トップ :: G 物理学 :: G01 測定;試験




【発明の名称】 受信信号から所定の周波数の信号を除去するシステム
【発明者】 【氏名】スティーブン・ジー・フォスター
【要約】 【課題】超音波イメージング・システムの受信チャンネル内で搬送波信号を阻止するのに適した自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタを提供する。

【解決手段】該フィルタ（５４、６０）は、電子的に同調される共振周波数を持つ。同調は、操作者の介在なしにソフトウエア制御の下で行われる。ソフトウエアは、同調させるチャンネル以外のチャンネルにトランスジューサへ送信を行うように命令する。同調させる受信チャンネルは受信信号の増幅後、増幅された信号を前記フィルタ、ＴＧＣ増幅器（２８）およびＡ／Ｄ変換器を介して対応するディジタル信号処理（ＤＳＰ）回路（８８）へ通す。ソフトウエアはそれぞれのＤＳＰ回路からのディジタル受信信号出力の振幅を読み出す。フィルタ内のＤ／Ａ変換器（６６）のプログラミングにより、ＤＳＰ回路による信号出力の振幅を最小、すなわち阻止される搬送波信号の量を最大にする値を見付けることが出来る。この値は、その後のイメージング・データ取得の際に使用される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 チャンネル内の受信信号から所定の周波数の信号を除去するシステムにおいて、アナログ受信信号から所定の周波数の信号をフィルタリングして阻止するクリスタル・ノッチ・フィルタ回路、前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路の共振周波数に同調させるための同調回路であって、同調値を受け取る入力を持ち、前記共振周波数がこの受け取った同調値の関数である同調回路、および同調モードとデータ取得モードとを持ち、同調モードでは、前記同調回路の前記入力に相次ぐ同調値を供給して、前記相次ぐ同調値の各々について、フィルタリングされたアナログ受信信号のそれぞれの振幅または前記フィルタリングされたアナログ受信信号から導き出した信号のそれぞれの振幅を検出し、そして前記相次ぐ同調値の中の、前記それぞれの振幅のうちの最小振幅を生じる同調値を決定し、また、データ取得モードでは、前記の決定された同調値を前記同調回路に出力する制御装置、を有することを特徴とする前記システム。
【請求項２】 更に、ディジタル・サンプルをサンプリング速度で出力するアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含み、該Ａ／Ｄ変換器は前記フィルタリングされたアナログ受信信号または前記フィルタリングされたアナログ受信信号から導き出した信号を受け取るように接続されており、また前記制御装置が前記Ａ／Ｄ変換器のディジタル出力またはそれから導き出された信号を受け取るように接続されている請求項１記載のシステム。
【請求項３】 前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路がクリスタルを含んでおり、前記同調回路が前記クリスタルと直列に接続された同調ダイオードを含んでいる請求項１記載のシステム。
【請求項４】 前記同調回路が更にディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器を含んでおり、該Ｄ／Ａ変換器は前記制御装置から前記同調値を受け取る入力、および前記同調値を表すアナログ信号を前記同調ダイオードに送る出力を持っている請求項３記載のシステム。
【請求項５】 前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路が更に第１および第２の入力端子、第１の抵抗、並びに第１および第２の出力端子を含んでおり、前記第２の出力端子は前記第２の入力端子と同じ電圧レベルにあり、前記第１の出力端子は前記第１の入力端子の電圧レベルよりも、前記第１の抵抗の電圧降下にほぼ等しい量だけ低い電圧レベルにあり、また前記同調回路が更に容量および第２の抵抗を含んでおり、前記第１の抵抗、前記容量、前記同調ダイオードおよび前記クリスタル前記第２の抵抗が前記第１および第２の端子の間に直列に接続され、前記第２の抵抗が、前記容量および前記同調ダイオードの間に位置する接続点と前記Ｄ／Ａ変換器の前記出力との間に接続されている請求項４記載のシステム。
【請求項６】 前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路が更に前記クリスタルと並列に接続された第３の抵抗を含んでいる請求項５記載のシステム。
