JPS58144767A - 超音波受信装置 - Google Patents
超音波受信装置Info
- Publication number
- JPS58144767A JPS58144767A JP57027490A JP2749082A JPS58144767A JP S58144767 A JPS58144767 A JP S58144767A JP 57027490 A JP57027490 A JP 57027490A JP 2749082 A JP2749082 A JP 2749082A JP S58144767 A JPS58144767 A JP S58144767A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- delay time
- signal
- delay
- focal length
- received
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52046—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波受信装置1%に分割振動子を用いてフォ
ーカス制御を焦点距離に応じて最゛適な状態に変更しな
がら受信するCダイナミックフォーカス受信する)装置
に関するものである。
ーカス制御を焦点距離に応じて最゛適な状態に変更しな
がら受信するCダイナミックフォーカス受信する)装置
に関するものである。
まず1分割振動子を用いる超音波受信装置において、受
信ビームを形成する目的で各受信信号に与えるべき遅延
時間を概算する。−例として、第1図のような直線配列
型分割振動子について概算する。第1図において、焦点
Fから振動子列Wに下し九mmの足を01注目する振動
子エレメントの中央の点をEとし、焦点距離0F=)’
、EミXとする。Fから拡散する同一波面が0およびF
に到達する時刻の時間差Tは、次のように計算される。
信ビームを形成する目的で各受信信号に与えるべき遅延
時間を概算する。−例として、第1図のような直線配列
型分割振動子について概算する。第1図において、焦点
Fから振動子列Wに下し九mmの足を01注目する振動
子エレメントの中央の点をEとし、焦点距離0F=)’
、EミXとする。Fから拡散する同一波面が0およびF
に到達する時刻の時間差Tは、次のように計算される。
’r(x、yJ−(Vi17−yJ/C−−−−−−”
−(1)−X章/2yC・・・・・・・・・+2)ここ
で、媒質2の音速tCとした。
−(1)−X章/2yC・・・・・・・・・+2)ここ
で、媒質2の音速tCとした。
一方1分割振動子のうちの受信ロ径t−D夕)超音波波
長を人とすると、受信装置の方位方向の理論分解能ΔX
および焦点深度Δyは、それぞれ次式のように概算され
る。
長を人とすると、受信装置の方位方向の理論分解能ΔX
および焦点深度Δyは、それぞれ次式のように概算され
る。
lxミ2λy/D ・・・・・・・・・(
3)jyチ2yΔX/D =2λ戸/D” = (ΔxP/λ −−−−旧−
(4)受信ビームを形成するためには、(■)式の時間
差Tをエレメント間で補償したのち同位相加算(整相加
算Jする。実現すべき方位分解能をΔX、視野範囲t−
O≦y≦y、、ll とすると、整相加算に必要な遅延
時間の最大値T、6.は式(2)及び(3)よシ次のよ
うに概算される。
3)jyチ2yΔX/D =2λ戸/D” = (ΔxP/λ −−−−旧−
(4)受信ビームを形成するためには、(■)式の時間
差Tをエレメント間で補償したのち同位相加算(整相加
算Jする。実現すべき方位分解能をΔX、視野範囲t−
O≦y≦y、、ll とすると、整相加算に必要な遅延
時間の最大値T、6.は式(2)及び(3)よシ次のよ
うに概算される。
T 、、 、#T (D (Y 、、−/2. )’
、、、 )=(λ” /2C) Y−N/ (ΔX )
” −・・−−−−−・+51また、視野範囲全域
にわたり目的分解能を実現するには、音源距離に応じて
受信系の焦点距離を可変にする(所謂ダイナミックフ“
オーカスする]必要がある。方位分解能Δχを実現する
に要する焦点の段数N t ft(4)式より概算する
と。
、、、 )=(λ” /2C) Y−N/ (ΔX )
” −・・−−−−−・+51また、視野範囲全域
にわたり目的分解能を実現するには、音源距離に応じて
受信系の焦点距離を可変にする(所謂ダイナミックフ“
オーカスする]必要がある。方位分解能Δχを実現する
に要する焦点の段数N t ft(4)式より概算する
と。
N t −)’ +ma s/’Δy=λy、、w/C
Δx)* ・・・・・・・・・(6)となる。上記
(5)及び(6)式をもとに視野範囲全域にわ九り方位
分解能Δχを実現するに要する遅延時間記憶容量を概算
できる。すなわち、遅延時間量子化単位をΔTとしたと
き、1データの大きさくλ” /2 CΔT J Y
