JPS62207984A - 超音波診断装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は超音波診断装置に用いられる遅延装置の改良に
関する。

（従来の技術とその問題点） ある種の超音波画像生成装置では、送、受信用の各変換
器アレーを用いて診察中の人体に数個の１１：、弦圧力
波パルスを連続的に放射し、そしである進路に沿いかつ
前記変換器アレーが励起される相対時間により定められ
る方向にビームを形成したものがある。ビーム中に配し
たターゲットからのこれら圧力波パルスの反射波が、そ
れぞれの変換器アレーに入射しこれに対応した電気信号
を生ずるようになっている。ここで前記ターゲットと各
変換器アレーとの距離はそれぞれ違うので、各ターゲッ
トから反射するパルス波に応じて変換器が作り出す電気
信号はその位相が一致しない。したがってこれらの電気
信号を加算しても、極めて振幅の低い（弱い）信号しか
生じない。ごれに対して、反射波かターゲットから各変
換器アレーに到達する峙１１１１差を厳密に補信し得る
よう各変換器アレーにそれぞれ遅延−！Ａ置を接続すれ
ば、パルス波の対応正弦波はその位相が一致し、したが
ってこれら同相の電気信号を加算して強い信号をつくる
ことができる。この場合、ターゲット距離によってそれ
ぞれ異なった遅延装置を各ビーム走路に設けなければな
らないので、遅延装置の数は多数にのぼりコストも多額
となる。

１９７９年２月Ｉ付でサミュエル・エッチ・マスラフに
付与され、そしてヒユーレット・パラカード社に譲渡さ
れた米国特許第４．１４０．０２２号（これは本出願人
が日本に昭和閏年ν月ｍ日付で出願した特願昭５３−１
５９８１７号で、昭和閏年４月２日に公告された特公昭
５Ｂ−１６８９２号に対応する）の明細書において、遅
延装置の配設費用を大幅に減少した超音波映像システム
が記載されている。すなわち、これは、パルス内の対応
する正弦波を全て同相にするために、変換器アレーによ
って生じた電気信号のパルス波が同じ時点で発生するよ
うに多数の遅延装置を設ける代りに、少ない遅延 装置６でパルス信号が同時に到着しないけれども、多少
のオーバーラツプがあるようにしている。各変換器アレ
ーはそれ自体のミクサーにおける一方の入力端に接続さ
れ、そしてこのミクサーの出力端はタップ選択子を介し
て主遅延線上のタップに接続されている。各ミクサーに
おける他方の入力端は、共通の局部発信器における信号
の位相を与える位相選択子の出力端に接続される。この
位相選択子は、パルス信号のオーバーラツプ部分の期間
中に生じるミクサーの出力端における中間周波数の正弦
波をして、主遅延線の出力端における近似位相コヒーレ
ンスにもちこむために必要なものである。これらの信号
を加算すると強い信号が得られる。しかしながら、必要
程度の位相コヒーレンスを確保するために、主遅延線上
のタップ位置の公差を、タップによって与えられる遅延
装置の！（差が中間周波数の一周期のごく一部分内にお
さまるような範囲にすることが重要である。この理由は
、ミクサーによって与えられた中間周波数の位相が、 ているからである。

（発明の目的） 本発明は、遅延線のタップによる遅延の誤差を有効に補
償した遅延装置を得んとするものである。

（発明の概要） 本発明によれば、中間周波数の信シ」−が主遅延線の各
タップにより与えられる信号路を通過するときこの周波
数がもつ信号の位相と、各タップが正確な位置にある場
合にこの周波数がもち得る信号の位相との間の差異をそ
れぞれ記憶し、またこれら位相の差をそれぞれ使用して
各タップに直列に接続した位相選択手段を制御し、もっ
てタップによって実際に生じる遅延の誤差を補償したも
のである。

