JPS58127185A - 超音波受信回路 - Google Patents

超音波受信回路

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JPS58127185A
JPS58127185A JP967382A JP967382A JPS58127185A JP S58127185 A JPS58127185 A JP S58127185A JP 967382 A JP967382 A JP 967382A JP 967382 A JP967382 A JP 967382A JP S58127185 A JPS58127185 A JP S58127185A
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JP
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circuit
signals
filter
focus
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JP967382A
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Yoshiki Kumagai
熊谷 善樹
Yasuto Takeuchi
康人 竹内
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Yokogawa Hokushin Electric Corp
Yokogawa Electric Works Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子フォーカシング機能を有した超音波受信
回路に関するものである。本発明の超音波受信回路は、
主として超音波診断装置に用いられるので、この装置を
例にとって本発明を説明す石。
超音波診断装置においては、多数のたんざ〈形の振動子
をプレイ状に配列し、この振動子にパルス状の電圧を印
加させて、超音波を発生させている。このような振動子
プレイから超音波を発生させるには、通常、複数個の振
動子だ適当な時間遅れの関係をもたせて略同時に励振す
るような手法がとられている。このような励振をされた
複数個の振動子からは指向性の鋭い超音波ビームが発射
され、超音波診断装置で得られる画像の分解能を向上さ
せている。この振動子から発射された超音波ビームは、
被検体の体内を進行し、体内組織の密度の違いに応じて
、それぞれの部分からエコー信号となって前記振動子へ
次々と戻って来る。振動子アレイから見て被検体の体内
の浅い部分からのエコー信号は、超音波が発射されてか
ら短時間に戻り、体内の深い部分に々るにつれ、その部
分からのエコー信号の戻りは遅くなる。以上のような送
信超音波ビームに対するエコー信号は、再び前記励振し
た振動子で受信され、そこで電気信号に変換されて、被
検体の断層画像作成のために供される。すなわち、上述
の超音波ビームは、超音波診断装置の映像手段(例えば
陰極線表示管)における1本の走査線を構成し、各エコ
ー信号の大きさは、その走査線上の輝度として表現され
、反射して戻ってきた頭にその走査線上の位置に表示さ
れる。以上のような超音波ビームの多数本を僅かづつシ
フトして被検体に送信し、エコー信号を受信することが
辱+寺寺+により、被検体の断層画像を得ることができ
る。
このような超音波診断装置においては、得られる断層画
像が鮮明であることが望ましく、従来がら多くの手段が
施されてきたが、本発明もその1手段に該当する。
第1図は、本発明の詳細な説明するだめの図である。同
図において、c1〜cnは振動子を表わし例えばPZT
 (チタン酸ジルコン酸鉛)系の圧電素子で構成されそ
の上下両面には電極が設けられている。この振動子の各
素子は、通常、たんざく状に形成され、かつそれらがア
レイ状に配列される。
このような振動子アレイにおいて、上述した如く複数個
の振動子が成る時間関係をもって略同時に励振される。
第1図においては、01〜c8の計8個の振動子が励振
され、被検体(図示せず)の深さ方向Xへ指向性の鋭い
超音波ビームが送信される。
この送信された超音波ビームは被検体の各体内組織から
次々とエコー信号として前記励振した振動子C1〜C8
へ戻って来る。今、第1図に示す如く被検体の成る深度
人、から戻って来たエコー信号について着目すると、深
度A1から見て、振動子c4.c5(3) と振動子C1,C8とは距離プ(異々る。すなわち、深
度A1からのエコー信号は、振動子c4.c5には一番
早く到達し、振動子Cj、 C8へは一番遅く到達する
