JPH0644907B2 - Ultrasonic wave reception phasing circuit - Google Patents

Ultrasonic wave reception phasing circuit

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JPH0644907B2
JPH0644907B2 JP60281423A JP28142385A JPH0644907B2 JP H0644907 B2 JPH0644907 B2 JP H0644907B2 JP 60281423 A JP60281423 A JP 60281423A JP 28142385 A JP28142385 A JP 28142385A JP H0644907 B2 JPH0644907 B2 JP H0644907B2
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JP
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sampling
delay
ultrasonic
circuits
delay means
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真一 近藤
景義 片倉
俊雄 小川
晋一郎 梅村
宏 池田
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株式会社日立メデイコ
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電子走査型超音波断層装置等における超音波受
波整相回路に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic wave receiving and phasing circuit in an electronic scanning ultrasonic tomography apparatus or the like.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

従来の受波整相回路は、例えば、特開昭58−1411
42号公報に記載されている如く、各受信信号を信号帯
域の最高周波数の2倍以上でサンプリングした後、その
信号値を各遅延時間に対応する時間保持した後、加算す
ることによって受波整相するものである。以下、これを
具体的に説明する。
A conventional wave receiving and phasing circuit is disclosed, for example, in JP-A-58-1411.
As described in Japanese Patent Laid-Open No. 42-42, each received signal is sampled at twice or more the maximum frequency of the signal band, and the signal value is held for a time corresponding to each delay time, and then added to receive the signal. It is compatible. This will be specifically described below.

第6図は従来のサンプリングによる遅延手段を用いた受
波整相回路の構成例を示す図である。各受信素子からの
信号は、入力端子1〜nに入力され、サンプリングによ
る遅延手段D1〜Dnで整相遅延した後、加算器Sで加
算され、低域濾波器Fによってサンプリングクロックに
よる雑音を除去した後、出力端子Pに整相結果を出力す
る。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional wave receiving and phasing circuit using delay means by sampling. The signals from the respective receiving elements are input to input terminals 1 to n, subjected to phasing delay by delay means D1 to Dn for sampling, then added by an adder S, and noise by a sampling clock is removed by a low pass filter F. After that, the phasing result is output to the output terminal P.

サンプリング遅延手段D1〜Dnは、例えば、第8図
(a)に示す如く、サンプルホールド回路を直列に接続
したものや、第8図(b)に示す如きスイッチドキャパ
シタ回路を用いることができる。また、それらを組合せ
て用いることもできる。
As the sampling delay means D1 to Dn, for example, as shown in FIG. 8 (a), a sample and hold circuit connected in series or a switched capacitor circuit as shown in FIG. 8 (b) can be used. Moreover, it is also possible to use them in combination.

第8図(a)はサンプリングによる遅延手段D1とし
て、サンプルホールド回路を直列接続して用いた場合を
示すもので、INは入力端子、OUTは出力端子であ
る。サンプリングスイッチWによってサンプルされた
信号は、スイッチが開放されると同時に、その時刻の電
位が容量Eにホールドされる。
FIG. 8 (a) shows a case in which a sample hold circuit is used in series as the delay means D1 by sampling, and IN is an input terminal and OUT is an output terminal. With respect to the signal sampled by the sampling switch W 1 , the potential at that time is held in the capacitor E 1 at the same time when the switch is opened.

バッファーアンプP〜Pを介して第2段目以降のス
イッチW〜W,容量E〜Eも同様の動作をする
ことにより、1段当り最大でサンプリング周期 T=1/f の遅延を行うことができる。
The switches W 2 to W m and the capacitors E 2 to E m of the second and subsequent stages perform the same operation via the buffer amplifiers P 1 to P m , so that the maximum sampling cycle T = 1 / f per stage. s delays can be made.

遅延時間は各サンプルホールド回路のホールド時間を任
意に設定することにより決定される。
The delay time is determined by arbitrarily setting the hold time of each sample hold circuit.

第8図(b)はサンプリングによる遅延手段Dとし
て、スイッチドキャパシタメモリを用いた例を示すもの
で、INは入力端子、OUTは出力端子である。X
,Y〜Yはそれぞれメモリ容量M〜Mの書
込みスイッチと読出しスイッチである。また、Xはリ
セットスイッチ、OPはオペアンプである。
FIG. 8 (b) shows an example in which a switched capacitor memory is used as the delay means D 1 by sampling, IN is an input terminal, and OUT is an output terminal. X 1 ~
X m, Y 1 ~Y m is a write switch and a read switch of the memory capacity M 1 ~M m respectively. Further, X 0 is a reset switch, and OP is an operational amplifier.

