JPH01227742A

JPH01227742A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH01227742A
Application number: JP63051653A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Kondo; 敏郎近藤; Masao Kuroda; 正夫黒田; Shinji Kishimoto; 眞治岸本
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1989-09-11
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JP2704877B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、超音波を利用して被検体の診断部位について
断層像を得る超音波診断装置に関し、特に自動焦点機能
を有する整相回路において被検体の診断部□位により音
速分布が一様でない場合でも超音波ビームを最良状態で
収束させるように遅延時間・１を補正することができる
超音波診断装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の超音波診断装置は、複数の振動子素子が配列され
超音波を送受波する探触子と、上記各振動子素子に所定
の遅延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加
する送波パルス発生器と、上記探触子の各振動子素子か
らの受波信号に所定の遅延時間を与える遅延回路及び各
遅延回路から出力され位相が揃えられた受波信号を加算
する加算器を備えた・整相回路と、この整相回路で整相
された信号を検波する検波器と、この検波器からの出力
信号を画像として表示する表示装置とを有して成ってい
た。このような超音波診断装置に用いられている超音波
ビームの電子収束法は、第６図に示すように、幅の狭い
圧電素子からなる振動子素子１，１．・・・を直線状に
等間隔で配列した探触子２で診断部位からの反射エコー
を受波する際に、特定の位置すなわち焦点Ｆからの反射
エコー信号がどの振動子素子１，１．・・・で受波した
ものでも総て同時刻に到達したごとくなるように、それ
ぞれの振動子素子１，１．　からの電気信号に遅延線３
などを用いて遅延を与えて位相を揃え、加算器３で加算
することにより超音波ビームに指向性を与えるものであ
る。

このような原理の超音波ビームの電子収束法を用いた超
音波診断装置を被検体としての実際の生体に用いた場合
、その生体内の各種組織の音速が均一でないため、上記
探触子２の各々の振動子素子１，１．・・からの受波信
号に、上述のようにそれぞれ所定の遅延を与えただけで
は超音波ビームの指向性か劣化することがあった。この
ような超音波ビームの指向性の劣化は、生体内にて層状
の脂肪、腹面部などが存在する部位を診断する場合に顕
著に現われるものであった。

このような問題点を解決するため、従来は、探触子２の
各振動子素子１，１間の受波信号に与えるべき遅延を位
相フィードバックにより適正に補正することが提案され
ている（日木超音波医学会講演論文集第５１巻第１５９
頁〜１６０頁昭和６２年１１月発行）。以下、その構成
と原理を第７図を参照して説明する。図において、符号
２は複数の振動子素子１，１．・・・が−列状に配列さ
れ超音波を送受波する探触子であり、符号５は上記探触
子２の各振動子素子１，１．・・・で受信した受波信号
のチャンネル＃１．＃２．・ごとに設けられ上記受波信
号を増幅する増幅器であり、符号６は上記増幅器５，５
．・・・を介して入力した各振動子素子１，１．・から
の受波信号に所定の遅延時間を与えて位相を揃え加算し
て出力する整相回路である。上記整相回路６は、図示外
の制御装置−：３− からの制御信号により遅延量が変わり上記各振動子素子
」、１．・・・からの受波信号に所定の遅延時間を与え
る遅延回路７，７．・・・と、各遅延回路７゜７、・・
・から出力され位相が揃えられた受波信号を加算する加
算器８と、二つの受波信号の位相差を比較するＰ　Ｌ　
Ｌ　（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）　９　＋
　９　＋・・・とで構成されている。なお、上記ＰＬＬ
９は、第７図の一部に拡大して示すように、位相比較器
１０とローパスフィルタ１１とから成る。また、第７図
においては、整相回路６より後の検波器と表示装置、及
び送波信号系並びに全体の制御装置は図示省略しである
。

