JPH0592005A

JPH0592005A - 超音波影像装置

Info

Publication number: JPH0592005A
Application number: JP3042133A
Authority: JP
Inventors: Tourai Riyuu; 東来劉; Atsuo Iida; 安津夫飯田; Takuya Noda; 拓也野田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、超音波照射に従って被検査物体の断
層像を得る超音波影像装置に関し、小さなハードウェア
量に従いつつ、被検査物体中の音速の不均一性に起因す
る画像劣化を防止して高精度の画像を得るようにするこ
とを目的とする。【構成】受信信号の位相に従って、被検査物体中の音速
の不均一性を検出する位相検出手段４５が、規定のサン
プリング周波数に従ってサンプリングされる検出対象の
２つの受信信号の相互相関値を算出する算出手段４５０
と、算出手段４５０の算出する相互相関値を補間する補
間手段４５１と、補間手段４５１の補間する相互相関値
から、相互相関値の算出対象となった２つの受信信号の
位相の乱れ値を検出する検出手段４５２とを備えること
で、被検査物体中の音速の不均一性を検出するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波照射に従って被
検査物体の断層像を得る超音波影像装置に関し、特に、
小さなハードウェア量に従いつつ、被検査物体中の音速
の不均一性に起因する画像劣化を防止して、高精度の画
像を得ることができるようにする超音波影像装置に関す
るものである。

【０００２】医療分野等を中心にして、物体内部を可視
化する超音波影像装置が広く用いられている。この超音
波影像装置は、超音波を放射する電気音響変換素子を１
列に配設し、物体内の点から反射されてくる超音波をこ
の電気音響変換素子で検出して、遅延処理に従ってこの
検出値を整相してから加算していくことで、物体内の特
定の点にフォーカスされた影像信号を得るようにすると
ともに、超音波を放射する電気音響変換素子を走査する
ことでフォーカス点を直線上に走査したり、遅延処理を
制御することでフォーカス点を扇形に走査したりしてい
くことで、物体内部の断層像を得るようにしていく構成
を採るものである。このような構成を採るものであるこ
とから、物体内部の音速が均一でないと鮮明な画像を得
ることができなくなる。これから、超音波影像装置で
は、被検査物体中の音速の不均一性に起因する画像劣化
を防止できるようにする手段を備えていく必要がある。

【０００３】

【従来の技術】先ず最初に、特開昭５３−２８９８９号
公報や特開昭５４−９６２８６号公報に開示されている
超音波影像装置の回路構成に従って、超音波影像装置の
基本動作について説明する。

【０００４】図９に、この超音波影像装置の回路構成を
図示する。図中、１-i（ｉ＝１〜ｎ）は１列に配列され
て、超音波を放射するとともに反射されてくる超音波を
検出する複数の電気音響変換素子、２は各電気音響変換
素子１-iに電気パルスを印加することで超音波放射を制
御する送信回路、３-i（ｉ＝１〜ｎ）は電気音響変換素
子１-iの検出する反射超音波信号を増幅するプリアン
プ、４-i（ｉ＝１〜ｎ）はＬＣ回路により構成されて、
プリアンプ３-iの出力する電気信号を設定変更可能な遅
延量でもって遅延する小遅延線、５-i（ｉ＝１〜ｎ）は
ＬＣ回路により構成されて、小遅延線４-iの出力する電
気信号を設定変更可能な遅延量でもって遅延する固定遅
延線、６は固定遅延線５-iの出力する電気信号を整相加
算する加算回路、７は小遅延線４-i及び固定遅延線５-i
の遅延量を管理するＲＯＭ、８はＲＯＭ７の管理する遅
延量に従って小遅延線４-i及び固定遅延線５-iに遅延量
を設定する制御回路である。

