WO1989006933A1 - Ultrasonic echo phasing circuit - Google Patents

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WO1989006933A1
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aperture
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line
focus
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French (fr)
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Takao Higashiizumi
Toru Shimazaki
Keiki Yamaguchi
Yasuro Takiura
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Yokogawa Medical Systems, Ltd.
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
    • G10K11/341—Circuits therefor
    • G10K11/346—Circuits therefor using phase variation

Definitions

  • This translation relates to the supercircuit used in the supermarket. More specifically, it is a super-circuit that transforms the focus and aperture of a super-echo into ⁇ ⁇ .
  • variable delay line 3 1 to 3, in being gg respectively, are input to the input lines of the matrix switch circuit 4 ⁇ 3 ⁇ 4K.
  • the matrix switch circuit 4 has an input line of ⁇ extending in ⁇ and an output line of ⁇ ⁇ ⁇ extending in the inside thereof.
  • the input and output lines are switched to ⁇ [
  • the output lines of the matrix switch circuit 4 ⁇ 8 ⁇ are connected to the taps of the number of kernels to the taps of the delay line 5 respectively.
  • the channel 3 ⁇ 4 ⁇ signal of 3 ⁇ 4 @ 3 ⁇ 4 can be input to a desired tap of the delay line 5.
  • the aperture means (2) is controlled by the aperture control so that a small aperture centered on 3 ⁇ 41 «(3), medium ( ⁇ ) ⁇ channel 15 can be opened to the next aperture.
  • the focus means 3 uses the Focus Control Hi-go to receive the most information, "T3 ⁇ 4r ⁇ ziré line 3 ⁇ 3, ⁇ && i3 ⁇ 4gg3 ⁇ 4ia the longest vj ⁇ g ⁇ , ar next ⁇ ffi long , Wachi Zirei line 3 i ⁇ 3 9 ⁇ ) each ⁇ 3 ⁇ 41 @ 8 ⁇ ⁇ shortest
  • the matrix switch circuit 4 performs rliTt beam steering in the direction of the super-scattered echo by the steering controller I ⁇ .
  • delay line 3 5 S is also long, the delay line group 3 4 ⁇ 3 ⁇ and 3 6-3 9, medium ⁇ et al.
  • the JT order length force is increased, thereby providing a "convex lens" of the aperture for the ⁇ .
  • variable delay line 3-3 9 to form a "convex lens” is is - Te C circuit to using indane chest element and ⁇ Yapashitansu element fixed, thus no C times
  • ⁇ ⁇ ⁇ T rail line that can be run it is possible to focus on the variable focus 3 ⁇ gffl (for example, 20mm ⁇ : 100mm, ⁇ ⁇ «Wa « s ⁇ ffiS ⁇ > to focus deeper 3 ⁇ 4] ⁇ H * i plus ⁇ H »8g
  • aperture armor that can be used to make it ⁇ , but if you do so, you will be able to play 3 ⁇ 4J3 ⁇ 4 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 3 3 ⁇ ⁇ S ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ . 3 ⁇ 43 ⁇ 4
  • the purpose is to provide an ultra-focus that can focus on deep spots from m ci sm ⁇ , even though the X-ray line is used as an aperture focus difficulty. is there.
  • Each of the multiple i-gfi channels that form the network is provided with a 3 ⁇ 4 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ unit that is owowed by ⁇ ⁇ , and an array line that is controlled by the Dutch 3 ⁇ 4 ow ow 3 ⁇ 4 i @ ft ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ ⁇ $ wt
  • its aperture By forming an aperture, its aperture: ⁇ Use only the siray line for its ano, 'for forcing in one channel ⁇ 3 ⁇ 4 1 @ 3 ⁇ 4 ⁇ » ⁇ Form a cloth, these ⁇ , each in the delay line 3 ⁇ 4 It is assumed that combining the received signals with the beam steering means is! ⁇ .
