JPH1033534A - 超音波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル化された受波ビ−ムの形成に使用
する受波フォーカスデータを軽減した超音波装置を提供
すること。 【解決手段】 超音波振動子と、超音波信号をデジタル
信号に変換する変換手段と、該出力を格納する受波デー
タ格納手段と、該受波データを加算する信号加算手段
と、該信号を所定の順番に出力する出力制御手段と、該
出力信号の超音波画像を表示する表示手段とを有する超
音波装置であって、前記受波信号データの内、一番目に
読み出す受波信号データのアドレス値を格納する初期ア
ドレス格納手段と、各フォーカス段毎のアドレス値の差
分値を格納する差分値格納手段と、前記一番目に読み出
すアドレス値あるいは前段のアドレス値と前記差分値と
を加算するアドレス加算手段とを具備し、前記初期アド
レス格納手段に格納されるアドレス値と、前記差分値と
に基づいて、受波信号データを読み出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波装置に関
し、特に、超音波により物体を非破壊検査する装置、あ
るいは、医療診断に用いる超音波診断装置等の信号処理
装置のディジタル化に適用して有効な技術に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波装置は、図１１に示すよう
に、被検体に超音波を送波および受波する短冊状の超音
波振動子が複数個配列された超音波探触子１と、超音波
の送波と受波とを切り替えるアナログ送受切り替え回路
２と、各超音波振動子を駆動する送波回路３と、各超音
波振動子によって受波された受波信号に対して、各超音
波振動子間のフォーカス点（受波フォーカス点）までの
到達時間を補正するｍ個の受波信号処理手段４と、各受
波処理手段の出力を加算し一つの信号に合成する加算手
段５と、フィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変
増幅、スキャン変換等の信号処理を行う信号処理手段６
と、処理後の信号を画像情報として表示する表示手段７
とから構成されていた。

【０００３】なお、前述するｍ個の受波信号処理手段４
は、それぞれ１個に対して超音波振動子が１個接続され
ていた。

【０００４】送波回路３に駆動された超音波振動子は、
各超音波振動子ごとに設定された遅延時間で決定される
送波フォーカス点の位置および送波方向（ビーム方向）
に、超音波を送波する。

【０００５】一方、被験者の生体内で反射された超音波
は、超音波探触子１に設けられた各超音波振動子で受波
された後、アナログ送受切り替え回路２により、それぞ
れに超音波振動子に接続される受波信号処理手段４に導
かれる。

【０００６】各超音波振動子に対応した受波信号処理手
段４は、それぞれ所定量の遅延時間を持つ遅延手段を有
しており、受波信号をアナログ信号のままで処理する場
合はアナログ遅延線のタップを選択するにより、基準と
なる超音波振動子との遅延を行なっていた。なお、この
ときの遅延データは、タップ選択データとなっていた。

【０００７】一方、受波信号をディジタル処理する場合
は、まず、受波信号をＡ／Ｄ変換手段でサンプリング
（Ａ／Ｄ変換）した後、このデジタル信号をメモリに書
き込み、このメモリからの読みだしアドレスを各受波信
号処理手段間で変えることにより、遅延を行なってい
た。

【０００８】なお、このときの遅延データは、メモリの
読み出しアドレスであった。

【０００９】次に、遅延を与えられた受波信号は、位相
をそろえた後、加算手段５で加算され、受波超音波ビー
ムとなる。

【００１０】その後、整相加算された受波信号は、信号
処理手段６により、前述するフィルタリング、圧縮、エ
ッジ強調、時間可変増幅、スキャン変換等の信号処理を
施される。

【００１１】以上の操作を超音波ビームの方向を順次ず
らしながら走査することにより、表示手段７に断層像を
表示する。

【００１２】ただし、前述する各手段は、全体制御手段
２９により制御される。

【００１３】従来のディジタル処理を行う超音波装置で
は、回路部品の定数のバラツキ、回路部品の定数の温度
ドリフト、能動回路部品の飽和等のアナログ回路では回
避できない不具合を解消することが試みられている。

【００１４】しかしながら、単に信号処理をディジタル
化した場合、従来のアナログ回路を使用する超音波装置
と同様に、整相精度（遅延精度）１０ｎｓ以上を実現す
るためには、１００ＭＨｚ以上の高速なＡＤＣ（アナロ
グ−ディジタル変換器、Ａ／Ｄ変換器）が必要となる。

【００１５】したがって、低速のＡＤＣでディジタル化
し、信号処理（補間処理）で高精度な整相を実現する方
法が知られている。

【００１６】この方法では、基本的にはサンプリングさ
れたデータがメモリに記憶され、読み出し、あるいは書
き込みのアドレスによって、サンプリング単位での受波
信号の遅延が行なわれる。

【００１７】しかしながら、このサンプリング周期で遅
延の精度が得られない場合には、各種の補間処理により
受波信号の微小遅延がなされる。あるいは、サンプリン
グクロックを多層にし、この多層クロックの時間差で微
小遅延を行い、メモリに記憶しサンプリング単位で受波
信号の遅延を行なうという波面同期（凹面）サンプル技
術も知られている。

【００１８】前述する方法を用いる場合、従来ではメモ
リの読み出しアドレスを直接外部より受波信号のフォー
カス切り替えに応じて与えていた。

【００１９】以下、図１２は従来の超音波装置の受波処
理手段の概略構成を示すブロック図を示し、メモリの読
み出しアドレスの指定方法を説明する。なお、図１２に
示す受波処理手段は、補間によって微小遅延を行う構成
となっている。

【００２０】図１２に示す受波処理手段では、受波信号
はＡＤＣ９により量子化（サンプリング）され、遅延メ
モリ１０に書き込まれていた。このとき、遅延メモリ１
０に書き込まれるアドレスは、メモリアドレス設定部１
３で設定されていた。同様に、読み出しアドレスもま
た、メモリアドレス設定部１３で別に設定されていた。

【００２１】たとえば、読み出し時に受波信号に遅延を
与える場合、まず、遅延を与える読み出しアドレスが、
受波フォーカスデータメモリ３２より読み出され、遅延
メモリ１０のアドレスが設定される。

【００２２】次に、このアドレスから遅延メモリ１０の
読み出しアドレスを順次カウントアップし、遅延メモリ
１０から受波データが順次読み出される。受波フォーカ
スが切り替わるとき、再び、遅延メモリ１０の読みだし
アドレスを受波フォーカスデータメモリ３２から、同様
に読み出していく。

【００２３】一方、補間手段１１は、補間係数メモリ１
６から読み出された各種係数に基づいて、遅延メモリ１
０から読み出された受波データを補間処理することによ
って、低速のＡＤＣでディジタル化した受波データから
高精度な整相を得ていた。

【００２４】次に、補間係数メモリ１６から補間係数を
読み出す手順を、図１２に基づいて説明すると、まず、
受波フォーカスデータメモリ３２から補間係数メモリ１
６のアドレスが読み出される。

【００２５】次に、このアドレスに基づいて、補間係数
メモリ１６から補間係数を読み出し、この補間係数を補
間手段１１に出力する。補間手段１１では、入力された
補間係数に基づいて、補間演算を行うことにより、微小
な遅延を補正した受波信号を出力する。

