JP3822820B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に複数の受信信号を処理する受信回路に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】
超音波診断装置において、複数の振動素子から出力される複数の受信信号は受信回路に入力される。受信回路は、各チャンネルごとに設けられたプリアンプ、ゲイン可変アンプ、A/D変換器などを含み、更に複数の受信信号の位相を調整して加算する整相加算回路などを含む。整相加算後の受信信号は、例えば、バンドパスフィルタなどの回路を経て、画像形成回路へ入力される。
【0003】
ところで、ハーモニックイメージング(高調波の画像化)を行う場合などにおいては、受信信号の内で所望の帯域成分を抽出する必要がある。そのため、従来においては、受信回路の後段つまり整相加算後にバンドパスフィルタが設けられ、その中心周波数などが可変されていた。
【0004】
しかしながら、受信回路がデジタルビームフォーマーとして構成される場合、すなわち各チャンネルの受信信号をその整相加算前にデジタル変換する場合、そのA/D変換器の入力ダイナミックレンジを考慮して受信信号のゲインを調整する必要がある。この場合、最終的に必要となる目的周波数成分のレンジに拘わらず、受信信号全体のレンジをA/D変換器の入力ダイナミックレンジに合わせることになるので、目的周波数成分についてみると、S/N比を向上できないという問題がある。
【0005】
特に、近年ハーモニックイメージングが実用化される中で、高調波成分をより有効に抽出することが望まれるが、基本波に比べて高調波はかなり微弱な信号成分であり、基本波のレベルをA/D変換器の入力ダイナミックレンジに合わせると、高調波について十分なダイナミックレンジを確保できない。
【0006】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、各チャンネルごとにA/D変換に先立って目的成分の抽出を行ってダイナミックレンジを調整できるようにすることにある。
【0007】
本発明の他の目的は、各チャンネル間におけるバンドパスフィルタの通過帯域特性を簡易に揃えられるようにすることにある。
【0008】
本発明の他の目的は、超音波画像(特にハーモニックイメージング画像)の画質を高めることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子から出力された複数の受信信号を入力して処理し、これにより超音波画像を形成する超音波診断装置において、前記各振動素子ごとに個別的に設けられた複数のバンドパスフィルタと、前記複数のバンドパスフィルタの後段に設けられ、前記複数のバンドパスフィルタを通過した受信信号に対して整相加算を実行する整相加算回路と、前記複数のバンドパスフィルタに対して設定された複数のバンドパスフィルタグループに対応して設けられ、各バンドパスフィルタグループに供給するグループ別のバイアス信号を発生する複数のバイアス発生回路を備え、前記複数のバンドパスフィルタの通過帯域特性をグループごとに調整する制御部と、を含むことを特徴とする。
【0010】
上記構成によれば、受信信号はバンドパスフィルタを介して整相加算回路に入力される。各バンドパスフィルタの通過帯域特性は超音波画像の形成で必要な成分を抽出するように設定される。実際には、各バンドパスフィルタ間においてそれを構成する素子などの動作特性のバラツキ(あるいは、その他の要因)に起因し、各バンドパスフィルタの通過帯域特性(特に共振点)に違いが生じる場合があり得る。上記構成によれば、そのようなバラツキに対処してグループごとに通過帯域特性を調整できるので(例えば均一化できるので)、超音波画像の画質を高められる。なお、上記調整に当たっては、通過帯域特性の微調整の他に、通過帯域特性の切り換え(例えば、基本波抽出と高調波抽出の切り換え)を行ってもよい。調整は、装置の出荷時、メンテナンス時の他、必要に応じてマニュアルであるいは自動的に行うことができる。
【0011】
望ましくは、前記制御部は、バンドパスフィルタグループ間において、通過帯域特性を揃える制御を行う。各バンドパスフィルタごとに調整を行えばより理想的な調整を行うことができ、各バンドパスグループ間において調整を行えば、一定の調整効果を得つつも、調整のための回路構成を簡略化できる。
【0012】
ちなみに、製造段階において隣接して製造された素子(特に可変容量ダイオード)は同じような動作特性を有しているので、それを考慮して、チャンネル番号順で、素子の製造順を考慮して、回路構成上使用する素子を選択するのが望ましい。そのような配設を前提として、バンドパスグループごとに調整を行うのが望ましい。
【0013】
望ましくは、前記各バンドパスフィルタは、ハーモニックイメージングモードで受信信号からハーモニック成分を抽出する。この構成によれば、受信信号から高調波成分を抽出し、その高調波成分を用いてBモード画像などを作成できる。
【0014】
望ましくは、前記各バンドパスフィルタはA/D変換器の前段に設けられる。この構成によれば、バンドパスフィルタがA/D変換器の前段に設けられているので、A/D変換器の入力ダイナミックレンジを高調波成分のために有効活用でき、超音波画像の画質を高められる。
【0015】
