【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明は、たとえば医療用の超音波診断装置などに用い
る超音波撮ｇＩＩ装置のエコー信号処理回路に関する−
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical field to which the invention pertains] The present invention relates to an echo signal processing circuit of an ultrasonic imaging gII device used, for example, in a medical ultrasonic diagnostic device.
It is.
超音波診断装置は、電気音響変換器で発生する超音波を
人体などの生体に向けて発射し、生体内部で反射されて
戻る反射波を受信して電気量のエコー信号に変換し、こ
のエコー信号を用いて生体内の断層像を映倫表示する本
のである。この反射波は、生体内での反射面が深くなる
ほど戻る時間が遅くなるとともに、その周波数成分の中
心周波数および帯域幅が、＾周波数、広帯域から低周波
数、狭帯域なものへと変化する。したがって、反射面の
深さに対応する中心局波数および帯域幅の信号をエコー
信号から抽出して用いるのならば、余分な雑音成分が除
かれるので、信号対雑音比および分解能を一層向上させ
ることができるとともに、全画面にわたって一様に実質
な画像を祷ることができる。Ultrasonic diagnostic equipment emits ultrasonic waves generated by an electroacoustic transducer toward a living body such as a human body, receives reflected waves that return inside the living body, and converts them into electrical echo signals. This is a book that uses signals to visually display in-vivo tomographic images. The deeper the reflective surface in the living body, the slower the reflected wave returns, and the center frequency and bandwidth of its frequency components change from a wide band to a low frequency, a narrow band. Therefore, if a signal with a center frequency and a bandwidth corresponding to the depth of the reflecting surface is extracted from the echo signal and used, the signal-to-noise ratio and resolution can be further improved because extra noise components are removed. At the same time, it is possible to display a uniform and substantial image across the entire screen.
特開昭５２−５９９７５号公報はこの現象を利用するも
ので、受信装置に電圧可変形のダイナミックフィルタを
備え、超音波パルスの送信時刻を起点にこのフィルタの
通過域を変声して、反射面の浅い点から深い点までに渡
る均一な分解能を得る方法が示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-59975 takes advantage of this phenomenon by equipping the receiver with a voltage-variable dynamic filter, changing the passband of this filter starting from the transmission time of the ultrasonic pulse, and detecting the reflection. A method is shown to obtain uniform resolution from shallow to deep points on the surface.
このように、従来のいわゆる適応型（追跡型）のマツチ
ドフィルタによるエコー受信系は、アナログ回路による
可変特性のダイナミックフィルタにより実現されている
が、この種のダイナミック・フィルタには次のような欠
点がある。すなわち、■ その性能が部品のバラツキに
より左右されるので、製品毎に一層検査が必要となり、
製造および調整の工数がかかる、■ 温度特性や経年変化特性等がよくない、■ 設計上
の自由度が限られる、（リ 一方、その設計は、解析的な高度の専門知識が必
要となる、■ 使用部品数が多く、このために信頼性も低下するｌどである。In this way, the conventional echo reception system using a so-called adaptive (tracking type) matched filter is realized by a dynamic filter with variable characteristics using an analog circuit. There are drawbacks. In other words, ■ Since its performance is affected by variations in parts, further inspection is required for each product.
It takes a lot of man-hours for manufacturing and adjustment, ■ It has poor temperature characteristics and aging characteristics, ■ It has limited freedom in design (on the other hand, its design requires a high degree of analytical expertise, ■ A large number of parts are used, which reduces reliability.
本発明は、上述の欠点を解決した適応フィルタあるいは
マツチドフィルタを実現する超音波撮像装置のエコー信
号処理回路を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an echo signal processing circuit for an ultrasound imaging apparatus that implements an adaptive filter or a matched filter that solves the above-mentioned drawbacks.
第１の発明は、エコー信号を時系列的に記憶する記憶回
路と、この記憶回路に記憶したエコー信号デ〜りを読み
出して相手関数と共にコンボリユーシヨン（畳込み）処
理する手段と、生体などの撮像対象物内での反射面の深
さに対応して相手関数を変化させる手段とを備えたこと
を特徴とする。The first invention provides a storage circuit for storing echo signals in time series, a means for reading out the echo signals stored in the storage circuit and performing convolution processing together with a partner function, and a living body or the like. and means for changing the partner function in accordance with the depth of the reflective surface within the imaged object.
第２の発明は、撮像対象物内での反射面の深さに対応し
て変化する時間間隔でエコー信号をサンプリングして記
憶する記憶回路と、この記憶回路から読み出したエコー
信号デ〜りが通過する一定帯域のフィルタとを備え友こ
とを特徴とする。The second invention includes a memory circuit that samples and stores echo signals at time intervals that vary depending on the depth of a reflective surface within an object to be imaged, and an echo signal read out from the memory circuit. It is characterized by having a filter with a certain pass band.
第３の発明は、エコー信号を記憶するとともに撮僚対象
物内での反射面の深さに対応して変化する時間間隔でこ
の記憶したエコー信号データを読み出す記憶回路と、こ
の記憶回路から読み出したエコー信号データが通過する
一定帯域のフィルタとを備えたことを特徴とする。The third invention provides a storage circuit that stores the echo signal and reads out the stored echo signal data at time intervals that vary depending on the depth of the reflecting surface within the camera object; It is characterized by comprising a filter with a constant band through which the echo signal data transmitted therethrough passes.
〔実施例によるｌｉ！ＢＡ）以下、本発明を超音波診断装置に適用した場合の実施例
装置を図面に基づいて説明する。[Li according to the example! BA) Hereinafter, an example device in which the present invention is applied to an ultrasonic diagnostic device will be described based on the drawings.
