように構成される。図８において、符号Ｌはイン
ダクタを示し、ＶＣ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、上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、可変容量ダイオードＶＣ
の静電容量は、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線ｆiを設け
る必要があり、装置の小形化及びコスト低下という点で
はまだ難点があった。

【０００８】以上のような図７及び図８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11月発行）
第508頁〜第509頁に提案されている。この提案は、図９
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ＬＣ遅延線１に、適切な間隔でタップＴ
₁，Ｔ₂，Ｔ₃，…，Ｔｎを設けたものを用いて整相回路
とすることが考えられる。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れた一群
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、上記中心より両端に行くに従って
各エレメントからの信号を順次遅延時間の短いタップＴ
₂，Ｔ₃，…，Ｔｎに接続する。この場合、上記タップＴ
₁，Ｔ₂，Ｔ₃，…，Ｔｎの位置において上記集中定数型
ＬＣ遅延線１の遅延時間を特定の値に設定したとき、特
定の収束点で超音波ビームが正確に収束するようにでき
る。

【０００９】さらに、図１０に示すように、180°の位
相差のある受波信号の信号電圧を抵抗Ｒと可変容量ダイ
オードＶＣにより加算するように構成されたオールパス
フィルタ２を用いた可変遅延回路３が提案されており、
図１１に示すように、上記の可変遅延回路３を複数個用
いて並列回路を構成して超音波診断装置の整相回路４と
することが特開昭62-137043号公報で提案されている。

【００１０】上記の公報に記載され図１０に示した可変
遅延回路３の入力端子５には、超音波探触子６の振動子
素子の一つから出力された受波信号が入力され、第一の
トランジスタＴr₁で正相信号（エミッタ側）と、これに
対し180°の位相差のある逆相信号（コレクタ側）との
２信号に位相分割される。上記位相分割された正相信号
は、オールパスフィルタ２内の抵抗Ｒへ印加され、逆相
信号は、第二のトランジスタＴr₂を介して上記オールパ
スフィルタ２の可変容量ダイオードＶＣへ印加される。
そして、制御端子７からは直流制御信号が上記オールパ
スフィルタ２へ印加され、可変容量ダイオードＶＣの設
定容量値に従い、抵抗Ｒに入力される正相信号と上記可
変容量ダイオードＶＣに入力された逆相信号とに所定の
位相差を与えて合成し、信号遅延を行う。このような状
態で、図１１に示す超音波探触子６の各振動子素子から
出力された受波信号は、受信増幅器８で増幅され、可変
遅延回路３で所定の遅延が与えられ、さらに固定遅延回
路９で固定遅延を与えられて、加算回路１０で合成され
た後に出力端子１１から出力される。以上のように構成
された整相回路４を用いた超音波診断装置においては、
一系統の整相回路４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。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７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Ｔ
Ｄの各エレメントｄiからの信号毎に可変型の遅延線ｆi
を設ける必要があるので、高価な可変型の遅延線ｆi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、図９に示
した整相回路においては、遅延線１の遅延時間を制御し
て変えると、タップＴ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，…，Ｔｎ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
密には上記の各タップ位置を切り換えることなく遅延線
１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。さら
に、図１０に示す可変遅延回路３を用いた図１１の整相
回路４においても、超音波探触子６の各振動子素子から
の受波信号毎に上記可変遅延回路３を設ける必要がある
ので、図７に示した整相回路と同様の問題点を有するも
のであった。

【００１２】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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波診断装置は、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、電気信号により静電容量が変化するキ
ャパシタと固定抵抗とを組み合わせ又は電気信号により
抵抗が変化する素子と固定キャパシタとを組み合わせて
成る遅延回路を複数個多段に設けると共にこれらの各遅
延回路の間には上記探触子の各振動子素子からの受波信
号を入力するタップを設け、上記電気信号を制御するこ
とによりタップ間の各セクションの遅延時間を独立して
連続的に変えるようにしたタップ付可変遅延回路を用
い、かつ上記各振動子素子からの受波信号のそれぞれに
上記タップ付可変遅延回路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
にタップ付可変遅延回路をそれぞれ設けて成るものであ
る。