【０００５】ここで、小遅延線４-iと固定遅延線５-iと
いう２種類の遅延手段を設けてあるのは、小遅延線４-i
でもって微小な遅延量の設定を可能にすることで、固定
遅延線５-iの遅延量の量子化を大きくしてコストの低減
を実現することにその理由がある。また、固定遅延線５
-iは、特開昭５３−２８９８９号公報で開示されている
ように、実際には、図１０に示すようなタップ付きの遅
延と加算を同時に行う構成のもので用意されて、小遅延
線４-iの出力をスイッチを介してこのタップに入力して
いくことで１つだけ足りるようにするとともに、加算回
路６を省略できるようにする構成が採られている。ま
た、小遅延線４-iの代わりに、ミキサ等を用いる位相変
換回路が用いられることもある。

【０００６】このように構成されるときにあって、図１
１に示すように、ｎ個備えられる電気音響変換素子１-i
群の中心点Ｏの真下の距離Ｌにある点Ｐにフォーカスし
ようとする場合には、中心点Ｏと中心点Ｏから数えてｉ
番目の電気音響変換素子１-iとの間の距離をＸ_iとする
ならば、このｉ番目の電気音響変換素子１-iの遅延量τ
_iを、

【数１】但し、ｃ：超音波の音速 τ₀：τ_iが正となるための定数に設定して、この遅延
量τ_iにより整相されたｎ個の電気音響変換素子１-iの
受信信号を加算していくことで実現されることになる。
すなわち、中心点Ｏから数えてｉ番目の電気音響変換素
子１-iは、点Ｐとの距離が長くなる分遅れて超音波の反
射波が到達するので、その遅れ分中心点Ｏよりも遅延量
τ_iを短く設定することで整相するとともに、その整相
された受信信号を加算していくことで、点Ｐへのフォー
カスを実現するのである。ここで、このＸ_iは、

【数２】但し、ｐ：電気音響変換素子１-iのピッチ間隔で表され
るものである。

【０００７】そして、超音波影像装置では、超音波を放
射検出する電気音響変換素子１-i群を走査していくこと
でフォーカス点を直線上に走査したり、遅延処理を制御
することでフォーカス点を扇形に走査したりしていくこ
とで、このようにして得られるフォーカスされた影像信
号を合成して物体内部の断層像を得るのである。

【０００８】なお、この遅延量τ_iの設定は、具体的に
は、固定遅延線５-iの量子化誤差をΔτとするならば、
各固定遅延線５-iの遅延量Ｔ_iは、Ｔ_i＝ｉｎｔ（τ_i／Δτ）×Δτ 但し、ｉｎｔ：小数点以下を切り捨てた整数値に従って
設定され、一方、小遅延線４-iの遅延量ｔ_iは、ｔ_i＝τ_i−Ｔ_i に従って設定されるものであって、ＲＯＭ７は、予め算
出されるこれらの遅延量を管理し、制御回路８は、この
ＲＯＭ７の管理する遅延量を読み出して、小遅延線４-i
及び固定遅延線５-iの遅延量をこの値に設定していくの
である。また、小遅延線４-iの代わりに位相変換回路が
用いられる場合には、この位相変換回路は、下式により
規定される位相シフト量Δφ_i Δφ_i＝２πｆ₀×ｔ_i 但し、ｆ₀：超音波の中心周波数分の位相シフト処理を
実行していくことになる。

【０００９】このように構成される超音波影像装置で
は、上述のことからも明らかなように、物体内部の音速
ｃが一定であることを条件としている。しかるに、人体
の組織では、筋肉や肝臓等の組織の音速が１５７０ｍ／
ｓと速いのに対して、体表近くにある脂肪の組織の音速
は１４８０ｍ／ｓと遅くなる。そして、この脂肪の組織
は、図１２に示すように、体の位置によってその厚さが
異なっている。これから、人体を検査対象とすると、受
信波の波面がくずれてフォーカスが劣化し、鮮明な影像
が得られないという問題点がでてくることになる。

【００１０】次に、この問題点の解決を図るために用い
られている従来技術について説明する。図１３に、これ
らの従来技術の基本回路構成を図示する。図中、図９で
説明したものと同じものについては同一の記号で示して
ある。この回路構成から分かるように、従来技術では、
音速の不均一性に起因する影像の劣化を防止するため
に、新たに位相検出回路９を備える構成を採っている。