第１図は第１発明実施例装置のブロック構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a device according to a first embodiment of the invention.
同図において、トリガ発生器ｌの出力端子をパルス発生
器２、ランプ（傾斜）信号発生器３、アドレスカウンタ
４のそれぞれの起動入力端子に接続する。パルス発生器
２の出力は電気音響変換器５に導き、この変換器５が受
信した信号は可変利得増幅器６０入力に導く。この増幅
器６の制御端子にはランプ信号発生器３の出力端子を接
続し、！ また増幅器６の出力は、帯域幅が（Ｌ８
ＭＨｚ〜８ＭＨｚの帯域フィルタ７を介してムＤ変換器
８の入力に導く。そしてクロック発生器９の出力端子を
ムＤ変換器８の作動タイミング端子に接続するとともに
アドレスカウンタ４のクロック入力端子にも接続する。In the figure, the output terminal of the trigger generator 1 is connected to the starting input terminals of a pulse generator 2, a ramp signal generator 3, and an address counter 4, respectively. The output of the pulse generator 2 is routed to an electroacoustic transducer 5 and the signal received by this transducer 5 is routed to a variable gain amplifier 60 input. The output terminal of the ramp signal generator 3 is connected to the control terminal of this amplifier 6, and! Furthermore, the output of the amplifier 6 has a bandwidth (L8
The signal is led to the input of the MU D converter 8 via a bandpass filter 7 of MHz to 8 MHz. The output terminal of the clock generator 9 is connected to the operation timing terminal of the D converter 8, and also connected to the clock input terminal of the address counter 4.
フレーム・メモリ１０Ｆ！、１回の超音波照射により得
られるエコー信号を１フレームにわたシ記憶する配憶部
を２つ有し、マイクロ・プロセッサ１１から信号［１２
を介して送出される制御信号により、上記２つの記憶部
の一方を選択してアドレスカウンタ４で指定されるアド
レスに、ムＤ変換器８の出力信号を記憶する。この記憶
されたデータハマイクロ・プロセッサ１１によシアクセ
スされる。マイクロ・プロセッサ１ｌｔｉ、メモリ１０
から読み出したデータを処理するとと本に、トリガ発生
器ｌの起動入力端子に制御信号を送るなどの装置全体の
制御を行う。Frame memory 10F! , has two storage units for storing echo signals obtained by one ultrasound irradiation over one frame, and receives a signal [12
One of the two storage sections is selected by a control signal sent through the memory section 4, and the output signal of the D converter 8 is stored at the address specified by the address counter 4. This stored data is accessed by microprocessor 11. Microprocessor 1lti, memory 10
When the data read from the trigger generator 1 is processed, the entire device is controlled, such as by sending a control signal to the activation input terminal of the trigger generator l.
次にこの装置の動作を説明する。Next, the operation of this device will be explained.
マイクロ・プロセッサ１１からの制御信号によりトリガ
発生器１がトリガを出力すると、パルス発生器２が方形
波パルスを発生し、このパルスは電気音響変換器５で超
音波に変換されて、撮儂対象物である人体に向けて照射
される。人体内の反射面で反射した反射波は、電気音響
変換器５に入力して電気量のエコー信号に変換された後
に増幅器６に入力する。この反射波は、人体内の反射面
が浅いはど、戻る時間が早く、大振幅、高周波数、広帯
域なものとなり、一方反射面が深いほど、時間が遅く、
小振幅、低周波数、狭帯域なものとなる。When the trigger generator 1 outputs a trigger in response to a control signal from the microprocessor 11, the pulse generator 2 generates a square wave pulse, which is converted into an ultrasonic wave by the electroacoustic transducer 5, and the object to be imaged is Irradiation is directed towards the object, the human body. A reflected wave reflected by a reflective surface inside the human body is input to an electroacoustic transducer 5 and converted into an echo signal of electric quantity, and then input to an amplifier 6. The shallower the reflective surface inside the human body, the faster the reflected wave will return, with larger amplitude, higher frequency, and wider band.On the other hand, the deeper the reflective surface is, the slower the reflected wave will return.
It has a small amplitude, low frequency, and narrow band.
増幅器６／Ｉ′ｉ１．トリガにより起動されるランプ信
号発生器３の傾斜電圧出力信号によって、トリガ後の時
間が経過するｔｌど、すなわち人体内の反射面が深くな
るほど、入力するエコー信号をその伽暢が次第に大きく
なるように増幅してエコー徊号の娠幅補正を行い、この
後にエコー信号を帯域フィルタ７を介してムＤ変換器８
に送る。ＡＤ変換器８は、クロック発生器９が発生する
クロックのタイミングで、入力するエコー信号をディジ
タル信号に変換してメモリｌＯに送出する。メモリｌＯ
は、マイクロ・プロセッサ１１により指定された備のメ
モリｌＯの記憶部に、アドレスカウンタ４の出力で決ま
るアドレスで入力ディジタルエコー信号を記憶する。こ
の動作をエコー信号１フレーム、すなわち１回の超音波
照射による反射面の浅い位置から深い位置までのエコへ
信号について行い、そのデータをメモリ１０に記憶する
。Amplifier 6/I′i1. The gradient voltage output signal of the ramp signal generator 3 activated by the trigger causes the input echo signal to become progressively louder as time passes after the trigger, that is, as the reflective surface inside the human body becomes deeper. The echo signal is amplified to correct the amplitude of the echo signal, and then the echo signal is passed through a bandpass filter 7 to a D converter 8.
send to The AD converter 8 converts the input echo signal into a digital signal and sends it to the memory IO at the timing of the clock generated by the clock generator 9. memory lO
stores the input digital echo signal in the storage section of the memory lO specified by the microprocessor 11 at an address determined by the output of the address counter 4. This operation is performed for one frame of the echo signal, that is, the echo signal from the shallow position to the deep position of the reflecting surface due to one ultrasound irradiation, and the data is stored in the memory 10.
