JPH0693896B2 - 超音波受波整相回路 - Google Patents

超音波受波整相回路

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JPH0693896B2
JPH0693896B2 JP60173458A JP17345885A JPH0693896B2 JP H0693896 B2 JPH0693896 B2 JP H0693896B2 JP 60173458 A JP60173458 A JP 60173458A JP 17345885 A JP17345885 A JP 17345885A JP H0693896 B2 JPH0693896 B2 JP H0693896B2
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JP
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amplifying
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ultrasonic wave
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signal
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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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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は超音波受波整相回路に関し、特に生体深部の断
層像を作成する電子走査型超音波断層装置においてS/N
の良い上記断層像を得るのに好適な超音波受波整相回路
に関するものである。
〔発明の背景〕
従来の超音波受波整相回路は、生体深部から反射してき
た超音波を配列素子で受信し、その電気信号を波面を揃
えるように時間遅延した後、それぞれを加算して、上記
生体深部の断層像を表示するための整相信号を生成する
が、上記時間遅延を行うためにサンプリングによる遅延
機能を備えている。
また、上記遅延機能のサンプリング素子として、S/H
(サンプルホールド)回路やA/D変換器など使用する
が、これらのダイナミックレンジが狭いために、生体深
部から遅く戻って来た弱い受波信号をS/N良く遅延させ
ることが難しい。そこで、遅延機能と各配列素子との間
に、時間の経過と共に増幅率を変えて受波信号を増幅す
るTGC(Time Gain Control)増幅器を設けている。
しかし、各TGC増幅器から出力される信号に振幅上のバ
ラツキが生ずるために、超音波ビームの集束すなわち生
体の深部を表わす断層像のS/N比を低下させていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、配列
素子からの各受波信号に基づいて断層像を表示するため
の整相信号を生成する超音波受波整相回路において、上
記各受波信号のTGC増幅を少ない振幅バラツキで行い、
上記断層像をS/Nの良い高性能な像にすることのできる
超音波受波整相回路を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の上述の目的は、超音波を送受信する複数個の配
列された素子を有し、前記素子のそれぞれからの受信信
号に基づいて断層像を得るための整相信号を生成する超
音波受波整相回路において、前記素子のそれぞれに接続
され、前記受信信号のそれぞれを一定時間ごとに増幅率
を階段状に増大させる如く変化させて増幅する複数の第
一の可変増幅手段と、該第一の可変増幅手段のそれぞれ
に接続され、当該第一の可変増幅手段のそれぞれからの
出力信号をそれぞれ遅延する複数の遅延手段と、該複数
の遅延手段のそれぞれからの出力信号を加算する加算手
段と、該加算手段の出力信号を、前記一定時間ごとに増
幅率を連続的に変えて増幅する第二の増幅手段とを備
え、前記第一および第二の増幅手段により増幅率を時間
とともに連続的に増大させることを特徴とする超音波受
波整相回路、または、前記素子のそれぞれに接続され、
前記受信信号のそれぞれの同位相波面に同期して増幅率
を切り換えて、前記受信信号のそれぞれを、前記増幅率
を階段状に変化させて増幅する複数の第一の可変増幅手
段と、該複数の第一の可変増幅手段のそれぞれに接続さ
れ、当該第一の可変増幅手段のそれぞれからの出力信号
のそれぞれを遅延する複数の遅延手段と、該複数の遅延
手段のそれぞれからの出力信号を加算する加算手段と、
該加算手段の出力信号を、前記切り換えごとに増幅率を
連続的に変えて増幅する第二の増幅手段とを備え、前記
第一および第二の増幅手段により得られる増幅率を時間
とともに連続的に増大させる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。
すなわち、本発明に係る超音波受波整相回路において