そして、上記整相回路６は、複数の振動子素子１．１．
・・・が−列状に配列された探触子２の中心付近の一つ
の振動子素子１の受波信号を参照信号として、他の振動
子素子１の受波信号について位相比較し、その結果を上
記他の振動子素子１がらの受波信号に与える遅延量にフ
ィードバックすることにより、適正な遅延時間の補正を
行おうとするものである。すなわち、上記探触子２の中
心の振動子素子１からの受波信号、つまりチャンネル＃
３の受波信号を参照信号として、他の振動子素子１の受
波信号はＰＬＬ９で上記参照信号と位相比較を行い、そ
のＰＬＬ９の位相差出力により遅延回路７の遅延時間を
制御して、どの振動子素子１．１．・・・の受波信号も
各遅延回路７，７．・・・を出たときに位相が揃うよう
にするものである。

このとき、第７図に示す探触子２は固定されており、第
６図に示す焦点Ｆ上にあるターゲットも固定された状態
で超音波が繰り返し送受波される。

そして、ターゲットからの反射エコーは、繰り返し周期
Ｔｒごとにある長さのレンジゲートＴｇでもってサンプ
リングされるようになっており、ＰＬＬ９の分周比Ｎは
、次式のように表すことができる。

Ｎ＝Ｔｒ／Ｔｇ　　　・・・（１）ここで、一般に、ＰＬＬ９の応答速度（ロックアツプタ
イム）は次の第（２）式で表されるので、速く位相ロッ
クするためには、ループゲインを大きくするか、または
分周比Ｎ或いは時定数Ｔ２を小さくする必要がある。

ここに、ωｎ：ループ帯域にφ：位相比較器１０の利得Ｋｖ：遅延回路７の位相利得Ｔ２：ローバスフィルタ１１の時定数そして、リアルタイム処理の超音波診断装置に、第７図
に示すようにＰ’ＬＬ９を組み込んだ整相回路６を適用
するためにはその応答速度を速くすることが要求される
が、これと同時に十分なＳ／Ｎ比を確保する必要がある
。しかし、応答速度を速くすると耐ノイズ性が悪化する
ので、両者を比較考量して最適設計をしなければならな
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第７図に示すような従来の超音波診断装置にお
ける整相回路６では、二つの受波信号の位相差を比較し
て位相差信号を出力するＰＬＬ９を用いた閉ループの帰
還により各遅延回路７，７゜・・・の遅延時間を制御し
ているので、被検体の診断部位により超音波の伝播条件
がいろいろ変わること及び外部からの雑音の影響により
、制御系の安定性が悪くなり超音波ビームの自動焦点機
能が低下するものであった。従って、画質が劣化するこ
とがあった。また、上記雑音の影響を無くすために耐ノ
イズ性を向上すると、応答速度が遅くなるものであった
。そして、応答速度が遅くなると、繰り返し同一方向に
超音波ビームの送受波を行わなければならず、画像のリ
アルタイム性が損なわれるものであった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決することが
できる超音波診断装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、複数の振動子素子が配列され超音波を送
受波する探触子と、上記各振動子素子に所定の遅延時間
を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加する送波パ
ルス発生器と、上記探触子の各振動子素子からの受波信
号に所定の遅延時間を与える遅延回路及び各遅延回路か
ら出力され位相が揃えられた受波信号を加算する加算器
を備えた整相回路と、この整相回路で整相された信号を
検波する検波器と、この検波器からの出力信号を画像と
して表示する表示装置とを有する超音波診断装置におい
て、上記整相回路は、複数の振動子素子からの受波信号
の一つを参照信号としこの信号と他の受波信号との相関
関数の演算を特定の期間行う相関器と、上記相関関数が
最も大きくなるように他の受波信号に与える遅延量を求
める制御回路と、この制御回路からの信号を入力して上
記遅延回路に最適の遅延時間を設定する遅延回路制御器
とを備えて成る超音波診断装置によって達成される。

〔作　用〕

このように構成された超音波診断装置は、整相回路内の
相関器で複数の振動子素子からそれぞれ遅延回路を介し
て入力する受波信号の一つを参照信号としこの信号と他
の受波信号との相関関数の演算を特定の期間行い、制御
回路で上記相関器からの出力信号を入力して上記相関関
数が最も太きくなるように他の受波信号に与える遅延量
を求め、この制御回路からの信号を遅延回路制御器へ入
力し、この遅延回路制御器で上記遅延回路、に最適の遅
延時間を設定するものである。これにより、被検体の診
断部位によって音速分布が一様でない場合でも、超音波
ビームを最良状態で収束させるように遅延時間を補正す
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図である。この超音波診断装置は、　　。