望ましくは、前記各受信信号を前記各バンドパスフィルタに通過させるかそれを迂回させるかを切り換える切換手段を含む。この構成によれば、例えば基本波によって超音波画像を形成する場合に(ファンダメンタルモード)、バンドパスフィルタがされ、一方、ハーモニックイメージングモードでは、受信信号がバンドパスフィルタに入力される。
【0016】
望ましくは、前記各バンドパスフィルタはインダクタ素子とキャパシタ素子とからなる共振回路を有し、前記キャパシタ素子は逆バイアス電圧が印加される少なくとも1つのダイオードを含み、前記制御部は前記逆バイアス電圧を可変することによって前記各バンドパスフィルタの通過帯域特性を調整する。この構成によれば、ダイオードの逆バイアス電圧の可変によって容量可変を行い、電圧可変という簡易な手法で通過帯域特性の調整を行える。
【0017】
また、本発明は、複数の振動素子から出力された複数の受信信号を入力して処理し、これにより超音波画像を形成する超音波診断装置において、前記各振動素子ごとに個別的に設けられた複数のバンドパスフィルタと、前記複数のバンドパスフィルタの後段に設けられ、前記複数のバンドパスフィルタを通過した受信信号に対して整相加算を実行する整相加算回路と、前記各バンドパスフィルタの通過帯域特性を調整する制御部と、を含み、前記各バンドパスフィルタはインダクタ素子とキャパシタ素子とからなる共振回路を有し、前記キャパシタ素子はそれぞれ逆バイアス電圧が印加される互いに逆向きに接続された一対のダイオードによって構成され、前記制御部は前記一対のダイオードのそれぞれについて逆バイアス電圧を可変する。この構成によれば、一対のダイオードが逆向きに接続されているために特性変動を相補的に補償しつつ十分な容量を形成できる。
【0018】
(2)また、上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子から出力された複数の受信信号を入力して処理し、これにより超音波画像を形成する超音波診断装置において、前記各振動素子ごとに設けられ、インダクタ素子とそれぞれ逆バイアス電圧が印加される互いに逆向きに接続された一対のバリキャップダイオードからなるバリキャップダイオード回路とを含んで構成される共振回路を有する複数のバンドパスフィルタと、前記複数のバンドパスフィルタの後段に設けられ、それらを通過した受信信号に対して整相加算を実行する整相加算回路と、前記複数のバンドパスフィルタに対して設定された複数のバンドパスフィルタグループごとに設けられ、各バリキャップダイオード回路に印加するグループ別の逆バイアス電圧を発生する複数のバイアス発生回路と、を含み、前記各バイアス発生回路が発生するグループ別の逆バイアス電圧を調整し得ることを特徴とする。
【0019】
上記構成によれば、グループ単位で調整を行えるので、全チャンネルについてグループ単位での調整を行えるとともに、回路構成を簡略化して製造コストを低減できる。
【0020】
(3)また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波を送信し、反射波を受波することによって、受信信号を出力する、複数の振動素子で構成される超音波振動子と、前記複数の振動素子から出力された受信信号に対して前置増幅を行う複数のプリアンプと、ハーモニック成分を抽出する複数のフィルタであって、前記複数のプリアンプから出力された受信信号が入力される複数のフィルタ回路と、前記複数のフィルタ回路から出力された受信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から出力された受信信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換器と、前記複数のA/D変換器によってデジタル信号に変換された受信信号に基づいてハーモニックイメージング画像を形成する画像形成回路と、前記ハーモニックイメージング画像を表示する表示器と、を含み、前記各フィルタ回路はインダクタ素子とキャパシタ素子とからなる共振回路を有し、前記キャパシタ素子はそれぞれ逆バイアス電圧が印加される互いに逆向きに接続された一対のダイオードによって構成され、前記制御部は前記一対のダイオードのそれぞれについて逆バイアス電圧を可変することを特徴とする。
【0021】
上記構成によれば、受信信号からハーモニック成分を抽出した後にその受信信号に対するゲイン調整を行った上で、その受信信号をA/D変換器に入力させることができる。よって、ハーモニックイメージングモードでは、ハーモニック成分のレベルを引き上げて(基本波イメージングの場合よりゲインを上げて)、A/D変換器の入力ダイナミックレンジを有効活用することができる。その結果、従来構成では、除外されていたようなレベルの信号成分まで検出することが可能である。つまり、信号検出限界を引き下げることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。
【0023】
図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示すブロック図である。
【0024】
プローブ10は超音波を送受波する超音波探触子である。このプローブ10は、生体表面上に当接して用いられあるいは体腔内に挿入して用いられるものである。プローブ10内には後に図2を用いて説明するアレイ振動子が含まれており、そのアレイ振動子は複数の振動素子からなる。そのアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームが電子走査される。その電子走査方式としては電子リニア走査や電子セクタ走査などをあげることができる。
