JPH0975349A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信ビームフォーミングにおける重みづけに
要する回路規模を低減することで、コンパクトで低コス
トの超音波診断装置を実現する。 【解決手段】 遅延線ＤＬ１〜ＤＬｎの入力バッファと
して使用するＴＲｂ１〜ＴＲｂｎを中心とするベース接
地アンプ回路においてベース電位Ｖｃを制御することで
同アンプのゲインを変化させる。これによりビームフォ
ーミングにおける重みづけを新たなゲイン制御アンプの
付加なしに実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の振動子からな
る探触子によりエコー信号を受信し、遅延加算を行なう
機能を持つ超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置の送受信においては、複
数の振動子から構成される探触子により、広範囲の被検
部位について質の高い画像を得る手法が最近ではよく用
いられている。

【０００３】複数の振動子からなる探触子によりエコー
信号を受信し、遅延加算を行なう機能を持つこの種の超
音波診断装置の一つは、図９に示すように構成されてい
る。図９はリニアスキャンにおける複数の振動子により
エコー信号を受信した場合の信号の合成を示すものであ
る。１〜８は振動子、５２〜５７は遅延線、６０は加算
器、１００は反射体である。

【０００４】図９の動作について説明する。反射体１０
０により反射した信号を振動子１〜８で受信するとき、
反射体１００から各振動子までの距離は異なるため、反
射体から各振動子までの信号の到達時間に差が発生す
る。この時間差を遅延線５２〜５７により補正し、加算
器６０により加算して１つの出力を得る。この手法を以
後、フォーカスをすると言う。フォーカスをすることで
ビームを細く絞ることができ、分解能を向上することが
できるほか、ランダムノイズを低減することができ、Ｓ
／Ｎ比を向上させることができる。

【０００５】遅延線としてはアナログ方式の遅延線がよ
く用いられているが、最近ではＡ／Ｄ変換器とディジタ
ルメモリを組み合わせたディジタル遅延線も使用され始
めている。アナログ遅延線における遅延時間の切替は中
間タップ付きのアナログ遅延線のタップをアナログスイ
ッチで切り換える方式が一般的である。

【０００６】リニアスキャンにおいては反射体からアパ
チャー中心へ延ばした線（以下、ビームと称する）は振
動子の配列方向と垂直である。従って、アパチャー中心
から対称な位置にある振動子、すなわち振動子１と振動
子８，振動子２と振動子７，振動子３と振動子６，振動
子４と振動子５に必要な遅延時間は等しいため、各々の
遅延時間の等しい信号を加算してから遅延手段に入力す
ることで遅延手段の数を半分に減らすことができる。こ
の方式をフォールド・オーバと呼ぶ。

【０００７】フォールドオーバを行なった例を図１０に
示す。図１０において５２〜５４は遅延線、３６１〜３
６４は加算器である。２次元スキャンを考慮にいれたリ
ニアスキャンの遅延加算部を図１１に示す。

【０００８】図１１において１〜１６は振動子、２１〜
２８は２：１のアナログスイッチ、２９は８：４のクロ
スポイントスイッチ（以下、ＣＰＳと略す）部で、電圧
−電流変換器６１〜６８と、８：４のＣＰＳ７０と、電
流−電圧変換器７１〜７４より構成されている。１３０
は遅延加算部で、可変遅延線３０〜３２と加算器３３〜
３５より構成される。

【０００９】次に図１１における動作を説明する。リニ
アスキャンにおけるビームの移動は選択する振動子をス
イッチで順次切り換ることで行なわれる。図１１におい
ては１６個の振動子１〜１６のうち８個を選択するよう
になっており、アナログスイッチ２１〜２８を全てａ側
にすることで振動子１〜８が選択され、ビームの位置は
振動子４と５の中間に設定される。次に、アナログスイ
ッチ２１をｂ側に接続すると、振動子１の代わりに振動
子９が選択され、アパチャーは振動子２〜９となりビー
ム位置は振動子５と振動子６の間に移動する。同様にア
ナログスイッチ２１〜２８を順次切り換えていくことで
ビームの位置を移動させることができる。

【００１０】アナログスイッチ２１〜２８で選択された
信号はＣＰＳ部２９に入力される。ＣＰＳ部２９では、
アナログスイッチ２１〜２８を通過した８つの信号を、
必要な遅延時間の等しい２つずつの信号を加算し、ａ〜
ｄの４種類を出力するフォールド・オーバを行なう。Ｃ
ＰＳ部２９に入力した信号は電圧−電流変換器６１〜６
８により電流信号に変換され、ＣＰＳ７０の接続により
電流加算されたのち、電流−電圧変換器７１〜７４によ
り電圧信号に変換されて出力される。

【００１１】ＣＰＳ部２９より出力された信号は遅延加
算部１３０に入力され、遅延線３０〜３２および加算器
３３〜３５により遅延加算されて出力される。次に、セ
クタスキャンでの複数振動子からの受信信号を合成する
方法につき図１２を用いて説明する。

