JPH0331287Y2

JPH0331287Y2 -

Info

Publication number: JPH0331287Y2
Application number: JP7600082U
Authority: JP
Priority date: 1982-05-24
Filing date: 1982-05-24
Publication date: 1991-07-03
Also published as: JPS58179108U

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は、超音波断層装置のダイナミツクフオ
ーカス方式の受信信号のサンプリングコントロー
ル回路の改良に関するものである。従来の遅延線
を用いた超音波断層装置のダイナミツクフオーカ
スに対し、近年、得ようとする集束点に合わせて
エコー信号に対し受信と同時に各チヤンネルで個
別のタイミングでアナログ・デジタル変換を行
い、従来の遅延線による遅延時間に相当する時間
の保持をした後、各チヤンネルの信号を出力し加
算し、データ処理することで反射信号の包絡線を
得るようなデジタル・サンプリング整相方式のも
のが研究されている。ある集束点に対する前記ア
ナログ・デジタル変換のサンプリングの時刻は、
最も浅い集束点から各集束点毎の各サンプリング
間隔の和で示される。現在考えられているもの
は、基本的なサンプリング間隔（超音波ビーム上
の振動子に対するサンプリング間隔）に対して、
その他の振動子における各サンプリング間隔は何
ナノ秒（ns）短縮するかという短縮時間をROM
（Read Only Memory）に記憶させ、このデー
タをもとにサンプリングを行うというものであ
る。この場合、仮に基本的なサンプリング間隔を
640nsとし、回路により実現可能なサンプリング
間隔を640ns，630ns，620ns，…といつた10nsで
量子化された値であるとする。ダイナミツクフオ
ーカスを行うのに必要なサンプリング間隔の最低
値（受信に携わる振動子群のうち両端の振動子の
最も浅い集点と次の集点間のサンプリング間隔）
を500nsとすると、短縮時間は640ns−500ns＝
140nsとなる。この短縮時間をデジタル値で示す
には、サンプリング間隔が10nsで量子化している
ので、４ビツト必要になる。また、サンプリング
時刻の精度を±10nsとすると、深さ方向の２サン
プルごとに、間隔の調節を行う必要がある。した
がつて、深さ方向に512ピクセルの画素をとると、
256点でサンプリング間隔を調節するので、受信
口径の１チヤンネルで１ラインの受信を行うに
は、約１キロビツト（＝４ビツト×256＝1024ビ
ツト）のフオーカスデータが必要となる。実際の
装置においては、受信口径の１チヤンネルとサン
プリング回路が１対１に対応するのではないの
で、各サンプリング回路は、全受信口径を形成す
る全振動子に対応した分の大量のフオーカスデー
タを持つ必要がある。したがつて、受信口径の大
口径化、あるいは非対称受信を行うと、このフオ
ーカスデータの容量が膨大となり、メモリ容量の
大きなROMを必要とするとか、ROMの個数を
増さねばならなくなり、装置の価格上昇を招いた
り大型化する等の解決せねばならない課題があつ
た。本考案の目的は、前記課題を解決し、装置を大
型化することなく、大口径、広視野のダイナミツ
クフオーカスを実現し、良好な超音波断層像が得
られる技術を提供することにある。本考案の特徴は、あらかじめ計算で得られたサ
ンプリング間隔を量子化設定するサンプリング間
隔設定手段と、該サンプリング間隔設定手段によ
り設定されたサンプリング間隔の誤差の蓄積によ
り生じたサンプリング時刻の補正用信号を発生す
る補正用信号発生手段と、該補正用信号発生手段
の出力により前記サンプリング間隔設定手段の出
力を補正する補正手段を備えたことにある。以下、原理及び実施例により本考案を詳細に説
明する。 (1) 本考案の原理超音波断層装置のダイナミツクフオーカスで
は、サンプリング間隔を増加する。 (i) 例えば、第３図に示すように、深度m1（振動