【0025】
送信部12は、送信ビームフォーマーとして機能し、送信部12から、アレイ振動子を構成する各振動素子に対して送信信号が供給される。
【0026】
受信部14は、受信ビームフォーマーとして機能し、複数の振動素子から出力される複数の受信信号に対して整相加算処理などを行う回路である。その具体的な回路構成については後に図2を用いて説明するが、本実施形態においては各チャンネルごとにバンドパスフィルタ(BPF)が設けられ、その各BPFの通過帯域特性を可変あるいは調整することができる。
【0027】
コントローラ16は本装置内の各構成の動作制御を行っており、そのコントローラ16には操作パネルなどによって構成される入力部18が接続されている。
【0028】
信号処理部20は、断層画像形成のための信号処理やドプラ画像形成のための信号処理などを行う回路である。この信号処理によって超音波画像が形成され、その画像情報は表示処理部22を介して表示部24へ出力される。表示部24には超音波画像としてBモードやカラーフローマッピング画像などの各種の画像が表示される。
【0029】
本実施形態の超音波診断装置は、通常の基本波を利用した画像形成機能の他、いわゆるハーモニックイメージングモードを有している。このハーモニックイメージングモードにおいては、受信信号中に含まれる高調波成分が抽出され、その高調波成分を利用して超音波画像が形成される。その場合において、その高調波の抽出は図1に示す受信部14にて行われる。
【0030】
図2には、図1に示した受信部14の具体的な構成例が示されている。
【0031】
アレイ振動子30は上述したように複数の振動素子32によって構成される。
【0032】
受信部14は、大別して、プリアンプ群34、BPF群38、可変ゲインアンプ群44、A/D変換器群48、ディレーライン(DL)群52及び加算器56などを有している。ここで、ディレイライン群52及び加算器56によっていわゆる整相加算部51が構成されている。
【0033】
図2に示されるように、プリアンプ群34は各チャンネルごとに設けられたプリアンプ36によって構成され、これと同様に、BPF群38は各チャンネルごとに設けられたBPF40によって構成され、可変ゲインアンプ44は各チャンネルごとに設けられた可変ゲインアンプ46によって構成され、A/D変換器群48は、各チャンネルごとに設けられたA/D変換器50によって構成され、DL群52は各チャンネルごとに設けられたDL54によって構成される。
【0034】
ここで、1つのチャンネルについて着目すると、振動素子32から出力される受信信号はプリアンプ36によって増幅された後、その受信信号がBPF40に入力される。そして、そのBPF40において受信信号に対するフィルタリングが実行された後、その出力信号としての受信信号がゲイン可変アンプ46に入力される。ゲイン可変アンプ46は、受信信号に対して所望の増幅を行う回路であり、その増幅後の受信信号がA/D変換器50においてデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された受信信号はDL54において遅延処理され、その遅延後の受信信号が加算器56に出力される。すなわち、加算器56においては、所定の遅延処理が施された複数の受信信号が加算され、これによって整相加算後の受信信号が後段に出力される。
【0035】
本実施形態においては、BPF群38を構成する複数のBPF40に対して複数のグループ42が設定されている。例えばチャンネルが0番からN番まである場合には、その0番側からn個ずつのBPFが各グループ42を構成し、これによってk個のグループが構成される。そして、各BPF40のグループ42ごとに、本実施形態においてはバイアス発生器60が設けられている。すなわち各バイアス発生器60は、対応するグループに対して後述するバイアス信号としてのコントロール電圧を供給している。各バイアス発生器60がそれぞれ個別的にグループを単位としてバイアス電圧のコントロールを行うことにより、各グループごとに受信信号に対する通過帯域特性の可変あるいは調整を行うことができる。このような構成によって、チャンネル全体として通過帯域特性(特に中心周波数)のばらつきを一定範囲内におさえて超音波画像の画質を高めることができる。特に、ハーモニックイメージングモードにおいては、目的とする高調波成分をより効率的に抽出し、S/N比を向上して良好な超音波画像を形成できるという利点がある。
【0036】
なお、図2において、複数のバイアス発生器60によってバイアス発生部58が構成される。受信制御部62は、各可変ゲインアンプ46についてのゲインを調整すると共に、各DL54における遅延量の制御も行っている。また、本実施形態においては、受信制御部62が、装置の動作モードに応じて各BPF40における通過帯域特性の切換えやBPF40を実質的にフィルタリングさせるかどうかなどの制御も行っている。
【0037】
図2に示した実施形態においては、グループ42を単位として各BPF40の通過帯域特性についての調整がなされていたが、もちろん各BPF40ごとにバイアス発生器60を設け、個別的に通過帯域特性の調整をきめ細かく行うようにしてもよい。
【0038】