【００１２】図１２において１〜８は振動子、５２〜５
８は遅延線、６０は加算器、１００は反射体である。セ
クタスキャンにおいてはビーム角を偏向するため、振動
子の配列方向とビームのなす角θは自在に変化する。し
たがってリニアスキャンで行なわれるようなフォールド
オーバを用いることができず、チャンネルの数だけ、図
１２においては８チャンネル分の遅延手段を用意する必
要がある。

【００１３】セクタスキャンはビームの偏向角を変える
ことでスキャンを行なうため、常に同一の振動子群を用
いる。以上、リニアスキャンおよびセクタスキャンにお
ける受信フォーカシング手法について述べてきたが、送
信においても各振動子のパルス発生タイミングを調整す
ることでフォーカシングを行なうことができる。

【００１４】次に、受信ビームフォーミングにおける各
振動子のゲイン制御について説明する。リニアスキャン
においては、アパチャー中心に対しアパチャー端部のゲ
インを下げることがよく行なわれる。これ重み付けと呼
ばれ、ビームのサイドローブのレベルを低減する効果を
有する。重み付け関数としては高速フーリエ変換などで
用いられる窓関数が使われる。

【００１５】セクタスキャンでは、ビームを偏向したと
き、各振動子からフォーカス点までの距離がリニアスキ
ャンのようにアパチャー中心に対し対称でないことに起
因するビーム形状の崩れを補正するためにゲイン補正を
行なう。図１２に示したようにビームがチャンネル８の
ほうに偏向している場合のゲイン補正の例を図１３に示
す。

【００１６】図１３において横軸がチャンネル番号、縦
軸がゲインである。図１３ではチャンネル番号が小さい
ほど、つまりフォーカス点からの距離が遠いエレメント
でゲインが高くなるように設定する。図１２ではチャン
ネル番号と遅延量の関係が単調増加とはならないが、実
際にはチャンネルピッチが細かく、遅延時間のほとんど
がビーム偏向に使用されるため、チャンネル番号と遅延
量の関係は単調増加あるいは単調減少となり、ゲイン制
御は直線で代用できる。ゲインの制御には図１４に示す
ような回路を用いる。

【００１７】図１４において５２〜５８は遅延線、６０
は加算器、１００は反射体、１５１〜１５８は電圧でゲ
インを制御できるゲイン制御アンプ、１５９はアンプゲ
インの制御電圧を発生する制御回路である。

【００１８】図１５に制御電圧の発生器の具体例を示
す。２５１〜２５８はＤ／Ａ変換器、２５９は重み付け
データ計算のための演算装置である。各チャンネルの重
み付けデータは演算装置２５９で計算され、データバス
を通してＤ／Ａ変換器２５１〜２５８に送られ、Ｄ／Ａ
変換器２５１〜２５８によりアナログ変換されたデータ
がゲイン制御アンプ１５１〜１５８に制御電圧として送
られる。

【００１９】図１６は制御電圧の発生器の別の例を示
す。図１６において２５９は演算装置、２５１、２５２
はＤ／Ａ変換器、３５１〜３５７は抵抗器である。ま
ず、演算装置２５９においてアパチャー中央とアパチャ
ー端部の重み付けデータが計算され、Ｄ／Ａ変換器２５
１，２５２に送られる。Ｄ／Ａ変換器２５１，２５２で
アナログ変換されたデータは抵抗３５１〜３５７により
形成される抵抗列３５８の両端に加えられる。抵抗列３
５８の抵抗３５１〜３５７により分圧された電圧はちょ
うど重み付け関数になるように抵抗値が設定されてい
る。この各分圧された電圧をゲイン制御アンプ１５１〜
１５８に制御電圧として供給する。

【００２０】この方法ではＤ／Ａ変換器が２個で済み、
また制御データの計算もアパチャー中心と端部の２つで
よいという利点を持つ。この図１６の回路によりリニア
スキャンでの重み付けを行なった例のブロック図を図１
７に示す。

【００２１】図１７は図１１の構成に図１６の回路を組
み込んだものである。この例においてＣＰＳ部２９では
フォールドオーバと、必要な遅延時間が長い順に並べ替
える作業を行なっており、リニアスキャンではｄがビー
ムの中心、ａが端部となる。従って、ｄ，ｃ，ｂ，ａの
順にゲインを高くする。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】このような重み付け制
御回路をリニアスキャンあるいはセクタスキャンの装置
で使用する場合、次のような問題点が発生する。

【００２３】１点目は専用のゲイン制御アンプが必要な
ことで物量の増大が発生することである。２点目は、ゲ
イン制御アンプを図１８に示すように振動子の直後に位
置させたい場合のゲイン補正アンプの制御方法である。
ゲイン制御アンプを図１８に示すような位置におくこと
は、微小なエコー信号を長い距離に渡り引き回すことに
よる飛び込みノイズの影響を回避するのに有効な手段で
ある。リニアスキャンではスイッチによりアパチャー位
置を移動させるため、ゲイン制御アンプ１５１〜１５８
の端部１５１，１５８がアパチャーの端部と一致しない
場合が出てくる。たとえば振動子５〜１２を選択する場
合にはアパチャーの端部の信号はゲイン制御アンプ１５
４，１５５に入力するため、図１６で示した抵抗分割に
よる制御電圧の生成回路は使用できなくなってしまう。