子を基準にして、一番浅い部分）の反射物p1
からの信号を受信するため、A5チヤンネル
（振動子列の中心振動子であり、反射物P1から
一番近い振動子）では、弱音波送信後２×m1（mm）／Ｃ（mm／ｓ）後に、アナログ・デジタル変換することで得
られる。ここで、m1を２倍するのは、音波の往復時
間を考慮するためであり、Ｃは音速である。一方、A1チヤンネル（反射物P₁から一番遠
い振動子）では２×m2（mm）／Ｃ（mm／ｓ）後に、アナログ・デジタル変換を行わなけれ
ばならない。この様にして得られた値は、バツフアメモリ
に一時的に記憶された後、同一深度に対応した
データ同志を全チヤンネル加算し、整相データ
を得る。 (ii) 次いで、深度m3の反射物p2からの信号につ
いては、A5チヤンネルは、超音波送信から２×m3（mm）／Ｃ（mm／ｓ）後に、又、A1チヤンネルは、２×m4（mm）／Ｃ（mm／ｓ）後に、アナログ・デジタル変換を行うことで
得ることができる。ここで、（m3−m1）（mm）＝l1（mm）を弱音波
受信時の深度方向のサンプリングピツチであ
る。深度m1の反射物p1から深度m2の反射物p2ま
でのサンプリング間隔は、A5チヤンネルにお
いては、２×（m3−m1）（mm）／Ｃ（mm／ｓ）＝２×l1（mm）
／Ｃ（mm／ｓ）であり、A1チヤンネルにおいては、２×（m4−m2）（mm）／Ｃ（mm／ｓ）＝２×l2（mm）
／Ｃ（mm／ｓ）となる。 (iii) 深度の深いところ、例えば、反射物p3から
p4までのサンプリング間隔は、A5チヤンネル
においては、２×（m7−m5）（mm）／Ｃ（mm／ｓ）＝２×l1（mm）
／Ｃ（mm／ｓ）であり、A1チヤンネルにおいては、２×（m8−m6）（mm）／Ｃ（mm／ｓ）＝２×l3（mm）
／Ｃ（mm／ｓ）となる。これらからわかるように、超音波走査線上のチ
ヤンネル、即ちA5チヤンネルにおいては、その
サンプリング間隔は、２×l1（mm）／Ｃ（mm／ｓ）で一定であるが、他のチヤンネル、A1チヤンネ
ルにおいて、p3とp4の間のサンプリング間隔は、２×（m8−m6）（mm）／Ｃ（mm／ｓ）＝２×（m7／cosθ₂−m5／cosθ₂）／Ｃ（mm／ｓ
）で示されるが、このθ₁，θ₂は、深度が深くなれば
減少し、従つてこの値は、徐々に２×（m7−m5）（mm）／Ｃ（mm／ｓ）＝２×l1（mm）
／Ｃ（mm／ｓ）に近づく。つまり、A5チヤンネル以外においては、サン
プリング間隔は、（２×l1）／Ｃより小さい値か
ら始まり、深度が深くなるにつれて、（２×
l1）／Ｃの値に近づくといつた単調増加の値とな
る。そこで、サンプリング間隔T_Sを２つの部分
に分け、式(1)のように表わす。 T_S＝T_O＋Ｎ×10（ns） …(1) 式(1)において、T_Oはあらかじめ計算で得られ
たサンプリング間隔を一定値Ｃ、例えば10nsの切
り捨てで求めたサンプリング間隔である。また、
Ｎは「０」か「１」の１ビツトの情報であり、間
隔T_Oの誤差の蓄積により生じたサンプリング時
刻の誤差即ち、間隔の量子化による絶対時刻のず
れを解決するために、T_Oのサンプリング間隔に
＋10ns（または−10ns）するかしないか選択する。
このようにすると、サンプリング間隔T_Oは、例
えば500nsから40nsまで増加するだけであるから、
サンプリング間隔T_Oが10ns変化するサンプリン
グ点のアドレスのみを記憶すればよい。これはた
かだか13個所のアドレスを記憶すれば済む。ま
た、Ｎは「０」か「１」かの１ビツトの情報であ
るので、少ない記憶容量で済む。このようにし
て、サンプリング間隔のデータとしてサンプリン
グ間隔T_Oが10ns伸びるサンプリング点のアドレ
スと、サンプリング時刻の補正用の信号Ｎの値と
を記憶する。これにより記憶容量を低減すること
ができる。 (2) 本考案の実施例第１図は、本考案の一実施例の構成をブロツク
で示す図であり、１はあらかじめ計算によつて作
られたサンプリング間隔T_Oを増加させるアドレ
スを出力するROM、２はサンプリング間隔T_Oの
誤差の蓄積によるサンプリング時刻の補正を行う