【００２６】このとき、たとえば、ＡＤＣのサンプルク
ロックが高速、あるいは、多層クロックで隣接間でのＡ
ＤＣ間のサンプルクロックの差が小さい場合等のよう
に、遅延メモリ１０での遅延量子化単位が所望の微小遅
延の精度を満たしている場合には、補間手段１１および
その制御系は不要となる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【００２８】従来の超音波装置では、ＡＤＣのサンプル
クロックが低速であるために、計測値すなわち遅延メモ
リ１０に格納される計測データから超音波像を生成する
際に、遅延メモリ１０から読み出した計測データを補間
するための補間手段１１、および、補間手段１１に補間
に必要な補間係数を与えるための手段が必要となる。

【００２９】一方、従来の超音波装置では、図１２に示
すように、遅延メモリ１０、補間係数メモリ１６のアド
レスを受波フォーカスデータとして受波フォーカスデー
タメモリ３２に全て記憶していたので、たとえば、遅延
メモリ１０の容量が８ｋワードのときには、１３ｂｉｔ
のアドレスデータが必要となる。

【００３０】したがって、受波信号を遅延させるための
受波フォーカスデータがフォーカス段数とラスタ数との
積の数だけ必要となるので、受波フォーカスデータメモ
リ３２の容量が大きくなってしまうという問題があっ
た。

【００３１】また、受波フォーカスデータメモリ３２の
容量が大きくなるので、受波処理手段を構成する回路が
占める面積が大きくなってしまうという問題があった。

【００３２】本発明の第１の目的は、ディジタル化され
た受波ビ−ムの形成に使用する受波フォーカスデータを
軽減した超音波装置を提供することにある。

【００３３】本発明の第２の目的は、受波信号処理手段
を構成する回路の面積が小さい超音波装置を提供するこ
とにある。

【００３４】本発明の第３の目的は、各処理手段におけ
る超音波診断装置個々に特有の時間ばらつきを補正した
超音波装置を提供することにある。

【００３５】本発明の第４の目的は、被検体内の各部位
で音速分布が異なることにより生じる遅延誤差を補正す
ることが可能な超音波装置を提供することにある。

【００３６】本発明の第５の目的は、遅延メモリの記憶
容量が小さい超音波装置を提供することにある。

【００３７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００３９】（１）超音波を送波および受波する複数の
超音波振動子と、該超音波振動子が受波した超音波信号
を各々デジタル信号に変換する複数の変換手段と、該変
換手段の出力を格納する複数の受波データ格納手段と、
該受波データ格納手段に格納される受波データを読み出
して加算する信号加算手段と、該加算した信号を所定の
順番に出力する出力制御手段と、該出力信号に基づいた
超音波画像を表示する表示手段とを有する超音波装置で
あって、前記受波データ格納手段に格納される受波信号
データの内、一番目に読み出す受波信号データのアドレ
ス値を格納する初期アドレス格納手段と、各フォーカス
段毎のアドレス値の差分値を格納する差分値格納手段
と、前記一番目に読み出すアドレス値あるいは前段のア
ドレス値と前記差分値とを加算するアドレス加算手段と
を具備し、前記受波信号データ読み出し時には、前記初
期アドレス格納手段に格納されるアドレス値あるいはフ
ォーカス前段のアドレス値と、前記差分値格納手段に格
納される差分値とに基づいて、前記フォーカス段に該当
する受波信号データを順次読み出して遅延処置する。

【００４０】（２）超音波を送波および受波する複数の
超音波振動子と、該超音波振動子が受波した超音波信号
をデジタル信号に変換する変換手段と、該変換手段の出
力を格納する格納手段と、該格納手段に格納される受波
信号を読み出して遅延し、該遅延された受波信号に補間
処理する補間処理手段と、該補間処理後の複数の受波信
号を加算する信号加算手段と、該加算した信号を所定の
順番に出力する出力制御手段と、該出力信号に基づいた
超音波画像を表示する表示手段とを有する超音波装置で
あって、補間係数を格納する補間係数格納手段と、該補
間係数格納手段に格納される補間係数の内、１番目に読
み出す補間係数アドレス値を格納する初期補間係数アド
レス格納手段と、各フォーカス段毎の補間係数アドレス
値の差分値を格納する補間係数差分値格納手段と、前記
一番目に読み出す補間係数のアドレス値あるいは前段の
補間係数のアドレス値と前記差分値とを加算する補間係
数アドレス加算手段とを具備し、補間係数読み出し時に
は、前記初期補間係数アドレス格納手段に格納される補
間係数アドレス値あるいは前段のアドレス値と、前記補
間係数差分値格納手段に格納される差分値とに基づい
て、前記フォーカス段に該当する補間係数を読み出し、
前記格納手段から読み出された受波信号を補間処理す
る。

【００４１】（３）超音波を送波および受波する複数の
超音波振動子と、該超音波振動子が受波した超音波信号
をデジタル信号に変換する変換手段と、該変換手段の出
力を格納する格納手段と、該格納手段に格納される受波
信号を読み出し順番に補間処理する補間処理手段と、該
補間処理後の複数の受波信号を加算する信号加算手段
と、該加算した信号を所定の順番に出力する出力制御手
段と、該出力信号に基づいた超音波画像を表示する表示
手段とを有する超音波装置であって、前記受波データ格
納手段に格納される受波信号データの内、一番目に読み
出す受波信号データのアドレス値を格納する初期アドレ
ス格納手段と、各フォーカス段毎のアドレス値の差分値
を格納する差分値格納手段と、前記一番目に読み出すア
ドレス値あるいは前段のアドレス値と前記差分値とを加
算するアドレス加算手段と、補間係数を格納する補間係
数格納手段と、該補間係数格納手段に格納される補間係
数の内、１番目に読み出す補間係数アドレス値を格納す
る初期補間係数アドレス格納手段と、各フォーカス段毎
の補間係数アドレス値の差分値を格納する補間係数差分
値格納手段と、前記一番目に読み出す補間係数のアドレ
ス値あるいは前段の補間係数のアドレス値と前記差分値
とを加算する補間係数アドレス加算手段とを具備し、前
記受波信号データ読み出し時には、前記初期アドレス格
納手段に格納されるアドレス値あるいはフォーカス前段
のアドレス値と、前記差分値格納手段に格納される差分
値とに基づいて、前記フォーカス段に該当する受波信号
データを順次読み出すと共に、前記初期補間係数アドレ
ス格納手段に格納される補間係数アドレス値あるいは前
段のアドレス値と、前記補間係数差分値格納手段に格納
される差分値とに基づいて、前記フォーカス段に該当す
る補間係数を読み出し、前記格納手段から読み出された
受波信号を補間処理する。

【００４２】（４）前述する（１）ないし（３）のいず
れかに記載の超音波装置において、複数の超音波振動子
により受信された受信信号を遅延し位相合わせをした受
信信号における各超音波振動子間の前記受信信号の位相
ずれを検出する位相ずれ検出手段と、該位相ずれ検出手
段の出力値に基づいて、位相ずれの補正値に相当するア
ドレス値を計算する補正アドレス計算手段と、該補正ア
ドレス値を格納する位相ずれアドレス値格納手段と、該
位相ずれアドレス値に基づいて、前記アドレス加算手段
および前記補間係数アドレス加算手段に入力する差分値
を補正する手段とを具備する。

