JP2005168903A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic diagnostic device composed of a small number of components capable of generating transmission pulses to a plurality of vibrators in a simpler circuit and by less control. <P>SOLUTION: In a transmission sub beam former 119, ramp waves Vi are generated by an integration circuit 111, transmission timing signals t1 and t2 to pulse generation circuits 107 and 108 are generated by comparing the ramp waves Vi with reference voltages V1 and V2 generated by a reference voltage generation circuit 112 by voltage comparators 109 and 110, and the pulse generation circuits 107 and 108 drive the vibrators 103 and 104 by the transmission pulses generated on the basis of the transmission timing signals t1 and t2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数の振動子が２次元に配列された２次元アレイを用いて超音波ビームを送受信することにより電子走査を行なう超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that performs electronic scanning by transmitting and receiving an ultrasonic beam using a two-dimensional array in which a plurality of transducers are two-dimensionally arranged.

配列振動子を用いて体内に超音波の送受信を繰り返し行うことで、体内の２次元情報を得る電子走査式の超音波診断装置の原理はよく知られている。近年、カラーフロー血流映像装置や複合走査、さらに２次元走査の手法などが開発されており、一度に信号を得るための振動子の数は飛躍的に多くなっている。このことから、２次元アレイ振動子の各振動子から異なるタイミングで送信パルスを発生し、ビーム形成を行なうための回路部分も増大するため、例えば特許文献１に示されたような方法により、送信回路の規模を低減する方法が提案されている。   The principle of an electronic scanning ultrasonic diagnostic apparatus that obtains two-dimensional information in the body by repeatedly transmitting and receiving ultrasonic waves in the body using an array transducer is well known. In recent years, color flow blood flow imaging devices, composite scanning, and two-dimensional scanning techniques have been developed, and the number of transducers for obtaining signals at a time has increased dramatically. For this reason, transmission pulses are generated at different timings from each transducer of the two-dimensional array transducer, and the circuit portion for performing beam formation also increases. For example, transmission is performed by a method as disclosed in Patent Document 1 A method for reducing the scale of a circuit has been proposed.

図８Ａは、かかる従来の超音波診断装置における送信回路の部分構成を示す回路図である。図８Ａにおいて、シンクロナスダウンカウンタ１５３が、トリガ信号（図８Ｂ参照）を時間起点として、送信クロックをカウントし、パルスディレイデータＡ〜Ｈに基づきＭだけ遅延をかけて送信粗タイミング信号を生成する。この送信粗タイミング信号がシンクロナスダウンカウンタ１５４に入力され、シンクロナスダウンカウンタ１５４は、パルス数データＮに基づいてパルス数Ｎのパルスを発生する。発生されたパルス数Ｎのパルスは、７ビットシフトカウンタ１５５に入力され、微小時間だけタイミングの異なる８つの送信パルス（図８Ｂ参照）が生成される。これら送信パルスは、図示されないスイッチにより選択され、パルス発生回路により大振幅の送信パルスが生成されて、振動子が駆動される。
米国特許第５，９９７，４７９号明細書（第４図、第５図） FIG. 8A is a circuit diagram showing a partial configuration of a transmission circuit in such a conventional ultrasonic diagnostic apparatus. In FIG. 8A, the synchronous down counter 153 counts the transmission clock starting from the trigger signal (see FIG. 8B), and generates a transmission coarse timing signal with a delay of M based on the pulse delay data A to H. . This coarse transmission timing signal is input to the synchronous down counter 154, and the synchronous down counter 154 generates a pulse with the pulse number N based on the pulse number data N. The generated pulse number N is input to the 7-bit shift counter 155, and eight transmission pulses (see FIG. 8B) having different timings by a minute time are generated. These transmission pulses are selected by a switch (not shown), a transmission pulse having a large amplitude is generated by a pulse generation circuit, and the vibrator is driven.
US Pat. No. 5,997,479 (FIGS. 4 and 5)

しかしながら、上記従来例の送信回路は、シンクロナスダウンカウンタが２個、シフトカウンタおよびいくつかのゲート回路等から構成されており、さらに図示されないパルス選択スイッチが必要であり、回路の構成が複雑で回路規模が大きくなるという問題があった。また、制御する要素として、シンクロナスダウンカウンタのデータやパルス選択スイッチの切り替えデータというように、複数の箇所の制御を必要としていた。   However, the conventional transmission circuit is composed of two synchronous down counters, a shift counter, several gate circuits, and the like, and further requires a pulse selection switch (not shown), resulting in a complicated circuit configuration. There was a problem that the circuit scale became large. In addition, as a control element, control of a plurality of locations is required such as synchronous down counter data and pulse selection switch switching data.

本発明は、上記従来の問題を解決し、複数の振動子に対して、より簡易な回路で、かつ少ない制御で送信パルスを発生できる、物量の少ない超音波診断装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide an ultrasonic diagnostic apparatus with a small amount of material that can generate transmission pulses with a simpler circuit and less control for a plurality of vibrators. To do.

