JP2003019135A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JP2003019135A JP2003019135A JP2001206212A JP2001206212A JP2003019135A JP 2003019135 A JP2003019135 A JP 2003019135A JP 2001206212 A JP2001206212 A JP 2001206212A JP 2001206212 A JP2001206212 A JP 2001206212A JP 2003019135 A JP2003019135 A JP 2003019135A
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Abstract
画質の画像が得られる超音波診断装置を提供すること。 【解決手段】 二つ以上直列に接続されたFIRフィル
タ1、4を含むダイナミックフィルタを備え、各フィル
タ1、4の係数切替タイミングが異なるように制御す
る。各フィルタ1、4のそれぞれが適切なタイミングで
係数切替を行うことにより、効果的に係数保持メモリ
2、5を使用することができる。
Description
じて、超音波受信信号の帯域を動的に制御するダイナミ
ックフィルタを含む超音波診断装置に関するものであ
る。
し、生体内の境界部で反射されるエコー信号を可視化し
て表示する装置であり、BモードやMモード表示法は、
生体内の形態情報を表示する方法である。
め、超音波プローブから見て遠くのエコーほど、より大
きく減衰する。さらに、この減衰は周波数依存特性をも
っているため、遠くのエコーほど高い周波数がより強く
減衰する特長がある。したがって、生体内の浅い部分と
深い部分における受信エコーの周波数スペクトルは異な
る。超音波診断装置では、深さに応じてフィルタ特性を
変化させるダイナミックフィルタ方式が用いられ、受信
エコーの帯域に合わせた帯域制限をおこなうことで、ノ
イズが少ない高品位の超音波画像を得ている。
イナミックフィルタを非巡回型バンドパスフィルタ(F
IRフィルタ)で構成したものが知られている。FIR
フィルタでは、各タップへの乗算係数を変化させること
で所望の周波数特性を得ることができる。従って、浅部
から深部へかけてFIRフィルタの特性を変化させる場
合、各タップへ与える係数の組を順次、切り替えて使用
することでダイナミックフィルタを実現することが可能
である。
断装置では、RAMなどに格納したフィルタ係数を一定
間隔ごとに順次読み出して設定することにより、ゾーン
ごとのバンドパスフィルタの特性を変化させ、動的な帯
域制御を行っていた。
ルタを用いた係数切替方式では、ゾーンの間隔が一定間
隔であるため、全ての深さにわたって滑らかな画像を得
ようとすると、必要以上のフィルタ係数を保持しなけれ
ばならないという問題があった。
ルタに与えるフィルタの切替間隔を個別に設定するよう
にした超音波診断装置が提案されている。
信号を受信するFIRフィルタと、フィルタ特性を規定
するフィルタ特性情報を登録する特性情報登録部と、前
記フィルタ特性の切替タイミングを規定するタイミング
登録部と、前記切替タイミングに従ってフィルタ特性を
切り替える指示切替手段とを備え、フィルタ特性の切替
間隔を各FIRフィルタに対して個別に設定するもので
あった(特開2000-325342号公報)。
タ係数が受信超音波信号の到来に応じて変化させられる
ディジタルIIRフィルタを備え、フィルタ特性のばら
つきを解消するものであった(特開2000-217825号公
報)。
来の超音波診断装置では、フィルタの切替間隔を個別に
記憶し、ゾーンごとの切替間隔を一定としないために、
区分するゾーンと同じだけの切替間隔を保持する必要が
あるという問題があった。
る場合、単独のローパスフィルタあるいは、単独のハイ
パスフィルタを構成する場合と比較して、よりタップ長
の長いフィルタを必要とするため、フィルタ係数もそれ
だけ長くなって、記憶するフィルタ係数の組も多くなる
という問題があった。
ィルタ係数を順次切替えながらフィルタ特性を変化させ
る従来の超音波診断装置では、滑らかな画像が得られな
いか、または多くの係数メモリを必要とするという問題
があった。
になされたもので、係数保持メモリの増量を回避しつ
つ、より高画質の画像が得られる超音波診断装置を提供
するものである。
は、二つ以上直列に接続された可変係数FIRフィルタ
を含むダイナミックフィルタと、各FIRフィルタの係
数切替タイミングがそれぞれ異なるように前記係数切替
タイミングを制御する制御手段とを設けた構成を有して
いる。この構成により、各フィルタ係数をそれぞれ適切
なタイミングで切替え、係数保持メモリを効率的に使用
でき、特に全ての深さにわたってノイズの少ない高品位
のBモード画像が得られることとなる。
