JPH0131902B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は医用超音波イメージング装置に関
し、特に最終映像出力を音場における走査様式と
は関係なく標準TV方式などの表示しやすいビデ
オ信号となるよう走査変換を施す方式の該装置に
おいて、音場の走査と該走査変換におけるフレー
ムメモリへの画素データの書き込みとを有機的に
関連づけたことを特徴とする音場走査方式に関す
る。

超音波の音場走査は目的とする対象物の大き
さ、性質等に応じてたとえ種々の異る方式で行わ
れたとしても、いわゆる走査変換により標準TV
方式にもとづくTV用のビデオ信号と同期信号が
得られるならば、モニタとしてTVセツトに準ず
る汎用の安価な、しかも信頼性の高いモニタを用
いることができる。またフレームメモリの介在は
フレームレートの変換、特に超音波側が肉眼のフ
リツカ限界より“おそい”走査しか成し得ない場
合にはより高速、高率なるくり返し読み出しによ
るフリツカ防止効果が得られる。更に静止画の連
続表示、記録特にVTRないしビデオデイスクを
用いた動画もしくは静止画の記録、ないし画像処
理もしくは画像の事後比較、更に画像以外の文字
記号等の同一画面上への併記などをも自由度高く
可能とする。

かかるフレームメモリとしては電子管式の走査
変換管等も過去には用いられた時代があつたが、
今では主としてデイジタルメモリが用いられ、読
み出し側を定速定律的に行い得る如くに画面を正
方格子を成す如く配列されたピクセル（画素）群
により定義し、かかるフレームメモリに書込み時
に何所に何を書込むかをもつて表示位置と表示内
容を決定するのが常である。たとえば縦512×横
512の行、列を成す各々６ないし８ビツトの２進
語を収容し得るメモリ番地を有して成るデイジタ
ルメモリはこのような用途のフレームメモリとし
て適切なものの一例である。而して、如何なる内
容を表示せしめるかは自在にこのフレームメモリ
に何所に何を書込むかで決ることになる。当然、
最終表示画面が直交座標を方形ラスタにより定義
するものであることからフレームメモリ上での各
番地の扱うピクセルの受持つ表示位置は直交座標
上の格子点を成す如くに整列し、それ故に最終表
示画像上において被検断面を幾可学的に正しく歪
なく表示せんとすると、これらピクセルが代表す
べき被検断面内における受持地点も同様な、一律
のスケールフアクタのみが適用を許される所の、
格子点の整列でなくてはならない。

超音波画像となるべきビデオ信号もしくはそれ
をサンプリングしＡ／Ｄ変換して得られたデイジ
タルデータセツトを実時間的に獲得し、また正し
く表示される如くにこのようなフレームメモリに
実時間的に書込み、同時に読み出しを併行して行
いつつ実時間表示において走査変換された画像を
得んとすると、前記のピクセルの格子点列の並び
方と、超音波音場における音線の位置もしくは方
位角および表示画面に所望のスケールフアクタの
画像を得るための反射波ビデオ信号をサンプリン
グする時間率とがうまくマツチする場合には書込
み手続きは非常に楽になるが、逆にこれらを良く
考慮しないか、全く自在にせんとするか、もしく
は別の制約条件があるか等の場合は困難が生ずる
ことが多い。たとえばスイツチドリニヤアレイに
よるリニヤ走査はアレイのすべてのエレメントの
立場は均等で、ただどの局部を音響アバーチユア
として採用するかを電気的にどのエレメント群を
採用するかにより決定しているのみであるから、
本質的に音場内での音線はアレイの中心軸の成す
線分の何所かを出発点として被検断面内に含まれ
る平行線群となり、これに対応する表示およびそ
れを代替するフレームメモリへの書込みもまた等
間隔で同一方向に整列したピクセル群に対して到
来する反射波信号の強度を等時間間隔にてサンプ
リングしつつ書込む手続きで十分充足される。す
なわち、フレームメモリの縦と横の両軸に対して
被検音場内の走査線のありさまを少なくともどち
らかに対して音線が平行になり、ピクセル列の間
隔が音線間隔と合致するように割り付けるなら
ば、フレームメモリ内のピクセルと音場内から帰
投する反射波の等時間率サンプリング点列とを良
く一対一に対応せしめることができる。また表示
スケールフアクタへの所望の事情によりこのよう
な一対一対応を必ずしも実現し得ない場合も、平
行に並べられた正方格子同士間のデータの案分も
しくは補間を併う並べ直しは決してむづかしいこ
とではない。更に割付け方を角度を有するものと
しても、音場内のサンプリング点群も、フレーム
メモリのピクセル群も、ともに等方的ないし等密
度的、ないし少なくとも場所により並べ方のルー
ルが漸変することのないもの同士の場合は、走査
変換すなわち反射波信号強度を等時間々隔にサン
プリングして得られたデータセツトから最終表示
の母体となるフレームメモリ上への「写像」を求
める作業は本質的に一定の局所的ルールが全画面
にわたつてあまねく通用することから単純作業の
規則的くり返しとなり、必要なロジツクをハード
ウエアにより布線的に組立てても十分実用性を有
することができる。

