KR100241119B1

KR100241119B1 - 디지탈 이상장치

Info

Publication number: KR100241119B1
Application number: KR1019940702284A
Authority: KR
Inventors: 신이치 아메미야; 요이치 스즈끼
Original assignee: 가와세 신이치; 지이 요꼬가와 메디칼 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 1992-01-14
Filing date: 1993-01-13
Publication date: 2000-02-01
Also published as: EP0639347A1; JPH05184568A; DE69330310T2; WO1993013710A1; KR940703634A; DE69330310D1; EP0639347A4; EP0639347B1; JP3283053B2

Abstract

본 발명의 목적은, 위상이 고정된 샘플링 신호 혹은 클록 신호를 사용하면서도, 디지탈 데이터 열의 위상을, 샘플링 주기보다도 세분된 스텝에 의해서 변경시킬 수가 있는 디지탈 이상장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 디지탈 이상장치는, 일정주기로 샘플링된 시계열 데이터를, 샘플링 시각에 대응하는 어드레스에 차례로 기억시키는 메모리와, 이 메모리로부터 현재의 샘플링 시각보다 소망시간 만큼 앞의 시각의 데이터를, 시 계열 데이터의 샘플링에 동기해서 자세히 읽어내는 메모리 읽어내기수단과, 메모리로부터 읽어낸 데이터에 대해서, 최신의 판독분으로부터 소정개 수 전의 판독분까지를 유지하는 레지스터, 및 이 레지스터에 유지된 여러 개의 데이터를 가중가산 함으로서, 이 레지스터에 유지된 여러 데이터의 샘플링 간격의 소망 분할위치에 보간한 데이터를 생성하는 보간 데이터 생성수단을 구비한다.

Description

디지탈 이상장치

[기술분야]

본 발명은, 디지탈 이상장치에 관한 것이며, 더 자세히는, 디지탈 데이터 열(列)의 위상을, A/D 변환의 샘플링 주기보다도 세분된 스텝으로 변경시킬 수가 있는 디지탈 이상장치에 관한 것이다. 이 디지탈 이상장치는 초음파 진단장치에 있어서의 수신신호의 지연회로로서 유용한 것이다.

[배경기술]

디지탈데이터 열의 위상을, A/D 변환의 샘플링 주기보다도 세분된 스텝에 의해서 변경시킬 수가 있는 디지탈 이상장치의 종래의 예는, 일본국 특개소 63-222745호 공보에 개시되어 있다. 제7도는, 동 공보에 개시한 초음파 진단장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

이 초음파 진단장치(51)는, 프로우브(2)로 수신한 n채널의 수신신호를, 각 채널마다, 제1채널 지연회로(81)로부터 제n채널 지연회로(8n)까지의 지연회로(혹은, 이상회로)에서 각각 위상 조정을 하고, 가산회로(5)에서 가산하여, 빔 포밍된 1음선(音線)의 수신신호를 형성하고 있다. 스캔콘버터(6)는 모든 음선의 수신신호에 의거해서 화상을 형성하며, 표시장치(7)는 그 화상을 표시한다.

제8도는, 제1채널 지연회로(81)의 상세한 블록도이다. 다른 채널의 지연회로도 전부 같은 구성이다. 제1채널 수신신호는, A/D 콘버터(82)에 입력된다. 클록 신호는, 주기 ΔT로 샘플링 신호 지연수단(83)에 입력된다. 동기신호도, 같은 주기 ΔT로, 동기수단(83)에 입력된다. 샘플링신호 지연수단(83)은, 클록 신호를 그 주기 ΔT보다 작은 시간 τ1만큼 지연시켜서 샘플링 신호를 만들어, A/D 콘버터(82)에 입력한다.

A/D 콘버터(82)는, 샘플링 신호에 의해서, 샘플링 간격 ΔT으로 제1채널 수신신호를 샘플링하여, 디지탈 데이터로 변환한다. 제9도, 제10도에, 제1채널 수신신호를 각각 D, D′로 나타내고, 지연시간이 다른 2종류의 샘플링 신호로 샘플링된 디지탈 데이터를 ●, ○으로 표시한다. ●은 지연시간이 τ1=0ns인 경우를 나타낸다. 샘플링 간격은 ΔT=100ns로 하고 있다.

