JPH0696015B2 - 超音波受波整相回路 - Google Patents

超音波受波整相回路

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JPH0696015B2
JPH0696015B2 JP11081586A JP11081586A JPH0696015B2 JP H0696015 B2 JPH0696015 B2 JP H0696015B2 JP 11081586 A JP11081586 A JP 11081586A JP 11081586 A JP11081586 A JP 11081586A JP H0696015 B2 JPH0696015 B2 JP H0696015B2
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子走査型超音波診断装置における超音波受
波整相回路の構成に関するものである。
〔従来の技術〕
配列振動子を用いて集束超音波ビームの送受波を、ビー
ム方向または位置を順次切換えながら行い、反射音波の
検出強度を走査画面上に表示する電子走査型超音波診断
装置が種々提案されている。この中で、1回の送波後に
時間を追つて次々と検出される反射音波の全てに焦点が
合うように受波ビームの焦点距離を時間とともに変化さ
せ、表示領域内の全ての深度で高い解像度の画像を得よ
うとする受波ダイナミツクフオーカス方式と呼ばれる装
置がある。この方式を実現するには受波焦点の高速切換
えが必要であり、受波に用いる複数の振動子素子につい
てそれぞれ遅延線のタツプを高速に切換えるようにした
受波整相器を用いる必要がある。このタツプ切換はノイ
ズ発生の原因となるため、特開昭56−112234号に示され
た装置では2組の受波整相器を具備し、同一方向の超音
波ビームに対し、一方の整相器が使用されているとき
は、他方の整相器のタツプ切換を行うことにより受波焦
点を移動させる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の公開公報に示された装置の目的は、一組の整相器
の個々の遅延回路のタツプ切替により生じるノイズが発
生している期間は他方の整相器で整相を行い、双方の整
相器を交互に用いて連続的な受波焦点距離の切替を行つ
てノイズの混入を防ごうとするものである。ところが切
換後の遅延時間も、それぞれの振動子に接続された遅延
回路ごとに異なるため、整相加算された信号中のノイズ
は遅延時間の差により長時間続くことになる。したがつ
て、このノイズの継続期間中は他方の整相器で整相を行
う必要があるため、交互切換の回数、すなわち焦点の数
を十分に多くすることができない。
第5図を用いて説明すると、振動子アレー23の#1〜#
4の素子を用いて受波を行い、一方の整相器でF1からの
波面(第5図(a)の実線)からF3からの波面(第5図
(a)の破線)へと焦点の切換を行うために、図中T1
時点で各素子ごとの遅延回路のタツプ切換を行うとす
る。各素子の受信信号は切換時点からtn(一般には約5
μs)の時間中に切換ノイズが継続する。ところが、T1
以後ではF3からの波面の受信信方が同相となるよう各素
子の信方に遅延を与えるため、第5図(c)に示す整相
器の整相加算出力にはtnに各受信信号の整相遅延の最大
時間差(τ)を加えた時間だけ、ノイズが継続する。従
つて(tn+τ)の期間中には、第2の整相器によつて、
焦点距離F2からの波面に整相を行う。τは、一般に5〜
10μs以上になる場合があり、切換ノイズ発生時間内
(10〜15μs)は第2の整相器で焦点切換が行えないた
め、焦点の数を十分多く設けて高分解能な像を得ること
が困難であつた。
そこで、本発明の目的は、受波焦点の連続的切換のため
に交互に用いる複数の受波整相器の各々のタツピ切換に
より生ずるノイズの継続時間を短くし、もつて高速かつ
多段階の焦点距離の切換をノイズの混入なしに行うこと
を可能にし、高分解能な画像を得る超音波受波整相回路
を提供することにある。
〔問題点を解決しるための手段〕
本発明では、複数の素子のそれぞれの受波信号にそれぞ
れ波面に応じた遅延をあたえる個々の可変遅延手段につ
いて、それぞれ切換後の遅延量の差に応じたタイミング
の差でタツプ切換を行うようにした構成を特徴とする。
〔作用〕
上記構成によれば、各々の可変遅延手段でそれぞれ遅延
を受けた後の出力では、タツプ切換による生ずるノイズ
が互いに同一期間内で継続することとなり、この出力を
互いに加算して得る整相出力では、タツプ切換によるノ
イズの継続時間は、個々の可変遅延手段のノイズの継続
時間とほぼ等しくなる。したがつて、複数個の受波整相
器を交互に用いて焦点を順次変更する装置に上記構成を
採用した場合に交互切換の周期を短くでき、焦点距離の
段数を多くすることができる。
