JPH0710258B2 - 超音波受波整相回路 - Google Patents
超音波受波整相回路Info
- Publication number
- JPH0710258B2 JPH0710258B2 JP59011976A JP1197684A JPH0710258B2 JP H0710258 B2 JPH0710258 B2 JP H0710258B2 JP 59011976 A JP59011976 A JP 59011976A JP 1197684 A JP1197684 A JP 1197684A JP H0710258 B2 JPH0710258 B2 JP H0710258B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic wave
- sampling
- time
- output
- cik
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (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擦像装置に用いる受波
整相器の構成に関する。
整相器の構成に関する。
従来の受波整相器の構成を第１図に示す。1,2,…,Nは配
列振動子の各素子、10−１〜10−Ｎはアナログインダク
タンスキヤパシタンス遅延回路、11は加算器、12は出力
端子である。16は受波信号波面である。このように配列
素子の中心側の素子の受波信号は外側素子のそれらに対
し進相で受信されるので中心側素子を遅延させることに
より全素子受波信号を同位相加算することができる。
列振動子の各素子、10−１〜10−Ｎはアナログインダク
タンスキヤパシタンス遅延回路、11は加算器、12は出力
端子である。16は受波信号波面である。このように配列
素子の中心側の素子の受波信号は外側素子のそれらに対
し進相で受信されるので中心側素子を遅延させることに
より全素子受波信号を同位相加算することができる。
この従来の受波整相器の欠点は周波数特性の限界，微小
遅延制御の困難性，ハード規模の大型化などがあつた。
遅延制御の困難性，ハード規模の大型化などがあつた。
これに対し、第２図に示すような方法がかつて提案され
ている。ここで、13−１〜13−Ｎはサンプルホールドと
呼ばれるコンデンサを用いた信号保持手段、14は制御
層、C1〜CNは制御信号、17−１〜17−Ｎは制御信号C1〜
CNの一例である。
ている。ここで、13−１〜13−Ｎはサンプルホールドと
呼ばれるコンデンサを用いた信号保持手段、14は制御
層、C1〜CNは制御信号、17−１〜17−Ｎは制御信号C1〜
CNの一例である。
このように、受波信号の配列素子への到達時刻に対応す
る凹面でサンプリングし加算することにより全受波信号
を同位相加算することができる。
る凹面でサンプリングし加算することにより全受波信号
を同位相加算することができる。
第２図の従来法の問題点を第３図を用いて説明する。こ
こで、Cikは第２図のサンプルホールド13−ｉの制御信
号でありｉ＝１〜Ｎ（Ｎは配列素子数）,k＝１〜Ｍ（Ｍ
は時系列を示す番号）である。Ｔはサンプリング間隔時
間であり、例えば100〜500nsの値である。τ０はサンプ
リングホールドの整定時間であり、例えば10ns程度の値
である。Ci′ｋ′はCikとは異なる配列素子の受波信号
の制御信号であり、CikとCi′ｋ′との時間差をτとす
る。ここで便宜上、τ0,τはＴに対して大きく表示され
ている。
こで、Cikは第２図のサンプルホールド13−ｉの制御信
号でありｉ＝１〜Ｎ（Ｎは配列素子数）,k＝１〜Ｍ（Ｍ
は時系列を示す番号）である。Ｔはサンプリング間隔時
間であり、例えば100〜500nsの値である。τ０はサンプ
リングホールドの整定時間であり、例えば10ns程度の値
である。Ci′ｋ′はCikとは異なる配列素子の受波信号
の制御信号であり、CikとCi′ｋ′との時間差をτとす
る。ここで便宜上、τ0,τはＴに対して大きく表示され
ている。
いま、理想的に受波信号αがサンプルホールドされ、出
力βが得られる場合を第３図（ａ）に示す。ここで、制
御信号Cikより整定時間τ０までの範囲はサンプルホー
ルド出力は過渡状態にあり、時間τ０以降が正確な出力
となる。
力βが得られる場合を第３図（ａ）に示す。ここで、制
御信号Cikより整定時間τ０までの範囲はサンプルホー
ルド出力は過渡状態にあり、時間τ０以降が正確な出力
となる。
しかし、いま、ｉとは異なるｉ′の配列素子の受波信号
の制御信号Ci′ｋ′がCikにτ（τ＜τ０）時間後に存
在する場合、電気的結合により、受波信号αに雑音が混
入し、受波信号α′となる。この雑音の出現時刻が上記
サンプルホールドの整定時間τ０より小さいので、サン
プルホールド出力は、第３図（ｂ）に示すようにβ′と
なり、理想的出力βとの間に誤差εを生ずることにな
る。この結果、受波整相器の動作、特に信号のダイナミ
ツクレンジ，信号対雑音比などに問題が生ずることにな
る。
の制御信号Ci′ｋ′がCikにτ（τ＜τ０）時間後に存
在する場合、電気的結合により、受波信号αに雑音が混