は、各受波信号を、第一の可変増幅手段により段階的に
増幅率を大きくして増幅した後、第二の可変増幅手段に
より連続化することにより、受波信号の増幅率を、時間
軸に対して連続的に大きくしてゆくことができることか
ら、S/Nの良い整相信号を生成することができるという
効果を奏するものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す超音波受波整相回路の
構成図である。同図において、A1〜Anは生体内部に超音
波を送信しその反射波を受信する圧電変換素子などの配
列素子、B1〜Bnは後述する方法により時間軸に対し段階
的に増幅率を変えて各受波信号を増幅する第一の可変増
幅切、C1〜Cnは増幅された受波信号を同位相波面を揃え
るように時間遅延し、例えばS/H回路,A/D変換器,スイ
ッチドキャパシタメモリ,CCDなどをサンプリング素子に
するサンプリング遅延手段,OPは遅延されたn個の信号
を加算する加算器,TGCAは時間軸に対し連続的に増幅率
を変えて加算した信号を増幅する第二の可変増幅器であ
る。なお、OUT,Φ〜Φn,S1〜Sn,VGはそれぞれ整相出
力端子,切替信号,制御信号,ゲイン信号である。
配列素子A1〜Anは、超音波をビーム状に送出した後、反
射源F2続いて深度の深い反射源F1から反射して来る反射
波を受信し、再び電気信号に変換するが、その受信タイ
ミングは第3図(a)に示すように素子と反射源間の距
離に対応する曲率の同位相波面のようになると共に、そ
の信号レベルは深度に応じて減衰したものとなる。な
お、W1,W2はそれぞれ反射源F1,F2による同位相波面を示
すものである。
本発明による回路では、上述した内容に対し第3図
(e)に示すように、超音波の送出後、時刻に応じて増
幅率を次第に大きくし各受波信号を増幅するが、それを
第一,第二の可変増幅器B1〜Bn,TGCAで実現する。その
詳細を以下に述べる。
先ず、第一の可変増幅器B1〜Bnは、第2図(a)〜
(c)に示すように、受波信号を増幅する演算増幅器P,
その増幅率を決定する抵抗器またはキャパシタZ0〜Zm,
その増幅率を切替えるスイッチΦ(1)〜Φ(m)
で回路を構成し、(1組の)スイッチΦ(1)〜Φ
(m)が切替信号Φ(〜Φn)によって第3図(b)
に示すように順々にON状態となり、抵抗器またはキャパ
シタをZ1,Z2,‥‥Zmの順に接続し、増幅率Giを第3図
(c)に示すようにΔGずつ段階的に大きくしてゆく、
なお、第2図(a)〜(c)は3種類の回路例を示した
ものであり、同図(a)の場合の増幅率Giは、 Gi=−Z0/Zi ……(1) 同様に、同図(b)の増幅率Giは、 Gi=−Zi/Z0 ……(2) 同様に、同図(c)の増幅率Giは、 Gi=−Zk/Zj ……(3) となる。ただし、iは1,2,‥‥,m、kは2,4,‥‥、jは
1,3,‥‥である。
したがって、可変増幅器B1〜Bnの増幅率Giの値は、第3
図(c)に示すように、tR時にGR,tR+1時にΔG大きく
なってGr+1となる。
次に、第二の可変増幅器TGCAは、既知のアナログ乗算器
などにより構成し、第一の可変増幅器B1〜Bnの増幅率Gi
をΔGずつ増やしているので、ゲイン信号VGが切替信号
Φ〜Φnに同期して制御されて、第3図(d)に示す
ように、時刻tR〜tR+1間,時刻tR+1〜tR+2間‥‥それぞ
れにおいて増幅率Gvの値が“0"から“ΔG"まで連続的に
大きくなる。
このように、配列素子A1〜Anからの各受波信号を先ず可
変増幅器B1〜Bmで一定時間ごとに増幅率Giを大きくして
増幅しサンプリング遅延手段C1〜Cnに出力するので、生
体深部からの弱い信号のS/Nを最大Gi分改善することが
できる。また、増幅率Giを抵抗器またはキャパシタZ0
Zmのインピーダンス比で決定するので、各可変増幅器B1
〜Bnが出力する信号の振幅バラツキを非常に小さくする
ことが可能である。
増幅された各受信信号をサンプリング遅延手段C1〜Cnで
遅延し、加算器OPで同位相加算した後、第二の可変増幅
器TGCAにおいて、“0"〜“ΔG"で増幅するので、受波整
相回路の全体増幅率(Gi+Gv)を第3図(e)に示すよ
うに時間軸に対し次第に連続させて大きくしてゆくこと
ができ、S/Nの良い整相信号を生成することができる。
本実施例では、各第一の可変増幅器B1〜Bnに対する増幅
率の切換を同一時刻(tR,tR+1,tR+2)で実施したが、3
図(a)に示す各受波信号の同位相波面に同期させる時
刻で各可変増幅器ごとに切替信号Φ12,‥‥Φnを変
化してスイッチをON状態にし、増幅率Giを変えることも
可能である。後者の切換方式の方が切換点の振幅連続性
において優れていることは明らかである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、配列素子からの
各受波信号に基づいて断層像を表示するための整相信号
を生成する超音波受波整相回路において、第一の可変増
幅器の増幅率を抵抗器またはキャパシタZ0〜Zmとスイッ
チΦ(1)〜(m)で定めるので、遅延前の振幅バラ
ツキを小さくすることができ、それと共に、段階的に増