次に、マイクロ・プロセッサ１１は、フレーム・メモＩ
ＪＩＯのデータを順次に読み出し、これに相手関数（Ｋ
ｅｒｎｅｌ ：核波形という。）とと亀にコンボリュー
ション（畳込み）処理を行い、その処理データを処理済
みデータファイルに格納する。Next, the microprocessor 11 stores the frame memo I
Read the JIO data sequentially and apply the partner function (K
ernel: called nuclear waveform. ) and the convolution process and store the processed data in the processed data file.
そして時間の経過とともに、この相手関数を次第に変化
させることにより、系の伝達関数を時変的なものにして
、ダイナｉック・フィルタでいうところのチューン・ダ
ウン（ｔｕｎｅ−ｄｏｗｎ ）特性を実現している。By gradually changing this partner function over time, the transfer function of the system is made time-varying, achieving the tune-down characteristic of a dynamic filter. are doing.
これを第２図のフローチャートを用いてさらに一シ〈説
明すると、いま、未処理エコー信号用のデータファイル
（メモリ１０）と処理済みエコー信号用のデータファイ
ルとを同じ大きさとし、インパルス・レスポンスを規定
する核波形の長さをそのデータファイル長よシ十分に小
さくし、横波形の初期値は予め与えられている本のとす
る。This can be further explained using the flowchart in Fig. 2. To explain this further, let's make the data file for the unprocessed echo signal (memory 10) and the data file for the processed echo signal the same size, and calculate the impulse response. It is assumed that the length of the defined nuclear waveform is sufficiently smaller than the data file length, and the initial value of the transverse waveform is a predetermined value.
まず、トリガ発生器１がトリガを送出し九ことによシブ
ログラムが開始され、アドレスポインタをクリヤする。First, the trigger generator 1 sends out a trigger, thereby starting a siprogram and clearing the address pointer.
このアドレスポインタは、コンボリューション処理を行
うエコー信号データの区間長の中心を決めるものである
。This address pointer determines the center of the section length of echo signal data to be subjected to convolution processing.
次に、コンボリューションの横波形を初期値に設定し、
エコー信号の送波原点に近い方、すなわち反射面の浅い
方の端のデータから、横波形の長さに見合う区間長のデ
ータを取シ出し、アドレスポインタでその中心を決めて
、その周辺に局所コンボリューション処理を行う。コン
ボリューション積分の結果値は、処理済みエコー信号用
データファイルのアドレスポインタのアドレスに格納す
る。なお、上述のデータの区間長は、−像の分解能単位
となる。Next, set the horizontal waveform of convolution to the initial value,
From the data near the transmission origin of the echo signal, that is, from the shallow end of the reflective surface, extract data with a section length that corresponds to the length of the horizontal waveform, determine the center with the address pointer, and then Perform local convolution processing. The result value of the convolution integral is stored at the address of the address pointer of the processed echo signal data file. Note that the section length of the above-mentioned data is a resolution unit of -image.
次に、上述のように１デ一タ点分の処理、すなわち１回
のコンボリューション処理のたびに、所定の手続きにし
たがって横波形をわずかずつ丸め、あるいは、なまらせ
る処理を行う。なまらせ処理は、サンプル値間に適当な
干渉を起こさせることにより、一種のディジタルフィル
タとして実施される。なまらせ作業は、アドレスポイン
タの値によりその作業内容が次第に変更されていく。こ
の横波形のなまらせ方が伝達関数の時変性、すなわちダ
イナミック・フィルタでいうところのチューン・ダウン
特性を決定することになる。横波形ないしはその初期値
として、超音波装置の方のインパルス・レスポンスを左
右逆に用いれば、正統な意味での最適なマツチドフィル
タとなるわけであるから、このような横波形をなまらせ
る過程は、人体内の媒質の分散性により、それと同じ波
形の超音波のエコーが変化していくありさまをシミュレ
ートすることにほかならない。このため、横波形をどの
ようになまらせるかは、反射波のレベル等に依存させた
り、あるいは反射波のスペクトラムを調べ＋、ｂするな
どして決める。Next, as described above, each time one data point is processed, that is, one convolution process is performed, the horizontal waveform is slightly rounded or blunted according to a predetermined procedure. The smoothing process is implemented as a type of digital filter by introducing appropriate interference between the sample values. In the smoothing work, the content of the work is gradually changed depending on the value of the address pointer. This way of smoothing the transverse waveform determines the time variation of the transfer function, that is, the tune-down characteristic of a dynamic filter. If the impulse response of the ultrasonic device is used in the left and right directions as the horizontal waveform or its initial value, it becomes an optimal matched filter in the traditional sense, so the process of blunting such a horizontal waveform is necessary. This is nothing but a simulation of how the echoes of ultrasound waves with the same waveform change due to the dispersion of the medium inside the human body. Therefore, how to round the horizontal waveform is determined by making it dependent on the level of the reflected wave, or by examining the spectrum of the reflected wave.