【請求項７】 更に、前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路の出力に接続され且つ前記Ａ／Ｄ変換器の入力に接続された第１の増幅器、並びに前記Ａ／Ｄ変換器の出力に接続されたディジタル信号処理（ＤＳＰ）回路を含んでいる請求項２記載のシステム。
【請求項８】 多数の受信チャンネル、並びに前記多数の受信チャンネルにそれぞれ結合されている多数の入力を持つ加算器を含み、前記多数の受信チャンネルの各々が、アナログ受信信号から所定の周波数の信号をフィルタリングして阻止するクリスタル・ノッチ・フィルタ回路、および前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路の共振周波数に同調させるための同調回路であって、同調値を受け取る入力を持ち、前記共振周波数がこの受け取った同調値の関数である同調回路を有していること、を特徴とする受信器。
【請求項９】 更に、同調モードとデータ取得モードとを持っていて、同調モードでは、前記同調回路の前記入力に相次ぐ同調値を供給して、前記相次ぐ同調値の各々について、フィルタリングされたアナログ受信信号のそれぞれの振幅または前記フィルタリングされたアナログ受信信号から導き出した信号のそれぞれの振幅を検出し、そして前記相次ぐ同調値の中の、前記それぞれの振幅のうちの最小振幅を生じる同調値を決定し、また、データ取得モードでは、前記の決定された同調値を前記同調回路に出力する制御装置を含んでいる請求項８記載の受信器。
【請求項１０】 前記多数の受信チャンネルの各々が更に、ディジタル・サンプルをサンプリング速度で出力するアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含み、該Ａ／Ｄ変換器は前記フィルタリングされたアナログ受信信号または前記フィルタリングされたアナログ受信信号から導き出した信号を受け取るように接続されており、また前記制御装置が前記Ａ／Ｄ変換器のディジタル出力またはそれから導き出された信号を受け取るように接続されている請求項９記載の受信器。
【請求項１１】 前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路がクリスタルを含んでおり、前記同調回路が前記クリスタルと直列に接続された同調ダイオードを含んでいる請求項８記載の受信器。
【請求項１２】 前記同調回路が更にディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器を含んでおり、該Ｄ／Ａ変換器は前記制御装置から前記同調値を受け取る入力、および前記同調値を表すアナログ信号を前記同調ダイオードに送る出力を持っている請求項１１記載の受信器。
【請求項１３】 前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路が更に第１および第２の入力端子、第１の抵抗、並びに第１および第２の出力端子を含んでおり、前記第２の出力端子は前記第２の入力端子と同じ電圧レベルにあり、前記第１の出力端子は前記第１の入力端子の電圧レベルよりも、前記第１の抵抗の電圧降下にほぼ等しい量だけ低い電圧レベルにあり、また前記同調回路が更に容量および第２の抵抗を含んでおり、前記第１の抵抗、前記容量、前記同調ダイオードおよび前記クリスタル前記第２の抵抗が前記第１および第２の端子の間に直列に接続され、前記第２の抵抗が、前記容量および前記同調ダイオードの間に位置する接続点と前記Ｄ／Ａ変換器の前記出力との間に接続されている請求項１２記載の受信器。
【請求項１４】 前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路が更に前記クリスタルと並列に接続された第３の抵抗を含んでいる請求項１３記載の受信器。
【請求項１５】 前記多数の受信チャンネルの各々が更に、前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路の出力に接続され且つ前記Ａ／Ｄ変換器の入力に接続された第１の増幅器、並びに前記Ａ／Ｄ変換器の出力に接続されたディジタル信号処理（ＤＳＰ）回路を含んでいる請求項１０記載の受信器。
【請求項１６】 トランスジューサ・アレイ、各々が前記トランスジューサ・アレイに結合されている送信器および受信器、前記受信器に結合されている信号処理装置、前記信号処理装置に結合されている走査変換器、並びに前記走査変換器に結合されている表示モニタを含んでいる超音波イメージング・システムにおいて、前記トランスジューサ・アレイが多数のトランスジューサ素子を有し、前記受信器が多数の受信チャンネル、並びに前記多数の受信チャンネルにそれぞれ結合されている多数の入力を持つ加算器を含み、前記多数の受信チャンネルの各々が、アナログ受信信号から所定の周波数の信号をフィルタリングして阻止するクリスタル・ノッチ・フィルタ回路、および前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路の共振周波数に同調させるための同調回路であって、同調値を受け取る入力を持ち、前記共振周波数がこの受け取った同調値の関数である同調回路を有していること、を特徴とする超音波イメージング・システム。