この回路の詳細な動作は、特開昭58−150193号
公報に説明されている。サンプリング周期をT T=1/f として、書込みと読出しの時刻を制御することにより、
サンプリング周期T毎に、最大mTまでの可変遅延手段
として用いることができる。サンプリング周期T以下の
遅延精度は、各素子間のサンプリングクロックφ〜φ
の位相をずらすことによって実現できる。
The detailed operation of this circuit is described in JP-A-58-150193. The sampling period as T T = 1 / f s, by controlling the write and read times,
It can be used as a variable delay unit up to mT for each sampling period T. The delay accuracy of the sampling cycle T or less is determined by the sampling clocks φ 1 to φ between the respective elements.
It can be realized by shifting the phase of n .

第8図(a),(b)の遅延回路において、入力信号V
IN,サンプリングクロックφCLK,出力信号V
OUTは、第9図に示すようになる。但し、第9図の出
力信号VOUTは遅延時間0の場合である。第9図に示
される如く、出力VOUTには、サンプリングクロック
の漏込みおよびサンプルからホールド値に整定するまで
のクロックに同期した雑音が存在する。
In the delay circuit of FIGS. 8 (a) and 8 (b), the input signal V
IN , sampling clock φ CLK , output signal V
OUT becomes as shown in FIG. However, the output signal V OUT in FIG. 9 is the case where the delay time is zero. As shown in FIG. 9, the output V OUT has a leak of the sampling clock and noise synchronized with the clock from the sample to the settling value.

OUTのパワースペクトルを第7図に示す。受信信号
のパワースペクトルは斜線部Uであり、最高周波数は
、最低周波数はf、中心周波数はfである。サ
ンプリング周波数fはサンプリング定理より上記最高
周波数fの2倍以上であり、雑音周波数はfとな
る。
The power spectrum of V OUT is shown in FIG. The power spectrum of the received signal is the shaded portion U 1 , the highest frequency is f H , the lowest frequency is f L , and the center frequency is f 0 . According to the sampling theorem, the sampling frequency f S is more than twice the highest frequency f H , and the noise frequency is f S.

従って、第7図にUで示す如き低域通過特性を有する
濾波器Fによって上記雑音を除去する。ここで、f
遮断周波数であり、 f<f<f となるように設定される。
Therefore, the noise is removed by the filter F having the low-pass characteristic as shown by U 2 in FIG. 7. Here, f C is a cutoff frequency, and is set so that f H <f C <f S.

しかしながら、超音波周波数を高周波化して高分解画像
を得ようとする場合、サンプリングも高速化する必要が
あり、サンプリング素子の動作速度の限界から、上記受
波整相回路を高周波超音波に使用することが困難であっ
た。
However, in order to obtain a high-resolution image by increasing the ultrasonic frequency, it is necessary to increase the sampling speed as well. Due to the limit of the operating speed of the sampling element, the above-mentioned wave rectifying circuit is used for high-frequency ultrasonic waves. Was difficult.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、従来の受波整相回路における上述の如
き問題を解消し、高周波超音波に使用可能な受波整相回
路を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional wave receiving and phasing circuit, and to provide a wave receiving and phasing circuit that can be used for high frequency ultrasonic waves.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明の上記目的は、配列振動子の各素子の送波または
受波信号の振幅,位相を制御することにより、超音波ビ
ームを偏向または集束させ断層像を得る超音波断層装置
において、複数個の受信器と、該受信器の各々からの信
号に対し複数回路のサンプリングによる遅延手段と、該
複数回路の遅延手段のいずれか一個を選択する手段と、
該選択手段により選択された前記各遅延手段の出力を加
算する手段と、該加算手段の出力をフィルタリングする
手段とを備えたことを特徴とする超音波受波整相回路ま
たは、、複数個の受信器と、該受信器の各々からの信号
に対し複数回路のサンプリングによる遅延手段と、該複
数回路の遅延手段の出力のうち対応する出力を加算する
手段と、該加算手段の出力のいずれか一個を選択する手
段と、該選択手段の出力をフィルタリングする手段とを
備えたことを特徴とする超音波受波整相回路によって達
成される。
The above-mentioned object of the present invention is to provide a plurality of ultrasonic tomography apparatuses for obtaining a tomographic image by deflecting or focusing an ultrasonic beam by controlling the amplitude and phase of the transmitted or received signal of each element of the array transducer. Receiver, delay means for sampling signals from each of the receivers, and means for selecting one of the delay means of the plurality of circuits.
An ultrasonic wave receiving and phasing circuit comprising a means for adding the outputs of the respective delay means selected by the selecting means, and a means for filtering the output of the adding means, or a plurality of ultrasonic wave receiving and phasing circuits. Any one of a receiver, delay means by sampling of a plurality of circuits for signals from each of the receivers, means for adding corresponding outputs of outputs of the delay means of the plurality of circuits, and output of the adding means This is achieved by an ultrasonic wave wave phasing circuit, characterized in that it comprises means for selecting one and means for filtering the output of the selecting means.

