JPH0531108A

JPH0531108A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0531108A
Application number: JP3210035A
Authority: JP
Inventors: Genichi Watanabe; 元一渡辺
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1993-02-09

Abstract

(57)【要約】【目的】受信エコー信号の高域成分を失うことなく、
高画質を得る。【構成】ダイナミックフォーカス方式の超音波診断装
置は、タイミング調整手段と、読み出し手段とを備えて
いる。前記タイミング調整手段は、探触子２及びその口
径によって定められた各振動子の遅延量に基づき、周期
が異なる複数のクロックを組み合わせてＦＩＦＯメモリ
の読み出しタイミングを調整する。読み出し手段は、前
記タイミング調整手段で調整された読み出しタイミング
で各振動子の反射エコーデータをＦＩＦＯメモリから読
み出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に関
し、特に、フェーズドアレイ方式の探触子を有し、ディ
ジタル整相方式によってダイナミックフォーカス方式で
受信する超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置では、その受信方
式としてダイナミックフォーカス方式が採用された装置
が既に提供されている。このダイナミックフォーカス方
式では、探触子を構成する複数の振動子をダイナミック
に切り換えながら、かつ各振動子に対応して設けられた
遅延回路の遅延量も同時に制御し、各振動子からの反射
エコーを整相加算することにより、口径及びフォーカス
点をダイナミックに切り換えている。

【０００３】このようなダイナミックフォーカス方式の
受信回路の一部を図７に示す。図７に示すように、第１
〜第Ｎの振動子からなる探触子５０で得られた受信エコ
ーは、マルチプレクサ５１に入力される。このマルチプ
レクサ５１では、複数の振動子５０からの受信エコーを
順次切り換えて出力する。マルチプレクサ５１では、Ｎ
個の振動子のうちのＭ個の振動子からの信号が選択さ
れ、その出力信号はＭ個のプリアンプ５２に入力され
る。各プリアンプ５２には、それぞれに対応して、Ａ系
統及びＢ系統のアナログ方式による整相回路５３が接続
されており、これらの１対の整相回路５３の出力は、ス
イッチ５４を介して信号加算回路５５に入力される。

【０００４】このように、Ａ及びＢ系統の２系列の整相
回路５３を設け、Ａ系統整相回路の出力信号をスイッチ
５４で選択しているときは、次のフォーカス点の遅延量
と振動子選択信号とをＢ系統整相回路に出力するように
している。このようにして、フォーカス点と受波口径と
を順次ダイナミックに切り換えて受波することにより、
フォーカス切り換え点でのノイズを抑えることができ、
浅部から深部までの診断領域にわたり、Ｓ／Ｎ比と分解
度を高めた画像が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のアナログ方式に
よる整相回路に用いられる位相制御回路は、一般的に、
図８に示すように、ＬＣ構成の遅延ライン５６と、マト
リクススイッチ５７とから構成されている。このような
回路では、プリアンプ５２で増幅された受波信号がマト
リクススイッチ５７に入力され、このマトリクススイッ
チ５７から遅延ライン５６に入力される。遅延ライン５
６は、図示しないＣＰＵ等からなるコントローラ５８か
らの切り換えコードによってタップが切り換え制御さ
れ、所定の遅延量が設定されている。マトリクススイッ
チ５７からの信号は、この遅延ライン５６を通過するこ
とにより、所定の遅延を受ける。

【０００６】ところが、遅延ライン５６内での信号反射
によってリンギングが発生したり、また遅延ラインタッ
プ毎の遅延量に誤差がある等により、画質劣化を引き起
こすという問題がある。また、遅延量の誤差を少なくす
るために、その分解度を上げようとすると、タップが増
大し、遅延ラインとマトリクススイッチ素子とが増加し
て回路が大きくなってしまう。さらに、実装されたパタ
ーン間のクロストークも増大し、これも画質劣化を招
く。

【０００７】また、従来からディジタル方式による整相
回路も提供されている（Taiuk.Songand Song B.Park著
「ULTRASONIC IMAGING 12,1-16,(1990) 」Academic Pre
ss,Inc. 刊等）。前記従来のディジタル方式の整相回路
を図９に示す。図９に示すように、ディジタル方式の整
相回路６０は、各プリアンプ５２からの受信エコーを１
２ビットのディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器６
１と、変換されたディジタルデータを所定のタイミング
で格納するＦＩＦＯメモリ６２と、ＦＩＦＯメモリ６２
の書き込み及び読み出しタイミングを制御するタイミン
グ制御回路６３とから主に構成されている。ＦＩＦＯメ
モリ６２の出力は信号加算回路５５に与えられる。

【０００８】タイミング制御回路６３は、図１０に示す
ように、アドレスカウンター７０と、このアドレスカウ
ンター７０によりアドレス指定されるディジタルメモリ
７１と、ディジタルメモリ７１の出力とメインクロック
ＭＣＬＫとの論理積を演算するアンドゲート７２とから
主に構成されている。

【０００９】アドレスカウンター７２には、メインクロ
ックＭＣＬＫが与えられており、その入力タイミングで
アドレスデータを出力する。ディジタルメモリ７１に
は、口径数Ｍの各焦点領域Ｆ_iの遅延データが格納され
ている。この遅延データがメインクロックＭＣＬＫの入
力タイミングで読みだされ、アンドゲート７２で論理積
が演算され、その論理積の出力がＡ／Ｄ変換器６１のサ
ンプルクロック及びＦＩＦＯメモリ６２の書き込みクロ
ックとしてそれぞれに出力される。これにより、メイン
クロックＭＣＬＫを間引いたクロックＡＤＣＫ１〜ＡＤ
ＣＫＭのＭ個のクロックが出力され、書き込みタイミン
グが、各振動子の遅延量に応じて調整される。

【００１０】しかし、この従来のディジタル方式の整相
回路では、サンプリングクロックの間引きにより、アナ
ログの受信エコー信号の高域成分が失われ、画質が粗く
なるという欠点がある。

【００１１】本発明の目的は、受信エコー信号の高域成
分が失われることがなく、高画質が得られる超音波診断
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、フェーズドアレイ方式の複数の振動子を有する
探触子から得られた反射エコーを所定数サンプリングし
てディジタル信号に変換し、この反射エコーデータを記
憶手段に記憶するとともにその読み出しタイミングを調
整し、各反射エコーデータを整相するダイナミックフォ
ーカス方式の超音波診断装置であり、タイミング調整手
段と、読み出し手段とを備えている。

【００１３】前記タイミング調整手段は、前記探触子及
びその口径によって定められた各振動子の遅延量に基づ
き、周期が異なる複数のクロックを組み合わせた、記憶
時のサンプリング数と略同数のクロックで読み出しタイ
ミングを調整する。前記読み出し手段は、前記タイミン
グ調整手段で調整された読み出しタイミングで各振動子
の反射エコーデータを前記記憶手段から読み出す。

【００１４】

【作用】本発明に係る超音波診断装置では、所定のサン
プリング数の反射エコーデータが記憶手段に格納され
る。タイミング調整手段は、探触子及びその口径によっ
て定められた各振動子の遅延量に基づき、周期が異なる
複数のクロックを組み合わせた、記憶時のサンプリング
数を略同数のクロックで読み出しタイミングを調整す
る。タイミング調整手段で調整された読み出しタイミン
グで、読み出し手段が各振動子の反射エコーデータを記
憶手段から読み出す。

【００１５】したがって記憶手段を読み出す際に、記憶
時のサンプリング数と略同数のクロックで各振動子の遅
延量に基づき反射エコーデータが読み出され、それが間
引かれることはなくなる。このため、反射エコーデータ
の高域成分が失われず、高画質が得られる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例による超音波診断
装置のブロック構成図である。この超音波診断装置は、
診断装置本体１と、診断装置本体１に接続された探触子
２とから構成されている。診断装置本体１は、超音波ビ
ームを送波するための送波部３と、生体からの反射エコ
ーを受信処理する受波部４と、送波部３及び受波部４に
接続されたマルチプレクサ５と、装置全体を制御するた
めのコントローラ６と、読み出しタイミングを調整する
ための遅延データが格納されているＲＯＭ２３とから構
成されている。

【００１７】探触子２は複数の微小振動子からなり、マ
ルチプレクサ５に接続されている。マルチプレクサ５
は、電子走査、口径制御等を行うために振動子を選択す
るためのものであり、振動子の選択制御は、コントロー
ラ６からの制御データによって行われるようになってい
る。

【００１８】送波部３は、コントローラ６によって制御
される駆動パルス部７と、駆動パルス部７からのパルス
信号を所定時間遅延させる送波フォーカス部８とから構
成されている。送波フォーカス部８は、送波ビームを集
束させるための遅延回路や、遅延回路の遅延量を設定す
るための回路を含んでいる。

【００１９】受波部４は、各振動子からの反射エコーを
整相するための受波フォーカス部９と、整相された反射
エコーを処理するための信号処理部１０と、信号処理部
１０から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換回路１１と、Ａ／Ｄ変換回路１１で得
られたディジタル画像信号をテレビジョン信号に変換す
るためのＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コンバータ）
１２と、テレビモニタ１３とから構成されている。

【００２０】受波フォーカス部９は、それぞれマルチプ
レクサ５から出力される信号を増幅するＭ個のプリアン
プ１４と、各プリアンプ１４に対応して設けられたＭ個
のディジタル整相回路１５と、各ディジタル整相回路１
５に対応して設けられたＭ個の位相クロック発生回路１
６とを有している。ディジタル整相回路１５は、Ａ／Ｄ
変換回路、ＦＩＦＯ(Fast In Fast Out)メモリ、Ｄ／Ａ
変換回路及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）で構成されて
おり、遅延量が異なるＭ個の反射エコー信号の位相を合
わせるための回路である。また、位相クロック発生回路
１６は、ディジタル整相回路１５のそれぞれに与える位
相クロックを発生するための回路である。

【００２１】信号処理部１０は、位相が合わされたＭ個
の反射エコー信号を加算する信号加算回路２０と、対数
増幅回路２１と、エンベロープ検波器２２とから構成さ
れている

【００２２】図２に前記位相クロック発生回路１６のブ
ロック回路図を示す。位相クロック発生回路１６は、Ｆ
ＩＦＯメモリにデータをを書き込むためのクロック、Ｆ
ＩＦＯメモリからデータを読み出すためのクロック、そ
の他の制御信号を発生するための回路である。読み出し
クロックは、後に詳述するように、同期の異なる複数の
クロックを組み合わせて、遅延量等に応じたタイミング
で発生される。この位相クロック発生回路１６は、使用
する探触子２及びその口径に応じた受波ダイナミックフ
ォーカスのための遅延量データが格納されたＲＡＭから
なる遅延量格納メモリ３０と、遅延量格納メモリ３０の
出力データがプリセットデータとして入力されるととも
に、コントローラ６からの入力クロック信号によって減
カウントされる第１、第２のプリセットカウンタ３１，
３２とを有している。また、この位相クロック発生回路
１６は、第３カウンタ３３と、バーＷＭＯＤＥ信号（ロ
ーアクティブ）によって制御されるゲート回路３４，３
５，３６と、フリップフロップ３７と、ＯＲ回路３８，
３９とを有している。

【００２３】ＲＯＭ２３には、探触子２の種類及びその
口径によって定まる各振動子毎の遅延データが診断装置
本体１に接続し得る全ての探触子２について記憶されて
いる。この遅延データの算出は後述する手順で別途行わ
れる。

【００２４】次に装置全体の動作について説明する。探
触子２が診断装置本体１に接続されると、コントローラ
６がその種類を識別し、識別された探触子２の遅延デー
タをＲＯＭ２３から読み出し、遅延量格納メモリ３０に
転送する。次に、コントローラ６から駆動パルス部７に
駆動信号が出力され、これにより駆動パルス部７からパ
ルス信号が出力される。このパルス信号は、送波フォー
カス部８で所定の遅延を受け、マルチプレクサ５を介し
て探触子２を構成する振動子のうちの口径に応じた所定
の振動子に印加される。これにより、生体内に超音波ビ
ームが送波される。なお、マルチプレクサ５はコントロ
ーラ６からの選択信号によって制御されている。

【００２５】次に生体内からの反射エコーは振動子によ
って受けられ、マルチプレクサ５に入力される。マルチ
プレクサ５からは、口径及びビーム方向等に応じて選択
されたＭ個の受波信号がプリアンプ１４に対して出力さ
れる。このプリアンプ１４で増幅された信号は、ディジ
タル整相回路１５に入力される。ディジタル整相回路１
５では、各反射エコーは１２ビットのディジタルデータ
にＡ／Ｄ変換され、ＦＩＦＯメモリに順次格納されなが
ら、位相クロック発生回路１６からの位相クロック信号
によって順次読み出される。後述するように、この位相
クロック信号の周波数を周波数が異なる複数のクロック
と組み合わせて調整することによって、各振動子毎の遅
延量に応じたＦＩＦＯメモリの読み出しタイミングが適
宜設定される。位相クロック信号によって読み出された
反射エコーデータは、Ｄ／Ａ変換され、ローパスフィル
タによってスムージング処理される。

【００２６】以上のような処理によって、整相され、ス
ムージング処理された各反射エコー信号は、信号加算回
路２０において整相加算される。この後、加算された信
号は、対数増幅器２１によって増幅され、エンベローブ
検波器２２によって検波される。この検波により得られ
た信号は、Ａ／Ｄ変換回路１１によってディジタル信号
に変換され、ＤＳＣ１２でテレビジョン信号に変換され
てモニタ１３に超音波画像として表示される。

【００２７】ここで、位相合成の概念を図５及び図６に
示す。図５において、Ｍ個の振動子から一定角度で放射
された超音波ビームの各焦点領域Ｆ０，Ｆ１，…からの
反射エコーの同一波面を曲線で示している。また図６に
おいて、各焦点領域Ｆ０，Ｆ１，…とその次の焦点領域
Ｆ１，Ｆ２，…との遅延量の偏差を曲線で示している。
なお、図中ΔＴはＡ／Ｄ変換時のサンプリングクロック
の周期であり、Ｎ０，Ｎ１，…はそれぞれ焦点領域Ｆ
０，Ｆ１，…におけるサンプリング点数を示している。
これらの図から明らかなように、浅いフォーカス位置で
は、各振動子の間の遅延量の偏差が大きく、深いフォー
カス位置では、その偏差が少なくなっている。また図５
に示す関係は、ＦＩＦＯメモリに格納されるデータとそ
のデータが記憶されているメモリの深さ位置との関係と
全く同一である。したがってＦＩＦＯメモリよりディジ
タルデータを読み出す際に、メモリロケーションをＭ個
のＦＩＦＯメモリに対して時間軸上で制御する。すなわ
ち遅延処理を行うことで時系列的に同一波面の信号とし
て出力することができる。たとえば、図６に示すよう
に、まず焦点領域Ｆ０にてステアリング遅延処理を行
い、位相合わせを行った後に、Ｆ０からＦ１へのデータ
読み出し時に必要な遅延量は曲線Ｐ１となる。次にこの
位相合わせが終了すると、Ｆ１からＦ２へのデータ読み
出しに必要な遅延量は曲線Ｐ２となる。以下順次位相合
わせを行っていくことにより徐々に焦点領域は深くな
り、音線経路の幾何学的特性により、遅延量は徐々に平
坦となっていく。

【００２８】ここでΔＴは各焦点領域毎に変更してもよ
く、特に関心部の焦点領域に対してはΔＴを小さくして
Ｎを大きくすることで画質向上を図ることができる。ま
た、音線状の焦点を等分割にして、Ｎ１＝Ｎ２＝…とす
ることも可能である。

【００２９】次にＦＩＦＯメモリ読み出し時に遅延処理
が行えることを説明する。_n 〔Ｔ〕_J,J+1＝ΣＮ_i・ΔＴ_i…(1)_n 〔Ｎ〕_J,J+1＝ΣＮ_i …(2) ここで、ｎは第ｎ番目の振動子を示している。上記
（１）式は焦点領域Ｆ_J,Ｆ_J+ ₁間の距離換算の時間がサ
ンプリング点数Ｎと周期ΔＴのそれぞれの組み合わせに
分解可能であることを示し、（２）式は焦点領域Ｆ_J,Ｆ
_J+1間のサンプリング点数はそれぞれのクロック周期毎
のサンプリング点数の総和に等しいことを示している。
（１），（２）式を具体的数値で説明する。

【００３０】いまサンプリングクロック（＝書き込みク
ロックＷＣＬＫ）の周期ΔＴ＝５０ｎＳ，読み出しのた
めの位相クロック信号ＲＣＬＫの周期ΔＴ₁＝５０ｎ
Ｓ，ΔＴ₂＝４０ｎＳ，ΔＴ₃＝３０ｎＳ，各焦点領域
間の距離Ｆ_J+1−Ｆ_J＝１５．３ｍｍとすれば、１番目
の振動子に対しては、図６に示すように遅延がないので
焦点領域間の距離換算の時間は、

【００３１】 ₁〔Ｔ〕_J,J+1＝１５．３×１０^-3／１５００音速＝１００００ｎＳとなり、（１）式より ₁〔Ｔ〕_J,J+1＝ΔＴ１・Ｎ１＝５０ｎＳ×２００＝１００００ｎＳとなる。

【００３２】次に、２番目の振動子に対しては、１番目
の振動子に比較して遅延量がたとえば１４８２ｎＳある
とすれば、読み出し時間は、₂ 〔Ｔ〕_J,J+1＝１００００−１４８２＝８５１８ｎｓとなり、 ΔＴ₁・Ｎ₁＋ΔＴ₂・Ｎ₂＋ΔＴ₃・Ｎ₃＝８５１８₂ 〔Ｎ〕_J,J+1＝２００＝Ｎ₁＋Ｎ₂＋Ｎ₃ が成立する。この最適解を求めると、₂〔Ｎ₁〕＝５
１，₂〔Ｎ₂〕＝１４９，₂〔Ｎ₃〕＝０となり、₂ 〔Ｔ〕_J,J+1＝５１×５０＋１４９×４０＝８５１０
ｎＳとなり、±１０ｎＳの誤差内に入る。

【００３３】第ｎ番目の振動子に対して最大遅延量が５
６１２ｎＳあるとすれば、読み出し時間はΔＴ₄＝２０
ｎＳとして_n 〔Ｔ〕_J,J+1＝１００００−５６１２＝４３８８ｎＳとなり、このときの最適解は_n〔Ｎ₁〕＝１３，
_n〔Ｎ₂〕＝０，_n〔Ｎ₃〕＝０，_n〔Ｎ₄〕＝１８７
となる。したがって、_n〔Ｎ〕_J,J+1＝１３＋１８７＝２００_n 〔Ｔ〕_J,J+1＝１３×５０＋１８７×２０＝４３９０となり、±１０ｎＳの誤差内となる。

【００３４】これらの説明では、１番目の振動子を基準
にして遅延量を決定していたが、この遅延量は振動子間
で相対的なものであり、最も適した振動子を探触子毎に
選択してもよい。

【００３５】いずれにせよ探触子の寸法的諸元が定まる
と、口径に応じて遅延量は一義的に算出可能であるの
で、たとえばパーソナルコンピュータ等で上記計算を行
い、（１），（２）式を解いて、その解いた結果をＲＯ
Ｍ２３に記憶しておく。

【００３６】ここで、同一波面の各フォーカス位置から
の各振動子への到達時間遅れ、すなわち遅延量は、前述
したようにフォーカス位置と各振動子との間の距離差を
音速で除して得られる値にほぼ等しい。厳密には、反射
体である人体臓器によって音速は異なっており、体温に
よってもその値は変動する。また、臓器間での複屈折に
より到達時間は計算値と一致しないが、現行の超音波診
断装置では、特殊用途を除外してこの近似値を用いて位
相合成し、画像表示させているが、充分実用に耐え得
る。

【００３７】また、図６に示すように深い焦点領域で
は、遅延量偏差はほぼ「０」となり、結果として受波ビ
ームは広がることとなる。そこで、選択する振動子の数
を多くして受波口径を大きくし、遅延量偏差を増大させ
て深部においても鮮明な画像が得られるようにしてい
る。

【００３８】次に遅延量設定のための概略動作について
説明する。ディジタル整相回路１５では、サンプリング
周期Ｔｓで各プリアンプ１４の出力信号をＡ／Ｄ変換
し、ＦＩＦＯメモリに順次格納していく。ごきときのＭ
個のＦＩＦＯのデータ格納深さは、図６で示すように、
早く到達した音波のデータはより深い位置に格納され
る。ＦＩＦＯメモリは位相バッファメモリとして機能す
るので、最大遅延時間Ｔｍａｘ後、コントローラ６から
ストロボ信号ＳＴＲとクロック信号ＣＬＫとを出力し、
これにより位相クロック信号発生回路１６を制御する。
位相クロック信号発生回路１６では、ストロボ信号ＳＴ
Ｒとクロック信号ＣＬＫ（ＣＰＵの基本クロック信号と
は別のクロック信号）とを受理して、位相クロック信号
ＲＣＬＫを、順次必要音線が終了するまで出力する。こ
の位相クロック信号ＲＣＬＫによってＦＩＦＯメモリか
ら読み出されたデータは、Ｄ／Ａ変換され、ローパスフ
ィルタでスムージング処理される。

【００３９】ＦＩＦＯメモリからのデータの読み出しに
際しては、図６に示す位相と逆の遅延を与えて読み出し
制御すれば、信号加算回路２０において各焦点領域Ｆ０
…における波面が同一時刻に合成される。早く到達した
データはＦＩＦＯメモリの深い位置にあるので、他より
遅く位相クロック信号ＲＣＬＫを入力して読み出し、最
も遅く到達したデータに対しては、最も早く位相クロッ
ク信号ＲＣＬＫを入力することで、同一時刻上に有効デ
ータを並列に一致させることができる。

【００４０】このような位相クロック発生回路１６の動
作を、図２の回路及び図３に示すタイミングチャートに
したがって説明する。

【００４１】前述のように、位相クロック発生回路１６
は、Ｍ個のディジタル整相回路１５のそれぞれに対して
所定のタイミングで読み出し用の位相クロック信号を出
力し、各振動子からの反射エコーの位相が合うように、
ＦＩＦＯメモリに記憶された反射エコーデータの読み出
しタイミングを制御する。

【００４２】この場合には、図３に示すように、まず、
バーＷＭＯＤＥをＨレベルにセットし、各ゲート３４，
３５，３６を読み出しクロック信号出力モードに切り換
える。振動子駆動開始のためのＳＴＲ信号が入力される
と、フリップフロップ３７がセットされ、これにより出
力ＩＮＨ信号が有効（Ｈレベル：図３参照）となる。こ
れにより、ＦＩＦＯメモリのデータが無効となり、適正
な遅延を受けていないデータが読み出されるのを防止し
ている。また、ＳＴＲ信号によって第３カウンタ３３が
クリアされ、アドレスＡは「０」となる。このアドレス
Ａは遅延量格納メモリ３０のアドレス入力端子に入力さ
れ、対応するアドレスのデータＤ，Ｆが出力される。一
方、第１、第２カウンタ３１，３２にはＳＴＲ信号が入
力され、ロード状態となっているので、第１カウンタ３
１にはクロック信号ＣＬＫの分周比に関するデータ、す
なわち読み出しタイミングの複数の周期ΔＴ₁，ΔＴ₂
…のデータＤがプリセットされ、第２カウンタ３２には
分周されたクロックの個数、すなわち各周期ΔＴ₁，Δ
Ｔ₂のクロックの切替えのためのデータＦ（前記
（１），（２）式のＮ_iに相当する）がプリセットされ
る。