【請求項１７】 更に、同調モードとデータ取得モードとを持っていて、同調モードでは、前記同調回路の前記入力に相次ぐ同調値を供給して、前記相次ぐ同調値の各々について、フィルタリングされたアナログ受信信号のそれぞれの振幅または前記フィルタリングされたアナログ受信信号から導き出した信号のそれぞれの振幅を検出し、そして前記相次ぐ同調値の中の、前記それぞれの振幅のうちの最小振幅を生じる同調値を決定し、また、データ取得モードでは、前記の決定された同調値を前記同調回路に出力する制御装置を含んでいる請求項１６記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１８】 前記多数の受信チャンネルの各々が更に、ディジタル・サンプルをサンプリング速度で出力するアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含み、該Ａ／Ｄ変換器は前記フィルタリングされたアナログ受信信号または前記フィルタリングされたアナログ受信信号から導き出した信号を受け取るように接続されており、また前記制御装置が前記Ａ／Ｄ変換器のディジタル出力またはそれから導き出された信号を受け取るように接続されている請求項１７記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１９】 前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路がクリスタルを含んでおり、前記同調回路が前記クリスタルと直列に接続された同調ダイオードを含んでいる請求項１６記載の超音波イメージング・システム。受信器。
【請求項２０】 前記同調回路が更にディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器を含んでおり、該Ｄ／Ａ変換器は前記制御装置から前記同調値を受け取る入力、および前記同調値を表すアナログ信号を前記同調ダイオードに送る出力を持っている請求項１９記載の超音波イメージング・システム。
【請求項２１】 トランスジューサ・アレイ、各々が前記トランスジューサ・アレイに結合されている送信器および受信器、前記受信器に結合されている信号処理装置、前記信号処理装置に結合されている走査変換器、並びに前記走査変換器に結合されている表示モニタを含んでいる超音波イメージング・システムであって、前記トランスジューサ・アレイが多数のトランスジューサ素子を有し、前記受信器が多数の受信チャンネル、並びに前記多数の受信チャンネルにそれぞれ結合されている多数の入力を持つ加算器を含み、前記多数の受信チャンネルの各々がクリスタル・ノッチ・フィルタ回路を含んでいる形式の超音波イメージング・システムを動作させるための方法において、各々の受信チャンネルについて、Ｎを１より大きい整数として、それぞれの同調サイクルの間に、クリスタル・ノッチ・フィルタ回路を第１乃至第Ｎ共振周波数を持つように同調させるステップ、各々の同調サイクルについて、前記トランスジューサ・アレイを作動して超音波を送信して、受信信号を検出するステップ、各々の同調サイクルについて、前記受信信号を前記同調させたクリスタル・ノッチ・フィルタ回路に入力するステップ、各々の同調サイクルについて、フィルタリングされたアナログ受信信号の振幅または該フィルタリングされたアナログ受信信号から導き出された信号の振幅を検出するステップ、前記第１乃至第Ｎ共振周波数のうちのどれが前記検出された振幅のうちの最小の振幅を生じたかを決定するステップ、前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路を前記第１乃至第Ｎ共振周波数のうちの前記決定された共振周波数を持つように同調させるステップ、前記トランスジューサ・アレイを作動して送信超音波ビームを送信し、前記送信超音波ビームの送信後に多数の受信信号を検出するステップ、並びに前記クリスタル・ノッチ・フィルタ回路を前記決定された共振周波数に同調させた後で前記多数の受信信号を前記のそれぞれの受信チャンネルのクリスタル・ノッチ・フィルタ回路に入力するステップ、を有していることを特徴とする、超音波イメージング・システムを動作せる方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に超音波イメージング・システムに関するものである。