【００４３】（５）前述する（１）ないし（４）のいず
れかに記載の超音波装置において、装置ごとの個体差に
基づく超音波計測特性を予め計測し、該計測値に基づい
て算出した補正値に相当するアドレス値を格納するばら
つき値アドレス格納手段と、該ばらつき値アドレス格納
手段のアドレス値に基づいて、前記初期アドレス値およ
び前記初期補間係数アドレス値を補正する手段とを具備
する。

【００４４】（６）前述する（１）ないし（５）のいず
れかに記載の超音波装置において、前記受波データ格納
手段は、前記変換手段でデジタル信号に変換した超音波
信号を所定の容量内で順番に格納していき、変換後の超
音波信号が前記受波データ格納手段の容量を超えたとき
には、前記受波データ格納手段の先頭から容量を超えた
分の超音波信号を格納する手段である。

【００４５】（７）前述する（６）に記載の超音波装置
において、前記アドレス加算手段の出力するアドレス値
と前記受波データ格納手段の容量とを比較し、前記アド
レス加算手段の出力するアドレス値が前記受波データ格
納手段の容量を越えるアドレス値となった場合、該越え
たアドレス値から前記受波データ格納手段の容量分のア
ドレス値を減算し、該アドレス値に基づいて、前記フォ
ーカス段に該当する受波信号データを順次読み出す読み
出しアドレス設定手段を具備する。

【００４６】前述した（１）の手段によれば、初期アド
レス格納手段に格納される一番目に読み出す受波信号デ
ータのアドレス値、すなわち、前記受波データ格納手段
に格納される受波信号データの内、一番目に読み出す受
波信号データのアドレス値と、差分格納手段に格納され
る各フォーカス段毎のアドレス値の差分値とを加算する
アドレス加算手段の出力値を、受波データ格納手段に入
力する読み出しアドレスとすることにより、まず、受波
データ格納手段から１番目のフォーカス段に該当する受
波信号データを読み出し、それ以降は、アドレス加算手
段が出力する１段前のフォーカス段の読み出しアドレス
と差分値との加算値を受波データ格納手段から受波信号
データを読み出す際のアドレス値とするので、各フォー
カス段を読み出すためのアドレス値を全て格納しておく
ための手段が必要なくなるので、ディジタル化された受
波ビ−ムの形成に使用する受波フォーカスデータの内、
読み出しアドレス値を格納しておく手段の容量分が軽減
できる。

【００４７】したがって、変換手段と、受波データ格納
手段と、受波データ格納手段から受波データを読み出す
ためのアドレス値を指定するための手段とからなる受波
信号処理手段を構成するの回路の面積を小さくできる。

【００４８】前述した（２）の手段によれば、初期補間
係数アドレス格納手段に格納され、１番目に読み出され
ることになる補間係数のアドレス値と、補間係数差分値
格納手段に格納される各フォーカス段毎の補間係数アド
レス値とを加算する補間係数アドレス加算手段の出力値
を、補間係数格納手段に入力する読み出しアドレスとす
ることにより、まず、補間係数格納手段から１番目のフ
ォーカス段に該当する補間係数を読み出し、それ以降
は、補間係数アドレス加算手段が出力する１段前のフォ
ーカス段の読み出しアドレスと差分値との加算値を、補
間係数格納手段から補間係数を読み出す際のアドレス値
とするので、各フォーカス段を読み出すための補間係数
アドレス値を全て格納しておくための手段が必要なくな
るので、低速のＡ／Ｄ変換器を用いた場合であっても、
ディジタル化された受波ビ−ムの形成に使用する受波フ
ォーカスデータの内、補間係数の読み出しアドレス値を
格納しておく手段の容量分が軽減できる。

【００４９】したがって、変換手段と、補間手段と、補
間係数格納手段と、補間係数格納手段から補間係数を読
み出すためのアドレス値を指定するための手段とからな
る受波信号処理手段を構成するの回路の面積を小さくで
きる。

【００５０】前述した（３）の手段によれば、初期アド
レス格納手段に格納される一番目に読み出す受波信号デ
ータのアドレス値、すなわち、前記受波データ格納手段
に格納される受波信号データの内、一番目に読み出す受
波信号データのアドレス値と、差分格納手段に格納され
る各フォーカス段毎のアドレス値の差分値とを加算する
アドレス加算手段の出力値を、受波データ格納手段に入
力する読み出しアドレスとすることにより、まず、受波
データ格納手段から１番目のフォーカス段に該当する受
波信号データを読み出し、それ以降は、アドレス加算手
段が出力する１段前のフォーカス段の読み出しアドレス
と差分値との加算値を受波データ格納手段から受波信号
データを読み出す際のアドレス値とするので、各フォー
カス段を読み出すためのアドレス値を全て格納しておく
ための手段が必要なくなるので、ディジタル化された受
波ビ−ムの形成に使用する受波フォーカスデータの内、
読み出しアドレス値を格納しておく手段の容量分が軽減
できる。

【００５１】また、初期補間係数アドレス格納手段に格
納され、１番目に読み出されることになる補間係数のア
ドレス値と、補間係数差分値格納手段に格納される各フ
ォーカス段毎の補間係数アドレス値とを加算する補間係
数アドレス加算手段の出力値を、補間係数格納手段に入
力する読み出しアドレスとすることにより、まず、補間
係数格納手段から１番目のフォーカス段に該当する補間
係数を読み出し、それ以降は、補間係数アドレス加算手
段が出力する１段前のフォーカス段の読み出しアドレス
と差分値との加算値を、補間係数格納手段から補間係数
を読み出す際のアドレス値とするので、各フォーカス段
を読み出すための補間係数アドレス値を全て格納してお
くための手段が必要なくなるので、低速のＡ／Ｄ変換器
を用いた場合であっても、ディジタル化された受波ビ−
ムの形成に使用する受波フォーカスデータの内、補間係
数の読み出しアドレス値を格納しておく手段の容量分が
軽減できる。

【００５２】したがって、変換手段と、受波データ格納
手段と、受波データ格納手段から受波データを読み出す
ためのアドレス値を指定するための手段と、補間手段
と、補間係数格納手段と、補間係数格納手段から補間係
数を読み出すためのアドレス値を指定するための手段と
からなる受波信号処理手段を構成するの回路の面積を小
さくできる。

【００５３】前述した（４）の手段によれば、前述する
効果に加え、各超音波振動子間の位相ずれを検出する位
相ずれ検出手段の出力値に基づいて、補正アドレス計算
手段が計算する位相ずれの補正値に相当するアドレス値
を格納する位相ずれアドレス値格納手段に格納される位
相ずれアドレス値に基づいて、アドレス加算手段および
補間係数アドレス加算手段に入力する差分値を補正する
手段が、アドレス加算手段および補間係数アドレス加算
手段に入力する差分値をそれぞれ補正するので、被検体
内の各部位で音速分布が異なることにより生じる遅延誤
差を補正することができる。