【００１１】この位相検出回路９は、「ＵＳＰ４８１７
６１４」で開示されるように、隣接する電気音響変換素
子１-iの受信信号を処理対象信号として入力として、こ
の「ＵＳＰ４８１７６１４」や「ＵＳＰ４４７１７８
５」で開示されるように、入力する２つの処理対象信号
の相互相関値を算出することで、２つの受信信号の時間
的なズレを特定して受信波の波面の乱れを検出し、「Ｕ
ＳＰ４４８４４７７」で開示されるように、この特定さ
れた時間的な変位の遅延量に従って、制御回路８に保持
される設定用の遅延量を書き換えていくことで、受信波
の波面の乱れを補正していく処理を行うものである。こ
こで、この相互相関の演算処理は、アナログ信号処理に
従って実行されることもあるが、「ＵＳＰ４４７１７８
５」や「ＵＳＰ４４８４４７７」に開示されるように、
ディジタル信号処理に従って実行されることもある。

【００１２】図１４に、この位相検出回路９の詳細な回
路構成を図示する。この図に示すように、位相検出回路
９は、プリアンプ３-iの出力する受信信号を一時的に記
憶する波形メモリ１０と、波形メモリ１０から隣接する
電気音響変換素子１-iの受信信号を選択して相互相関値
を算出する相互相関器１１と、相互相関器１１の算出す
る相互相関値の最大値を示す時間変位を検出する変位検
出器１２と、変位検出器１２の検出する時間変位を積算
していくことで全受信信号の遅延量を決定して制御回路
８に通知する積算器１３とから構成されるものである。
なお、波形メモリ１０がディジタルメモリで構成される
場合には、Ａ／Ｄコンバータが必要になり、アナログメ
モリで構成される場合には、サンプル・ホールド回路が
必要となるが、これらは、波形メモリ１０に含まれてい
るものとして図示するのを省略してある。

【００１３】すなわち、この位相検出回路９は、図１５
（ａ）に示すような規定のサンプリング時間間隔Δｔで
もってサンプリングされる隣接する２つの電気音響変換
素子１-iの受信信号ｕ₁(ｔ），ｕ₂(ｔ）に対して、

【数３】但し、ｔ₁〜ｔ₂：演算時間範囲で表される相互相関演
算を施すことで、図１５（ｂ）に示すように、各時間変
位τ_i（≡Δｔ×ｉ）での相互相関値Ｑ（τ_i）を算出
して、この相互相関値Ｑ（τ_i）の内の最大値をとる時
間変位τ_Mを特定していくことで、演算対象の２つの受
信信号の遅延量τ_Mを決定していくとともに、この遅延
量τ_Mを積算していくことで全受信信号の遅延量を決定
して制御回路８に通知していくのである。

【００１４】なお、この位相検出回路９の台数は、１台
だけ備える構成を採って、この１台の位相検出回路９
が、全受信信号の遅延量を決定していくという構成を採
る場合もあるし、あるいは、電気音響変換素子１-iの台
数から“１”引いた台数備える構成を採って、各位相検
出回路９が対応の受信信号の遅延量を決定していくとと
もに、制御回路８側でこの遅延量の積算処理を実行して
いくことで全受信信号の遅延量を決定していくという構
成を採る場合もある。

【００１５】また、図１３の従来技術では、位相検出回
路９がプリアンプ３-iの出力信号を検出対象とするもの
で示してあるが、これは、固定遅延線５-iが図１０に示
すような遅延と加算を同時に行う構成のものを用いてい
るために、固定遅延線５-iから個々の遅延出力を取り出
せないことにその理由があるのであって、遅延だけを行
うものを個々に備える構成を採る場合には、音速が均一
であるときに整相されることになる固定遅延線５-iの出
力信号を検出対象とすることの方が好ましいのである。

【００１６】その他の従来技術として、「ＵＳＰ４８３
５６８９」で開示されるように、直交検波を用いて音速
の不均一性に起因する影像の劣化を補正していくものが
開示されている。

