JPH1033531A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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Publication number
JPH1033531A
JPH1033531A JP8196301A JP19630196A JPH1033531A JP H1033531 A JPH1033531 A JP H1033531A JP 8196301 A JP8196301 A JP 8196301A JP 19630196 A JP19630196 A JP 19630196A JP H1033531 A JPH1033531 A JP H1033531A
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JP
Japan
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signal
converter
circuit
echo signal
baseband signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP8196301A
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English (en)
Inventor
Masato Ando
昌人 安藤
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波の送受波に基づいて得られるエコー信
号を直交検波してこれよりも低周波のベースバンド信号
に変換する受波回路を備えた超音波診断装置において、
ベースバンド信号を得る場合に混入する本来不要なオフ
セット成分を有効に除けるようにする。 【解決手段】 受波回路41〜4nは、ベースバンド信号
をデジタル化するA/Dコンバータ24i,24qと、超
音波を送受波しない場合のA/Dコンバータ24i,2
4qの出力をオフセットデータとして記憶するメモリ2
6i,26qと、このメモリ26i,26qから読み出され
たオフセットデータをアナログ化するD/Aコンバータ
28i,28qと、A/Dコンバータ24i,24qでデジ
タル化される前のベースバンド信号からD/Aコンバー
タ28i,28qの出力を差し引く減算回路22i,22q
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波の送受波に
基づいて得られるエコー信号を直交検波してこれよりも
低周波のベースバンド信号に変換する受波回路を備えた
超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の超音波診断装置には、図2に示す
構成のものがある。
【0003】同図において、11〜1nは超音波を送受波
する振動子、21〜2nは各振動子11〜1nを駆動して超
音波を送波するための送波回路、51〜5nは各振動子1
1〜1nにより超音波エコーを受波して得られるエコー信
号の時相を揃えるための受波回路である。そして、送波
回路21〜2nと受波回路51〜5nとは、共に各振動子1
1〜1nごとに個別に設けられている。6は各々の受波回
路51〜5nの出力を加算する加算回路である。
【0004】上記の各受波回路51〜5nの構成は全て同
じであるから、ここでは1チャンネル分の受波回路51
についてさらに説明すると、この受波回路51は、振動
子11から出力されるエコー信号を増幅するプリアンプ
8、このプリアンプ8を通ったエコー信号の遅延時間を
微調整するための小遅延線10、この小遅延線10によ
る遅延時間を選定するためのマルチプレクサ12、エコ
ー信号の遅延時間を粗調整するための大遅延線14、こ
の大遅延線14による遅延時間を選定するためのマルチ
プレクサ16を備える。
【0005】上記構成の超音波診断装置において、たと
えばある1つのチャンネルの送波回路21から駆動パル
スが出力されたとすると、この駆動パルスによって振動
子11が励振駆動されて所定の周波数(たとえば5MHz)
の超音波が図示しない被検体に向けて発射される。
【0006】被検体から反射した超音波エコーが再びこ
の振動子11に受波されると、ここで電気信号に変換さ
れてエコー信号として出力される。このエコー信号は、
超音波の発振周波数を中心とした高周波の信号である。
図3に示す例では、5MHzを中心として、帯域幅が3
MHzの信号である。
【0007】そして、この高周波のエコー信号は、プリ
アンプ8で増幅された後、マルチプレクサ12を通り、
小遅延線10で小さな遅延時間が与えられた後、さら
に、マルチプレクサ16を通って大遅延線14で比較的
大きな遅延時間が与えられる。こうして、各チャンネル
ごとに時相が揃った各々のエコー信号は、加算回路6に
おいて加算される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図2に示し
た超音波診断装置は、高周波のアナログのエコー信号を
そのままの状態で整相加算する構成であるから、各々の
受波回路51〜5nも、高周波の信号に対応した構成のも
のを採用せねばならず、また、加算回路6で加算後のエ
コー信号をデジタル化する場合にも、高速のA/Dコン
バータを使用する必要があるので、信号の取り扱いが困
難である。
【0009】そこで、従来技術では、このような高周波
のエコー信号の取り扱い難さを解消するために、エコー
信号を直交検波してこれよりも低周波のベースバンド信
号に変換するようにした超音波診断装置が提案されてい