【００１４】また、上記タップ付可変遅延回路内の遅延
回路は、電気信号により静電容量が変化する可変容量ダ
イオードと固定抵抗とを組み合わせたものとすればよ
い。

【００１５】さらに、上記タップ付可変遅延回路内の遅
延回路は、電気信号により抵抗が変化する電界効果トラ
ンジスタと固定コンデンサとを組み合わせたものとして
もよい。

【００１６】

【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、電気信号により静電容量
が変化するキャパシタと固定抵抗とを組み合わせ又は電
気信号により抵抗が変化する素子と固定キャパシタとを
組み合わせて成る遅延回路を複数個多段に設けると共に
これらの各遅延回路の間には上記探触子の各振動子素子
からの受波信号を入力するタップを設け、上記電気信号
を制御することによりタップ間の各セクションの遅延時
間を独立して連続的に変えるようにしたタップ付可変遅
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ができる。ま
た、上記のタップ付可変遅延回路は、探触子の各振動子
素子からの受波信号のそれぞれに上記タップ付可変遅延
回路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それぞれ設けること
により、整相回路内のタップ付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。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による超音波診断装置に
おける整相回路の実施例を示すブロック図である。この
超音波診断装置は、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。

【００１８】そして、上記の整相回路（図１の符号１２
参照）は、図１に示すように、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＃１，＃２，
＃３，…，＃ｎのうち複数個の入力端子ごとに入力信号
線１３，１３，…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１４ａ，１４ｂ，…，１４ｍと、これ
らの各クロスポイントスイッチ１４ａ〜１４ｍのそれぞ
れの出力信号線１５，１５，…に各タップが接続され電
気信号により上記各タップ単位で複数セクションに分割
された各セクションの遅延時間をそれぞれ独立して連続
的に変化できるタップ付可変遅延回路１７ａ，１７ｂ，
…，１７ｍと、これらのタップ付可変遅延回路１７ａ〜
１７ｍの出力端子に入力信号線１８，１８，…が接続さ
れた出力側のクロスポイントスイッチ１９と、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。

【００１９】なお、図１において、符号２２は上記の各
タップ付可変遅延回路１７ａ〜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１４ａ〜１４ｍ及び出力側のクロスポイン
トスイッチ１９並びに上記の制御回路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。

【００２０】ここで、本発明においては、上記整相回路
１２内のタップ付可変遅延回路１７ａ〜１７ｍは、図２
に示すように、制御端子２５₀，２５₁，…，２５ｎから
の電気信号Ｖc₀，Ｖc₁，…，Ｖcｎにより遅延時間が変
化する遅延回路２６₀，２６₁，…，２６ｎを複数個多段
に設けると共に、これらの各遅延回路２６₀〜２６ｎの
間には上記探触子の各振動子素子からの受波信号を入力
するタップＴ₀，Ｔ₁，…，Ｔｎを設け、上記電気信号Ｖ
c₀〜Ｖcｎを制御することによりタップ間の各セクショ
ンの遅延時間を独立して連続的に変えるように構成され
ている。

【００２１】更に詳しく説明すると、図２において、符
号２７₀，２７₁，…，２７ｎは、定電流信号を定電圧信
号に変換する電流−電圧変換回路を示している。また、
符号２８₀，２８₁，…，２８ｎは、定電圧信号を定電流
信号に変換する電圧−電流変換回路を示している。さら
に、符号２９₀，２９₁，…，２９ｎは、上記各タップＴ
₀〜Ｔｎから入力する受波信号Ｉ₀，Ｉ₁，…，Ｉｎのそ
れぞれに一定の遅延時間ｔ，２ｔ，…，ｎｔを与える固
定遅延回路を示している。このような状態で、上記各タ
ップＴ₀〜Ｔｎから入力した受波信号Ｉ₀〜Ｉｎのそれぞ
れには各固定遅延回路２９₀〜２９ｎで一定の遅延時間
が付与され、その後各電流−電圧変換回路２７₀〜２７
ｎを介して定電圧信号に変換されて上記各遅延回路２６
₀〜２６ｎへ入力し、この遅延回路２６₀〜２６ｎからの
出力信号は定電圧信号として各電圧−電流変換回路２８
₀〜２８ｎへ送出される。このようにして、上記各タッ
プＴ₀〜Ｔｎから入力された受波信号に各遅延回路２６₀
〜２６ｎにより所定の遅延時間を与えられ順次加算され
た信号は、出力信号Ｉoutとして出力用のタップＴoutか
ら出力される。なお、上記各タップＴ₀〜Ｔｎに複数の
受波信号が接続された場合は、それらの信号は加算され
て各タップＴ₀〜Ｔｎに入力される。