〔実施例〕
以下、図を用いて本発明を詳細に説明する。
第1図は、本発明の焦点切換方式を示す図である。第1
図(a)に示した焦点F1から焦点F3に受波の焦点切換す
る場合、F3からの波面F3に対応する各素子#1〜#4の
受信信号のそれぞれの整相遅延時間をτij(iは焦点番
号,jは受信素子番号である。)とする。但し、同一波面
の中で最も遅れて受信する素子番号をj=1とし、τij
=0とする。
このとき、第1図(b)に示す各受信信号の遅延量の切
換のためのタツプ切換時刻φ3は最も遅れて受信する信
号の遅延量切換のためのタツプ切換時刻φ1に対し、τ
ijだけ早く切換える。従つて、切換後に整相しようとす
る波面に同期した時刻で各遅延回路のタツプが切換えら
れるので、各受信素子に接続される各々の遅延回路の出
力に混入する切換ノイズは全て同時刻に現われる。した
がつて、整相加算出力における切換ノイズの継続時間
を、1つの遅延回路の切換ノイズ時間tn(約5μs)と
等しくすることが可能である。
第2図は本発明の実施例の主要部を示す。送波用の遅延
回路21,ドライバ22,受波用のアンプ24,第1の可変遅延
回路25,第2の可変遅延回路26はそれぞれアレイ探触子2
3の同時に使用する素子ごとに設けられている。したが
つてそれぞれ紙面と垂直方向に多重に設けられていると
理解されたい。27の点にはその多重に設けられた第1の
可変遅延回路25のそれぞれの出力を加算する加算器で設
けられ、これらの可変遅延回路群と加算器で第1の整相
器を形成する。28の点にも同様に紙面と垂直に多重に設
けられた第2の可変遅延回路26の出力を加算する加算器
が設けられ、これらにより第2の整相器が形成される。
第1,第2の整相器の出力は切換器29により交互に選択さ
れる。選択された整相器の出力は画像処理回路で対数圧
縮,反射波の深度に応じたゲイン調整などの処理を受
け、表示器31の画面上に表示される。
第3図は第2図の各部動作を示すもので(a)は周期的
に与えられる送波トリガを示す。この送波トリガに対し
て送波の方向に応じて各素子ごとに異なる遅延が遅延回
路21で与えられ、ドライバ22でこれを増巾して探触子23
の各素子をパルス状に駆動する。その送波により生じる
反射波は各素子で検出され、その受信信号はアンプ24を
介してそれぞれの素子ごとに第1,第2の可変遅延回路2
5,26に与えられる。それぞれの可変遅延回路は遅延量を
切換えるためのタツプの切換器35,36を有しており、各
素子ごとに、受波焦点距離からの波面に応じてそれぞれ
焦点切換制御信号37,38にて指定された量の遅延を行
う。各素子ごとの可変遅延回路の出力は、先にも述べた
通り27、もしくは28に設けられた加算器にて加算され、
もつて上記焦点距離に応じた受信信号の整相が成される
が、第1の整相器(各素子の可変遅延回路25と27にある
加算器)と第2の整相器(各素子の可変遅延回路26と28
にある加算器)の出力は第3図(b)に示すように切換
器29に交互に選択される。第1の整相器では第2の整相
器が選択されている期間中に、第3図(c)に実線で示
すように焦点距離をF1,F3,F5と切りかえる。すなわち
それぞれの焦点距離からの波面についてそれぞれの素子
からの受波信号が同相となるようそれぞれの素子ごとの
可変遅延素子のタツプ切換器35を切換える。第2の整相
器では第3図(d)に示すように第1の整相器が選択さ
れている期間中に焦点距離をF2,F4,F6と切換え、もつ
て切換器29の出力として、第3図(d)に示すようにF1
からF6まで焦点を順次切換えた受信信号を得る。ここで
本実施例においては、それぞの素子の信号を遅延する可
変遅延回路ごとにタツプ切換器35及び36の切換のタイミ
ングを第3図(c)、及び(d)に点線で示すように異
ならせる。すなわち、第1図で述べたように、例えば第
1の整相器の焦点をF1からF3に切換える際には、切換後
の焦点F3からの波面に対応して、それぞれの素子ごとの
可変遅延回路25のタツプ切換器35を点線で示すように互
いに異なるタイミングで切換え、もつて焦点F3からの波
面に位相合せされた信号が得られる期間内で、各素子ご
との受信信号を遅延する多重に設けられた可変延遅延回
路の出力中の切換によるノイズが同じ期間中に現れるよ
うにする。F3からF5への焦点切換え、及び第2の整相器
におけるF2からF4へ、F4からF6への焦点切換えも同様で
あり、それぞれ切換後の焦点からの波面に対応して各素
子ごとの可変遅延回路のタツプ切換器の切換タイミング
を点線で示すように異ならせる。この結果、第1の整相
器及び第2の整相器の整相出力としてはそれぞれ第3図
(c),(d)の実線のタイミングで焦点切換えが行わ
れたことになり、素子ごとの遅延量の差による切換ノイ
ズ継続時間の延長は生じない。