図3には、図1に示したBPF40の具体的な回路構成の一例が示されている。このBPF40は、回路モジュール72を有し、ハーモニックイメージングモードにおいては、その回路モジュール72を通過したフィルタリング後の受信信号がセレクタ74によって選択されて出力され、一方、基本波イメージングモードにおいては、回路モジュール72を迂回したフィルタリングされていない受信信号がセレクタ74によって選択されて出力される。すなわち、回路モジュール72を迂回して受信信号100を後段へ出力するバイパスライン77が設けられている。セレクタ74は例えばアナログスイッチなどによって構成される。
【0039】
上記回路モジュール72について以下に説明する。この回路モジュール72は、図示のように、入力トランジスタQ1、フィルタ回路76、出力トランジスタQ2などを有する。ここで、フィルタ回路76は、共振回路を構成するものであり、インダクタ素子(コイル)L、可変容量回路70を有する。可変容量回路70における容量を可変することによって、本BPF40の通過帯域特性が調整される。抵抗R5は主として通過帯域特性の先鋭さ(Q値)を調整するためのものであり、コンデンサC2は主としてDCカットのために設けられている。それらの抵抗R5及びコンデンサC2を介して受信信号が可変容量回路70に入力されている。
【0040】
可変容量回路70は、バリキャップダイオード回路を構成し、具体的には、互いに逆向きで並列接続された一対のダイオード(バリキャップダイオード)D1,D2によって構成される。ダイオードD1のアノード側には逆バイアス電圧としてコントロール電圧(正電圧)104が印加され、ダイオードD2のカソード側には逆バイアス電圧としてコントロール電圧(負電圧)106が印加されている。よって、コントロール電圧によって各ダイオードD1,D2のアノード−カソード間の電圧を所望の値に可変できる。
【0041】
ここで、各コントロール電圧104,106は、本BPF40が属するグループに対応したバイアス発生器60(図2)によって発生される。上記のように、各コントロール電圧104,106を調整することによって、可変容量回路70の容量が変化し、これによって通過帯域特性(主に中心周波数)を調整できる。ダイオードD1,D2は、製造段階において隣接して製造されたものを用いれば特性を揃えて相補的な補償作用を得ることができる。特に、同じグループ内の各BPF40について、各ダイオードの特性をできるだけ揃えるように配慮するのが望ましい。もちろん、各BPF40ごとにバイアス発生器を設ける場合にはそのような配慮は不要である。コントロール電圧104,106は同時に又は個別的に可変制御される。
【0042】
入力トランジスタQ1のエミッタ側に設けられたトランジスタQ3は定電流回路の一部を構成し、そのベースにはバイアス電流102が入力される。このバイアス電流102の値は各BPF40間で同じであり、かつ固定である。ただし、定電流調整のためにバイアス電流102の値を調整することもできる。なお、トランジスタQ3に代えて抵抗を利用して定電流源を構成することもできる。
【0043】
入力トランジスタQ1のベースに受信信号100が入力されると、そのコレクタに電圧として受信信号が現れ、その受信信号がフィルタ回路76を通過する。その過程において、共振回路を構成するフィルタ回路の通過帯域特性に従って、受信信号中の所望の周波数帯域の信号成分が抽出される。本実施形態では、ハーモニック成分が抽出され、その成分からなる受信信号が出力トランジスタQ3のベースに入力される。そして、出力トランジスタQ3のエミッタ側に受信信号が現れ、それがDCカット用のコンデンサC3を介してセレクタ64に入力される。なお、抵抗R1、R3、R4、R6、R7、R8及びコンデンサC1、C4、C5、C6、C7、C8はそれぞれ回路の動作条件を規定するためのものである。
【0044】
図3の構成はあくまでも一例であって、可変容量による通過帯域特性の調整が行える限りにおいて各種の回路構成を利用できる。なお、基本波で画像を形成する場合に、上記の回路モジュール72に対する受信信号100の迂回切り替えに代えて、通過帯域特性の中心周波数を基本波の周波数に合わせるようにしてもよい。このような構成によれば、不要信号成分を除去し、S/N比を向上できる利点がある。また、通過帯域特性を受信点の深さに応じてダイナミックに可変するようにしてもよい。更に、上記可変容量回路を構成する場合に1つのダイオードのみを用いるようにしてもよいし、更に多数のダイオードを用いるようにしてもよい。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超音波画像の画質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図2】 図1に示す受信部の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図3】 図2に示すBPFの具体的な回路構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
10 プローブ、12 送信部、14 受信部、16 コントローラ、20 信号処理部、22 表示処理部、24 表示部、40 BPF、42 BPFグループ、60 バイアス発生器、62 受信制御部、70 可変容量回路、72回路モジュール、74 セレクタ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a receiving circuit that processes a plurality of received signals.