〔発明の実施例〕Example of Invention

第1図は本発明の一実施例である超音波受波整相回路を
示すものである。図において、1〜nは入力端子、Di
−o,Di−eは前記入力端子1〜nの各々にそれぞれ
対をなす如く設けられたサンプリングによる遅延手段、
φo,φeはサンプリング制御信号、s−o,s
−eは切替えスイッチ、Sは加算手段を示している。
FIG. 1 shows an ultrasonic wave receiving and phasing circuit which is an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to n are input terminals, Di
-O and Di-e are delay means for sampling provided so as to be paired with each of the input terminals 1 to n,
φ i o, φ i e the sampling control signal, s i -o, s
i- e is a changeover switch, and S is an adding means.

第2図に、上記サンプリング制御信号φo,φeお
よび切替えスイッチs−o,s−eの動作タイミン
グを示す。第2図から明らかな如く、遅延手段1回路当
りのサンプリング周波数はf/2である。
FIG. 2 shows the operation timings of the sampling control signals φ i o, φ i e and the changeover switches s i −o, s i −e. As is clear from FIG. 2, the sampling frequency per circuit of the delay means is f S / 2.

従って、本実施例においては、遅延手段1回路として従
来の2倍のサンプリング周波数に対応できることにな
る。
Therefore, in this embodiment, the delay means 1 circuit can cope with a sampling frequency twice as high as the conventional one.

第1図に示した実施例において、各2回路の遅延手段に
は、寄生容量差やアンプのオフセット差があるため、整
相加算後の端子P′における信号は、第4図(a)に示
す如き周期2/fのオフセット差による雑音を含むこ
とになる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the delay means of each of the two circuits has a parasitic capacitance difference and an amplifier offset difference. Therefore, the signal at the terminal P ′ after phasing addition is shown in FIG. 4 (a). As shown, noise due to the offset difference of the period 2 / f S is included.

端子P′における信号のパワースペクトルを第3図に示
す。上記オフセット差による雑音のスペクトルは、周波
数f/2に存在し、その他の信号およびクロック雑音
のスペクトルは、第7図と同様である。
The power spectrum of the signal at terminal P'is shown in FIG. The spectrum of noise due to the above offset difference exists at the frequency f S / 2, and the spectrums of other signal and clock noises are the same as in FIG. 7.

そこで、オフセット差雑音を除去するため、第3図にU
′で示す如き低域濾波特性、またはU″で示す如き
帯域通過特性を有する濾波器F′を備えている。すなわ
ち、濾波器F′の高域遮断周波数fは f<f<f/2 であり、低域遮断周波数fCLは 0≦fCL<f となるようにすれば良い。上記濾波器F′を通過した信
号は、第4図(b)に示す如く、上記オフセット差によ
る雑音が除去された信号となる。
Therefore, in order to remove the offset difference noise, U in FIG.
2 and a 'low band filter characteristic as shown in or filter F having a bandpass characteristic as shown in U 2 ",'. That is, high cutoff frequency f C of the filter F 'is f H <f C <F S / 2 and the low cutoff frequency f CL should be 0 ≦ f CL <f L. The signal passed through the filter F ′ is as shown in FIG. , A signal in which noise due to the offset difference is removed.

なお、上記実施例においては、各受信信号に対して、遅
延手段をそれぞれ2回路ずつ設け、交互にサンプリング
する場合を説明したが、遅延手段をそれぞれ3回路以上
設けて、順次切替えてサンプリング遅延する場合も同様
な効果が得られることは明らかである。
In the above embodiment, the case where two delay circuits are provided for each received signal and the sampling is performed alternately has been described. However, three delay circuits or more are provided for each delay signal and the sampling delay is performed sequentially. It is clear that the same effect can be obtained in this case as well.