（発明の実施例） 第１図は本発明の一実施例による遅延装置のブｒ、−子
化遅延手段■〕に加えられる。前記アナ【１グ入力信号
に対して所望の遅延を修正用ＲＯＭ　Ｒにより与えるが
、このＩＮＯＭＩｔはプリロードされ、そして制御器Ｃ
９により前記遅延手段Ｉ）が所望の遅延に一番近い【菅
量子化遅延の一つをアナログ信号路に導入するようにす
る。前記ＩｔＯＭＩ’ｔは各量子化された遅延の測定値
（これはデジタル入力である）でプリロードされ、そし
て所定の事例で選ばれた実際のＦａｔ子化された遅延と
所望の遅延との間の差信号は、デジタル減算器Ｓにより
導き出され、その出力信号が加算器へに加えられる。加
算器へにはまた、に記特許公報に記載されているように
、粗いｉｉｔ子化連化遅延手段よる遅延が所望の遅延と
同じである場合にレンジ・フォーカスに必要となる移相
を示ず信Ｓ（が与えられる。加算器Ａ＋＋量子化位相を
選ぶ。この遅延手段Ｑは、ら量子化遅延手段Ｑと１）に
より信Ｓ）路に導入された実効遅延害 ≠、１１量子化遅延手段Ｉ）による遅延に誤差が含まれ
ているとしても１−分な程度にするものである。

第２図は、本発明をパルス化超音波画像システノ、に用
いた一例を示°４°もので、通常の作動は以下の通りで
ある。まず、マイク【ｌプ〔Ｊセッサ２は患者の体内に
放射されたＩＥ弦圧力波パルスの音響ビーム角度をＩｔ
　Ａ　Ｍ　４に知らせ、ごの情報に応じて装置６がブ【
ｌツク８に内蔵された変換器アレーにそれぞれパルス信
号を送る。ブロック８は、音響ビーノ、合体内の所望の
方向に放射するめに必要な相対タイミング機能をｆＩ゛
する。前記、”？　響パルスの反射波が各変換器アレー
に到達すると、これらの変換器アレーは対応する電気的
パルス信号を出力する。次に、ブロック８のうち一つの
変換器アレ・−の出力処理を図示し説明するが、他の変
換器アレーの出力も同様の方法で処理されること勿論で
ある。

変換器アレー８の出力信号は、増幅器ＩＯを介してミク
サーＭ１における一方の入力端に加えられ、そして前記
ミクサーＭ１の出力信号はタップ選択子１２を介して主
遅延線Ｍ　Ｄ−１−のタップに与えられる。１）１１記
マイクロプロセツサ２はまた、理ＲへＭ４に人力し、か
つタップ選択子１２はこのＲΔＭ４で選ぶように指示さ
れている遅延線のタップを選ぶ。こうして各変換器アレ
ーについて選ばれた遅延が理想的であれば、各変換器ア
レーからの電気信号の正弦波は、主遅延線ＭＤの出力端
で同相になる。±２２．５度の位相誤差が許されるとす
ると、タップは遅延されるパルス波の周期の１６分の１
づつ距離をおいて配置する必要がある。問題へルソ の周波数は数メガ七＋女壬なので、変換器アレーの出力
信号がタップに直接加えられるならばこのような配置は
殆ど不可能である。

一１―記特許公報に記載されたように、変換器アレーか
らの信号をずっと低い中間周波数にヘテロゲインするミ
クサーＭ１を用いれば、タップの数とその費用は著しく
減少する。また、やはり１−記特許公報に記載されてい
るように、各変換器アレーから送り出されたパルスのエ
ンベロープが、多少のオーバラップをして遅延線の終端
に達するようタップの間隔をとることにより、さらにタ
ップのザーＭ、により与えられる中間周波数信号の位相
を調整することによって処理される。前記ミクサーＭ、
には発振器０１の出力における番号針＃ｉ故位４に送ら
れ、そして位相選択子１４がこの位相信号をミクサーＭ
１に加える。ここで主遅延線ＭＤ１−のタップ位置が完
壁であれば、唯一・の位相誤差は＋ｉｉｉ記ミクサーＭ
、が離散位相でしか動作できないという“１「実による
ものだけである。各パルスの反射波が人体の深さの違う
ところから来ている間、−１：、遅延線Ｍ　Ｉ）のタッ
プは不変であるが、位相選択子１４によって選ばれた位
相は何回も変わり、ｉＥ弦波をフォーカスするすなわち
同相関係にできるだけ近づける。