[0002]
[Prior art and problems]
In the ultrasonic diagnostic apparatus, a plurality of reception signals output from a plurality of vibration elements are input to a reception circuit. The reception circuit includes a preamplifier, a gain variable amplifier, an A / D converter, and the like provided for each channel, and further includes a phasing addition circuit that adjusts and adds phases of a plurality of reception signals. The received signal after the phasing addition is input to the image forming circuit via a circuit such as a band pass filter, for example.
[0003]
Incidentally, when performing harmonic imaging (harmonic imaging), it is necessary to extract a desired band component from the received signal. Therefore, conventionally, a band pass filter is provided after the receiving circuit, that is, after phasing addition, and its center frequency and the like are varied.
[0004]
However, when the receiving circuit is configured as a digital beam former, that is, when the received signal of each channel is digitally converted before the phasing addition, the received signal is considered in consideration of the input dynamic range of the A / D converter. It is necessary to adjust the gain. In this case, the range of the entire received signal is matched to the input dynamic range of the A / D converter regardless of the range of the target frequency component that is finally required. There is a problem that the ratio cannot be improved.
[0005]
In particular, in recent years when harmonic imaging has been put into practical use, it is desired to extract harmonic components more effectively. However, harmonics are considerably weaker signal components than the fundamental wave, and the level of the fundamental wave is A. If the input dynamic range of the / D converter is adjusted, a sufficient dynamic range cannot be secured for the harmonics.
[0006]
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to make it possible to adjust a dynamic range by extracting a target component prior to A / D conversion for each channel.
[0007]
Another object of the present invention is to easily align the passband characteristics of a bandpass filter between channels.
[0008]
Another object of the present invention is to improve the image quality of ultrasonic images (particularly harmonic imaging images).
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus that inputs and processes a plurality of reception signals output from a plurality of vibration elements, thereby forming an ultrasonic image. A plurality of band-pass filters individually provided for each vibration element and a phasing addition for the received signals that are provided after the plurality of band-pass filters and pass through the plurality of band-pass filters. A plurality of bias generators that are provided corresponding to a plurality of bandpass filter groups set for the plurality of bandpass filters and to supply a bias signal for each group to be supplied to each bandpass filter group. And a control unit that adjusts pass band characteristics of the plurality of band pass filters for each group .
[0010]
According to the above configuration, the received signal is input to the phasing addition circuit via the band pass filter. The passband characteristics of each bandpass filter are set so as to extract components necessary for forming an ultrasonic image. Actually, when there is a difference in the passband characteristics (especially the resonance point) of each bandpass filter due to variations (or other factors) in the operation characteristics of the elements constituting each bandpass filter. There can be. According to the above configuration, since the passband characteristic can be adjusted for each group in response to such variations (for example, it can be made uniform), the image quality of the ultrasonic image can be improved. In the above adjustment, in addition to fine adjustment of the pass band characteristic, switching of the pass band characteristic (for example, switching between fundamental wave extraction and harmonic wave extraction) may be performed. The adjustment can be performed manually or automatically as needed, at the time of shipment and maintenance of the apparatus.
[0011]
Preferably, the control unit is between Band-pass filter group, performs control to align the pass band characteristic. Adjustments can be made for each bandpass filter for more ideal adjustments, and adjustments between each bandpass group simplify the circuit configuration for adjustment while obtaining a certain adjustment effect. it can.
[0012]
By the way, devices manufactured adjacently in the manufacturing stage (especially variable capacitance diodes) have the same operating characteristics. Therefore, in order of channel number, in consideration of the manufacturing order of devices. It is desirable to select an element to be used in the circuit configuration. On the premise of such an arrangement, it is desirable to perform adjustment for each bandpass group.
[0013]
Preferably, each bandpass filter extracts a harmonic component from the received signal in a harmonic imaging mode. According to this configuration, a harmonic component is extracted from the received signal, and a B-mode image or the like can be created using the harmonic component.
[0014]
Preferably, each of the bandpass filters is provided in the front stage of the A / D converter. According to this configuration, since the bandpass filter is provided in the front stage of the A / D converter, the input dynamic range of the A / D converter can be effectively used for the harmonic component, and the image quality of the ultrasonic image can be improved. Enhanced.