超音波を利用して被検体の診断部位について断層像を得
るもので、第１図瞬示すように、探触子２と、送波パル
ス発生器１２と、増幅器５，５．・・・と、整相回路６
′と、検波器１３と、表示装置１４と、制御装置１５と
を有して成る。

上記探触子２は・、被検体の診断部位に対して超音波を
送受波するもので、例えば短冊状に形成された複数の振
動子索子１，１．・・・が−列状に配列されている。な
お、この探触子２は、電子リニア走査を行うため制御装
置１５の制御により超音波の送受波に携わる数本の振動
子素子群を一本毎に切り換える切換スイッチ１６を内蔵
している。第１図においては、五本の振動子素子群が順
次選択され、それぞれ後述の増幅器５，５．・に接続さ
れるようになっている。送波パルス発生器１２は、上記
探触子２の各振動子素子１，１．・・に所定の遅延時間
を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加するもので
、制御装置１５で超音波ビームの指向性及び収束点が任
意に制御できるようになっている。増幅器５，５．・・
は、上記切換スイッチ１６を介して人力する探触子２で
受波した反射エコー信号を増幅するもので、各振動子素
子１，１゜・で受信した受波信号のチャンネル＃１．＃
２゜・・＃５ごとに並列に設けられている。整相回路６
′は、上記増幅器５，５．・・・を介して入力した各振
動子素子１，１．・・・からの受波信号に遅延回路７．
７．・・で所定の遅延時間を与えて位相を揃え、加算器
８で加算して出力することにより超音波ビームに指向性
を与えるものである。なお、」二記遅延回路７は、タッ
プ付の遅延線とそのタップに接続されたアナログスイッ
チとから成り、制御装置１５からの制御信号により上記
アナログスイッチを切り換えて遅延時間を可変するよう
になっている。検波器１３は、上記整相回路６′の出力
側に設けられており、該整相回路６′で整相された信号
を対数圧縮した後に検波するものである。表示装置１４
は、上記検波器１３からの出力信号を入力して画像とし
て表示するもので、例えば半導体メモリからなるディジ
タルスキャンコンバータと標準走査方式のテレビモニタ
とから構成されている。なお、制御装置１５は、上記の
各構成要素の動作を制御するものである。

ここで、本発明においては、上記整相回路６′は、第１
図に示すように、前述の遅延回路７，７゜・・及び加算
回路８以外に、相関器１７．１７．・と、制御回路１８
と、遅延回路制御器１９とを備えて成る。上記相関器１
７は、探触子２内の複数の振動子素子１，１．・・から
の受波信号の一つを参照信号とし、この参照信号と他の
受波信号との相関関数の演算を特定の期間実行するもの
で、各遅延回路７，７．・・から加算器８へ向かう信号
線の途中に並列に設けられたＡ／Ｄ変換器２ｏにゲート
２１を介してそれぞれ接続されている。そして、例えば
、探触子２内で超音波の送受波に携わる数本の振動子素
子群の中心の素子からの信号、第１図においてチャンネ
ル＃３の増幅器５がらの受波信号を参照信号とし、その
他の素子からの信号すなわちチャンネル＃１．＃２．＃
４．＃５の増幅器５からの受波信号は上記の参照信号と
の相関を求めるための入力信号として、上記各相関器１
７．１７．・・・で両信号間の相関関数の演算をゲー１
〜２１で与えられる特定の期間そ才しぞれ実行するよう
になっている。また、制御回路１８は、」二記各相関器
１７．１−７．・・・の演算結果の出力信号を入力して
上記相関関数が最も大きくなるように参照信号以外の受
波信号に与える遅延量を求めるものである。なお、この
制御回路１８は、上記各相関器１７，１．７．・・・へ
制御信号Ｓ□を送出する一１２＝と共に、ゲーｈ２１，２１．・・・にゲートの開閉の制
御信号Ｓ２を送出するようになっている。さらに、遅延
回路制御器１９は、上記制御回路１８から出力される信
号を入力して前記各遅延回路７゜７、・・に最適の遅延
時間を設定するものである。