入し、受波信号α′となる。この雑音の出現時刻が上記
サンプルホールドの整定時間τ０より小さいので、サン
プルホールド出力は、第３図（ｂ）に示すようにβ′と
なり、理想的出力βとの間に誤差εを生ずることにな
る。この結果、受波整相器の動作、特に信号のダイナミ
ツクレンジ，信号対雑音比などに問題が生ずることにな
る。
そこで本発明の目的は、配列素子への受波信号の整相に
おける上記従来技術の欠点に鑑み、信号対雑音比及びダ
イナミツクレンジのより大きな受波整相器を提供するに
ある。
おける上記従来技術の欠点に鑑み、信号対雑音比及びダ
イナミツクレンジのより大きな受波整相器を提供するに
ある。
本発明は、配列した素子への受波信号の位相差がサンプ
ルホールドの整定時間τ０より短かい場合には、位相合
せ精度を犠性にして、上記サンプルホールドの整定時間
τ０で定まる所定闘値以上の位相差でサンプルホールド
することを特徴とする。
ルホールドの整定時間τ０より短かい場合には、位相合
せ精度を犠性にして、上記サンプルホールドの整定時間
τ０で定まる所定闘値以上の位相差でサンプルホールド
することを特徴とする。
以下図面を用いてより詳細に説明する。
第４図は本発明の制御信号について従来法と比較して記
述したものである。
述したものである。
（ａ）は従来法の制御信号Cikについて、全配列素子の
制御信号ΣCikを同一時系列上に表示したものであり、
当然ながら、各制御信号Cikの時間間隔はサンプルホー
ルドの整定時間τ０以内のものが存在する場合があり、
前述の問題が発生する。
制御信号ΣCikを同一時系列上に表示したものであり、
当然ながら、各制御信号Cikの時間間隔はサンプルホー
ルドの整定時間τ０以内のものが存在する場合があり、
前述の問題が発生する。
そこで本発明においては（ｂ）図に示すように各制御信
号の時刻間隔をCik〜Ci′ｋ′（〜は差分）が一定闘値
（＝整定時間）τ０より大ならばCi′ｋ′＝Ci′ｋ′と
し、τ０以下ならばCi′ｋ′＝Cikとするものである。
号の時刻間隔をCik〜Ci′ｋ′（〜は差分）が一定闘値
（＝整定時間）τ０より大ならばCi′ｋ′＝Ci′ｋ′と
し、τ０以下ならばCi′ｋ′＝Cikとするものである。
この操作の妥当性について以下に述べる。
一般に位相合せ精度が悪くなると音響ビームにおける主
ビームの感度劣化，主ビームのビーム幅増大，不要音響
レベルの増大が生ずる。この中で特に第３者が問題とな
る。いま汎用超音波断層装置の超音波周波数3.5〜5.0MH
zの場合、整相器の位相合せ精度は10〜30ns程度以下で
あれば不要音響レベルの増大は実用上無視できる程度で
ある。一方、サンプルホールド整定時間τ０は約10nsで
あるのでサンプルホールド制御信号の時刻を本発明の操
作により量子化しても、音響特性に影響が現われず、従
来法の問題点を解決可能となる。
ビームの感度劣化，主ビームのビーム幅増大，不要音響
レベルの増大が生ずる。この中で特に第３者が問題とな
る。いま汎用超音波断層装置の超音波周波数3.5〜5.0MH
zの場合、整相器の位相合せ精度は10〜30ns程度以下で
あれば不要音響レベルの増大は実用上無視できる程度で
ある。一方、サンプルホールド整定時間τ０は約10nsで
あるのでサンプルホールド制御信号の時刻を本発明の操
作により量子化しても、音響特性に影響が現われず、従
来法の問題点を解決可能となる。
ここで、量子化の方法としては種々変形が考えられる。
例えば量子化単位をτ0/2とする方法、すなわちCik〜C
i′ｋ′≧τ０ならCi′ｋ′＝Ci′ｋ′,Cik〜Ci′ｋ′
≧τ0/2ならCi′ｋ′＝Cik＋τ0,Cik〜Ci′ｋ′＜τ0/2
ならCi′ｋ′＝Cikとする方法を採用してもよい。
例えば量子化単位をτ0/2とする方法、すなわちCik〜C
i′ｋ′≧τ０ならCi′ｋ′＝Ci′ｋ′,Cik〜Ci′ｋ′
≧τ0/2ならCi′ｋ′＝Cik＋τ0,Cik〜Ci′ｋ′＜τ0/2
ならCi′ｋ′＝Cikとする方法を採用してもよい。
第５図は本発明の実施例であり、20は制御信号Cikのメ
モリ、21は制御信号Ci′ｋ′のメモリ、22は減算器であ
り、a,bは入力端子、ｃは出力端子である。23は比較器
であり、ｄは制御信号の時間差Cik〜Ci′ｋ′の入力端
子、ｅは一定闘値（整定時間τ０）の入力端子、ｆは出
力端子であり、時間差Cik〜Ci′ｋ′が闘値τ０を超え
た場合、制御信号１、超えない場合、制御信号０を出力
するものとする。24は切換器であり、g,hはそれぞれ入
力端子、ｐは制御信号ｆの入力端子、ｇは出力端子であ
る。制御信号ｆが１のとき端子ｈと端子ｇが接続され、
制御信号Ci′ｋ′が端子ｑより出力する。一方制御信号
ｆが０のとき端子ｇと端子ｑが接続され制御信号Cikが
端子ｑより出力する。この出力はメモリ25に記憶され
る。このメモリ25は第２図の受波整相器の制御器14に格
納される。
モリ、21は制御信号Ci′ｋ′のメモリ、22は減算器であ
り、a,bは入力端子、ｃは出力端子である。23は比較器
であり、ｄは制御信号の時間差Cik〜Ci′ｋ′の入力端
子、ｅは一定闘値（整定時間τ０）の入力端子、ｆは出