【００５４】前述した（５）の手段によれば、たとえ
ば、装置の出荷前等の予め計測した装置ごとの個体差に
基づく超音波計測特性を補正するためのアドレス値をば
らつき値アドレス格納手段に格納しておき、装置の使用
時に、初期アドレス値および初期補間係数アドレス値を
補正する手段が、このばらつき値アドレス格納手段のア
ドレス値に基づいて、初期アドレス値および初期補間係
数アドレス値を補正するので、各処理手段における超音
波診断装置個々に特有の時間ばらつきを補正できる。

【００５５】また、このとき前述する効果もある。

【００５６】前述した（６）および（７）の手段によれ
ば、受波データ格納手段は、変換手段でデジタル信号に
変換した超音波信号を所定の容量内で順番に格納してい
き、変換後の超音波信号が前記受波データ格納手段の容
量を超えたときには、受波データ格納手段の先頭から容
量を超えた分の超音波信号を格納する手段であり、この
とき、読み出しアドレス設定手段がアドレス加算手段の
出力するアドレス値と受波データ格納手段の容量とを比
較し、アドレス加算手段の出力するアドレス値が受波デ
ータ格納手段の容量を越えるアドレス値となった場合、
越えたアドレス値から受波データ格納手段の容量分のア
ドレス値を減算し、アドレス値に基づいて、フォーカス
段に該当する受波信号データを順次読み出すので、受波
データ格納手段（遅延メモリ）の記憶容量を小さくでき
る。

【００５７】また、このとき前述する効果もある。

【００５８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明
する。

【００６０】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。

【００６１】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の超音波装置の概略構成を示すブロック図であり、
１は超音波探触子、２はアナログ送受切り替え回路、３
は送波回路、４は受波信号処理手段、５は加算手段（信
号加算手段）、６は信号処理手段（出力制御手段）、７
は表示手段、２９は全体制御手段を示す。

【００６２】図１において、超音波探触子１は周知の超
音波探触子であり、複数個の短冊状の超音波振動子から
構成される。超音波振動子は送波回路３からアナログ送
受切り替え回路２を介して供給される駆動信号に対応す
る超音波を発生し、図示しない被検体に送波する。ま
た、被検体の内部すなわち生体内で反射されてくる超音
波を電気信号に変換する。

【００６３】アナログ送受切り替え回路２は周知の切り
替え回路であり、全体制御手段２９の制御出力（指示）
に基づいて、送波回路３から出力される駆動信号を超音
波探触子の各超音波振動子に伝達する系と、超音波振動
子から出力されるアナログの受波信号を受波信号処理手
段に伝達する系とを切り替える。

【００６４】送波回路３は、全体制御手段２９の制御出
力に基づいて、送波フォーカス点までの各振動子間の到
達時間差を補正する遅延時間差で、超音波探触子１の各
超音波振動子を駆動する駆動信号を発生し出力する周知
の送波回路である。

【００６５】受波信号処理手段４は、各超音波振動子に
１個づつ接続されており、各超音波振動子によって受波
したアナログの受波信号をデジタルの受波信号（以下、
受波信号と略記する）すなわちデジタルデータに変換し
た後、各超音波振動子で受波された受波信号に対する各
素子間（超音波振動子間）の受波フォーカス点までの到
達時間を補正するための遅延処理を行い、次に、低速の
ＡＤＣでの変換に伴う欠落信号の補間処理を行う手段で
あり、詳細については後述する。

【００６６】加算手段５は、全体制御手段２９の制御出
力に基づいて、ｍ個の各受波信号処理手段４から出力さ
れる補間処理後の受波信号を加算する手段であり、本実
施の形態１においては図示しない情報処理装置上で実行
されるプログラムによって実現する。

【００６７】加算手段５は、受波信号処理手段４から出
力される補間処理および位相揃え後の受波信号の整相加
算を行った後、補間処理後の受波信号から受波超音波ビ
ームを作成する。

【００６８】信号処理手段６は、フィルタリング、圧
縮、エッジ強調、時間可変増幅およびスキャン変換等の
画像補正処理を行った後、この補正処理後の受波信号を
表示手段に出力するためのビデオ信号に変換する手段で
ある。本実施の形態１においては、信号処理手段６は、
前述する画像補正処理は図示しない情報処理装置上で実
行されるプログラムによって実現し、画像補正処理後の
受波信号をビデオ信号に変換する処理は周知の変換手段
によって実現する。

【００６９】表示手段７は周知の表示手段であり、たと
えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）を
用いた、いわゆる、カラーＣＲＴディスプレイ装置であ
る。

【００７０】全体制御手段２９は、アナログ送受切り替
え回路２、送波回路３、受波信号処理手段４、加算手段
５、信号処理手段６および表示手段７の動作を制御する
手段であり、本実施の形態１においては、たとえば、情
報処理装置上で実行されるプログラムの内で、特に、こ
の情報処理装置に接続される外部機器であるアナログ送
受切り替え回路２および送波回路３を制御する手段であ
る。

【００７１】次に、図１に基づいて、本実施の形態１の
超音波装置の動作を説明すると、まず、送波回路３は各
超音波振動子を送波フォーカス点までの各超音波振動子
間の到達時間差を補正する遅延時間差で、超音波探触子
１の各超音波振動子を駆動し、図示しない被検体に超音
波を送波する。また、このとき送波回路３は、超音波ビ
ームの方向をも制御する。

【００７２】被検体からの反射信号は、超音波探触子１
の各超音波振動子で受波され、アナログ送受切り替え回
路２を介して受波信号処理手段４に導かれる。

【００７３】受波信号処理手段４では、まず、入力され
たアナログ信号である受波信号を図示しないＡＤＣによ
ってデジタル信号に変換する。次に、デジタル信号に変
換された受波信号（以下、特記しない場合は、デジタル
信号に変換された受波信号をただ単に受波信号と記す）
は、各超音波振動子のフォーカス点までの到達時間差を
遅延により補正し、サンプリング間隔以下の微小遅延を
補間処理によって行った後、加算手段５に出力される。

【００７４】加算手段５に入力された受波信号は、加算
手段５でいわゆる整相加算された後、次の信号処理手段
６でフィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変増幅
およびスキャン変換等の画像補正処理が行われ、その後
ビデオ信号に変換され表示手段７に表示される。

【００７５】このとき、表示手段７には、加算手段５に
よって整相加算された超音波ビームが、たとえば、その
方向を順次ずらしながら走査されることによって、断層
像が表示される。

【００７６】図２および図３は本発明の実施の形態１の
受波信号処理手段の１チャンネル分の概略構成を示すブ
ロック図であり、特に、図２は受波信号処理手段の１チ
ャンネル分の基本構成を説明するためのブロック図であ
り、図３は実施の形態１の受波信号処理手段の概略構成
を示すブロック図である。