次に、上記相関器１７により参照信号と他の受波信号と
の相関関数を演算し、その相関関数が最も大きくなる遅
延量を求める原理について説明する。まず、時間の関数
ｖ１（ｔ）とこれを時間τだけ移動させたｖ２（ｔ＋で
）との間の相関Ｒ工２（τ）は、数学的には次式で表現
できる。

この式は、関数■□（１）とｖ２（を十て）との積をと
り、その積を積分したものである。すなわち、二つの時
間の関数の相関は、第（３）式のように時間移動（遅延
）と乗算と積分とで表される。

以下の説明で取り上げる物理量は、本来連続したアナロ
グ変数であるが、ディジタル信号処理を行うためには、
これらの変数（時間、振幅など）は量子化して不連続な
値とする。すなわち、上記第（３）式における積分は加
算に変え、時間の関数は一定の不連続な数値をとるよう
にすると、上記の相関は次の形で表現できる。

Ｒ（ｎ）　＝Σｖ、（ｋ）　・Ｖ２（ｋ＋ｎ）　　−（
４）１（ψ ここに、ｋとｎは、それぞれ上記第（３）式におけるｔ
とτを意味する変数である。この第（４）式の相関Ｒ（
ｎ）の実際の計算においては、無限にわたり積算の計算
を実施せず、ｋは一定の範囲の値をとるようにする。そ
のｋのとるべき範囲は、例えば、二つの関数Ｖ□（ｋ）
とＶ　２　（ｋ　＋　ｎ　）の変域、これらのサンプリ
ングしようとする部分、これらの周期性などを考慮して
決められる。そして、上記の不連続な数値の積算で表現
した第（４）式に基づくと、相関Ｒ（ｎ）の計算は、デ
ィジタル回路により実現できる。

以下、ディジタル回路による相関器（第１図に示す相関
器１７に相当するもの）を簡単なものから取り上げ、そ
の構成と動作について説明する。

まず、ディジタル回路による相関器の原理を説明するた
め、最も単純な相関器１７の例を第２図に示す。この相
関器１７は、参照用シフトレジスタ２２と、信号用シフ
トレジスタ２３と、排他的ＮＯＲゲート２４と、加算器
２５とから成る。上記参照用シフトレジスタ２２は、例
えば第１図に示すチャンネル＃３の増幅器５がらの受波
信号が参照信号として入力し、この参照信号を蓄えるも
のである。一方、信号用シフトレジスタ２３は、第１図
に示すチャンネル＃１．＃２．　＃４．＃５の増幅器５
からの受波信号が相関をとるための入力信号としてそれ
ぞれ入力し、この入力信号を蓄えるものである。。なお
、上記両シフトレジスタ２２゜２３は、いずれもｎビッ
トの長さとされている。

排他的ＮＯＲゲート２４は、上記両シフトレジスタ２２
．２３の各ビットを対応するビット毎に比較して１また
は０の信号を出力するもので、両シフ１〜レジスタ２２
．２３の対応する各ビット毎にそれぞれ設けられている
。加算器２５は、上記排他的ＮＯＲゲート２４，２４．
・・・がらの出方信号を積算しその積算結果を相関デー
タとして出力するものである。ここで、上記信号用シフ
トレジスタ２３のデータのシフト量が時間移動（遅延）
に相当するため、上記の構成と動作により、遅延と乗算
と積分とが実施される。このようなディジタル回路によ
る相関器は、モノリシックＩＣを用いて実現され市販さ
れている。

次に、第２図に示すようなデータの大きさが、１ビツト
の相関器１７を用いて、参照信号と入力信号のように二
つの同じような信号のビットパターン間の遅延が求めら
れる原理を、次の表１を参照して説明する。

表　　　１原信号として入力したピッドパピーンと入力信号として
入力したビットパターン間の遅延を求めた相関データの
数値例を示したものである。まず、参照用シフトレジス
タ２２に上記表１に示すような参照信号のビットパター
ンを満たし、一方、信号用シフトレジスタ２３に上記表
１に示すような入力！号の原信号のビットパター４ンを
満たした後、この入力信号のみを例えば１ビツトずｐ遅
延側に順次シフトさせる動作を行う。そして、この遅延
動作毎に、参照信号のビットパターンにおける１゜Ｏの
数値と、入力信号のビットパターンにおける１、０の数
値とが一致する度合いにより、両者間の相関を求める。