イナミックフィルタには、少なくとも一つのハイパスフ
ィルタと少なくとも一つのローパスフィルタとを含むよ
うにした構成を有している。この構成により、近距離か
ら遠距離にわたるエコー信号に最適な帯域制限を施すこ
ととなる。
イナミックフィルタに含まれるFIRフィルタのうち、
少なくとも一つのFIRフィルタは音響線の途中まで係
数切替を行い、少なくとも一つのFIRフィルタは音響
線の途中から係数切替を行うように制御する制御手段を
設けた構成を有している。この構成により、第1のFI
Rフィルタおよび第2のFIRフィルタが、ハイパスフ
ィルタリングのみまたはローパスフィルタリングのみを
行うようにしてタップ数の増加を抑制できることとな
る。
イナミックフィルタに含まれるFIRフィルタのうち、
少なくとも二つのFIRフィルタの係数切替を交互に行
うように制御する制御手段を設けた構成を有している。
この構成により、同時スイッチングを低減してフィルタ
特性の変化を滑らかにできることとなる。
数切替タイミングが不等間隔に設定された構成を有して
いる。この構成により、係数保持メモリを量を低減しな
がら、全ての深さにわたって滑らかな画像が得られるこ
ととなる。
数切替の間隔は、等差数列により表される間隔であるよ
うにした構成を有している。この構成により、近距離領
域での係数切替をより頻繁に行い、ここでの帯域制御を
精密にすることとなる。
数切替の間隔は、等比数列により表される間隔であるよ
うにした構成を有している。この構成により、関心領域
での帯域設定を精密にすることとなる。
IRフィルタの係数切替間隔、および前記FIRフィル
タに与えるフィルタ係数の組は、選択された超音波プロ
ーブによって異なるように設定された構成を有してい
る。この構成により、超音波プローブの種類に応じて最
適な係数切替処理を施すこととなる。
フィルタ係数は、前回のフィルタ係数との差分値である
ようにした構成を有している。この構成により、係数保
持メモリの増量を抑制できることとなる。
て、図面を用いて説明する。 [第1の実施の形態]図1に示すように、本発明の第1
の実施の形態の超音波診断装置は、二つ以上直列に接続
された可変係数FIRフィルタ1、4を含むダイナミッ
クフィルタと、各FIRフィルタ1、4の係数の切替タ
イミングがそれぞれ異なるように前記係数の切替タイミ
ングを制御するCPUおよび係数保持メモリ2、5、ア
ドレス発生部3、6とを設けたものである。ここでは、
受信エコーに対する可変係数FIRフィルタ1、4を2
段直列に接続している。
ップフロップ(FF)などの遅延素子と乗算器、加算器か
らなる非巡回型フィルタで、係数保持メモリ2により与
えられるフィルタ係数による演算を行う。係数保持メモ
リ2は一般的なRAMであり、各ゾーンに対する係数デ
ータを保持する。ここでゾーンとは、一組のフィルタ係
数が保持されFIRフィルタに適用されている期間を表
すものとする。FIRフィルタ4、係数保持メモリ5も
前述と同様の構成である。アドレス発生部3は、係数メ
モリ2の読み出しアドレスを発生するブロックであり、
アドレス発生部6は、係数メモリ5の読み出しアドレス
を発生するブロックである。このように二つの係数保持
メモリ2、5に対してそれぞれ独立にアドレス発生部
3、6を擁することが重要である。
構成を詳しく説明する。本実施の形態において、アドレ
ス発生部3への入力は、システムクロック、エコースタ
ート信号、第1ゾーン期間、他ゾーン期間である。ここ
でエコースタート信号とは、受信エコーの始まりを示
し、各音響線のエコー信号の先頭に同期して送られてく
る制御信号である。「第1ゾーン期間」は最初のゾーン
期間を、「他ゾーン期間」は第2ゾーン以降共通の期間
を設定する制御信号で、図示されないCPUから設定さ
れる。
ーン内の期間をカウントし、ゾーンの変わり目を知らせ
るためのものである。ゾーンカウンタ21は、例えばダウ
ンカウンタによって構成され、エコースタート信号また
はゾーンカウンタ21が自ら発生するゾーン切替信号によ
り、「第1ゾーン期間」あるいは「他ゾーン期間」をロ
ードし、0になるまでダウンカウントする。アドレスカ
ウンタ22は、エコースタート信号で0クリアされ、ゾー
ンカウンタ21からのゾーン切替信号により1ずつ加算さ
れるアップカウンタであって、係数保持メモリ2に与え
るアドレスを発生する。アドレスカウンタ22は、最大値
でカウントアップを停止する。
リ4に与えるアドレスを発生するブロックであって、そ
の構成はアドレス発生部3と同様である。
ダイナミックフィルタの動作を説明する。電源投入時や
プローブ切替時などダイナミックフィルタの係数やゾー
ン制御情報を更新する際、CPUから各ゾーンごとのフ
ィルタ係数が係数保持メモリ2、4へ送られ、「第1ゾ
ーン期間」、「他ゾーン期間」の情報がアドレス発生部
3、6のレジスタへ送られる。ここで、アドレス発生部