更に詳しくは、本発明は超音波トランスジューサ・アレイによって受信されるエコー信号のビーム形成のための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波像は多数の像走査線で構成される。１つの走査線（または小さい局在する走査線群）は、関心のある領域内の一点に集束された超音波エネルギを送出し、次いで時間につれて反射されたエネルギを受け取ることによって取得される。集束された送出超音波エネルギは、送信ビームと呼ばれる。送信の後に、１つ以上の受信ビーム形成装置が位相回転または遅延を動的に変えることにより各チャンネルによって受け取られたエネルギをコヒーレントに加算して、所望の走査線に沿って経過時間に比例する距離にピーク感度を生じるようにする。その結果の集束された感度パターンが、受信ビームと呼ばれる。走査線の分解能は、関連する送信および受信ビーム対の指向性の結果である。
【０００３】ビーム形成装置の各チャンネルの出力はコヒーレントに加算されて、関心のある物体領域またはボリューム（体積）内の各々のサンプル・ボリュームについてそれぞれの画素（ピクセル）強度値を形成する。これらの画素強度値が対数圧縮され、走査変換され、そして走査中の解剖学的構造の像として表示される。
【０００４】図１には、従来の超音波イメージング・システムが示されており、該システムは複数の別々に駆動されるトランスジューサ素子１２で構成されたトランスジューサ・アレイ１０を有する。各々のトランスジューサ素子１２は、送信器１４によって発生されたパルス波形により付勢されたときに超音波エネルギのバーストを生じる。検査中の物体からトランスジューサ・アレイ１０へ反射された超音波エネルギは各々のトランスジューサ素子１２によって電気信号へ変換されて、１組の送受切換え（Ｔ／Ｒ）スイッチ１８を介して受信器１６へ別々に印加される。Ｔ／Ｒスイッチ１８は典型的にはダイオード群で構成されていて、送信用電子回路によって発生された高電圧から受信用電子回路を保護する。送信信号により、ダイオード群が受信器への該信号を遮断または制限する。送信器１４および受信器１６は、操作員からの命令に応答して主制御装置２０の制御の下に作動される。完全な１回の走査（スキャン）は一連のエコー信号を取得することによって実行され、その際、送信器１４が一時的にオンに駆動されて各々のトランスジューサ素子１２を付勢し、その後に各々のトランスジューサ素子１２によって発生されたエコー信号が受信器１６に印加される。或るチャンネルは、別のチャンネルが未だ送信を行っている間に受信を開始し得る。受信器１６は各々のトランスジューサ素子からの別々のエコー信号を組み合わせて単一のエコー信号を作成し、この単一のエコー信号は表示モニタ２２上の像内の一走査線を作成するために使用される。
【０００５】主制御装置２０の指令の下に、送信器１４は、超音波エネルギが方向付けされ集束されたビームとして送出されるようにトランスジューサ・アレイ１０を駆動する。これを達成するために、それぞれの時間遅延が送信ビーム形成装置２６によって多数のパルス発生器２４に与えられる。主制御装置２０は音響パルスが送信される条件を決定する。この情報により、送信ビーム形成装置２６は、パルス発生器２４によって発生されるべき各々の送信パルスのタイミングおよび振幅を決定する。各々の送信パルスの振幅は、パルス発生器にそれぞれのアポダイゼーション（ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）重み係数を印加するアポダイゼーション発生回路３６によって決定される。例えば、アポダイゼーション発生回路は、各々のパルス発生器に対する電源電圧を設定する高電圧制御器で構成することが出来る。パルス発生器２４は次いで、Ｔ／Ｒスイッチ１８を介してトランスジューサ・アレイ１０の各々のトランスジューサ素子１２へ送信パルスを送る。Ｔ／Ｒスイッチ１８はトランスジューサ・アレイに存在する恐れのある高電圧から時間・利得制御（ＴＧＣ）増幅器を保護する。アポダイゼーション重みがアポダイゼーション発生回路３６内で発生される。アポダイゼーション発生回路３６は更に、送信ビーム形成装置２６から重み付けデータを取り出して、それを上記の高電圧制御器を介してパルス発生器２４へ印加する１組のディジタル−アナログ変換器を含んでいてよい。
【０００６】超音波エネルギの各々のバーストによって発生されるエコー信号は、各超音波ビームに沿った相次ぐ距離に位置する物体から反射する。これらのエコー信号は各々のトランスジューサ素子１２によって別々に検出され、特定の時点におけるエコー信号の大きさのサンプルが特定の距離において生じる反射の量を表す。