前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の超音波診断装置は、複数の振動子が２次元に配列された２次元アレイと、複数の振動子は複数のグループに分けられ、それぞれのグループ内に送られたグループ送信タイミング信号に基づいてランプ波を発生し、各振動子用に作成された参照信号とランプ波の電圧を電圧比較器で比較することで各振動子の送信タイミング信号を生成し、送信タイミング信号に基づいて各振動子に対する送信パルスを発生させる送信サブビームフォーマとを備えた構成を有している。   In order to achieve the above object, a first ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a two-dimensional array in which a plurality of transducers are two-dimensionally arranged, and the plurality of transducers are divided into a plurality of groups. A ramp wave is generated on the basis of the group transmission timing signal sent in the group, and the reference signal created for each vibrator and the voltage of the ramp wave are compared by a voltage comparator to send the transmission timing of each vibrator. It has a configuration including a transmission sub-beamformer that generates a signal and generates a transmission pulse for each transducer based on the transmission timing signal.

この構成により、複数の振動子に対して、より簡易な回路で、かつ少ない制御線を用いて送信パルスを発生できる。   With this configuration, transmission pulses can be generated for a plurality of vibrators with a simpler circuit and using fewer control lines.

また、本発明に係る第１の超音波診断装置において、送信サブビームフォーマは、電圧比較器に対する参照信号を抵抗分割により電圧比較器の参照信号入力線数より少ない本数の制御信号から生成する参照電圧発生回路を備えた構成を有している。   In the first ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the transmission sub-beamformer generates a reference signal for the voltage comparator from a control signal having a number smaller than the number of reference signal input lines of the voltage comparator by resistance division. It has a configuration including a generation circuit.

この構成により、電圧比較器の数より少ない制御線で送信パルスの発生タイミング信号を生成でき、振動子と本体を接続するケーブルの接続本数を低減することができる。   With this configuration, a transmission pulse generation timing signal can be generated with fewer control lines than the number of voltage comparators, and the number of cables connecting the vibrator and the main body can be reduced.

また、前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の超音波診断装置は、複数の振動子が２次元に配列された２次元アレイと、複数の振動子は複数のグループに分けられ、それぞれのグループ内に送られたグループ送信タイミング信号に基づいて可変移相器により各振動子の送信タイミング信号を生成し、送信タイミング信号に基づいて各振動子に対する送信パルスを発生させる送信サブビームフォーマとを備えた構成を有している。   In order to achieve the above object, the second ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is divided into a two-dimensional array in which a plurality of transducers are two-dimensionally arranged and a plurality of transducers in a plurality of groups. A transmission sub-beamformer that generates a transmission timing signal of each transducer by a variable phase shifter based on a group transmission timing signal sent in each group and generates a transmission pulse for each transducer based on the transmission timing signal It has the composition provided with.

この構成により、複数の振動子に対して、より簡易な回路で、かつ少ない制御線を用いて送信パルスを発生できる。   With this configuration, transmission pulses can be generated for a plurality of vibrators with a simpler circuit and using fewer control lines.

また、本発明に係る第２の超音波診断装置において、送信サブビームフォーマは、可変移相器に対する位相制御信号を抵抗分割により可変移相器の位相制御信号線数より少ない本数の制御信号から生成する位相制御電圧発生回路を備えた構成を有している。   In the second ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the transmission sub-beamformer generates the phase control signal for the variable phase shifter from the number of control signals less than the number of phase control signal lines of the variable phase shifter by resistance division. A phase control voltage generating circuit is provided.

この構成により、可変移相器の数より少ない制御線で送信パルスの発生タイミング信号を生成でき、振動子と本体を接続するケーブルの接続本数を低減することができる。   With this configuration, a transmission pulse generation timing signal can be generated with fewer control lines than the number of variable phase shifters, and the number of cables connecting the vibrator and the main body can be reduced.

さらに、前記の目的を達成するため、本発明に係る第３の超音波診断装置は、複数の振動子が２次元に配列された２次元アレイと、複数の振動子は複数のグループに分けられ、それぞれのグループ内に送られたグループ送信タイミング信号に基づいて可変移相器により各振動子の送信タイミング信号を生成し、送信タイミング信号に基づいて各振動子に対する送信パルスを発生させる送信サブビームフォーマと、それぞれのグループ内の複数の振動子からの受信信号の整相加算を、可変移相器により位相を変化させて行なうことでグループ毎の受信信号を生成し、さらに複数のグループからの受信信号を整相加算することにより受信ビームの偏向、集束を行なう受信ビームフォーマと、同一の振動子に対応する、送信サブビームフォーマの可変移相器と受信ビームフォーマの可変移相器に対して同一の位相制御信号を発生する位相制御電圧発生回路を備えた構成を有している。   Furthermore, in order to achieve the above object, the third ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is divided into a two-dimensional array in which a plurality of transducers are two-dimensionally arranged and a plurality of transducers in a plurality of groups. A transmission sub-beamformer that generates a transmission timing signal of each transducer by a variable phase shifter based on a group transmission timing signal sent in each group and generates a transmission pulse for each transducer based on the transmission timing signal And phasing and summing the received signals from multiple transducers in each group by changing the phase with a variable phase shifter to generate a received signal for each group and receiving from multiple groups The receive beamformer that deflects and focuses the received beam by phasing and summing the signals, and the transmit subbeamformer corresponding to the same transducer It has a structure in which a phase control voltage generating circuit for generating the same phase control signal to the variable phase shifter of the receive beamformer phase shifters.

