JPS60111645A - 超音波受信装置 - Google Patents

超音波受信装置

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Publication number
JPS60111645A
JPS60111645A JP21946183A JP21946183A JPS60111645A JP S60111645 A JPS60111645 A JP S60111645A JP 21946183 A JP21946183 A JP 21946183A JP 21946183 A JP21946183 A JP 21946183A JP S60111645 A JPS60111645 A JP S60111645A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
circuit
sample
time
hold circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP21946183A
Other languages
English (en)
Inventor
晋一郎 梅村
真一 近藤
景義 片倉
俊雄 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Medical Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超音波受信装置たとえば超音波断層撮像装置
の受信部に関するものである。
〔発明の背景〕
′電子走査型超音波撮151装置では、分割振動子の各
工!イメントによつ−C電気信号に変換された各受信信
号に、電気的遅延手段によって適当な遅延時間ff1−
1えて互いに加jA、−i−ることによジ受信ビームを
形成している。
従来の医療用超高波断層撮像装置では、上記遅延手段と
してL−C遅延線が用いられてきたが、L−C遅延線に
は、周波数特性を落と恣ずに遅延時間を大きくしようと
すると冒価となる点あるいはダイナミックフォーカス受
信を行なおうとすると遅延線の切換回路が複雑となり受
信部全体として高価となる点などの欠点がある。振動子
により送信きれた超廿波パルスは、視野内の反射体によ
り反射でれ、近距離反則体による反射パルスから順番に
、反射体・振動子間の距離に従った時刻に振動子に戻っ
てくるが、ここで、上記ダイナミックフォーカス受信と
は、送波時刻からの経過時間に従って受信ビームの焦点
距離を変化ちせることにより、反射体距離によらず高い
受信ビーム分解能を得ようとする受信法である。
上述した欠点全除去する方法として、Al)変換器とデ
ジタルメモリの組合わせ全上記遅延手段として用い、デ
ジタル加算器の出力信号として受信ビーム金得る方法が
従来いくつか考えらrしている。
しかし、この方法には、高価なAD変換全多数必要とす
る点あるいは加算処理を信号のデジタル化後に行なうた
めに信号線数が多数となる点など、L−C遅延線による
方法とはまた別の欠点金持つ。
〔発明の目的〕
本発明は、以上述べた従来方法の欠享ヲ解決し、比較的
大きな遅延時間を与えることが1丁能であシながら周波
数特性が良くかつダイナミックフォーカス受信全可能と
する遅延手段を比較的安価に実現することを目的とする
ものである。
〔発明の概要〕
かかる目的を達成するための本発明の原理をまず述べる
。振動子により送信された超音波パルスが焦点に仮想的
において点反射体により反射式れてできた反射阪彼面を
考える。その波面の同−位置 摺面が分割振動子を構成する各振蛛エレメントに到達す
る時刻に、各受信信号音それぞれサンプリングし、その
信号イ直をたとえばキャパシタンスの蓄積電荷量の様な
物理量としてアナログ的に保持しておき、加算すべき相
手の受信信号値がサンプリングてれた後に保持しておい
た値との和をアナログ的にとることにより、目的とする
受信ビームを得るものである。
〔発明の実施例〕
以下図面’!r JfJいて本発明を説明する。
第1図は、サンプルホールド回路とサンプルホールドし
た信号と隣接エレメントからの4m号とを加算する回路
と全交互にカスケードに接続した整相手段を示す図であ
り、サンプリング発生手段Gは各振動子ニレメントラ受
信ビームの焦点に近い方から順に、]!10 、 hl
 g EN l”””e E”とし、基本クロック6全
もとに送信時刻から数えた定められた時刻に各サンプリ
ングパルス7〜11を発生する。振動子エレメントEo