横波形のなまらせ処理が終了したらアドレスポインタの
値を昇算し、ついでその値が所定のデータ点列数となっ
たか否かを判断する。「否」である場合には、再び局所
コンボリューションを行うステップに戻り、上述の諸ス
テップを繰り返す。When the horizontal waveform smoothing process is completed, the value of the address pointer is incremented, and then it is determined whether the value has reached a predetermined number of data points. If "no", the process returns to the step of performing local convolution again and repeats the above-mentioned steps.
第３図は、上述の処理を繰）返した結果の各波形を示す
本ので、同図（、）は未処理エコー信号の波形、（ｂ）
は横波形、（Ｃ） Ｆｉ処理済みエコー信号の波形であ
る。同図において、時間が経過するほど、すなわち反射
面が深くなるほど、処理済みエーコー信号はその高竣成
分が抑圧されて、その位置での信号対雑音比および分解
能が向上する。Figure 3 is a book that shows each waveform as a result of repeating the above processing, so (,) is the waveform of the unprocessed echo signal, (b)
is the transverse waveform, and (C) is the waveform of the Fi-processed echo signal. In the figure, as time passes, that is, as the reflective surface becomes deeper, the high-frequency components of the processed echo signal are suppressed, and the signal-to-noise ratio and resolution at that position are improved.
アドレスポインタの値が所定値に達するとコンボリュー
ション処理は終了する。マイクロ・プロセッサ１１け、
次のフレームのエコー信号を処理するためにデータを読
み出すフレーム・メモリ１０の記憶部の選択を行い、そ
の記憶部からデータを読み出している間に他方の記憶部
にさらに次のフレームのエコー信号を記憶するように制
御を行う。When the value of the address pointer reaches a predetermined value, the convolution process ends. 11 microprocessors,
The storage section of the frame memory 10 from which data is to be read is selected in order to process the echo signal of the next frame, and while the data is being read from that storage section, the echo signal of the next frame is further read into the other storage section. Control is performed so that it is memorized.
処理済みエラー信号データはデータファイルから読み出
されて、０ＲＴＯ輝度入力勢に利用されて画惨表示等を
行う。The processed error signal data is read out from the data file and used for the 0RTO luminance input signal to display the image misfortune, etc.
なお、本実施例装置では、コンボリューション処理の横
波形を次第に丸め、あるいはなまらせていく方法を用い
ているが、波形が異なる横波形を予め複数個用意してお
き、これらの横波形を順次に取シ替えていく方法によっ
てもよいことは明白である。Note that this embodiment uses a method of gradually rounding or dulling the horizontal waveform in the convolution process, but multiple horizontal waveforms with different waveforms are prepared in advance, and these horizontal waveforms are sequentially rounded or blunted. It is obvious that it is also possible to replace the
第４図は第２発明実施例俟置のブロック構成図であり、
同図中第１図と同じ構成のブロックには同じ符号を付す
。FIG. 4 is a block diagram of the installation of the second embodiment of the invention,
In the figure, blocks having the same configuration as in FIG. 1 are given the same reference numerals.
第４図において、トリガ発生器ｌの出力端子をパルス発
生器２、ランプ信号発生器３、アドレスカウンタ４、第
２のランプ信号発生器１３のそれぞれの起動入力端子に
接続する。パルス発生器２の出力は電気音響変換器５に
導き、この変換器５が受信した信号は可変利得増幅器６
の入力に導く。In FIG. 4, the output terminal of the trigger generator 1 is connected to the starting input terminals of the pulse generator 2, ramp signal generator 3, address counter 4, and second ramp signal generator 13, respectively. The output of the pulse generator 2 is led to an electroacoustic transducer 5, and the signal received by this transducer 5 is fed to a variable gain amplifier 6.
leads to the input.
この増幅器６の制御端子にはランプ信号発生器３の出力
端子を接続し、ま九増幅器６の出力は、帯域幅がα８
ＭＢｇ〜８ＭＨｚの帯域フィルタ７を介してムＤ変換器
８０入力に導く。The output terminal of the ramp signal generator 3 is connected to the control terminal of this amplifier 6, and the output terminal of the amplifier 6 has a bandwidth of α8.
The signal is led to the input of a MU D converter 80 via a bandpass filter 7 of MBg to 8 MHz.
ランプ信号発生器１３の出力は電圧制御発振器１４の入
力に導き、同発振器１４の出力はＡＤ変換器８およびバ
ッファ１５の作動タイミング端子に導くとと本にアドレ
スカウンタ４のクロック入力端子に導く。ランプ信号発
生器１３は漸次に減少する傾斜電圧信号を発生する発生
器であり、電圧制御発振器１４はこの傾斜電圧信号に対
応して発振出力の周波数が下がる発振器である。The output of the ramp signal generator 13 is led to the input of a voltage controlled oscillator 14, and the output of the oscillator 14 is led to the operation timing terminal of the AD converter 8 and the buffer 15, and also to the clock input terminal of the address counter 4. The ramp signal generator 13 is a generator that generates a ramp voltage signal that gradually decreases, and the voltage controlled oscillator 14 is an oscillator that lowers the frequency of its oscillation output in response to this ramp voltage signal.
ムＤ変換器８の出力はバッファ１５を介してフレーム・
メモリｌＯに導く。このバッファ１５は数語分のメモリ
、あるいはレジスタにより構成される。フレーム・メモ
リ１０は、１回の超音波照射により得られるエコー信号
を１フレームにわたり記憶する記憶部を２つ有し、マイ
クロ・プロセッサ１１から信号線１２を介して送出され
る制御信号により上記２つの記憶部の一方を選択して、
アドレスカウンタ４で指定されるアドレスに、バッファ
１５を介するムＤ変換器８の出力信号を記憶す）
る。この記憶され良データはマイクロ・プロセッサ１１
によシアクセスされる。The output of the frame D converter 8 is sent to the frame via the buffer 15.
