JPH01101015A

JPH01101015A - 超音波診断装置用遅延回路

Info

Publication number: JPH01101015A
Application number: JP62258872A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakamura; 恭大中村; Ikuo Sakai; 郁夫坂井; Masami Kawabuchi; 川淵　正己; Morio Nishigaki; 西垣　森雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1987-10-14
Publication date: 1989-04-19

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、複数個の電気音響変換素子により超音波を生
体内に送受信し、生体情報を得る超音波診断装置に関す
るもので、特に受信されたエコー信号のフォーカスや偏
向を行なうための超音波診断装置用遅延回路に関するも
のである。

従来の技術超音波診断装置は、超音波ビームを生体中に送信し、ビ
ーム上にある反射体からのエコー信号を受信して、走査
しながら断層像を得るものである。

この断層像の画質を向上するため、送受信共にフォーカ
ス処理を行なうのが一般的である。複数エレメントによ
るプレイ型のトランスジューサでは、各エレメントから
送信される超音波パルスが同時刻に目標点に到達するよ
う、各エレメント毎に必要な遅延時間を与えるもので、
受信も同様に各エレメントで得られたエコー信号に遅延
時間を与えて同時に加算点Ｃ二到達するようになってい
る。−般に遅延を行なう手段としては、ＬＣ遅延線を用
いる他、エコー信号をディジタル化することによるディ
ジタル遅延方式がある。また、より良好な画質を得るた
めにはエコー信号が得られる距離に応じてフォーカス距
離を可変させるダイナミックフォーカスが必要になり、
前記２つの方式では遅延時間の切換ノイズの発生や制御
の困難さが問題となる。そこで、抵抗器とバリキャップ
ダイオードを用いて電圧制御（二よりフォーカス距離を
連続的に可変する方式が提案されている。

第３図は、従来の方式による電圧制御の連続可変遅延線
である。同図において、１０１は入力゛されたエコー信
号Ｖｅを逆位相で出力する反転回路、１０２は入力され
たエコー信号を同位相で出力する非反転回路であり、反
転回路１０１と非反転回路１０２の利得は同一である。

また、Ｒは抵抗、Ｃｄは制御端子１＝印加された制御電
圧により容量可変なバリキャップダイオード、ＣＣはカ
ップリングコンデンサでＣｃ　）Ｃｄであり、ＣＣの値
はＣｄに比べ無視できるものである。以上の遅延回路は
、一般に云う移相回路を形成しており、反転回路１０１
と非反転回路１０２の利得が共に１倍であるとき伝達特
性は次式で示めされる。

Ｖｅｄ　／Ｖｅ　＝　−（Ｒ−ｊ　／ωＱＩ　）／（Ｒ
＋ｊ　／ωｃｄ）・・・・・・・・・　（１）（１）式の大きさは、ｌ　Ｖｅｄ　／Ｖｅ　ｌ　＝　１　　　　　　　−　　
（２）位相角ψはｔｐ＝−Ｚｔａｎ−’　（ωｃｄ−Ｒ）　　　　−−−
（３）以上の（２）、（３）式から、第３図に示めす遅
延回路は、周波数に関係なく利得が一定であり、位相の
みを変化させることができる。

以上のような従来の構成は、特開昭６２−１３７０４３
号公報に記載されている。

発明が解決しようとする問題点しかし、以上のような構成では、上式（１）および、（
２）、（３）のような条件を満足させるためには、反転
回路１０１、および非反転回路１０２は出力インピーダ
ンスが極めて小さく、また、両者間の遅延時間差および
利得差が小さいものが必要となり、この実現は困難であ
る。もし、大きな遅延時間を得るために、コンデンサＣ
ｄの容量を大きくしたならば、反転回路１０１および、
非反転回路１０２の負荷インピーダンスが低下するため
、信号振幅が大であると両者が有する小さな出力インピ
ーダンスによって、出力波形のひずみ、振幅差や遅延時
間差などが生じ、精度の良い遅延が得られない。

本発明、上記従来の問題を解決するもので、反転回路、
非反転回路を用いることなく、１つの演算増幅器と２本
の固定抵抗器および、遅延用の固定抵抗器と容量可変ダ
イオードによる簡単な構成で容量可変ダイオードの容量
値に関係なく、高い遅延精度と安定した振幅が得られ、
コストの低下を図ることができるようにした超音波診断
装置用遅延回路を提供することを目的とするものである
。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するための本発明の技術的な手段は、
反転、非反転の２つの入力を有する増幅器と、増幅器の
出力と反転入力間に設けられた第１の抵抗器と、反転入
力とエコー信号の入力端子間に設けられた第２の抵抗器
と、エコー信号の入力端子と非反転入力端子間Ｃ二股け
られた第３の抵抗器と、非反転入力と第３の抵抗器間に
、一端がグランドに接地されて設けられた容量可変コン
デンサとで少なくとも構成された基本要素からなり、前
記容量可変コンデンサの容量値を電気的に制御し、遅延
時間を設定する遅延制御手段を設けたものである。