からの受信信号1全前記同一位相面がEOに到達する時
刻にサンプルホールド回路80によシサンプルホールド
し、その信号と振動子ニレメン)Elからの受信信号2
とを加勢−器A1により加算して前記同一位相面が振動
子ニレメン)Elに到達する時刻にサンプルホールド回
路81によりサンプルホールドし、その信号と振動子エ
レメントE2からの受信信号3とを加算器A2により加
算して前記同一位相面が振動子エレメントE2に到達す
る時刻にサンプルホールド回路S2によりサンプルホー
ルドし、・・・・・・、その信号と振動子ニレメン)E
Nからの受信信号5と全加算器ANにより加算してAi
J記同−位相面が振動子エレメントENに到達する時刻
にサンプルホールド回路Stiによりサンプルホールド
するという一連の動作により得られた出力信号12とし
て受信ビームを形成するものである。さらにこれらの操
作を必要に応じて受信ビーム焦点位置を変更しながら次
々と行なうことにより、時系列として受信信号が得られ
る。
振動子エレメント’Eb−1からの信号とEkからの信
号をサンプリングする時刻をそれぞれTh−1゜Thと
するとき、本発明の方法によって処理可能な両者の時間
差の範囲ヲ考える。時系列としての受信信号を得るのに
必要なサンプリング間隔をts、5k−1によりサンプ
ルホールドされてからSkによシサンプルボールドきれ
るまでに最低限必要な伝達時間をttとすると、 tt’(Th Ti+−1(ts ・・・・・・・・・
 ■となる。従って、を覧は小さい程、t、は大きい程
本発明の適応範囲が広がる。直交サンプリング法(qu
adrature sampl ing ) f用いれ
ば、信号包絡線帯域をf、としたとき%第1図に示した
ような信号処理系を2系統用いて、それぞれについて、 i、=Q、5/(、・・・・・・・・・ ■までt、を
大きくすることができる。超音波パルスエコー法の場合
、中心周波数音f6としたときf、の大きさは、 f、 =f、 /4 ・・・・・・・・・ ■の程度で
あるので、 t、=2/f、 ・・・・・・・・・ ■゛ の程度ま
でt、金大きくすることができ1本発明の有用性は太き
い。
しかし、Th−1とTkとの時間差に下限があることは
、次にのべるような問題金主ずる。すなわち、着目する
エレメントと焦点を結ぶ直線とエレメント表面に対する
垂線とのな丁角θが次式で与えられるθ、以下になった
とき、つ′1シ、焦点の方位がエレメントの正面に非常
に近いとき、ニレメン)Eh−tおよびEkからの受信
信号に正しいサンプリング時間差?与えられなくなって
しまう。
sinθ。=c t @ / p ・・・・・・・・・
■ここで、Cは音速、pはエレメントピッチである。
そこで、この問題点を解決すること全目的として、本発
明では、第2図に例として示した様に、前記サンプルホ
ールド回路81〜SNkバイパスする信号経路13〜1
7と信号全バイパス8せるか否か全切換えるスイッチW
o =WNとk (;J加した構成とし、前記θが前記
θ、と同程度以下の大きさのとき、必要であれば、経路
13〜17全通して信号をバイパスさせ、それ以外のと
きには81〜8wの方を通す様に制御する構成とすると
と提案するものである。
本発明の方法によれは、第2図のように、各エレメント
からの(M号について、信号のバイパス金貸なうか否か
のtfflJ御を独立に行なえる様に構成することによ
り、焦点の方位がエレメントの正面に非常に近いときで
あっても、次式で与えられるtqk量子化時間単位とす
る整相処理が可能となる。
tq”tt/2 ・・・・・・・・・ ■スイッチング
 ”−VVn ’i具備しなくても、2”Qk量子化時
間単位とする整相処理が可能でるるというのは、誤った
考えであることをここで注意しておく。なぜなら、スイ
ッチW’o =WNがないと、各隣接エレメント間にお
いて最低限1.のサンプリング時刻の差”を与えなけれ
ばならず、この時間差が累積することにより大きなサン
プリング時間課差に成長することである。
次に、撮像装置とし千の性能から要求される量子化時間
単位t、の大きさについて述べておく。
通常の診断用超音波装置では、超音波周期’kTとおく
とk tqはT/8程度以下になっていればよい。例え
ば、超音波中心周波数が5 M If Zのとき、t、
は25nSeC以下とすればよく、従って、ttは50
nSec以下とすれはよい。この伝達時間t1に対する
制限は、現状の回路技術によれば比較的容易に実現でき
るものである。