3、6に与える第1ゾーン期間をそれぞれp1、 q
1、他ゾーン期間をp2、q2とする。
ウンタ21にはp1、アドレスカウンタ22にはq1がロー
ドされ、1クロックごと0になるまで、1ずつカウント
ダウンされる。ゾーンカウンタ21、アドレスカウンタ22
は、それぞれカウント値が0になると、ゾーン切替信号
を発生するとともに、他ゾーン期間情報p2、q2をロ
ードし、カウントダウンを開始する。以降、カウント値
が0になるとゾーン切替信号を発生し、それぞれ、p
2、q2をロードする。
号で0クリアされ、ゾーンカウンタ21からのゾーン切替
信号によりカウントアップされる。アドレスカウント値
が最大値となったら、次のエコースタートまでホールド
される。
メモリアドレスを示す。簡単のために、アドレス3ビッ
ト、0〜7までとする。横軸は時間であって時刻0でエ
コー開始、図3の右端で1本分のエコーが終了するもの
とする。
発生部3、6で発生するアドレスを示したものである。
図3(a)では、エコースタートからp1後にゾーンが
切り替わり、以降p2ごとにアドレスが7になるまでゾ
ーンが切り替わっていく。図3(b)では、エコースタ
ートからq1後にゾーンが切り替わり、以降q2ごとに
アドレスが7になるまでゾーンが切り替わっていく。こ
のように発生されたアドレスに基づき、係数保持メモリ
2、5からそれぞれFIRフィルタ1、FIRフィルタ
2に設定する係数の組が読み出され、フィルタ処理され
る。
置では、深さに応じた帯域制限を行っているが、浅い部
位と深い部位ではその性格が異なる。浅い部位において
は、エコーレベルが十分に得られるため、S/N比の向
上よりも画質品位向上に重点が置かれ、積極的な波形整
形にダイナミックフィルタが用いられる。この目的のた
め、エコー信号の低域成分を抑制する処理などが用いら
れる。一方、深い部位においては、エコーレベルが非常
に低くなるため、画像の品位よりもS/N比の向上に重
点が置かれ、高域成分に含まれるノイズを除去すること
が重要である。
ルタ処理を行い、FIRフィルタ2では、ローパスフィ
ルタ処理を行うとすると、図3で示したようなアドレス
発生はこの目的に合致する。すなわち、FIRフィルタ
1で近距離から中距離にかけてハイパスフィルタで波形
整形を行い、FIRフィルタ2で中距離から遠距離にか
けてローパスフィルタでノイズの低減を図る。FIRフ
ィルタ1、2は、ハイパスまたはローパスフィルタリン
グを行うのみなので、タップ数をそれほど必要とせず、
小規模なフィルタで構成できる。
の超音波診断装置は、二つ以上直列に接続された可変係
数FIRフィルタ1、4を含むダイナミックフィルタ
と、各FIRフィルタ1、4の係数の切替タイミングが
それぞれ異なるように前記係数の切替タイミングを制御
するCPUなどとを設けているので、各FIRフィルタ
1、4の係数ゾーンを個別に制御し、ハイパスフィルタ
は近距離での係数制御をより細かく、ローパスフィルタ
は、遠距離での係数制御をより細かく行うことが可能で
ある。よって、少ないメモリ量で有効な帯域制限による
高品位でかつS/N比の高い画像を得ることが可能であ
る。
の実施の形態のアドレス発生のタイミングを示す。これ
は第1の実施の形態とは、ダイナミックフィルタに含ま
れるFIRフィルタ1、44、44aのうち、少なくとも二
つのFIRフィルタの係数切替を交互に行うように制御
するCPUおよび係数保持メモリ2、45、45a、アドレ
ス発生部43、46、49を設けた点が相違している。この構
成によれば、Bモード画像上で横縞の発生を抑制し、さ
らに同時スイッチングの低減をはかるという効果も得ら
れる。
列に接続された三つの可変係数FIRフィルタ1、44、
44aを含むダイナミックフィルタを設けている。なお、
各ブロック(FIRフィルタ、係数保持メモリ、アドレ
ス発生部)の構成、動作は第1の実施の形態と同様であ
るため、説明を省略し、図4に示すフィルタ係数切替の
ためのアドレス発生タイミングについて説明する。
第1ゾーン期間をそれぞれ別々の違う値、t1、t2、
t3とし、他ゾーン設定期間をそれぞれ同一のt4とな
るように設定した場合、アドレスの切替タイミングは、
それぞれで互い違いの関係となる。従って、三つのフィ
ルタ切替が一斉に行われることはなくなり、フィルタ特
性の変化はより滑らかなものとなる。これにより、Bモ
ード画像上で横縞の発生を抑制することができるととも
に、同時スイッチングの低減をはかることが可能とな
る。
の実施の形態の要部ブロック図を示す。これは第1の実
施の形態とは、さらにFIRフィルタの係数切替の間隔
は、等差数列により表される間隔である点が相違してい
る。この構成によれば、近距離領域でフィルタ係数の切
替をより頻繁に行い、帯域制御をより細かく行うことが
できるという効果も得られる。
の実施の形態(図2に示す)と同様のダウンカウンタで
あり、第1の実施の形態における「他ゾーン期間」設定