すなわち、第２図に示す排他的ＮＯＲゲート２４は、両
シフトレジスタ２２，２３の各ビットの数値が０，０ま
たは１，１ψように一致したら１”を出力し、一致しな
いときはＫｌ　０１１を出力して、これらの信号が加算
器２５で逐次積算され、相関データとして出力される。

このように相関器１７の出力信号である相関データが最
も大きくなるところが、同じような二つの信号のピッ１
へパターンが一致するところである。従って、上記相関
データの大小と入力信号に与えた遅延の関係により、二
つの信号間の遅延が求められることがわかる。

次に、アナログ信号をＡ／Ｉ）変換したデータを扱って
相関を求める相関器１７′の例を第３図に示す。例えば
、４ピッ１−のＡ／／Ｄ変換器２６から人力信号のデー
タが送られてくる場合は、前記第２図に示す１ビツトの
相関器１７では二つの同じような信号の相関を求めるこ
とはできない。そこで、第３図に示すように、４ピッ１
−のＡ／Ｄ変換器２６の出力側にそれぞれ１ビツトの相
関器１７゜１７、・・・を四個並列に設け、上記Ａ／Ｄ
変換器２６の出力データの各桁毎に相関処理を行うよう
にする。これらの相関器１７，１７．・・・と加算器２
７との間には割算器２８，２８．・・・が設けられてお
り、上記各相関器１７．１７．・・・からの各桁の出力
データに加算に対する重みをつけ、これらの出力データ
に相対的な差異をつけるようになっている。ここで、上
記割算器２８．２８．・における重みの大きさを例えば
÷２．÷４．÷８とすると、それぞれの出力データを右
へ１ピツ１〜．２ビツト、３ビツトシフトすることによ
り相関を求めることができる。このようにして、２進の
入力信号のデータの各桁に対し重みをつけて参照信号と
の一致の良さを反映した相関データが得られる。

次に、二つの２進数複数桁のパラレルデータからなる関
数が存在する場合に、これらの関数の厳密な相関を求め
る相関器１７“の例を第４図に示す。例えば、３ビツト
の二つの関数（これはアナログ信号を３ピツＩ・の２進
数にＡ’／Ｄ変換したもの）としての参照信号のデータ
と入力信号のデータ間の相関を計算するため、第４図に
示すように、九個の１ビツトの相関器１７，１７．　　
・・を７１−リックス構成しこ配置接続し、それぞれの
信号データの各桁に相当する数を上記九個の相関器１７
，１７、・に導き、これらの相関器１７，１７．・・・
からの各桁の出力データには割算器２８で加算に対する
重みをつけ、加算器２７で積算するようになっている。

＝１９− ここで、第４図に示す構成の十■関器１７″の動作原理
について説明する。前記第（４）式に示した相関の式に
おいて、実用回路においては積算を有限回行うことにす
ると、相関の式は次のようになる。

ここに、Ｕとｍは、それぞれ前記第（３）式におけるし
とであるいは前記第（４）式におけるｋとｎに相当する
関数りとＸの連続値とする。このＦｌと又は連続値を３
ピツ１〜の２進数にＡ／Ｄ変換した離散データであるた
め、それぞれｈ・２２＋ｊ・２１＋ｋ・２１′＝４ｈ＋２ｊ＋ｋｘ・
２２＋ｙ・２１＋ｚ・２１′＝４Ｘ＋２ｙ＋ｚなる数で
表すものとする。なお、ｈ＋　Ｊ＋　ｋｎ　Ｘ＋ｙ、Ｚ
は１または０なる２進数値とする。そして、」二配己第
（５）式におけるに＋　（Ｑ）　　・ｘ　（Ｑ＋ｍ）な
る積の相関は、（４ｈ＋２ｊ＋ｋ）ｘ　（４ｘ＋２ｙ＋ｚ）＝１６ｘｈ
＋８　（ｚｊ＋ｙｈ）　＋４　（ｘｋ＋ｙｊ＋ｚｈ）＋
２　（ｙｋ＋ｚｊ）　＋ｚｋ　　　・・・（６）なる式
で表現できる。この式は、ｈとＸの３ビツトの２進数に
Ａ／Ｄ変換した各桁の数値データｈ。