[0015]
Preferably, switching means for switching whether to pass each received signal through each bandpass filter or to bypass it is included. According to this configuration, for example, when an ultrasonic image is formed with a fundamental wave (fundamental mode), a bandpass filter is used, while in a harmonic imaging mode, a received signal is input to the bandpass filter.
[0016]
Preferably, each of the bandpass filters includes a resonance circuit including an inductor element and a capacitor element, the capacitor element includes at least one diode to which a reverse bias voltage is applied, and the control unit outputs the reverse bias voltage. The pass band characteristic of each of the band pass filters is adjusted by varying it. According to this configuration, the capacitance can be varied by varying the reverse bias voltage of the diode, and the passband characteristics can be adjusted by a simple technique of varying the voltage.
[0017]
Further, the present invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus that inputs and processes a plurality of reception signals output from a plurality of vibration elements, thereby forming an ultrasonic image, and is provided individually for each of the vibration elements. A plurality of bandpass filters, a phasing addition circuit that is provided in a subsequent stage of the plurality of bandpass filters, and that performs phasing addition on a received signal that has passed through the plurality of bandpass filters, and each bandpass A control unit that adjusts a passband characteristic of the filter, and each bandpass filter includes a resonance circuit including an inductor element and a capacitor element, and the capacitor elements are reversely directed to each other, to which a reverse bias voltage is applied. The control unit varies a reverse bias voltage for each of the pair of diodes. According to this configuration, since the pair of diodes are connected in the opposite direction, a sufficient capacitance can be formed while compensating for the characteristic variation in a complementary manner.
[0018]
(2) In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus that inputs and processes a plurality of reception signals output from a plurality of vibration elements, thereby forming an ultrasonic image. A plurality of resonance circuits that are provided for each of the vibration elements and include an inductor element and a varicap diode circuit including a pair of varicap diodes connected in opposite directions to which a reverse bias voltage is applied. Set for the plurality of band-pass filters , the phasing addition circuit that is provided in the subsequent stage of the plurality of band-pass filters, and that performs phasing addition on the received signals that have passed through them. provided for each of a plurality of band-pass filter group, a group-specific reverse bias voltage applied to each variable capacitance diode circuits originating was To include a plurality of bias generating circuit, and wherein the respective bias generating circuit can be adjusted by group of the reverse bias voltage generated.
[0019]
According to the above configuration, since adjustment can be performed in units of groups, it is possible to perform adjustment in units of groups for all channels, and it is possible to simplify the circuit configuration and reduce manufacturing costs.
[0020]
(3) Moreover, in order to achieve the said objective, this invention is an ultrasonic transducer | vibrator comprised by the several vibration element which outputs a received signal by transmitting an ultrasonic wave and receiving a reflected wave. When a plurality of preamplifiers performing pre-amplification to the received signals output from said plurality of transducer elements, a plurality of filters for extracting a harmonic component, the received signal outputted from said plurality of preamplifier input A plurality of filter circuits, a plurality of variable gain amplifiers for amplifying the reception signals output from the plurality of filter circuits, and a plurality of A for converting the reception signals output from the plurality of variable gain amplifiers into digital signals. / D converter, and an image forming circuit for forming a harmonic imaging image based on the converted received signals by said plurality of a / D converter into a digital signal, before Seen containing a display for displaying the harmonic imaging image, said each filter circuit has a resonant circuit composed of an inductor element and a capacitor element, the capacitor element is connected to the opposite directions to reverse bias voltage is applied, respectively The control unit is configured to vary a reverse bias voltage for each of the pair of diodes .
[0021]
According to the above configuration, after the harmonic component is extracted from the received signal, gain adjustment is performed on the received signal, and then the received signal can be input to the A / D converter. Therefore, in the harmonic imaging mode, the input dynamic range of the A / D converter can be effectively utilized by raising the level of the harmonic component (by increasing the gain compared to the case of fundamental wave imaging). As a result, it is possible to detect even signal components at a level that was excluded in the conventional configuration. That is, the signal detection limit can be lowered.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration thereof.