【００７７】図２および図３において、９はアナログ−
ディジタル変換器（ＡＤＣ、Ａ／Ｄ変換器、変換手
段）、１０は遅延メモリ（受波データ格納手段）、１１
は補間手段、１２は第１の初期値記憶手段（初期アドレ
ス格納手段）、１３はメモリアドレス設定手段（読み出
しアドレス設定手段）、１４はアドレス加算手段、１５
は第１の差分データ付与手段（差分値格納手段）、１６
は補間係数メモリ（補間係数格納手段）、１７は補間デ
ータアドレス加算手段（補間係数アドレス加算手段）、
１８は第２の差分データ付与手段（補間係数差分値格納
手段）、１９は第２の初期値記憶手段（初期補間係数ア
ドレス格納手段）、２４は第１のセレクタ、２５は第２
のセレクタ、２８は差分受波フォーカスデータ手段を示
す。

【００７８】図２および図３におけるＡＤＣ９は周知の
Ａ／Ｄ変換器であり、本実施の形態１においては、低速
のＡ／Ｄ変換器を使用する。

【００７９】遅延メモリ１０は、デジタル信号に変換さ
れた受波信号を格納する周知のメモリであり、たとえ
ば、読み書き可能な周知の半導体メモリを使用する。

【００８０】補間手段１１は、補間係数メモリ１６から
読み出される補間係数に基づいて、遅延メモリから読み
出される受波信号に対する微小遅延を行う手段であり、
たとえば、情報処理装置で実行されるプログラムによっ
て実現可能である。

【００８１】第１の初期値記憶手段１２は、ラスタが切
り替わり、受波の読み出しが開始されるときの遅延メモ
リ１０の読み出し開始アドレスを予め記憶しておく手段
であり、たとえば、該当素子が第１の受波フォーカス点
までの基準素子との到達時間差（遅延量）によって計算
されたアドレス値が格納される。

【００８２】メモリアドレス設定手段１３は、遅延メモ
リ１０に格納される受波信号の読み出しアドレスを設定
する手段であり、たとえば、周知のラッチ回路と周知の
カウンタ回路とから構成される。

【００８３】また、このメモリアドレス設定手段１３
は、後述するサンプリングクロックに同期して、出力値
を更新する。

【００８４】アドレス加算手段１４は、第１のセレクタ
２４から出力されるアドレス値と、差分データ付与手段
１５により付与される差分データ（アドレス値）とに基
づいて、遅延メモリ１０に格納される受波信号の読み出
しアドレス値を計算する手段であり、たとえば、周知の
加算器で構成する。

【００８５】第１の差分データ付与部１５は、差分受波
フォーカスデータ手段２８から出力される差分データ、
すなわち、自分自身の前のデータとの差分値をアドレス
加算手段１４に出力するための手段であり、本実施の形
態１においては、周知のラッチ回路によって実現する。

【００８６】補間係数メモリ１６は、所定の補間係数
（補間データ）が格納されているメモリであり、たとえ
ば、読み書き可能な半導体メモリを使用することにより
実現する。

【００８７】補間データアドレス加算手段１７は、補間
係数メモリ１６から補間データを読み出す際の読み出し
アドレスを設定する手段であり、本実施の形態１におい
ては、第２のセレクタ２５から出力されるデータと、第
２の差分データ付与手段１８から出力されるデータとを
加算し、アドレスデータとする。

【００８８】第２の差分データ付与手段１８は、差分受
波フォーカスデータ手段２８から出力される補間係数の
差分データ、すなわち、自分自身の前のデータとの差分
値を補間データアドレス加算手段１７に出力するための
手段であり、本実施の形態１においては、周知の読み書
き可能な周知のラッチ回路によって実現する。

【００８９】第２の初期値記憶手段１９は、ラスタが切
り替わり、受波の読み出しが開始されるときの補間係数
メモリ１６の読み出し開始アドレスを予め記憶しておく
手段であり、たとえば、微少遅延を実現する補間演算に
必要な係数のアドレス値が格納される。

【００９０】差分受波フォーカスデータ手段２８は、第
１の差分データ付与手段１５および第２の差分データ付
与手段１８に、それぞれ遅延メモリの読み出しアドレス
の差分データおよび補間メモリの読み出しアドレスの差
分データを出力する手段である。

【００９１】ただし、遅延メモリの読み出しアドレスの
差分データおよび補間メモリの読み出しアドレスの差分
データは、後述する図示しないフォーカスデータメモリ
内に格納されているか、図示しない演算部によって演算
されるものである。

【００９２】第１のセレクタ２４は、アドレス加算手段
１４に入力するアドレス値を切り替える周知の手段であ
り、第１の初期値記憶手段１２に格納される読み出しア
ドレスの初期値と、メモリアドレス設定手段１３とから
出力されるアドレス値と選択しアドレス加算手段１４に
入力する。

【００９３】このとき第１のセレクタ２４は、ラスタが
切り替わり、受波の読み出しが開始されるときは第１の
初期値記憶手段１２に格納される読み出しアドレスの初
期値を選択し、それ以降はメモリアドレス設定手段１３
から出力されるアドレス値を選択する。

【００９４】第２のセレクタ２５は、補間データアドレ
ス加算手段１７に入力するアドレス値を切り替える周知
の手段であり、第２の初期値記憶手段１９に格納される
補間データアドレスの初期値と、補間係数メモリ１６と
から出力されるアドレス値と選択し補間データアドレス
加算手段１７に入力する。

【００９５】このとき第２のセレクタ２５は、ラスタが
切り替わり、受波の読み出しが開始されるときは第２の
初期値記憶手段１９に格納される補間データの読み出し
アドレスの初期値を選択し、それ以降は補間係数メモリ
１６から出力されるアドレス値を選択する。

【００９６】次に、図８に本実施の形態１の受波信号処
理手段の動作を説明するための図を示し、以下、図８に
基づいて、本実施の形態１の受波信号処理手段の動作を
説明すると、まず、受波信号は、ＡＤＣ９により量子化
され、遅延メモリ１０に書き込まれる。

【００９７】このときの書き込みアドレスは、メモリア
ドレス設定部１３で設定される。また、読み出しアドレ
スもメモリアドレス設定部１３で設定される。

【００９８】たとえば、図８に示すように、遅延メモリ
１０の読み出しアドレスによりチャンネル間の受波信号
に遅延を与える場合、受波ビームのフォカース切り替え
時に、切り替えられる次の受波フォーカス段の読み出し
開始アドレスＡ１１１が、アドレス加算部１４の出力と
して与えられ、切り替えパルスに同期して遅延メモリ１
０のアドレスＡ１１１に記憶されているデータが読み出
される。

【００９９】なお、前述するアドレスＡ１１１におい
て、添字は左側から順番にそれぞれ、チャンネル番号、
ラスタ番号、フォーカス段番号を示す。

【０１００】すなわち、第１のセレクタ２４が第１の初
期値記憶手段に格納されるアドレス値をアドレス加算手
段１４に入力するとともに、差分受波フォーカスデータ
手段が第１の差分データ付与手段１５に差分データを出
力する。

【０１０１】次に、メモリアドレス設定手段１３が、Ａ
ＤＣ９のサンプリングクロックまたはデータ読み出しク
ロックを計数して、読み出しアドレスＡ１１１をＡ１１
１＋１、Ａ１１１＋２、…、と順番に更新して、遅延メ
モリ１０に出力することにより、受波データが読み出さ
れて補間手段１１へと順次入力される。