この構成により、同一の振動子に対して送信側の位相制御と受信側の位相制御で同じ位相制御線を用いることで、位相制御電圧発生回路の回路規模とデータを送るライン数を減らすことができる。したがって、複数の振動子に対して、より簡易な回路で、かつさらに少ない制御線を用いて送信パルスを発生できる。   With this configuration, it is possible to reduce the circuit scale of the phase control voltage generation circuit and the number of lines for sending data by using the same phase control line for phase control on the transmission side and phase control on the reception side for the same vibrator. it can. Therefore, transmission pulses can be generated for a plurality of vibrators with a simpler circuit and using fewer control lines.

本発明によれば、複数の振動子に対して、より簡易な回路で、かつ少ない制御で送信パルスを発生できる、物量の少ない超音波診断装置を提供することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus with a small amount of material that can generate transmission pulses with a simpler circuit and less control for a plurality of transducers.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図である。 (First embodiment)
FIG. 1A is a schematic block diagram showing a configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図１Ａにおいて、超音波診断装置の２次元アレイ１００は、複数のサブアレイ、例えばサブアレイ１０１、１０２、および図示されない複数のサブアレイに分割されている。サブアレイ１０１は、振動子１０３、１０４から構成され、サブアレイ１０２は、振動子１０５、１０６から構成されている。サブアレイ１０１には送信ビームフォーマ１１９が、サブアレイ１０２には送信サブビームフォーマ１２０が接続されている。   In FIG. 1A, the two-dimensional array 100 of the ultrasonic diagnostic apparatus is divided into a plurality of subarrays, for example, subarrays 101 and 102, and a plurality of subarrays not shown. The subarray 101 is composed of transducers 103 and 104, and the subarray 102 is composed of transducers 105 and 106. A transmission beamformer 119 is connected to the subarray 101, and a transmission subbeamformer 120 is connected to the subarray 102.

送信サブビームフォーマ１１９、１２０には、タイミング制御回路１１３から、送信サブビームフォーマ１１９、１２０で使用する送信タイミングトリガ信号が供給され、また、主参照電圧発生回路１１４から、それぞれの送信ビームフォーマで使用する参照電圧データが与えられる。また、図示されていないが、主参照電圧発生回路１１４により、送信ビームフォーマ１１９内の参照電圧発生回路１１２で発生する複数の参照電圧に関する制御信号も供給される。なお、送信サブビームフォーマ１１９と１２０は同一の構成を有しており、以下では、代表して送信サブビームフォーマ１１９の構成について説明する。   Transmission timing trigger signals used in the transmission sub-beamformers 119 and 120 are supplied from the timing control circuit 113 to the transmission sub-beamformers 119 and 120, and used in the respective transmission beamformers from the main reference voltage generation circuit 114. Reference voltage data is provided. Although not shown, the main reference voltage generation circuit 114 also supplies control signals related to a plurality of reference voltages generated by the reference voltage generation circuit 112 in the transmission beamformer 119. The transmission sub beamformers 119 and 120 have the same configuration, and the configuration of the transmission subbeamformer 119 will be described below as a representative.

送信ビームフォーマ１１９は、タイミング制御回路１１３から与えられる送信タイミング信号（グループ送信タイミング信号）に基づいてランプ波を発生する積分回路１１１と、主参照電圧発生回路１１４から与えられる送信サブビームフォーマ用の参照電圧データに基づいて各振動子を駆動するタイミングを生成するための参照信号Ｖ１、Ｖ２を生成する参照電圧発生回路１１２と、積分回路１１１により発生されたランプ波と参照電圧発生回路１１２の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を比較する電圧比較器（ＶＣ）１０９、１１０と、電圧比較器１０９、１１０により発生されたタイミングに基づいて送信パルスを発生するパルス発生回路１０７、１０８とから構成される。   The transmission beamformer 119 is an integration circuit 111 that generates a ramp wave based on a transmission timing signal (group transmission timing signal) given from the timing control circuit 113, and a reference for a transmission subbeamformer given from the main reference voltage generation circuit 114. A reference voltage generation circuit 112 that generates reference signals V1 and V2 for generating timing for driving each vibrator based on the voltage data, a ramp wave generated by the integration circuit 111, and an output voltage of the reference voltage generation circuit 112 Voltage comparators (VC) 109 and 110 that compare V1 and V2 and pulse generation circuits 107 and 108 that generate transmission pulses based on timings generated by the voltage comparators 109 and 110 are configured.

次に、このように構成された送信ビームフォーマ１１９の動作について、図１Ｂを参照して説明する。図１Ｂは、送信ビームフォーマ１１９の各部信号のタイミングチャートである。   Next, the operation of the transmission beamformer 119 configured as described above will be described with reference to FIG. 1B. FIG. 1B is a timing chart of each signal of the transmission beam former 119.

図１Ａのタイミング制御回路１１３により発生された送信タイミングトリガ信号Ｍｔの変化を起点として、積分回路１１１はランプ波Ｖｉを発生する。一方、参照電圧発生回路１１２は、主参照電圧発生回路１１４からの参照電圧データに基づいて比較用の電圧である参照信号Ｖ１、Ｖ２を生成する。   Starting from the change in the transmission timing trigger signal Mt generated by the timing control circuit 113 in FIG. 1A, the integration circuit 111 generates a ramp wave Vi. On the other hand, the reference voltage generation circuit 112 generates reference signals V1 and V2, which are comparison voltages, based on the reference voltage data from the main reference voltage generation circuit 114.

電圧比較器１０９においてはランプ波Ｖｉと参照信号Ｖ１が、電圧比較器１１０においてはランプ波Ｖｉと参照信号Ｖ２が電圧比較され、それぞれの電圧比較器１０９、１１０から送信タイミング信号ｔ１、ｔ２が出力される。   The voltage comparator 109 compares the ramp wave Vi with the reference signal V1, the voltage comparator 110 compares the ramp wave Vi with the reference signal V2, and outputs the transmission timing signals t1 and t2 from the voltage comparators 109 and 110, respectively. Is done.

なお、本実施の形態においては、参照信号Ｖ１、Ｖ２の電圧が高いほど、送信タイミング信号ｔ１、ｔ２の送信タイミングトリガ信号Ｍｔの変化点に対する発生タイミングは遅くなる。   In the present embodiment, the higher the voltages of the reference signals V1 and V2, the later the generation timing of the transmission timing signals t1 and t2 with respect to the changing point of the transmission timing trigger signal Mt.

送信タイミング信号ｔ１、ｔ２はそれぞれ、パルス発生器１０７、１０８に供給され、そこで送信パルスＰ１、Ｐ２が生成され、それにより振動子１０３、１０４が駆動される。   The transmission timing signals t1 and t2 are supplied to pulse generators 107 and 108, respectively, where transmission pulses P1 and P2 are generated, whereby the vibrators 103 and 104 are driven.

以上のように、本実施の形態によれば、従来の方式に比べ、複数の振動子に対して、より簡易な回路で、かつ少ない制御線を用いて送信パルスを発生することが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to generate a transmission pulse for a plurality of vibrators with a simpler circuit and using fewer control lines as compared with the conventional method. .

（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置における２次元アレイ内のサブアレイ、電圧比較器、パルス発生回路の構成例を示す模式図である。 (Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a sub-array, a voltage comparator, and a pulse generation circuit in a two-dimensional array in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention.

図２は、２次元アレイのうちの１つのサブアレイと、それに接続される１つの送信サブビームフォーマの一部を示しており、サブアレイは、振動子２１１、２１２、２１３、２１４と、振動子２２１、２２２、２２３、２２４と、振動子２３１、２３２、２３３、２３４と、振動子２４１、２４２、２４３、２４４とから構成されている。さらに、これらの振動子には、パルス発生回路４１１、４１２、４１３、４１４と、パルス発生回路４２１、４２２、４２３、４２４と、パルス発生回路４３１、４３２、４３３、４３４と、パルス発生回路４４１、４４２、４４３、４４４とが接続され、これらのパルス発生回路には、電圧比較器３１１、３１２、３１３、３１４と、電圧比較器３２１、３２２、３２３、３２４と、電圧比較器３３１、３３２、３３３、３３４と、電圧比較器３４１、３４２、３４３、３４４とが接続されており、参照電圧により各振動子に対する送信パルスのタイミングを変化させることができる。   FIG. 2 shows one sub-array of the two-dimensional array and a part of one transmission sub-beamformer connected to the sub-array. The sub-array includes transducers 211, 212, 213, 214, transducers 221, 222, 223, 224, vibrators 231, 232, 233, 234 and vibrators 241, 242, 243, 244. Further, these vibrators include a pulse generation circuit 411, 412, 413, 414, a pulse generation circuit 421, 422, 423, 424, a pulse generation circuit 431, 432, 433, 434, a pulse generation circuit 441, 442, 443, 444 are connected to these pulse generation circuits. Voltage comparators 311, 312, 313, 314, voltage comparators 321, 322, 323, 324, and voltage comparators 331, 332, 333 are connected to these pulse generation circuits. 334 and voltage comparators 341, 342, 343, and 344 are connected to each other, and the timing of the transmission pulse for each transducer can be changed by the reference voltage.

電圧比較器３１１〜３１４、３２１〜３２４、３３１〜３３４、３４１〜３４４には、参照電圧入力端子Ｃ１１〜１４、Ｃ２１〜２４、Ｃ３１〜３４、Ｃ４１〜４４が設けられ、これらの参照電圧入力端子は、図３に示す参照電圧発生回路１３５の各タップに接続される。   The voltage comparators 311-314, 321-324, 331-334, 341-344 are provided with reference voltage input terminals C11-14, C21-24, C31-34, C41-44, and these reference voltage input terminals. Are connected to each tap of the reference voltage generating circuit 135 shown in FIG.

図３に示すように、参照電圧発生回路１３５は、抵抗Ｒ１１〜１３、２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３、１０１〜１０４、１１１〜１１４、１２１〜１２４から構成され、入力電圧は端子Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の４ヶ所から入力され、抵抗分割により生成された電圧が各電圧比較器のタイミング制御に用いられる。なお、本実施の形態においては、各振動子の駆動タイミングを線形で近似する。   As shown in FIG. 3, the reference voltage generation circuit 135 is composed of resistors R11-13, 21-23, 31-33, 41-43, 101-104, 111-114, 121-124, and the input voltage is a terminal. Voltages input from four locations A1, A2, A3, and A4 and generated by resistance division are used for timing control of each voltage comparator. In the present embodiment, the drive timing of each vibrator is approximated linearly.

以上のように、本実施の形態によれば、例えばこの例のように、電圧比較器の参照信号の数が１６であるのに対し、参照信号を生成するもととなる制御信号の数を４本と大幅に少なくでき、振動子と本体を接続する図示されないケーブルの接続本数を低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, for example, as in this example, the number of reference signals of the voltage comparator is 16, whereas the number of control signals from which the reference signal is generated is changed. The number can be significantly reduced to four, and the number of cables (not shown) connecting the vibrator and the main body can be reduced.

