JP3518910B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動子を内蔵し
たプローブを備え、この振動子を振動して生体組織中に
超音波パルスを送波し、また、生体中から反射してきた
エコーを前記プローブで受波した後、信号処理すること
により生体断層像を得る医用超音波診断装置に関する。
たプローブを備え、この振動子を振動して生体組織中に
超音波パルスを送波し、また、生体中から反射してきた
エコーを前記プローブで受波した後、信号処理すること
により生体断層像を得る医用超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、超音波振動子を内蔵したプローブ
を備え、この振動子を振動して生体組織中に超音波パル
スを送波し、また、生体中から反射してきたエコーを前
記プローブで受波した後、信号処理することにより生体
断層像を得る医用超音波診断装置が広く用いられてい
る。
を備え、この振動子を振動して生体組織中に超音波パル
スを送波し、また、生体中から反射してきたエコーを前
記プローブで受波した後、信号処理することにより生体
断層像を得る医用超音波診断装置が広く用いられてい
る。
【０００３】このような従来の医用超音波診断装置にお
いて、超音波ビームの受波後に行うデジタル信号処理に
よってビーム合成を行う（例えば開口合成法により映像
化を行う）場合は、受波信号をＡＤ変換する前の処理と
して受波信号に対して対数増幅等をせずに、リニアアン
プのみにより増幅する必要がある。また、画像全体の感
度を調節するＧＡＩＮ調節と診断領域の深さによる感度
低下を補うためのＳＴＣ調節も、Ｓ／Ｎをかせぐために
は前記前処理段階で行うことが望ましい。
いて、超音波ビームの受波後に行うデジタル信号処理に
よってビーム合成を行う（例えば開口合成法により映像
化を行う）場合は、受波信号をＡＤ変換する前の処理と
して受波信号に対して対数増幅等をせずに、リニアアン
プのみにより増幅する必要がある。また、画像全体の感
度を調節するＧＡＩＮ調節と診断領域の深さによる感度
低下を補うためのＳＴＣ調節も、Ｓ／Ｎをかせぐために
は前記前処理段階で行うことが望ましい。
【０００４】そこで、従来は受波信号をデジタル信号に
変換する前処理段階に、前記ＧＡＩＮとＳＴＣ調整手段
としてそれぞれに対応した複数の可変ゲインアンプをカ
スケード接続にして設けていた。即ち、カスケード接続
した複数の可変ゲインアンプをＧＡＩＮ，ＳＴＣに対応
させてそれぞれの増幅度を独立して制御するため、最前
段よりも後段の可変ゲインアンプの増幅度が高くなる場
合がでてくる。これは回路全体のＳ／Ｎを考えると有利
な方式とは言えない。また、最前段に固定ゲインで、低
ノイズなプリアンプを設けることで少しは改善される
が、発振の問題もあるため、カスケード接続した高ゲイ
ンの可変ゲインアンプの前にはあまり高いゲインのプリ
アンブをつけることができない。従って、前記可変ゲイ
ンアンプが診断装置全体のＳ／Ｎに与える影響は少なく
ない。
変換する前処理段階に、前記ＧＡＩＮとＳＴＣ調整手段
としてそれぞれに対応した複数の可変ゲインアンプをカ
スケード接続にして設けていた。即ち、カスケード接続
した複数の可変ゲインアンプをＧＡＩＮ，ＳＴＣに対応
させてそれぞれの増幅度を独立して制御するため、最前
段よりも後段の可変ゲインアンプの増幅度が高くなる場
合がでてくる。これは回路全体のＳ／Ｎを考えると有利
な方式とは言えない。また、最前段に固定ゲインで、低
ノイズなプリアンプを設けることで少しは改善される
が、発振の問題もあるため、カスケード接続した高ゲイ
ンの可変ゲインアンプの前にはあまり高いゲインのプリ
アンブをつけることができない。従って、前記可変ゲイ
ンアンプが診断装置全体のＳ／Ｎに与える影響は少なく
ない。
【０００５】ここで、図７及び図８に基づいて従来例に
ついて詳しく説明する。図７は可変ゲインアンプ５２，
５３を２段カスケード接続した例であり、スキャン方式
については省略している。
ついて詳しく説明する。図７は可変ゲインアンプ５２，
５３を２段カスケード接続した例であり、スキャン方式
については省略している。
【０００６】図７に示すように、超音波振動子５０は送
信手段（図示せず）によって駆動され、超音波パルスを
放射し、そのエコーを受波して電気信号に変換する。こ
の受信信号はプリアンプ５１、可変ゲインアンプ５２，
５３で増幅され、信号処理回路５４で検波、ＡＤ変換、
画像メモリへの記憶及び読み出し等の処理をうける。ま
た、開口合成法による画像形成を行うときは、信号処理
回路５４において、高速にＡＤ変換され、受信信号波形
そのものがデジタルデータとして波形メモリに格納さ
れ、所定の波面軌跡データに基づく加算読み出しがなさ
れる。さらに血流等の運動する対象物を画像化する場合
においては、受信信号をフーリエ解析するＦＦＴ演算部
が設けられる（例えば、特開平５−１１５４７７号参
照）。信号処理回路５４でこれら所定の処理がなされた
信号は、表示装置５５でＢモード画像として画像化され
る。
信手段（図示せず）によって駆動され、超音波パルスを
放射し、そのエコーを受波して電気信号に変換する。こ
の受信信号はプリアンプ５１、可変ゲインアンプ５２，
５３で増幅され、信号処理回路５４で検波、ＡＤ変換、
画像メモリへの記憶及び読み出し等の処理をうける。ま
た、開口合成法による画像形成を行うときは、信号処理
回路５４において、高速にＡＤ変換され、受信信号波形
そのものがデジタルデータとして波形メモリに格納さ
れ、所定の波面軌跡データに基づく加算読み出しがなさ
れる。さらに血流等の運動する対象物を画像化する場合
においては、受信信号をフーリエ解析するＦＦＴ演算部
が設けられる（例えば、特開平５−１１５４７７号参
照）。信号処理回路５４でこれら所定の処理がなされた
信号は、表示装置５５でＢモード画像として画像化され
る。
【０００７】操作者は、操作パネル５６に設けられたＳ
ＴＣ調整機構５７とＧＡＩＮ調整機構５８を操作し、可
変ゲインアンプ５２，５３増幅度をそれぞれ制御する。
符号５９はＳＴＣ制御回路、符号６０はＧＡＩＮ制御回
路で、ＳＴＣ調整機構５７とＧＡＩＮ調整機構５８とか
らの情報及び制御回路６１の送信タイミング（ｍ）を基
に可変ゲインアンプ５２，５３に対して制御電圧
（ｋ），（ｌ）をそれぞれ出力するものである。
ＴＣ調整機構５７とＧＡＩＮ調整機構５８を操作し、可
変ゲインアンプ５２，５３増幅度をそれぞれ制御する。
符号５９はＳＴＣ制御回路、符号６０はＧＡＩＮ制御回
路で、ＳＴＣ調整機構５７とＧＡＩＮ調整機構５８とか
らの情報及び制御回路６１の送信タイミング（ｍ）を基
に可変ゲインアンプ５２，５３に対して制御電圧
（ｋ），（ｌ）をそれぞれ出力するものである。
【０００８】図８は、この時の制御電圧（ｋ），（ｌ）
と送信タイミング（ｍ）を示すものである。ＳＴＣ制御
電圧（ｋ）は、深い場所からのエコー信号の減衰を補う
ために、可変ゲインアンプ５２の増幅度が受信期間中に
連続的に高くなるように変化させる。また、ＧＡＩＮ制
御電圧（ｌ）は一定である。ここで、可変ゲインアンプ
５２，５３は制御電圧が高くなると増幅度も高くなるも
のとする。なお、図中のＡmax ，Ｂmax はそれぞれＳＴ
Ｃ，ＧＡＩＮの最大増幅度を与える電圧値である。
と送信タイミング（ｍ）を示すものである。ＳＴＣ制御
電圧（ｋ）は、深い場所からのエコー信号の減衰を補う
ために、可変ゲインアンプ５２の増幅度が受信期間中に
連続的に高くなるように変化させる。また、ＧＡＩＮ制
御電圧（ｌ）は一定である。ここで、可変ゲインアンプ
５２，５３は制御電圧が高くなると増幅度も高くなるも
のとする。なお、図中のＡmax ，Ｂmax はそれぞれＳＴ
Ｃ，ＧＡＩＮの最大増幅度を与える電圧値である。
【０００９】ここで、時刻ｔ′においてＳＴＣ制御電圧
（ｋ）は最大ではない上に、ＧＡＩＮ制御電圧（ｌ）は
ある程度の大きさとなっている。即ち、前段の可変ゲイ
ンアンプ５２の増幅度を優先して高く配分した方が全体
のＳ／Ｎを考えると有利であるが、可変ゲインアンプ５
２と５３を独立して制御しているために実際にはそうは
ならないのである。
（ｋ）は最大ではない上に、ＧＡＩＮ制御電圧（ｌ）は
ある程度の大きさとなっている。即ち、前段の可変ゲイ
ンアンプ５２の増幅度を優先して高く配分した方が全体
のＳ／Ｎを考えると有利であるが、可変ゲインアンプ５
２と５３を独立して制御しているために実際にはそうは
ならないのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】つまり、従来の可変ゲ
インアンプを利用したＳＴＣ，ＧＡＩＮ調整機構を備え
た超音波診断装置では、ＳＴＣ，ＧＡＩＮそれぞれに対
応して独立で制御される複数の可変ゲインアンプをカス
ケード接続している。従って、最前段より後段の可変ゲ
インアンプの方が増幅度が高くなることもあり、診断装
置全体のＳＮ比を考えると、最適なゲイン配分とは言え
ない場合がでてくる。
インアンプを利用したＳＴＣ，ＧＡＩＮ調整機構を備え
た超音波診断装置では、ＳＴＣ，ＧＡＩＮそれぞれに対
応して独立で制御される複数の可変ゲインアンプをカス
ケード接続している。従って、最前段より後段の可変ゲ
インアンプの方が増幅度が高くなることもあり、診断装
置全体のＳＮ比を考えると、最適なゲイン配分とは言え
ない場合がでてくる。
【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、最適なゲイン配分を自動的に実現し、Ｓ／Ｎの
良い超音波診断装置を提供することを目的としている。
であり、最適なゲイン配分を自動的に実現し、Ｓ／Ｎの
良い超音波診断装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
超音波診断装置は、生体内に超音波パルスを送波し、ま
た、前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、
前記エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診
断装置であって、前記エコー信号を増幅する複数の可変
ゲインアンプと、前記複数の可変ゲインアンプの検出感
度を調節するＧＡＩＮ増幅度を設定するＧＡＩＮ設定手
段と、前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違
いを補正するＳＴＣ増幅度を設定するＳＴＣ設定手段
と、あらかじめプログラムされたマイクロコンピュータ
からなると共に、前記ＧＡＩＮ設定手段と前記ＳＴＣ設
定手段によって設定された前記ＧＡＩＮ，ＳＴＣそれぞ
れの増幅度に基づいて、前記可変ゲインアンプのうち、
より前段の前記可変ゲインアンプの増幅度が優先的に高
くなるようにゲイン配分を自動的に設定するゲイン配分
手段とを備えたものであり、本発明の請求項２に係る超
音波診断装置は、生体内に超音波パルスを送波し、ま
た、前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、
前記エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診
断装置であって、前記エコー信号を増幅する複数の可変
ゲインアンプと、前記複数の可変ゲインアンプの検出感
度を調節するＧＡＩＮ増幅度を設定するＧＡＩＮ設定手
段と、前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違
いを補正するＳＴＣ増幅度を設定するＳＴＣ設定手段
と、アナログ演算回路からなると共に、前記ＧＡＩＮ設
定手段と前記ＳＴＣ設定手段によって設定された前記Ｇ
ＡＩＮ，ＳＴＣそれぞれの増幅度に基づいて、前記可変
ゲインアンプのうち、より前段の前記可変ゲインアンプ
の増幅度が優先的に高くなるようにゲイン配分を自動的
に設定するゲイン配分手段とを備えたものであり、本発
明の請求項３に係る超音波診断装置は、生体内に超音波
パルスを送波し、また、前記生体中から反射してきたエ
コー信号を受波し、前記エコー信号を基に生体の断層像
を得る医用超音波診断装置であって、リニアアンプから
なると共に、前記エコー信号を増幅する複数の可変ゲイ
ンアンプと、前記複数の可変ゲインアンプの検出感度を
調節するＧＡＩＮ増幅度を設定するＧＡＩＮ設定手段
と、前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違い
を補正するＳＴＣ増幅度を設定するＳＴＣ設定手段と、
前記ＧＡＩＮ設定手段と前記ＳＴＣ設定手段によって設
定された前記ＧＡＩＮ，ＳＴＣそれぞれの増幅度に基づ
いて、前記可変ゲインアンプのうち、より前段の前記可
変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くなるようにゲイ
ン配分を自動的に設定するゲイン配分手段とを備えたも
のである。
超音波診断装置は、生体内に超音波パルスを送波し、ま
た、前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、
前記エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診
断装置であって、前記エコー信号を増幅する複数の可変
ゲインアンプと、前記複数の可変ゲインアンプの検出感
度を調節するＧＡＩＮ増幅度を設定するＧＡＩＮ設定手
段と、前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違
いを補正するＳＴＣ増幅度を設定するＳＴＣ設定手段
と、あらかじめプログラムされたマイクロコンピュータ
からなると共に、前記ＧＡＩＮ設定手段と前記ＳＴＣ設
定手段によって設定された前記ＧＡＩＮ，ＳＴＣそれぞ
れの増幅度に基づいて、前記可変ゲインアンプのうち、
より前段の前記可変ゲインアンプの増幅度が優先的に高
くなるようにゲイン配分を自動的に設定するゲイン配分
手段とを備えたものであり、本発明の請求項２に係る超
音波診断装置は、生体内に超音波パルスを送波し、ま
た、前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、
前記エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診
断装置であって、前記エコー信号を増幅する複数の可変
ゲインアンプと、前記複数の可変ゲインアンプの検出感
度を調節するＧＡＩＮ増幅度を設定するＧＡＩＮ設定手
段と、前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違
いを補正するＳＴＣ増幅度を設定するＳＴＣ設定手段
と、アナログ演算回路からなると共に、前記ＧＡＩＮ設
定手段と前記ＳＴＣ設定手段によって設定された前記Ｇ
ＡＩＮ，ＳＴＣそれぞれの増幅度に基づいて、前記可変
ゲインアンプのうち、より前段の前記可変ゲインアンプ
の増幅度が優先的に高くなるようにゲイン配分を自動的
に設定するゲイン配分手段とを備えたものであり、本発
明の請求項３に係る超音波診断装置は、生体内に超音波
パルスを送波し、また、前記生体中から反射してきたエ
コー信号を受波し、前記エコー信号を基に生体の断層像
を得る医用超音波診断装置であって、リニアアンプから
なると共に、前記エコー信号を増幅する複数の可変ゲイ
ンアンプと、前記複数の可変ゲインアンプの検出感度を
調節するＧＡＩＮ増幅度を設定するＧＡＩＮ設定手段
と、前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違い
を補正するＳＴＣ増幅度を設定するＳＴＣ設定手段と、