力端子であり、時間差Cik〜Ci′ｋ′が闘値τ０を超え
た場合、制御信号１、超えない場合、制御信号０を出力
するものとする。24は切換器であり、g,hはそれぞれ入
力端子、ｐは制御信号ｆの入力端子、ｇは出力端子であ
る。制御信号ｆが１のとき端子ｈと端子ｇが接続され、
制御信号Ci′ｋ′が端子ｑより出力する。一方制御信号
ｆが０のとき端子ｇと端子ｑが接続され制御信号Cikが
端子ｑより出力する。この出力はメモリ25に記憶され
る。このメモリ25は第２図の受波整相器の制御器14に格
納される。
第５図の動作について、さらに第６図を用いて説明す
る。配列素子数Ｎ＝８の場合、まずｉ＝1,i′＝２とし
て、C1 ｋを基準にしてC2 ｋを決定する。C2 ｋ−C1 ｋ＜τ
０であるので矢印で示すように補正される。次にC3 ｋと
補正後のC2 ｋについてC3 ｋに−C2 ｋに＞τ０であるので
C3 ｋに＝C3 ｋに（不変）とする。次にC4 ｋとC3 ｋについ
て行なうが基準点がδだけ移動する。以下同様操作によ
り全制御信号の補正が完了する。
る。配列素子数Ｎ＝８の場合、まずｉ＝1,i′＝２とし
て、C1 ｋを基準にしてC2 ｋを決定する。C2 ｋ−C1 ｋ＜τ
０であるので矢印で示すように補正される。次にC3 ｋと
補正後のC2 ｋについてC3 ｋに−C2 ｋに＞τ０であるので
C3 ｋに＝C3 ｋに（不変）とする。次にC4 ｋとC3 ｋについ
て行なうが基準点がδだけ移動する。以下同様操作によ
り全制御信号の補正が完了する。
この説明では相隣なるチヤンネルについて補正を行なつ
たが、次のような簡便な方法もある。すなわち全制御信
号Cikを一律に所定闘値τ０で量子化する方法である。
この場合も第４図（ｂ）に示す本発明の効果が実現でき
ることは明らかである。この場合は第６図の時間差δ＝
０に相当する。整相器特性としてはほぼ同一である。
たが、次のような簡便な方法もある。すなわち全制御信
号Cikを一律に所定闘値τ０で量子化する方法である。
この場合も第４図（ｂ）に示す本発明の効果が実現でき
ることは明らかである。この場合は第６図の時間差δ＝
０に相当する。整相器特性としてはほぼ同一である。
第５図の実施例により、第４図（ｂ）の操作が実施され
ることは明らかである。
ることは明らかである。
以上の説明では第２図の構成すなわちサンプルホールド
による受波整相器について説明したが、第７図に示すよ
うにアナログ・デジタル変換器を含む受波製相器につい
ても同様な効果が期待できる。同図において30−１〜30
−Ｌ（Ｌは正整数で、Ｌ＝N/3）はアナログ・デジタル
変換器、31−１〜31−Ｎはラインメモリ、32は加算器、
33は出力端子である。
による受波整相器について説明したが、第７図に示すよ
うにアナログ・デジタル変換器を含む受波製相器につい
ても同様な効果が期待できる。同図において30−１〜30
−Ｌ（Ｌは正整数で、Ｌ＝N/3）はアナログ・デジタル
変換器、31−１〜31−Ｎはラインメモリ、32は加算器、
33は出力端子である。
このようなアナログ・デジタル変換器の場合も他の制御
信号が電気的結合を介して、アナログ信号に重畳し、整
相器の特性を劣化させるため本特許が有効である。
信号が電気的結合を介して、アナログ信号に重畳し、整
相器の特性を劣化させるため本特許が有効である。
以上の説明では、超音波ビームの収束点が一点である、
固定収束の場合について述べた。収束点を実時間で変え
る、いわゆるダイナミツクフオーカスの場合にも本発明
は有効である。
固定収束の場合について述べた。収束点を実時間で変え
る、いわゆるダイナミツクフオーカスの場合にも本発明
は有効である。
また、以上の説明では超音波ビーム収束について述べた
が、ビーム偏向についても本特許は有効である。
が、ビーム偏向についても本特許は有効である。
このように、本発明によれば、各配列素子の制御信号間
の時間差が零または整定時間以上であるのでサンプルホ
ールドおよび、またはアナログデジタル変換出力が安定
し、よつて受波整相器の信号対雑音比，ダイナミツクレ
ンジの改善に寄与する所が大である。
の時間差が零または整定時間以上であるのでサンプルホ
ールドおよび、またはアナログデジタル変換出力が安定
し、よつて受波整相器の信号対雑音比，ダイナミツクレ
ンジの改善に寄与する所が大である。
第１図は従来装置の説明図、第２図はサンプルホールド
型整相器の説明図、第３図は従来法の問題点説明図、第
４図は本発明の実施例の制御信号の時系列を示すタイム
シーケンス、第５図は本発明の実施例を示すブロツク
図、第６図は第５図の動作説明図、第７図は本発明の他
の実施例を示すブロツク図である。 20,21,25……メモリ、22……減算器、23……比較器、24
……切換器。
型整相器の説明図、第３図は従来法の問題点説明図、第
４図は本発明の実施例の制御信号の時系列を示すタイム
シーケンス、第５図は本発明の実施例を示すブロツク
図、第６図は第５図の動作説明図、第７図は本発明の他
の実施例を示すブロツク図である。 20,21,25……メモリ、22……減算器、23……比較器、24
……切換器。