（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図である。なお、図４において、図１に示す第１の実施の形態と同様の構成および機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。 (Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic block diagram showing a configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 4, parts having the same configurations and functions as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施の形態は、第１の実施の形態における送信サブビームフォーマ１１９内の電圧比較器１０９、１１０、積分回路１１１、参照電圧発生回路１１２に代えて、可変移相器１１５、１１６を設け、また主参照電圧発生回路１１４を削除した構成をとる。以下、主に第１の実施の形態と相違する部分について説明する。   In the present embodiment, variable phase shifters 115 and 116 are provided in place of the voltage comparators 109 and 110, the integration circuit 111, and the reference voltage generation circuit 112 in the transmission sub-beamformer 119 in the first embodiment. The main reference voltage generation circuit 114 is omitted. In the following, parts different from those of the first embodiment will be mainly described.

図４において、送信ビームフォーマ１１９内には、タイミング制御回路１１３から与えられる送信タイミング信号の位相を変化させる可変移相器１１５、１１６が設けられ、可変移相器１１５、１１６により位相が変化した送信タイミング信号がパルス発生回路１０７、１０８に供給され、そこで送信パルスが生成され、それにより振動子１０３、１０４が駆動される。   In FIG. 4, variable phase shifters 115 and 116 for changing the phase of the transmission timing signal provided from the timing control circuit 113 are provided in the transmission beam former 119, and the phase is changed by the variable phase shifters 115 and 116. A transmission timing signal is supplied to the pulse generation circuits 107 and 108, where a transmission pulse is generated, and thereby the vibrators 103 and 104 are driven.

図５は、図４の可変移相器１１５、１１６の内部構成例を示す回路図である。なお、この回路において、抵抗１４４、１４５とコンデンサ１４０、１４１は制御用に設けられるものであり、移相には直接関係しない。オペアンプ１４７は、抵抗１４３、１４２、コンデンサとみなされる容量可変ダイオード１４６により、振幅と位相が変化した信号を出力する。ここで、抵抗１４２、１４３の値は一定であり、容量可変ダイオード１４６の容量のみが変化するので、出力信号の振幅は変化せず、位相のみが変わる。これにより、図５の回路は移相器として動作する。   FIG. 5 is a circuit diagram showing an internal configuration example of the variable phase shifters 115 and 116 of FIG. In this circuit, resistors 144 and 145 and capacitors 140 and 141 are provided for control and are not directly related to phase shift. The operational amplifier 147 outputs a signal whose amplitude and phase are changed by the resistors 143 and 142 and the variable capacitance diode 146 regarded as a capacitor. Here, since the values of the resistors 142 and 143 are constant and only the capacitance of the variable capacitance diode 146 changes, the amplitude of the output signal does not change and only the phase changes. Thereby, the circuit of FIG. 5 operates as a phase shifter.

以上のように、本実施の形態によれば、複数の振動子に対して、より簡易な回路で、かつ少ない制御線を用いて送信パルスを発生することが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to generate a transmission pulse for a plurality of vibrators with a simpler circuit and using fewer control lines.

（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置における２次元アレイ内のサブアレイ、可変移相器、パルス発生回路の構成例を示す模式図である。 (Fourth embodiment)
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a subarray, a variable phase shifter, and a pulse generation circuit in a two-dimensional array in an ultrasonic diagnostic apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

図５において、２次元アレイおよびパルス発生回路は、図２に示す第２の実施の形態と同様の構成を有する。ただし、第２の実施の形態では、パルス発生回路４１１〜４１４、４２１〜４２４、４３１〜４３４、４４１〜４４４に、電圧比較器３１１〜３１４、３２１〜３２４、３３１〜３３４、３４１〜３４４が接続されていたのに対して、本実施の形態では、可変移相器５１１〜５１４、５２１〜５２４、５３１〜５３４、５４１〜５４４が接続されており、位相制御電圧により各振動子に対するる送信パルスのタイミングを変化させることができる。   In FIG. 5, the two-dimensional array and the pulse generation circuit have the same configuration as that of the second embodiment shown in FIG. However, in the second embodiment, voltage comparators 311 to 314, 321 to 324, 331 to 334, and 341 to 344 are connected to the pulse generation circuits 411 to 414, 421 to 424, 431 to 434, and 441 to 444, respectively. In contrast, in the present embodiment, variable phase shifters 511 to 514, 521 to 524, 531 to 534, and 541 to 544 are connected, and a transmission pulse for each transducer is controlled by a phase control voltage. The timing can be changed.