【００２２】前記制御端子２５₀〜２５ｎに印加される
制御電圧Ｖc₀，Ｖc₁，…，Ｖcｎにより各遅延回路２６₀
〜２６ｎで付与される遅延時間をそれぞれｔ₀(Ｖc₀)，
ｔ₁(Ｖc₁)，…，ｔｎ(Ｖcｎ)とすると、タップＴoutか
らの出力信号Ｉout(ｔ)は、次のように表される。 Ｉout(ｔ)＝Ｉ₀［ｔ−｛ｔ₀(Ｖc₀)＋ｔ₁(Ｖc₁)＋…＋ｔｎ(Ｖcｎ)｝］ ＋Ｉ₁［ｔ−｛ｔ₁(Ｖc₁)＋…＋ｔｎ(Ｖcｎ)｝］ … … … ＋Ｉｎ［ｔ−ｔｎ(Ｖcｎ)］ …（１） すなわち、タップＴ₀から入力する受波信号Ｉ₀には｛ｔ
₀(Ｖc₀)＋ｔ₁(Ｖc₁)＋…＋ｔｎ(Ｖcｎ)｝なる遅延時間
が、タップＴ₁から入力する受波信号Ｉ₁には｛ｔ₁(Ｖ
c₁)＋…＋ｔｎ(Ｖcｎ)｝なる遅延時間が、タップＴｎか
ら入力する受波信号Ｉｎにはｔｎ(Ｖcｎ)なる遅延時間
がそれぞれ付与されることとなる。このとき、制御電圧
Ｖc₀，Ｖc₁，…，Ｖcｎはそれぞれ独立して変化させる
制御法を採用すると、各受波信号Ｉ₀，Ｉ₁，…，Ｉｎに
与えられる遅延時間は、順次単調減少する大きさに設定
できる。

【００２３】いま、上記各遅延回路２６₀〜２６ｎで与
える最小遅延時間をｔとすると、各タップＴ₀〜Ｔｎか
ら入力する受波信号Ｉ₀，Ｉ₁，…，Ｉｎに付与される最
小遅延時間は、それぞれｎｔ，(ｎ−１)ｔ，…，ｔとな
る。そこで、予め上記受波信号Ｉ₀，Ｉ₁，…，Ｉｎのそ
れぞれに一定の遅延時間ｔ，２ｔ，…，ｎｔを与えるこ
とにより、入力する各受波信号Ｉ₀，Ｉ₁，…，Ｉｎの相
対遅延時間を零とすることができる。

【００２４】図２に示す各遅延回路２６₀〜２６ｎの内
部構成は、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような回
路とされている。まず、図３（ａ）において、符号Ｒ，
Ｒ′は任意の値の抵抗を示し、符号Ｃはキャパシタを示
し、符号Ａ₀は差動増幅器を示している。次に、図３
（ｂ）において、符号Ａ₁は利得が“−１”で位相反転
の増幅器を示しており、符号Ａ₂は利得が“＋１”の増
幅器を示している。さらに、図３（ｃ）は第一のトラン
ジスタＴr₁で利得が“＋１”の増幅器を構成し、第二の
トランジスタＴr₂で利得が“−１”の増幅器を構成した
もので、同図（ｂ）に示した回路と同じ動作原理で働く
ものである。なお、図３（ｃ）において、符号Ｃiは結
合コンデンサを示し、符号ｒは第一のトランジスタＴr₁
のバイアス電位を与える抵抗を示しており、上記第一の
トランジスタＴr₁のコレクタ側の抵抗Ｒcはエミッタ側
の抵抗Ｒeと同じ値にして、該第一のトランジスタＴr₁
のコレクタ側とエミッタ側の信号電圧の利得の絶対値を
等しくし、かつコレクタ側の位相を反転させている。ま
た、第二のトランジスタＴr₂のエミッタ側の抵抗Ｒe′
は、出力インピーダンスを低くするためのものである。