フロントページの続き (72)発明者 近藤 真一 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 梅村 晋一郎 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 片倉 景義 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−43879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−7233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−59974（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】配列振動素子を構成する振動子素子のうち
の複数素子の各々に、所望の位置もしくは方向からの超
音波の波面が到達する時刻に基づき、前記複数素子への
受信信号をサンプリングし加算することにより、前記所
望の位置もしくは所望の方向からの超音波に感度を有す
る超音波受波ビーム特性の整相出力を得る超音波受波整
相回路において、前記複数素子のそれぞれにおける前記
受波信号を所定のサンプリング周期でサンプリングする
サンプリング手段とサンプリングされたそれぞれの受波
信号を保持する保持手段とを複数個有し、前記保持手段
の出力を加算して整相出力とする加算器と、前記複数の
サンプリング手段のそれぞれのサンプリング時刻を制御
する制御手段とを有し、上記複数のサンプリング手段の
いずれのサンプルタイミングも、他のサンプリング手段
のサンプルタイミングに対して各サンプリング手段の出
力整定時間より長い時間差を有するか、さもなければ時
間差が零であることを特徴とする超音波受波整相回路。 - 【請求項２】前記サンプリング手段がアナログデジタル
変換器であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の超音波受波整相回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011976A JPH0710258B2 (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 超音波受波整相回路 |
| US06/673,945 US4679176A (en) | 1983-11-24 | 1984-11-21 | Ultrasonic receiving apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011976A JPH0710258B2 (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 超音波受波整相回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60156439A JPS60156439A (ja) | 1985-08-16 |
| JPH0710258B2 true JPH0710258B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=11792631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011976A Expired - Lifetime JPH0710258B2 (ja) | 1983-11-24 | 1984-01-27 | 超音波受波整相回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710258B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5143879A (ja) * | 1974-09-30 | 1976-04-14 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
| JPS527233A (en) * | 1975-07-07 | 1977-01-20 | Hitachi Medical Corp | Ultra-sonic vibrator driving unit |
| JPS5259974A (en) * | 1975-11-12 | 1977-05-17 | Hitachi Medical Corp | Method of controlling ultrasonic vibrator and device therefor |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP59011976A patent/JPH0710258B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60156439A (ja) | 1985-08-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |