JPS6284748A

JPS6284748A - 超音波受波整相器

Info

Publication number: JPS6284748A
Application number: JP22361285A
Authority: JP
Inventors: 俊雄小川; 景義片倉; 真一近藤; 晋一郎梅村; 宏池田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1985-10-09
Filing date: 1985-10-09
Publication date: 1987-04-18

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装置の受信整相器に関
するものである。

〔発明の背景〕

敬小遅延時間の受信信号を整相する前置遅延手段と比較
的大きい遅延時間の受波信号を整相−する主遅延手段と
を用いる受信整相器が特公昭５７−５２０５７号に示さ
れている。ここで、遅延手段としてはプへ常アナログＬ
　−Ｃ弾延線、電荷移相素子、デジタルメモリなどが用
いられていた。

また、受信期間に上記前を眞遅延手段を切換えることは
切換ノイズ発生のため実現できなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、受信期間中に超音波ビームの収束点に応じて
前！遅延手段を切換えると同時に前置遅延手段の出力を
組合せ、加算する複数の加算手段を切換えることによシ
ダイナミックフォーカスを可能とする受信整相器を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

かかる目的を達成するため、本発明は、保持手段と記憶
手段とをもつ主り４砥手段を具備し、上記前置遅延手段
の切換時刻および加算手段の切換時刻と上記保持手段の
保持時刻とを同期させ、それぞれの切換時刻に発生した
切換ノイズが消滅した時刻に保持手段によシ保持するこ
とにより、切換ノイズの影響を除去し、記憶手段に記憶
し、受信信号を整相しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。

第１図は受波ダイナミックフォーカスの説明図であり、
Ｔｌ　＊　Ｔｔ　Ｉ・・・　Ｔ、は配列振動子の各素子
、Ｒ１、Ｒｚは深度、Ａｔ　、Ｂｓ　　（！＝１゜２、
・・、ｎ）は各素子と深度Ｒｓ　＊　Ｒｚとを結ぶγ）
（）で、円弧ＯＡ＋、ＯＢ＋はそれぞれ中心がＲ１゜Ｒ１２
、生伍ＯＲ＋、ＯＲｚの円弧である。

受波ダイナミックフォーカスを行うためには深度Ｒ１か
らの受波信号を整相するためには配列素子Ｔ＋はＴｌＡ
ｌの距離に対応する遅延時間を補償し、深度孔２からの
受波信号を整相するためにはＴＩＢ＋の距離に対応する
遅延時間を補償する必要がある。

の微小距離に対応する微小遅延時間を補償する前置遅延
手段とＴ３Ａ３に対応する主遅延手段とを持つことによ
シ受波整相器が実現できる。

受波ダイナミックフォーカスを行うためには各深度にお
いて受波ビームが収束するように前置遅延手段および主
遅延手段を制御すればよい。

第２図は従来例であり、１，２．・・・、ｎは配列素子
、１０−２・・・・・・１Ｏ−（ｎ−１）は前置遅延素
子、１１−１・・・・・・１１−ｍは保持回路、１２−
１・・・・・・１２−ｍは主遅延素子、１３−１・旧・
・１３−ｍは前置遅延の加算器、１９−１・・・・・・
１９−ｍは主遅延の出力、２０は加算器、３ｏは受波祭
相器出力端子である。但しｍ＝ｎ／３（ｍ：正整数）で
ある。ここで加算器１３までを前置遅延手段、それ以降
を主遅延手段とよぶこととする。ここで、前ＩＩｔ遅延
素子の素子間の遅延時間τ電は電子ピッチｄ１偏向角θ
、音速Ｃからで与えられることが知られている。第２図の場合前電遅
延素子１０−２．１０−５．・・・、１Ｏ−（ｎ−１）
の遅延時間はτ！であり、前置遅延素子１０−３．１０
−６．　＝、　１０−（ｎ−２）の遅延時間は２ＴＩで
ある。また主遅延素子の遅延時間Ｔ２は第１図の作図か
ら求められるが実際には受波信号は口径中心の素子に最
初に到達するので、口径中心の受波信号を口径の外側の
受波信号に対して遅延させる必要がある。

第２図に示す構成で受波蟹相が可能であるが、受波期間
中に前ｌｆ、遅延を切換えるタイミングについて第３図
（ａ）及び第３図Ｃｂ）を用いて説明する。

第３図（ａ）の１０は前置遅延素子であシ、例えばタッ
プ付インダクタンス（Ｌ）、キャパシタンス（Ｃ）遅延
線である。１４はマルチプレクサ、αは保持回路１１お
よび主遅延素子１２の制御信号、βはマルチプレクサ１
４の制御信号である。第３図（ｂ）に示すように制御信
号βを制＃侶号αに対して時間！＞Ｏ）だけ先行して同
期して発生させる。ここで切換ノイズは７時間後に完全
に消滅するとする。このようにすれば、受波期間中に前
置遅延をマルチプレクサ１４により切換えても、保持回
路１１に保持されるデータには、切換ノイズの影響は現
われない。

次に受波時間中に行う前置遅延の切換回数について説明
する。

受波ビームの収束点に応じて連、読的に前置遅延を切換
えればよいが、主遅延手段のチャンネル間指向特性が比
較的広いため切換回数が非常に少なくてよい。

第４図は主遅延手段のチャンネル間指向特性例である。

いま、第２図に示すように前置遅延によシ、３の入力、
１の出力とするとき、主遅延のチャンネル間指向特性は
、（２）式において素子ピッチが３ｄ＝１．９２ｍの場
合に対応し、第１零点θ０はとなる。（ここでｄ　＝　
０．６４咽、λ＝０．４３簡とした）このように、主遅延手段のチャンネル間指向特性が広い
ため、重複するように数点切換ればよい。

従って、第１図、第４図に示すように配列素子の中心か
ら離れた素子では前置遅延の指向特性をＩＶ、　ＩＩｌ
、　Ｉｌ、　　Ｉの順に３回切換える必要がある。

一方、中心の配列素子は指向特性Ｉのままで切換える必
要はない。

第５図に示すように、受波口径りを中心対称にＤ＋　、
　Ｄ富Ｔ　Ｄｓ−＋　”　　に分割したとき、最外側Ｄ
４の受波口径では、前置遅延の制御信号β４は指向特性
を■〜１に順次変化させる。部分口径Ｄ３　、　Ｄ２　
、　Ｄｔについては図の如く順次変化させるがその切換
点が減少する。

以上の説明において、切換点の数は受波口径、深度、前
置遅延の構成によ＃）ａ々変形されることは明らかであ
る。

また、以上の説明においては、リニア型撮動子を仮定し
たが、第６図に示すようなコンベックス型振動子につい
ても同様である。ここでＲＯは振動子の曲率半径、Ｄは
受波全口径である。

第６図において、受波口径の外側の振動子Ｔ。

〜Ｔ３の前置遅延が同位相ならば主遅延のチャンネル間
指向特性は■となる。受波ビームは収束点孔に形成させ
る必要があるので外側の振動子Ｔ１〜Ｔ３の指向特性は
■の方向に形成されるように前置遅延を制御する必要が
ある。

第７．第８図は本発明の一実施例であり、１゜２．３・
・・・・・、ｎは配列振動子、１０は前置遅延素子、１
３は加算器、１，２．・・・・・・９ｍ（またはｍ’　
）は加算器１３の出力である。（ａ）図のように配列撮
動子を配列方向に等分割し、３個ずつ組合せた場合、第
１図に示す受波信号の波面の位相を合わすためには、第
４図に示すように１　ピッチ３ｄ（ｄ）−ｉ配列素子ピ
ッチ）の指向特性を口径の中心付近では■またはＨのパ
ターンに、口径の外側では■または■のパターンになる
ように前置遅延素子を制御する。したがって、前＃遅延
時間の最大値は最外側の前置遅延素子で決定する。一方
、口径の中心付近では前置遅延時間は小さくてよいので
、第７図（ｂ）に示すように、前置遅延素子の出力を３
個以上加算しても、位相合せすることが可能である。

この組合せは配列撮動子ロ径、収束点位置により最適に
設計される。

第８図は本発明の具体例であり、２１はｎ入力ｍ出力の
切換器である。２２は切換器２１を切換える制御信号を
発生する制御回路である。切換器２１−１と２１−２の
出力本数は第７図のように異なるが、説明の簡略化のた
め第８図においては同一としている。１１は第２図と同
様の保持回路である。第３図の（ｂ）と同様に制御回路
２２の後述する切換タイミングβ１′、β２′を第３図
の（ｂ）の前置遅延素子の切換タイミングβと同様に保
持回路１１の保持タイミングαよシ一定時間Ｔだけ進め
ておく。前述と同一理由により切換器２１の切換ノイズ
は受信信号に混入しないので受波ダイナミックフォーカ
スが可能となる。

第９図は切換器２１であシ、２３は演算増幅器、２４は
制御信号β′入力端子、ＳＷは制御信号有のときＯＮ、
無のときＯＦＦとなるスイッチ、Ｒは抵抗である。かか
る構成とすれば、制御信号有のとき、第７図に示す加算
動作をすることは明らかである。

第１０図は制御回路２２の制御信号β′のタイムチャー
トの例であり、ｔ＝０は送波時刻、β１′は第８図の切
換器２１−１の制御信号、β２′は切換器２１−２の制
御信号である。

本発明はリニア型探触子のみならず、第６図に示すよう
なコンベックス型探触子についても有効である。

また、以上の説明では、深度方向に口径を変化していな
い。しかし近距離になるにつれて、口径を小さくするこ
とによシ、比較的少ない遅延時間で良好な分解能を得る
ことができる、いわゆる、可変口径が有効である。本発
明は上記可変口径と組合せても有効である。

また、本発明における前置遅延素子の遅延時間が零の場
合も本発明が有効であることは明らかである。

このように、本発明により前置遅延素子の遅延時間と、
その出力の組合せを深度方向に切換えることが可能とな
り、蛍波ダイナミックフォーカスが可能となる。

したがって、超音波診断装置の高性能化が実現され、診
断に寄与する所は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明図、第２図は本発明の実施例を示
す図、第３図（ａ）は本発明の実施例を示す図、同図Φ
）はその動作を示す図、第４図、第５図は本発明の動作
を示す図、第６図はコンベックス型振動子における前置
遅延の指向特性を示す図、第７図乃至第１０図は本発明
の一実施例を示す図である。１０・・・前置遅延素子、１１・・・保持回路、１３・
・・加算器、２１・・・切換回路。代理人　弁理士　小川勝男−１、Ｃ゛不　　１　図￥Ｊ　Ｚ　図１３図（６しジ（ｂ）￥：Ｊ　４　図猪５図

Claims

【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・位相
を制御することにより超音波ビームを偏向、収束させ断
層像を得る超音波断層装置において、微小遅延を整相す
る前置遅延手段と、比較的大きい遅延を整相する主遅延
手段と、上記前置遅延手段の出力を組合せ加算する複数
の加算手段と、上記複数の加算手段の切換手段とを具備
し、上記主遅延手段は保持手段と記憶手段とからなり超
音波ビームの収束点に応じて、上記前置遅延手段を切換
えると同時に、上記加算手段を切換えるそれぞれの時刻
と上記保持手段の保持する時刻を同期させることにより
受波信号を整相することを特徴とする超音波受波整相器
。