信号を累積加算器64からの信号としたものである。累積
加算機64は、ロード信号で初項65を取り込み、以後ゾー
ンカウンタ61が発生するゾーン切替信号ごとに、公差66
を加算して出力する。なお、アドレスカウンタ62も第1
の実施の形態(図2に示す)と同様の構成である。
動作について説明する。最初のゾーンに関しては、第1
の実施の形態と同様である。第2ゾーン以降のゾーン長
は、累積加算器64により規定される。この累積加算器64
は、最初のゾーンの終了を示すゾーン切替信号により、
初項65をロードして内部レジスタに記憶する。以後、ゾ
ーン切替信号ごとに公差66を累積加算していくことで、
ゾーンを等差数列で表される間隔に設定することができ
る。図7に、徐々にゾーンが広がる場合のアドレス発生
の様子を示す。ここで、第1ゾーン間隔をp0、初項を
a0、公差をdとすると、第1ゾーンの間隔はp0、
第2ゾーンの間隔はa0、 第3ゾーンの間隔は「a0
+d」、以降、「a0+2d」、「a0+3d」、「a
0+4d」のようにすることができる。勿論、公差dと
して負の値を与えることも可能であり、この場合は図8
に示すように、ゾーン間隔が徐々に狭くなる設定とな
る。
することで、帯域制御をより細かく行いたい近距離領域
ではフィルタ係数の切替をより頻繁に行うことが可能と
なり、係数保持メモリ(図1の2、5に相当)の大きさ
をより有効に活用することができる。
の実施の形態の要部正面図を示す。これは第1の実施の
形態とは、さらにFIRフィルタの係数切替の間隔は、
等比数列により表される間隔である点が相違している。
この構成によれば、関心領域において帯域設定をより細
かく制御できるという効果も得られる。
の実施の形態(図2に示す)と同様のダウンカウンタで
あり、第1の実施の形態における「他ゾーン期間」設定
信号を累積加算器80からの信号としている。この累積乗
算器80は、ゾーンカウンタ81に対して第3の実施の形態
で用いた公差dの代わりに公比rを与えるものである。
これにより、図10に示すようにゾーンカウンタ81で発生
するゾーン間隔は、p0、a0、「a0*r」、「a0
*r^2」、「a0*r^3」のように、ゾーン間隔が等
比数列をなすように設定でき、関心領域において帯域設
定をより細かく制御することが可能となる。
Rフィルタの係数切替間隔、およびFIRフィルタに与
えるフィルタ係数の組を、選択された超音波プローブに
よって異なるように設定してもよい。この構成により、
選択された超音波プローブに応じて高品質な超音波画像
を表示できる。また、前記フィルタ係数が前回のフィル
タ係数との差分値であるようにしてもよい。この構成に
より、係数保持メモリの増量を抑制できる。
2、5、45、45a、アドレス発生部3、6、43、46、4
9、CPUなどが前記制御手段を構成する。
信信号に対する可変係数FIRフィルタを二つ以上直列
に接続し、各フィルタ係数の切替タイミングをそれぞれ
個別に制御することにより、少ないメモリ量で有効な帯
域制限を行うことができ、高品位でノイズの少ない超音
波画像を表示するという優れた効果を有する超音波診断
装置を提供することができるものである。
要部(ダイナミックフィルタ)のブロック図
要部(アドレス発生部)のブロック図
イミングチャート
イミングチャート
要部(ダイナミックフィルタ)のブロック図
要部(アドレス発生部)のブロック図
々にゾーンが広がる場合)のタイミングチャート
々にゾーンが狭まる場合)のタイミングチャート
要部(アドレス発生部)のブロック図
イミングチャート
Claims (9)
- 【請求項1】 二つ以上直列に接続された可変係数FI
Rフィルタを含むダイナミックフィルタと、各FIRフ
ィルタの係数切替タイミングがそれぞれ異なるように前
記係数切替タイミングを制御する制御手段とを設けたこ
とを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項2】 前記ダイナミックフィルタには、少なく
とも一つのハイパスフィルタと少なくとも一つのローパ
スフィルタとを含むことを特徴とする請求項1に記載の
超音波診断装置。 - 【請求項3】 前記ダイナミックフィルタに含まれるF
IRフィルタのうち、少なくとも一つのFIRフィルタ
は音響線の途中まで係数切替を行い、少なくとも一つの
FIRフィルタは音響線の途中から係数切替を行うよう
に制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項1
または2に記載の超音波診断装置。 - 【請求項4】 前記ダイナミックフィルタに含まれるF
IRフィルタのうち、少なくとも二つのFIRフィルタ
の係数切替を交互に行うように制御する制御手段を設け
たことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波診
断装置。 - 【請求項5】 前記係数切替タイミングが不等間隔に設
定されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記
載の超音波診断装置。 - 【請求項6】 前記係数切替の間隔は、等差数列により
表される間隔であることを特徴とする請求項5に記載の
超音波診断装置。 - 【請求項7】 前記係数切替の間隔は、等比数列により
表される間隔であることを特徴とする請求項5に記載の
超音波診断装置。 - 【請求項8】 前記FIRフィルタの係数切替間隔、お
よび前記FIRフィルタに与えるフィルタ係数の組は、
選択された超音波プローブによって異なるように設定さ
れたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の
超音波診断装置。 - 【請求項9】 前記フィルタ係数は、前回のフィルタ係
数との差分値であることを特徴とする請求項1〜8のい
ずれかに記載の超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001206212A JP4668468B2 (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001206212A JP4668468B2 (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003019135A true JP2003019135A (ja) | 2003-01-21 |
| JP4668468B2 JP4668468B2 (ja) | 2011-04-13 |
Family
ID=19042382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001206212A Expired - Fee Related JP4668468B2 (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4668468B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114915280A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-16 | 广西大学 | 一种滤波器及高频信号相位差检测方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63269613A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-07 | Kenwood Corp | デジタル・フイルタ |
| JPH119595A (ja) * | 1997-06-27 | 1999-01-19 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
| JP2000051211A (ja) * | 1998-08-06 | 2000-02-22 | Shimadzu Corp | 超音波診断装置 |
| JP2000325342A (ja) * | 1999-05-17 | 2000-11-28 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
-
2001
- 2001-07-06 JP JP2001206212A patent/JP4668468B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63269613A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-07 | Kenwood Corp | デジタル・フイルタ |
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| JP2000051211A (ja) * | 1998-08-06 | 2000-02-22 | Shimadzu Corp | 超音波診断装置 |
| JP2000325342A (ja) * | 1999-05-17 | 2000-11-28 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114915280A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-16 | 广西大学 | 一种滤波器及高频信号相位差检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4668468B2 (ja) | 2011-04-13 |
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