また、第5図は本発明の第2の実施例を示すものであ
る。s−o,s−eは加算器Sによって整相加算された
信号を交互に選択するための切替え手段である。この他
の要素に関しては、先に第1図に示したものと同様であ
る。本図の構成によっても、先の実施例と全く同じ効果
が得られることは明らかである。
Further, FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. s-o and s-e are switching means for alternately selecting the signals phased and added by the adder S. The other elements are the same as those shown in FIG. It is clear that the configuration shown in the figure can achieve the same effect as that of the previous embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べた如く、本発明によれば、各受信信号に対し、
サンプリングによる遅延手段をそれぞれ複数回路設け、
サンプリング遅延を交互に分割して行うようにしたこと
により、受信信号のサンプリングレートを上記複数回路
の数だけ増し、超音波周波数の高周波化による高分解能
画像を得ることが可能になるという顕著な効果を奏する
ものである。
As described above, according to the present invention, for each received signal,
A plurality of sampling delay circuits are provided,
Since the sampling delay is alternately divided, the sampling rate of the reception signal is increased by the number of the plurality of circuits described above, and it is possible to obtain a high-resolution image by increasing the ultrasonic frequency. Is played.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例である超音波受波整相回路を
示す図、第2図はその制御信号のタイミングチャート、
第3図は同パワースペクトル図、第4図(a),(b)
は出力信号波形を示す図、第5図は本発明の他の実施例
を示す図、第6図は従来の受波整相回路の例を示す図、
第7図はそのパワースペクトルを示す図、第8図
(a),(b)は遅延手段の例を示す図、第9図は第8
図の遅延手段への入出力信号を示す図である。 1〜n:整相回路入力端子、D−o,D−e:サン
プリングによる遅延手段、S:加算手段、F′:低域ま
たは帯域濾波手段、P:整相出力端子、φe:制御信
号。
FIG. 1 is a diagram showing an ultrasonic wave receiving and phasing circuit which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a timing chart of its control signal,
FIG. 3 is the same power spectrum diagram, and FIGS. 4 (a) and 4 (b).
Is a diagram showing an output signal waveform, FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional wave-reception phasing circuit,
FIG. 7 is a diagram showing its power spectrum, FIGS. 8 (a) and 8 (b) are diagrams showing an example of delay means, and FIG.
It is a figure which shows the input / output signal to the delay means of the figure. 1 to n: phasing circuit input terminal, D i -o, D i -e : sampling by the delay unit, S: adding means, F ': lowpass or bandpass filtering means, P: phasing output terminal, phi i e :Control signal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅村 晋一郎 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 池田 宏 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−200184(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinichiro Umemura 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji City, Tokyo Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hiroshi Ikeda 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji City, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (56) Reference JP-A-60-200184 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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,位相を制御することにより、超音波ビームを偏
向または集束させ断層像を得る超音波断層装置におい
て、複数個の受信器と、該受信器の各々からの信号に対
し複数回路のサンプリングによる遅延手段と、該複数回
路の遅延手段のいずれか一個を選択する手段と、該選択
手段により選択された前記各遅延手段の出力を加算する
手段と、該加算手段の出力をフィルタリングする手段と
を備えたことを特徴とする超音波受波整相回路。
1. An ultrasonic tomography apparatus for deflecting or focusing an ultrasonic beam to obtain a tomographic image by controlling the amplitude and phase of a transmitted or received signal of each element of an array transducer. A delay means by sampling of a plurality of circuits for signals from each of the receivers, a means for selecting one of the delay means of the plurality of circuits, and a delay means of each of the delay means selected by the selecting means. An ultrasonic wave wave receiving and phasing circuit comprising means for adding outputs and means for filtering outputs of the adding means.
【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,位相を制御することにより、超音波ビームを偏
向または集束させ断層像を得る超音波断層装置におい
て、複数個の受信器と、該受信器の各々からの信号に対
し複数回路のサンプリングによる遅延手段と、該複数回
路の遅延手段の出力のうち対応する出力を加算する手段
と、該加算手段の出力のいずれか一個を選択する手段
と、該選択手段の出力をフィルタリングする手段とを備
えたことを特徴とする超音波受波整相回路。
2. An ultrasonic tomographic apparatus for deflecting or converging an ultrasonic beam to obtain a tomographic image by controlling the amplitude and phase of a transmitted or received signal of each element of an array transducer. , A delay means by sampling of a plurality of circuits with respect to signals from each of the receivers, a means for adding corresponding outputs of the outputs of the delay means of the plurality of circuits, and an output of the adding means. An ultrasonic wave wave receiving and phasing circuit comprising: a means for selecting and a means for filtering the output of the selecting means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60200184A (en) * 1984-03-26 1985-10-09 Hitachi Ltd Ultrasonic wave receiving and phasing circuit

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