ためのデータ、すなわち＋10nsする必要があるか
ないかのデータを記憶したROMである。３はデ
ータセレクタであり、クロツクφ₁₅〜φ₀のうちか
ら一つのクロツクを選びそれを出力するＷ出力端
子及びその出力を反転出力するＹ出力端子を有し
ている。４はカウンタで、出力端子Q_A，Q_Bを有
し、出力端子_Aからはデータセレクタ３のＷ出力
端子からの出力の周期に同期して、その２倍の周
期のパルスａを出力し、また、出力端子Q_Bから
は出力ａに同期しその２倍の周期のパルスを出力
するカウンタである。５は一致回路５で、入力端
子Ａ，Ｂへの入力データが一致したときに「１」
を出力する。６はサンプリング点のアドレスを示
すサンプリング回数を数えるためのカウンタで、
256回を８ビツトのデータでカウントし出力する。
７はサンプリング間隔T_Oを設定するためのカウ
ンタで、一致回路５の出力信号が「１」のとき出
力を１歩前進するもの、８はデータセレクタ、９
はフリツプフロツプ、１０は加算器、１１，１２
はラツチ回路、１３はインバータ、１４，１５は
ゲート回路で、ゲート回路１５から出力される
「Ｃ」信号（第２図Ｃのローレベル信号）がサン
プリング信号である。前記ROM１及びROM２により発生されるべ
きサンプリングデータの内容の一列を表に示
す。

【表】表に本考案のサンプリング間隔の設定方法を
示す。表において、計算上のサンプリング時刻
から、計算上のサンプリング間隔を求め、これを
量子化し、ROM１に記憶する。量子化されたサ
ンプリング間隔と、計算されたサンプリング時刻
との誤差を求め、所定の誤差を生じた所で補正デ
ータ（＋10）をROM２より発生させる。その結
果、非常に多くのサンプリングデータを記憶せず
とも、ダイナミツクフオーカスが実現できる。

【表】第２図は、本実施例によりある振動子のある集
束点に対するサンプリング間隔を設定するための
動作を説明するためのタイミングチヤートであ
り、φ₀，φ₆はそれぞれ第０番目と第６番目のク
ロツク、ａはカウンタ４のQ_A出力端子の出力信
号、ｂはカウンタ４のQ_B出力端子の出力信号、
ｃはゲート回路１５の出力信号、すなわちサンプ
リング信号、ｄは加算器１０のΣ出力端子の出力
信号である。次に、本実施例の動作を第１図及び第２図にお
いて説明する。本実施例においては、基本のサンプリング間隔
を640ns、深さ方向のサンプリング点数を512点と
し、そのうち半分の256点においてサンプリング
間隔T_Oの増加及びサンプリング時刻の補正が行
えるものとし、サンプリング時刻の精度は±10ns
である。クロツクφ₁₅〜φ₀はそれぞれ10nsずつの
位相差を持ち、それぞれクロツクφ₁₅，φ₁₄，φ₁₃，
……の順に10nsずつ位相が遅れており、その周波
数は6.25MHz（周期160ns）である。いま、データセレクタ３の入力端子が「φ₀」
とし、データセレクタ３のＷ、Ｙ出力端子からの
出力が、クロツクφ₀とその反転出力が選ばれて
いるとする。データセレクタ３のＷ出力端子から
の信号により、カウンタ４からａ，ｂが出力さ
れ、出力ｂはカウンタ６及びカウンタ７へ入力す
る。この時、サンプリング間隔T_Oを設定するカ
ウンタ７のＱ出力端子の出力を「1101」、すなわ
ちこれまでにサンプリング点が12回あり今回は13
回目のサンプリングとする。この出力は、インバ
ータ１３及びROM１に入力され、インバータ１
３へ入力した信号は、インバータ１３により反転
されて「0010」となり、加算器１０のＢ入力端子
に入力される。また、カウンタ４からのｂ出力を
フリツプフロツプ９を介して入力される加算器１
０のキヤリ（Ca）入力端子に「１」が入力して
いる。このキヤリ（Ca）が「１」のときは補正
はなし、「０」のときに＋10nsの補正が行なわれ
る。この時加算器１０のＡ入力端子はデータセレ
クタ３のＳ入力端子同様に「０」となつているか
ら、加算器１０のΣ出力端子の出力ｄは加算器１
０のＢ入力「２」とキヤリ（Ca）入力「１」と
から「３」となる。この出力ｄはラツチ回路１
１，１２を通してデータセレクタ３のＳ入力端子
に入力され、第２図に示すｄ信号のＡの時刻でデ