本発明の実施例として%第2図に示した構成の回路を動
作させるために必要な制御信号タイミングチャートの一
例全第3図に示した。エレメントEoおよびElからの
信号を同時に81によりサンプルホールドする場合に必
要なWoの制御信号18と81の制御信号8を示した。
信号18がパ1”のとき、受信信号は8okバイパスし
、′0#のときSok通る。一方、信号8がl”のとき
サンプルホールド回路S1のゲートが開いた状態となり
、′1”J)ら“0”に変化したときのエッヂ2におけ
る値がサンプルホールド烙れる。
エレメントEoおよびElからの信号を同11、〒に8
1によりサンプルホールドするために最低限要求される
ことは、エッヂ2の時刻が信号18が′1#である時間
に含まれることである。なお、第3図のタイミングチャ
ートにおいて、Wo→A 1−+W1−+81の経路を
通じての伝搬時間による遅れは、あったとしても補正済
みであるとする。
第1図および第2図にふ・けるサンプルホールド回路S
o−%−SHの回路構成の一例全第4図に示す。
入力信号1はバッファアンプ2を通シ、スイッチング信
号3によりON・0FFIれるスイッチング素子4によ
1)−+1−ンプリングされてホールドキャパシタ5に
ホールドもれ、ぢらにバッファアンプ6を通って出力(
9号7となる。第1図νよび第2図における加算回路A
1〜ANの回路構成の一例全第5図に示す。入カイa号
1紐よび2は、抵抗3および4により抵抗加算されたの
ちバッファアンプ5を通って出力信号6となる。また、
第2図における切換スイッチ回路WO=WNの回路構成
の一例會第6図に示す。入力信号1は、バッファアンプ
2を通った後、2つの信号経路6,13に分けられ、1
本はそのままサンプルホールド回路に、他の1本は制御
信号18によシ開閉されるスイツチ3を通るバイパス経
路全通過して加算回路に伝達される。サンプルホールド
回路からの出力信号7は、制御信号18を反転した信号
により開閉されるスイッチ4全通り加算回路に伝達され
る。すなわち、制御信号18によシ、13からの信号ま
たは7からの信号のどちらが一方が選択さiして加算回
路への信号8となる。
第1図pよび第2図におけるサンプリングパルス発生手
段Gの一実施例全第7図に示す。クロック6はメモ’J
Mの出力データ2oに従ってカウンタ(、llによシカ
ラント式れ、そのCAIもIもY信号がサンプリングパ
ルス7となる。そのパルス16号は、同時に、メモリM
のアドレス信号24をっくるカウンタC2にも入力てれ
る。メモリMには、 r”Jr定のサンプリング間隔を
示す信号が記憶でれており、カウンタC2からの信号に
よるアドレスの選択により所定のサンプリング間隔を示
すデータ23がカウンタC1によpカウント8れる。な
お、第2図では、第1図に示すサンプリングパルス7を
得る場合について示しているが、サンプリングパルス8
〜11も同じ構成のサンプリングパルス発生手段によっ
て得られるのは勿論である。
第2図における切換スイッチ制御信号発生手段G′の一
実施例全第8図に示す。第7図との相違点は出力信号経
路にパルス長延長回路りが入っていることだけである。
回路りを付加した理由は。
切換スイッチ制御信号のパルス長(状態“l#の区間の
時間長)は、第3図に示した様に、サンプリングパルス
の長さに比較し、一般に長くなければならないからであ
る。
第2図では、本発明の詳細な説明1″る便宜上、サンプ
ルホールド回路So”SNと信号経路切換回路W o 
” W Nと金分けて図示したがkある種のサンプルホ
ールド回路を用いる場合には、サンプリングパルス7〜
11のパルス長全制御することにより、Wo=WHの機
能k S o〜SHに含めてしまうことができる。例え
ば、第4図に示したサンプルホールド回路において、ス
ィッチ4導通時には、入力信号1と出力信号7は、わず
かな伝達時間の影響全除いて互いに等しく、信号はサン
プルホールドをバイパスしたことになる。従って、この
様なサンプルホールド回路5oS−8N’に用いるとき
には、第1図の構成において、サンプリングパルス発生
手段Gとして第9図に例として示した回路音用いること
によシ、目的の機能を有する整相手段を得ることができ
る。第9図の第8図との相違点は、パルス長延長回路り
に制御信号25を与え、それによりパルス長全延長する
が否かを制御可能にした点である。なお、メモIJ M
の有効データのピット数が1ピツト増やされ、そのビッ
ト全制御信号25として用いている。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明全実施することによれば、高
