JPH0568667B2 - - Google Patents

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JPH0568667B2
JPH0568667B2 JP59056100A JP5610084A JPH0568667B2 JP H0568667 B2 JPH0568667 B2 JP H0568667B2 JP 59056100 A JP59056100 A JP 59056100A JP 5610084 A JP5610084 A JP 5610084A JP H0568667 B2 JPH0568667 B2 JP H0568667B2
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JP
Japan
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holding means
signal holding
signal
circuit
sampling
Prior art date
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Application number
JP59056100A
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JPS60200184A (ja
Inventor
Shinichi Kondo
Shinichiro Umemura
Toshio Ogawa
Kageyoshi Katakura
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods 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
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/34Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
    • G10K11/341Circuits therefor
    • G10K11/346Circuits therefor using phase variation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子走査形超音波断層装置の受波整
相器の構成に関するものである。
〔発明の背景〕
従来の受波整相器の構成を以下に図を用いて説
明する。第1図は超音波断層装置の台形視野を表
わす。同図において区間(1)〜(2)はリニア部、区間
(3)〜(4)〜(5)は偏向角θの傾斜部、(6)は偏向角−θ
の傾斜部の一本の走査線を表わす。
かかる図のように超音波ビームを偏向させるた
めには、各配列素子の送波受波信号の位相制御が
必要となる。第2図aは偏向角θ方向からの受波
信号を整相する回路構成を表わした図である。
1,2,3,…,Nは配列素子、S1〜SNはサン
プルホールド回路(以下S/N回路と略記する)、
11−1は加算器、12−1は出力端子である。
C1〜CNおよびCAは制御信号である。AA′は偏向
角θの受波同位相面であり、角配列素子の入力信
号を同位相として整相加算するためには、第i素
子の入力信号を(N−i)τだけ遅延させた後、
全素子の信号を加算する必要がある。ここで、τ
は1素子間の遅延時間で、次式で与えられる。
τ=dsioθ/v (1) ここで、θは偏向角、dは素子間隔、vは音速
である。
上記のような信号遅延を実現するために、各配
列素子のS/H回路S1〜SNに第2図bで示した
制御信号を与えればよい。すなわち、制御信号
C1は受波パルスのタイミングと同一であり、制
御信号C2〜CNおよびCAは、C1よりそれぞれ、τ
〜(N−1)τおよびτA遅延している。但し、τA
>(N−1)τである。各素子1〜Nに入力した
受波信号はS/H回路S1〜SNにより、それぞれ
制御信号C1〜CNのタイミングで保持され、加算
器11−1によりCAのタイミングで加算される。
以上のように構成された従来の受波整相器では
第i素子のS/H回路Siのホールド時間(遅延時
間)は(N−i)τであり、最大のホールド時間
(N−1)τはサンプリング周期T以下である必
要がある。したがつて、素子間遅延は τ<T/N−1 (2) となり、すなわち偏向角θは次式で制限される。
θ<sin-1vT/d(N−1) (3) サンプリング周期Tは超音波周波数によつて決
まるので、偏向角θは配列素子数Nによつて制限
され、Nが大きい場合、θを小さくする必要があ
る。したがつて、従来の受波整相器で第1図に示
したような大きな台形視野を得ることが困難であ
つた。
また、サンプリング周期Tより長い遅延時間を
達成する方式として、第3図aに示した方式もあ
る。図は、簡略のために配列素子数が4個の場合
の構成を示したものである。配列素子1〜4に対
し、S/H回路S1〜S4と加算器11−1〜11−
3を交互に直列配置し、加算器の他の入力を素子
に接続し各素子のS/H出力を順次直列加算する
ことにより整相する。第3図bは、S/H回路S1