【００１７】以上に説明した従来技術の構成では、送信
の際に発生する波面の乱れを考慮していないが、この送
信の際に発生する波面の乱れの影響が小さなものである
ということは、「S.W.FLAX and M.O'DONNEL,"Phase-Abe
rration Correction Using Signals From Point Reflec
tors and Diffuse Scatterres:Basic Principles",IEEE
TRANSACTION ON ULTRASONICS,FERROELECTRICS,AND FRE
QUENCY CONTROL,VOL 35,NO.6,NOVEMBER 1988,p758-767
」で示唆されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、位相
検出回路９は、音速の不均一性に起因する影像劣化を防
止のために必要とされる受信信号の遅延量を決定してい
くために、電気音響変換素子１-iの受信信号の相互相関
演算処理を実行していくことになるが、この相互相関値
は、図１５（ｂ）にも示したように、受信信号のサンプ
リング時間間隔Δｔでもって求められるために、位相検
出回路９により決定される遅延量がこのΔｔの誤差を含
んでしまうことになる。これから、遅延量を積算してい
くときに、この誤差が蓄積してしまうことで電気音響変
換素子１-iの受信信号の遅延量が正確に求められないこ
とになる。

【００１９】この問題点を解決するために、上述の「S.
W.FLAX and M.O'DONNEL 」の文献では、超音波周波数と
して３．５ＭＨｚを用いているときに、本来であれば、
２０ＭＨｚ程度のサンプリング周波数により規定される
遅延量精度で十分であるにもかかわらず、累積誤差を防
ぐために、受信信号を１００ＭＨｚでサンプリングして
いくことで対処するという方法を開示している。しかし
ながら、このようにサンプリング周波数を高くするとい
うことは、サンプリングデータを多く採取しなければな
らず、これがために、位相検出回路９の回路規模が膨大
なものになるという問題点があった。すなわち、従来技
術では、音速の不均一性に起因する影像劣化を防止し
て、高精度の画像を得るようにするためには、膨大なハ
ードウェア量を持つ回路を要求されるという問題点があ
ったのである。

【００２０】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、超音波照射に従って被検査物体の断層像を得
る超音波影像装置において、小さなハードウェア量に従
いつつ、被検査物体中の音速の不均一性に起因する画像
劣化を防止して、高精度の画像を得ることができる新た
な超音波影像装置の提供を目的とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】図１に本発明の原理構成
を図示する。図中、３０は超音波検出端、４０は超音波
影像装置本体である。超音波検出端３０は、１列又は格
子状に配列されて、被検査物体に対して超音波を放射す
るとともに、被検査物体から反射される超音波を電気信
号に変換する複数の電気音響変換素子３１-i（ｉ＝１〜
ｎ）から構成される。

【００２２】超音波影像装置本体４０は、送信手段４１
と、電気音響変換素子３１-i対応に備えられる整相手段
４２-i（ｉ＝１〜ｎ）と、記憶手段４３と、基準信号発
生手段４４と、１つ又は複数の検出単位手段に従って構
成される位相検出手段４５と、加算手段４６と、表示信
号生成手段４７と、表示手段４８と、制御手段４９とを
備える。

【００２３】この送信手段４１は、電気音響変換素子３
１-iに電気パルスを印加することで超音波放射を制御
し、整相手段４２-iは、電気音響変換素子３１-iの出力
する受信信号をその電気音響変換素子３１-iと被検査物
体との距離に応じて遅延することで整相し、記憶手段４
３は、整相手段４２-iに設定されることになる電気音響
変換素子３１-iと被検査物体との距離に応じた遅延量を
管理し、基準信号発生手段４４は、受信信号と同一の周
波数を持つ基準信号を発生し、位相検出手段４５の検出
単位手段は、規定のサンプリング周波数に従ってサンプ
リングされる電気音響変換素子３１-i又は整相手段４２
-iの出力する隣接する２つの受信信号（この内の１つの
受信信号に代えて基準信号発生手段４４の発生する基準
信号が用いられることもある）の相互相関値を算出する
算出手段４５０と、算出手段４５０の算出する相互相関
値を補間する補間手段４５１と、補間手段４５１の補間
する相互相関値から受信信号の位相の乱れ値を検出する
検出手段４５２とを備えることで、音速の不均一に起因
する受信信号の位相の乱れ値を検出し、加算手段４６
は、整相手段４２-iの出力する整相された受信信号を加
算し、表示信号生成手段４７は、加算手段４６の出力す
る加算信号を輝度変換することで表示信号を生成し、表
示手段４８は、表示信号生成手段４７により生成される
表示信号を可視化し、制御手段４９は、これらの手段の
制御処理を実行する。

