JPH03123880A - 超音波診断装置用信号発生回路 - 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〕 この発明は、生体中に超音波を送波し、そのエコーを受
波して生体の断層像を得るようにした超音波診断装置に
用いる信号発生回路に関する。

〔従来の技術〕

生体の断層像を得る超音波診断装置においては、遠距離
からのエコー信号はど超音波の減衰によって高域成分が
減少し、その中心周波数が低域側にシフトするという現
象がある。

このような現象を考慮した従来の超音波診断装置として
、電気信号に変換したエコー信号を通過させるバンドパ
スフィルタ（ＢＩ’Ｆ）の特性を、受信時に連続的に変
化させることによって、近距離からのエコー信号につい
ては高い周波数成分で像を形成して高分解能を実現し、
遠距離からのエコー信号については低い周波数成分で像
を形成するよにして診断距離を長くするというダイナミ
ックフィルタリングを行うようにしたものが提案されて
いる。

しかし、このように特性が可変のＢＰＦを用いるものに
あっては、その調整およびメンテナンスが困難であると
いう不具合がある。

このような不具合を解決するものとして、例えば特開昭
６１−２５３０４７号公報に開示されているように、電
圧制御発振器（ＶＣＯ）を用いて受信期間中に周波数が
スイープするローカル信号を発生させ、これによりエコ
ー信号をその中心周波数が一定となるように周波数変換
した後、通過帯域を一定に固定したＢＰＦでフィルタリ
ングしてダイナミックフィルタリングと同様の効果を得
るようにした超音波診断装置が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の特開昭６１−２５３０４７号公報
に開示されているように、単にｖＣＯを用いて周波数が
スイープするローカル信号を発生させる場合にあっては
、ＶＣＯの経時的特性変化等により回路の性能が一定し
ないため、周波数の安定したスィーブ波形が得られない
という問題があると共に、スイープ波形を超音波の送波
タイミングに同期して発生させる回路構成が複雑になる
という問題がある。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、簡単な回路構成で周波数の安定したスイープ
波形が得られるよう適切に構成した超音波診断装置用信
号発生回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段および作用］上記目的を達
成するため、この発明では、電圧制御発振器（ＶＣＯ）
と、このＶＣＯの発振周波数を制御する電圧波形を発生
する電圧波形発生手段と、基準信号を発生する基準信号
発生手段と、この基準信号発生手段の出力と前記ＶＣＯ
の出力の位相を比較する位相比較器と、この位相比較器
の出力から低周波成分を抽出するローパスフィルタとに
より、前記ＶＣＯの発振周波数が前記基準信号発生手段
から発生される基準信号に対応する周波数となるように
前記ローパスフィルタの出力に基づいて前記電圧波形発
生手段の出力電圧波形を制御するフェーズ・ロックド・
ループ（ＰＬＬ）を構成すると共に、このＰＬＬを開閉
する制御手段を設け、これにより前記ＶＣＯから前記基
準信号発生手段が発生する基準信号に対応する周波数か
ら所定の範囲で変化するスイープ波形を安定して発生さ
せるようにする。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第１実施例を示すものである。ＶＣ
Ｏ１は電圧波形発生器２の出力電圧によってその発振周
波数を制御するようにし、このＶＣＯｌの出力を位相比
較器３の一方の入力端子に供給する。位相比較器３の他
方の入力端子には、クリスタルオシレータ４の出力（基
準信号）を供給して、ＶＣＯ１の出力との位相差を検出
し、その出力の低周波成分をＬＰＦ　５で抽出する。こ
のＬＰＦ　５の出力はスイッチ６を介して電圧波形発生
器２に供給し、これによりＶＣＯ１の発振周波数がクリ
スタルオシレータ４からの基準信号の周波数と一致する
ようにその出力電圧を制御するようにしてＰＬＬを構成
する。

また、スイッチ６は制御回路７からの制御信号により０
Ｎ１０ＦＦ制御してＰＬＬを開閉するようにすると共に
、これと同期して制御回路７から電圧波形発生器２にト
リガパルスを供給してその出力電圧波形をＶＣＯ１に繰
り返し供給するようにする。