前記ＧＡＩＮ設定手段と前記ＳＴＣ設定手段によって設
定された前記ＧＡＩＮ，ＳＴＣそれぞれの増幅度に基づ
いて、前記可変ゲインアンプのうち、より前段の前記可
変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くなるようにゲイ
ン配分を自動的に設定するゲイン配分手段とを備えたも
のである。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。
ついて述べる。
【００１４】図１及び図２は本発明の第１実施例に係わ
り、図１は超音波診断装置の構成を示す構成図、図２は
図１の演算回路の処理の流れを示すフローチャートであ
る。
り、図１は超音波診断装置の構成を示す構成図、図２は
図１の演算回路の処理の流れを示すフローチャートであ
る。
【００１５】第１実施例の超音波診断装置は、図１に示
すように、観察対象に図示しない超音波パルスを照射し
エコーを検出するｎ個の超音波素子１（１−１〜１−
ｎ）と、超音波素子１（１−１〜１−ｎ）を切り換える
ための素子選択回路２と、素子選択回路２を介して超音
波素子１（１−１〜１−ｎ）に対して送信波発生回路３
で発生した送信パルスを送信する送信駆動回路４と、超
音波素子１（１−１〜１−ｎ）からのエコーをプリアン
プ５、可変ゲインアンプ６，７（複数の可変ゲインアン
プ）及びＢＰＦ８を介して入力する信号処理回路９と、
信号処理回路９においてデジタル化されて記憶され、開
口合成法等のデジタル信号による超音波信号の合成処理
を受けて最終的に画像化されて超音波画像を表示する表
示装置１０と、ＳＴＣ及びＧＡＩＮを設定する設定値を
入力するＳＴＣ調整回路１１（ＳＴＣ設定手段）及びＧ
ＡＩＮ調整回路１２（ＧＡＩＮ設定手段）と、ＳＴＣ調
整回路１１及びＧＡＩＮ調整回路１２により入力された
ＳＴＣ及びＧＡＩＮの設定値に基づいて設定量を演算す
る演算回路１３（ゲイン配分手段）と、演算回路１３の
演算結果を基に可変ゲインアンプ６，７の増幅度を制御
する制御信号発生回路１４とを備え、送信波発生回路
３、制御信号発生回路１４及び信号処理回路９はコント
ロール回路１５により制御されるようになっている。
すように、観察対象に図示しない超音波パルスを照射し
エコーを検出するｎ個の超音波素子１（１−１〜１−
ｎ）と、超音波素子１（１−１〜１−ｎ）を切り換える
ための素子選択回路２と、素子選択回路２を介して超音
波素子１（１−１〜１−ｎ）に対して送信波発生回路３
で発生した送信パルスを送信する送信駆動回路４と、超
音波素子１（１−１〜１−ｎ）からのエコーをプリアン
プ５、可変ゲインアンプ６，７（複数の可変ゲインアン
プ）及びＢＰＦ８を介して入力する信号処理回路９と、
信号処理回路９においてデジタル化されて記憶され、開
口合成法等のデジタル信号による超音波信号の合成処理
を受けて最終的に画像化されて超音波画像を表示する表
示装置１０と、ＳＴＣ及びＧＡＩＮを設定する設定値を
入力するＳＴＣ調整回路１１（ＳＴＣ設定手段）及びＧ
ＡＩＮ調整回路１２（ＧＡＩＮ設定手段）と、ＳＴＣ調
整回路１１及びＧＡＩＮ調整回路１２により入力された
ＳＴＣ及びＧＡＩＮの設定値に基づいて設定量を演算す
る演算回路１３（ゲイン配分手段）と、演算回路１３の
演算結果を基に可変ゲインアンプ６，７の増幅度を制御
する制御信号発生回路１４とを備え、送信波発生回路
３、制御信号発生回路１４及び信号処理回路９はコント
ロール回路１５により制御されるようになっている。
【００１６】図１において、送信波発生回路３で発生し
た送信パルスは送信駆動回路３、素子選択回路２を介し
て超音波振動子１（１−１〜１−ｎ）に印加され、超音
波振動子１が超音波パルスを発生する。こうして発生し
た超音波パルスは生体組織中に放射される。
た送信パルスは送信駆動回路３、素子選択回路２を介し
て超音波振動子１（１−１〜１−ｎ）に印加され、超音
波振動子１が超音波パルスを発生する。こうして発生し
た超音波パルスは生体組織中に放射される。
【００１７】次に、そのエコーを再び超音波振動子１で
受信し、素子選択回路２、プリアンプ５、可変ゲインア
ンプ６，７、ＢＰＦ８を介して、信号処理回路９に入力
される。こうして受信信号は、信号処理回路９において
デジタル化されて記憶され、開口合成法等のデジタル信
号による超音波信号の合成処理を受けて最終的に画像化
されて表示装置１０に表示される。
受信し、素子選択回路２、プリアンプ５、可変ゲインア
ンプ６，７、ＢＰＦ８を介して、信号処理回路９に入力
される。こうして受信信号は、信号処理回路９において
デジタル化されて記憶され、開口合成法等のデジタル信
号による超音波信号の合成処理を受けて最終的に画像化
されて表示装置１０に表示される。
【００１８】ここで、操作者がＳＴＣ調整回路１１、Ｇ
ＡＩＮ調整回路１２を用いて操作、設定すると、その設
定値は演算回路１３で演算され、その結果を基に制御信
号発生回路１４が可変ゲインアンプ６，７の増幅度を制
御する。この演算回路１３は、入力されたＳＴＣとＧＡ
ＩＮの設定値を基に可変ゲインアンプ６の増幅度がなる
べく大きくなるように可変ゲインアンプ６，７の増幅度
を設定する。
ＡＩＮ調整回路１２を用いて操作、設定すると、その設