  • Figure 2 shows the ⁇ SSffl of the focus formed by the focus means
  • Sub delay line 1 3 i ⁇ 1 3 s output signal is ⁇ by ⁇ Ha 'single Chiya means constituting 3 ⁇ 4 ⁇ 3 ⁇ 4 of ⁇ 3 ⁇ 4 14 ⁇ -14 5 respectively; is, the focusing means bath ⁇ "Ru ⁇
  • the signal is sent to the plurality of U3 lines of the matrix switch circuit 4, which are respectively input into the S layout lines 151 to 15 s of S.
  • the matrix switch circuit 4 is the same as that in 3 ⁇ 43 ⁇ 4, In the interior, there are a horizontal line and a horizontal output line, which are connected to the input and output lines, respectively.
  • the output line of the matrix switch circuit 4 ⁇ 3 ⁇ 4 @ ⁇ can be connected to the tap of the ⁇ H3 ⁇ 4 delay line 5 « Have been Of Rikusu switch Peng 4 Suitsuchi ⁇ ⁇ a m -.
  • Insole Yaneno a 3 ⁇ 4 signal, respectively @ can be input to the desired tap 3 ⁇ 4 delay line 5 outputs the delay line 5 I3 ⁇ 4 ⁇ et, each Tatsu
  • Apachiya report Vessel 14 L ⁇ 14 5 of Kontorozo Ml No. is given as individually No.
  • the aperture is increased by the aperture control from the small aperture with the channel i 5 , middle; According to the focus control Hi, the focus length corresponding to the small aperture is set to be longer, and the focus length is set longer corresponding to the aperture.
  • 'Irerain 1 5 ⁇ ⁇ 1 5 5 focus means have * m be the same 3 ⁇ 4®gft a I # delay line, LC circuits using indane chest element and 3 ⁇ 4Iota3 ⁇ 4i ⁇ Yapashitansu element ⁇ 3 ⁇ 4 M.
  • a high-perforated siray line that can be driven by such an LC circuit, there is a 5x SJ3 ⁇ 45m3 ⁇ 4T ' Since its is One in each of the delay line 1 to 1 5 5 ⁇ Te to Peng 3 ⁇ 4 can »shake, For each of the apertures t; ⁇ zirairies at each point in time, i ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ff ⁇ !
  • the aperture can be set to S3 ⁇ 43 ⁇ 4IS * 3 ⁇ 4i ⁇ at the depths of the aperture. This is shown in Fig. 2A as ffi ⁇ zr 1.
  • Fig. 2A shows the fabric in Avacia, taking an aperture in the direction of «3 ⁇ 4r and taking a direction in the direction of II * ⁇ ). This maximizes the aperture. «* ⁇ « « « ⁇ 3 ⁇ 4 « ⁇ £ Can be scummed. As the aperture force increases, focusing on each aperture fiber can be achieved by applying appropriate 3 ⁇ 4 ⁇ B3 ⁇ 4Bk ⁇ cloth to the aperture fibers.

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Description

明 細 書
本翻は、超 において用いられる超 回路に附るもので ある。さらに詳しくは、超 ェコ のフォーカスとアパーチャを、 ^ ^ に変ィ匕させる超 回路に κ·τるものである。