seam/ (Δx)lの遅延時間データを受信ニレメ
ン)1個あ次すλy、、、/(Δx31 個記憶して
おく必要がある。データの大きさ、個数ともに(Δxp
に反比例するので1、従来方式のように遅延時間デー
タそのものを記憶する方式では。
Δx)* ・・・・・・・・・(6)となる。上記
(5)及び(6)式をもとに視野範囲全域にわ九り方位
分解能Δχを実現するに要する遅延時間記憶容量を概算
できる。すなわち、遅延時間量子化単位をΔTとしたと
き、1データの大きさくλ” /2 CΔT J Y
seam/ (Δx)lの遅延時間データを受信ニレメ
ン)1個あ次すλy、、、/(Δx31 個記憶して
おく必要がある。データの大きさ、個数ともに(Δxp
に反比例するので1、従来方式のように遅延時間デー
タそのものを記憶する方式では。
高い方位分解能ΔXを実現しようとした場合、必要な遅
延時間記憶容量が著しく増大し、実現する上での困難が
大きかった。
延時間記憶容量が著しく増大し、実現する上での困難が
大きかった。
本発明は、以上にのべた従来の問題点を解決し。
高分解能の受信系を小さな記憶容量により実現可能とす
るものである。
るものである。
本発明は、整相処理に必要な遅延時間の量子化値そのも
のを記憶するのではなく、遅延時間量子化値の焦点距離
に関する差分値を記憶することを特徴とし、ダイナミッ
クフォーカスによる高い分解能の受信を小さな遅延時間
記憶容量により可能とする。整相処理に必要な遅延時間
T(X、りの焦点距離yに関する差分値での大きさは1
式(21より、yの小さな変化Δyについて次のように
概算される。
のを記憶するのではなく、遅延時間量子化値の焦点距離
に関する差分値を記憶することを特徴とし、ダイナミッ
クフォーカスによる高い分解能の受信を小さな遅延時間
記憶容量により可能とする。整相処理に必要な遅延時間
T(X、りの焦点距離yに関する差分値での大きさは1
式(21より、yの小さな変化Δyについて次のように
概算される。
#がΔY/2CY” ・・・・・・・・・(7
)音源距離が焦点深度だけ変化するごとに遅延時間デー
タf変更しながらダイナ建ツクフォーカス受信する場合
には1式(7)のΔyに式(4)を代入すればよく1次
のようになる。
)音源距離が焦点深度だけ変化するごとに遅延時間デー
タf変更しながらダイナ建ツクフォーカス受信する場合
には1式(7)のΔyに式(4)を代入すればよく1次
のようになる。
r (x、 Y)#2λX”/CD” ・
・・・・・・・・(8)従って、遅延時間差分値の必要
最大値T11.は次のように概算される。
・・・・・・・・(8)従って、遅延時間差分値の必要
最大値T11.は次のように概算される。
τ、、8#τ(D(yJ/2.y)
=λ/2 C=1/2 f ・・・・・
・・・・(9)ここで、fは超音波周波数である1式(
9)よ〕。
・・・・(9)ここで、fは超音波周波数である1式(
9)よ〕。
遅延時間を子化差分値を記憶するに必要な1データの大
きさは、方位分解能ΔXあるいは最大音源距離y1□な
どには直接よらず一定であり、1/2fΔTである。式
(5)及び(9)よル必要な遅延時間データの大きさは
従来方式の(ΔX)”/λy、18倍となり、実現すべ
き分解能ΔXが A X (1”’ ”’ ”’H のとき、本発明が有利となる。従来との比が(Δx)m
であることから、4!に、ΔXの小さいとき、すなわ
ち高い分解能を実現しようとする場合には1本発明が著
しく有利となる。なお、本発明においても、遅延時間量
子化値そのものを受信ニー レメント1個あたり最低限
1データは記憶しておく必要があるが、高分解能装置の
場合には焦点の段数N−が大きくなるため、受信ビーム
形成に必要な全記憶量に対する上記の値の占める割合は
小さくなるので、省いて概算した。−例として、標準的
な超音波診断装置について比を求めてみると。
きさは、方位分解能ΔXあるいは最大音源距離y1□な
どには直接よらず一定であり、1/2fΔTである。式
(5)及び(9)よル必要な遅延時間データの大きさは
従来方式の(ΔX)”/λy、18倍となり、実現すべ
き分解能ΔXが A X (1”’ ”’ ”’H のとき、本発明が有利となる。従来との比が(Δx)m
であることから、4!に、ΔXの小さいとき、すなわ
ち高い分解能を実現しようとする場合には1本発明が著
しく有利となる。なお、本発明においても、遅延時間量
子化値そのものを受信ニー レメント1個あたり最低限
1データは記憶しておく必要があるが、高分解能装置の
場合には焦点の段数N−が大きくなるため、受信ビーム
形成に必要な全記憶量に対する上記の値の占める割合は
小さくなるので、省いて概算した。−例として、標準的
な超音波診断装置について比を求めてみると。
λ#a511LL、”l smg #200m、ΔX#
1mのとき、遅延時間データの大きさは約1/100で
充分となる。
1mのとき、遅延時間データの大きさは約1/100で
充分となる。
以上では、主に直線配列型分解振動子を用いる場合を例
にとって説明を行なったが1本発明は直線配列型に限ら
ず有効である。
にとって説明を行なったが1本発明は直線配列型に限ら
ず有効である。
ところで、パルスエコー法による超音波受信の場合には
、反射体距離の小さな信号から大きな信号の順にパルス
信号が各エレメントに受信されるので、ダイナミックフ
ォーカスにおける焦点距離は単調に増加させていけばよ
い、従って1本発明の方式′t−特にパルスエコー法に
適用する場合、記憶しておいた遅延時間量子化差1分値
t−順番に積算して込〈だけで積算の各段階において必
要な遅延時間量子化値が得られるので、差分値から元の
値を再生する機構が簡単化される。従って1%にパルス
エコー法による超音波受信装置の場合1本発明の方式の
効果は大きなものとなる。
、反射体距離の小さな信号から大きな信号の順にパルス
信号が各エレメントに受信されるので、ダイナミックフ
ォーカスにおける焦点距離は単調に増加させていけばよ
い、従って1本発明の方式′t−特にパルスエコー法に
適用する場合、記憶しておいた遅延時間量子化差1分値
t−順番に積算して込〈だけで積算の各段階において必
要な遅延時間量子化値が得られるので、差分値から元の
値を再生する機構が簡単化される。従って1%にパルス
エコー法による超音波受信装置の場合1本発明の方式の
効果は大きなものとなる。
以下1本発明を実施例を参照して説明する。第2図は、
分割振動子を用いた超音波受信系の構成図であり%E、
〜EwFi受信ロ径中の振動子エレメント、D、〜Dに
は受信ビームを形成するため受信信号に相異する遅延時
間を与える手段、Sは遅延後の受信信号を加算し受信ビ
ームを得る手段であめ。第3〜5図は1本発明を第2図
のD1〜DHについて実施する場合の構成例を示したも
のである。いずれも、パルスエコー法装置に対し本発明
を実施する場合を例にとつ逢。
分割振動子を用いた超音波受信系の構成図であり%E、
〜EwFi受信ロ径中の振動子エレメント、D、〜Dに
は受信ビームを形成するため受信信号に相異する遅延時
間を与える手段、Sは遅延後の受信信号を加算し受信ビ
ームを得る手段であめ。第3〜5図は1本発明を第2図
のD1〜DHについて実施する場合の構成例を示したも
のである。いずれも、パルスエコー法装置に対し本発明
を実施する場合を例にとつ逢。
第3図は、遅延手段としてタップ付LC遅延線DLk用
いる場合の構成例である。振動子エレメントE、からの
受信信号5はDLに入力され、段階的に遅延時間の異る
DLの出力6はマルチプレクサMPに入力され、マルチ
プレクサMPの出カフは加算器Sへ入力される。マルチ
プレクサMPのコントロール信号4を焦点距離に従って
変化させ信号5から信号7に至る遅延時間を制御するこ
とによってダイナミックフォーカスを行なう、lはフォ
ーカス状態を変更するととにアドレスカウンタCに入力
されるクロック信号であり、アドレス信号2に従ってメ
モリMより#!み出された遅延時間量子化差分値3は、
ア中ユムレータACICより積算され、遅延時間量子化
値すなわちマルチプレクサMPのコントロール信号4と
なる。
いる場合の構成例である。振動子エレメントE、からの
受信信号5はDLに入力され、段階的に遅延時間の異る
DLの出力6はマルチプレクサMPに入力され、マルチ
プレクサMPの出カフは加算器Sへ入力される。マルチ
プレクサMPのコントロール信号4を焦点距離に従って
変化させ信号5から信号7に至る遅延時間を制御するこ
とによってダイナミックフォーカスを行なう、lはフォ
ーカス状態を変更するととにアドレスカウンタCに入力
されるクロック信号であり、アドレス信号2に従ってメ
モリMより#!み出された遅延時間量子化差分値3は、
ア中ユムレータACICより積算され、遅延時間量子化
値すなわちマルチプレクサMPのコントロール信号4と
なる。
第4図は、遅延手段としてA/D変換器ADとシフトレ
ジスタSRの組合わせを用いる場合の構成例である。振
動子エレメントE、からの受信信号8は変換クロック9
に従ってADによりデジタル信号11K”変換され念後
デジメル内神器IPに入力される。信号11ViIPに
よシ、シフトレジスタSRのシフトクロック10おきの
信号5に変換されたうえSRに入力される0段階的に遅
延時間の異るSRの出力6はマルチプレクサMPに入力
され、MPの出カフは加算器Sへ入力される。
ジスタSRの組合わせを用いる場合の構成例である。振
動子エレメントE、からの受信信号8は変換クロック9
に従ってADによりデジタル信号11K”変換され念後
デジメル内神器IPに入力される。信号11ViIPに
よシ、シフトレジスタSRのシフトクロック10おきの
信号5に変換されたうえSRに入力される0段階的に遅
延時間の異るSRの出力6はマルチプレクサMPに入力
され、MPの出カフは加算器Sへ入力される。
第3図と同じ方式でMPのコントロールを行なうことに
よってダイナミックフォーカスを行なう。
よってダイナミックフォーカスを行なう。
第5図は、遅延手段としてサンプル間隔を可変としたサ
ンプルホールド8HとラインメモリLMの組合わせを用
いる場合の構成例である。この受信ビーム形成の原理は
、視野中に等間隔に直線状配列し次点に仮想的におい九
反射体から拡散する波面が注目するエレメントE、に到
達すべき時刻にE、からの信号5t−8Hによシサンプ
ルホールドし、その値6を2インメモリLMに書き込む
ことにより、上記の配列点に対応する信号値を配列の順
にLMの出カフとして得るものである。かかる装置に本
発明を適用する場合、サンプル間隔の規準値からの差分
値が本発明記述中の遅延時間の焦点距離についての差分
値と等価となる。ここで。
ンプルホールド8HとラインメモリLMの組合わせを用
いる場合の構成例である。この受信ビーム形成の原理は
、視野中に等間隔に直線状配列し次点に仮想的におい九
反射体から拡散する波面が注目するエレメントE、に到
達すべき時刻にE、からの信号5t−8Hによシサンプ
ルホールドし、その値6を2インメモリLMに書き込む
ことにより、上記の配列点に対応する信号値を配列の順
にLMの出カフとして得るものである。かかる装置に本
発明を適用する場合、サンプル間隔の規準値からの差分
値が本発明記述中の遅延時間の焦点距離についての差分
値と等価となる。ここで。
サンプル藺隔の規準値とは、配列点間隔を超音波が往復
するに要する時間である。焦点距離を変更せず受信して
いる些、すべτ多エレメントについてサンダル間隔は規
準値のままでよいのに対し、焦点距離を増加させる場合
には、サンプル間隔を規準値からエレメント位置に応じ
走置だけ縮める仁とになる。サンプルホールド8Hのサ
ンプルクロックは、遅延時間量子化単位を周期とする基
本クロックlt−カウントするカラ/りC1のキャリ出
力4として得られる。キャリ出力4#i、同時に、CI
自身のロード信号、LMの書き込みクロック。
するに要する時間である。焦点距離を変更せず受信して
いる些、すべτ多エレメントについてサンダル間隔は規
準値のままでよいのに対し、焦点距離を増加させる場合
には、サンプル間隔を規準値からエレメント位置に応じ
走置だけ縮める仁とになる。サンプルホールド8Hのサ
ンプルクロックは、遅延時間量子化単位を周期とする基
本クロックlt−カウントするカラ/りC1のキャリ出
力4として得られる。キャリ出力4#i、同時に、CI
自身のロード信号、LMの書き込みクロック。
アドレスカウンタC2のクロックとして用いられる。ア
ドレス信号2により読み出された遅延時間量子化差分値
3は、CIにデータとしてロードされ、遅延時間量子化
差分値3の値と基本クロック間隔の積の分だけ、次の回
のキャリ出力パルス間隔すなわちす/グル間隔が規準値
に比べ小さくなる。初回のす/グルホールド時刻の制御
はclのクリア入力信号8にょ9行なうことができる。
ドレス信号2により読み出された遅延時間量子化差分値
3は、CIにデータとしてロードされ、遅延時間量子化
差分値3の値と基本クロック間隔の積の分だけ、次の回
のキャリ出力パルス間隔すなわちす/グル間隔が規準値
に比べ小さくなる。初回のす/グルホールド時刻の制御
はclのクリア入力信号8にょ9行なうことができる。
なお、LMに書き込まれたデータの読み出しはクロック
9により制御する。
9により制御する。
以上では、超音波受信系〆ついて本発明を説明したが、
送信においてダイナミックフォーカスを行なう場合にも
本発明を適用でき、本発明は送信系についても効果をも
つ。
送信においてダイナミックフォーカスを行なう場合にも
本発明を適用でき、本発明は送信系についても効果をも
つ。
以上説明したよりに%本発明によれば、ダイナζツクフ
ォーカスを活用する高分解能超音波受信装置を実現する
に要する遅延時間記憶容量を、従来方式に比較してはる
かに小さくすることができ、本発明の意義大である2本
発明による上記記憶容量節約の効果は実現しようとする
方位分解能の2乗に比例するので、装置の分解能が高け
れば高いほど本発明適用の効果は著しく大となる。
ォーカスを活用する高分解能超音波受信装置を実現する
に要する遅延時間記憶容量を、従来方式に比較してはる
かに小さくすることができ、本発明の意義大である2本
発明による上記記憶容量節約の効果は実現しようとする
方位分解能の2乗に比例するので、装置の分解能が高け
れば高いほど本発明適用の効果は著しく大となる。
第1図は直線配列型分割振動子と焦点の位置関係を示す
図、第2図は分割振動子を用いた超音波受信装置の概略
構成を示す図、第3図、@4図及び第5図は、それぞれ
第2図における遅延手段の構成を示すブロック図である
。 代理人 弁理士 薄田利幸 第 1 図 η 2 図 x 3 目
図、第2図は分割振動子を用いた超音波受信装置の概略
構成を示す図、第3図、@4図及び第5図は、それぞれ
第2図における遅延手段の構成を示すブロック図である
。 代理人 弁理士 薄田利幸 第 1 図 η 2 図 x 3 目
Claims (1)
- 複e個のエレメントからなる超音波振動子と、各エレメ
ントに受信された超音波信号にそれぞれ適切な遅延時間
を与え互いに加算して受信ビーム金形成する手段とを具
備し、焦点距離に応じて上記遅延時間f:IIt適な値
に変更しながらダイナミックフォーカスを行なう超音波
受信装置において、上記遅延時間をそれぞれの受信エレ
メントについて量子化遅延時間の焦点距離に関する差分
値として記憶することt−特徴とする超音波受信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57027490A JPS58144767A (ja) | 1982-02-24 | 1982-02-24 | 超音波受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57027490A JPS58144767A (ja) | 1982-02-24 | 1982-02-24 | 超音波受信装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58144767A true JPS58144767A (ja) | 1983-08-29 |
JPH0155432B2 JPH0155432B2 (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=12222570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57027490A Granted JPS58144767A (ja) | 1982-02-24 | 1982-02-24 | 超音波受信装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58144767A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011172611A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Canon Inc | 超音波画像装置および遅延制御方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52113623A (en) * | 1976-03-19 | 1977-09-22 | Hitachi Medical Corp | Electronic scanning ultrasonic deflection system |
JPS55149889A (en) * | 1979-05-11 | 1980-11-21 | Toshiba Corp | Ultrasonic wave receiver |
-
1982
- 1982-02-24 JP JP57027490A patent/JPS58144767A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52113623A (en) * | 1976-03-19 | 1977-09-22 | Hitachi Medical Corp | Electronic scanning ultrasonic deflection system |
JPS55149889A (en) * | 1979-05-11 | 1980-11-21 | Toshiba Corp | Ultrasonic wave receiver |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011172611A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Canon Inc | 超音波画像装置および遅延制御方法 |
US20120281902A1 (en) * | 2010-02-23 | 2012-11-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Ultrasonic imaging apparatus and method of controlling delay |
US9165552B2 (en) | 2010-02-23 | 2015-10-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Ultrasonic imaging apparatus and method of controlling delay |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0155432B2 (ja) | 1989-11-24 |
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