【００２５】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す回路に
おいて、入力端における入力電圧をＥin，出力端におけ
る出力電圧をＥoutとし、定数をｓとすると、この回路
網の伝達関数は次式で表される。 ここに、ｓ＝ｊω（ｊ：複素数、ω：信号の角周波数）
である。なお、上記式(２）は、１次全域通過伝達関数
に相当する。この場合、位相推移量をβ（ω）とする
と、 で与えられる。ここで、上記式（２）より遅延時間Ｔgd
を求めると、次式のようになる。 この式（４）において、（ωＲＣ）²≪１なる場合、遅
延時間Ｔgdは、ωの大きさによらず、２ＲＣの値とな
る。従って、ＣあるいはＲを変化させることにより、遅
延時間Ｔgdを連続的に制御可能となる。

【００２６】上述の図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す
回路においてキャパシタＣを変化させる手段としては、
同図（ｄ）に示す回路を用いればよい。この回路は、二
つの可変容量ダイオードＶＣ₁，ＶＣ₂の陰極同士を共通
接続しこの陰極に対して高抵抗ｒ′を介して逆電圧Ｅc
を印加し、その電圧値に応じて端子Ａ，Ｂ間の静電容量
を変化させるもので、図３（ａ）〜（ｃ）に示したキャ
パシタＣの代わりに用いる。従って、図３（ｄ）に示す
回路を同図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す回路のキャパ
シタＣの代わりに用いることにより、図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）の回路は、制御信号としての逆電圧Ｅc
により遅延時間が可変の遅延回路となる。

【００２７】また、上述の図３（ａ），（ｂ），（ｃ）
に示す回路において抵抗Ｒを変化させる手段としては、
電気信号により抵抗が変化する電界効果トランジスタを
用いればよい。この電界効果トランジスタは、そのゲー
ト電圧を制御することにより抵抗値が可変できるため、
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す回路の抵抗Ｒの代わ
りに用いることにより、同図（ａ），（ｂ），（ｃ）の
回路は、制御信号としてのゲート電圧により遅延時間が
可変の遅延回路となる。

【００２８】次に、図２に示す電流−電圧変換回路２７
₀〜２７ｎの内部構成を示すと、図４（ａ）に示す回路
のようになる。この回路において、トランジスタＱ
₁は、ベース接地の増幅回路を構成しており、入力端に
おける入力インピーダンスは非常に低く、コレクタ電流
は入力電流にほぼ比例した大きさになる。従って、コレ
クタ抵抗Ｒcによる信号電圧は、入力信号電流に比例し
た大きさになる。また、他のトランジスタＱ₂とそのエ
ミッタ抵抗Ｒeとで構成された高入力インピーダンスに
より、低出力インピーダンスのエミッタフォロワの出力
端における出力信号電圧も、入力信号電流に比例した大
きさになる。なお、図４（ａ）において、符号Ｃiは結
合コンデンサを示し、符号ｒはトランジスタＱ₂のベー
ス動作電位を与えるための抵抗である。

【００２９】また、図２に示す電圧−電流変換回路２８
₀〜２８ｎの内部構成を示すと、図４（ｂ）に示す回路
のようになる。この回路は、トランジスタＱ₃と、その
エミッタに接続された抵抗Ｒeと、結合コンデンサＣi
と、上記トランジスタＱ₃のベース動作電位を与えるた
めの抵抗ｒとでエミッタフォロワの回路に構成されてい
る。この回路で、トランジスタＱ₃の出力短絡順電流利
得が十分大きいと、高入力インピーダンスの入力端に印
加された信号電圧に比例したコレクタ電流が出力端に得
られる。従って、この回路により、定電圧信号を定電流
信号に変換することができる。