ータセレクタ３の出力はクロツクφ₀からクロツ
クφ₃に切替わり、カウンタ４の出力ａ，ｂもク
ロツクφ₃に同期するようになる。第２図に示す
ｃ信号のサンプリング間隔T_Sは640ns−30ns（φ₀
の４周期640ns−クロツクφ₃とφ₀の位相差30ns）
＝610ns（＝T_O）となり、サンプリング信号ｃが
出力される。サンプリング間隔の変更は、ROM
１の出力即ちサンプリング間隔T_Oの設定アドレ
スと、カウンタ４のｂ出力をカウントするカウン
タ６の出力カウント数とが一致回路５に入力され
て、両者が１致し、「１」信号を出力したときに
なされる。この出力が14回目のサンプリングに対
してなされたとする。これによりカウンタ７のカ
ウントイネブルＲ入力端子が「１」となり、クロ
ツクCK入力端子に入力するクロツクによりカウ
ンタ７のＱ出力端子の出力はカウントアツプして
「1110」となり、この値はインバータ１３により
「0001」とされて、加算器１０のＢ入力端子に
「１」が入力する。Ａ入力端子の入力は、このと
き「３」であるから、加算器１０のΣ出力端子
は、Ca入力端子の入力が「１」ならば、「５」と
なる。これによりクロツクφ₃からクロツクφ₅に
切替えられ、サンプリング間隔は640ns−20ns＝
620nsとなる。また、この時、加算器１０のCa入
力端子の入力が「０」であれば、Σ出力端子の出
力は「４」となり、T_Oの変更と＋10nsの補正が
同時になされサンプリング間隔は640ns−10ns＝
630nsとなる。加算器１０のCa入力端子の入力キ
ヤリ信号はサンプリング時刻補正用のデータを記
憶したROM２からデータセレクタ８及びフリツ
プフロツプ９を通つて得られる。また、ROM１のアドレスは、カウンタ７から
の４ビツトで作られ、この４ビツトでサンプリン
グ間隔を伸ばすべきカウント数を示す。また、
ROM２の入力アドレスは、サンプリングアドレ
スのカウンタ６の８ビツトのうち５ビツトであ
り、また、ROM２の出力は、８ビツトとなつて
いる。データセレクタ８はカウンタ６の出力８ビ
ツトの残り３ビツトで選択されている。受信口径
の１チヤンネルの１ライン分のデータは、ROM
１の128（＝８×16）ビツトと、ROM２の256（＝
１×256）ビツトであり、合計384ビツトでサンプ
リングのデータを表わすことができる。なお、本考案は、前記実施例に限定されること
なく、その要旨を変更しない範囲において種々変
更し得ることは勿論である。以上、説明したように、本考案によれば、サン
プリング間隔T_SをT_O＋Ｎ×10nsという形で表わ
すことにより、サンプリングのフオーカスデータ
の容量を低減することができる。例えば、従来方
式では、受信口径の１チヤンネル、１ライン当り
1024ビツトの記憶容量を必要としたものが、本考
案によれば、384ビツトで同等の精度を得ること
ができる。これにより受信口径の拡大等を容易に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例の構成をブロツク
で示す図、第２図は、本考案の一実施例の動作を
説明するためのタイムチヤート、第３図は、ダイ
ナミツクフオーカスの原理を説明するための図で
ある。図中、１，２……ROM、３，８……データセ
レクタ、４，６，７……カウンタ、５……一致回
路、９……フリツプフロツプ、１０……加算器、
１１，１２……ラツチ回路、１３……インバー
タ、１４，１５……ゲート回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ダイナミツクフオーカスを行うためのサンプリ
ングコントロール回路を備えた超音波断層装置に
おいて、あらかじめ計算で得られたサンプリング
間隔を量子化設定するサンプリング間隔設定手段
と、該サンプリング間隔設定手段により設定され
たサンプリング間隔の誤差の蓄積により生じたサ
ンプリング時刻の補正用信号を発生する補正用信
号発生手段と、該補正用信号発生手段の出力によ
り前記サンプリング間隔設定手段の出力を補正す
る補正手段を備えたことを特徴とする超音波断層
装置。