しかるに、走査線ないしサンプリング点の空間
的な密度の一定でない音場走査様式を採用せんと
すると、前記走査変換すなわち「写像」を求める
作業は著しく複雑化する。一例としてレーダーや
ソーナーに見られるPPIスキヤン、もしくはその
縮退形としてのセクタスキヤン方式は医用超音波
装置においても採用されているが、実時間的であ
るか否かにかかわらずこの走査様式は本質的に一
地点（原点）からの方位角をパラメーターとして
被検音場内の被検断面上に走査線（音線）を定義
していることから、走査原点から等角度間隔の方
位角をもつて音線群を定義し走査を行い得られた
反射波信号の強度を時間的に等間隔にサンプリン
グしたならば必ず、その成す音場内のサンプリン
グ点群の密度は原点からの距離に比例したものと
なり、並び方も方位角ごとに異る角度でフレーム
メモリ内の正方格子を成すピクセル群の整列様子
と対爾することになる。このような画像データ同
志の写像変換は大局的には規則性はあるが局所ご
とに異るルールで実施せねばならず、特に実時間
性を重んずる場合には困難度が大である。

第１図はかかる極座標―直交座標間の写像を行
う事情を説明したもので、放射状の超音波音線上
にて定時間率サンプリングを行つて得られるピク
セル列（図中の白丸）は格子点（図中の黒丸）を
成す所の直交座標側のピクセル列に対して同じイ
メージを成く如くに再配分されなければならない
のだが、これらピクセル群同士はその位置に関し
画面全体では数式的に簡単に記述され得るように
見えるが、具体的にある黒丸が近傍の白丸のいく
つかからどのような関係づけで数値的にピクセル
の値を得るべきかは一律ではなく局所ごとにすべ
て異り、手続き全体を事前に計算して決めておい
てもその手続き自体がぼう大な長さの実行命令列
となつてしまう。

しかしながら問題をより整理して考えると、セ
クタスキヤン等の極座標のデータフアイルと、標
準TV方式の直角座標のデータフアイル（両者は
ともにデイジタルデータとしてはｍ×ｎの形の２
次元フアイルである）との間の実時間変換（写
像）作業においては、少なくとも次の２点がルー
ル化されてはじめて実際に意味のある作業手続き
を構築することができる。それらは、 (1) どちらのフアイルの１つのデータ（ピクセ
ル）を他のフアイルの対応する近傍の複数のデ
ータに対応づける形で作業を定義するか。すな
わちどちらがどちらの写像であると考えるか。
具体的には変換作業の実行のイニシアチブをど
ちらのピクセルが発生しあるいは需要された時
点で行うか。

(2) 局所のピクセル密度の相違により生ずる情報
量の過不足、すなわち過剰定義ないしあいまい
さと、定義もれによるデータ脱落とをどのよう
に回避あるいは防止、ないし事後補填をするか
の２点である。しかし標準TVのデータレート
は一般に超音波イメージのデータレートより数
倍はやいので読み出し主導型の写像変換ないし
脱落補填作業は普通は採用されない。

このような「放射格子―正方格子」間の写像変
換を、特にある方位角の音線の反射波信号を受信
中に、もしくはそれに準ずる高速さで高々その音
線分の、ないし高々過去数本分の音線のデータを
保持するデータバツフアのみを介して実行せんと
する場合、いくつかの手法が公知であり、実用に
供されもしている。たとえばIEEEの1980年度超
音波シンポジウム（1980 Ultrasonics
Symposium）にて、米国カリフオルニア州パロ
アルト市のヒユーレツト・パツカード社のH.E.
Karrer氏ら計４名より発表された方式案（同シ
ンポジウムのブロシーデイング（1979
Ultrasonics Symposium Proceedings）の757〜
765ページに見られる）においてはまず反射波を
等間隔でサンプリングして得た放射格子内の同一
音線上でデータの内挿補間を行い、しかるのちに
となりの音線の対応する距離およびその近傍に対
する内挿補間を行うことよりすべての正方格子側
のピクセル値を得んとするものである。しかし彼
の手法はハードウエア化を前提に良く考慮されて
はいるが、各予定された方位角近傍のとなりあう
数本の音線上のビデオ信号データのフアイルが出
発点となつているためやはり受信後にビデオデー
タを並べ替え、案分を行うという手法の範疇の中
に入れられざるを得ない。

本発明の目的は従来方式に見られるこのような
放射格子上のデータを獲得したのちに正方格子上
のデータに写像を行うという行程を廃し、直接的
に、音場内に想定したた正方格子上のデータを得
ることができる音場走査方式の実現にある。すな
わち本発明は前記の如き発生側主導の写像作成作
業の改良にかかわるものであり、特に音場内にお
ける（音場に対応する）ピクセルを獲得する行
程、すなわち具体的にはエコーの強さを選択的に
ある位置に関して求める行程を工夫することによ
り始めから最終写像であるべき所の正方格子側の
フレームメモリ上のピクセルに対応する音場内の
位置に関するエコーの強さを求める如く構成した
ことに特徴を有する。また本発明の他の目的は、
写像（走査変換）処理のために入力用のバツフア
を必要としない該手続きならびに方式を確立せん
とする点にもある。さらに本発明の実施効果とし
て従来方式すなわち一たんエコーのビデオデータ
を定率サンプリングして中間バツフアに収めてか
ら作業を開始する方式よりも実効的に少い数の送
受波過程で一枚の変換後のフレームを得る如く構
成し得る点もある。