®t¾¾ ^sにおいて、 から郷まで、 Βモード面像^ mを高 く力つ^にするために、超音波ェコ ~¾信のフォーカスとアパーチャを、 1つ 線のエコー ^¾i中に、ェコ ~¾ ^の深さに応じて に変化させることが行わ れる。これは、 ^ΪΒβとアパーチャの比、 わち Fナンバーをェコ 中 一定に保つことにより、 ^^で高 ^^を得るようにしたものである。 このような を類する回 として ί 3H ^ようなものがある。第 30^回路にお いて、 1つ 音波エコー 信に関わる ¾λァノヽ '一チヤを形^ ^る«のチ ャネル 〜： に、！2^しない超 アレイ iOi！々 ί ϋΐ ^エレメント^ ¾ 波信^« ^され、各チャネル ¾¾信号は、 ァパーチヤ手段 2を精成する撤 の可 ¾ ^器 2 〜2,によってそれぞれ^され、 フォーカス手段 3を槽成す る 敷の可変ディレーライン 31〜3,でそれぞれggされて、マトリクススィッチ 回路 4^¾Kの入力ラインにそれぞれ入力される。マトリクススィツチ回路 4は、そ の内部において、橫に延びる « ^の入力ラインと こ延びる ^の出力ラインを有し、 それら入力ラインと出力ラインの¾ [に、それぞ^イッチか けられ、各スィッチ i SBfflを することにより、任意の入力ラインを 意の出力ラインにお^ること ができるようになっているものである。マトリクススィツチ回路 4ί ¾8¾の出力ライ ンは、核数のタップを ί# ®¾ディレーライン 5のタップにそれぞれ接院されている。 マトリクススィツチ回路 4のスィツチ ί«を制 fることにより、 ¾@¾のチャネル ί «信号を、それそォ 1@¾ディレーライン 5の所望のタップに入力することができ る。ディレーライン 5の出力端からは、各タップに入力された信号がタップ位置に対 応した g^SIをもって力 されて出力される。マトリクススィツチ回路 4とタツァ 付き @¾ディレーライン み合; ¾rは、超 ¾¾¾flビームの方向を^ るビー ムステアリング gを «¾·Τる β
Figure imgf000004_0001
〜29 、可 変フォーカス の ザィレーライン 〜39、およびマトリクススィッチ回 路 4ί スィツチは、それぞ ilS^しな ^WIll路からのアパーチャコントローノ 号、フォーカスコントロー /1 ^号、およびステアリングコントローク Hi号によってそ れぞ: ΜΜ»され、超離ェコ一 ¾ίΐのた アパーチャとフオーカスヒ方 が維 される。
1 識ェコ→ gfiを行なうとき、 ァパーチヤ手段 2は、アバーチ ャコントローク 号により、 ¾1« ¾3»、中^)^ャネル 15を中心とする小さな アパーチャ ら ¾次アパーチャをおげるように雌し、 フォ カス手段 3 は、フォーカスコントロース Hi号により、受信 ί«の、最も 態、 "T¾rわち ザィレーライン 3 〜3, ^&々i¾gg¾iaが最も長 v j^g^ら、 ar次 ^ffi を長く、 わち ザィレーライン 3 i〜39 ^) 々ί¾1@8^ί最も短
Figure imgf000004_0002
マトリクススィッチ回路 4は、ステアリングコントロー ノ I ^号により、超撒エコー の方向に合; rliTtビームステアリングを行なう。 こ^^ fg回 ま、 リニアスキャン形、セクタスキャン形、およびコンペックスス キャン^)^て «¾¾^i¾aにおいて利用できる。 ¾わち、 リニアスキャン形 およびコンベックススキャン ^co超 ^s^ ^置においては、チャネル 〜： に » る超¾¾¾¾*^ «^エレメント群を、スキャンニンク'スィツチによって順 次™えることにより超音波ビームのスキヤンカ なえ、セクタスキヤン^) ¾¾¾ においては、マトリクススィツチ 4によってビームステアリングを制 » る ことにより超 ^ビームのスキヤン^なえる。
ここで、 フォーカス報 3の ¾1¾ザィレーライン 3 〜3βは、アパーチャの 中^) 、ディレーライン 35が Sも長く、その ディレーライン群 34〜 3ιおよび 36〜39は、中^^ら ftiるにつれて JT次長さ力 ¾くなるように さ れ、これによつて、アパーチャ^についての^の「凸レンズ」を る。この 「凸レンズ」を形成する可変ディレーライン 3 〜39は、固定のインダンタンス素 子と ^ャパシタンス素子を用いたし C回路て · されるが、このようなし C回 路 できる の良い ¾Tィレーラインとしては、 "^の譲ま 5倍程 ^ り、力つそ さ {is@B§iaにして ι s ^ .し たがって、可変フオーカス手段 3て^できるフォーカスの可^ gffl (ま例えば 20 m m〜： 100mmとなり、 ¾«Wa «s^ ffiS^>ら深いところまでフォーカスを合わ せるには ¾]∞H*i足する，また、 ^H»8gを いところまて^にするた めにはアパーチャ 鎧をできるた' { きくする ί ^があるが、そうすると ¾J¾フ オーカス 3て^ Sしうる くなり、 浅いところにはフ オーカスカ ¾·; ^られなくなる。 本¾¾ 目的は、 い ザィレーラインを、アパーチャ きな フォーカス 難として用いたものでありながら、 m ci sm^ ら深いところまて* "にフオーカスを合; ることができる超^ を提 ^• ることにある。
Figure imgf000005_0001
ーチャを形成する複 数 i gfiチヤネノ それぞれに、麵 ίに §owされる ¾ι¾ ^器と、蘭¾に制御される 同" *^i ¾i@ftを^ ¾ ^ィレーラインを設け、 を $wtることによ つて アパーチャを形成し、 そのアパーチャ： ^する ザィレーラインだけを 用 そのァノ、'一チヤにおけるフォ一力シング用 ί¾1@¾^»·布を形成し、 これら ^、ディレーラインでそれぞれ ¾®され 信号をビームステアリング手段て 合^することを!^とする。
謹^ I»単な説明）
第 1 ま、 ^ m m.