【００２４】補間手段４５１は、算出手段４５０により
算出される相互相関値に従って、用意される係数未定の
高次の補間関数のその係数を算出して補間関数の関数形
態を決定していくことで、算出手段４５０により算出さ
れる相互相関値を補間していくように処理することがあ
り、更に、このとき、算出手段４５０により算出される
相互相関値の値関係から、最大の相互相関値をとる領域
を特定して、その領域に含まれる相互相関値に従って補
間関数の関数形態を決定していくように処理することが
ある。

【００２５】

【作用】本発明では、位相検出手段４５の算出手段４５
０は、規定のサンプリング周波数に従ってサンプリング
される２つの受信信号の相互相関値を算出し、補間手段
４５１は、このサンプリング時間間隔単位に従って算出
される相互相関値の更に細かな時間間隔での相互相関値
を特定できるようにと補間し、検出手段４５２は、この
補間された相互相関値の最大値を示す時間変位τ_Mを特
定していくことで、隣接する２つの受信信号の持つ遅延
量の違いを特定していくとともに、自検出単位手段又は
他の検出単位手段により求められるこれらの遅延量を累
算していくことで、全受信信号についての遅延量を決定
する。

【００２６】そして、検出手段４５２は、電気音響変換
素子３１-iの出力する受信信号を検出対象とする場合に
は、この決定した遅延量と、整相手段４２-iに設定され
ている記憶手段４３の管理する対応の遅延量との差分値
を算出することで、音速の不均一性に起因する位相の乱
れの遅延量を検出し、一方、整相手段４２-iの出力する
受信信号を検出対象とする場合には、この決定した遅延
量を音速の不均一性に起因する位相の乱れの遅延量とし
て検出し、制御手段４９は、このようにして検出された
位相の乱れの遅延量に従って、整相手段４２-iに設定し
た遅延量を補正していくように処理する。

【００２７】ここで、この処理にあって、算出手段４５
０が基準信号発生手段４４の発生する基準信号と受信信
号との相互相関値を算出するときには、基準信号を共通
の基準とする遅延量が検出されるので、検出手段４５１
は、遅延量の累算処理を行うことなく全受信信号につい
ての遅延量を決定していくことになる。

【００２８】このようにして、本発明では、受信信号の
サンプリング周波数を高くしなくても、サンプリング周
波数より高い分解能でもって受信信号の遅延量が決定さ
れるので、累算処理により遅延量を決定していく場合に
あっても、整相手段４２-iに設定していく遅延量をサン
プリングによる累積誤差がない状態で決定できるように
なる。これから、被検査物体中の音速の不均一性に起因
する画像劣化を防止して、高精度の画像を得ることがで
きるようになるのである。

【００２９】

【実施例】以下、実施例に従って本発明を詳細に説明す
る。図２に、本発明の一実施例を図示する。図中、図１
３及び図１４で説明したものと同じものについては同一
の記号で示してある。ここで、この実施例では、位相検
出回路９を１台用意し、全プリンアンプ３-iの出力する
受信信号をこの位相検出回路９の波形メモリ１０に記憶
して、被検査物体中の音速の不均一性に起因する遅延量
の乱れを検出していくことで、音速の不均一性に起因す
る画像劣化を補正していく構成を想定している。

【００３０】この実施例と、図１３及び図１４で説明し
た従来技術とを比較すれば分かるように、本発明では、
被検査物体中の音速の不均一性を補正する遅延量を決定
するために、新たに位相検出回路９の中に補間器２０を
備える構成を採っている。