すなわち本発明においては従来方式において受
信と同様に鋭意ビームを絞ることにのみ努力が払
われて来た送波のビームをやや広角なものとし、
ある範囲内の方位角においては略一様ないし実用
上均一な照射が行われる如く送波を行つた上で、
受波時に該範囲内の任意の方位角に指向性を合成
もしくは焦点を合せつつ受波（受信）を行うこと
により、極座標から見ながらも最終目的たる直交
座標の側の格子点に対応する点からの反射波を受
信しその強度を求めることにより、本質的に受信
後の写像（走査変換）作業を遮省したものであ
る。

すなわち第２図に示す如く、本発明に成る音場
走査方式においては、送受波の原点すなわち送受
波器のある位置からある方位角θの近傍の方位角
領域Δθに対してその範囲内では実用上均一であ
ると見なせる如く超音波パルスの照射を行い、同
じ送受波器でこの方位角領域Δθ内からの反射波
を受信する。ここでΔθ内で実用上均一なパルス
超音波の照射は公知の手法たとえば位相合成法等
で全くあるいは高々弱くしか集束されない波面を
中庸なる角度選択性をもつて送り出せばよい。送
波器として各方位角領域別にその方向へ正面を向
けた小さなエレメントを用意して個々に付勢し、
その成す音場の遠距離領域を利用してもよく、ま
たアレイ送受波器を位相合成法にて利用する際に
はただ寄与するエレメント数を適度に制限しさえ
すれば送波指向性を必要十分に鈍くすることがで
きる。しかしこのような送波を行う手法に関して
は本発明の実施上著効を有する構成要素ではあつ
ても本発明の主旨とは直接的なかかわり合いを有
するものではない。本発明は本質的には無指向性
の送波を行つても実施できることは自明である
が、かくの如くその時点で興味ある角度領域Δθ
に送波を限定することはエネルギー効率の向上や
超音波照射量の低減のために有益である。

所で、かかる限定角送波パルスに呼応して、該
領域Δθからは刻々と反射波が帰投するが、これ
を刻々と受信するに際して本発明においては受波
指向性を刻々と微変せしめつつ行い、従来例の如
くある方位角に固定することはしない。すなわち
前記の方位角領域Δθ内に関しては任意の時点で
任意の方位角からの反射波を受信することが可能
である。たとえば第２図に太線で示すような順序
で、各々の黒丸すなわち最終写像上のピクセルの
格子点に対応する位置をたどるように反射波の帰
投方位角と帰投時刻とを選択しながら受信するこ
とが可能である。それ故に本発明においてはこの
ように受波続行中に指向性の方位角を刻々と微変
させるための速応性ある指向性合成手段と、原点
から前記黒丸の各々に至る距離に対応する反射波
帰投時刻において反射波信号強度をサンプリング
する手段とをもつてかかるジグザグ状の注目点の
軌跡を実現する。またかかる行程において各注目
点（黒丸）からの反射波はただ単に原点すなわち
送受波位置からの方位角と距離により規定されて
受信されるよりも、実際にはある程度大きな音響
開口を有する送受波器を用い、波面を合成しつ
つ、すなわち焦点を合わせつつ受信を行つた方が
はるかに分解能や検出能力の点で有利である。そ
れ故に本発明においては大局的には方位角という
概念を有するものの実際には各注目点（黒丸）へ
受波焦点を合せる如く、フエーズドアレイ方式に
より多数の受波器エレメントを用いてそれらの寄
与する位相ないし遅延時間を制御しつつ、各注目
点毎に所定の反射波帰投時刻において反射波強度
をサンプリングする。すなわち本発明においては
そのような高速位相合成が可能な受波位相合成系
をそなえ、またそのような高速位相合成系を受波
実行中に実時間的に制御する制御手段を有する。