ｊ、に、Ｘ、”Ｊ、ｚを第４図に示すようにマ］・リッ
クス構成に配置接続された１ビツトの相関器１７．１７
．・・・で相関をとり、上記第（６）式の１６．８，４
，２．１なる重みに相当するごとく割算器２８を介して
重みをつけて、加算器２７で積算するものである。この
ようにして、連続量りとｘ　ｔｔ　Ａ　／　Ｄ変換した
ものは、第４図に示す構成の相関器１７＃により一定の
長さのデータＮにわたる相関が得られる。ここで、参照
信号のデータに対する入力信号のデータの遅延量ｍを変
えた場合（これは、入力した参照信号のデータに対し入
力信号のデータを内部で適宜シフ１−することに相当）
、上記第（５）式の相関Ｒ（ｍ）が最も大きくなるｍを
求めることにより、ｈとＸの相関が最も強くなる遅延量
ｍを知ることができる。

以上のことにより、第（３）式に示す連続値をとる二つ
の相似した関数ｖ１（ｔ）とｖ２（ｔ＋τ）において例
えばｔ工≦ｔ≦ｔ２なる一定の領域で相関を求め、最も
相関が強くなる遅延量τがディジタル回路による相関器
で求められることがわかる。

そして、第１図に示す実施例においては、それぞれの相
関器１７は、第４図に示す構成及び機能の相関器１７“
から成るものとする。なお、第１図に示すそれぞれの相
関器１７において、符号Ａは探触子２の各振動子素子１
，１．・・・からの入力信号のデータの入力端子、符号
Ｂは例えばチャンネル＃３の中央の振動子素子１からの
参照信号のデータの入力端子、符号Ｃは上記入力信号の
データを内部でシフトして前記第（５）式における遅延
量ｍを変化させるためのクロック信号（制御信号Ｓ１）
の入力端子である。

次に、このように構成された超音波診断装置における整
相回路６′の動作について説明する。まず、各増幅器５
，５．・・・からの受波信号は、それぞれ遅延回路７，
７．・・・へ入力し、所定の遅延時間が与えられる。次
に、この遅延回路７，７．・・・からの出力信号は、加
算器８へ入力すると共に、その途中にそれぞれ並列に設
けられたＡ／Ｄ変換器２０へ入力する。そして、このＡ
／Ｄ変換器２０でディジタル量に変換された後、ゲート
２１で与えられる特定の期間だけ相関器１７へ上記の受
波信号が入力する。このとき、第１図においてチャンネ
ル＃３の増幅器５からの受波信号を参照信号として各相
関器１７の入力端子Ｂへ入力し、その他のチャンネル＃
１．＃２．ｘｉ、＃５の増幅器５からの受波信号は上記
の参照信号との相関を求めるための入力信号として各相
関器１７の入力端子Ａへ入力される。この入力データは
、Ａ／Ｄ変換器２０の出力信号と同様に、例えば３ビツ
トの大きさで且つ時間に対しても例えば３２ビツトの大
きさを持っている・このとき、上記相関器１７の入力端
子ＡとＢへ入力する信号データは、ゲート２１の開閉に
より超音波ビームの収束点を中心としたタイミングで特
定の期間だけ取り込まれるようになっている。このよう
にして取り込まれた参照信号のデータと入力信号のデー
タとは、上記相関器１７で両者間の相関が求められる。

ここで、チャンネル＃１．＃２．＃３．＃４゜ｚ３− ＃５の各増幅器５からの受波信号を各Ａ／Ｉ）変換器２
０でディジタル化した信号のデータをそれぞれＸｚ　（
Ｑ＋ｍ）、Ｘ２（１２＋ｍ）、ｈ　（ｆｆ＋ｍ）。