以１−の説明から明らかなように、タップ位置の誤差は
、主遅延線ＭＤの出力端における正弦波の位相誤差を生
ずる。これを避けるにはタ１ブ位置の公差を厳しくしな
ければならないが、これは費用がかかる。

本発明により、必要な公差を縮少して費用を下げるため
に以下の回路要素を設ける。すなわち、試験発振器０２
の出力信号は、マイクロプロセッサ２からの′指令信号
により励起される。また、発振器Ｏｆの出力端は増幅器
１０の入力端および位相検出器１）　Ｄにおける一方の
入力端に接続される。

また、ミクサーＭ、は主遅延線Ｍ　Ｉ）の出力端とｔｉ
η記位相位相検出　Ｐ　Ｄにおける他方の入力端との間
に接続挿入される。さらに、ミクサーＭ、用の位相選択
子１４の入力端に接続した局部発振器Ｏ１は、前記ミク
サーＭ、における他方の入力端に接続され、そして該ミ
クサーＭ、から前記位相検出器Ｐ■）に与えられた信号
周波数を試験発振器０．の出力周波数と同一にする。次
に１１；１記位相検出器１）　Ｉ）の出力信号は、アナ
【ノブ−デジタル変換器２０を介して＋’ｔｆ記マイク
ロプロセッサ２に加えられる。

試験作業中はマイクロプロセッサ２が、位相選択子１４
をある所定の位相に設定し、そしてタップ選択子１２が
ミクサーの出力信号を主遅延線ＭＤ上のすべてのタップ
に連続して接続するようにする。

各タップに対する位相表示の信号がアナログ−デジタル
変換器２０から送られると、マイクロプロセッサ２はそ
の位相と理想値との差を演算し、そして所望の位相コヒ
ーレンス度を得るために用いる値に一番近い位相の番号
をＲＡＭ４に出力する。これらの番号はＲＡＭ４に記ｔ
ｃｆされ、そしてミク’７−Ｍ１に加えられる発振器０
１の位相を制御する。

主遅延線ＭＤ上の所定のタップが誤って配置され、この
ためその遅延にエラーが生じて所望のパルスエンベロー
プのオーバーラツプが得られない場合には、加算される
正弦波の数が不十分であるため画像の品質が低下する。

このため、タップの変更および場合によってはミクサー
Ｍ１について別の位相を選ぶことが必要になる。タップ
の間隔が中間周波数の１サイクルより大きくない場合に
は、位相′ｆＬ差の累祐により遅延誤差のサイクルの番
号を表示し、また、マイクロプロセッサ２により別のタ
ップを選ぶのに用いることができる。

（発明の効果） 以上詳述するように本発明によれば、簡単な付加回路で
正確な遅延装置ｎが得られるので、実用に供して効果大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による遅延装置の機能を示し
たブロック図、第２図は本発明の一実施例による遅延装
置の詳細ブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 正確に補償された遅延を信号路に与える装置で、次の〔
   イ〕〜〔ホ〕より成る遅延装置。 〔イ〕所定の遅延を指示する手段、 〔ロ〕複数の固定遅延装置の一つを信号路に挿入するた
   めの手段で、これは所定の遅延に一番接近しているが、
   遅延すべき信号の周期内の一部分だけ異なつている、 〔ハ〕前記固定遅延装置の直列信号路に接続された移相
   手段、 〔ニ〕実際の固定遅延装置のそれぞれの挿入より生じる
   信号の位相と、理想の固定遅延装置が挿入された場合の
   位相との差を指示し、それぞれ記憶るための補正手段、 〔ホ〕移相を導くために前記移相手段で記憶された指示
   に応答する手段であり、これは前記信号路に挿入された
   各固定遅延装置における値の誤差を補償する。