【００４３】第１、第２のカウンタ３１，３２は、コン
トローラ６からの入力クロック信号ＣＬＫによって減カ
ウントされ、ボロー信号が出力される毎に位相クロック
信号ＲＣＬＫを出力する。また、ボロー信号が出力され
る毎に、新たなデータＤがプリセットされる。したがっ
て、第１カウンタ３１からは、入力クロック信号ＣＬＫ
を１／Ｄ分周した周波数の位相クロック信号ＲＣＬＫが
出力される。これを図３に示しており、位相ロック信号
の周期Ｔｃは、

【００４４】Ｔｃ＝Ｄ×ΔＴ_i Ｄ：第１カウンタ３１にプリセットされるデータ ΔＴ_i：入力クロック信号ＣＬＫの周期

【００４５】となる。したがって、前記データＤを周期
ΔＴ₁，ΔＴ₂…に応じて、各振動子に対応させてＭ個
の位相クロック発生回路毎に設定することによって、各
ディジタル整相回路１５ごとに適正な遅延量が設定され
る。また、第１カウンタ３１からボロー信号が出力され
ると、フリップフロップ３７の出力信号Ｑがリセット
さ、インヒビット信号ＩＮＨは無効（Ｌレベル：図３参
照）となる。これにより、ＦＩＦＯメモリのデータは有
効となる。なお、最初の位相クロック信号が出力される
までの期間Ｔｃ０（ステアリング遅延期間）において
は、比較的長い周期ΔＴ０の入力クロック信号が用いら
れる。これにより、常に周期ΔＴ_iの入力クロック信号
を用いる場合に比較して、カウンタの構成を小さくする
ことができる。

【００４６】また、第１カウンタ３１からのボロー信号
を受けて、第２カウンタ３２は入力クロック信号を減カ
ウントする。たとえば、この第２カウンタ３２には２番
目の振動子に関しては、前記計算例における₂[ Ｎ₁〕
に相当するデータＦとして「５１」がプリセットされ、
第１カウンタ３１からΔＴ₁＝５０ｎＳの５１個のボロ
ー信号（位相クロック信号ＲＣＬＫ）が出力されると、
第２カウンタ３２からボロー信号が出力される。このボ
ロー信号はゲート回路３５を介して信号Ｇとして第３カ
ウンタ３３に入力される。これにより、第３カウンタ３
３が入力クロック信号ＣＬＫをカウントし、このカウン
ト値Ａが、遅延量格納メモリ３０のアドレス入力端子に
入力される。これにより、遅延量格納メモリ３０から
は、次の周期ΔＴ₂の位相クロック信号発生のためのデ
ータＤ（ΔＴ₂＝４０ｎｓ）、次のデータＦ（「１４
ａ」）及び口径可変のための制御信号ＤＹＦが出力され
る。制御信号ＤＹＦは、各フォーカス位置における受波
口径を制御するための信号であり、前記データＤ及びＦ
とともに、遅延量格納メモリ３０に格納されている。一
般的には、浅部においては信号ＤＹＦは無効とし、深部
で有効となるように設定されており、入力クロック信号
ＣＬＫに同期して、浅部は口径が小さくなり、深部に行
くに従って口径が大きくなる。

【００４７】以下、同様にして受波ビームの終了点まで
位相クロック信号及びフォーカス位置切り換えのための
信号が位相ロック発生回路１６で生成され出力される。

【００４８】図４は遅延量格納メモリ３０にデータを書
き込む際のタイミングチャートを示している。図に示す
ように、データを書き込む場合には、バーＷＭＯＤＥ信
号をＬレベルとする。これにより、各ゲート回路３４〜
３６はデータ書き込みモードに設定される。そして、ス
トロボ信号ＳＴＲ及びコントローラ６からの基本クロッ
ク信号によって生成された書き込みパルスＣＬＫのタイ
ミングで、外部データＥＸＤが遅延量格納メモリ３０内
に書き込まれる。また、所定のアドレスにダイナミック
フォーカスのための信号ＤＹＦが書き込まれる。

