JPH05329148A - 超音波受波整相回路およびこれを用いる装置 - Google Patents

超音波受波整相回路およびこれを用いる装置

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JPH05329148A
JPH05329148A JP3072438A JP7243891A JPH05329148A JP H05329148 A JPH05329148 A JP H05329148A JP 3072438 A JP3072438 A JP 3072438A JP 7243891 A JP7243891 A JP 7243891A JP H05329148 A JPH05329148 A JP H05329148A
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JP
Japan
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variable delay
circuit
sampling
ultrasonic wave
wave
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Application number
JP3072438A
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English (en)
Inventor
Shinichi Kondo
真一 近藤
Kageyoshi Katakura
景義 片倉
Hiroshi Ikeda
宏 池田
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波受波整相回路およびこれを用いる装置
におけるドップラ信号のS/N改善。 【構成】 サンプリング周期以内の遅延を行う第1の可
変遅延手段と、並列サンプリングによる遅延を行う第2
の可変遅延手段と、該第2可変遅延手段の各出力を加算
する加算手段と、該加算手段出力を並直列変換する切り
換え手段と、該切り換え手段出力をフィルタリングする
手段と、上記第2の可変遅延手段の1相当たりのサンプ
リング周波数の整数倍が、ドップラ信号帯域以外となる
か、または、ドップラ中心周波数に一致させる如く制御
するクロック制御手段を有する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子走査型超音波診断
装置または非破壊検査装置等に用いられる超音波受波整
相回路およびこれを用いる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の、この種の技術としては、例え
ば、「Progress Report Inst. Med.Phys.TN03(1
972),pp.109-113」に記載された超音波受波整相回路(以
下、単に「受波整相回路」という)がある。この回路は サ
ンプリングを用いた受波整相回路であり、複数のスイッ
チとキャパシタから構成され、超音波信号をキャパシタ
に順次アナログサンプルし、一定時間ホールドした後に
順次読み出すことにより、遅延動作を行うものである。
上記従来技術においては、高速サンプリングを行うため
に並列に用いることがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に示され
ている受波整相回路を並列に用いる場合、例えば、図6
に示す如く、サンプリング遅延手段のサンプリング周波
数を1/Tとして並列サンプリング(例えば、3並列)し
た場合、その1相当たりのサンプリング周波数1/3T
のクロック雑音がドップラ信号帯域内に入る場合があっ
た。そのような場合、ドップラ法による血流速度のスペ
クトル分布図上で、サンプリング周波数1/3Tに対応
する速度の線状雑音が発生するという問題があった。本
発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、従来の技術における上述の如き問題を解消
し、ドップラ信号帯域内にサンプリング雑音の無い受波
整相回路およびこれを用いる装置を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の上述の目的は、
配列振動子の各素子の送波または受波信号の振幅,位相
を制御する受波整相回路において、サンプリング周期以
内の遅延を行う第1の可変遅延手段と、並列サンプリン
グによる遅延を行う第2の可変遅延手段と、該第2の可
変遅延手段の各出力を加算する加算手段と、該加算手段
出力を並直列変換する切り換え手段と、該切り換え手段
出力をフィルタリングする手段と、前記第2の可変遅延
手段の1相当たりのサンプリング周波数の整数倍を、ド
ップラ中心周波数と一致させるように制御するクロック
制御手段を有することを特徴とする受波整相回路、もし
くは、前記第2の可変遅延手段の1相当たりのサンプリ
ング周波数の整数倍が、ドップラ信号帯域外となるよう
に制御するクロック制御手段を有することを特徴とする
受波整相回路およびこれを用いる装置によって達成され
る。
【0005】
【作用】本発明に係る受波整相回路においては、並列サ
ンプリング手段の1相当たりのサンプリング周波数の整
数倍を、ドップラ中心周波数に一致するか、または、ド