【０１０２】次の受波フォーカス段に移行するときに
は、同様に遅延メモリ１０の読み出し開始アドレスＡ１
１２がアドレス加算部１４の出力として与えられ、受波
フォーカスの切り替えパルスに同期して、遅延メモリ１
０のアドレスＡ１１２から読み出しが開始される。

【０１０３】この間、受波フォーカスの切り替えに伴
い、受波フォーカスデータの欠如が起こらないようにタ
イミングが設定されることはいうまでもない。

【０１０４】従来は、この受波フォーカスの切り替えに
伴う開始アドレスは、図１２に示したように、受波フォ
ーカスデータメモリ３２にアドレスデータとして記憶し
ていた。

【０１０５】一方、本実施の形態１では、ラスタが切り
替わり、受波の読み出しが開始されるときの読み出し開
始アドレスを、予め初期値記憶部１２、１９に記憶して
おく。

【０１０６】すなわち、受波フォーカスの遅延を計算す
る基準となる超音波振動子に対する読み出しアドレスの
差、たとえば、２５６が初期値であり、受波信号の受波
フォーカスの２段目が基準チャンネルに対して、アドレ
スの差がたとえば２４０、受波信号のサンプリング周期
がＴ（ｎｓ）（ただし、ｎｓは１０~⁹秒を示す）とした
場合、最初の受波フォーカスの遅延量は２５６×Ｔ（ｎ
ｓ）、２段目は２４０×Ｔ（ｎｓ）となる。

【０１０７】したがって、本実施の形態１では、２５６
を初期値として第１の初期値記憶手段１２に記憶してお
き、２段目の受波フォーカス切り替えの時、初段のアド
レス２５６の２段目の遅延量２４０との差分値を差分デ
ータ付与部１５より、アドレス加算手段１４に与える。

【０１０８】遅延メモリ１０に与える受波フォーカス２
段目の受波フォーカスデータは、２５６と２４０との差
である１６が、第１の差分データ付与手段１５よりアド
レス加算手段１４に与えられる。また、受波フォーカス
切り替え時の遅延メモリ１０のアドレスを第１のセレク
タ２４により選択し、アドレス加算に与えられ、遅延メ
モリに与えられるアドレスが計算され、メモリアドレス
設定手段１３により遅延メモリ１０に与えられる。

【０１０９】これにより、遅延メモリのアドレスとして
２４０を２進数で表すために、８ｂｉｔのアドレスデー
タが必要であったものが、読み出しアドレスの差である
１６を２進数で表すための４ｂｉｔのアドレスデータで
すむので、データ数を減らせる。

【０１１０】次に、受波信号処理手段４をｈチャンネ
ル、ラスタ数をＭ、受波フォーカス段数をｎとした場合
の１番目のチャンネルについて説明する。

【０１１１】まず、１番目のラスタの１番目の受波フォ
ーカスデータに対する遅延メモリ読みだし開始アドレス
が、予め全体制御手段２９より入力され、第１の初期値
記憶手段１２に記憶されている。

【０１１２】これは、電源投入時、超音波探触子を判定
して、全体制御手段２９にある図示しないＲＯＭから転
送される。

【０１１３】なお、第１の初期値記憶手段１２および第
２の初期値記憶手段１９は、全ラスタの各受波フォーカ
スデータの初期値を記憶しておいてもよい。

【０１１４】また、図示しない情報処理装置の演算部
（ＣＰＵ、ＤＳＰ）で、超音波探触子データに関連す
る、周波数、振動子ピッチ、走査タイプ等のデータから
演算により与えてもよい。

【０１１５】１番目のラスタの受波フォーカスの１段目
の受波フォーカスデータは、この場合、遅延メモリ１０
の最初の読み出しアドレスＡ１１１を第１の初期値記憶
手段１２から読み出し、アドレス加算手段１４に入力す
る。

【０１１６】一方、差分データΔＡ１１１が、差分受波
フォーカスデータ部２８から第１の差分データ付与手段
１５に入力され、差分データΔＡ１１１が第１の差分デ
ータ付与手段１５からアドレス加算手段１４に入力さ
れ、メモリアドレス設定手段１３の出力であるＡ１１１
と、第１の差分データ付与手段の出力であるΔＡ１１１
とが加算される。このとき、受波フォーカスの段数は１
なので、当然ΔＡ１１１は０である。

【０１１７】したがって、読み出し開始クロックに同期
して、遅延メモリ１０からアドレスＡ１１１に記憶され
た受波信号が読み出される。

【０１１８】一方、補間手段１１においても遅延メモリ
１０の制御と同様であるが、一般に補間は、種々の係数
を設定する必要があるので、受波フォーカス位置が変わ
るまで、すなわち、受波フォーカスの段数が変わるま
で、それまでの係数が記憶されている補間係数メモリ１
６のアドレスは一定である。ただし、遅延メモリの場合
は、受波フォーカスデータは同様に切り替え開始時に一
つ与えるが、遅延メモリ１０の読み出しアドレスは、基
本的にサンプリングクロックでカウントアップされてい
く。

【０１１９】第２の初期値記憶手段１９に１番目のラス
タの受波フォーカスの１段目の受波フォーカスデータで
ある補間係数Ｂ１１１が記憶されており、読み出された
データが補間データアドレス加算手段１７に入力され、
差分データであるΔＢ１１１が差分受波フォーカスデー
タ手段２８から第２の差分データ付与手段１８に入力さ
れ、差分データΔＢ１１１が第２の差分データ付与手段
１８から補間アドレス加算手段１７に入力され、第２の
セレクタ２５の出力であるＢ１１１と、第２の差分デー
タ付与手段の出力であるΔＢ１１１とが加算される。

【０１２０】このとき、受波フォーカスの段数は１なの
で当然ΔＢ１１１は０である。したがって、読み出し開
始クロックに同期して補間係数メモリ１６のＢ１１１の
アドレスに記憶されている補間データが補間手段１１に
設定され、補間処理される。

【０１２１】なお、補間データは、補間方法により異な
り、１個の場合もあるし複数の場合もある。

【０１２２】次に、受波フォーカス段が１だけ進んだ２
段目の場合について、図２および図３に基づいて説明す
る。

【０１２３】遅延記憶部１０の読み出しアドレスは、次
の受波フォーカスの切り替えまでにｋ個の受波信号を処
理すると仮定すると、切り替え時の遅延記憶部１０の読
み出しアドレスは、Ａ１１１＋ｋである。

【０１２４】２段目の差分受波フォーカスデータがΔＡ
１１２とすると、Ａ１１１＋ｋを差分の基準とする必要
が生じる。すなわち、実際に遅延メモリ１０の読み出し
に必要なアドレスは、Ａ１１１＋ｋ＋ΔＡ１１２であ
る。

【０１２５】したがって、遅延記憶部１０のアドレスで
あるメモリアドレス設定手段１３の出力を第１のセレク
タ２４に入力し、初段の受波フォーカスのみ初期値を選
択し、次の受波フォーカスの段からは、遅延記憶部１０
のアドレスを選択することによって、遅延メモリ１０に
付与すべき遅延アドレスを実現する。