第 2 A ま、 ¾フオーカス ¾によつてアパーチャに «される ϋ©¾(§1^¾·布 を *m
第 2 BH{ま、 フォーカス手段によつて形成されるフォーカスの ^SSfflを 図、
第 3圆ま、 t¾5l»mfl¾flt«T'ある。
( を るた Λ<¾Β^^
Figure imgf000006_0001
第 i図において、
識ェコ→ ¾ftに i¾ る «ycアパーチャを ¾¾·τる娥 ^ャネル 1 i 〜 110に、 际しない超 アレイ ίθί！々 ί β^エレメント《0§¾信 され、各 チャネル^ ¾信 ま、それぞれプリアンプ 1 1 1〜1 110て *ίίΜΐされる。なお、最 大ァパーチヤを^ "Τるチヤネ ¾¾を 1 0とした 織 Bji gri:であって、これ t;¾¾^ るものて ·まない。プリアンプ 1 ΐι〜ι ι10て ·¾<ϊさ tut信 "^ま、 2^ S で、サブマトリクススィツチ 12t〜1 2Sにそれぞれ入力され、サブディレイライ i 3i -135で され 1· ί ¾¾ [信^;:合成される。サブディレイライン 1 3 i〜 1 3 sの出力信号は、 ^ァハ '一チヤ手段を構成する ¾§¾の ^¾ 14 ι -145によってそれぞ; され、 フォーカス手段を槽^ "る^ Sの ザ ィレーライン 1 51〜1 5 sでそれぞれ されて、マトリクススィツチ回路 4の複 数の; U3ラインにそれぞれ入力される。マトリクススィッチ回路 4は、 ¾¾ におけ るものと同様なもの あって、その内部において、横に延びる撤の ΑΛラインと璲 に延びるお敷の出力ラインを有し、それら入力ラインと出力ラインの に、それぞ れスィツチか けられ、各スィツチの を することにより、 ffiSの入力ライン を «の出力ラインに g»ることができるようになっているものである。マトリク ススィツチ回路 4ί ¾@¾の出力ラインは、 敷のタップを^ H¾ディレーライン 5 のタップにそれぞれ «されている。マトリクススィッチ鹏 4のスィツチ^ ^を m - ことにより、 «敷 ャネノ ¾信号を、それぞれ @¾ディレーライン 5 の所望のタップに入力することができる。ディレーライン 5の出力 ί¾ ^らは、各タツ
Figure imgf000006_0002
マトリクススィツチ 0§&4とタップ付き ϋ¾ディレーライン 5<¾aみ合; ¾rは、超音 波 ¾ftビームの方向を^ るビームステアリング を « ^る， ¾j¾ァノヽ '一チヤ 手段の^^ ϋ 141〜 14 s、 フオーカス手段の ザィレーライン 1 5 i 〜； I 55、およびマトリクススィツチ回路 4^ スィツチは、 ^しな ^l脚 か ら与えられるそれぞれのコントロー 号によつて »脚され、超 ェコ のァ パーチヤとフォーカスと方雌が される。 ァパーチヤ報の 器 14 L〜145のコントローゾ Ml号は、個々にディジタ H号として与えられ、それぞれ D/A^l l 6 x -1 6 sでアナログ信号に^!されて »j»fi号として作用する。 フォーカス手段の ディレーライン 1 5 t〜1 55のコントロー/ HI号も、個 々にデイジタク HI号として与えられ、それぞれ DZA«¾1 7 t〜： I 75でアナ口 グ信号に^されて ftWllii号として作用する。マトリクススィッチ回路 4は、ステア リングコントローク Hi号により、超音波エコー C ¾Kの方向に合わ^ビームステア リングを行なう。 こ 回路も ί¾5ί¾¾と同様にして、 リニアスキャン形、セク タスキャン形およびコンべックススキヤン»@¾¾^»¾^にお c¾¾に利用す ることができる。