【００２４】３点目にセクタスキャンによるＢモード像
においてはこの補正方法がビーム形状を整えるのに有効
であるが、ドプラなどの感度を必要とする用途では逆に
Ｓ／Ｎ比を低下させてしまうことである。

【００２５】本発明はこのような従来の問題を解決する
ものであり、物量の増加を防ぎ安価で優れた品質の超音
波診断装置を実現するものである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の超音波診
断装置は、複数の振動子からなる探触子によりエコー信
号を受信し、遅延加算を行なう機能を持つ超音波診断装
置において、複数の前記振動子の出力を遅延するアナロ
グ遅延線と、各アナログ遅延線の入出力に配置されたバ
ッファアンプとを設け、各バッファアンプのゲインを制
御して受信における重み付けを行なうことを特徴とし、
遅延線のバッファアンプをゲイン制御アンプとして用い
るようにしたものである。

【００２７】請求項２記載の超音波診断装置は、複数の
振動子からなる探触子によりエコー信号を受信し、遅延
加算を行なう機能を持つ超音波診断装置において、環状
に連結された複数の抵抗と、各々の抵抗の端子電圧をエ
コー信号のゲイン制御アンプの制御信号に供給するバッ
ファアンプと、重み付けの最高／最低の２つの電圧を発
生するＤ／Ａ変換器と、発生した電圧を環状の抵抗のい
ずれかの端子に接続できるスイッチ群とを設けたことを
特徴とし、抵抗分圧方式の制御信号発生器において分割
抵抗を環状に配置し、Ｄ／Ａ変換器と分割抵抗の間にマ
ルチプレクサを設け、分割抵抗のどの端子にもＤ／Ａ変
換器に出力がつながるようにしたものである。

【００２８】請求項３記載の超音波診断装置は、複数の
振動子からなる探触子によりエコー信号を受信し、遅延
加算を行なう機能を持つ超音波診断装置において、重み
付けの最高／最低の２つの電圧を発生するＤ／Ａ変換器
と、Ｄ／Ａ変換器で発生した２つの電圧を両端に加える
縦列に連結された複数の抵抗と、各々の抵抗の端子電圧
を入力しチャンネル数分の出力のいずれかに接続するス
イッチ群と、スイッチ群より出力された電圧信号をエコ
ー信号のゲイン制御アンプの制御信号に供給するバッフ
ァアンプとを設けたことを特徴とし、リニアスキャンに
おいてはスイッチ群としてクロスポイントスイッチを用
いて重み付けデータの並び換えを行なうようにしたもの
である。

【００２９】請求項４記載の超音波診断装置は、複数の
振動子からなる探触子によりエコー信号を受信し、遅延
加算を行なう機能を持つ超音波診断装置において、重み
付けの最高／最低の２つの電圧を発生するＤ／Ａ変換器
と、Ｄ／Ａ変換器で発生した２つの電圧を両端に加える
縦列に連結された複数の抵抗と、複数のサンプルホール
ド回路と、縦列された抵抗の各端子を一方の入力、サン
プルホールド回路の出力を他方の入力とし、入力に接続
されたサンプルホールド回路の隣に位置するサンプルホ
ールド回路に選択された入力信号を入力するスイッチよ
り構成される重み付け制御回路とを設けたことを特徴と
し、リニアスキャンにおいては環状に接続したサンプル
ホールド回路により重み付けデータの並べ換えを行なう
ようにしたものである。

【００３０】請求項５記載の超音波診断装置は、請求項
２において、スイッチ群の出力線の本数をチャンネル数
の１／ｎに減らして、小規模な回路で実現できるように
したものである。

【００３１】請求項６記載の超音波診断装置は、複数の
振動子からなる探触子によりエコー信号を受信し、遅延
加算を行なう機能を持つ超音波診断装置において、単一
のＤ／Ａ変換器と、前記Ｄ／Ａ変換器のデータを取り込
むチャンネル数分のサンプルホールド回路とを設け、サ
ンプルホールド回路の出力によりエコーゲインを制御す
ることを特徴とし、各サンプルホールド回路の出力によ
りゲインの制御を行なうようにしたもので、サンプルす
る順序を変えることでリニアスキャンにおけるデータの
並び換えを行なえるようにしたものである。

【００３２】請求項７記載の超音波診断装置は、複数の
振動子からなる探触子によりエコー信号を受信し、遅延
加算を行なう機能を持つ超音波診断装置において、単一
のＤ／Ａ変換器と、複数のサンプルホールド回路と、隣
合うサンプルホールド回路の出力とＤ／Ａ変換器の出力
のいずれかを選択するスイッチと、スイッチで選択され
た入力をサンプルし、サンプルホールド回路の出力によ
りエコーゲインを制御することを特徴とし、請求項６に
おいてサンプルホールド回路の環状接続を可能にするこ
とでリニアスキャンにおけるデータの並び換えを可能に
したものである。