さらに、前記角度領域Δθ内には１つのジグザ
グ線でたどり得るよりも多数の最終写像上の格子
点を含み得る。これは特に遠距離において著し
い。しかしながら受波器の開口寸法等で決る原理
的な音響映像の分解能単位よりも細かいサンプリ
ングを行うことは何がしかのムダを判うが一方逆
に、第２図に例示する注目点（黒丸）をたどるジ
グザグ線は、作業手順を記述するものとしては決
して原点の方に向つて後退することはできないど
ころか、１つの注目点から次の注目点に移行する
のには少くとも装置の内部状態の切替えに必要な
時間のみならず、送波パルスの時間軸上の而して
音線上の長さないしは受信系の帯域幅などにより
制限される応答時間の限界よりは高速に処事する
ことはできないという点に注目せねばならない。
それ故に本発明の効果的な実施にあたつては受波
器アレイと初段増幅器とを共通に用いる所の何個
かの受波指向性合成系を有し、またそれらを順次
制御する所の共通制御系を有する。すなわち第３
図に種々の例を示す如く、ジグザグ線上の黒丸の
出現時間々隔Spは最も有利な場合は正面（θ＝
0゜）方向で、黒丸すなわち最終写像のピクセル間
隔を音速と縮尺とにより直接換算した値となる。
次に有利な方位角は45゜で、その１／√２となる。
しかし、それ以外の角、特に0゜とか45゜とかから
わづかに離れた方位においてジグザグ線の可能な
密度を最大にせんとしてすぐとなりの列の黒丸に
移らんとするとSpが無限に小となる可能性が生
じ、実際的でない。この場合行い得ることは同じ
行（水平方向、第３図にて）のとなりの列（垂直
方向）に移るのではなく、１つ下の行の１つとな
りの列に移るようにすることである。このように
すればSpに対する前記の如き事情による制約の
範囲内で処事し得る。而してかかる制約のもとに
おいても前記の如く多数の受波指向性合成系を備
えるならば、第６図ａ，ｂに示す如く、何系統か
の受波位相合成系とサンプリング系とによりサン
プリング時間々隔SPが著しく短くなることのな
い手続きを実現することができる。第６図におい
ては細い点線が音線の公称中心すなわち第２図の
点線を示し、円で囲まれた黒丸が観測可能な、而
して観測せんとする、最終写像におけるピクセル
の格子点に対応する位置である。公称音線の中心
軸に大局的に沿う如く、個々の系統の位相合成と
サンプリングとは図示の如く時折跳躍する軌跡を
たどることになるが、そのような跳躍に際しても
（第６図ａの米印に見る如く）他の系統がまわり
を穴埋めしてくれるのでSPの値を極端に短くし
なくても公称音線の周辺の観測可能なピクセルを
網羅することができる。

而して第４図と第５図はこのような最初から最
終写像上のピクセル位置に対応する目的領域内の
注目点群をたどる如くにそれら注目点からの反射
波の強度を求める所のパルスエコー方式超音波イ
メージング装置の実施例を示すブロツクダイヤグ
ラムである。第４図においては単一の実時間指向
性合成受信系を有する構成を示す。これは先に説
明した第２図のジグザグ線をたどる受信手続き
を、また第６，７図の同様なジグザグ線の内１つ
をたどる受信手続きを実行するに十分なものであ
る。

まず第４図を説明するに当り、これは大局的に
は公知のフエーズドアレイ方式のセクタスキヤン
装置のイメージング手法を踏襲するものの図中に
太線で示した個所において本質的に異る要素を有
する。すなわち、目的領域に対爾するアレイトラ
ンスデユーサーATDは多数のパルサＰにより付
勢せられて前記のあまり集束されない超音波パル
スにより目的領域のある方位角の近傍を照射す
る。かかる送波手続きのお善立ては送波用デイレ
ーマツプ（すなわち所望の、個々には相異る遅延
時間を与えるように制御されたデイレーライン
群）DM₀の内容により取り行われる。所望の方
位角の設定はこのデイレーマツプDM₀の内容を、
書替え可能な制御記憶を有する制御装置（以下
WCSXと略記する）がその都度設定し直しつつ
送波タイミング信号Ttrにより一斉起動すること
により実施される。公知の如く、DM₀のハード
ウエアはプリセツトカウンタの一群であることが
できる。またパルサ群Ｐにより実際に励起される
エレメントは、アレイトランスデユーサーATD
の中央近傍の限定された一群であることもでき
る。

而して目的領域内からエコーが帰つてくるに及
び、アレイトランスデユーサーATDのほとんど
すべてのエレメントが利用されつつそれらの個々
に結合されたバツフアアンプの一群たるアレイア
ンプAAが変換されて得られたエレメント毎の信
号を受け入れる。受波用デイレーマツプDM₁は
送波用のDM₀と良く呼応して同じ感心ある方位
角に指向性が得られるようにアレイアンプAAの
出力を時間調節する。が、ここで直ちには信号を
集成してしまわないで、次位のトリミング用デイ
レーマツプDM₂にこれら信号群をすべて引きつ
ぐ。ここでDM₁の内容は各回のエコー受信中に
は原則として変化させる必要はないのでDM₀と
同様に、好ましくは同時に同じ制御情報を受け入
れることにより、各回の送波実行の寸前に設定さ
れれば十分である。またこの受波用の主たるデイ
レーマツプDM₁は目的領域中の指向せる方位角
上の中庸なる距離に焦点を合せる如きデイレーマ
ツプであることができ、かつ好ましい。公知の如
くこの主たるデイレーマツプのハードウエアは
LCはしご型デイレーラインのタツプ選択により
具現されることのほかに、CCDないしBBDを実
効セル数もしくは転送クロツクの周波数を調節し
などして具体化されることができる。

而してつづくトリミング用のデイレーマツプた
るDM₂およびその制御され方が本発明の主旨を
実現するために最も肝要な個所である。この
DM₂はそれ自身はさほどの長さは必要としない
が、実時間的に高速に制御され得、また該制御に
際しては通過する信号に雑音や擾乱を及ぼすこと
の十分に少い方式および手段を用いねばならな
い。また一方、制御が効果し所望の結果もしくは
状態が得られるまでの時間おくれはできる限り短
いことが肝要である。ノイズを出さない、静かな
制御という見地からはタツプ切替え式よりも全体
が伸縮する所の可変容量ダイオードを用いた連続
可変のデイレーラインの方が好ましいかに見え
る。が、一端から信号を入力し、出力抽出点を選
択する形式のタツプ切替え式では制御の結果は直
ちに得られるのに対し、伸縮式では同様に一端か
ら信号を入力してもデイレーラインの中の信号エ
ネルギーがすべて吐き出され、更新せられるまで
は所望の結果が得られず、応答時間はデイレーラ
インの時効長より必ず遅くなる。それ故にこのト
リミング用デイレーマツプDM₂としては出力抽
出点のタツプ切替えを徐々に行う如く、わたり制
御ないしバーニヤコントロールの機能をそなえた
可変デイレーラインを用いることが好ましい実施
例であり得る。

而してDM₁とDM₂との合成効果により与えら
れる指向性なしい注目点の方位と焦点距離を与え
る如くに、ここで、各エレメントからの信号は加
算増幅器SAにおいて加算される。つづくエコー
プロセシングユニツトEPUは公知のTGC、対数
増幅器ないし検波器など、もしくは更に必要に応
じて不要な周波数領域を遮省する帯域通過フイル
タ等をも含むものであり、それ自身は特に変哲も
ないものであることができる。EPUの出力はDC
を含むビデオ信号であり、注目点の反射波強度を
意味するものである。これはつづくデータ変換ユ
ニツトDCUによりサンプリングされつつＡ／Ｄ
変換され、デイジタル語の形にされ、最終的に注
目点に対応するフレームメモリFMのある番地に
かき込まれる。ここでDCUは必要ならばナイキ
ストフイルタ等を含むものであることができる。
またフレームメモリFMの内容をTV方式CRTデ
イスプレイに表示する手続きは全く公知のことで
あり、ことさらに説明を要するものではない。

そこで、先には説明を省略してある所の、
DM₂およびDCUの制御され方に関して説明する。
前述の如く固定フオーカスの機能をDM₁に集約
してあるならば、DM₂の役割りは高々方位角を
わづかにトリミングすることに留まる。それ故に
かかるデイレーマツプはいわゆるくさび型であれ
ばよく、本質的に制御情報は単純である。一方
DCUは変換実行指令１回線を受入れるのみで足
りる。目的とする注目点のエコーの強度を最終形
態のデイジタル語としてサンプリングして得るた
めには先回のサンプリングが終つたのちまず
DM₂を設定替えし、しかるのちに所定の時刻に
おいてDCUに指令を発してサンプリングおよび
変換を実行させる。ここで、前回のサンプリング
が行われた直後、次回のサンプリングまでの待ち
時間がタイマーTMにより設定される。このタイ
マーTMは公知の如くプリセツトカウンタを主役
としてそれを所望のサンプリング周期すなわち先
に説明した第２，６両図中にSPに対応する時間
に応じてプリセツトする機構と、このプリセツト
カウンタのオーバーフローを検出し、それをもつ
てDCUに変換実行指令とする機構と、かかるプ
リセツトカウンタのカウント入力となる高速のク
ロツク源とにより構成されることができる。

而して以上の局部要素を有機的に関連づけつつ
実時間的に制御を遂行する所の前記WCSXは、
概略次のような順序で動作する。第７図はこの
WCSXの一例を示す簡略化されたブロツク図で
ある。すなわちWCSXは最も単純な部類のステ
ートマシンであり、状態検出入力およびそれに応
ずる形での分枝は持たない。各状態を定義するの
はカウンタCTR₂の状態であり、そのカウント値
が高速ROMである所のHCSのアドレスの下位ビ
ツトとされ、このHCSの読み出し出力が前記第
３図中のFMおよびDM₂へ水平分割的に与えられ
るほか、前記タイマーTMに相当する所のこの図
中のカウンタCTR１へのプリセツト値入力とな
るビツト列をも含む。全体の制御の上位機能を司
るマイクロプロセツサMPUは、各回の送受波シ
ーケンスを開始せんとするに当りまず走査の番
号、すなわち従来方式に概念で言う所の音線番
号、ここでは第２図のジグザグ線の全体の中での
番号を決定し、前記HCSである所の高速ROMの
上位アドレスとして設定し、その値はその回の送
受波シーケンスが終了するまで変更しない。つづ
いてMPUはカウンタCTR₂をクリヤする。HCS
の下位アドレスのゼロ番地には与えられた上位ア
ドレスの音線番号（ここでもそういう呼称を許さ
れるとしたら）におけるDM₀とDM₁の制御情報
が収容されているのでまずそれが読み出され、バ
ツフアレジスタRESXに転送される。この行程は
RESXのセツト指令を前記CTR₂のクリア指令と
調歩させることにより有効に行われる。この
RESXの保持内容も送受波シーケンスの終了まで
変化しない。なお同じクリヤ指令がCTR₁にも与
えられる。これらカウンタのクリヤ機能は非同期
的である。