Leads to memory lO. This buffer 15 is composed of memory or registers for several words. The frame memory 10 has two storage sections that store one frame of echo signals obtained by one ultrasonic irradiation, and the two Select one of the two memory sections,
(The output signal of the D converter 8 via the buffer 15 is stored at the address specified by the address counter 4.)
Ru. This memorized data is stored in the microprocessor 11.
accessed by
マイクロ・プロセッサ１１は、メモリ１０から読み出し
九データに一定帯域のディジタルフィルタとしての処理
を行うとともに、トリガ発生器ｌの起動入力端子に制御
信号を送るなどの装置全体の制御を行う。The microprocessor 11 processes the data read from the memory 10 as a fixed band digital filter, and also controls the entire device, such as sending a control signal to the activation input terminal of the trigger generator 1.
次にこの装置の動作を説明する。Next, the operation of this device will be explained.
マイクロ・プロセッサ１１からの制御信号によりトリガ
発生器１がトリガを出力すると、パルス発生器２が方形
波パルスを発生し、このパルスは電気音響変換器５で超
音波に変換されて、撮儂対象物である人体に向けて照射
される。人体内の反射向で反射した反射波は、電気音響
変換器５に入力して電気量のエコー信号に変換された後
に増幅器６に入力する。この反射波は、人体内の反射面
が浅いほど、戻る時間が早く、大振幅、高周波数、広帯
域なものとなり、一方、反射面が深いほど、時間が遅く
、小振幅、低周波数、狭帯域なものとなる。When the trigger generator 1 outputs a trigger in response to a control signal from the microprocessor 11, the pulse generator 2 generates a square wave pulse, which is converted into an ultrasonic wave by the electroacoustic transducer 5, and the object to be imaged is Irradiation is directed towards the object, the human body. The reflected wave reflected in the direction inside the human body is input to the electroacoustic transducer 5 and converted into an echo signal of electric quantity, and then input to the amplifier 6. The shallower the reflective surface inside the human body, the faster the reflected wave returns, and the faster it returns, the larger the amplitude, the higher the frequency, and the wider the band.On the other hand, the deeper the reflective surface, the slower the time, the smaller the amplitude, the lower the frequency, and the narrower the band. Become something.
増幅器６＃ｉ、トリガによシ起動されるランプ信号発生
器３の傾斜電圧出力信号によって、トリガ後の時間が経
過するほど、すなわち人体内の反射面が深くなるほど、
入力するエコー信号をその振幅が次第に大きくなるよう
に増幅してエコー信号の振幅補正を行い、この後にエコ
ニ信号を帯域フィルタ７を介してムＤ変換器８に送る。The ramp voltage output signal of the amplifier 6#i and the ramp signal generator 3 activated by the trigger causes
The amplitude of the echo signal is corrected by amplifying the input echo signal so that its amplitude gradually increases, and then the echo signal is sent to the MuD converter 8 via the bandpass filter 7.
ＡＤ変換器８は、電圧制御発振６１４の出力の発振周期
で入力するエコー信号をサンプリングし、これをディジ
タル信号に変換してバッファ１５を介してメモリ１０に
送出する。電圧制御発振器１４は、ランプ信号発生器１
３からの傾斜電圧信号によって、トリガ後の時間が経過
するほどその発振出力の周波数が下がるので、ＡＤ変換
器８がエコー信号をサンプリングする時間間隔は彼にな
るほど長くなる。この発振器１４の発振出力はアドレス
カウンタ４のクロック入力にも送られてここで波の数を
カウントされ、そのカウント数はフレーム・メモリｌＯ
のアドレスとなる。このようにムＤ俊換器８がエコー信
号をサンプリングするタイミングと、アドレスカウンタ
がカウント数すなわちアドレスを１つ増加させるタイミ
ングとは一致するので、フレーム・メモリ１０のアドレ
スには順番にエコー信号データが記憶されることになる
。The AD converter 8 samples the input echo signal at the oscillation cycle of the output of the voltage controlled oscillation 614, converts it into a digital signal, and sends it to the memory 10 via the buffer 15. The voltage controlled oscillator 14 is a ramp signal generator 1
The frequency of the oscillation output decreases as time passes after the trigger due to the ramped voltage signal from 3, so the time interval at which the AD converter 8 samples the echo signal becomes longer. The oscillation output of the oscillator 14 is also sent to the clock input of the address counter 4, where the number of waves is counted.
address. In this way, the timing at which the mu-D switcher 8 samples the echo signal coincides with the timing at which the address counter increases the count number, that is, the address by one, so the echo signal data is stored in the addresses of the frame memory 10 in order. will be memorized.
この動作をエコー信号１フレーム、すなわち１回の超音
波照射による反射面の浅い位置から深い位ａｔでのエコ
ー信号について行い、そのデータをメモリｌＯに記憶す
る。このようにしてメモリ１０に記憶されたエコー信号
データは時間軸目盛が後になるほど縮まつ九歪んだ屯の
となる。This operation is performed for one frame of the echo signal, that is, the echo signal from the shallow position to the deep position at of the reflecting surface due to one ultrasonic irradiation, and the data is stored in the memory IO. The echo signal data stored in the memory 10 in this manner becomes a distorted signal that shrinks as the time axis scale becomes later.