る(たとえば、U.S.Patent,4669314号参
照)。図3に示す例では、直交検波により直流(DC)を
中心として3MHzの帯域幅をもつベースバンド信号と
なる。
【0010】しかしながら、エコー信号を直交検波して
低周波のベースバンド信号を得る場合には、エコー信号
に参照信号sin,cosを混合するための混合回路や、ベー
スバンド信号を増幅する直流アンプなどから不要な信号
(以下、これをオフセット信号という)がベースバンド信
号に混入する。そして、このような不要なオフセット信
号の混入のために、超音波の送受波に基づく忠実な診断
画像が得られなくなる等の不都合を生じる。
【0011】その対策として、たとえば、直流アンプの
出力側に結合コンデンサを介在させると、上記の不要な
直流のオフセット成分を除くことができるものの、これ
と同時に、本来必要なエコー信号に含まれる直流成分も
除かれてしまうので妥当でない。
【0012】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、エコー信号を直交検波してベー
スバンド信号を得る場合に混入する本来不要なオフセッ
ト成分を有効に除くようにすることを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために、超音波の送受波に基づいて得られる
エコー信号を直交検波してこれよりも低周波のベースバ
ンド信号に変換する受波回路を備えた超音波診断装置に
おいて、次の構成を採る。
【0014】すなわち、本発明では、受波回路は、ベー
スバンド信号をデジタル化するA/Dコンバータと、超
音波を送受波しない場合のA/Dコンバータの出力をオ
フセットデータとして記憶するメモリと、このメモリか
ら読み出されたオフセットデータをアナログ化するD/
Aコンバータと、前記A/Dコンバータでデジタル化さ
れる前のベースバンド信号から前記D/Aコンバータの
出力を差し引く減算回路とを含む。
【0015】この構成によれば、エコー信号が存在しな
い場合に得られるオフセットデータのみをメモリに記憶
し、エコー信号が存在するときに、このメモリからオフ
セッデータを読み出してアナログ化してベースバンド信
号からこの信号を差し引くので、不要なオフセット信号
を確実に除くことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態に係る
超音波診断装置の要部を示すブロック図である。
【0017】同図において、11〜1nは超音波を送受波
する振動子、21〜2nは各振動子11〜1nを駆動して超
音波を送波するための送波回路、41〜4nは各振動子1
1〜1nにより超音波エコーを受波して得られる高周波の
エコー信号を直交検波してこれよりも低周波のベースバ
ンド信号I1〜In,Q1〜Qnに変換するとともに、各ベ
ースバンド信号I1〜In,Q1〜Qnの時相を揃えるため
の受波回路である。そして、送波回路21〜2nと受波回
路41〜4nとは、共に各振動子11〜1nごとに個別に設
けられている。また、6i,6qは各々の受波回路41〜
4nから出力されるベースバンド信号I1〜In,Q1〜Q
nをそれぞれ加算する加算回路である。
【0018】上記の各受波回路41〜4nの構成は全て同
じであるから、ここでは1チャンネル分の受波回路41
についてさらに詳しく説明する。
【0019】この受波回路41は、振動子11から出力さ
れるエコー信号を増幅するプリアンプ8、このプリアン
プ8を通ったエコー信号に対してそれぞれ参照信号cos
(ωt+φ),sin(ωt+φ)[ここに、ωはエコー信号の中
心角周波数、tは時間、φは位相シフト量]を混合してこ
れよりも低周波で位相が90°異なるベースバンド信号
I1,Q1に変換する混合回路18i,18q、各混合回路
18i,18qの出力からノイズ等の高周波成分を除くた
めのローパスフィルタ20i,20qを備える。
【0020】さらに、この実施形態の特徴として、差動
増幅器22i,22q、A/Dコンバータ24i,24q、
メモリ26i,26q、D/Aコンバータ28i,28q、
およびファースイトイン・ファーストアウト回路(以
下、FIFO回路という)30i,30qを含む。
【0021】差動増幅器22i,22qは、特許請求の範
囲における減算回路に相当するもので、ローパスフィル
タを通ったベースバンド信号I1,Q1とD/Aコンバー
タ28i,28qの出力信号との差信号を増幅するもので
あり、また、メモリ26i,26qは超音波を送受波しな
い場合のA/Dコンバータ24i,24qの出力をオフセ
ットデータとして記憶するものである。また、FIFO
回路30i,30qは、A/Dコンバータ24i,24qで
デジタル化されたベースバンド信号I1,Q1に対して所
定の遅延時間を与えて各チャンネルごとのベースバンド
信号I1,Q1の時相を揃えるために設けられている。
【0022】次に、図1に示した構成の超音波診断装置
の動作について説明する。なお、ここでは、1つのチャ
ンネルの受波回路41に着目して説明するが、他のチャ
ンネルの受波回路42〜4nについても基本的な動作は同
じである。
【0023】いま、1つの受波回路41についてみる
と、その混合回路18i,18qや差動増幅器22i,2
2qなどからは本来不要なオフセット信号がベースバン
ド信号に混入するおそれがある。
【0024】そこで、この不要なオフセット信号を除く
ために、送波回路21からの駆動パルスの出力を停止
し、振動子11による超音波の送受波に基づくエコー信
号が存在しない状態において、差動増幅器22i,22q
の出力をA/Dコンバータ24i,24qでデジタル化す
る。この場合の差動増幅器22i,22qの出力は、ベー