【０００７】反射点と各々のトランスジューサ素子１２との間の伝搬経路の差により、エコー信号は同時に検出されず、それらの大きさは等しくない。受信器１６は、各々の受信チャンネル内のそれぞれのＴＧＣ増幅器２８によって別々のエコー信号を増幅する。各ＴＧＣ増幅器による増幅度は、ＴＧＣ回路（図示していない）によって駆動されるそれぞれの信号線（図示していない）を介して制御される。ＴＧＣ回路は多数のポテンショメータのうちのそれぞれの１つを手動操作することによって設定される。増幅されたエコー信号は次いで受信ビーム形成装置３０へ供給される。受信ビーム形成装置の各々の受信チャンネルは、それぞれのＴＧＣ増幅器２８を介してそれぞれのトランスジューサ素子１２に接続される。
【０００８】主制御装置２０の指令の下に、受信ビーム形成装置３０は送信ビームの方向を追跡し、ビームに沿った相次ぐ距離におけるエコー信号をサンプリングする。受信ビーム形成装置３０は、各々の増幅されたエコー信号に適切な時間遅延を与える。この受信集束時間遅延は、専用ハードウエアを使用し又はルックアップ・テーブルからの読みを使用して実時間で計算される。受信チャンネルはまた、受信されたパルスをフィルタリングする回路を含んでいる。時間遅延された受信信号は次いで相互に加算されて、超音波ビームに沿った特定の距離に位置する一点から反射された全超音波エネルギを正確に示す１つのエコー信号を構成する。加算された受信信号は信号処理装置または検出装置３２へ出力される。検出装置３２は、加算された受信信号を表示データに変換する。好ましくは、検出装置３２は包絡線検出装置である。Ｂモード（グレースケール）では、信号の包絡線はエッジ強調および対数圧縮のような追加の処理（通常、「後処理」と呼ばれる）を受ける。
【０００９】走査変換装置３４が、後処理装置（図示していない）から表示データを受け取って、該データを表示のための所望の像に変換する。具体的に述べると、走査変換装置３４は、音響像データを、極座標（Ｒ−θ）セクター形式またはデカルト座標線形アレイから適切にスケーリングされたデカルト座標表示画素データへビデオ速度で変換する。この走査変換された音響データは次いで表示モニタ２２上で表示するために出力され、表示モニタ２２は信号の包絡線の時間変化振幅をグレースケールで映像化する。それぞれの走査線は各々の別々の送信ビームについて表示される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の超音波イメージング・システムの幾つかは、連続波モードで動作することが可能である。連続波送信の一用途は心臓の超音波イメージングである。連続波モードで動作するとき、受信信号から搬送波信号を減算する手段を設けなければならない。理想的には約２０ｄＢの搬送波阻止を行うべきである。この搬送波阻止手段は非常に小さなスペースしか必要とせず、また連続波モードを持つ商業的に実施可能な超音波イメージング・システムを提供するために高価でないことが好ましい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波イメージング・システムの受信器の受信チャンネル内で搬送波信号を阻止するのに適した自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタを提供する。好ましい実施態様によるクリスタル・ノッチ・フィルタは、電子的に同調される共振周波数を持つ。クリスタルは、共振周波数について広い許容公差が認められる場合には価格が低い。共振周波数を電子的に同調させることにより、余分な同調回路を必要とするが低価格のクリスタルを使用することが出来る。
【００１２】本発明の好ましい態様では、自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタは直列ドロップ抵抗器、簡単なクリスタル・ノッチ・フィルタ、同調ダイオード、ディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器および支持回路で構成される。同調ダイオードは、共振周波数に同調させるためにクリスタルと直列に配置される。このダイオードの両端間の電圧は、Ｄ／Ａ変換器、該Ｄ／Ａ変換器と同調ダイオードとの間の抵抗器、およびクリスタルと並列に接続された抵抗器によって設定される。
【００１３】好ましい実施態様によれば、同調は、操作者の介在なしにソフトウエア制御の下で行われる。ソフトウエアが、同調させようとしているチャンネル以外のチャンネルにトランスジューサへ送信を行うように命令する。同調させようとしている受信チャンネルは受信信号を増幅した後、増幅された信号をクリスタル・ノッチ・フィルタ、ＴＧＣ増幅器およびアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して対応するディジタル信号処理（ＤＳＰ）回路へ通す。ソフトウエアはそれぞれのＤＳＰ回路からのディジタル受信信号出力の振幅を読み出す。Ｄ／Ａ変換器をプログラミングすることにより、ＤＳＰ回路による信号出力の振幅を最小にする、すなわち阻止される搬送波信号の量を最大にする値を見付けることが出来る。この値は、その後のイメージング・データ取得の際に使用される。このノッチ・フィルタ同調操作は、各々のチャンネル内のそれぞれのノッチ・フィルタについて実行される。
【００１４】
【発明の実施の形態】クリスタルは、そのインピーダンスが急激に低下する直列共振特性を持つ。直列共振周波数は、通常クリスタル発振器で行われているように、クリスタルと直列にコンデンサを配置することによって僅かに調節することが出来る。簡単なクリスタル・ノッチ・フィルタは、図２に示されているように、ソース抵抗ＲS を持つ抵抗器３９、および入力電圧源４０の両端間にに直列に接続された、ソース抵抗ＲS を持つ抵抗器３９およびクリスタル３８で構成される。共振周波数から離れた周波数では、クリスタルのインピーダンスは開放回路によって近似することができ、出力端子４２および４４間の出力電圧ＶO （ｔ）は入力電圧Ｖi （ｔ）に殆ど等しい。共振周波数では、クリスタル３８は低い抵抗を持ち、信号がほぼクリスタルの抵抗とソース抵抗ＲS との比だけ減衰される。
【００１５】図２に示されているクリスタル・ノッチ・フィルタは、付加的な回路と組み合わせることにより、超音波イメージング・システムにおける受信信号中の搬送波信号を阻止するのに使用するのに適した自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタを構成することが出来る。図３には、本発明の好ましい実施態様による自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタ回路が示されており、該回路は電圧入力端子４６および４８と電圧出力端子５０および５２との間に接続されている。自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタ回路は、入力端子４６および４８の間に直列に接続された、抵抗Ｒ1 を持つ抵抗器５４、コンデンサ５６、同調ダイオード５８およびクリスタル６０を有する。抵抗器５４とコンデンサ５６との間の接続点６２は、出力端子５０に接続されている。コンデンサ５６と同調ダイオード５８との間の接続点６４は、抵抗Ｒ2 を持つ抵抗器６８を介してＤ／Ａ変換器６６の出力に接続されている。Ｄ／Ａ変換器６６は主制御装置２０（図１参照）からディジタル入力を受け取るが、後で詳しく説明する。抵抗Ｒ3 を持つ抵抗器７０がクリスタル６０と並列に接続点７２および７４の間に接続されている。接続点７２はクリスタル６０と同調ダイオード５８との間に位置しており、接続点７４は入力端子４８および出力端子５２に接続されている。更に、インダクタ７６が接続点７８および８０の間に接続されている。接続点７８は接続点６２および出力端子５０に接続され、また接続点８０は接続点７４および出力端子５２に接続されている。
【００１６】同調ダイオードは、バイアス電圧が変化するにつれて逆バイアス容量が大きく変化するように特別に設計されている。本発明の好ましい実施態様では、同調ダイオード５８は、クリスタル６０の共振周波数に同調させるためにクリスタル６０と直列に配置されている。同調ダイオード５８の両端間の電圧はＤ／Ａ変換器６６と抵抗Ｒ2 およびＲ3 とによって設定される。抵抗Ｒ3 は大きく、すなわち約１０ＭΩであり、同調ダイオード５８の陽極を接続点７４の電位に保つように作用する。陽極は、ノッチ（ｎｏｔｃｈ）の深さが損なわれないように高インピーダンスに保つ必要がある。抵抗Ｒ2 はＤ／Ａ変換器６６の電圧を同調ダイオード５８に導く。抵抗Ｒ3 は、入力電圧Ｖi （ｔ）を低下させるような小さい値であってはならず、また抵抗器６８および結合コンデンサ５６のフィルタリング作用によるＤ／Ａ変換器６６の出力に対する応答を遅くするほど大きい値であってはならない。好ましくは、抵抗Ｒ3 は約１００ｋΩに等しい。コンデンサ５６は、Ｄ／Ａ変換器６６による電圧出力を同調ダイオード５８の陰極に局限されるように保ち、好ましくは、大きい容量、すなわち０．０１μＦ程度の容量を持つ。インダクタ７６は任意の漂遊容量を同調外れさせる。