ｘ４（Ｑ＋ｍ）、Ｘ、（Ｑ＋ｍ）とすると、上記相関器
１７で求めた相関は次のようになる。

Ｒｐ　（ｍ）　＝Σｈ　（Ｑ）　・ｘｐ　（Ｑ＋ｍ）・
＝　（７）ここに、ｐ＝＝１．２，４．５なお、ｈ　（Ｑ）、ｘｐ　（Ｑ＋ｍ）は、３ビツトの大
きさのデータであり、そのデータ長は９２ビツトとなっ
ている。そして、チャンネル＃１．＃２゜＃４．＃５の
各増幅器５からの入力信号に適宜遅延を与えて、チャン
ネル＃３の増幅器５かにの参照信号との相関Ｒｐ　（ｍ
）が最も大きくなる遅延量ｍは、制御回路１８により、
上記各相関器１７の入力端子Ｃへ送出する制御信号Ｓ１
とそれ≠れの相関器１７から出力される出力信号Ｓ、と
から求められる。すなわち、相関Ｒｐ　（ｍ）が最大と
なる遅延量ｍの値をｐ＝１．２，４．５毎に求める操作
が制御回路１８により行われる。そして、この制御回路
１８で求めた遅延量ｍの信号は、遅延回路制御器１９へ
送出される。この遅延回路制御器１９は、上記制御器１
ｌｔ１８から入力した遅延量ｍの信号を各遅延回路７へ
送出し、この遅延回路７によりチャンネル＃１．＃２．
＃４．＃５からの入力信号に上記のデータｍに相当する
遅延量を与える。このとき、ｍ＝０で上記の相関Ｒｐ（
ｍ）は最大値を示す。このように、第１図に示す整相回
路６′により、第６図に示した反射エコーの経路となる
被検体の診断部位の音速が一様でないために生ずる受波
信号の遅延の変移を、遅延量ｍの値によって各遅延回路
７の遅延時間を補正することにより、上記各遅延回路７
の出力信号は総て同位相とすることができる。これによ
り、超音波の伝導媒体の音速の不均一に対し作用する自
動焦点機能を有する整相回路６′が実現される。

実際の装置の使用に当たっては、被検体の同一部位を診
断する最初の１フレームで全走査線について遅延の補正
データを取り込み、この補正データを総て記憶しておき
、次のフレームにおいて上記補正データを用いて受波信
号の整相を行うようにすればよい。次に、このような動
作について、第５図に示すタイミング線図を参照して説
明する。

ここで、第５図（ａ）〜（ｈ）において、縦軸はそれぞ
れの信号の大きさ（電圧）を表し、横軸は同じ時相の時
刻を表している。まず、同図（、）〜（ｃ）は、第１図
に示す探触子２の各振動子素子１，１．・・・で受波し
た受波信号のうち例えばチャンネル＃１．＃２．＃３に
対応する遅延回路７からの出力信号である。このとき、
超音波ビー１１は時刻ｔ。で送波され、被検体内の収束
点から反射されたエコー信号を受信したものが第５図（
ａ）〜（ｃ）に示されている。そして、時刻ｔ３が上記
収束点からの反射エコーに相当するものとすると、この
時刻ｔ３でチャンネル＃３に相当する出力信号にチャン
ネル＃１と＃２に相当する出力信号の位相が一致した状
態で加算器８に人力されると、超音波ビー１１は最良の
収束状態になる。

次に、第５図（ｄ）は第１図に示すゲート２１を開くた
めの制御信号Ｓ２を示したもので、時刻ｔ１からＬ２ま
での期間だけ上記ゲーｉ〜２１は開かれ、それぞれのＡ
／Ｄ変換器２０，２０．・・・でディジタル量に変換さ
れた遅延回路７，７．・・の出力信号が上記時刻ｔ工か
らｔ２の期間だけ相関器１７へ入力される。第５図（ｅ
）はＡ／Ｄ変換され上記相関器１７へ入力された受波信
号の一例を示す。この相関器１７の入力端子Ａに入力す
る入力信号のデータも、入力端子Ｂに入力する参照信号
のデータも振幅は例えば３ビツト、時刻ｔ□からｔ２ま
でのデータ長として３２ビツトとすると、第５図（ｅ）
はあるチャンネルの振幅を表す３ビツトの数値の一つを
示したものである。このようにして入力されたデータは
、第５図（ｆ）、（ｇ）に示すように、時刻ｔ、からｔ
５までの間に各相関器１７，１７．・・・の遅延量ｍを
１からｍまで変える毎の相関関数を求める操作を行う。