동기수단(84)으로 동기를 취하므로서, 제11도에 도시하는 바와 같이, ○의 데이터 열은, ●의 데이터 열에 대해서, 샘플링 주기보다 짧은 τ1 만큼 위상이 늦어진 것이 된다. 더우기, 디지탈 지연수단(85)이, 샘플링 간격 ΔT의 정수배의 지연시간 T1만큼 동기수단(84)의 출력신호를 지연시키면, 제1채널 지연회로(81)는, (T1+τ1)만큼 수신번호를 지연시킨 디지탈 데이터를 출력하게 된다. 예로서 T1 = 200ns, τ1=50ns로 한 경우를, 제12도에 도시한다면, 전체로서는, ○의 데이터 열은 ●의 데이터 열에 대해서 250ns만큼 지연된 것이 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 지연회로 81∼8n에서는, 채널 마다에 미묘하게 이상을 다르게 한 샘플링 신호를 사용하지 않으면 안되므로, 제어가 복잡하게 된다는 문제점이 있다.

[발명의 개시]

본 발명의 목적은, 위상이 고정된 샘플링 신호 혹은 클록신호를 사용하면서도, 디지탈 데이터 열의 위상을, 샘플링 주기보다도 세분된 스텝으로 변경시킬 수가 있는 디지탈 이상장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 디지탈 이상장치는, 일정한 주기로 샘플링된 시(時) 계열 데이터를, 샘플링 시각에 대응하는 어드레스에 차례로 기억하는 메모리와, 이 메모리로부터, 현재의 샘플링 시각보다 소망하는 시간만큼 앞의 시각의 데이터를, 시계열 데이터의 샘플링에 동기해서 차례로 읽어내는 메모리 읽어내기 수단과, 메모리로부터 읽어낸 데이터에 대해서, 최신의 판독분으로부터 소정개수 전의 판독분까지를 유지하는 레지스터, 및 이 레지스터에 유지된 여러 개의 데이터를 가중 가산하므로서, 이 레지스터에 유지된 여러 데이터의 샘플링 간격의 소망하는 분할위치에 보간(補間)한 데이터를 생성하는 보간 데이터 생성수단을 구비하는 특징으로 하는 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 관한 디지탈 이상장치를 사용한 초음파 진단장치의 블록도이다.

제2도는 본 발명의 한 실시예의 지연회로 또는 이상회로의 블록도이다.

제3도는 보간데이터의 설명도이다.

제4도는 보간에 의해서 형성된 디지탈 데이터열의 설명도이다.

제5도는 샘플링 간격보다 작은 지연시간을 얻고 있는 모양의 설명도이다.

제6도는 전체적으로 큰 지연시간을 얻고 있는 모양의 설명도이다.

제7도는 종래의 초음파 진단장치의 설명도이다.

제8도는 종래의 지연회로의 블록도이다.

제9도는 지연이 없는 샘플링 신호에 의한 디지탈 데이터의 설명도이다.

제10도는 지연시킨 샘플링 신호에 의한 디지탈 데이터의 설명도이다.

제11도는 샘플링 간격보다 작은 지연시간을 얻고 있는 모양의 설명도이다.

제12도는 전체적으로 큰 지연시간을 얻고 있는 모양의 설명도이다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 실시예에 의하여, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 또, 이에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

제1도는, 본 발명에 관한 디지탈 이상장치가 사용되는 초음파 진단장치(1)의 블록도이다.

본 초음파 진단장치(1)는, 프로우브(2)로 수신한 n채널이 수신신호를 각 채널마다 제1채널지연회로(31)로부터 제 n채널지연회로 3n까지의 지연회로(혹은 이상회로)에서 위상 조정하고, 가산회로(5)에서 가산하여, 빔 포밍된 1 음선의 수신신호를 형성하고 있다. 스캔 콘버터(6)는 모든 음선의 수신신호에 의거해서 화상을 형성하고, 표시장치(7)는 그 화상을 표시한다. 각 지연회로(31∼3n)에는, 샘플링신호 발생회로(4)로부터 공통의 샘플링 신호가 공급되고 있다.

제2도는, 제1채널 지연회로(31)의 상세한 블록도이다.

다른 채널의 지연회로도 전적으로 같은 구성이다. 제1채널의 아날로그 수신신호는, A/D콘버터(11)에 입력된다. 샘플링 신호는, 주기 ΔT로, A/D콘버터(11), 써넣기 제어수단(13) 및 읽어내기 제어수단(14)에 입력된다.