【００３３】請求項８に記載の超音波診断装置は、複数
の振動子からなる探触子によりエコー信号を受信し、遅
延加算を行なう機能を持つ超音波診断装置において、セ
クタスキャンのＢモードではフォーカス点と各チャンネ
ル間の距離による減衰を補正するゲイン補正を行ない、
ドプラモードではフォーカス点に近いチャンネルのゲイ
ンを上げるよう構成したことを特徴とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１〜図８に基づいて説明する。なお、従来例と同様の作
用をなすものには同一の符号を付けて説明する。

【００３５】〔第１の実施の形態〕図１は本発明の〔第
１の実施の形態〕における超音波診断装置の遅延線回路
を示す。この遅延線回路は図１７に示した超音波診断装
置の遅延加算部１３０に置き代わる部分で、ゲイン制御
アンプ１５１〜１５４を別途設けなくても、この遅延線
回路がその機能も果たすように構成されている。

【００３６】ＤＬ１〜ＤＬｎは遅延線、ＴＲａ１〜ＴＲ
ａｎ，ＴＲｂ１〜ＴＲｂｎ，ＴＲｃ２〜ＴＲｃｎはトラ
ンジスタ、Ｒ１１〜Ｒｎ１，Ｒ１２〜Ｒｎ２，Ｒ１３〜
Ｒｎ３，Ｒ２４〜Ｒｎ４，Ｒ２５〜Ｒｎ５，Ｒ２６〜Ｒ
ｎ６は抵抗、Ｃ１〜Ｃｎ，Ｃ２１〜Ｃｎ１，Ｃ２２〜Ｃ
ｎ２はコンデンサである。入力Ｉｎ１，Ｉｎ２，………
にはＣＰＳ部２９の電流−電圧変換器７４，７３，……
…の出力が接続される。

【００３７】この遅延線回路は、遅延線と遅延線用バッ
ファアンプおよび中間タップからの入力アンプにより構
成されている。遅延線バッファアンプは、トランジスタ
ＴＲａ２〜ＴＲａ（ｎ＋１）を中心とする出力バッファ
と、トランジスタＴＲｂ１〜ＴＲｂｎを中心とする入力
バッファより構成されており、出力バッファはエミッタ
フォロア、入力バッファはベース接地回路であり、電流
の形で入力した信号をＲ２１〜Ｒ（ｎ＋１）１により電
圧に変換する回路構成である。Ｒ１３〜Ｒｎ３とＲ２１
〜Ｒ（ｎ＋１）１は遅延線の特性インピーダンスＺｏに
等しい。また、中間入力アンプはトランジスタＴＲｃ２
〜ＴＲｃｎを中心に構成されており、信号を電流の形に
変換してトランジスタＴＲｂ１〜ＴＲｂｎの入力バッフ
ァに流し込む。

【００３８】中間入力アンプのベース電位Ｖａと入力ア
ンプのベース電位Ｖｃは、図示されていない制御回路に
より制御されている。ベース電位を変えることでトラン
ジスタのエミッタ抵抗の大きさが変わりアンプとしての
ゲインを変化することができる。

【００３９】中間入力アンプのベース電位は前段の遅延
線を通ってきた信号のレベルと釣り合いがとれるようゲ
インが１になるような電圧値Ｖａで固定されている。一
方、ベース電位Ｖｃは制御により変化できるようにして
あるため、エミッタ抵抗の値が変動し、入力アンプのゲ
インを変えることができる。すなわち、前段より入力し
た信号ほどゲインを高く、あるいは低くすると云うこと
ができるわけである。

【００４０】このことを利用して重み付けを行なう。リ
ニアスキャンにおいてはアパチャー中心に近いほど遅延
量が要求されるため、各段のゲインを１より大きくして
おくと遅延時間の長いほど、つまりアパチャー中心に近
いほどゲインが高くなるため重み付けができる。

【００４１】本実施の形態においては、遅延線のバッフ
ァアンプにより重み付けを行なうことができるため、ゲ
イン制御アンプは不要となり、回路規模の小さな超音波
診断装置を実現できる。

【００４２】〔第２の実施の形態〕図２は本発明の超音
波診断装置の〔第２の実施の形態〕における重み付け回
路を示す。この重み付け回路は図１５に示したＤ／Ａ変
換器２５１〜２５８に相当し、または図１６に示したＤ
／Ａ変換器２５１，２５２と抵抗列３５８に相当する。

【００４３】ＢＦ１〜ＢＦｎはバッファアンプ、Ｒ１〜
Ｒｎは抵抗、２７０は２：ｎのマルチプレクサである。
マルチプレクサ２７０の２本の入力にアパチャー中心の
ゲインを制御するゲイン制御電圧Ｖｔｏｐとアパチャー
端部のゲイン制御電圧Ｖｂｏｔがそれぞれ入力される。
入力信号はマルチプレクサで選択された場所から出力さ
れ抵抗Ｒ１〜ｎの各端子に分割された電圧を出力し、バ
ッファアンプＶｃ１〜Ｖｃｎを介してゲイン制御アンプ
に入力される。本実施の形態では制御線が２本ですむた
め制御部分の物量を低減できるという特徴を有する。ま
た、本実施の形態ではＶｔｏｐとＶｂｏｔの接続位置が
変化するため、Ｒ１〜Ｒｎの抵抗は同一の値であること
が望ましい。