定値は演算回路１３で演算され、その結果を基に制御信
号発生回路１４が可変ゲインアンプ６，７の増幅度を制
御する。この演算回路１３は、入力されたＳＴＣとＧＡ
ＩＮの設定値を基に可変ゲインアンプ６の増幅度がなる
べく大きくなるように可変ゲインアンプ６，７の増幅度
を設定する。
【００１９】図２はこの演算回路１３で実行する演算の
フローチャートである。演算回路１３では、ステップＳ
１でＳＴＣとＧＡＩＮの設定値をそれぞれＡ〔dB〕、Ｂ
〔dB〕とした場合、まず、ステップＳ２で和Ｃ＝Ａ＋Ｂ
をとり、ステップＳ３でＣ−Ａmax が０dBより大きいか
どうか判断し、Ｃ−Ａmax が０dBより大きい場合は、ス
テップＳ４で前段の可変ゲインアンプ６の増幅度を最大
にしてその残りＣ−Ａmax を後段アンプ７の増幅度とし
て配分する。そしてステップＳ６でＡ′＝Ａmax 、Ｂ′
＝Ｃ−Ａmax としてＡ′，Ｂ′の値をそれぞれ前段の可
変ゲインアンプ６、後段の可変ゲインアンプ７に設定す
る。
フローチャートである。演算回路１３では、ステップＳ
１でＳＴＣとＧＡＩＮの設定値をそれぞれＡ〔dB〕、Ｂ
〔dB〕とした場合、まず、ステップＳ２で和Ｃ＝Ａ＋Ｂ
をとり、ステップＳ３でＣ−Ａmax が０dBより大きいか
どうか判断し、Ｃ−Ａmax が０dBより大きい場合は、ス
テップＳ４で前段の可変ゲインアンプ６の増幅度を最大
にしてその残りＣ−Ａmax を後段アンプ７の増幅度とし
て配分する。そしてステップＳ６でＡ′＝Ａmax 、Ｂ′
＝Ｃ−Ａmax としてＡ′，Ｂ′の値をそれぞれ前段の可
変ゲインアンプ６、後段の可変ゲインアンプ７に設定す
る。
【００２０】また、Ｃ−Ａmax が０dB以下であった場合
は、ステップＳ５でＡ，Ｂのトータルでの増幅度は可変
ゲインアンプ６の最大増幅度よりも小さいため、前段の
可変ゲインアンプ６のみで増幅することにする。そし
て、ステップＳ６でＡ′＝Ａ＋Ｂ、Ｂ′＝０dBとして、
Ａ′，Ｂ′の値をそれぞれ前段の可変ゲインアンプ６、
後段の可変ゲインアンプ７に設定する。
は、ステップＳ５でＡ，Ｂのトータルでの増幅度は可変
ゲインアンプ６の最大増幅度よりも小さいため、前段の
可変ゲインアンプ６のみで増幅することにする。そし
て、ステップＳ６でＡ′＝Ａ＋Ｂ、Ｂ′＝０dBとして、
Ａ′，Ｂ′の値をそれぞれ前段の可変ゲインアンプ６、
後段の可変ゲインアンプ７に設定する。
【００２１】以上の演算はＳＴＣ，ＧＡＩＮ設定に対し
てリアルタイムに動作する。前記演算回路１３はマイク
ロコンピュータを用いて実現しても良いし、デジタルＩ
Ｃ等で構成した回路を用いても良い。
てリアルタイムに動作する。前記演算回路１３はマイク
ロコンピュータを用いて実現しても良いし、デジタルＩ
Ｃ等で構成した回路を用いても良い。
【００２２】従って、本実施例の超音波診断装置による
と、最適なゲイン配分を自動的に実現し、Ｓ／Ｎを向上
させることできるとともに、プログラマブルなゲイン配
分手段ある演算回路１３により、アルゴリズムの変更が
容易であるという特徴を有している。
と、最適なゲイン配分を自動的に実現し、Ｓ／Ｎを向上
させることできるとともに、プログラマブルなゲイン配
分手段ある演算回路１３により、アルゴリズムの変更が
容易であるという特徴を有している。
【００２３】次に第２実施例について説明する。図３乃
至図６は本発明の第２実施例に係わり、図３はゲイン配
分回路の構成を示すブロック図、図４は図３のゲイン配
分回路の各部の電圧波形を示す波形図、図５は図３のゲ
イン配分回路の具体的な構成を示す回路図、図６は図５
に示したゲイン配分回路の回路図における各部の電圧波
形を示す波形図である。第１実施例がゲイン配分手段を
プログラマブルな演算回路１０により構成したのに対し
て、第２実施例ではゲイン配分手段をアナログ回路であ
るゲイン配分回路により構成したものであり、その他の
構成は第１実施例と同じであるので、異なる構成のみ説
明する。
至図６は本発明の第２実施例に係わり、図３はゲイン配
分回路の構成を示すブロック図、図４は図３のゲイン配
分回路の各部の電圧波形を示す波形図、図５は図３のゲ
イン配分回路の具体的な構成を示す回路図、図６は図５
に示したゲイン配分回路の回路図における各部の電圧波
形を示す波形図である。第１実施例がゲイン配分手段を
プログラマブルな演算回路１０により構成したのに対し
て、第２実施例ではゲイン配分手段をアナログ回路であ
るゲイン配分回路により構成したものであり、その他の
構成は第１実施例と同じであるので、異なる構成のみ説
明する。
【００２４】図３に示すゲイン配分回路２０において、
可変ゲインアンプ６，７は第１実施例と同様に超音波診
断装置の受信回路中で受信信号を増幅するためのもので
あり、電圧（ｄ），（ｅ）によって増幅度が制御され
る。
可変ゲインアンプ６，７は第１実施例と同様に超音波診
断装置の受信回路中で受信信号を増幅するためのもので
あり、電圧（ｄ），（ｅ）によって増幅度が制御され
る。
【００２５】今、操作者が設定したＳＴＣ，ＧＡＩＮの
増幅度を前記可変ゲインアンプ６，７で実現するための
電圧値（ａ），（ｂ）が、それぞれＳＴＣ制御電圧発生
回路２１、ＧＡＩＮ制御電圧発生回路２２より出力され
ているとする。加算器２３より出力される電圧値
