JPS5822985B2 - 電子走査型超音波偏向装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アレイ状に配列された複数個の超音波振動子
間にそれぞれ接続された可変遅延回路の遅延量を変化さ
せることで遅延量に応じた偏向角で超音波ビームを送受
波する差分方式の電子走査型超音波偏向装置に関する。

送波ビームを所定の偏向角を持つように打出すため、あ
るいは受波ビームの位相合せのために、相隣り合う振動
子間に設置された可変遅延回路により遅延量を順次加算
する、いわゆる、差分方式の超音波偏向装置は、可変遅
延回路の遅延量を小さくすることができることから、装
置の低コスト化、スペースの縮少に有効であり、また制
御方法も簡単になる利点がある。

（このような差分方式の扇形電子走査については、Ｊ
、 Ｃ、Ｓｏｍｅｒ 。

Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ５ｅｃｔｏｒ ｓｃａｎｎ
ｉｎｇ ｆｏｒｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｄｉａｇｎ
ｏｓｉｓ （ＵＬＴＲＡＳＯＮＴ−Ｃ８，Ｊｕｌｙ、６
８．ＰＩ３：３−）や、本出願人による特願昭５０−８
２７３６号「電子走査型超音波偏向方式」を参照された
い。

）この方法につき、本発明者等が幾多の実験的検討を加
えた結果、１個の可変遅延回路の遅延時間ごとの振幅特
性が順次チャンネル数だけ累積されるため、全体として
の偏向方式の性能が劣化することが明らかとなった。

このことを、図面を用いて詳述する。

第１図は差分方式を受波偏向に用いた場合の構成図を示
し、１〜Ｎはアレイ状に配列された振動子にそれぞれ接
続している端子、１０−１〜１〇−（Ｎ−１）は可変遅
延回路、１１−１〜１ｌ−（Ｎ−１）は加算器、１２は
可変遅延回路の遅延時間の制御信号が入力される入力端
子、１３は出力端子である。

ここで、可変遅延回路の制（財）方法としては同一制御
信号で制御しても良いし、量子化した制御信号で制御し
ても良い。

（この量子化された制御信号については、特願昭５０−
１３５０８２−弼「超音波振動子１駆動力法及びその装
置」に詳しい。

）このような構成とすれば、第１番目の振動子から入力
した受波電気信号は端子１より入力し、相隣り合う振動
子間の遅延時間だけ可変遅延回路１０−１により補償さ
れた後、加算器１１−１の一方の入力となる。

−・力、端子２より入力した受波信号は加算器１１−１
の他方の入力となり、加算器１１−１の出力は次段の可
変遅延回路１０−２の入力となる。

以下順次繰り返して出力端子１３には全振動子の受波信
号が位相合わせて出力される。

ここで、可変遅延回路１０−１〜１Ｏ−（Ｎ−１）の遅
延時間を送波ビームの偏向角に応じて変化させると、受
波偏向が可能となる。

しかしながら、本方式は可変遅延回路１０−１〜１０−
（Ｎ−１）の遅延時間ごとの振幅特性が例えば１−４−
チャンネルに付き５％ず゛つ減少するとすれば、チャン
ネル数Ｎが１０のときは（０，９５）ｉ％１００％−４
４％に減少することになる。

これは見かけ上、Ｎ個の受波信号を重み付けして加算す
ることと等価であり、受波偏向力式の主要性能であると
ころの主ビームの半値幅の増大をきたし、方位分解能を
劣化させることが、実、験の結果明らかとなった。

例えば、第２図に見るように、振動子間隔１間、振動子
数１６個、２ＭＨｚの距離２０ｃｒｒＬにおける方位分
解能は偏向角θ−〇度の場合に比し、θ−３０度の場合
は約２０％劣化する。

このことは扇形走査型の超音波撮像装置において、偏向
角が大きい部分が極端に分解能が劣化し、一様な分解能
をもつ映像を得ることができないことを意味する。

本発明はこのような従来の差分方式の欠点を解消するこ
とを目的とし、この目的達成のために、超音波ビームの
偏向角、つまり可変遅延回路の遅延量に対応して、出力
の変動を振幅補正手段により補償する構成とする。

以下、実施例を用いて本発明を詳述する。

第３図は本発明の一実施例図であり、これは、加算器１
１−１〜１ｌ−（Ｎ−１）のゲインを遅延時間ごとに変
化させ、可変遅延回路１０−１〜１Ｏ−（Ｎ−１）の振
幅特性の劣化を補償するものである。

第３図において、１４は加算器１１−１〜１１−（’Ｎ
−１）のゲイン制御信号入力端子であり、その曲の符号
は第１図と同一である。

第４図は例えば第３図の加算器１１−１〜１ｌ−（Ｎ−
１）に与えるゲイン制御信号を発生するための制（財）
信号発生手段の′実施例であり、第５図は第４図を説明
するための説明図である。