【００４９】ここで、ディジタル整相回路１５のＦＩＦ
Ｏメモリの最大長ＦＬmax は、最も遅延量の大きい図５
のフォーカス位置Ｆ０の１〜Ｍの位相に対応し、

【００５０】ＦＬmax ＝Ｔmax ／ΔＴＴmax ：最大遅延量 ΔＴ：Ａ／Ｄ変換回路のサンプリング周期で与えられる。このとき、Ｔmax ≒８μｓ ΔＴ＝５０ns とすれば、ＦＬmax は１６０程度となる。また、ビット
幅はＡ／Ｄ変換回路の構成によるが、ドプラ信号も処理
する場合には１２ビット以上が好ましい。

【００５１】また、 ΔＴ₁＝５０ｎｓ，ΔＴ_i＝１０ｎｓとすれば、Ｄ≒８０００／５０＝１６０（８ビット）となり、焦点領域Ｆを２０点とし、それぞれを４つの周
期のクロックで読み出すとすれば、このために５ビット
必要であり、さらに信号ＤＹＦとして１ビット必要であ
るので、合計１４ビットのデータ幅となる。したがっ
て、このような例の場合には、遅延量格納メモリ３０の
メモリ容量は、１４ビット×２０となる。

【００５２】また従来のディジタルメモリのアクセスタ
イムの最小値は２０ｎＳ程度なので、遅延分解度は２０
ｎＳとなる。また最高サンプリングクロック周期は４０
ｎＳとなる。

【００５３】これに対して本実施例では、クロック信号
ＣＬＫの周期を１０ｎＳとして、第１及び第２カウンタ
３１，３２により分周して位相クロック信号ＲＣＬＫを
作成するために、遅延分解度は１０ｎＳとなり、分解度
が小さくなり有利となる。

【発明の効果】以上のように、本発明では、遅延処理を
ディジタル的に行っているので、アナログ方式に多段フ
ォーカス構成を容易に実現することができる。また、ダ
イナミックフォーカスを行う際に、各振動子の遅延量に
基づき、複数のクロックを組み合わせた、記録時のクロ
ック数と略同一のクロックで読み出しタイミングを調整
しているので、反射エコー信号の高域成分が失われるこ
とがなく、高画質な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による超音波診断装置のブロ
ック図。

【図２】前記装置の位相クロック発生回路のブロック
図。

【図３】前記装置のデータ読み出し時のタイミングチャ
ート。

【図４】前記装置の遅延データ等の格納時のタイミング
チャート。

【図５】受波ダイナミックフォーカスにおける位相合成
の概念図。

【図６】受波ダイナミックフォーカスにおける位相合成
の概念図。

【図７】従来のダイナミックフォーカス方式超音波診断
装置の受波部ブロック図。

【図８】従来装置の位相制御回路のブロック図。

【図９】従来のディジタル方式の整相回路のブロック
図。

【図１０】従来の整相回路に用いられるタイミング制御
回路のブロック図。

【符号の説明】

１超音波診断装置２探触子３コントローラ９受波フォーカス部１５ディジタル位相回路１６位相クロック発生回路３０遅延量格納メモリ３１第１カウンタ３２第２カウンタ３３第３カウンタ

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】フェーズドアレイ方式の複数の振動子を有
する探触子から得られた反射エコーを所定数サンプリン
グしてディジタル信号に変換し、この反射エコーデータ
を記憶手段に記憶するとともにその読み出しタイミング
を調整し、各反射エコーデータを整相するダイナミック
フォーカス方式の超音波診断装置において、前記探触子及びその口径によって定められた各振動子の
遅延量に基づき、周期が異なる複数のクロックを組み合
わせた、記憶蒸着のサンプリング数と略同数のクロック
で前記読み出しタイミングを調整するタイミング調整手
段と、前記タイミング調整手段で調整された読み出しタイミン
グで各振動子の反射エコーデータを前記記憶手段から読
み出す読み出し手段と、を備えた超音波診断装置。