可変移相器５１１〜５１４、５２１〜５２４、５３１〜５３４、５４１〜５４４には、位相制御電圧入力端子Ｃ１１〜１４、Ｃ２１〜２４、Ｃ３１〜３４、Ｃ４１〜４４が設けられ、これらの端子は、図３に示す第２の実施の形態の参照電圧発生回路と同じ構成を有する位相制御電圧発生回路１３５の各タップに接続される。位相制御電圧発生回路１３５は、やはり抵抗Ｒ１１〜１３、２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３、１０１〜１０４、１１１〜１１４、１２１〜１２４から構成され、入力電圧は端子Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の４ヶ所から入力され、抵抗分割により生成された位相制御電圧が各可変移相器の位相制御に用いられる。なお、本実施の形態においては、各振動子の駆動タイミングを線形で近似する。   The variable phase shifters 511 to 514, 521 to 524, 531 to 534, and 541 to 544 are provided with phase control voltage input terminals C11 to 14, C21 to 24, C31 to 34, and C41 to 44. Are connected to respective taps of the phase control voltage generation circuit 135 having the same configuration as the reference voltage generation circuit of the second embodiment shown in FIG. The phase control voltage generation circuit 135 is also composed of resistors R11-13, 21-23, 31-33, 41-43, 101-104, 111-114, 121-124, and input voltages are terminals A1, A2, A3. , A4 are input from four locations, and phase control voltages generated by resistance division are used for phase control of each variable phase shifter. In the present embodiment, the drive timing of each vibrator is approximated linearly.

以上のように、本実施の形態によれば、例えばこの例のように、可変移相器の位相制御信号の数が１６本であるのに対し、位相制御信号を生成するもととなる制御信号の数が４本と大幅に少なくでき、振動子と本体を接続する図示されないケーブルの接続本数を低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, as in this example, for example, the number of phase control signals of the variable phase shifter is 16, whereas the control that generates the phase control signal is performed. The number of signals can be greatly reduced to four, and the number of cables (not shown) connecting the vibrator and the main body can be reduced.

（第５の実施の形態）
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図である。 (Fifth embodiment)
FIG. 7 is a schematic block diagram showing a configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

図７において、振動子１０３、１０４に対して送信サブビームフォーマ１１９と受信サブビームフォーマ１２１が接続され、振動子１０５、１０６に対して送信サブビームフォーマ１２０と受信サブビームフォーマ１２２が接続されている。送信サブビームフォーマ１１９、１２０については、図４に示す第３の実施の形態の構成と同様であるので説明は省き、受信サブビームフォーマ１２１、１２２について説明する。   In FIG. 7, a transmission sub beamformer 119 and a reception subbeamformer 121 are connected to the transducers 103 and 104, and a transmission subbeamformer 120 and a reception subbeamformer 122 are connected to the transducers 105 and 106. The transmission sub-beamformers 119 and 120 are the same as those of the third embodiment shown in FIG. 4 and will not be described. The reception sub-beamformers 121 and 122 will be described.

振動子１０３および１０４で得られた受信信号は、受信サブビームフォーマ１２１内の可変移相器１２３、１２４で位相が合わされる（整相される）。ここで、可変移相器１２３、１２４の内部構成は、図５に示す可変位相器１１５、１１６の内部構成と同様であるので説明は省略する。   The received signals obtained by the transducers 103 and 104 are phase-matched (phased) by the variable phase shifters 123 and 124 in the reception sub-beamformer 121. Here, the internal configuration of the variable phase shifters 123 and 124 is the same as the internal configuration of the variable phase shifters 115 and 116 shown in FIG.

可変移相器１２３、１２４により位相が合わされた信号は、加算器１２５により加算される。さらに、メインビームフォーマ１２６において、他の受信サブビームフォーマからの出力信号と遅延加算され、２次元アレイ１００での受信ビームの形成がなされる。   The signals whose phases are matched by the variable phase shifters 123 and 124 are added by the adder 125. Further, the main beamformer 126 delays and adds the output signals from other reception sub-beamformers to form a reception beam in the two-dimensional array 100.

受信サブビームフォーマにおけるビーム形成が固定焦点であるか、またはビームの収束を考えず偏向のみを考えるならば、受信サブビームフォーマにおける可変移相器の制御は、送信サブビームフォーマのそれと同一にすればよい。   If the beam forming in the reception sub-beamformer is a fixed focus or only the deflection is considered without considering the beam convergence, the control of the variable phase shifter in the reception sub-beamformer may be the same as that of the transmission sub-beamformer.

そこで、本実施の形態では、同一の振動子に対応する送信サブビームフォーマの可変移相器と受信サブビームフォーマの可変位相器には、位相制御電圧発生回路１１４から同じラインでデータが送られる。例えば、振動子１０３に対応する送信サブビームフォーマ１１９の可変移相器１１５と受信サブビームフォーマ１２１の可変移相器１２３には位相制御電圧Ｖｃ１が供給され、振動子１０４に対応する送信サブビームフォーマ１１９の可変移相器１１６と受信サブビームフォーマ１２１の可変移相器１２４には位相制御電圧Ｖｃ２が供給される。また、振動子１０５に対応する送信サブビームフォーマ１２０の可変移相器と受信サブビームフォーマ１２２の可変移相器には位相制御電圧Ｖｃ３が供給され、振動子１０５に対応する送信サブビームフォーマ１２０の可変移相器と受信サブビームフォーマ１２２の可変移相器には位相制御電圧Ｖｃ４が供給される。   Therefore, in the present embodiment, data is sent from the phase control voltage generation circuit 114 on the same line to the variable phase shifter of the transmission sub-beamformer and the variable phase shifter of the reception sub-beamformer corresponding to the same transducer. For example, the phase control voltage Vc1 is supplied to the variable phase shifter 115 of the transmission sub-beamformer 119 corresponding to the transducer 103 and the variable phase shifter 123 of the reception sub-beamformer 121, and the transmission sub-beamformer 119 corresponding to the transducer 104 is supplied. The phase control voltage Vc2 is supplied to the variable phase shifter 116 and the variable phase shifter 124 of the reception sub-beamformer 121. The phase control voltage Vc3 is supplied to the variable phase shifter of the transmission sub-beamformer 120 corresponding to the transducer 105 and the variable phase shifter of the reception sub-beamformer 122, and the variable phase shift of the transmission sub-beamformer 120 corresponding to the transducer 105 is performed. The phase control voltage Vc4 is supplied to the phase shifter and the variable phase shifter of the reception sub-beamformer 122.