第２図は第１図に示す電圧波形発生器２の具体的回路構
成の一例を示すものである。この電圧波形発生器２は、
ランプ波形を発生させるためのＯＰアンプ１１を有する
ブートストラップ回路１２と、そのランプ波に基準電圧
−ＶｌおよびＬＰＦ　５の出力（直流バイアス電圧−Ｖ
ｄ）を加算するためのＯＰアンプ１３．１４を有する加
算回路１５と、制御回路７からのトリガパルスによりラ
ンプ波形の繰り返しを制御するためのスイッチ１６とを
具える。

この実施例では、スイッチ１６に第３図Ａに示すような
トリガパルスを供給して、ブートストラップ回路１２か
ら第３図Ｂに示すようなランプ波を発生させ、このラン
プ波と基準電圧−ｖｌおよびＬＰＦ５からの直流バイア
ス電圧−Ｖｄを加算回路１５で加算することにより、第
３図Ｃに示すような電圧波形を得るようにする。なお、
第３図Ａにおいて、期間ａはスイッチ１６がＯＮとなる
期間で、第１図においてスイッチ６がＯＮ、すなわちＰ
ＬＬが閉成する期間に対応し、期間すはスイッチ１６が
ＯＦＦとなる期間で、第１図においてスイッチ６がＯＦ
Ｆ　、すなわちＰＬＬが開放する期間に対応する。

このように構成すると、第１図においてスイッチ６がＯ
Ｎの状態では、ＰＬＬが構成されてｖｃｏ　ｔの出力は
クリスタルオシレータ４からの基準信号の周波数に位相
ロックされてその発信周波数が基準信号の周波数に一致
し、スイッチ６がＯＦＦの状態ではＰＬＬが開放して位
相ロックが解除されるため、ＶＣＯ１からは基準信号の
周波数から、電圧波形発生器２の出力電圧に応じて周波
数が変化するスィーブ波形が得られる。

すなわち、クリスタルオシレータ４から第４図Ａに示す
ような周波数ｆ１の基準信号を発生させると、スイッチ
６がＯＮ状態にある期間ａでは、ｖＣＯｌの出力とクリ
スタルオシレータ４の出力との位相差に基づいてＬＰＦ
　５およびスイッチ６を介して電圧波形発生器２の出力
電圧が第４図Ｂに示すようにｖｌｏ　に制御され、これ
によりＶＣＯ１の発振周波数は第４図Ｃに示すように、
クリスタルオシレータ４の基準信号の周波数ｆ１に一致
するようにＰＬＬ！１１４１される。その後、スイッチ
６をＯＦＦにすると、その期間すではＰＬＬが作動しな
いため、ｖＣｏｌの発振周波数は電圧波形発生器２の出
力電圧がｖｌ“からＶ２°に変化するのに応じて、周波
数がｆｌからｆ２に変化する。以後、スイッチ６の０Ｎ
１０ＦＦを繰り返すことにより、ＶＣＯ１からは常に周
波数がｆｌからｆ２まで変化する第４図りに示すような
スイープ波形が得られる。

このように、この実施例によれば、スイッチ６がＯＮの
ときに基準信号を用いてＶＣＯ１の発振周波数をＰＬＬ
制御して電圧波形発生器２の出力電圧を制御し、スイッ
チ６がＯＦＦのときにＰＬＬ動作により制御された電圧
波形発生器２の出力電圧によってＶＣＯ１の発振周波数
を制御するようにしたので、簡単な回路構成で、ＶＣＯ
１の経時的特性変化等により回路の性能が一定しない場
合でも、周波数の安定したスイープ波形を得ることがで
きる。

第５図はこの発明に係る信号発生回路を用いる超音波診
断装置の一例の構成を示すもので、エコー信号を周波数
変換するローカル信号発生回路にこの発明を適用したも
のである。超音波振動子２１は、制御回路２２からの送
信タイミングパルスに同期して送信回路２３から発生さ
れる送信パルスにより励振し、これにより生体中に超音
波パルスを放射するようにする。生体中に放射された超
音波の生体組織でのエコーは、超音波振動子２１で受波
して電気的なエコー信号に変換し、これをプリアンプ２
４を経てミキサ２５に供給する。

ミキサ２５には、第１図に示した信号発生回路と同様に
構成したこの発明に係るローカル信号発生回路２６から
、受信期間中に周波数がスイープするローカル信号を供
給し、これにより受信時間の経過に伴うエコー信号の中
心周波数の低域へのシフトに対応して、エコー信号をそ
の中心周波数が一定となるように周波数変換する。この
ミキサ２５の出力は、通過帯域を一定に固定したＢＰＦ
２７に供給して不要成分を除去した後、信号処理回路２
８に供給し、ここで対数圧縮等の所要の信号処理を行っ
て表示装置２９に超音波像を表示させる。