スバンド信号I1,Q1が存在せず、オフセット信号のみ
が存在する状態であるので、図外のコントローラからの
制御によって、A/Dコンバータ24i,24qの出力を
オフセットデータとしてメモリ26i,26qに記憶す
る。
【0025】このようにしておいてから、次に、送波回
路21から駆動パルスを出力する。この駆動パルスによ
って振動子11が励振駆動されて所定の周波数(ここでは
5MHz)の超音波が図示しない被検体に向けて発射され
る。
【0026】被検体から反射した超音波エコーが再びこ
の振動子11に受波されると、ここで電気信号に変換さ
れてエコー信号として出力される。そして、この高周波
(ここでは、5MHzを中心として3MHzの帯域幅)のエ
コー信号は、プリアンプ8で増幅された後、混合回路1
8i,18qでそれぞれ参照信号cos(ωt+φ),sin(ωt
+φ)と混合されて低周波(ここでは、直流(DC)を中心
として3MHzの帯域幅)のベースバンド信号I1,Q1に
変換され、さらに、ローパスフィルタ20i,20qでノ
イズ等の高周波成分が除かれた後、差動増幅器22i,
22qの一方の入力部に入力される。
【0027】この入力タイミングに合わせて、図外のコ
ントローラからの制御により、メモリ26i,26qから
予め記憶されているオフセッデータを読み出し、このオ
フセットデータをD/Aコンバータ28i,28qでアナ
ログ化して差動増幅器22i,22qの他方の入力部に入
力する。
【0028】各差動増幅器22i,22qは、各ローパス
フィルタ20i,20qの出力信号からD/Aコンバータ
28i,28qの出力信号を差し引くので、各差動増幅器
22i,22qの出力は、不要なオフセット信号が除かれ
て本来必要なベースバンド信号I1,Q1のみとなる。
【0029】こうして、オフセット信号が除かれたベー
スバンド信号I1,Q1は、A/Dコンバータ24i,2
4qでデジタル化される。その場合、入力されるベース
バンド信号I1,Q1は、オフセット信号が除かれている
ため、ダイナミックレンジを大きく設定でき、しかも、
ベースバンド信号I1,Q1の周波数は、比較的低いの
で、従来のように高速のものを使用する必要がない。
【0030】デジタル化後のベースバンド信号I1,Q1
は、FIFO回路30i,30qに入力されて所定の遅延
時間が与えられて出力される。これにより、各チャンネ
ルの受波回路41〜4nで時相が揃った各々のベースバン
ド信号I1〜In,Q1〜Qnは、加算回路6i,6qにおい
て加算される。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、エコー信号を直交検波
してベースバンド信号を得る場合に混入する本来不要な
オフセット成分を有効に除くことができる。このため、
ベースバンド信号をデジタル化して扱う場合に、A/D
コンバータのダイナミックレンジを大きく設定でき、し
かも、ベースバンド信号は低周波になっているから、従
来のような高速のA/Dコンバータを使用する必要がな
くなり、有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の要部
を示すブロック図である。
【図2】従来の高周波のエコー信号を扱う中央処理装置
の要部を示すブロック図である。
【図3】高周波のエコー信号の周波数と、このエコー信
号を直交検波してベースバンド信号に変換した場合の周
波数とを示す周波数分布図である。
【符号の説明】
11〜1n…振動子、21〜2n…送波回路、41〜4n…受
波回路、6i,6q…加算回路、18i,18q…混合回
路、22i,22q…差動増幅器(減算回路)、24i,2
4q…A/Dコンバータ、26i,26q…メモリ、28
i,28q…D/Aコンバータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波の送受波に基づいて得られるエコ
    ー信号を直交検波してこれよりも低周波のベースバンド
    信号に変換する受波回路を備えた超音波診断装置におい
    て、 前記受波回路は、ベースバンド信号をデジタル化するA
    /Dコンバータと、超音波を送受波しない場合のA/D
    コンバータの出力をオフセットデータとして記憶するメ
    モリと、このメモリから読み出されたオフセットデータ
    をアナログ化するD/Aコンバータと、前記A/Dコン
    バータでデジタル化される前のベースバンド信号から前
    記D/Aコンバータの出力を差し引く減算回路とを含む
    ことを特徴とする超音波診断装置。
JP8196301A 1996-07-25 1996-07-25 超音波診断装置 Pending JPH1033531A (ja)

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JP (1) JPH1033531A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002028158A (ja) * 2000-07-18 2002-01-29 Fukuda Denshi Co Ltd 超音波診断装置
JP2002085402A (ja) * 2000-09-13 2002-03-26 Aloka Co Ltd 超音波診断装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002028158A (ja) * 2000-07-18 2002-01-29 Fukuda Denshi Co Ltd 超音波診断装置
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