MPUがこのクリヤ指令を撤回したあとややあ
つてCTR₁はフルカウントに達してオーバーフロ
ーする。これはつづいてCTR₂の昇算をもたら
し、HCSには下位アドレスの１が与えられる。
新しく読み出された語は前記の如くFMへの書込
みアドレスすなわち注目点の位置情報と、DM₂
へのトリミング情報、およびCTR₁へのプリセツ
ト値すなわち次の注目点までの時間々隔、第５図
でいうSPをあらわす情報を水平分割的に有し、
またそのように配分される。タイマーTMにおい
てはプリセツトカウンタCTR₁のオーバーフロー
からわづかなしかし必要とされる所定の時間おく
れΔτにおいて自動的にプリセツト値の読み込み
が行われる。そののち再びCTR₁は、そのとき与
えられたプリセツト値に応じた時間ののち再びオ
ーバーフローし、上記のプロセスをくり返す。高
速クロツクHCXはこのプロセスの時刻単位とな
るVHF領域の水晶発振器で、それをカウントす
るCTR₁もそれに見合う高速能力を有する所の、
たとえばTI社のALSシリーズ等の素子が好まし
い。なおこのカウンタCTR₁のオーバーフローな
いしはキヤリー出力（実用上どちらを採用するよ
うにしても等価である）は前記DCUへの変換実
行指令とされるべく、モノステーブルタイマ
MONOで所望幅のパルスに整形されたのちDCU
へ送られる。

CTR₁のオーバーフローの都度のCTR₂のカウ
ントアツプはつづき、ついに所望のジグザグ音線
の最後尾をむかえたのちCTR₂もフルカウントを
むかえ、ついにオーバーフローせんとする。この
ときこれをそのキヤリー出力において検出し、自
らのカウント禁止を行うならば状態はその状態に
固定され、以下CTR₁が何回オーバーフローしよ
うともCTR₂は応じない。またこの状態はMPU
にも告知され、一つの音線のデータ収録が終了し
たことを知らせる。これにもとづきMPUは次の
しかるべき手順、すなわち典型的には次の音線へ
進む手続きを開始する。もちろんCTR₂のキヤリ
ー出力をそのままか多少おくらせて自らの、およ
びCTR₁のクリヤ指令と、RESXのセツト指令と
に直結するならばこのWCSXはMPUの律調なし
に自走することになり、そういう使い方もでき
る。しかるにHCSをROMとせずRAMとするな
らばMPUの各バスを適宜WCSXの中に引き入れ
ることによりその都度多少の自由度をもつてジグ
ザグ音線の設定を行うことができる。すなわち図
中に点線で示す如くデータバスをHCSに、アド
レスバスをCTR₂のジヤム入力に各々結合し、
HCSに書込みを行わんとするときにはCTR₂に非
同期プリセツトを行いつつこのジヤム入力を
HCSの下位アドレスに“筒抜け”させる。いず
れの場合もHCSの上位アドレスはMPUのバスか
ら直接ではなく適当な出力ポートを介して与える
のがよい。また両カウンタCTR₁，CTR₂へのク
リア指令およびRESXへのセツト指令は本質的
に、MPUから与えられたものでも前記自走によ
り得られたものでも、必ず送波タイミングすなわ
ち送波用デイレーマツプDM₀への入力パルスTtr
（第４図）と良く同期していなくてはならない。
而してかくの如き送受波行程が被検断面内の所望
の履域を完成するまでくり返されて一単位の画像
が完成される。また完成された、もしくは完成さ
れつつある画像は、フレームメモリの内容が常に
実時間的に定律的に読み出されて表示装置に供給
され表示されていることから、実質的に音場内へ
向けての反射源探査の行程は常には常に実時間的
に最終表示装置上に、しかも走査変換された形
で、表示されつづける。

しかしながら上記の如くピクセル値のデータが
獲得される都度フレームメモリへ直ちに直接かき
こむことは究極的な実時間性の点では好ましい
が、フレームメモリは他方デイスプレイ装置に規
定のビデオ信号を供給する如く常に読み出されつ
づけているので、書込みはそのような定律読み出
しのあい間をぬつて行わざるを得ない。フレーム
メモリのバードウエアへの要求能力を低減するた
めには、発生しつつあるピクセルデータを一たん
FIFOなどのスタツクに生起順序をくずさぬよう
たくわえ、デイスプレイの帰線時間もしくはイン
タレースの表裏関係を利用して都合の良い時点で
フレームメモリに転送するという手法が好まし
く、また汎用されているが、この場合においても
そのような手法が応用され得、効果をあげ得る。
しかしながら本発明の本質において各ピクセルの
アドレスは、発生時刻とは単純な関系では結びつ
かないのですべてのピクセル値データをスタツク
内でその予定収容先のアドレスを添付した形で仮
収容せねばならず、スタツクは巨大化する。これ
をさけるためには第７図に示すHCSからFMへ書
込みアドレスを与えることは廃し、スタツク内に
順番どおりにたくわえられたピクセル値データを
FMへ転送する時点でMPUからFMに直接与える
如く構成すればよい。しかしここではあくまで方
式としては即時書込みを前提として考える。この
ように扱つても何ら本発明の主旨に影響を及ぼす
ものではない。