【００３１】この新たに備えられる補間器２０は、受信
信号のサンプリング周波数と同一の時間間隔により求め
られる相互相関器１１の算出する相互相関値を補間し
て、更に細かな時間間隔での相互相関値を特定できるよ
うにと処理するものである。そして、本発明の変位検出
器１２は、この補間器２０の補間する相互相関値の最大
値を示す時間変位を検出し、積算器１３は、変位検出器
１２の検出する時間変位を累算していくことで全受信信
号の遅延量を決定して、制御回路８に通知していくよう
処理するものである。

【００３２】次に、この補間処理の一例について説明す
る。補間器２０は、相互相関器１１から〔数３〕式で示
される離散的な相互相関値Ｑ（τ_i）を受け取ると、先
ず最初に、受け取ったＱ（τ_i）の内で最大値を示すＱ
（τ_i）を検出する。すなわち、図３に示す例で説明す
るならば、Ｑ（τ_j）を検出するのである。続いて、こ
の最大値を示すＱ（τ_j）の両側に位置するＱ（τ_i）
の内の大きい値を示す方のＱ（τ_i）を特定する。すな
わち、図３に示す例で説明するならば、Ｑ（τ_j+1）と
Ｑ（τ_j-1）の内の大きい値を示す方のＱ（τ_i）を特
定するのである。このようにして、補間器２０は、受け
取った相互相関値Ｑ（τ_i）の中から最大値Ｑ₁と、そ
の最大値Ｑ₁に隣接する相互相関値Ｑ（τ_i）の内の大
きい方の値Ｑ₂という２つの値を特定する。図３からも
分かるように、この２つのＱ₁値とＱ₂値の間に、相互
相関値Ｑ（τ_i）の正確な最大値Ｑ_Mが存在することに
なる。

【００３３】補間器２０は、相互相関値Ｑ（τ_i）が周
期的に変化するという性質を利用して、Ｑ₁値とＱ₂値
の内の小さなτを示す時間点に時間原点を移動したＱ（τ_i）＝Ａｃｏｓ（τ−Δτ_M）＊Δτ_Mは最大値Ｑ_Mを示す時間と時間原点との時間差
という関数を仮定する。この関数に、上述のＱ₁とＱ₂
を代入してみると、図３に示すように、Ｑ₁値の方に時
間原点がある場合には、Ｑ₁＝Ａｃｏｓ（−Δτ_M）Ｑ₂＝Ａｃｏｓ（Δｔ−Δτ_M）が得られる。この２つの式から、

【数４】が導かれるので、最大値Ｑ_Mを示す時間と時間原点との
時間差Δτ_Mは、

【数５】に従って決定されることになる。

【００３４】これから、補間器２０は、２つのＱ₁値と
Ｑ₂値を特定すると、

【数６】に従って算出値αを算出することで、相互相関器１１の
算出する相互相関値を補間し、この補間処理を受けて、
変位検出器１２は、この算出値αを検索キーにして、用
意してあるｔａｎの逆関数のテーブルを検索することで
時間差Δτ_Mを検出し、時間原点の移動値τ_iとこの時
間差Δτ_Mとを加算していくことで、演算対象とした２
つの受信信号の正確な遅延量τ_Mを決定し、この決定処
理を受けて、積算器１３は、この決定された遅延量τ_M
を累算していくことで全受信信号の遅延量を決定して、
制御回路８に通知していくよう処理するものである。

【００３５】この遅延量を受け取ると、制御回路８は、
従来技術と変わることない処理に従って、小遅延線４-i
に音速の不均一性を補正するための遅延量を設定してい
く。すなわち、積算器１３から通知される遅延量と、そ
の通知される遅延量の受信信号に対応付けられるＲＯＭ
７の管理する対応の遅延量（〔数１〕で説明した遅延
量）との差分値を算出することで、音速の不均一性に起
因する位相の乱れの遅延量を検出して、小遅延線４-iに
設定してある遅延量をこの検出した遅延量分補正してい
くのである。