マイクロ・プロセッサ１１は、メモリｌＯから順次デー
タを読み出し、メモリ１０の番地間に差別を設けない均
等なコンボリューション処理、あるいは適当なサンプル
点列処理をこのデータに対して行う。これは中心周波数
および帯斌幅が一定の一種のディジタルフィルタとして
の処理であるが、メモリ１０内のデータは時間軸が後に
なるほど縮まった４のであるから、等価的にダイナミッ
ク・フィルタでいうところのチェーン・ダウン特性が実
現される。The microprocessor 11 sequentially reads data from the memory 1O and performs uniform convolution processing or appropriate sample point sequence processing on this data without making any distinction between addresses in the memory 10. This is processing as a kind of digital filter with a constant center frequency and band width, but since the data in the memory 10 is compressed as the time axis becomes later, it is equivalently processed as a dynamic filter. A chain down characteristic is realized.
このようにして処理したデータを後段で使用するに際し
ては、データの時間軸の歪を前提として、あるいはそれ
を矯正するように逆補間を行うなどしてから利用するこ
とが必要である。When using the data processed in this way in a later stage, it is necessary to assume that the data is distorted on the time axis, or to perform reverse interpolation to correct it.
なお、上述のディジタルフィルタとしての処理はマイク
ロ・プロセッサ１１の内部で行う他に、バッファ１５の
内部で行うものであって本よい。Note that the above-described processing as a digital filter may be performed not only within the microprocessor 11 but also within the buffer 15.
第５図は第３発明実施例装置のブロック構成図であり、
同図中、第１図と同じ構成のブロックには同じ符号を付
す。FIG. 5 is a block diagram of the device according to the third embodiment of the invention,
In the figure, blocks having the same configuration as in FIG. 1 are given the same reference numerals.
第５図において、トリガ発生器ｌの出方端子をパルス発
生器２、ランプ信号発生器３、第３のランプ信号発生器
１６のそれぞれの起動入力端子に接続する。パルス発生
器２の出力は電気音ＩＩｌ［変換器５に導き、この変換
器５が受信した信号は可変利得増幅器６０入方に導く。In FIG. 5, the output terminal of the trigger generator 1 is connected to the starting input terminals of the pulse generator 2, the ramp signal generator 3, and the third ramp signal generator 16, respectively. The output of the pulse generator 2 is led to an electrical tone IIl transducer 5, and the signal received by this converter 5 is led into a variable gain amplifier 60.
この増幅器６の制御端子にはランプ信号発生器３の出方
端子を接続し、また増幅器６の出方は帯域フィルタ７を
介してスイッチ１７ａの可動接点端子１７ａ、に導く。The output terminal of the ramp signal generator 3 is connected to the control terminal of the amplifier 6, and the output terminal of the amplifier 6 is led through a bandpass filter 7 to a movable contact terminal 17a of a switch 17a.
スイッチ１７．は、スイッチ１７ｂｓ １７゜、１７
ｄとともに連動スイッチ１７の一部を構成するものであ
り、この連動スイッチ１７は一方の切換え位置で、接点
１７ａ＋ ・１７ｃ２間、１７ｂ１・１７ｂ２間、１７
ｃ＋ ・１０００間、１７ｄ、・１７ｄ２間が導通し、
他方の切換え位置で接点１７Ｂｔ ・１７６ｓ間、１７
ｂ１・１７ｂｓ間、１７０．−１７ｃ、閣、１７ｄ、・
１７ｄ、間が導通するものである。Switch 17. is switch 17bs 17°, 17
It constitutes a part of the interlocking switch 17 together with d, and this interlocking switch 17 is in one switching position between the contacts 17a+ and 17c2, between the contacts 17b1 and 17b2, and between the contacts 17b1 and 17b2.
Conduction between c+ ・1000, 17d, and ・17d2,
At the other switching position, contact 17Bt - 176s, 17
Between b1 and 17bs, 170. -17c, Kaku, 17d,・
17d, conduction occurs between them.
メモリ１８け、ＯＯＤあるいｔｉＢＢＤなどのアナログ
・シフト・メモリでＴｏシ、１回の超音波照射により得
られるエコー信号を１フレームにゎ良り記憶する記憶部
１ｇ、、１８ｂを２つ有している。The memory 18 is an analog shift memory such as OOD or tiBBD, and has two memory sections 1g, 18b that store the echo signal obtained by one ultrasonic irradiation in one frame. ing.
この記憶部１８＊ ｓ １８ｂのデータ久方端子には
固定接点端子１７ａｚ 、１７ａｉをそれぞれ接続し、
そのデータ出力端子にはスイッチ１７ｍ）の固定接点１
７ｂ２．１７ｂ、をそれぞれ接続する。可動接点端子１
７ｂ１は、中心周波数および帯域幅が一定の帯域フィル
タ１９に接続する。Fixed contact terminals 17az and 17ai are connected to the data Kugata terminal of this storage section 18*s 18b, respectively.
Fixed contact 1 of switch 17m) is attached to the data output terminal.
7b2.17b, respectively. Movable contact terminal 1
7b1 is connected to a bandpass filter 19 having a constant center frequency and constant bandwidth.
ランプ信号発生器１６の出方は電圧制御発振器２００Å
力に導く。この発振器２ｏけ、ランプ信号発生８１６か
ら漸次増加する傾斜電圧信号を受けることにより、その
出方の発振周波数が次第に増加するという可変クロック
の発振器である。この発振！１２０の出力端子はスイッ
チ１７ｄの可動接点端子１７ａ１ＫＩＩ続する。１九、
スイッチ１７の可動接点端子１７゜１には、周波数が一
定の定率クロックを発生する発振器２１の出力端子を接
続する。The output of the ramp signal generator 16 is a voltage controlled oscillator 200Å.