（ａ），（ｂ）の和電圧値（ｃ）はＳＴＣとＧＡＩＮの
総合増幅度を示す。
増幅度を前記可変ゲインアンプ６，７で実現するための
電圧値（ａ），（ｂ）が、それぞれＳＴＣ制御電圧発生
回路２１、ＧＡＩＮ制御電圧発生回路２２より出力され
ているとする。加算器２３より出力される電圧値
（ａ），（ｂ）の和電圧値（ｃ）はＳＴＣとＧＡＩＮの
総合増幅度を示す。
【００２６】次に、和電圧値（ｃ）を可変ゲインアンプ
６の増幅度を最大にする制御電圧（Ｖf ）に合わせて設
定された電圧リミッタ２４を出力する。その結果、電圧
リミッタ２４の出力である電圧値（ｄ）は、可変ゲイン
アンプ６の増幅度を最大にする制御電圧（Ｖf ）以下と
なる。また、和電圧値（ｃ）と電圧値（ｄ）とを差分回
路２５に入力して和電圧値（ｃ）より電圧値（ｄ）を減
じた電圧値（ｅ）を得た後、これを可変ゲインアンプ７
に制御電圧として入力する。
６の増幅度を最大にする制御電圧（Ｖf ）に合わせて設
定された電圧リミッタ２４を出力する。その結果、電圧
リミッタ２４の出力である電圧値（ｄ）は、可変ゲイン
アンプ６の増幅度を最大にする制御電圧（Ｖf ）以下と
なる。また、和電圧値（ｃ）と電圧値（ｄ）とを差分回
路２５に入力して和電圧値（ｃ）より電圧値（ｄ）を減
じた電圧値（ｅ）を得た後、これを可変ゲインアンプ７
に制御電圧として入力する。
【００２７】図４に図３のブロック図の各部の電圧波形
（ａ）〜（ｅ）を示す。ここで、送信タイミングに同期
して時間的に電圧が変化し、前記可変ゲインアンプの増
幅度を変化させるＳＴＣ制御電圧（ａ）は操作者により
任意の繰り返し波形に調整されるものである。また、受
信回路全体の感度を変化させるためのＧＡＩＮ制御電圧
（ｂ）も操作者によって任意の電圧（Ｖf ）に調整され
る。
（ａ）〜（ｅ）を示す。ここで、送信タイミングに同期
して時間的に電圧が変化し、前記可変ゲインアンプの増
幅度を変化させるＳＴＣ制御電圧（ａ）は操作者により
任意の繰り返し波形に調整されるものである。また、受
信回路全体の感度を変化させるためのＧＡＩＮ制御電圧
（ｂ）も操作者によって任意の電圧（Ｖf ）に調整され
る。
【００２８】更に、図５，図６に基づいて上記第２実施
例についての具体的な回路例を説明する。
例についての具体的な回路例を説明する。
【００２９】図５において、（ｆ），（ｇ）はそれぞれ
ＳＴＣ制御電圧、ＧＡＩＮ制御電圧であり、これらは加
算回路２３を構成しているＯＰアンプ３０にて加算され
て和電圧（ｈ）となる。電圧リミッタ２４を構成するＯ
Ｐアンプ３１は振幅制限回路であり、可変ゲインアンプ
６に加わる制御電圧（ｉ）が大きくなり過ぎないように
抑えるためのものである。即ち、振幅制限時にＤ１，Ｄ
２の両端に発生する電圧をそれぞれＶf ，Ｖz とする
と、Ｖf ＋Ｖz ＝（可変ゲインアンプ６が最大増幅度を
持つ制御電圧）となるようにＶz を選んでいる。こうす
ることで制御電圧（ｉ）は可変ゲインアンプ６が最大増
幅度となる電圧以下に抑えられる。
ＳＴＣ制御電圧、ＧＡＩＮ制御電圧であり、これらは加
算回路２３を構成しているＯＰアンプ３０にて加算され
て和電圧（ｈ）となる。電圧リミッタ２４を構成するＯ
Ｐアンプ３１は振幅制限回路であり、可変ゲインアンプ
６に加わる制御電圧（ｉ）が大きくなり過ぎないように
抑えるためのものである。即ち、振幅制限時にＤ１，Ｄ
２の両端に発生する電圧をそれぞれＶf ，Ｖz とする
と、Ｖf ＋Ｖz ＝（可変ゲインアンプ６が最大増幅度を
持つ制御電圧）となるようにＶz を選んでいる。こうす
ることで制御電圧（ｉ）は可変ゲインアンプ６が最大増
幅度となる電圧以下に抑えられる。
【００３０】ＯＰアンプ３２は差分回路２５を構成し、
（ｉ）＋（ｈ）＝（ｊ）を出力する。ここで、ＯＰアン
プ３１の出力は符号が反転するため、実質的にＯＰアン
プ３２は和電圧（ｈ）と振幅制限された制御電圧（ｉ）
の差分を出力することになる。こうして、トータルの増
幅度は同じで、後段の可変ゲインアンプ７よりも前段の
可変ゲインアンプ６の増幅度が優先的に大きくなるよう
に増幅度が配分される。
（ｉ）＋（ｈ）＝（ｊ）を出力する。ここで、ＯＰアン
プ３１の出力は符号が反転するため、実質的にＯＰアン
プ３２は和電圧（ｈ）と振幅制限された制御電圧（ｉ）
の差分を出力することになる。こうして、トータルの増
幅度は同じで、後段の可変ゲインアンプ７よりも前段の
可変ゲインアンプ６の増幅度が優先的に大きくなるよう
に増幅度が配分される。
【００３１】従って、第２実施例によると、安価で簡単
な回路で自動的に最適なゲイン配分に設定することがで
き、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
な回路で自動的に最適なゲイン配分に設定することがで
き、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００３２】［付記］
（付記項１） 前記ゲイン配分手段は、あらかじめプロ
グラムされたマイクロコンピュータによる演算手段であ
ることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
グラムされたマイクロコンピュータによる演算手段であ
ることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【００３３】付記１の構成では、ゲイン配分手段をプロ
グラマブルなマイクロコンピュータによる演算手段によ
り構成しているので、アルゴリズムの変更が容易である
という特徴を有している。
グラマブルなマイクロコンピュータによる演算手段によ
り構成しているので、アルゴリズムの変更が容易である
という特徴を有している。
【００３４】（付記項２） 前記ゲイン配分手段は、ア
ナログ演算回路（図３のゲイン配分回路２１）であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
ナログ演算回路（図３のゲイン配分回路２１）であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【００３５】（付記項３） 前記アナログ演算回路は、
あらかじめ生成したＳＴＣとＧＡＩＮ制御電圧を加算す
る加算回路（図３の加算回路２３）と、前記加算回路の
出力を振幅制限する振幅制限回路（図３の電圧リミッタ
２４）と、前記加算回路と振幅制限回路との出力の差分
をとる差分回路（図３の差分回路２５）とを備えて構成
され、前記振幅制限回路の出力を前段の前記可変ゲイン
アンプの増幅度制御電圧とし、前記差分回路の出力を後
段の前記可変ゲインアンプの増幅度制御電圧とすること
を特徴とする付記項２に記載の超音波診断装置。
あらかじめ生成したＳＴＣとＧＡＩＮ制御電圧を加算す
る加算回路（図３の加算回路２３）と、前記加算回路の
出力を振幅制限する振幅制限回路（図３の電圧リミッタ
２４）と、前記加算回路と振幅制限回路との出力の差分
をとる差分回路（図３の差分回路２５）とを備えて構成
され、前記振幅制限回路の出力を前段の前記可変ゲイン
アンプの増幅度制御電圧とし、前記差分回路の出力を後
段の前記可変ゲインアンプの増幅度制御電圧とすること
を特徴とする付記項２に記載の超音波診断装置。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波診断
装置によれば、ゲイン配分手段がＧＡＩＮ設定手段とＳ
ＴＣ設定手段によって設定されたＧＡＩＮ，ＳＴＣそれ
ぞれの増幅度に基づいて、可変ゲインアンプのうち、よ
り前段の可変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くなる
ようにゲイン配分を自動的に設定するので、最適なゲイ
ン配分を自動的に実現し、Ｓ／Ｎを向上させることがで
きるという効果がある。
装置によれば、ゲイン配分手段がＧＡＩＮ設定手段とＳ
ＴＣ設定手段によって設定されたＧＡＩＮ，ＳＴＣそれ
ぞれの増幅度に基づいて、可変ゲインアンプのうち、よ
り前段の可変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くなる
ようにゲイン配分を自動的に設定するので、最適なゲイ
ン配分を自動的に実現し、Ｓ／Ｎを向上させることがで
きるという効果がある。
【図１】本発明の第１実施例に係る超音波診断装置の構
成を示す構成図
成を示す構成図
【図２】図１の演算回路の処理の流れを示すフローチャ
ート
ート
【図３】本発明の第２実施例に係るゲイン配分回路の構
成を示すブロック図
成を示すブロック図
【図４】図３のゲイン配分回路の各部の電圧波形を示す
波形図
波形図
【図５】図３のゲイン配分回路の具体的な構成を示す回
路図
路図
【図６】図５に示したゲイン配分回路の回路図における
各部の電圧波形を示す波形図
各部の電圧波形を示す波形図
【図７】従来の超音波診断装置の構成を示す構成図
【図８】図７の超音波診断装置の各部の電圧波形を示す
波形図
波形図
１（１−１〜１−ｎ） 超音波素子
２ 素子選択回路
３ 送信波発生回路
４ 送信駆動回路
５ プリアンプ
６、７ 可変ゲインアンプ
８ ＢＰＦ
９ 信号処理回路９
１０ 表示装置１０
１１ ＳＴＣ調整回路
１２ ＧＡＩＮ調整回路
１３ 演算回路
１４ 制御信号発生回路
１５ コントロール回路
２０ ゲイン配分回路
２１ ＳＴＣ制御電圧発生回路
２２ ＧＡＩＮ制御電圧発生回路
２３ 加算器
２４ 電圧リミッタ
２５ 差分回路２５
３０、３１、３２ ＯＰアンプ
Claims (3)
- 【請求項１】 生体内に超音波パルスを送波し、また、
前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、前記
エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診断装
置であって、 前記エコー信号を増幅する複数の可変ゲインアンプと、 前記複数の可変ゲインアンプの検出感度を調節するＧＡ
ＩＮ増幅度を設定するＧＡＩＮ設定手段と、 前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違いを補
正するＳＴＣ増幅度を設定するＳＴＣ設定手段と、あらかじめプログラムされたマイクロコンピュータから
なると共に、 前記ＧＡＩＮ設定手段と前記ＳＴＣ設定手
段によって設定された前記ＧＡＩＮ，ＳＴＣそれぞれの
増幅度に基づいて、前記可変ゲインアンプのうち、より