【００４４】マルチプレクサ２７０の制御は次のように
行われる。先ず、リニアスキャンではアパチャーの中心
となるチャンネルのゲインを制御するバッファアンプに
最高の電圧Ｖｔｏｐが、アパチャーの端にあたるバッフ
ァアンプに最低の電圧Ｖｂｏｔが接続される。これによ
りアパチャーの中心でゲインが高く、端に行くほどゲイ
ンが低くなるような制御信号が生成される。リニアスキ
ャンではアパチャーの位置が変化するのでアパチャーの
位置が変更されるたびに上記のように接続がし直され
る。

【００４５】セクタスキャンにおいてはＶｔｏｐがバッ
ファアンプＢＦ１、ＶｂｏｔがバッファアンプＢＦｎに
接続されるか、あるいはその逆で Ｖｔｏｐがバッファ
アンプＢＦｎ、ＶｂｏｔがバッファアンプＢＦ１に接続
され、図１３に示したような重み付けがなされるための
ゲイン制御電圧を出力する。

【００４６】この実施の形態では、マルチプレクサを使
用することにより、振動子の直後にゲイン制御アンプを
位置させた場合においてもリニアスキャンにおける重み
付けが実現できる。

【００４７】〔第３の実施の形態〕図３は本発明の超音
波診断装置の〔第３の実施の形態〕の重み付けゲイン制
御電圧発生回路を示す。この重み付け回路は図１５に示
したＤ／Ａ変換器２５１〜２５８に相当し、または図１
６に示したＤ／Ａ変換器２５１，２５２と抵抗列３５８
に相当する。

【００４８】ＢＦ１〜ＢＦｎはバッファアンプ、Ｒ１〜
Ｒｎ−１は抵抗、２７１はｎ：ｎのクロスポイントスイ
ッチである。抵抗Ｒ１〜Ｒｎ−１により分圧して作成し
た各チャンネル用重み付け制御電圧はクロスポイントス
イッチ２７１によりデータの順序が変えられてバッファ
ＢＦ１〜ＢＦｎに入力される。これによりリニアスキャ
ンにおけるアパチャー移動に伴う問題が解決される。

【００４９】リニアスキャンにおいてはアパチャーの中
心となるチャンネルのゲインを制御するチャンネルのＣ
ＰＳ出力端子がＶｔｏｐに近いＣＰＳの入力端子に接続
され、順次アパチャーの端に行くにつれてＶｂｏｔに近
いＣＰＳの入力端子に接続されることで重み付けがなさ
れる。リニアスキャンではアパチャーの位置が変化する
ので、アパチャーの位置が変更される度に上記のように
接続がし直される。

【００５０】セクタスキャンにおいてはＶｔｏｐがバッ
ファアンプＢＦ１、以下小さい番号のバッファアンプか
ら順次接続されＶｂｏｔがバッファアンプＢＦｎに接続
されるか、あるいはその逆でＶｔｏｐがバッファアンプ
ＢＦｎ、ＶｂｏｔがバッファアンプＢＦ１に接続され、
図１３に示したような重み付けがなされるためのゲイン
制御電圧を出力する。

【００５１】この実施の形態では、クロスポイントスイ
ッチによりデータの並び換えを行なうことで振動子の直
後にゲイン制御アンプを位置させた場合においてもリニ
アスキャン時のゲイン補正が実現できる。

【００５２】〔第４の実施の形態〕図４は本発明の超音
波診断装置の〔第４の実施の形態〕の重み付けゲイン制
御電圧発生回路を示す。この重み付け回路は図１５に示
したＤ／Ａ変換器２５１〜２５８に相当し、または図１
６に示したＤ／Ａ変換器２５１，２５２と抵抗列３５８
に相当する。

【００５３】ＢＦ１〜ＢＦｎはバッファアンプ、Ｓ／Ｈ
１〜Ｓ／Ｈ（ｎ＋１）はサンプルホールド回路、ＳＷ１
〜ＳＷｎは切換えスイッチ、Ｒ１〜Ｒｎ−１は抵抗であ
る。スイッチＳＷ１〜ＳＷｎは最初はｂ側に接続されて
いる。抵抗Ｒ１〜Ｒｎ−１により分圧して作成した各チ
ャンネル用重み付け制御電圧はサンプルホールド回路Ｓ
／Ｈ１〜Ｓ／Ｈｎに取り込まれ、バッファＢＦ１〜ＢＦ
ｎを介して図示されないゲイン制御アンプに入力する。
リニアスキャンでのアパチャー移動に対応するために
は、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎはａ側に切り換えられ、サ
ンプルホールド回路の入力と出力が環状に接続される。
この状態でサンプルホールド回路Ｓ／Ｈ（ｎ＋１）がサ
ンプル動作を行ない、サンプルホールド回路Ｓ／Ｈｎの
データがサンプルホールド回路Ｓ／Ｈ（ｎ＋１）にコピ
ーされる。以後、順番にサンプルホールド回路Ｓ／Ｈ
ｎ，Ｓ／Ｈ（ｎ−１），…，Ｓ／Ｈ２，Ｓ／Ｈ１と順次
サンプル動作を行なうことで重み付けデータがシフトさ
れる。この動作を繰り返すことでリニアスキャンにおけ
るアパチャー移動に対応が可能となる。