ップラ信号帯域外となるように制御する手段を設けた。
これにより、ドップラ信号帯域内にサンプリング雑音の
無い受波整相回路が得られる。また、この受波整相回路
を用いる装置においては、画像中のノイズをなくすこと
が可能になる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明による回路構成例を示すブ
ロック図である。図1において、A1〜Anは受信素子
からの増幅器出力端子であり、並列サンプリング周期以
内の遅延をおこなう第1の可変遅延手段B1〜Bnに入
力される。第1の可変遅延手段B1〜Bnの出力は、サ
ンプリングによる第2の可変遅延手段C1−1〜Cn−
3により並列サンプリング(ここでは、3並列)される。
C1−1,C1−2,C1−3に対するサンプリングクロ
ックR1,R2,R3は、図2に示すようなタイミングと
なる。なお、図2は、本実施例の回路構成のサンプリン
グタイミングを示す図である。すなわち、3並列サンプ
リングの場合、必要なサンプリング周期をTとして、1
相当たりの並列サンプリング周期は3Tとなる。従っ
て、第1の可変遅延手段B1〜Bnでは3T以内の遅延
を行うことになる。また、第2の可変遅延手段C1−1
〜Cn−3の出力は、各相毎に加算器ADD1〜3によ
り加算される。加算器ADD1〜3の出力は、切り換え
手段W1〜W3により並直列変換される。切り換え手段
W1〜W3の制御クロックQ1〜Q3は、図2に示す如
きタイミングとなる。切り換え手段W1〜W3の出力
は、サンプリングクロック雑音を除去するためのフィリ
タリング手段LPFに入力される。フィリタリング手段
LPFの出力OUTは、受波信号の整相加算出力として
Bモード画像処理やドップラ信号処理回路に入力され
る。
【0007】図3は、本実施例における制御信号とドッ
プラ信号の周波数を示す図である。ドップラ送波信号周
波数をFDとした場合、ドップラシフトを受けた受信信
号の帯域をFD±dとする。Bモード信号の最高周波数
をFMとすると、ナイキストのサンプリング定理より、
サンプリング遅延手段のサンプリング周波数(1/T)は
2FM以上にする必要がある。1/Tのサンプリングク
ロック雑音はLPFにより除去する。また、並列サンプ
リング周波数(1/3T)がドップラ信号帯域に入らない
ようにするには、次式を満足するようにサンプリング周
波数を設定すればよい。すなわち、 1/T>2FM かつ |i/(j×T)−FD|>d ・・・・(1) ここで、iは整数、jは並列サンプリング数である。ま
た、ドップラ信号処理では、固定物の信号を除去するた
めのMTIフィルタ処理を行うため、周波数FDの信号
は除去される。従って、 1/T>2FM かつ |i/(j×T)−FD|<ΔF ・・・・(2) ここで、ΔFはMTIフィルタの帯域幅の絶対値であ
る。となるようにサンプリング周波数を設定してもよ
い。図1におけるクロック制御手段PGは、上述の式
(1)または式(2)を満足するように、サンプリング周波
数1/Tとドップラ周波数FDを設定するためのもので
ある。
【0008】図4Aおよび図4B(以下、これらを合せ
て「図4」という)(a)〜(e)は、上述の第1の可変遅延
手段B1〜Bnの回路構成例を示す図である。図4(a)
は、タップ付きLC遅延線と選択手段MPXから成るも
ので、DTはMPXの制御信号である。図4(b)はミキ
サを用いる場合で、参照信号RFの位相を制御すること
により短遅延を行うことができる。図4(c)はサンプル
ホールド回路を直列接続したものを用いる場合で、W1
〜Wmはスイッチ、E1〜Emはキャパシタ、P1〜P
mはバッファアンプである。図4(d)は可変容量ダイオ
ードを用いた能動型RC遅延線であり、V1は遅延制御
電圧である。図4(e)は可変容量ダイオードを用いたL
C遅延線であり、V1,V2は遅延制御電圧である。こ
れらの回路のいずれか、または、組合せを第1の可変遅
延手段B1〜Bnとして用いることができる。図5(a)
〜(d)は、サンプリングによる第2の可変遅延手段の回
路構成例を示す図である。図5(a)は図4(c)に示した
サンプルホールド回路と同様なものである。図5(b)は
スイッチドキャハシタ回路であり、X1〜Xmは書き込
みスイッチ、Y1〜Ymは読み出しスイッチ、X0はリ
セットスイッチ、OPはオペアンプである。図5(c)は
タップ付きCCDと切換器MPXからなる回路である。
図5(d)はアナログ/デジタル変換器A/Dとラインメ
モリDMとデジタル/アナログ変換器D/Aとからなる
回路である。これらの回路のいずれかまたは組合せを、
サンプリングによる第2の可変遅延手段として用いるこ
とができる。
【0009】上記実施例によれば、並列サンプリング手
段の1相当たりのサンプリング周波数の整数倍を、ドッ
プラ中心周波数に一致するか、または、ドップラ信号帯
域外となるように制御する手段を設けたことにより、ド
ップラ信号帯域内にサンプリング雑音の無い受波整相回
路が得られる。また、この受波整相回路を用いる装置に
おいては、画像中のノイズをなくすことが可能になる。
なお、上記実施例では、3並列サンプリング(j=3)の
場合について説明したが、本発明は2並列サンプリン
グ、または、4並列サンプリング以上の場合にも有効で
あることは明らかである。図7に、本発明に係る受波整
相回路を用いた超音波診断装置の構成例を示す。図7