A/D콘버터(11)는, 샘플링 신호에 의하여, 샘플링 간격 ΔT으로 제1채널 수신신호를 샘플링하여, 디지탈 데이터로 변환한다. 제3도에, 제1채널의 아날로그 수신신호를 D로 표시하고, 샘플링된 디지탈 데이터를 ●로 표시한다. 샘플링 간격은, 예를 들면 ΔT = 100ns로 한다. 메모리(12)는, 써넣기 제어수단(13)으로부터 부여되는, 샘플링 시각에 대응한 어드레스에 따라서 디지탈 데이터를 기억하며, 또한 읽어내기 제어수단(14)으로부터 부여되는 어드레스에 따라서 읽어내고 데이터를 출력한다. 써넣기 제어수단(13)이 부여하는 어드레스와 읽어내기 제어수단(14)이 부여하는 어드레스 사이에는, 샘플링 간격 ΔT의 소망하는 정수배의 지연시간에 상당하는 차가 형성된다. 이들 어드레스는, 샘플링 신호에 동기해서 갱신된다.

메모리(12)로부터 읽어내는 데이터는, 그 때마다 데이터 레지스터(15)에 세트된다. 데이터 레지스터(15)에서는, 새로운 데이터가 세트될 때마다, 원래의 데이터가 다음 데이터 레지스터(16)로 시프트된다. 마찬가지 관계가 데이터 레지스터(16),(17), (18)에 대해서도 형성되어 있으며, 이에 의하여 데이터 레지스터(15)∼(18)에는, 샘플링 간격(ΔT)만큼 시점이 다른 4개의 데이터가 유지되며, 또한 샘플링 신호에 동기해서 점차로 갱신된다. 데이터 레지스터(15),(16),(17),(18)에는, 현 샘플링 시각보다도 각각 T1-ΔT, T1, T1+ΔT, T1+2ΔT만큼 전의 샘플링 데이터가 유지되도록, 읽어내기 제어수단(14)이 메모리(12)의 읽어내기를 제어한다.

이들 4개의 데이터를 사용하여, 예로서 이하와 같은 혼합 스프라인 보간에 의해서, 샘플링 간격 ΔT보다 세분된 지연시간 τ1을 가지는 데이터가 형성된다. 계수레지스터(19),(21),(23),(25)는, 혼합 스프라인 보간을 위한 계수를 각각 유지하는 것으로서, 이들 계수가 승산기 (20),(22),(24),(26)에 의해서, 데이터 레지스터(15)∼(18)의 데이터가 각각 곱셉되고, 곱셈의 결과가 가산기(27)로 가산되어 출력된다. 이와 같은 데이터의 연산과 출력이 샘플링 신호에 동기해서 행하여진다.

각 데이터 레지스터(15),(16),(17),(18)에 유지된 4개의 디지탈 데이터(D0), (D1), (D2), (D3)로부터, 혼합 스프라인 보간에 의해서 디지탈 데이터 E1를 산출하는 개념을 제3도에 표시한다. 여기에서는, 예를 들면 ΔT = 100ns, τ1 = 50ns로 하고 있다.

데이터 D1과 D2의 사이에, 혼합 스프라인 보간에 의해서 데이터 E1를 보간하는 경우, 데이터 D1로부터 보간점까지의 거리를 uΔT로 하면, 혼합 스프라인 보간의 공식에 의하여, 데이터 E1는 다음식에 의해서 부여된다.

즉 보간데이터 E1는, 4개의 데이터(D0), (D1), (D2), (D3)에 각각 소정의 가중계수를 곱한 것의 화로서 얻어진다. 각 계수는, 데이터(D1)로부터 보간점까지의 비(比) 거리 u( τ1=50ns일때, u=0.5)에 의해서 일의적으로 정하여진다. 따라서, 소망하는 보간위치에 의거하여, 해당하는 계수를 각각 계수레지스터 (19), (21), (23), (25)에 설정하여 둠으로서, 가산기(27)로부터 소망하는 보간 데이터 E1를 얻을 수가 있다.

이와 같은 연산에 의하여, 제1채널 출력신호로서는, 제4도에 도시하는 □의 시계열 디지탈 데이터가 출력된다. 이 제1채널 출력신호는, 제5도와 같이, 데이터 레지스터(16)에 유지되고 있는 데이터에 대해서는, 50ns만큼 지연된 디지탈 데이터가 된다. 지연량 τ1은 50ns에 한하지 않고, 보간점의 위치를 선정하므로서, 임의로 정할 수가 있다. 한편, 데이터 레지스터(16)에 유지하고 있는 디지탈 데이터는, 현 샘플링 시각보다도 T1만큼 앞의 시각에서의 데이터이므로, 전체적으로는, 데이터 E1는 (T1+ τ1)만큼 지연된 디지탈 데이터가 된다. 제6도는, T1 = 200ns, τ1= 500ns의 경우의 신호지연을 예시한 것이며, 이것은 제12도와 등가이다.

