JPS60156439A - 超音波受波整相回路 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子走査形超音波断層撮像装置に用いる受波
整相器の構成に関する。

〔発明の背景〕

従来の受波整相器の構成を第１図に示す。■。

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ャ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った。

これに対し、第２図に示すような方法がかって提案され
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、０１〜ＯＮ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。

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）、ｂ＝ｔ
〜Ｍ　（Ｍは時系列を示す番号）である。′ｆはサンプ
リング間隔時間であり、例えば１００〜５ＬＩＯｎｓの
値である。τ０はサンプリングホールドの静定時間であ
り、例えば１０ｎｓ程度の値である。Ｃｉ’　ｋ’はＣ
ｉｋ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’　との時間差にτとする。ここで
便宜上、τ。、ｔは′ｒ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Ｃｉ　ｋより静定時間τ。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’に’がＣｉｋにて（τくτ０）時間後
に存在する場合、電気的結合により、受波（ｇ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
τ。より小さいので、サンプルボールド出力は、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、特に信号めダイナミックレンジ、信号対雑音比など
に問題が生ずることになる。

〔発明の目的〕

そこで本発明の目的は、配列素子への受装信号の整相に
おける上記従来技術の欠点に鋭み、信号対雑音比及びダ
イナミックレンジのより大きな受波整相器を提供するに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、配列した素子への受波信号の位相差がサンプ
ルホールドの静定時間τ０より短かい場合には、位相合
せ精度を犠牲にして、上記サンプルホールドの静定時間
τ０で定まる所定閾値以上の位相差でサンプルホールド
するとこな特徴とする。

以下図面を用いてより詳細に説明する。

第４図は本特許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。

（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
ルホールドの静定時間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。

そこで本特許においては（ｂ）図に示すように各制御信
号の時刻間隔をＣｉ　ｋ＝ｃｉ’　ｋ’　（〜は差分）
が一定量値（＝整定時間）τ０より大ならばＣ１’　ｋ
’　＝Ｃｉ’　ｋ’　とし、τｏ以下ならばＣｉ’に’
＝Ｃ１ｋ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
．０　ＭＨｚの場合、整相器の位相合せ精度は１０〜３
０ｎｓ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、サンプルホールド静定時
間τ０は約Ｉｏｎｓであるのでサンプルボールド制御信
号の時刻を本特許の操作により量子化しても。

音響特性に影響が現わｉｙ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τｏ　／　２とする方法。

すなわちＣｉ　ｋ　＝Ｃｉ’　ｋ’　≧ＴＯならＣｉ’
　ｋ’　＝Ｃｉ’　ｋ’　、　Ｃｉ　ｋ　−Ｃｉ’　ｋ
’　≧τｏ／２ならＣｉ’　ｋ’　＝Ｃｉ　ｋ−＋−ｔ
ｏ　、　Ｃｉ　ｋ”ｃｉ’　ｋ’　（τ。／２ならＣ１
’　ｋ’　＝Ｃｉ　ｋとする方法を採用してもよい。

【発明の実施例〕

第５図は本発明の実施例であり、２０は制御信号Ｃｉ　
ｋのメモリ、２１は制御信号Ｃｉ’に’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Ｃｉ　
ｋ−Ｃｉ’　ｋ’の入力端子、ｅは一定閾値（整定時間
τ０）の入力端子、ｆは出力端子であり、時間差Ｃｉ　
ｋ　”　Ｃｉ’　ｋ’が閾値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はそれぞわ入力端子、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のとき端子りと端子ｇが接続され、制御信号Ｃ
ｉ’に’　が端子ｑより出力する。−力制御信号ｆが０
のとき端子ｇと端子ｑが接続さＩｔ？ｌｔｉ御信号Ｃｉ
ｋが端子Ｌｌ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８−１゜ｉ′＝２
として、Ｃａｋを基べ１！にしてＣ２１，を決定する。

Ｃ２ｋ　Ｃ１１ｃ　＜τ０であるので矢印で示すように
補丁される。次にＣ３にと補正後の０２ｋについてＣ３
に−Ｃ２Ｉｃ〉τ０であるので０３に一０３ｋ　（不変
）とする。次にＣ４にと０３ｋについて行なうが基準点
がδだり移動する。

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ャンネルについて補正を行なっ
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を一律に所定閾値τ０で量子化する方法である
。この場合も第４図（ｂ）に示す本特許の効果が実現で
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。

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整相器につい
ても同様な効果が期待できる。同図において３０−１〜
３（１−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。

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、いわゆるダイナミックフォーカスの場合にも本特許
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。

〔発明の効果〕

このように、本特許によれば、各配列素子の制御信号間
の時間差が零または静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、よって受波整相器の信号対雑音比、ダイナミックレ
ンジの改善に寄与する所が大である。

【図面の簡単な説明】

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ずタイム
シーケンス、第５図は本発明の実施例を示すブロック図
、第６図は第５図の動作説明図、第７図は本特許の他の
実施例を示すブロック図である。 ２０．２１．２５・・・メモリ、２２・・・減算器、２
３■　１　図 第　２　ロ イ−〈 −Ｎ　’１ ダ　３　図 第　４　図 第　５　口 ′ｔρ ■７図 −ｔｔ ■　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、配列振動子の各素子の送波または受波信号の振幅９
   位相を制御することにより超音波ビームを偏向または収
   束させ断層像を得る超音波断層装置において、特定時刻
   の受波信号値を保持する手段を複数個具備し、上記複数
   個の保持手段の保持時刻間の時間差が上記保持手段の静
   定時間で決まる所定間値以上または零であることを特徴
   とする超音波受波整相回路。 ２、前記保持時刻は前記保持手段の静定時間で量子化さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の超音波受波整相回
   路。