【００３０】そして、図４（ａ）に示す回路と（ｂ）に
示す回路とを組み合わせることにより、同図（ｃ）に示
すように、定電圧信号の入力端子Ｉn₁と、定電流信号の
入力端子Ｉn₂とを備え、これらの入力端子Ｉn₁及びＩn₂
から入力した信号が加算されて出力端子ＯＵＴから定電
圧信号が出力される回路が構成される。この回路は、図
２において、例えば電圧−電流変換回路２８₀と電流−
電圧変換回路２７₁とを組み合わせたものとなる。

【００３１】そして、以上のように構成された本発明の
整相回路１２を示す図１において、上記各タップ付可変
遅延回路１７ａ〜１７ｍは、前記入力側のクロスポイン
トスイッチ１４ａ〜１４ｍの出力信号線１５，１５，…
に図２に示す各タップＴ₀〜Ｔｎ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。

【００３２】次に、このように構成された整相回路１２
の動作について、図１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＃１〜＃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１４ａ，１４ｂ，…，
１４ｍが設けられているので、これらのクロスポイント
スイッチ１４ａ〜１４ｍとその出力信号線１５，１５，
…にそれぞれ接続されたタップ付可変遅延回路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、一群として加算した信号群が形
成される。すなわち、これらのタップ付可変遅延回路１
７ａ〜１７ｍでは、制御回路２２からの制御信号Ｅc
（図２における制御信号Ｖc₀，Ｖc₁，Ｖcｎ）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が与えられた各タッ
プ付可変遅延回路１７ａ〜１７ｍ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１９の出力信号線２０，２０，…
は、上記ＬＣ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、上記各タップ付可変遅延
回路１７ａ〜１７ｍ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
されたタップを介してＬＣ遅延線２１へ入力し、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１９は、制御部２３からの制御
信号Ｓ₂，Ｓ₃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。以上のように
して、整相回路１２により遅延が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、表示装置に入力して画像として
表示される。

【００３３】このような構成及び動作により、整相回路
１２内の各タップ付可変遅延回路１７ａ〜１７ｍ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
に変化することができるので、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、上記の各タップ付
可変遅延回路１７ａ〜１７ｍ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。

【００３４】図５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１
２′は、上記各タップ付可変遅延回路１７ａ〜１７ｍか
らの出力信号のそれぞれに時間経過と共に変化する遅延
を与える遅延回路３０ａ，３０ｂ，…，３０ｍを付加す
ると共に、これらの遅延回路３０ａ〜３０ｍの遅延時間
を各タップ付可変遅延回路１７ａ〜１７ｍからの出力信
号ごとに独立して制御するようにしたものである。この
ため、制御回路２２からは上記付加された各遅延回路３
０ａ〜３０ｍに対して、別の制御信号Ｅc′が送出され
るようになっている。このことにより、上記タップ付可
変遅延回路１７ａ〜１７ｍの各タップ毎に与えるべき遅
延時間の制御量を小さくすることができる。従って、各
タップ付可変遅延回路１７ａ〜１７ｍの構成を小形化す
ることができ、コスト低減を図ることができる。