다른 채널의 지연회로에 있어서도 같은 동작이 행하여지며, 각각의 채널의 입력신호를 소망하는 시간만큼 지연시킨 데이터 열이 얻어진다.

상기 지연회로(31)∼(3n)에서는, 단일 계열의 샘플링 신호를, 그 위상에 손질을 하지 않고 사용하고 있으므로, 종래의 것보다 제어가 월등하게 간단하며 또한 지연시간의 안정성도 높다. 또, 혼합 스트라인 보간에 의하여, 보간점의 전후 4점의 데이터만으로 보간이 가능하며, 리얼타임으로 동작하는 시스템으로서 적합하다. 또한, 지연시간( τ1)을 결정하면, 보간 계수도 자연히 정하여짐으로, 예로서 트랜스버설 필터와 동일 구성으로 실현가능한 점도 편리하다.

그리고, 데이터 보간의 다른 방법으로서는, B스프라인 보간이나, 운형자 스프라인 보간 등을 사용할 수가 있다.

Claims

일정한 주기로 샘플링된 시(侍)계열 데이터를, 샘플링 시각에 대응하는 어드레스에 차례로 기억하는 메모리와, 이 메모리로부터, 현재의 샘플링 시각보다 소망하는 시간만큼 앞의 시각의 데이터를, 시계열 데이터의 샘플링에 동기해서 차례로 읽어내는 메모리 읽어내기 수단과, 메모리로부터 읽어낸 데이터에 대해서, 최신의 판독분으로부터 소정개수 전의 판독분까지를 유지하는 레지스터, 및 이 레지스터에 유지된 여러 개의 데이터를 가중 가산함으로서, 이 레지스터에 유지된 여러 데이터의 샘플링 간격의 소망 분할위치에 보간한 데이터를 생성하는 보간 데이터 생성수단을 구비하는 디지탈 이상장치.
제1항에 있어서, 레지스터에 유지된 복수의 데이터의 샘플링 간격의 소망 분할위치에 보간한 데이터는, 혼합 스프라인 보간에 의한 보간데이터인 디지탈 이상장치.
제1항에 있어서, 레지스터에 유지된 복수의 데이터의 샘플링 간격의 소망 분할위치에 보간한 데이터는, B 스프라인 보간에 의한 보간 데이터인 디지탈 이상장치.
제1항에 있어서, 레지스터에 유지된 복수의 데이터의 샘플링 간격의 소망 분할위치에 보간한 데이터는, 운형자 스프라인 보간에 의한 보간데이터인 디지탈 이상장치.
제1항에 있어서, 시계열 데이터는, 시계열의 아날로그 신호를 일정한 샘플링 주기로 아날로그·디지탈 변환하여 얻어진 것인 디지탈 이상장치.
제1항에 있어서, 보간데이터 생성수단은, 메모리로부터 읽어낸 데이터를 유지하는 복수의 레지스터와, 이들 레지스터에 대응해서 형성된 각각 소정의 가중계수를 유지하는 계수 레지스터와, 레지스터의 유지 데이터와 계수 레지스터의 유지 계수를 대응하는 것끼리 각각 곱셈하는 복수개의 승산기와, 이들 승산기의 출력을 가산하는 가산기를 구비하는 디지탈 이상장치.
제6항에 있어서, 계수 레지스터의 유지계수는 가변의 계수인 디지탈 이상장치.
초음파 진단장치의 복수의 채널의 수신신호에 대응해서 설치되고, 수신신호의 빔 포밍을 위하여, 각 채널의 수신신호의 위상을 조정하는 이상장치로서, 각 채널마다에, 아날로그의 수신신호를 일정한 샘플링 주기로 샘플링하여 디지탈의 시계열 데이터로 변환하는 아날로그·디지탈 변환기와, 디지탈의 시계열 데이터를, 샘플링 시각에 대응하는 어드레스에 차례로 기억하는 메모리와, 이 메모리로부터, 현재의 샘플링 시각보다 소망 시간만큼 앞의 시각의 데이터를, 시계열 데이터의 샘플링에 동기해서 차례로 읽어내는 메모리 읽어내기 수단과, 메모리로부터 읽어낸 데이터를, 최신의 판독분으로부터 소정 개수 전의 판독분까지 유지하는 레지스터, 및 이 레지스터에 유지된 여러개의 데이터를 가중 가산함으로서, 이 레지스터에 유지된 여러 개의 데이터의 샘플링 간격의 소망 분할위치에 보간한 데이터를 생성하는 보간데이터 생성수단을 가지는 디지탈 이상장치.