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment has a so-called harmonic imaging mode in addition to an image forming function using a normal fundamental wave. In this harmonic imaging mode, a harmonic component contained in the received signal is extracted, and an ultrasonic image is formed using the harmonic component. In that case, the harmonics are extracted by the receiving
[0030]
FIG. 2 shows a specific configuration example of the receiving
[0031]
As described above, the
[0032]
The receiving
[0033]
As shown in FIG. 2, the
[0034]
Here, focusing on one channel, the reception signal output from the
[0035]
In the present embodiment, a plurality of
[0036]
In FIG. 2, a
[0037]
In the embodiment shown in FIG. 2, the adjustment of the passband characteristics of each
[0038]
FIG. 3 shows an example of a specific circuit configuration of the
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
Here, the control voltages 104 and 106 are generated by the bias generator 60 (FIG. 2) corresponding to the group to which the
[0042]
The transistor Q3 provided on the emitter side of the input transistor Q1 constitutes a part of a constant current circuit, and a bias current 102 is input to its base. The value of the bias current 102 is the same between the BPFs 40 and is fixed. However, the value of the bias current 102 can be adjusted for constant current adjustment. It should be noted that a constant current source may be configured using a resistor instead of the transistor Q3.
[0043]
When the received
[0044]
The configuration in FIG. 3 is merely an example, and various circuit configurations can be used as long as the passband characteristics can be adjusted by the variable capacitance. When forming an image with a fundamental wave, the center frequency of the passband characteristic may be matched with the frequency of the fundamental wave instead of the detour switching of the received
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the image quality of an ultrasonic image can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration example of a receiving unit illustrated in FIG.
3 is a circuit diagram showing a specific circuit configuration example of the BPF shown in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
10 Probe, 12 Transmitter, 14 Receiver, 16 Controller, 20 Signal Processor, 22 Display Processor, 24 Display Unit, 40 BPF, 42 BPF Group, 60 Bias Generator, 62 Reception Controller, 70 Variable Capacitance Circuit, 72 circuit modules, 74 selectors.
Claims (9)
前記各振動素子ごとに個別的に設けられた複数のバンドパスフィルタと、
前記複数のバンドパスフィルタの後段に設けられ、前記複数のバンドパスフィルタを通過した受信信号に対して整相加算を実行する整相加算回路と、
前記複数のバンドパスフィルタに対して設定された複数のバンドパスフィルタグループに対応して設けられ、各バンドパスフィルタグループに供給するグループ別のバイアス信号を発生する複数のバイアス発生回路を備え、前記複数のバンドパスフィルタの通過帯域特性をグループごとに調整する制御部と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。In an ultrasonic diagnostic apparatus that inputs and processes a plurality of reception signals output from a plurality of vibration elements, thereby forming an ultrasonic image,
A plurality of band-pass filters individually provided for each of the vibration elements;
A phasing addition circuit that is provided in a subsequent stage of the plurality of bandpass filters and that performs phasing addition on the reception signals that have passed through the plurality of bandpass filters;
A plurality of bias generation circuits which are provided corresponding to a plurality of bandpass filter groups set for the plurality of bandpass filters and generate bias signals for each group to be supplied to each bandpass filter group; A controller that adjusts the passband characteristics of a plurality of bandpass filters for each group ;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記制御部は、バンドパスフィルタグループ間において、通過帯域特性を揃える制御を行うことを特徴とする超音波診断装置。The apparatus of claim 1.
Wherein, between Band-pass filter group, an ultrasonic diagnostic apparatus characterized by performing control to align the pass band characteristic.
前記各バンドパスフィルタは、ハーモニックイメージングモードで受信信号からハーモニック成分を抽出することを特徴とする超音波診断装置。The apparatus of claim 1.
Each of the bandpass filters extracts a harmonic component from a received signal in a harmonic imaging mode.
前記各バンドパスフィルタはA/D変換器の前段に設けられたことを特徴とする超音波診断装置。The apparatus of claim 1.
Each of the band-pass filters is provided in front of an A / D converter.
前記各受信信号を前記各バンドパスフィルタに通過させるかそれを迂回させるかを切り換える切換手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。The apparatus of claim 1.
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising switching means for switching whether each received signal is passed through each bandpass filter or bypassed.
前記各バンドパスフィルタはインダクタ素子とキャパシタ素子とからなる共振回路を有し、
前記キャパシタ素子は逆バイアス電圧が印加される少なくとも1つのダイオードを含み、
前記制御部は前記逆バイアス電圧を可変することによって前記各バンドパスフィルタの通過帯域特性を調整することを特徴とする超音波診断装置。The apparatus of claim 1.
Each band-pass filter has a resonance circuit composed of an inductor element and a capacitor element,
The capacitor element includes at least one diode to which a reverse bias voltage is applied;
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the control unit adjusts a passband characteristic of each bandpass filter by varying the reverse bias voltage.