【００３５】図６は本発明の第三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１
２″は、リニア電子走査型の超音波診断装置に適用した
構成を示している。図６において、探触子３１は、幅の
狭い短冊状の振動子素子３２₁，３２₂，…，３２ｎを多
数配列して成る。これらの振動子素子３２₁〜３２ｎか
らの受波信号は、上記探触子３１に接続されたスイッチ
群３３内の各電子スイッチＸ₁〜Ｘｎのうち例えば５個
ずつのグループだけを順次閉じて行くことにより、特定
の位置の一群の振動子素子からの受波信号を入力するよ
うになっている。従って、信号の受信位置の移動は、上
記電子スイッチＸ₁〜Ｘｎを開閉操作して例えば５個ず
つのグループを順次移動させることにより行う。上記ス
イッチ群３３からの受波信号は、定電流源変換回路３４
に入力して定電流源に変換され、例えば５本の出力信号
電流はクロスポイントスイッチ３５（図１におけるクロ
スポイントスイッチ１４に相当する）を介してタップ付
可変遅延回路３６（図１におけるタップ付可変遅延回路
１７に相当する）に導入される。このタップ付可変遅延
回路３６は、前述の図２に示した回路構成と同一の内部
構成とされており、ここでは１〜ｍのｍ個のタップが設
けられている。そして、上記ｍ個のタップのうち例えば
２個ずつを１セクションとしてｎセクションに分割され
ており、各セクションごとに遅延時間が連続的に制御で
きるようになっている。なお、図６において、リニア電
子走査を行うためのスイッチ群３３及びクロスポイント
スイッチ３５の制御、ダイナミックフォーカスを行うた
めのタップ付可変遅延回路３６における遅延時間の制御
などの一連の制御は、制御部３７（図１における制御部
２３に相当する）によって行われる。このようにして、
探触子３１の各振動子素子３２₁〜３２ｎからの受波信
号には、各々に適当な遅延時間を時間経過と共に連続し
て変化させて付与することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
整相回路内の遅延回路として図２に示すように構成され
たタップ付可変遅延回路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
とができる。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
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、上記のタップ付可変遅延回路は、探触子の各
振動子素子からの受波信号のそれぞれに上記タップ付可
変遅延回路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、整相回路内のタップ付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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 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、

【図２】 タップ付可変遅延回路の内部構成を示すブロ
ック図、

【図３】 図２に示す各遅延回路の内部構成を示す回路
図、

【図４】 図２に示す電流−電圧変換回路の内部構成及
び電圧−電流変換回路の内部構成を示す回路図、

【図５】 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、

【図６】 本発明の第三の実施例における整相回路を示
すブロック図、

【図７】 従来の超音波診断装置における整相回路の一
例を示す回路図、

【図８】 図７における遅延線の内部構成例を示す回路
図、

【図９】 従来装置における他の整相回路の例を示す回
路図、

【図１０】 従来の可変容量ダイオードを用いた可変遅
延回路の内部構成例を示す回路図、

【図１１】 図１０に示す可変遅延回路を用いた従来の
整相回路を示すブロック図。

【符号の説明】

１２，１２′，１２″…整相回路、 １４ａ〜１４ｍ…
入力側のクロスポイントスイッチ、 １７ａ〜１７ｍ…
タップ付可変遅延回路、 １９…出力側のクロスポイン
トスイッチ、 ２１…出力側のＬＣ遅延線、 ２２…制
御回路、 ２３…制御部、 ２５₀〜２５ｎ…制御端
子、 ２６₀〜２６ｎ…遅延回路、 Ｉ₀〜Ｉｎ…受波信
号、 Ｔ₀〜Ｔｎ…タップ、 Ｖc₀〜Ｖcｎ…制御電圧
（電気信号）、 ＶＣ₁，ＶＣ₂…可変容量ダイオード、
Ｒ…固定抵抗、 Ｃ…固定コンデンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小 川 俊 雄 千葉県柏市新十余二２番１号 株式会社日 立メディコ技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、電気
   信号により静電容量が変化するキャパシタと固定抵抗と
   を組み合わせ又は電気信号により抵抗が変化する素子と
   固定キャパシタとを組み合わせて成る遅延回路を複数個
   多段に設けると共にこれらの各遅延回路の間には上記探
   触子の各振動子素子からの受波信号を入力するタップを
   設け、上記電気信号を制御することによりタップ間の各
   セクションの遅延時間を独立して連続的に変えるように
   したタップ付可変遅延回路を用い、かつ上記各振動子素
   子からの受波信号のそれぞれに上記タップ付可変遅延回
   路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タップ付可変遅延回路
   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. 【請求項２】 上記タップ付可変遅延回路内の遅延回路
   は、電気信号により静電容量が変化する可変容量ダイオ
   ードと固定抵抗とを組み合わせたものである請求項１記
   載の超音波診断装置。
3. 【請求項３】 上記タップ付可変遅延回路内の遅延回路
   は、電気信号により抵抗が変化する電界効果トランジス
   タと固定コンデンサとを組み合わせたものである請求項
   １記載の超音波診断装置。