【００３６】このようにして、本発明では、位相検出回
路９は、サンプリング周波数より高い分解能でもって受
信信号の遅延量を検出していくものであることから、受
信信号のサンプリング周波数を高くしなくても、累積誤
差を防止して、小遅延線４-iに設定していく遅延量を正
確に決定できるようになるのである。これにより、被検
査物体中の音速の不均一性に起因する画像劣化を防止し
て、高精度の画像を得ることができるようになる。

【００３７】図４及び図５に、本発明の他の実施例を図
示する。この図４の実施例は、電気音響変換素子１-iで
受信する超音波の受信波と同一の周波数を持つ基準信号
を発生する基準信号発生器２１を備えて、相互相関器１
１は、波形メモリ１０から読み出す受信信号と、この基
準信号発生器２１の発生する基準信号との相互相関値を
算出し、補間器２０は、この基準信号を用いる相互相関
値を補間していくことで構成した実施例である。この構
成を採ると、変位検出器１２は、基準信号を共通の基準
として各受信信号の持つ遅延量を検出していくものであ
ることから、図２の実施例で必要とした積算器１３を省
略できることになる。

【００３８】なお、このとき、基準信号発生器２１が、
基準信号の位相を受信信号対応に変化させて、受信信号
に対応付けられるＲＯＭ７の管理する対応の遅延量とな
るようにと変化させる構成を採ると、変位検出器１２
は、補正対象の遅延量を直接検出できるようになるの
で、制御回路８は、上述の差分処理を実行しなくても済
むようになる。また、基準信号発生器２１を備えずに、
加算回路６の出力する整相加算された受信信号を基準信
号として用いることも可能である。このときも、制御回
路８は、上述の差分処理を実行しなくても済むようにな
る。

【００３９】図５の実施例は、プリアンプ３-iの出力す
る受信信号を、Ａ／Ｄ変換器２２でディジタル値に変換
してメモリ２３に積み重ねて格納していくとともに、こ
の積み重ねたディジタル値の読出位置を制御していくこ
とで遅延処理を実行していく構成を採るものに対して、
本発明を適用した実施例である。図１０で説明したよう
に、小遅延線４-i及び固定遅延線５-iによる遅延構成を
採ると、現実の問題として、小遅延線４-i及び固定遅延
線５-iにより遅延された受信信号を個々に取り出すこと
ができない。これに対して、この図５の遅延構成を採る
と、加算回路６の入力段で受信信号を取り出せるので、
位相検出回路９は、補正対象の遅延量を直接検出できる
ようになるのである。これにより、制御回路８は、上述
の差分処理を実行しなくても済むようになる。

【００４０】図３で説明した補間処理は、サンプリング
時間間隔Δｔが粗くなると、図６に示すように最大値Ｑ
₁の検出に誤りがでることがあるために成立しなくな
る。このような不都合を解消するためには、区間〔τ_i,
τ_i+1〕毎に、Ｑ（τ）＝Ｑ（τ_i）＋ｂ_i（τ−τ_i）＋ｃ_i（τ−τ_i）²＋ｄ_i（τ−τ_i）³ という３次関数で近似して補間していく方法を採ること
が可能であり、特に、このような補間法として、境界に
おいて２次微分まで滑らかに連続するという条件を付加
していくスプライン補間を用いることが好ましい。

【００４１】図７及び図８に、このスプライン補間を用
いる場合の位相検出回路９の補間器２０の構成例を図示
する。この図７に示す補間器２０は、２次微分まで滑ら
かに連続する条件を付加するために相互相関値１１の算
出する相互相関値のすべてを記憶する第１のメモリと、
この第１のメモリの記憶データを用いてスプライン係数
を求める係数計算器と、この係数計算器より求められた
スプライン係数を用いて相互相関値の補間値を計算する
相関値計算器と、この相関値計算器の算出するデータ量
の増加した相互相関値を記憶する第２のメモリとを備え
る構成を採っている。そして、変位検出器１２が、この
第２のメモリの記憶データを用いて各受信信号の持つ遅
延量を検出していくことになる。一方、図８に示す補間
器２０は、スプライン係数が求まれば、最大値を示す時
間位置が直接的に求められることになるという性質を利
用して、補間器２０が、第１のメモリに相当するメモリ
と係数計算器だけを備える構成を採って、変位検出器１
２が、係数計算器の求めるスプライン係数を用いて各受
信信号の持つ遅延量を検出していくようにする構成例で
ある。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波影像装置の電気音響変換素子の受信信号の遅延量
をサンプリング周波数を高めることなく正確に決定でき
るようになるので、小さなハードウェア量に従いつつ、
被検査物体中の音速の不均一性に起因する画像劣化を防
止して、高精度の画像を得ることができるようになるの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例である。