〜S4の制御信号を示したもので、それぞれC1
C4のタイミングで保持される。素子1の受波信
号はS/H回路S1によりC1のタイミングでサン
プルホールドされ、素子間遅延τだけ遅れたC2
のタイミングで素子2の受波信号と加算した結果
をS/H回路S2にサンプルホールドされる。以下
同様に、S/H回路S2で再にτだけ遅延した後、
素子3の受波信号と加算し、C3のタイミングで
S/H回路S3にサンプルホールドし、再にτだけ
遅延した後、素子4の受波信号と加算し、C4
タイミングでS/H回路S4にサンプルホールドさ
れ、出力端子12−1に各素子の同位相信号の加
算結果を出力する。この方式では、素子4の受波
信号に対する素子1の信号の遅延時間3τは、サン
プリング周期Tより長くすることが可能である。
しかし、上記方式を用いても、素子間の遅延時
間τより短い周期でサンプリングすることはでき
ない。すなわち、偏向角θは次式で制限される。
θ=sin-1vT/d (4) また、超音周波数が高くなると、サンプリング
定理に従つてサンプリング周期Tを短かくする必
要があるが、S/H回路の最大サンプリング周波
数によつて周期Tが制限される。従つて、高周波
化する場合も、第1図に示したような大きな台形
視野を得ることが困難であつた。
〔発明の目的〕
本発明は、このような従来の受波整相器の問題
点を解決するためになされたもので、配列素子数
が大きい場合、もしくは使用超音波の周波数が高
い場合でも大きな台形視野を得ることができる超
音波断層装置の受波整相器を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、各配列素子数の整相遅延を
S/H回路で構成し、各素子に対するS/H回路
と切換スイツチを多層に複数個持ち、一素子から
の受波信号を複数のS/H回路で時分割的にサン
プルホールドすることによつて、1つのS/H回
路のサンプリングレートを低減し、受波信号のサ
ンプリング周期よりも長い遅延時間の整相を実現
し、高周波超音波に対しても大きな偏向角を得る
ことを目的とする。
〔発明の実施例〕
以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説明
する。第4図aは、本発明による並列多層型受波
整相器の構成を示す図である。ここでは説明の簡
略化のために、4素子の受波信号を3層のS/H
回路で整相する場合について説明する。1〜4は
配列素子、S11〜S14,S21〜S24,S31〜S34,S10
S30はS/H回路、W1〜W6はスイツチ、11−
1は加算器、12−1は出力端子である。第4図
bは、S/H回路S11〜S34,S10〜S30とスイツチ
W1〜W6の制御信号を示したもので、それぞれ、
C11〜C34,C10〜C30のタイミングでサンプルホー
ルドされ、CW1〜CW6のタイミングでスイツチ
のONの状態になる。
各素子間の遅延時間をτとすると、素子4に対
する素子1の遅延時間は3τであり、素子4のS/
H回路S14のホールド時刻C14は、S11のホールド
時刻C11に対して3τ遅れることになる。素子4の
信号がC14のタイミングでホールドされた後、整
定時間Δτだけ遅れてスイツチW1がONすると同
時に、加算器11−1によりS11〜S14のホールド
信号を加算し、C10のタミングでS10にホールドさ
れる。C10より整定時間Δτだけ遅れたCW4のタイ
ミングでスイツチW4がONし(高レベルがON状
態)、端子12−1に整相結果が出力される。そ
こで、受波信号のサンプリング周期Tに対して、
2T<3τ<3Tならば、第4図aのように各素子に
対して3層にS/H回路をもち、第4図bのごと
く各素子とも3層の制御信号の組C11〜C14,C21
〜C24,C31〜C34で整相することにより、各S/
H回路のサンプリング周期を3Tとすることがで
きる。
すなわち、2層目の制御信号C21〜C24,C20
1層目に対して各々Tだけ遅れていて、3層目の
制御信号C31〜C34,C30は2Tだけ遅れている。2
層目、3層目の整相加算結果はS20,S30にホール
ドされ、CW5,CW6のタイミングで各々出力し、
出力端子12−1には周期Tで整相結果が出力さ
れることになる。
N素子の整相をM層のS/H回路で行なう場合
も、上記構成を拡張することにより、同様に行な
うことができる。
第5図aおよびbは、本発明の第2実施例を示
す図であり、第3図で示した従来の直列加算型整
相方式に、本発明を適用した直列加算多層型整相
方式の構成および制御信号のタイミングを示して
いる。ここでは説明の簡略化のために、3素子の
受波信号を2層のS/H回路で整相する場合につ
いて説明する。S11〜S23はS/H回路、W11
W23はスイツチであり、他は第3図aと同一であ
る。第5図bにおいて、C11〜C23はS/H回路
S11〜S23のホールド時刻を示し、CW11〜CW23
スイツチW11〜W23のON時刻を示す。τは偏向
角θを得るための素子間遅延時間、Tはサンプリ
ング周期である。
素子1の受波信号はS/H回路S11によりC11
タイミングでサンプルホールドされ、素子間遅延
τだけ遅れたCW11のタイミングでスイツチW11
がONし、加算器11−1により素子2の信号と