前段の前記可変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くな
るようにゲイン配分を自動的に設定するゲイン配分手段
とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２】 生体内に超音波パルスを送波し、また、
前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、前記
エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診断装
置であって、 前記エコー信号を増幅する複数の可変ゲインアンプと、 前記複数の可変ゲインアンプの検出感度を調節するＧＡ
ＩＮ増幅度を設定するＧＡＩＮ設定手段と、 前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違いを補
正するＳＴＣ増幅度を設定するＳＴＣ設定手段と、 アナログ演算回路からなると共に、前記ＧＡＩＮ設定手
段と前記ＳＴＣ設定手段によって設定された前記ＧＡＩ
Ｎ，ＳＴＣそれぞれの増幅度に基づいて、前記可変ゲイ
ンアンプのうち、より前段の前記可変ゲインアンプの増
幅度が優先的に高くなるようにゲイン配分を自動的に設
定するゲイン配分手段とを備えたことを特徴とする超音
波診断装置。 - 【請求項３】 生体内に超音波パルスを送波し、また、
前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、前記
エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診断装
置であって、 リニアアンプからなると共に、前記エコー信号を増幅す
る複数の可変ゲインアンプと、 前記複数の可変ゲインアンプの検出感度を調節するＧＡ
ＩＮ増幅度を設定するＧＡＩＮ設定手段と、 前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違いを補
正するＳＴＣ増幅度を設定するＳＴＣ設定手段と、 前記ＧＡＩＮ設定手段と前記ＳＴＣ設定手段によって設
定された前記ＧＡＩＮ，ＳＴＣそれぞれの増幅度に基づ
いて、前記可変ゲインアンプのうち、より前段の前記可
変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くなるようにゲイ
ン配分を自動的に設定するゲイン配分手段とを備えたこ
とを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27263894A JP3518910B2 (ja) | 1994-11-07 | 1994-11-07 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27263894A JP3518910B2 (ja) | 1994-11-07 | 1994-11-07 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08131435A JPH08131435A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3518910B2 true JP3518910B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=17516718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27263894A Expired - Fee Related JP3518910B2 (ja) | 1994-11-07 | 1994-11-07 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3518910B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008089469A (ja) * | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Toshiba Corp | レーダ装置 |
| WO2014115377A1 (ja) | 2013-01-23 | 2014-07-31 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム |
| CN107328869A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-11-07 | 辽宁红阳检测有限公司 | 一种全信息记录超声波探伤仪 |
-
1994
- 1994-11-07 JP JP27263894A patent/JP3518910B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08131435A (ja) | 1996-05-28 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040113 |
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