なお、この超音波診断装置において、ローカル信号発生
回路２６を構成する第１図に示す制御回路７の作用は、
制御回路２２によって行うようにすると共に、制御回路
２２から送信回路２３に供給する送信タイミングパルス
は、ローカル信号発生回路２６におけるＰＬＬ動作の終
了時、すなわち第３図および第４図において期間ａの終
了時に発生させるようにする。

この超音波診断装置によれば、ローカル信号発生回路２
６から周波数の安定したスイープ波形のローカル信号を
得ることができるので、エコー信号をその中心周波数が
一定となるように正確に周波数変換することができ、し
たがって固定のＢＰＦ２７を用いてダイナミックフィル
タリングと同様の効果を安定して得ることができる。

第６図はこの発明の第２実施例を示すものである。この
実施例は、第５図に示す超音波診断装置において、ロー
カル信号発生回路２６内のｖｃｏ　　ｉの出力と、制御
回路２２から送出される送信タイミングパルスとを同期
させるようにしたものである。

このため、この実施例では制御回路２２において、第７
図Ａに示す送信タイミングパルスに同期した第７図Ｂに
示すバーストパルスを、送信レートパルスよりカウンタ
等を用いて発生させ、このバーストパルスを基準信号と
して位相比較器３に供給するようにする。

このようにすれば、送信パルスに同期したローカル信号
を得ることができるので、表示装置２９に表示される超
音波像のちらつきを有効に抑えることができる。また、
送信レートパルスに基づいて生成したバーストパルスを
基準信号として用いるようにしているので、第１図に示
すクリスタルオシ【／−夕４が不要となり、安価にでき
る。

なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば
、上述した実施例では、エコー信号をその中心周波数が
一定となるように周波数変換するためのローカル信号を
発生させるようにしたが、パルス圧縮を行う超音波診断
装置に用いるＦＭチャーブパルスの発生にもこの発明を
有効に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、ＰＬＬがＯＮの
ときに基準信号を用いてＶＣＯの発振周波数をＰＬＬ制
御して電圧波形発生器の出力電圧を制御し、ＰＬＬがＯ
ＦＦのときにＰＬＬ動作により制御された電圧波形発生
器の出力電圧によってＶＣＯの発振周波数を制御するよ
うにしたので、簡単な回路構成で、ＶＣＯの経時的特性
変化等により回路の性能が一定しない場合でも、周波数
の安定したスィーブ波形を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す図、第２図は第１
図に示す電圧波形発生回路の具体的回路構成の一例を示
す図、 第３図Ａ−Ｃはその動作を説明するための信号波形図、 第４図Ａ−Ｄは第１図に示す実施例の動作を説明するた
めの信号波形図、 第５図はこの発明に係る信号発生回路を用いる超音波診
断装置の一例の構成を示す図、第６図はこの発明の第２
実施例を示す図、第７図ＡおよびＢはその動作を説明す
るだめの信号波形図である。 １−・−ＶＣＯ２−・電圧波形発生回路３−・位相比較
器　　　４−クリスタルオシレータ５−・ＬＰＦ　　　
　　　　　６−　スイッチ７−・制御回路 トリ刀ハルス 第２図 一■ 第４図 第３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、生体中に超音波を送波し、そのエコーを受波して生
   体の断層像を得るようにした超音波診断装置に用いる信
   号発生回路であって、 電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の発振周波数を
   制御する電圧波形を発生する電圧波形発生手段と、基準
   信号を発生する基準信号発生手段と、この基準信号発生
   手段の出力と前記電圧制御発振器の出力の位相を比較す
   る位相比較器と、この位相比較器の出力から低周波成分
   を抽出するローパスフィルタとを有し、このローパスフ
   ィルタの出力に基づいて前記電圧制御発振器の発振周波
   数が前記基準信号発生手段から発生される基準信号に対
   応する周波数となるように前記電圧波形発生手段の出力
   電圧波形を制御するよう構成したフェーズ・ロックド・
   ループと、 このフェーズ・ロックド・ループを開閉する制御手段と
   を具えることを特徴とする超音波診断装置用信号発生回
   路。