而して第５図は前記第３図に示された所の、基
本形態としてのただ１本のジグザグ音線を追跡受
信するシステムを、同時に３本のジグザグ音線を
追跡できるように拡張したものである。先に説明
した如く、かかる多重受信のために本質的に多重
化を必須とするのはDM₂からEUまでの区間であ
り、DM₁以前とDCU以後は同様とすることがで
きる。しかしながら、DCUの直前にマルチプレ
クサMUXが必要なことは自明であり特に説明を
要さない。而してこの場合、DM２１，２２，２
３が大局的に言つて順ぐりにトリミング情報を受
取る如く、WCSX内のHCSの出力中の所定ビツ
ト位置から該情報を各々のラツチに取り込んだ上
で利用する。同時にマルチプレクサMUXの制御
も大局的に順ぐりではあるが制御情報を必要とす
る。多重化されたジグザグ音線の設定の自由度を
確保するためにはこれら制御情報はHCSの水平
語長を伸して書き込んでおくことが好ましい。
が、必ず順ぐりに使用することに決めておけば、
CTR₂と同じカウントおよびクリヤ入力を得る３
進カウンタの内容がこの制御情報を提供し得る。
すなわち、最も近い過去においてDCUにデータ
を与えたチヤンネルのDM₂が引きつづいて次の
トリミング情報を受け入れるようにする。それ故
に該トリミング情報と、同時に読み出されるFM
への書込みアドレス入力とは、互いに２拍ずれ、
後者は前者の２番地づつあとに配置されねばなら
ない。しかしながらかかる多重化が行われても各
チヤンネルすなわちDM２１，２２もしくは２３
からFPU２１，２２，２３に至る個々の区間の
動作は第４図の場合と本質的に変ることはない。

一方かくの如き多重化はまた別の好ましい効果
をもたらす。すなわち第２図に示すΔθの幅の中
のピクセル値が高々１回の送受波シーケンスによ
り有効に獲得されてしまうことから、所望のある
セクタ角内のイメージを獲得するに要する送受波
シーケンスの数が従来方式よりはるかに少くて済
むことになる。何故ならば、従来方式においては
一回の送受波シーケンスで得られるピクセル値群
は高々先に説明した放射格子上の１つの方位角の
半径上のものに限られるからで、一枚のセクタス
キヤン像を得るに十分な情報量を得んとすると少
くとも数十ないし百回以上の送受波シーケンスを
必要とするが、本発明を前記多重化方式により実
施するとその数分の１ないしそれ以下の試行で一
枚の完全なセクタスキヤン像が正方格子上に得ら
れる。