【００５４】この実施の形態によれば、環状に接続した
サンプルホールド回路によりデータの並び換えをおこな
うことで振動子の直後にゲイン制御アンプを位置させた
場合においてもリニアスキャン時のゲイン補正が実現で
きる。

【００５５】〔第５の実施の形態〕図５は本発明の超音
波診断装置の〔第５の実施の形態〕の重み付け回路を示
す。この重み付け回路は図１５に示したＤ／Ａ変換器２
５１〜２５８に相当し、または図１６に示したＤ／Ａ変
換器２５１，２５２と抵抗列３５８に相当する。

【００５６】ＢＦ１〜ＢＦｎはバッファアンプ、Ｒ１〜
Ｒｎは抵抗、２７２は２：ｎ／２のマルチプレクサであ
る。マルチプレサの２本の入力にアパチャー中心のゲイ
ンを制御電圧Ｖｔｏｐとアパチャー端部のゲイン制御電
圧Ｖｂｏｔがそれぞれ入力される。マルチプレクサ２７
１の出力は分割抵抗の端子の１本おきに接続されてい
る。このためマルチプレクサ２７１のうちの切換えスイ
ッチの数が低減される。マルチプレクサ２７１の出力本
数は少ないほど規模が小さくて済むという特徴を有する
が精度との兼ね合いで決定されるものである。

【００５７】この実施の形態によれば、第２の実施の形
態に加え、物量を低減することができる。 〔第６の実施の形態〕図６は本発明の超音波診断装置の
〔第６の実施の形態〕の重み付け回路を示す。この重み
付け回路は図１５に示したＤ／Ａ変換器２５１〜２５８
に相当し、または図１６に示したＤ／Ａ変換器２５１，
２５２と抵抗列３５８に相当する。

【００５８】２８０はＤ／Ａ変換器、ＳＨ１〜ＳＨｎは
サンプルホールド回路である。Ｄ／Ａ変換器２８０では
各チャンネルの重み付けデータを順番にアナログ信号に
変換する。変換されたアナログデータはサンプルホール
ド回路ＳＨ１〜ＳＨｎに取り込まれるが、図示されない
シーケンス制御回路により取り込み順序が変更される。
これによりリニアスキャンにおけるアパチャー位置変更
に起因する問題が解決される。

【００５９】この実施の形態では、サンプルホールド回
路のサンプル順序を換えることで、振動子の直後にゲイ
ン制御アンプを位置させてもリニアスキャンにおける重
み付けが実現できる。

【００６０】〔第７の実施の形態〕図７は本発明の超音
波診断装置の〔第７の実施の形態〕の重み付け回路を示
す。この重み付け回路は図１５に示したＤ／Ａ変換器２
５１〜２５８に相当し、または図１６に示したＤ／Ａ変
換器２５１，２５２と抵抗列３５８に相当する。

【００６１】２８０はＤ／Ａ変換器、ＳＨ１〜ＳＨ（ｎ
＋１）はサンプルホールド回路、ＢＦ１〜ＢＦｎはバッ
ファアンプ、ＳＷ１〜ＳＷｎは切換えスイッチである。
Ｄ／Ａ変換器２８０では各チャンネルの重み付けデータ
を順番にアナログ信号に変換する。切換えスイッチＳＷ
１〜ＳＷｎはｂ側に接続されており、変換されたアナロ
グデータは順次、サンプルホールド回路ＳＨ１〜ＳＨｎ
に取り込まれ、バッファＢＦ１〜ＢＦｎを介して図示さ
れないゲイン制御アンプに入力する。リニアスキャンで
のアパチャー移動に対応するためには、スイッチＳＷ１
〜ＳＷｎはａ側に切り換えられ、サンプルホールド回路
ＳＨ１〜ＳＨ（ｎ＋１）の入力と出力が環状に接続され
る。この状態でサンプルホールド回路Ｓ／Ｈ（ｎ＋１）
がサンプル動作を行ない、サンプルホールド回路Ｓ／Ｈ
ｎのデータがサンプルホールド回路Ｓ／Ｈ（ｎ＋１）に
コピーされる。以後、順番にサンプルホールド回路Ｓ／
Ｈｎ（ｎ−１），…，Ｓ／Ｈ２，Ｓ／Ｈ１と順次サンプ
ル動作を行なうことで重み付けデータがシフトされる。
この動作を繰り返すことでリニアスキャンにおけるアパ
チャー移動に対応が可能となる。

【００６２】この実施の形態では、サンプルホールド回
路を環状に接続させることで、振動子の直後にゲイン制
御アンプを位置させてもリニアスキャンにおける重み付
けが実現できる。