【００１７】本発明によれば、受信器１６（図１参照）内の各々のチャンネルにそれぞれ自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタ回路が採用される。このような１つのチャンネルの概略構成が図４に示されている。トランスジューサ・アレイのそれぞれのトランスジューサ素子からの受信信号がそれぞれのＴ／Ｒスイッチを介して前置増幅器８２に入力される。前置増幅器８２の出力は自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタ回路８４の１つの入力端子（すなわち、図３に示された入力端子４６）に接続される。自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタ回路は、増幅された受信信号から搬送波信号を除去するように同調する。このフィルタリングされた出力信号は次いで、ＴＧＣ増幅器２８に入力される。このフィルタリングされ増幅された出力信号は次に、アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器８６によって、サンプリングされて、相次ぐサンプリング時刻における増幅された受信信号の振幅を表すディジタル値のストリームに変換される。このディジタル・サンプルのストリームは次いで、走査変換を行う前にディジタル信号処理（ＤＳＰ）回路８８に入力される。
【００１８】図４に示された受信チャンネルに組み込まれたノッチ・フィルタ回路は、主制御装置２０によって搬送波周波数に同調させられる。主制御装置２０は、必要なアルゴリズムを実行するためのソフトウエアを記憶している。先ず、主制御装置２０は、図４に示された受信チャンネルのＤ／Ａ変換器６６（図３参照）に第１の同調値を出力する。次いで、主制御装置２０は、同調させようとしているチャンネル以外のチャンネルにトランスジューサ・アレイへ送信を行うように命令する。１つ（またはそれ以上の）トランスジューサ素子の送信発射に応答して、図４に示された受信チャンネルに接続されているトランスジューサ素子がエコー信号を検出して、その超音波エコー信号を電気的な受信信号に変換する。前置増幅器８２がこの受信信号を増幅して、増幅された信号を自己同調クリスタル・ノッチ・フィルタ回路８４に出力する。該フィルタ回路は、主制御装置からの第１の同調値出力に従ってプログラミングされている。この結果のフィルタリングされた信号はＴＧＣ増幅器２８およびＡ／Ｄ変換器８６を通ってＤＳＰ回路８８に供給される。主制御装置は、第１の同調値に応答した、ＤＳＰ回路８８からのディジタル受信信号出力の振幅を読み取り、その振幅値を記憶する。次いで、主制御装置は第２の同調値をＤ／Ａ変換器６６へ出力し、ＤＳＰ回路８８から対応する振幅出力を読み取る。第２の同調値によるノッチ・フィルタ回路のプログラミングの結果生じる振幅が、第１の同調値によるノッチ・フィルタ回路のプログラミングの結果生じる振幅と比較される。そこで、主制御装置は、最小値を持つ振幅を最小振幅レジスタに記憶させる。このプロセスは、ＤＳＰ回路８８の出力に最小振幅を生じる同調値が主制御装置により決定されるまで、異なる同調値について繰り返される。
【００１９】上記のようにＤ／Ａ変換器６６をプログラミングすることによって、ＤＳＰ回路８８の信号出力の振幅を最小にする同調値を見付けることが出来る。この値はは直列共振点にあり、従って搬送波周波数を阻止する大きさが最大になる。この同調値は、次いで、その後のイメージング・データ取得の際にクリスタル・ノッチ・フィルタ回路８４を同調させるために使用される。このノッチ・フィルタ同調操作は、受信器１６（図１参照）の各々のチャンネル内のそれぞれのノッチ・フィルタ回路について実行される。
【００２０】以上の好ましい実施態様は例示の目的で開示された。本発明の真の精神および趣旨の範囲から逸脱せずに上記の実施態様に種々の変更および変形をなし得ることが当業者には明らかであろう。例えば、フィルタリングされた受信信号の振幅は、ＤＳＰ回路の出力以外の接続点でも測定することが出来る。具体的に述べると、振幅はＡ／Ｄ変換器８６（図２参照）の出力で、或いは検出装置３２（図１参照）の出力で測定することが出来る。この様な全ての変更および変形は特許請求の範囲に包含されることを承知されたい。
【出願人】 【識別番号】３９００４１５４２
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【出願日】 平成１１年（１９９９）１月２１日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】生沼 徳二
【公開番号】 特開平１１−２７１４４７
【公開日】 平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】 特願平１１−１２５５０