前記各振動素子ごとに個別的に設けられた複数のバンドパスフィルタと、
前記複数のバンドパスフィルタの後段に設けられ、前記複数のバンドパスフィルタを通過した受信信号に対して整相加算を実行する整相加算回路と、
前記各バンドパスフィルタの通過帯域特性を調整する制御部と、
を含み、
前記各バンドパスフィルタはインダクタ素子とキャパシタ素子とからなる共振回路を有し、
前記キャパシタ素子はそれぞれ逆バイアス電圧が印加される互いに逆向きに接続された一対のダイオードによって構成され、
前記制御部は前記一対のダイオードのそれぞれについて逆バイアス電圧を可変することを特徴とする超音波診断装置。 In an ultrasonic diagnostic apparatus that inputs and processes a plurality of reception signals output from a plurality of vibration elements, thereby forming an ultrasonic image,
A plurality of band-pass filters individually provided for each of the vibration elements;
A phasing addition circuit that is provided in a subsequent stage of the plurality of bandpass filters and that performs phasing addition on the reception signals that have passed through the plurality of bandpass filters;
A controller that adjusts the passband characteristics of each bandpass filter;
Including
Each band-pass filter has a resonance circuit composed of an inductor element and a capacitor element,
Each of the capacitor elements is composed of a pair of diodes connected in opposite directions to which a reverse bias voltage is applied,
Ultrasonic diagnostic equipment, wherein the control unit to vary the reverse bias voltage for each of the pair of diodes.
前記各振動素子ごとに設けられ、インダクタ素子とそれぞれ逆バイアス電圧が印加される互いに逆向きに接続された一対のバリキャップダイオードからなるバリキャップダイオード回路とを含んで構成される共振回路を有する複数のバンドパスフィルタと、
前記複数のバンドパスフィルタの後段に設けられ、それらを通過した受信信号に対して整相加算を実行する整相加算回路と、
前記複数のバンドパスフィルタに対して設定された複数のバンドパスフィルタグループごとに設けられ、各バリキャップダイオード回路に印加するグループ別の逆バイアス電圧を発生する複数のバイアス発生回路と、
を含み、
前記各バイアス発生回路が発生するグループ別の逆バイアス電圧を調整し得ることを特徴とする超音波診断装置。In an ultrasonic diagnostic apparatus that inputs and processes a plurality of reception signals output from a plurality of vibration elements, thereby forming an ultrasonic image,
A plurality of resonance circuits that are provided for each of the vibration elements and include an inductor element and a varicap diode circuit including a pair of varicap diodes connected in opposite directions to which a reverse bias voltage is applied. A bandpass filter,
A phasing addition circuit that is provided in a subsequent stage of the plurality of bandpass filters and that performs phasing addition on the received signals that have passed through them;
Provided for each of a plurality of band-pass filter group set for the plurality of band pass filters, and a plurality of bias generating circuit for generating a group-specific reverse bias voltage applied to each variable capacitance diode circuit,
Including
An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein a reverse bias voltage for each group generated by each of the bias generation circuits can be adjusted.
前記複数の振動素子から出力された受信信号に対して前置増幅を行う複数のプリアンプと、
ハーモニック成分を抽出する複数のフィルタであって、前記複数のプリアンプから出力された受信信号が入力される複数のフィルタ回路と、
前記複数のフィルタ回路から出力された受信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から出力された受信信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換器と、
前記複数のA/D変換器によってデジタル信号に変換された受信信号に基づいてハーモニックイメージング画像を形成する画像形成回路と、
前記ハーモニックイメージング画像を表示する表示器と、
を含み、
前記各フィルタ回路はインダクタ素子とキャパシタ素子とからなる共振回路を有し、
前記キャパシタ素子はそれぞれ逆バイアス電圧が印加される互いに逆向きに接続された一対のダイオードによって構成され、
前記制御部は前記一対のダイオードのそれぞれについて逆バイアス電圧を可変することを特徴とする超音波診断装置。An ultrasonic transducer composed of a plurality of vibration elements that transmit an ultrasonic wave and receive a reflected wave to output a reception signal;
A plurality of preamplifiers performing pre-amplification to the received signals output from said plurality of transducer elements,
A plurality of filters for extracting harmonic components, a plurality of filter circuits to which received signals output from the plurality of preamplifiers are input;
A plurality of variable gain amplifiers for amplifying received signals output from the plurality of filter circuits;
A plurality of A / D converters for converting received signals output from the plurality of variable gain amplifiers into digital signals;
An image forming circuit for forming a harmonic imaging image based on the received signals converted into digital signals by the plurality of A / D converters;
A display for displaying the harmonic imaging image;
Only including,
Each filter circuit has a resonance circuit composed of an inductor element and a capacitor element,
Each of the capacitor elements is composed of a pair of diodes connected in opposite directions to which a reverse bias voltage is applied,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the control unit varies a reverse bias voltage for each of the pair of diodes .
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