中、10は超音波を送受信する配列素子、11は送波手
段、12は受信増幅器、13は本発明に係る受波整相回
路、14はBモード画像処理を行う回路、15はドップ
ラ信号処理を行う回路、16はディスプレイ、17は送
波手段11,受波整相回路13,Bモード画像処理回路
14およびドップラ信号処理を行う回路15を制御する
制御手段である。本発明は、超音波診断装置に限らず、
図7と同様の構成から成る超音波探傷装置、または、超
音波レーダシステム等の各種の超音波応用装置に適用可
能なことは明らかである。
【0010】
【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、ドップラ信号帯域内にサンプリング雑音の無い受
波整相回路、および、超音波応用装置が実現できるとい
う顕著な効果を奏するものである。
【0011】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である受波整相回路の回路構
成を示すブロック図である。
【図2】実施例の回路構成におけるサンプリングタイミ
ングを示す図である。
【図3】実施例の制御信号とドップラ信号の周波数の関
係を示す図である。
【図4A】第1の可変遅延手段の回路構成例を示す図の
一部である。
【図4B】第1の可変遅延手段の回路構成例を示す図の
他の一部である。
【図5】第2の可変遅延手段の回路構成例を示す図であ
る。
【図6】従来の制御信号とドップラ信号の周波数の関係
を示す図である。
【図7】本発明を応用した超音波診断装置の構成例を示
す図である。
【符号の説明】
A1〜An 受信素子からの増幅器出力端子 B1〜Bn 第1の可変遅延手段 C1−1〜Cn−3 サンプリングによる第2の可変遅
延手段 ADD1〜ADD3 加算手段 W1〜Wn 切り換え手段 LPF フィルタリング手段 PG クロック制御手段 10 配列素子 11 送波手段 12 受信増幅器 13 本発明に係る受波整相回路 14 Bモード画像処理回路 15 ドップラ信号処理回路 16 ディスプレイ 17 制御手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配列振動子の各素子の送波または受波信
    号の振幅,位相を制御する超音波受波整相回路におい
    て、サンプリング周期以内の遅延を行う第1の可変遅延
    手段と、並列サンプリングによる遅延を行う第2の可変
    遅延手段と、該第2の可変遅延手段の各出力を加算する
    加算手段と、該加算手段出力を並直列変換する切り換え
    手段と、該切り換え手段出力をフィルタリングする手段
    と、前記第2の可変遅延手段の1相当たりのサンプリン
    グ周波数の整数倍を、ドップラ中心周波数と一致させる
    ように制御するクロック制御手段を有することを特徴と
    する超音波受波整相回路。
  2. 【請求項2】 配列振動子の各素子の送波または受波信
    号の振幅,位相を制御する超音波受波整相回路におい
    て、サンプリング周期以内の遅延を行う第1の可変遅延
    手段と、並列サンプリングによる遅延を行う第2の可変
    遅延手段と、該第2の可変遅延手段の各出力を加算する
    加算手段と、該加算手段出力を並直列変換する切り換え
    手段と、該切り換え手段出力をフィルタリングする手段
    と、前記第2の可変遅延手段の1相当たりのサンプリン
    グ周波数の整数倍が、ドップラ信号帯域外となるように
    制御するクロック制御手段を有することを特徴とする超
    音波受波整相回路。
  3. 【請求項3】 前記第1の可変遅延手段として、タップ
    付きLC遅延線,ミキサ回路,サンプルホールド回路,
    能動型CR遅延線,可変容量ダイオードを使ったLC遅
    延線のいずれかを用いることを特徴とする請求項1また
    は2記載の超音波受波整相回路。
  4. 【請求項4】 前記サンプリングによる第2の可変遅延
    手段として、サンプルホールド回路,スイッチドキャパ
    シタ回路,CCD回路,アナログ/デジタル変換器とラ
    インメモリとデジタル/アナログ変換器から成る回路の
    いずれかを用いることを特徴とする請求項1または2記
    載の超音波受波整相回路。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の超音波
    受波整相回路を用いて超音波ビームの偏向と収束を行
    い、画像を再構成することを特徴とする超音波応用装
    置。
JP3072438A 1991-03-12 1991-03-12 超音波受波整相回路およびこれを用いる装置 Pending JPH05329148A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009178261A (ja) * 2008-01-29 2009-08-13 Toshiba Corp 超音波診断装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009178261A (ja) * 2008-01-29 2009-08-13 Toshiba Corp 超音波診断装置

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