以上のように、本実施の形態によれば、同一の振動子に対して送信側の位相制御と受信側の位相制御で同じ位相制御線を用いることで、位相制御電圧発生回路の回路規模とデータを送るライン数を減らすことができる。したがって、複数の振動子に対して、より簡易な回路で、かつさらに少ない制御線を用いて送信パルスを発生することが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, by using the same phase control line for phase control on the transmission side and phase control on the reception side for the same vibrator, the circuit scale of the phase control voltage generation circuit can be increased. The number of lines for sending data can be reduced. Therefore, it is possible to generate transmission pulses for a plurality of vibrators with a simpler circuit and using fewer control lines.

なお、位相制御ラインを同一にする手法としては、上記のほか、振動子の大きさが小さくかつ焦点距離が遠い場合において、異なるサブアレイにおける同一位置の振動子に対するデータを同一にすることができる。   As a method for making the phase control lines the same, in addition to the above, when the size of the vibrator is small and the focal length is long, the data for the vibrator at the same position in different subarrays can be made the same.

さらに、本実施の形態は、第４の実施の形態のように、抵抗分割による位相電圧の発生を行うことで、さらに位相制御データ数を減らすことが可能である。   Further, in the present embodiment, the number of phase control data can be further reduced by generating a phase voltage by resistance division as in the fourth embodiment.

以上のように、本発明に係る超音波診断装置は、少ない回路規模で２次元配列振動子におけるビーム形成を行なうことができ、安価なリアルタイム３次元表示を実現するに極めて有用である。   As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention can form a beam in a two-dimensional array transducer with a small circuit scale, and is extremely useful for realizing an inexpensive real-time three-dimensional display.

本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の概略ブロック図1 is a schematic block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図１Ａに示す送信ビームフォーマの各部信号のタイミングチャートTiming chart of each signal of transmission beam former shown in FIG. 1A 本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置における２次元アレイ内のサブアレイ、電圧比較器、パルス発生回路の構成例を示す模式図FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of a subarray, a voltage comparator, and a pulse generation circuit in a two-dimensional array in an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置における参照電圧発生回路および第４の実施の形態に係る超音波診断装置における位相制御電圧発生回路の構成例を示す模式図Schematic diagram showing a configuration example of a reference voltage generating circuit in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention and a phase control voltage generating circuit in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fourth embodiment. 本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図Schematic block diagram showing one configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention 図４の可変移相器の内部構成例を示す回路図4 is a circuit diagram showing an example of the internal configuration of the variable phase shifter of FIG. 本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置における２次元アレイ内のサブアレイ、可変移相器、パルス発生回路の構成例を示す模式図The schematic diagram which shows the structural example of the subarray in the two-dimensional array, the variable phase shifter, and the pulse generation circuit in the ultrasonic diagnosing device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図Schematic block diagram showing one configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the fifth embodiment of the present invention 従来の超音波診断装置における送信回路の部分構成を示す回路図The circuit diagram which shows the partial structure of the transmission circuit in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus 図８Ａに示す回路における各部信号のタイミングチャートTiming chart of each part signal in the circuit shown in FIG. 8A

符号の説明Explanation of symbols

１００ ２次元アレイ
１０１、１０２ サブアレイ
１０３〜１０６ 振動子
１０７、１０８ パルス発生回路
１０９、１１０ 電圧比較器
１１１ 積分回路
１１２ 参照電圧発生回路
１１３ タイミング制御回路
１１４ 主参照電圧発生回路
１１５、１１６ 可変移相器
１１９、１２０ 送信サブビームフォーマ
１２１、１２２ 受信サブビームフォーマ
１２３、１２４ 可変移相器
１２５ 加算器
１２６ メインビームフォーマ
１２７ 信号処理部
１２８ 表示部
１３５ 参照電圧発生回路、位相制御電圧発生回路
１４０、１４１ コンデンサ
１４２〜１４５ 抵抗
１４６ 容量可変ダイオード
１４７ オペアンプ
１５０ ＯＲゲート
１５１ ＮＯＲゲート
１５２ ＮＯＴ
１５３、１５４ シンクロナスダウンカウンタ
１５５ ７ビットシフトレジスタ
２１１〜２１４、２２１〜２２４、２３１〜２３４、２４１〜２４４ 振動子
３１１〜３１４、３２１〜３２４、３３１〜３３４、３４１〜３４４ 電圧比較器
４１１〜４１４、４２１〜４２４、４３１〜４３４、４４１〜４４４ パルス発生回路
５１１〜５１４、５２１〜５２４、５３１〜５３４、５４１〜５４４ 可変移相器
Ｒ１１〜Ｒ１３、Ｒ２１〜Ｒ２３、Ｒ３１〜Ｒ３３、Ｒ４１〜Ｒ４３、Ｒ１０１〜Ｒ１０４、Ｒ１１１〜Ｒ１１４、Ｒ１２１〜Ｒ１２４ 抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Two-dimensional array 101, 102 Subarray 103-106 Vibrator 107, 108 Pulse generation circuit 109, 110 Voltage comparator 111 Integration circuit 112 Reference voltage generation circuit 113 Timing control circuit 114 Main reference voltage generation circuit 115, 116 Variable phase shifter 119, 120 Transmit sub beamformer 121, 122 Receive sub beamformer 123, 124 Variable phase shifter 125 Adder 126 Main beamformer 127 Signal processing unit 128 Display unit 135 Reference voltage generation circuit, phase control voltage generation circuit 140, 141 Capacitor 142- 145 Resistor 146 Capacitance variable diode 147 Operational amplifier 150 OR gate 151 NOR gate 152 NOT
153, 154 Synchronous down counter 155 7-bit shift register 211-214, 221-224, 231-234, 241-244 Vibrator 311-314, 321-324, 331-334, 341-344 Voltage comparator 411-414 , 421 to 424, 431 to 434, 441 to 444 Pulse generation circuits 511 to 514, 521 to 524, 531 to 534, 541 to 544 Variable phase shifters R11 to R13, R21 to R23, R31 to R33, R41 to R43, R101-R104, R111-R114, R121-R124 resistors