エコー ί ¾ίΐを行なうとき、 ァパーチヤ は、アバーチ ヤコン卜ロー/ ^fl号により、 ^り、中^)チャネル i 5 , を中； とする 小さなアパーチャ ら献アパーチャを拡げるように辦し、 フォーカス 手段 3は、 フォーカスコントローHi号により、 の、小さなアパーチャに に対応する最も^ ^rn^ら、 *ΓΛδ& ^るアパーチャに対応して に焦 ^ssiを長くするように ¾ ^る。
ここで、 フォーカス手段の 'ィレーライン 1 5^〜1 55は、い *mも同 じ ¾®gftを ί# ディレーラインであって、 ϋ¾のインダンタンス素子と ¾Ι¾ί ^ ャパシタンス素子を用いた LC回路て m成される。 このような LC回路て翔できる 高周»½の良い ザィレーラインとしては、 ¾ ^麵ま 5倍 SJ¾5m¾T'あり、 力つそ
Figure imgf000007_0001
そ は ディレーライン 1 〜 1 55のそれぞれにつゝて鹏 ¾に»附ることができるので、
Figure imgf000007_0002
それぞれの 時点のアパーチャ t;^する ザィレーライ けについてそれら i¾^ff§!を g ら iM gまて ることができる。 したがって、
Figure imgf000007_0003
ァハ'一チヤが では、そのアパーチャの灘けにおいて S¾¾IS*¾ i^ら ま で分^ tるようにすることができる。こ を第 2 A図において ffi^zr 1示す。な お、第 2 A図は、 «¾r向にアパーチャをとり «I*·向に) さをとつて、アバ 一チヤにおける 布を表したものである。これによつて、アパーチャが最
Figure imgf000007_0004
«*ϊ«« «∑¾ «Β£傍にフォー カスすることができる。アパーチャ力 W^'るにつれて、ぞれぞれのアパーチャの繊 にお、、て適切 ¾^B¾Bk^布を^ ることにより、ぞれぞれのアパーチャに合わ せたフォーカシングが行なえる。最大のアパーチャについては、 i^ftiO^布を例え ば ffitSで 2のよう〖： ることにより、 アパーチャ フォーカシング j&iffわれる, 第 2 Butま、このようなアパーチャとフオーカシング^匕を^ ·τもので、 m ff fi^i flBSS^ら深いところまでフォーカス力 ¾·う ることを示している。
本^を mt るた について説明したが、本 属する技
Figure imgf000008_0001
となく種々
^^をすることは^である。

Claims

«の麵 超音波ヱ ^ fii¾g±アパーチャを « る 信チャネルのそれぞれに設 けら^翻 IIに制御される と、超雜ェコ~¾/1^；アパーチャを
Figure imgf000009_0001
を ¾ ^ィレーラインと、 これら可 ¾ [、ディレーラインでそれぞれ 3®gされた 信号を力旗合成するビームステアリング手段を ¾「する超音波受 Mffi回路であって、 によって のアパーチャを形成し、そのアパーチャに属する ザィレ 一ラインだけを用いてそのアパーチャにおけるフオーカシング用の iSWS ^布を »することを ¾とする超^ 回路。
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