【０１２６】また、遅延メモリ１０を、受波ビーム形成
において必要な最大遅延時間を実現するワード数より少
し多めにしたワード数で構成したメモリとした場合に
は、アドレス加算手段１４および補間アドレス加算手段
１７の出力が、その遅延メモリ１０の最大ワード数（最
大アドレス数）を超えた場合、この超えた分のアドレス
をデータとしてメモリアドレス設定手段１３や、補間係
数メモリのアドレスとして与えることによって、遅延メ
モリ１０の容量を小さくできる。

【０１２７】このとき、受波データの遅延メモリへの書
き込みは、最大アドレスを超えたら最初の０アドレスに
戻ることになる。

【０１２８】補間手段１１においても遅延メモリの制御
と同様であり、図３に示すように、補間係数メモリ１６
のアドレスを第２のセレクタ２５でフィードバックする
ことで実現する。

【０１２９】本実施の形態１において、同時に複数の受
波ビームを形成する場合、前述するように構成した受波
信号処理手段４と、加算手段５とを複数ビーム分だけ並
列に設け、各々で遅延メモリ１０、補間手段１１の受波
フォーカスデータの付与を前述の複ビームでない場合と
同様の処理を行なうことにより、受波フォーカスデータ
の軽減を実現できる。

【０１３０】また、受波信号処理手段４の１個分の回路
を使用して、受波データの処理を時分割処理して行なう
場合は、受波開始の受波フォーカスデータの初期値を同
時に形成するビーム数の分だけ第１の初期値記憶手段１
２および第２の初期値記憶手段１９に記憶しておき、遅
延制御手段１０、補間手段１１による制御（このときの
制御は、アドレス制御、補間係数の読み出し制御であ
る）は、時分割で処理する。

【０１３１】本実施の形態１に用いるフォーカスデータ
メモリのメモリ構成の一例を図１０に示し、以下、図１
０に基づいて、フォーカスデータメモリの概略構成を説
明する。

【０１３２】なお、図１０に示すフォーカスデータメモ
リは、たとえば、１ワードが８ビットのメモリであり、
第１および第２の初期値記憶手段１２、１９に記憶され
るアドレス初期値が８ビット、第１および第２の差分デ
ータ付与手段１５、１８に記憶される差分が４ビットで
ある。

【０１３３】フォーカスデータメモリのアドレス０（ゼ
ロ）に第１番目のラスタの遅延メモリ１０の読み出しア
ドレス初期値Ａ１１１、アドレス１に補間係数メモリア
ドレスＢ１１１を、アドレス２に、遅延メモリ１０の読
み出しアドレスΔＡ１１１、補間係数メモリアドレスΔ
Ｂ１１１、アドレス３に、同じく１番目のラスタのフォ
ーカス２段目の差分データがはいる。

【０１３４】フォーカス段数をｎとした場合、メモリア
ドレスｎ＋２に２番目のラスタのデータが１番目のラス
タと同様の順番に入る。

【０１３５】また、ラスタの数がＭであるとする場合、
これをＭ回繰り返す構成となる。

【０１３６】以上、図１０に示すように、本実施の形態
１においては、フォーカスデータメモリに格納するアド
レス情報は、ラスタの数とそれぞれ同数の第１および第
２の初期値記憶手段１２、１９に記憶されるアドレス初
期値が８ビットであり、他の差分は４ビットとなるの
で、フォーカスデータメモリを低減できる。

【０１３７】したがって、受波信号処理手段を構成する
回路規模を小さくできる。

【０１３８】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２の受波信号処理手段の１チャンネル分の概略構成を
示すブロック図であり、２０は第１の検出時間誤差付与
手段（位相ずれアドレス値格納手段）、２１は第２の検
出時間誤差付与手段（位相ずれアドレス値格納手段）を
示す。

【０１３９】図４において、第１の検出時間誤差付与手
段２０は、生体内の音速不均一により生じる受波フォー
カスのぼけを補正するためのアドレス値を格納する手段
であり、特に、遅延メモリ１０に格納される受波信号を
読み出す際の隣接チャンネル間での検出時間の誤差分に
相当するアドレス値を格納する。

【０１４０】第２の検出時間誤差付与手段２１は、生体
内の音速不均一により生じる受波フォーカスのぼけを補
正するためのアドレス値を格納する手段であり、特に、
補間手段１１に与える補間データを選択する際の隣接チ
ャンネル間での検出時間の誤差分に相当するアドレス値
を格納する。

【０１４１】なお、本実施の形態２の第１の検出時間誤
差付与手段２０および第２の検出時間誤差付与手段２１
に格納するアドレス値の算出方法については、後述す
る。

【０１４２】図５は、隣接チャンネル間での検出時間の
誤差分に相当するアドレス値を求める手段の一例の概略
構成を示すブロック図であり、２２は相関器（位相ずれ
検出手段）、２３は受波フォーカスデータ変換手段（補
正アドレス計算手段）を示す。

【０１４３】図５において、相関器２２は隣接チャンネ
ルの遅延後の信号間の位相差を求める周知の相関器であ
り、本実施の形態においては、隣接する超音波振動子に
接続する受波信号処理手段４の出力に基づいて、隣接チ
ャンネルの遅延後の信号間の位相差を求める。また、そ
の出力は、受波フォーカスデータ変換手段２３に接続さ
れる。

【０１４４】受波フォーカスデータ変換手段２３は、相
関器２２の位相差出力に基づいて、時間差および補間係
数に対応するアドレス値を求める手段であり、たとえ
ば、情報処理装置で実行されるプログラム、あるいは、
予め周知のＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）
に格納したデータを読み出すことによって実現可能であ
る。

【０１４５】次に、図４および図５に基づいて、本実施
の形態２の受波信号処理手段４の動作を説明すると、受
波フォーカスデータは、生体内の音速を均一とみなした
想定音速によって、受波フォーカス点までの距離差によ
る遅延時間を計算し、各振動子で受波する受波信号に与
えて、受波フォーカスを実現している。このとき、送波
も同様である。

【０１４６】しかしながら、実際には生体内の音速の不
均一の存在のために、遅延時間に誤差を生じ超音波ビー
ムが正しく受波フォーカスされないということが周知で
あり、本実施の形態２では、遅延した後で隣接する超音
波振動子間の位相差を検出（遅延時間が正しければ位相
差０）して、想定音速より求めた遅延時間を補正する方
法を適用している。

【０１４７】したがって、図５に示すように、相関器２
２によって、まず、受波信号処理手段４による隣接チャ
ンネルの遅延後の信号間の位相差を求め、次に、この位
相差を受波フォーカスデータ変換手段２３で時間差およ
び補間係数に変換した後、各々のアドレス値を求める。

【０１４８】このときの時間差は、サンプリング時間で
量子化して遅延メモリ１０のアドレス増減分値とでき
る。また、補間係数値も補間係数メモリ１６の係数値の
量子化単位で量子化して、その値を補間係数メモリのア
ドレスの増減分値とする。