この期間ｔ４〜ｔＳにおいて得られた相関関数を最大と
する各チャンネル毎の遅延量ｍでもって各遅延回路７゜
７、・・・の遅延時間の補正を、次に超音波ビームの送
波を行う時刻ｔ。′までの間に、時刻ｔ６において制御
回路１８及び遅延回路制御器１９で実施すｚ７− る。これにより、超音波ビームを最良状態で収束させる
ように遅延時間を補正することができる。

なお、第１図においては、電子リニア走査形の超音波診
断装置について適用した例を示したが、本発明はこれに
限らず、探触子２内の切換スイッチ１６を省き、振動子
素子１，１．・・・の幅を狭くし且つその数を例えば３
２〜６４個ぐらいの多数にし、それに対応して増幅器５
及び遅延回路７などのチャンネル数を増加させ、上記遅
延回路７のとりうる遅延時間もさらに長いものとするこ
とにより、電子セクタ走査形の超音波診断装置にも同様
に適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、整相回路６′内
の相関器１７で複数の振動子素子１，１゜・・・からそ
れぞれ遅延回路７を介して入力する受波信号の一つを参
照信号としこの信号と他の受波信号との相関関数の演算
を特定の期間だけ行い、制御回路１８で上記相関器１７
からの出力信号を入力して上記相関関数が最も大きくな
るように他の受波信号に与える遅延量を求め、この制御
回路１８からの信号を遅延回路制御器１９へ入力するこ
とにより、この遅延回路制御器１９で上記遅延回路７に
最適の遅延時間を設定することができる。

これにより、被検体の診断部位によって音速分布が一様
でない場合でも、超音波ビームを最良状態で収束させる
ように遅延時間を補正することができる。従って、安定
した動作で且つ短時間で自動焦点の機能を発揮すること
ができ、画像のリアルタイム性を損なわず、画質を改善
することができる。このことから、超音波診断装置の臨
床価値を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図、第２図は最も単純なディジタル回路による相
関器の例を示すブロック図、第３図はアナログ信号をＡ
、／Ｄ変換したデータを扱って相関を求める相関器の例
を示すブロック図、第一回は二つの２進数複数桁のパラ
レルデータからなる関数の厳密な相関を求める相関器の
例を示すブロック図、第５図は本発明に係る整相回路の
動作を説明するためのタイミング線図、第６図は超音波
診断装置に用いられている超音波ビームの電子収束法の
原理を示す説明図、第７図は従来の自動焦点機能を有す
る超音波診断装置を示すブロック図である。１・・・振動子素子、　２・・・探触子、　５・・・増
幅器、６′・・・整相回路、　７・・・遅延回路、　８
・・・加算器、１２・・・送波パルス発生器、　１３・
・・検波器、１４・・・表示装置、　１５・・・制御装
置、　１７，１７’、１７“・・・相関器、　　１８・
・・制御回路、　　１９・・・遅延回路制御器、　２０
・・・Ａ／Ｄ変換器、２１・・・ゲート。出願人　株式会社日立メディコ。

Claims

【特許請求の範囲】

複数の振動子素子が配列され超音波を送受波する探触子
と、上記各振動子素子に所定の遅延時間を与えて超音波
打ち出しの駆動パルスを印加する送波パルス発生器と、
上記探触子の各振動子素子からの受波信号に所定の遅延
時間を与える遅延回路及び各遅延回路から出力され位相
が揃えられた受波信号を加算する加算器を備えた整相回
路と、この整相回路で整相された信号を検波する検波器
と、この検波器からの出力信号を画像として表示する表
示装置とを有する超音波診断装置において、上記整相回
路は、複数の振動子素子からの受波信号の一つを参照信
号としこの信号と他の受波信号との相関関数の演算を特
定の期間行う相関器と、上記相関関数が最も大きくなる
ように他の受波信号に与える遅延量を求める制御回路と
、この制御回路からの信号を入力して上記遅延回路に最
適の遅延時間を設定する遅延回路制御器とを備えて成る
ことを特徴とする超音波診断装置。