以上のような第1,第2の受波整相器の交互選択により受
波が終ると、次に送波,受波の方向を移動し、同様に第
1,第2の受波整相器の交互選択による受波を行う。した
がつて第1,第2の整相器では、それぞれ焦点F5,F6から
次の送波後の受波の焦点へと切換えを行う。この焦点切
換のための各可変遅延回路のタツプ切換についても、そ
れぞれ切換後の遅延量に応じてタイミングを調整しても
良いが、本実施例では1回の送波から次に送波までの時
間に余裕があるため、送波をはさむ受波の焦点切換につ
いては第1,第2の受波整相器で一斉にタツプ切換を行つ
ている。
第4図は上記のようなそれぞれの素子の信号の切換後の
遅延量に応じたタイミングでタツプ切換を行うためにタ
ツプ切換器25、もしくは26を切換制御する焦点切換制御
信号37、もしくは38の発生を説明するもので、第4図
(a)は回路構成を、第4図(b)はそれ各部タイミン
グを示している。Resetパルスの位上り時刻に送波され
た超音波パルスは、生体内で反射された後、各受信素子
で受信する。そこで、第j素子で受信した信号は、T1j
の区間は焦点距離F1で、T3jの区間はF3で収束するよう
に整相遅延される。焦点固定区間Tijと整相遅延時間τ
ijの関係は次式で与えられる。
Tij=Ti1−τij+τi-2,j …(1) 但し、Ti1は最も遅れて受信する素子の焦点固定区間で
ある。
Tij,τijはリードオンリーメモリ41に記憶されてい
て、Tijの時間をTijカウンタ42でカウントし、そのリプ
ルキヤリー出力信号φjによつて、メモリーのアドレス
カウンタ43を進めると同時に、次のデータTi+2,j,τ
i+2,jをそれぞれラツチ回路44,45にラツチする。従つ
て、タツプ切換器35は、TijごとにLC遅延線への入力タ
ツプを選択し、もつて第j受信信号は選択されたタツプ
による遅延を受けることになる。
第4図(a)に示した制御回路1−jを各受信素子に対
して設けられた可変遅延回路ごとに設けることにより、
受信波面に同期した時刻φjで整相遅延時間を切換える
ことができる。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明によれば、焦点切換のための可
変遅延回路のタツプ切換により生じる整相出力中の切換
ノイズ発生時間を短くすることができる。したがつて焦
点の切換段数を増加することができ、よつて、高分解能
画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明における焦点切換のタイミングを示す
図、第2図は本発明の実施例の要部の回路構成を示す
図、第3図は、第2図の各部タイミングを示す図、第4
図は第3図の実施例に用いる制御回路及びその動作を示
す図、第5図は従来の点切換制御回路の実施例を示す図
である。 23…探触子、25,26…可変遅延回路、35,36…タツプ切換
器、37,38…焦点切換制御信号。
───────────────────────────────────────────────────── 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59−222139(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の配列された圧電素子の受信信号の位
    相を制御することにより、超音波ビームを集束または偏
    向させ断層像を得る超音波診断装置のための超音波受波
    整相回路において、複数の整相手段と、受波焦点位置を
    切り換えるための第1の切り換え手段と、前記の各圧電
    素子の受信信号の中に混入する前記第1の切り換え手段
    に基づく切り換えノイズが、前記整相手段による整相の
    後、実質的に同一時刻に出力されるように、前記第1の
    切り換え手段の切り換え時刻を各圧電素子のそれぞれに
    ついて制御するための制御手段と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】前記複数の整相手段の整相出力を切り換え
    るための第2の切り換え手段を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載の超音波受波整相回路。
JP11081586A 1986-05-16 1986-05-16 超音波受波整相回路 Expired - Lifetime JPH0696015B2 (ja)

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JPS62268537A JPS62268537A (ja) 1987-11-21
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