Claims (5)

複数の振動子が２次元に配列された２次元アレイと、
前記複数の振動子は複数のグループに分けられ、それぞれのグループ内に送られたグループ送信タイミング信号に基づいてランプ波を発生し、各振動子用に作成された参照信号と前記ランプ波の電圧を電圧比較器で比較することで各振動子の送信タイミング信号を生成し、前記送信タイミング信号に基づいて各振動子に対する送信パルスを発生させる送信サブビームフォーマとを備えた超音波診断装置。 A two-dimensional array in which a plurality of transducers are arranged two-dimensionally;
The plurality of vibrators are divided into a plurality of groups, generate a ramp wave based on a group transmission timing signal sent in each group, and generate a reference signal and a voltage of the ramp wave for each vibrator An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a transmission sub-beamformer that generates a transmission timing signal for each transducer based on the transmission timing signal, and generates a transmission pulse for each transducer based on the transmission timing signal. 前記送信サブビームフォーマは、前記電圧比較器に対する参照信号を抵抗分割により前記電圧比較器の参照信号入力線数より少ない本数の制御信号から生成する参照電圧発生回路を備えた請求項１記載の超音波診断装置。   2. The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the transmission sub-beamformer includes a reference voltage generation circuit that generates a reference signal for the voltage comparator from a control signal having a number smaller than the number of reference signal input lines of the voltage comparator by resistance division. Diagnostic device. 複数の振動子が２次元に配列された２次元アレイと、
前記複数の振動子は複数のグループに分けられ、それぞれのグループ内に送られたグループ送信タイミング信号に基づいて可変移相器により各振動子の送信タイミング信号を生成し、前記送信タイミング信号に基づいて各振動子に対する送信パルスを発生させる送信サブビームフォーマとを備えた超音波診断装置。 A two-dimensional array in which a plurality of transducers are arranged two-dimensionally;
The plurality of vibrators are divided into a plurality of groups, and a transmission timing signal of each vibrator is generated by a variable phase shifter based on a group transmission timing signal sent in each group, and based on the transmission timing signal And a transmission sub-beamformer for generating transmission pulses for each transducer. 前記送信サブビームフォーマは、前記可変移相器に対する位相制御信号を抵抗分割により前記可変移相器の位相制御信号線数より少ない本数の制御信号から生成する位相制御電圧発生回路を備えた請求項３記載の超音波診断装置。   4. The transmission sub-beamformer includes a phase control voltage generation circuit that generates a phase control signal for the variable phase shifter from a control signal having a number smaller than the number of phase control signal lines of the variable phase shifter by resistance division. The ultrasonic diagnostic apparatus as described. 複数の振動子が２次元に配列された２次元アレイと、
前記複数の振動子は複数のグループに分けられ、それぞれのグループ内に送られたグループ送信タイミング信号に基づいて可変移相器により各振動子の送信タイミング信号を生成し、前記送信タイミング信号に基づいて各振動子に対する送信パルスを発生させる送信サブビームフォーマと、
それぞれのグループ内の複数の振動子からの受信信号の整相加算を、可変移相器により位相を変化させて行なうことでグループ毎の受信信号を生成し、さらに前記複数のグループからの受信信号を整相加算することにより受信ビームの偏向、集束を行なう受信ビームフォーマと、
同一の振動子に対応する、前記送信サブビームフォーマの可変移相器と前記受信ビームフォーマの可変移相器に対して同一の位相制御信号を発生する位相制御電圧発生回路を備えた超音波診断装置。 A two-dimensional array in which a plurality of transducers are arranged two-dimensionally;
The plurality of vibrators are divided into a plurality of groups, and a transmission timing signal of each vibrator is generated by a variable phase shifter based on a group transmission timing signal sent in each group, and based on the transmission timing signal A transmission sub-beamformer for generating transmission pulses for each transducer,
Phased addition of received signals from a plurality of transducers in each group is performed by changing the phase with a variable phase shifter to generate a received signal for each group, and further, received signals from the plurality of groups Receiving beam former that deflects and focuses the received beam by phasing and adding
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising a phase control voltage generation circuit that generates the same phase control signal for the variable phase shifter of the transmission sub-beamformer and the variable phase shifter of the reception beamformer corresponding to the same transducer .
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