Lead to power. This oscillator 2o is a variable clock oscillator whose output oscillation frequency gradually increases by receiving a gradually increasing ramp voltage signal from the ramp signal generator 816. This oscillation! The output terminal 120 is connected to the movable contact terminal 17a1KII of the switch 17d. 19,
The movable contact terminal 17°1 of the switch 17 is connected to the output terminal of an oscillator 21 which generates a constant rate clock having a constant frequency.
そして、固定接点端子１７゜２および１７ａｉをメモリ
１８の記憶部１８＆のサンプル・タイきング端子に、固
定接点端子１７゜墨、１７ａ２を記憶部１８１）のサン
プル・タイＺング端子に接続する。Then, the fixed contact terminals 17°2 and 17ai are connected to the sample tying terminal of the storage section 18& of the memory 18, and the fixed contact terminals 17.degree.
次にこの装置の動作を説明する。Next, the operation of this device will be explained.
トリガ発生器ｌがトリガを出力すると、パルス発生器２
が方形波パルスを発生し、このパルスは電気音響変換器
５で超音波に変換されて、撮儂対象物である人体に向け
て照射される。人体内の反射面で反射した反射波は、電
気音響変換器５に入力して電気量のエコー信号に変換さ
れた後に増幅器６に入力する。この反射波は、人体内の
反射面が浅いほど、戻る時間が早く、大振幅、高周波数
、広帯域な亀のとなり、一方、反射面が深いほど、時間
が遅く、小振幅、低周波数、狭帯域なものとなる。When trigger generator l outputs a trigger, pulse generator 2
generates square wave pulses, which are converted into ultrasonic waves by the electroacoustic transducer 5 and irradiated toward the human body, which is the object to be photographed. A reflected wave reflected by a reflective surface inside the human body is input to an electroacoustic transducer 5 and converted into an echo signal of electric quantity, and then input to an amplifier 6. The shallower the reflective surface inside the human body, the faster the reflected wave returns, and the longer it returns, the larger the amplitude, the higher the frequency, and the wider the band.On the other hand, the deeper the reflective surface, the slower the time, the smaller the amplitude, the lower the frequency, and the narrower the reflected wave becomes. It becomes a band thing.
増幅器６は、トリガによシ起動されるランプ信号発生器
３の傾斜電圧出力信号によって、トリガ後の時間が経過
するほど、すなわち人体内の反射面が深くなるほど、入
力するエコー信号をその振幅が次第に大きくなるように
増幅してエコー信号の振幅補正を行い、この後にエコー
信号を帯域フィルタ７、スイッチ１７１を介してメモリ
１８の記憶部１８ｔＬに送る。記憶部１８ａは、発振器
２１から送られる一定周期のクロックのタイミングでエ
コー信号をサンプルして記憶し、これをエコー信号１フ
レーム、すなわち１ａの超音波照射による反射向の浅い
位置から深い位置までのエコー信号について行う。The amplifier 6 uses the ramp voltage output signal of the ramp signal generator 3 activated by the trigger to increase the amplitude of the input echo signal as time passes after the trigger, that is, as the reflective surface inside the human body becomes deeper. The amplitude of the echo signal is corrected by amplifying it so that it gradually becomes larger, and then the echo signal is sent to the storage section 18tL of the memory 18 via the bandpass filter 7 and the switch 171. The storage unit 18a samples and stores the echo signal at the timing of a constant cycle clock sent from the oscillator 21, and stores this as one frame of the echo signal, that is, from the shallow position to the deep position of the reflection direction caused by the ultrasonic irradiation of 1a. This is done for echo signals.
メモリ１８からデータを読み出す際には電圧制御発振＠
２００発生するクロック・タイきングによる。いま、記
憶部１８ｂには、１７レ一五分のエコー信号データが記
憶されているものとする。トリガが発生されるとランプ
信号発生器１６が傾斜電圧信号を出力して、電圧制御発
振器２０の出力するクロック周期を時間の経過とともに
早くする。Voltage controlled oscillation @ when reading data from memory 18
200 occurs due to clock timing. It is now assumed that the storage unit 18b stores echo signal data for 17 lines and 15 minutes. When the trigger is generated, the ramp signal generator 16 outputs a ramp voltage signal to increase the clock period output by the voltage controlled oscillator 20 over time.
したがって記憶部１８ｂからのデータ読出し速度４次第
に早くなり、エコー信号は実質的に時間軸が後になるほ
ど圧縮されたものとなる。この読み出したエコー信号を
帯域フィルタ１９に通すと、フィルタ１９の効き方が実
時間に対して可変、すなわち後になるほどフィルタの中
心周波数および帯域幅が等価的に低周波数、狭帯斌に移
り、ダイナミック・フィルタでいうところのチューン・
ダウン特性を実現することができる。Therefore, the data reading speed 4 from the storage section 18b gradually increases, and the echo signal becomes substantially more compressed as the time axis becomes later. When this read echo signal is passed through a bandpass filter 19, the effectiveness of the filter 19 is variable in real time, that is, the center frequency and bandwidth of the filter are equivalently shifted to a lower frequency and a narrower band as the time progresses.・Tune in terms of filter・
A down characteristic can be realized.