作　　　　用本発明は、上記構成により次のような作用を有する。

すなわち、容量可変コンデンサを遅延制御手段が出力す
る制御電圧で制御することにより、必要な遅延時間を連
続的に精度よく得ることができる。

しかも構成を簡単にすることができる。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は、本発明の遅延回路の最も基本的な回路構成を
示したものである。同図において、１は反転入力と非反
転入力を有する増幅器で、一般にオペアンプと称するも
のである。Ｒ１およびＲ２は抵抗器でＲｒ　＝＝　Ｒ２
”Ｃ’ある。Ｒは遅延時間なＣｄと共に決定する抵抗器
、Ｃｄは容量を電気的に変化できる可変コンデンサであ
や。以上の構成の回路において、伝達特性は前記（１）
、（２）、　１３）式と同一となる。また、第３図に示
めした従来構成のものは反転回路１０１、非反転回路１
０２の出力間には入力信号Ｖｅの振幅に対して２Ｖｅ　
の出力信号が発生するため負荷となるＲおよびＣｄには
大きな負荷電流が流れる。これに比べ、第１図の実施例
では、几とＣｄに流れる電流はＶｅによるもので従来例
の構成に比べ半分であり、前段の回路出力の負担を小さ
くできる。また、さらに大振幅の信号が入力され前段の
出力波形がひずみを生じたとしても遅延時間には影響し
ない。

第２図は、第１図に示めした遅延回路の基本構成を応用
して遅延時間制御を行なう実施例の回路構成図である。

同図において、１は反転入力、非反転入力を有する増幅
器、Ｒ１，Ｒ２は抵抗器、Ｒは遅延時間なＣｄと共に決
定する抵抗器、Ｃｄはブリッジ構成をなしたバリキャッ
プダイオードからなる容量可変コンデンサ、Ｃｃはカッ
プリングコンデンサでＣｄ　＜　ＣＣとなっている。　
２は平衝増幅器で、極性の異なる２つの制御電圧＋Ｖｃ
　。

−Ｖｃを出力する。３は遅延制御回路で、深度情報、受
信信号の中心周波数などによって適切なデータを出力す
るＲＯＭと、ＲＯＭ　３ａから出力されたデータを制御
電圧にＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ３ｂと、Ｄ／Ａ
コンバータ３ｂが出力する制御信号が含む量子化ノイズ
を除去するローパスフィルタ３Ｃで構成される。同図に
おいて、ＲＯＭａａ内にはエコー信号が反射してくる距
離、超音波の中心周波数情報によって決まる最適な遅延
時間データが記憶されている。また、記憶されている遅
延データは可変容量ダイオードの電圧対容量や、回路の
もつ容量対遅延時間を校正したものとなっており、これ
をＤ／Ａコンバータ３ｂで電圧Ｖｃに変換し、ローパス
フィルタ３Ｃで量子化ノイズを除去して平衝増幅器２で
＋Ｖｃ　、　−Ｖｃに変、換した後、容量可変ダイオー
ドＣｄを制御して、入力されたエコー信号Ｖｅを遅延し
てＶｅｄを出力する。

ここで、Ｃｄは４つのバリキャップダイオードが構成す
るブリッジ回路であり、平衝増幅器２が出力する制御電
圧＋Ｖｃ　、　−Ｖｃによりバリキャップダイオードに
逆電圧を印加して容量を制御している。これは、制御電
圧を遅延回路に混入させないためである。Ｖｃは受信距
離に応じて変化させるもので、遠方になるほど遅延時間
が短かくなるため、送信時刻から時間経過に従ってＶｃ
を太きくし、ｃｄの容量を除々に小さくする必要がある
。

なお、増幅器１には非常に高帯域のものを用いなければ
ならないが、最近ではＩＣとして低価格に供給されてお
り、本発明を実施する上での問題とはならない。

発明の詳細な説明したように本発明によれば、増幅器（オペアンプ
）１個を使用した基本構成となっているため、構成が簡
単で精度が良くダイナミックレンジの広い連続可変遅延
回路を安価に提供することが可能となや。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における超音波診断装置用
遅延回路の最も基本的な回路構成図、第２図は第１図に
示めした遅延回路の応用実施例を示す回路構成図、第３
図は従来の遅延回路の回路構成図である。１・・・増幅器、２・・・平衝増幅器、３・・・遅延制
御回路、３ａ・・・記憶手段、３ｂ・・・Ｄ／Ａコンバ
ータ、３Ｃ・・ローパスフィルタ、　　１０１・・・反
転回路、１ｏ２・・・非反転回路。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名第２
図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反転入力と非反転入力を有する増幅器と、前記増
幅器の出力と反転入力間に設けられた第１の抵抗器と、
反転入力とエコー信号の入力端子との間に設けられた第
２の抵抗器と、前記入力端子と前記増幅器の非反転入力
間に設けられた第３の抵抗器と、非反転入力とグランド
との間に設けられた容量可変コンデンサとで少なくとも
構成された基本要素を有し、前記基本要素を一段または
複数段縦続接続するとともに、前記基本要素のコンデン
サを電気的に制御し、遅延時間を設定する遅延制御手段
を設けたことを特徴とする超音波診断装置用遅延回路。
（２）増幅器がＩＣによるオペアンプであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の超音波診断装置用遅
延回路。
（３）コンデンサが４個のバリキャップダイオードによ
るブリッジ回路で構成されたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の超音波診断装置用遅延回路。
（４）遅延制御手段が、エコー信号が反射してくる距離
や、超音波周波数、走査線情報の少なくとも１つにより
、遅延回路を制御する制御値を記憶している記憶手段と
、記憶手段が出力する制御値をアナログ値に変換するＤ
／Ａコンバータと、Ｄ／Ａコンバータからのアナログ制
御値が含む量子化ノイズを除去するローパスフィルタで
構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の超音波診断装置用遅延回路。