【００６３】〔第８の実施の形態〕図８は本発明の〔第
８の実施の形態〕におけるセクタスキャン時の超音波診
断装置の重み付けを示している。

【００６４】図８は横軸にチャンネル番号、縦軸にゲイ
ンを表している。ここでは図１２のようにチャンネル８
の側にビームが偏向している場合である。このときＢモ
ードのゲイン補正は図の○印で表すようにフォーカスよ
り各振動子までの距離に比例してゲインを上げる。これ
に対しドプラ（カラーフローを含む）では逆に図中の×
印のようにフォーカスからの距離が近いチャンネルほど
ゲインを上げる。

【００６５】この実施の形態によると、ドプラモードに
おいて優れたＳ／Ｎ比を、またＢモードでは優れた分解
能を得ることができる。

【００６６】

【発明の効果】請求項１の構成によれば、遅延線のバッ
ファアンプによりゲイン制御を行なうことができ、回路
規模を増やすことなく重み付け機能を備えた超音波診断
装置を実現できる。

【００６７】請求項２の構成によれば、マルチプレクサ
を用いることにより小さい回路規模でリニアスキャンで
のアパチャー移動に対応した重み付け機能を備えた超音
波診断装置を実現できるという利点を有する。

【００６８】請求項３の構成によれば、クロスポイント
スイッチによりデータの並び換えを行なうことで振動子
の直後にゲイン制御アンプを位置させた場合においても
リニアスキャン時のゲイン補正が実現できる。

【００６９】請求項４の構成によれば、サンプルホール
ド回路を環状に接続することで精度がよく、かつリニア
スキャンでのアパチャー移動に対応し、少ない制御信号
で制御可能な重み付け機能を備えた超音波診断装置を実
現できるという利点を有する。

【００７０】請求項５の構成によれば、請求項２のマル
チプレクサの出力ライン数を減らし、重み付け機能の回
路規模をさらに小さくした超音波診断装置を実現できる
という利点を有する。

【００７１】請求項６の構成によれば、１つのＤ／Ａ変
換器の複数のシーケンスにより出力される複数のアナロ
グデータをチャンネル数だけのＳ／Ｈ回路で取り込み、
その取り込み順序を変えることでリニアスキャンのアパ
チャー移動に対応した重み付け機能を備えた超音波診断
装置を実現できるという利点を有する。

【００７２】請求項７の構成によれば、１つのＤ／Ａ変
換器の複数のシーケンスにより出力される複数のアナロ
グデータをチャンネル数だけのＳ／Ｈ回路で取り込み、
また、サンプルホールド回路を環状に接続することでデ
ータのローテーションを可能にし、リニアスキャンのア
パチャー移動に対応した重み付け機能を備えた超音波診
断装置を実現できるという利点を有する。

【００７３】請求項８の構成によれば、セクタスキャン
においてビーム偏向時のゲイン補正をＢモードではフォ
ーカス点からの距離が長いチャンネルに高いゲインを与
えることでビーム形状を向上させ、また、ドプラモード
では逆にフォーカス点からの距離が短いチャンネルに高
いゲインを与えることで感度の向上を得るという方式に
より質の高い画像表示を可能にした超音波診断装置を実
現できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断
装置の遅延線回路の概略回路図