幅率を大きくして増幅した上記受波信号を第二の可変増
幅器で連続化させるので、上記断層像の表示はS/Nの良
い高性能な像となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す超音波受波整相回路の
構成図、第2図(a)〜(c)は可変増幅器B1〜Bnの回
路図、第3図(a)は配列素子の受信の様子を示す図、
第3図(b)は可変増幅器B1でのスイッチΦ(1)〜
Φ(m)動作を示す図、第3図(c)は可変増幅器B1
〜Bnでの増幅率の様子を示す図、第3図(d)は可変増
幅器TGCでの増幅率の様子を示す図、第3図(e)は受
波整相回路としての増幅率の様子を示す図である。 A1〜An:配列素子、B1〜Bn:第一の可変増幅器、C1〜Cn:
サンプリング遅延手段、OP:加算器、TGCA:第二の可変増
幅器、P:演算増幅器、S1〜Sn:制御信号、VG:ゲイン信
号、Z0〜Zm:抵抗器またはキャパシタ、Φ〜Φn:切替
信号、Φ(1)〜Φ(m):スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 俊雄 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 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60−106441(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波を送受信する複数個の配列された素
    子を有し、前記素子のそれぞれからの受信信号に基づい
    て断層像を得るための整相信号を生成する超音波受波整
    相回路において、前記素子のそれぞれに接続され、前記
    受信信号のそれぞれを一定時間ごとに増幅率を階段状に
    増大させる如く変化させて増幅する複数の第一の可変増
    幅手段と、該第一の可変増幅手段のそれぞれに接続さ
    れ、当該第一の可変増幅手段のそれぞれからの出力信号
    をそれぞれ遅延する複数の遅延手段と、該複数の遅延手
    段のそれぞれからの出力信号を加算する加算手段と、該
    加算手段の出力信号を、前記一定時間ごとに増幅率を連
    続的に変えて増幅する第二の増幅手段とを備え、前記第
    一および第二の増幅手段により増幅率を時間とともに連
    続的に増大させることを特徴とする超音波受波整相回
    路。
  2. 【請求項2】前記遅延手段として、サンプリングによる
    遅延手段を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の超音波受波整相回路。
  3. 【請求項3】超音波を送受信する複数個の配列された素
    子を有し、前記素子のそれぞれからの受信信号に基づい
    て断層像を得るための整相信号を生成する超音波受波整
    相回路において、前記素子のそれぞれに接続され、前記
    受信信号のそれぞれの同位相波面に同期して増幅率を切
    り換えて、前記受信信号のそれぞれを、前記増幅率を階
    段状に変化させて増幅する複数の第一の可変増幅手段
    と、該複数の第一の可変増幅手段のそれぞれに接続さ
    れ、当該第一の可変増幅手段のそれぞれからの出力信号
    のそれぞれを遅延する複数の遅延手段と、該複数の遅延
    手段のそれぞれからの出力信号を加算する加算手段と、
    該加算手段の出力信号を、前記切り換えごとに増幅率を
    連続的に変えて増幅する第二の増幅手段とを備え、前記
    第一および第二の増幅手段により得られる増幅率を時間
    とともに連続的に増大させることを特徴とする超音波受
    波整相回路。
  4. 【請求項4】前記遅延手段として、サンプリングによる
    遅延手段を用いることを特徴とする特許請求の範囲第3
    項記載の超音波受波整相回路。
JP60173458A 1985-08-07 1985-08-07 超音波受波整相回路 Expired - Lifetime JPH0693896B2 (ja)

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KR1019860006359A KR940009243B1 (ko) 1985-08-07 1986-08-01 초음파 수파 정상회로
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JPS6234546A JPS6234546A (ja) 1987-02-14
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JPS63159786U (ja) * 1987-04-08 1988-10-19
JPH01112486U (ja) * 1988-01-22 1989-07-28
JPH0614934B2 (ja) * 1988-10-05 1994-03-02 株式会社東芝 超音波診断装置
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