【図３】本発明の処理の説明図である。

【図４】本発明の他の実施例である。

【図５】本発明の他の実施例である。

【図６】本発明の処理の問題点を説明する説明図であ
る。

【図７】位相検出回路の他の実施例である。

【図８】位相検出回路の他の実施例である。

【図９】超音波影像装置の回路構成図である。

【図１０】固定遅延線の説明図である。

【図１１】遅延量の説明図である。

【図１２】人体組織の説明図である。

【図１３】超音波影像装置の回路構成図である。

【図１４】位相検出回路の回路構成図である。

【図１５】相互相関演算の説明図である。

【符号の説明】

３０超音波検出端３１電気音響変換素子４０超音波影像装置本体４１送信手段４２整相手段４３記憶手段４４基準信号発生手段４５位相検出手段４６加算手段４７表示信号生成手段４８表示手段４９制御手段４５０算出手段４５１補間手段４５２検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１列又は格子状に配列されて、送信手段
により印加される電気パルスに応動して被検査物体に対
して超音波を放射するとともに、該被検査物体から反射
される超音波の受信波を電気信号に変換する複数の電気
音響変換素子(31)と、該電気音響変換素子(31)の出力す
る受信信号を該電気音響変換素子(31)と該被検査物体と
の距離に応じて遅延することで該受信信号を整相する整
相手段(42)と、該電気音響変換素子(31)又は該整相手段
(42)の出力する受信信号の位相の乱れ値を検出する位相
検出手段(45)とを備え、該位相検出手段(45)の検出値に
従って該整相手段(42)の遅延量を補正するとともに、該
整相手段(42)の出力する整相された受信信号の加算信号
を輝度変換して表示することで該被検査物体を可視化す
る超音波影像装置において、上記位相検出手段(45)が、１つ又は複数の検出単位手段
でもって構成されて、該検出単位手段が、規定のサンプ
リング周波数に従ってサンプリングされる検出対象の２
つの受信信号の相互相関値を算出する算出手段(450)
と、上記算出手段(450) の算出する相互相関値を補間する補
間手段(451) と、上記補間手段(451) の補間する相互相関値から、相互相
関値の算出対象となった２つの受信信号の位相の乱れ値
を検出する検出手段(452) とを備え、上記検出手段(452) の検出する位相の乱れ値の累積値に
従って、全受信信号の位相の乱れ値が検出されるよう構
成されることを、特徴とする超音波影像装置。
【請求項２】請求項１記載の超音波影像装置におい
て、補間手段(451) は、算出手段(450) により算出される相
互相関値に従って、用意される係数未定の高次の補間関
数の該係数を算出して該補間関数の関数形態を決定して
いくことで、該算出手段(450) により算出される相互相
関値を補間していくよう処理することを、特徴とする超音波影像装置。
【請求項３】請求項２記載の超音波影像装置におい
て、補間手段(451) は、算出手段(450) により算出される相
互相関値の値関係から、最大の相互相関値をとる領域を
特定して、該領域に含まれる相互相関値に従って、補間
関数の関数形態を決定していくよう処理することを、特徴とする超音波影像装置。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の超音波影像装
置において、算出手段(450) は、検出対象の受信信号の１つに代え
て、受信信号と同一の周波数を持つ基準信号を相互相関
値の算出対象とすることで、検出手段(452) により累積
処理の要求されない位相の乱れ値が検出されることにな
るよう処理することを、特徴とする超音波影像装置。