【図２】本発明の第２の実施の形態における超音波診断
装置の重み付け回路を示す概略ブロック図

【図３】本発明の第３の実施の形態における超音波診断
装置の重み付けゲイン制御電圧発生回路を示す概略ブロ
ック図

【図４】本発明の第４の実施の形態における超音波診断
装置の重み付けゲイン制御電圧発生回路を示す概略ブロ
ック図

【図５】本発明の第５の実施の形態における超音波診断
装置の重み付け回路を示す概略ブロック図

【図６】本発明の第６の実施の形態における超音波診断
装置の重み付け回路を示す概略ブロック図

【図７】本発明の第７の実施の形態における超音波診断
装置の重み付け回路を示す概略ブロック図

【図８】本発明の第８の実施の形態におけるセクタスキ
ャン時の超音波診断装置の重み付けを示すゲイン説明図

【図９】第１の従来例における超音波診断装置のリニア
スキャンの説明図

【図１０】第２の従来例における超音波診断装置のリニ
アスキャンにおけるフォールドオーバの説明図

【図１１】第３の従来例における超音波診断装置のリニ
アスキャンにおける２次元スキャン方式の説明図

【図１２】第４の従来例における超音波診断装置のリニ
アスキャンにおけるマスタスレーブ方式の説明図

【図１３】第５の従来例における超音波診断装置のセク
タスキャンにおける重み付けの説明図

【図１４】第６の従来例における超音波診断装置のゲイ
ン制御部の概略ブロック図

【図１５】第７の従来例における超音波診断装置のゲイ
ン制御信号発生部の概略ブロック図

【図１６】第８の従来例における超音波診断装置のゲイ
ン制御信号発生部の別の例の概略ブロック図

【図１７】第９の従来例における重み付け回路を含む超
音波診断装置の遅延加算を示す概略ブロック図

【図１８】第１０の従来例における超音波診断装置の重
み付け回路の問題点を示す説明図

【符号の説明】

１〜１６ 振動子 ２１〜２８ ２：１のアナログスイッチ ２９ ８：４のクロスポイントスイッチ部 ３０〜３２ 可変遅延線 ３３〜３５ 加算器 ５２〜５７ 遅延線 ６０ 加算器 ６１〜６８ 電圧−電流変換器 ７０ ８：４のクロスポイントスイッチ ７１〜７４ 電流−電圧変換器 １００ 反射体 １３０ 遅延加算部 １５１〜１５８ 電圧でゲインを制御できるアンプ １５９ アンプゲインの制御電圧を発生する
制御回路 ２５１〜２５８ Ｄ／Ａ変換器 ２５９ 演算装置 ２７０ ２：ｎのマルチプレクサ ２７１ ｎ：ｎのクロスポイントスイッチ ２７２ ２：ｎ／２のマルチプレクサ ２８０ Ｄ／Ａ変換器 ３５１〜３５７ 抵抗器 ３５８ 抵抗列 ３６１〜３６４ 加算器 ＤＬ１〜ＤＬｎ 遅延線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 尚 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の振動子からなる探触子によりエコ
   ー信号を受信し、遅延加算を行なう機能を持つ超音波診
   断装置において、 複数の前記振動子の出力を遅延するアナログ遅延線と、 各アナログ遅延線の入出力に配置されたバッファアンプ
   とを設け、各バッファアンプのゲインを制御して受信に
   おける重み付けを行なう超音波診断装置。
2. 【請求項２】 複数の振動子からなる探触子によりエコ
   ー信号を受信し、遅延加算を行なう機能を持つ超音波診
   断装置において、 環状に連結された複数の抵抗と、 各々の抵抗の端子電圧をエコー信号のゲイン制御アンプ
   の制御信号に供給するバッファアンプと、 重み付けの最高／最低の２つの電圧を発生するＤ／Ａ変
   換器と、 発生した電圧を環状の抵抗のいずれかの端子に接続でき
   るスイッチ群とを設けた超音波診断装置。
3. 【請求項３】 複数の振動子からなる探触子によりエコ
   ー信号を受信し、遅延加算を行なう機能を持つ超音波診
   断装置において、 重み付けの最高／最低の２つの電圧を発生するＤ／Ａ変
   換器と、 Ｄ／Ａ変換器で発生した２つの電圧を両端に加える縦列
   に連結された複数の抵抗と、 各々の抵抗の端子電圧を入力しチャンネル数分の出力の
   いずれかに接続するスイッチ群と、 スイッチ群より出力された電圧信号をエコー信号のゲイ
   ン制御アンプの制御信号に供給するバッファアンプとを
   設けた超音波診断装置。
4. 【請求項４】 複数の振動子からなる探触子によりエコ
   ー信号を受信し、遅延加算を行なう機能を持つ超音波診
   断装置において、 重み付けの最高／最低の２つの電圧を発生するＤ／Ａ変
   換器と、 Ｄ／Ａ変換器で発生した２つの電圧を両端に加える縦列
   に連結された複数の抵抗と、 複数のサンプルホールド回路と、 縦列された抵抗の各端子を一方の入力、サンプルホール
   ド回路の出力を他方の入力とし、入力に接続されたサン
   プルホールド回路の隣に位置するサンプルホールド回路
   に選択された入力信号を入力するスイッチより構成され
   る重み付け制御回路とを設けた超音波診断装置。
5. 【請求項５】 スイッチ群の出力線の本数をチャンネル
   数の１／ｎに減らしたことを特徴とする請求項２記載の
   超音波診断装置。
6. 【請求項６】 複数の振動子からなる探触子によりエコ
   ー信号を受信し、遅延加算を行なう機能を持つ超音波診
   断装置において、 単一のＤ／Ａ変換器と、 前記Ｄ／Ａ変換器のデータを取り込むチャンネル数分の
   サンプルホールド回路とを設け、サンプルホールド回路
   の出力によりエコーゲインを制御する超音波診断装置。
7. 【請求項７】 複数の振動子からなる探触子によりエコ
   ー信号を受信し、遅延加算を行なう機能を持つ超音波診
   断装置において、 単一のＤ／Ａ変換器と、 複数のサンプルホールド回路と、 隣合うサンプルホールド回路の出力とＤ／Ａ変換器の出
   力のいずれかを選択するスイッチと、 スイッチで選択された入力をサンプルし、サンプルホー
   ルド回路の出力によりエコーゲインを制御する超音波診
   断装置。
8. 【請求項８】 複数の振動子からなる探触子によりエコ
   ー信号を受信し、遅延加算を行なう機能を持つ超音波診
   断装置において、セクタスキャンのＢモードではフォー
   カス点と各チャンネル間の距離による減衰を補正するゲ
   イン補正を行ない、ドプラモードではフォーカス点に近
   いチャンネルのゲインを上げるよう構成した超音波診断
   装置。