第５図において、受波信号の相対振幅が例えば１５〜３
０度の偏向角範囲で減少しているので、偏向角０〜３０
度の範囲をＭ（Ｍは整数）分割し、振幅の補償をしよう
とするものである。

すなわち、偏向角範囲が１− 、２ 、３ 、−−−
、 （λト１）２Ｍと３０度に近づくのに応じて制御信
号の振幅が階段的に大きくなるよ・うに変化させ、この
匍呵す信号の振幅に比例して第３図の加算器１１−１〜
１ｌ−（Ｎ−１）のゲインを増加させるようにする。

第４図において、１５は単一パルス（ＴＴ１ルベル）発
生回路で、偏向角θ＝−〇において発生する。

１６−１〜１６−Ｍはシリアルイン・パラレルアウト形
シフトレジスタのビットを示し、パラレルアウトの出力
はそれぞれ重み回路１７−１〜１７−Ｍに人力する。

この重み回路は簡単な抵抗群で構成できることは言うま
でもない。

１８は加算器であり、重み回路１７−１〜１７−Ｍの出
力が人力する。

加算器１８の出力は端子１９より出力し、第３図の制御
信号入力端子１４に入力し、加算器１１−１〜１ｌ−（
Ｎ−１）のゲインを制御する。

端子２０はシフトレジスタ１６−１〜１６−Ｍのクロッ
ク信号入力端子であり、本実施例においては、偏向角０
〜３０度の間にＭ個のシフトパルスが発生する。

いま、重み回路１７−１〜１７−Ｍを、第５図に示す制
御信号となるように設定しておけば、単一パルス発生回
路１５から出力された単一パルスはシフトレジスタ１６
−１に入力し、重み回路１７−１を経て加算器１８に入
力する。

このときシフトレジスタ１６−２〜１６−Ｍは零レベル
であるから、それぞれ重み回路１７−２〜１７−Ｍを経
て加算器１８には零が入力し、加算器１８の出力は上記
単一パルスに重み回路１７−１による重み付けされて制
御信号出力端子１９から出力される。

次に偏向角度が第５図の制御信号の２の・領域では、第
４図のシフＩ・レジスフのシフトパルスが端子２０より
入力し、単一ソ勺レスはビット１６−２へ移動する。

このときは、ピッｌ−１６−１、１６−３〜１６−Ｍは
零であるので、制御信号出力端子１９からは単一パルス
に重み回路１７−２による重み付けされた判例信号が得
られることになる。

以下同様にして第５図に示すような制御信号を得ること
ができ、この制御信号により第３図の加算器のゲインを
制御することにより、偏向角度による受波信号の振幅減
少を補償することができる。

なお、−ト述した実施例においては、偏向角度により加
算器のゲインを補償したが、これは、可変遅延回路１０
−１〜１０−（Ｎ−１）内で補償する構成とすることも
できる。

例えば、可変遅延回路」０−１〜１Ｏ−（Ｎ−１）とし
てタップ付き■７Ｃ遅延線を用いる場合、偏向角度に対
応してタップ位置が変るので、第５図の補償前の相対振
幅に比例した振幅減衰器を各タップに配置した後、増幅
率一定の増幅器をおけばよい。

以上、詳述したように、本発明によれば、偏向角度によ
る主ビーｌ、の半値幅の増大による差分方式の性能劣化
を補償することができ、扇形電子走査を使った超音波撮
像装置の分解能を大幅に向−ヒさせることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は差分方式の受波偏向装置の説明図、第
３図は本発明の説明図、第４図は第３図の制御信号発生
のための実施例図、第５図は第４図を説明するための説
明図である。 符号の説明、１〜Ｎ・・・了レイ型振動子接続端子、１
０−１〜１ （１−（Ｎ−１）・・・可変遅延回路、１
１−１〜１ｌ−（Ｎ−１）・・−加算器、１２・・・遅
延時間制御信号入力端子、１３・・・出力端子、１４・
・・ゲイン制御信号入力端子、１５・・・単一パルス発
生回路、１６−１〜１６−Ｍ・・・シフトレジスタ、１
７−１〜１７−Ｍ・・・重み回路、１８・・・加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アレイ状に配列された複数個の超音波振動子間にそ
   れぞれ接続された可変遅延回路の遅延量を選択すること
   により超音波ビームを所望の偏向角に指向させる差分方
   式の電子走査型超音波偏向装置において、遅延量の変化
   に応じて現われる上記可変遅延回路の出力振幅の変動を
   、各可変遅延回路の出力側に接続された加算器のゲイン
   を遅延量の変化に応じて制御するゲイン制御手段により
   補償することを特徴とする電子走査型超音波偏向装置・
   ・ ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、上記ゲ
   イン制御手段が、単一パルス発生器からのパルスが入力
   されるシリアルイン・バラレルアウ１〜のシフトレジス
   フと、そのパラレル出力を受ける重み回路と、この重み
   回路の出力を加算する加算器とで構成されるゲイン制御
   手段であることを特徴とする電子走査型超音波偏向装置
   。