帯域フィルタ１９を通過した信号は、後段で使用される
に際し、信号の時間軸の歪を前提として、あるいはそれ
を矯正するように逆福間を行うなどしてから利用するこ
とが必要である。When the signal that has passed through the bandpass filter 19 is used in a subsequent stage, it is necessary to assume that the signal is distorted in the time axis, or to perform reverse correction to correct it.
なお、本実施例装置ではアナログ・シフト・メモリを用
いたが、ディジタルメモリの前後にムＤ変換器およびＤ
ム変換器を設轢九構成にしたものなどであってもよい。Note that although an analog shift memory is used in the device of this embodiment, a D converter and a D converter are installed before and after the digital memory.
It may also be a system in which the system converter is arranged in nine configurations.
以上述べたように、本発明によれば装置が受信１ 、
する反射波の受信帯域が時間の経過とともに実質的に変
化して、ダイナミック・フィルタでいうところのチュー
ン・ダウン特性を実現することができる。このため、良
好な信号対雑音比および分解能を得ることができて、全
画面にわたシ一様に良質な画倫を得ることができる。し
かも、アナログ回路によるダイナミック・フィルタを用
いる本のではないので、前述したような従来の回路の諸
欠点を一掃することができる。すなわち、■ 性能が均
一な製品を簡単につくれるので、製造および調整の工数
を少なくできる、■ 温度特性、経年変化勢が安定し九
ものを得 “れる、■ 設計上の自由度が大きく、その設計にむすかしい解
析を必要としない、■ 少ない部品数で信頼性の高いものを得れる、などで
ある。As described above, according to the present invention, the device receives 1,
The reception band of the reflected wave changes substantially over time, making it possible to achieve what is called a tune-down characteristic of a dynamic filter. Therefore, it is possible to obtain a good signal-to-noise ratio and resolution, and it is possible to obtain uniformly high-quality image quality over the entire screen. Furthermore, since this book does not use a dynamic filter using an analog circuit, it is possible to eliminate the various drawbacks of conventional circuits as described above. In other words, ■ It is easy to create products with uniform performance, which reduces the number of man-hours for manufacturing and adjustment; ■ The temperature characteristics and aging trends are stable, so you can obtain nine things; ■ There is a large degree of freedom in design; ■ It does not require analysis that is difficult for design, and ■ It is possible to obtain a highly reliable product with a small number of parts.
第１図は本第１発明実施例装置のブロック構成図。第２図はマイクロ・プロセッサでの処理のフローチャー
ト。第３図は各信号波形図。第４図は本第２発明実施例装置のブロック構成図。第５図は本第３発明実施例装置のブロック構成図。５・・・電気音響変換器、ｌＯ・・・フレーム・メモリ
、１１・・・マイクロ・プロセッサ、１３．１６・・・
ランプ信号発生器、１４・・・電圧制御発振器、１８・
・・アナログ・シフト・メモリ、１９・・・帯域フィル
タ。特許出願人 株式会社横河電機製作所代理人 弁珊士井 出 直 孝消１図ＪＪＪＪＩＭ３図？ｆｉ４１１に８１７第５図FIG. 1 is a block diagram of a device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of processing in a microprocessor. Figure 3 is a diagram of each signal waveform. FIG. 4 is a block diagram of the apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of the apparatus according to the third embodiment of the present invention. 5... Electroacoustic transducer, lO... Frame memory, 11... Microprocessor, 13.16...
Ramp signal generator, 14... Voltage controlled oscillator, 18.
... Analog shift memory, 19... Bandpass filter. Patent Applicant Yokogawa Electric Corporation Agent Nao Bensankushii Koshu 1 Figure JJJJI M3 Figure? fi411 to 817 Figure 5
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044896AJPS58163345A (en) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Echo signal treating circuit of ultrasonic photography apparatus |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044896AJPS58163345A (en) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Echo signal treating circuit of ultrasonic photography apparatus |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58163345Atrue JPS58163345A (en) | 1983-09-28 |
| JPH0158982B2 JPH0158982B2 (en) | 1989-12-14 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57044896AGrantedJPS58163345A (en) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Echo signal treating circuit of ultrasonic photography apparatus |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58163345A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS633844A (en)* | 1986-06-25 | 1988-01-08 | 株式会社日立メデイコ | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3805596A (en)* | 1972-02-24 | 1974-04-23 | C Klahr | High resolution ultrasonic imaging scanner |
| US3885224A (en)* | 1972-02-24 | 1975-05-20 | Carl N Klahr | Signal processing apparatus for imaging scanner |
| JPS5233586A (en)* | 1975-09-08 | 1977-03-14 | Krautkramer Branson | Method and device for discriminating supersonic pulse echo signal |
| JPS5259975A (en)* | 1975-11-06 | 1977-05-17 | Stanford Research Inst | Method of generating ultrasonic image and device therefor |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3805596A (en)* | 1972-02-24 | 1974-04-23 | C Klahr | High resolution ultrasonic imaging scanner |
| US3885224A (en)* | 1972-02-24 | 1975-05-20 | Carl N Klahr | Signal processing apparatus for imaging scanner |
| JPS5233586A (en)* | 1975-09-08 | 1977-03-14 | Krautkramer Branson | Method and device for discriminating supersonic pulse echo signal |
| JPS5259975A (en)* | 1975-11-06 | 1977-05-17 | Stanford Research Inst | Method of generating ultrasonic image and device therefor |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS633844A (en)* | 1986-06-25 | 1988-01-08 | 株式会社日立メデイコ | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| Publication number | Publication date |
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| JPH0158982B2 (en) | 1989-12-14 |
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