加算した結果をS12にホールドする。再に、S12
ホールドされた信号は、CW12のタイミングでス
イツチW12がONし、加算器11−2により素子
3の信号と加算した結果をS13にホールドし、整
定時間Δτ後にスイツチW13をONして、出力端子
12−1に整相結果が出力される。
ここで、受波信号のサンプリング周期Tに対し
て、T<τ<2Tならば、第5図aのように各素
子に対して2層にS/H回路をもち、第5図bの
ごとく各素子からの信号を2層の制御信号の組
C11〜C13,C21〜C23でサンプルホールドし、直列
加算することによつて、各S/H回路のサンプリ
ング周期を2Tとすることができる。
すなわち、2層目の制御信号C21〜C23は、1層
目に対して各々Tだけ遅れていて、S23にホール
ドされた整相結果はCW23のタイミングで出力端
子12−1に出力される。結局、出力端子12−
1には、周期Tで整相結果が出力され、素子間遅
延でより短い周期でサンプリングすることが可能
となる。
上記構成をN素子に対する直列加算M層型に拡
張することは、同様に行なうことができる。
〔発明の効果〕
以上述べた如く本発明によれば、各配列素子の
整相遅延をS/H回路で構成し、各素子に対する
S/H回路と切換スイツチを多層に複数個持つこ
とにより、S/H回路1個当りのサンプルレート
を低減し、受波信号のサンプリング周期よりも長
い遅延時間の整相を実現し、高周波超音波に対し
ても大きな偏向角を得ることができる。従つて、
本発明による整相器によつて得られる台形視野
は、従来のリニアスキヤンまたはセクタスキヤン
に比し、大口径で偏向角が大きな広視野となり、
また超音波周波数の高周波化が可能となるため、
診断上大いに寄与することが期待される。
【図面の簡単な説明】
第1図は台形視野の説明図、第2図aは従来の
並列型受波整相器の構成を示す図、第2図bはそ
の動作説明図、第3図aは従来の直列加算型受波
整相器の構成を示す図、第3図bはその動作説明
図、第4図aは本発明の一実施例を示す図、第4
図bはその動作説明図、第5図aは他の実施例を
示す図、第5図bはその動作説明図である。 S1,S2,…,SN……サンプルホールド回路、
11−1,11−2,11−3……加算器、C1
C2,C3,…,CN……タイミング信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 対象からの反射音波を一群として受信するN
    個の配列素子にそれぞれ接続され、受信信号をそ
    れぞれサンプリングして保持する信号保持手段
    と、上記信号保持手段に保持されている信号を加
    算する加算手段を有する超音波受波整相回路にお
    いて、各配列素子あたり並列して接続される複数
    個(M個)の信号保持手段を有し、全体としてM
    群の信号保持手段を形成し、上記M群の信号保持
    手段のそれぞれはお互いに所定の時間(T)の差
    を有してサンプリングを開始し、かつ上記M個の
    信号保持手段のそれぞれは上記所定の時間(T)
    と上記の各配列素子あたり並列して接続される信
    号保持手段の数(M)との積(MT)で与えられ
    るサンプリング周期で動作することを特徴とする
    超音波受波整相回路。 2 N個の各配列素子にはそれぞれ受信信号をそ
    れぞれサンプリングして保持する信号保持手段が
    設けられ、各信号保持手段は当該配列素子の受信
    信号と、隣接する配列素子の保持された受信信号
    との加算値をサンプリングして保持するごとく順
    次接続されて成り、対象からの反射音波を一群と
    して受信する上記N個の配列素子の受信信号を遅
    延加算する超音波受波整相回路において、各配列
    素子あたり複数個(M個)の信号保持手段を有
    し、全体としてM群の信号保持手段を形成し、上
    記M群の信号保持手段のそれぞれはお互いに所定
    の時間(T)の差を有してサンプリングを開始
    し、かつ上記M個の信号保持手段のそれぞれは上
    記所定の時間(T)と上記の各配列素子あたり並
    列して接続される信号保持手段の数(M)との積
    (MT)で与えられるサンプリング周期で動作す
    ることを特徴とする超音波受波整相回路。
JP59056100A 1984-03-26 1984-03-26 超音波受波整相回路 Granted JPS60200184A (ja)

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JPS60200184A JPS60200184A (ja) 1985-10-09
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JPH0644907B2 (ja) * 1985-12-11 1994-06-15 株式会社日立メデイコ 超音波受波整相回路

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JPS60200184A (ja) 1985-10-09

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