このように各振動子C1〜C8で受信したエコー信号の
位相がずれた状態で振動子01〜c8の電気信号を合成
しても被検体の断層画像は不鮮明なものとなる。そこで
、遅延素子D1〜D4を設は上述の位相遅れを補正する
よう寿手段がとられる。すなわち、近距離にある振動子
からの信号程多く遅らせるようにして各振動子C1〜C
8で得られるエコー信号の位相を一致させるよう廻した
ものである。以上のような手段は電子フォーカスとして
既に公知のものである。上述のような電子フォーカスを
用いることにより深度人1部の画像は鮮明になるが別の
深度については、焦点がぼけるので通常3点位に焦点を
合せるような構成がとられている。第1図においては、
深さ方向順にAI、 A2. A3に焦点を合せるよう
な例を示した。なお深度A2. A3に対する電子フォ
ーカス用の遅延素子は、第1図のD1〜D4ヲ可変して
も良く、又は専用の構成で別に設けても(4) 良い。
以上のような電子フォーカシング機能を有した振動子ア
レイから被検体へ放射された超音波ビームは上述した如
くの動作によυエコー信号となって振動子アレイへ戻っ
て来るが、各深度にょすそのエコー信号の周波数成分は
異なっている。すなわち、深度が深くなるにつれ、エコ
ー信号の高周波スペクトル成分は低周波スペクトル成分
より厳しく減衰するようになる。従って成る深度から反
射シて来るエコー信号のスペクトルは成る周波数領域に
有り、その周波数領域から外れたエコー信号は本来無用
なものでちると言うことができる。
以上の理由により、各焦点深度(例えば第1図の11、
 A2. A3 )に対応する電子フォーカシング機能
の回路には、その深度に応じたエコースペクトルの信号
だけが通過できるバンドパスフィルタ(以下単にフィル
タと略す)が設けられるべきである。
従来は、このフィルタを1つのフィルタ回路で構成し、
各フォーカシングの深さに合せてこのフィルタ特性を調
節するような手段がとられてきた。
しかし、このような、1個のフィルタで対応する手段に
おいては、その回路構成が複雑になると同時にフィルタ
特性の調節のタイミングおよび時間変化の様態などの点
で煩雑表面があね好ましいことではない。
本発明は以上のような点に基いてなされたものである。
第2図は本発明に係る超音波受信回路の1例を示すブロ
ック図である。同図において、C1〜C8は振動子を表
わし第1図で説明したものと同じである。なお第2図に
おいては8個の振動子しか描いていないが実際には$1
図と同様多数の振動子から構成されている。DL1〜D
L3は遅延回路を表わし、例えばこの1個の遅延回路D
L1は第1図の遅延素子4個が1セツトとして組み合さ
れたようなものである。この各遅延回路DL1〜DL3
は・上述した電子フォーカシング機能として作用し、例
えば、それぞれ第1図に示す深度A1. A2. A3
に焦点が合うように設定されている。F1〜F3はバン
ドパスフィルタを表わし、各遅延回路DL1〜DL3の
焦点深度に合せてフィルタ特性が定められている。Hは
結合回路を表わし、フィルタF1〜F3からの信号を所
定の時間ごとに次々と切換えて信号を合成するようなも
のである。MはTGC回路(Tin5Gain Con
trol 回路)を表わし増幅度を可変することができ
る回路である。TGC回路Mからの出力信号は、その後
適当に信号処理され断層画像の作成に供される。
以上のような第2図の超音波受信回路の動作は次の如く
である。振動子01〜C8から被検体へ向けて発射され
た超音波ビームにより被検体の各深度(例えば第1図の
AI、 A2. )5 )から次々とエコー信号Eが戻
ってくる。浅い深度A1からのエコー信号がまず戻って
来て各振動子01〜C8で電気信号に変換され各遅延回
路DL  −DL3へ導入される。遅延回路DL1がこ
の深度A1に焦点を合せたものであると仮定すると、フ
ィルタF1のフィルタ特性もその焦点距離(深度A1)
に合せて定められており例えば、第3図の1のグラフに
示すような高周波領域バスのフィルタ特性となっている
。このようにして、浅い深度A1からのエコー信号は、
遅延回路(7) DLlで焦点を合わされ、フィルタF1により不要な信
号分が除去される。−力結合回路Hにおいては、超音波
ビームが発射されてから所定の短時間の期間は、フィル
タF1の出力信号のみを選択して次段へ伝達するように
予めタイミングがとられているので、浅い深度人、から
のエコー信号は、遅延回路DL1とフィルタF、と結合
回路Ht通って次段へ伝達される。々お、この深度人、
からのエコー信号は焦点深度やフィルタ特性のマツチン
グしない遅延回路DL2. DL3及びフィルタF2.