以上の説明で明らかにされた如く、本発明の実
施によればセクタスキヤンもしくはPPIスキヤン
などにおいて最終写像を格子点を成すピクセル群
としてそれらの値を目的領域から直接的に反射波
強度として刻々実時間的に得ることができ、従来
方式とは本質的に比べるべくもないすなおな、走
査変換を前提とした反射波イメージング方式およ
び装置を実現することができる。なおかかる方式
によつてもやはり、原点の近くでの過剰データに
よるピクセルの多重書込み、および中距離以遠で
のデータ不足によるピクセルの書込みもれ、の問
題は生ぜざるを得ないが、かかる点に関する平均
化もしくは補間により完全なイメージを得るため
のピクセルデータの編集の手法は従来方式と全く
同様なものでのぞむことができることは自明であ
り、特に説明を要さない。また完成したイメージ
の表示等利用のし方に関しても従来と全く同様で
ある。本発明の実施において一見欠点かと思われ
やすい所の送波フオーカスを鋭くできない点に関
しては、それに見合う分だけ受波開口を大とする
か、超音波の波長を短く（周波数を高く）するな
らば十分救済され得、実用上の問題とはならな
い。最終ピクセル値が直接得られることの利点は
これをおおつてあまりあるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式のセクタスキヤン画像サンプ
リング点と走査変換後の画像サンプリング点の対
応関係を略示する模式図、第２図は本発明に係る
音場走査方式の要点を略示する模式図、第３図は
本発明の他の実施例を示す模式図、第４図は本発
明に成る音場走査方式を実施する所の基本形態を
示す一例のブロツクダイヤグラム、第５図は第４
図の実施例をジグザグ線３本用に拡張した場合を
示す図、第６図ａ，ｂはそれぞれジグザグ線３本
および２本の場合のピクセルのたどり方すなわち
作業手順の各１例を示したスケツチ図、第７図は
第４図のWCSX及びTM部分の詳細を示す図であ
る。 ATD…アレイトランスデユーサ、Ｐ…パルサ、
DM₀…送波用デイレーマツプ、WCSX…制御装
置、AA…アレイアンプ、DM₁…受波用デイレー
マツプ、DM₂…トリミング用デイレーマツプ、
EPU…エコープロセシングユニツト、DCU…デ
ータ変換ユニツト、FM…フレームメモリ、TM
…タイマー、MPU…マイクロプロセツサ、HCS
…高速ROM、RESX…バツフアレジスタ、
CRT₁，CRT₂…カウンタ、MONO…モノステー
ブルタイマ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルスエコー方式により送受波器の位置を原
   点として被検音場内の被検断面内に方位角および
   距離をパラメーターとして反射源の強度分布をア
   ナログビデオ信号もしくは該信号にもとづくデー
   タセツトとして入手したのち該強度分布像を映像
   化する所のPPI方式もしくはセクタスキヤンの方
   式の超音波イメージング装置において、最終デイ
   スプレイ装置として方形ラスタを定率にくり返し
   走査する方式（たとえば標準TV方式）のものを
   そなえ、また該方形ラスタと本質的に一対一に対
   応する如く格子点状の配列を成すピクセル群を記
   述する如く定義づけされた、本質的にランダムア
   クセスが可能な画像メモリ（フレームメモリ）を
   有し、また該ピクセル群には被検音場内の被検断
   面上の幾可学的座標が最終表示結果に関して歪な
   く表示される如く割付けられ、またかかるフレー
   ムメモリから定律的にピクセル値を読み出して前
   記方形ラスタ方式の最終デイスプレイ装置に供給
   することにより常に該フレームメモリの内容を連
   続的に実時間表示しつづける手段を有し、而して
   一方かかるフレームメモリへ音場の反射源強度分
   布像を実時間的に獲得して導入する手段として、 (a) 目的領域内の被検断面内の選択された方位角
   の近傍を実用上略均一な照射強度の角度分布に
   おいて照射する如く超音波パルスを送り出す手
   段と、 (b) 上記方位角の上記近傍内に含まれる所の、被
   検断面上に対応される該フレームメモリないし
   最終表示画面上のピクセル位置に関し、送受波
   器の位置（原点）から近いものの順にそれらピ
   クセル位置をたどる如くに反射波帰投時刻の選
   択と受波指向性の方位角の微少なトリミングと
   を刻々と実時間的に、前記送り出された超音波
   パルスに呼応する反射波の帰投しつつある時間
   帯において実行しつつ前記ピクセル位置に対応
   する反射源の強度に関する情報（ピクセル値）
   を直接的に得る手段と、 (c) 上記ピクセル値が獲得されるつど前記フレー
   ムメモリ内の該ピクセルの番地に遅滞なく書込
   む手段と、 (d) 前記方位角の前記近傍内の興味ある上記ピク
   セルのすべてに関して上記の如くしてピクセル
   値を獲得し終つたら前記方位角の値を改めて前
   記手段(a)を再起動する如く制御を行う制御手段
   と、 (e) かかる行程を逐次実行せしめて被検断面の所
   望領域の反射源強度分布像を完成し、またその
   完成のつど新たに次の時点での反射源強度分布
   像の獲得に移る如く制御を行う制御手段と、 を有することを特徴とする走査変換を含む音場走
   査方式。 ２ 送受波および指向性合成の方式が本質的にア
   レイトランスデユーサーを用いたフエーズドアレ
   イ方式であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の音場走査方式。 ３ 送波指向性の鋭さを受波指向性のそれと比し
   て相対的に減じ中庸なものとするために、送波に
   際しては受波におけるよりも少数の、前記アレイ
   トランスデユーサーの中央部に集中したエレメン
   トを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の走査変換を含む音場走査方
   式。 ４ 上記反射波帰投中の受波指向性のトリミング
   がその都度注目するピクセル位置に焦点を合せる
   如く行われることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の走査変換を含む音場走査方
   式。 ５ 前記方位角に送波および受波の両指向性を予
   定的に設定し、送受波実行中には設定替えされな
   い所の第１の指向性合成用デイレーマツプDM
   ０，DM１と、前記の如く各ピクセル位置を追跡
   する如く実時間的にトリミングされる受波専用の
   第２のデイレーマツプDM２とを有し、受波の指
   向性および集束性は前者の受波用の側のものDM
   １と後者DM２との合成作用により決定されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の走査変換を含む音場走査方式。 ６ 少くとも複数チヤンネルの、前記トリミング
   されるデイレーマツプと、反射波信号処理ユニツ
   トEPUとをそなえ、而して一回の送波に呼応し
   て帰投する反射波信号の一群から、前記第１のデ
   イレーマツプの受波側のものDM１の出力を共通
   に利用する形で、複数の、前記方位角の前記近傍
   に含まれるピクセル位置をたどる軌跡を作業手順
   としてより多数のピクセル位置における反射波強
   度に関する情報（ピクセル値）を１回の送受波過
   程の実施に関して獲得する如く構成せられたるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の走査
   変換を含む音場走査方式。 ７ 前記手段ｃが上記ピクセル値が獲得されるつ
   どこれをバツフアメモリにスタツクとして生起順
   序をくずさないように収容し、爾後フレームメモ
   リにとつて好ましい時点において該スタツクの内
   容をフレームメモリにその時点で収容先のアドレ
   ス指定を行いつつ収容する手段であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の走査変換を含
   む音場走査方式。