性能な超音波受信装置を比較的111)単な回路構成に
より安価に実現できる。従って、本発明は工業的意義大
である。
なお、以上の説明では振動子口径全体に対し本発明を適
用する場合を述べたが、本発明の適用1+α囲はその様
な場合だけに限定でれない。すなわち、たとえば、振動
子口径中のある部分全受信口径とし、その受信口径(i
l−畿数の部分口径に分割したとき、その部分口径内の
受信信号処理に対し本発明全適用し、部分口怪間の受信
信号処理には他の方法を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の一実施例“を示す図、第3図
はその制御信号のタイム・チャートの一例、第4図〜第
9図は本発明の実施例における要部の一例を示す図であ
る。 E o = E N・・・振動子エレメント、So〜S
N・・・サンプルホールド回路、A□〜AN・・・加算
器、G・・・サンプリングパルス発生回路4 G’・・
・信号経路切換信号発生回路。第1図、第2図、第7図
〜第8図において、1〜5・・・受信信号、6・・・主
クロック、7〜11・・・サンプリングパルス、13〜
17・・・信号バイパス経路、18〜22・・・信号経
路切換へ号、て 3 図 C Z 4 図 第 5 図 第 乙 図 8

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、分割振動子と、各振動子エレメントからの受信信号
    をそれぞれ独立した時刻にサンプルボールドする回路と
    、サンプルホールドした各電気信号全アナログ信号の−
    1:ま互いに加算する回路と全具備する超音波受信装置
    において、サンプルホールド回路とサンプルホールドし
    た信号と隣接エレメントからの信号とを加算する回路と
    全交互にカスケードに接続した整相手段を具備し、嘔ら
    に、該サンプルホールド回路をバイパスする信号経路と
    、イキ号をバイパスさせるが否かを切換えるスイッチと
    全具備すること全特徴とする超音波受信装置。
JP21946183A 1983-11-24 1983-11-24 超音波受信装置 Pending JPS60111645A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21946183A JPS60111645A (ja) 1983-11-24 1983-11-24 超音波受信装置
US06/673,945 US4679176A (en) 1983-11-24 1984-11-21 Ultrasonic receiving apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21946183A JPS60111645A (ja) 1983-11-24 1983-11-24 超音波受信装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60111645A true JPS60111645A (ja) 1985-06-18

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ID=16735787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21946183A Pending JPS60111645A (ja) 1983-11-24 1983-11-24 超音波受信装置

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JP (1) JPS60111645A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0235715U (ja) * 1988-08-30 1990-03-08
JP2001099913A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Furuno Electric Co Ltd 受波ビーム形成方法、受波ビーム形成装置およびマッチドフィルタ

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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