 F、を通過するが、この場合は、結合回路HKより選
択されないので実害はない。
次に中間の深度A2からのエコー信号が振動子C1〜C
8へ戻って来ると、このエコー信号は上述と同様、各遅
延回路DL、〜DL3を通過してフィルタF1〜F3に
出力されるが、この場合は結合回路Hによってフィルタ
F2の出力が選択され次段へ伝達される。もちろん、遅
延回路DL2は深度A2にその焦点が合うように設定さ
れており、フィルタF2は、その深度人2に対応したフ
ィルタ特性に設定されてい(8) る。例えば、フィルタF2は第3図の2に示す様な特性
のものである。
次に第1図においては、一番深い深度A3からのエコー
信号が振動子C4〜C8へ戻って来ると上述と同様な動
作により結合回路HではフィルタF3の出力を選択して
次段へ伝達する。フィルタF3のフィルタ特性は、例え
ば第3図の3に示す様に低い周波数領域の信号が通過す
るような特性である。
以上のように各焦点深度からのエコー信号は、その深度
に適したフォーカシング回路とその深度に応じたフィル
タ特性のフィルタにより検出され、反射して戻って来た
時間帯により結合回路で選択され、繋ぎ合されて、1本
の超音波ビームに対するエコー信号が合成される。この
結合回路Hからの出力信号はTGC回路Mで信号処理さ
れ被検体の断層画像作成のために供されるが、TGC回
路以下は公知のものであυ本発明と関係を有さないので
その説明は省略する。
なお、焦点深度と、フィルタ特性との一実例を上げれば
次の通りである。振動子アレイからの超音波パルスの中
心周波数e 3.5MHzとし、この振峙子プレイは実
用上0.8〜8MHz程の周波数領域に応じることがで
きる特性であるとすれば 焦点深度    バンドパスフィルタ特性25mm  
          2.5−  4MHz60   
            1.5〜2゜5120   
            1.0〜1.5200   
           0.8〜1.2第4図は、第2
図の結合回路Hの1具体例を示す図である。な於、第5
図は第4図の信号のタイムチャートである。第4図尾お
いて、1〜■は第2図の各フィルタF1〜F5の信号で
ある。P1〜P3は2又は4象限の乗算器であり、この
乗算器P1〜P3へは、第5図1(示すようなタイミン
グのロジック信号1.  j、  kが加えられる。R
はカウンタであり、振動子アレイから超音波ビームが発
射された時刻を基にして信号を出力し、デマルチプレク
サQからは第5図の(0)〜に)に示す信号がローパス
フィルタF4〜F6へ加えられる。その結果、第5図の
(ロ)〜に)の方形波信号は高周波成分が取り除かれ、
上述した信号’+  L k  となる。この信号1.
  l、 kにより、フィルタF、〜F3の信号■〜n
]は乗算器で選択されて、加算増幅!AMで合成エコー
信号となる。
なお、ローパスフィルタF4〜F60作用により信号r
、 j、 k+4第4図5示す如く位相遅れがあるので
、加算増幅器AMで合成するエコー信号の繋ぎは滑らか
なものとなる。
以上の説明のように、本発明によれば、各深度に合せて
、フォーカシング機構とフィルタ特性とを連継させつつ
制御しているので最適の分解能とS/N比をもってエコ
ー信号を得ることができ、鮮明な断層画像とすることが
できる。
なお、上述の説明では、焦点深度の数を3としたり、−
変に励振する振動子全8個として説明をしたが、これら
に限定するものでない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明するだめの図、第2図は本
発明に係る超音波受信回路の1例を示すブロック図、第
3図は第2図のフィルタF1〜F3のフィルタ特性例を
示す図、第4図は第2図の結合(11) 回路の1具体例を示す図、第5図は第4図信号のタイム
チャートである。 C1〜Cn・・・振動子、DL、〜DL3・・・遅延回
路、F1〜F3・・・バンドパスフィルタ、H・・・結
合回路。 代理人   弁理士  小 沢 信 助(12) 第  j  口 5 独#J子 芽 2 図 fl、   b    f3 闇 ンhミ、 (rン【、〜 芽 4 図 茅 5 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数゛の振動子から超音波を被検体へ送信し、被
    検体の各部から反射して来たエコー信号を電子フォーカ
    シング機能をもって受信し、この被検体の内部を検査す
    る装置において、 前記被検体の深さ方向の各派If (AI、 A2.・
    ・・)K焦点を合せるように動作する複数個の遅延回路
    (DLl、 DL2.・・・)と、前記各深度(A1.
     A21・・・)に応じたフィルタ特性を有し前記各遅
    延回路(DLl、 DL2.・・・)からの信号を導入
    するバンドパスフィルタ(Fl、 F、、、・・・)と
    、この各バンドパスフィルタ(Fl、 F2.・・・)
    からの信号を所定の時間ごとに次々と切換えて信号を合
    成し次段へ伝達する結合回路とを備えた超音波受信回路
  2. (2)  前記各バンドパスフィルタ(Fl、 F2.
    ・・・)のフィルタ特性として、前記焦点深度の浅い遅
    延回路に接続されるバンドパスフィルタは高周波フィル
    タを接続するようにした特許請求の範囲第1項記載の超
    音波受信回路。
JP967382A 1982-01-25 1982-01-25 超音波受信回路 Granted JPS58127185A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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