【０１４９】前述するようにして求めた増減分値のアド
レス値を、図４に示す第１および第２の検出時間誤差付
与手段２０、２１に保持する。

【０１５０】次に、前述する実施の形態１で説明した受
波フォーカスデータの第１および第２の差分データ付与
手段１５、１８より与えられる差分値と、第１および第
２のセレクタ２４、２５で選択された受波フォーカス開
始アドレスとを、各々の加算器すなわちアドレス加算手
段１４および補間データアドレス加算手段１７で加算す
ることにより、生体不均一による受波フォーカスデータ
のずれを補正する。

【０１５１】このとき、たとえば、第１番目の受波信号
処理手段４と第２番目の受波信号処理手段４とで遅延時
間の誤差としてΔＣ、補間係数の誤差をアドレス変換し
てΔＤが、それぞれ検出された場合、チャンネル２すな
わち第２番目の受波信号処理手段４の１番目のラスタで
２段目の受波フォーカスは以下に示すようになる。

【０１５２】次の受波フォーカスの切り替えまでにｋ個
の受波信号を処理すると仮定すると、切り替え時の遅延
メモリ１０の読み出しアドレスは、Ａ２１１＋ｋとな
る。

【０１５３】２段目の差分受波フォーカスデータがΔＡ
２１２とすると、必要なアドレスは、Ａ２１１＋ｋ＋Δ
Ａ２１２＋ΔＣとなり、一方、補間係数メモリ１６のア
ドレスは、Ｂ２１１＋ΔＢ２１２＋ΔＤとなる。

【０１５４】すなわち、第１の検出時間誤差付与手段２
０にはΔＣが、第２の検出時間誤差付与手段２１にはΔ
Ｄが格納され、差分データと共にそれぞれアドレス加算
手段１４および補間データアドレス加算手段１７に出力
される。

【０１５５】したがって、遅延メモリ１０から読み出さ
れる受波信号、および、この受波信号に補間を行うため
に補間係数メモリ１６から読み出される補間係数に含ま
れることになる生体不均一による受波フォーカスデータ
のずれを、より少ないメモリ量で補正できる。

【０１５６】（実施の形態３）図６は本発明の実施の形
態３の受波信号処理手段の１チャンネル分の概略構成を
示すブロック図であり、２６は第１の初期処理ばらつき
付与手段（ばらつき値アドレス格納手段）、２７は第２
の初期処理ばらつき付与手段（ばらつき値アドレス格納
手段）を示す。

【０１５７】図６において、第１の初期処理ばらつき付
与手段２６は、各超音波振動子から各受波信号処理手段
４に至るまでの受波信号の初期の時点における各超音波
診断装置に固有の誤差を補正するための定数を格納して
おく手段であり、特に、遅延メモリ１０に格納される受
波信号を読み出す際の各超音波診断装置に固有の誤差を
補正するための定数を格納する。

【０１５８】第２の初期処理ばらつき付与手段２７は、
各超音波振動子から各受波信号処理手段４に至るまでの
受波信号の初期の時点における各超音波診断装置に固有
の誤差を補正するための定数を格納しておく手段であ
り、特に、補間係数メモリ１６に格納される補間係数を
読み出す際の各超音波診断装置に固有の誤差を補正する
ための定数を格納する。

【０１５９】なお、本実施の形態３においては、第１の
初期処理ばらつき付与手段２６および第２の初期処理ば
らつき付与手段２７は、遅延メモリ１０および補間係数
メモリ１６の読み出しアドレス値を補正するための定数
を格納する手段であり、たとえば、全体制御手段２９の
図示しない記憶部に記憶しておき、超音波装置の電源投
入と共に主メモリ上に読み出すことにより実現する。

【０１６０】また、第１および第２の初期処理ばらつき
手段２６，２７のデータは、オフセットとして、それぞ
れ第１および第２の初期値記憶手段１２，１９に図示し
ない加算器により加算されるものである。

【０１６１】次に、図６に基づいて、本実施の形態３の
受波信号処理手段４の動作を説明すると、まず、各超音
波振動子から各受波信号処理手段４に至るまでの受波信
号の初期の時点における超音波診断装置に固有の誤差、
すなわち、受波回路での受波信号の初期処理ばらつきの
補正について説明する。

【０１６２】受波回路の初期処理ばらつきすなわち誤差
を検出するには、種々の方法が考えられるが、本実施の
形態３では、たとえば、生体内の音速の不均一補正の検
出手段である実施の形態２の図５に示す相関処理を用い
る。

【０１６３】すなわち、超音波装置の出荷時の検査や、
超音波装置の電源投入時に隣接する超音波振動子間の位
相差をを測定するものである。

【０１６４】前者の場合、たとえば、超音波探触子１を
水槽にセットし、次に、平板ターゲットをこの超音波探
触子１と平行にセットした後、超音波の送受波を行な
う。このとき、ある程度超音波装置をエージングしてお
くことにより、受波を行うアナログ回路部分の温度差に
よる特性の変化の影響がないようにして、すなわち、超
音波装置全体の温度が落ち着いてから隣接する超音波振
動子間の位相差の測定を行なう。

【０１６５】このとき、予め設定した特定のラスタで、
図５に示す相関器２２よって計測した位相差が超音波装
置特有の遅延時間のばらつきの値となる。

【０１６６】このばらつきの値が受波フォーカスデータ
手段２３によって、受波フォーカスデータの誤差アドレ
スに変換される。変換後の誤差アドレスの値は、前述す
るように、たとえば、全体制御手段２９の図示しない記
憶部に記憶しておき、超音波装置の使用時にその値を読
み出し、第１および第２の初期処理ばらつき付与手段２
６、２７にセットする。

【０１６７】すなわち、実施の形態３の超音波装置に接
続される超音波探触子全てについて、予め装置の出荷前
の段階で装置毎に特有の遅延時間のばらつきの測定を行
ない、得られた遅延時間のばらつきを装置内のたとえば
外部記憶装置等に記憶しておく。

【０１６８】超音波装置の使用時には、たとえば、全体
制御手段２９の図示しない選択手段が接続される超音波
探触子１を認識して、その超音波探触子１を接続した時
に該当する遅延時間ばらつきデータを選択し、第１およ
び第２の初期処理ばらつき付与手段２６、２７に選択し
た超音波探触子１を接続した時の遅延時間ばらつきデー
タをセットすることによって、超音波装置特有の遅延時
間のばらつきを補正できる。

【０１６９】ただし、遅延時間ばらつきデータは、セク
タ走査のときには口径移動がないので超音波振動子から
受波信号の通過経路が一定であるので、ラスタによらず
一定と考えられ、診断開始時に第１および第２の初期処
理ばらつき付与手段２６、２７に一度記憶する。

【０１７０】一方、リニア等の口径移動のある超音波探
触子１を用いる場合は、各受波信号処理段４までの経路
が異なるので、ラスタ毎に補正値を診断開始時に第１お
よび第２の初期処理ばらつき付与手段２６、２７に記憶
しておく。

【０１７１】診断開始時に第１および第２の初期処理ば
らつき付与手段２６、２７に口径移動に伴う経路の違い
による遅延時間の誤差が少ないと考えられる場合には、
セクタ走査の場合と同様に、超音波装置特有の遅延時間
のばらつきデータは一つでよい。また、このときの補正
アドレスは、全体制御手段２９において、初期値に取り
入れてから各受波信号処理手段４の第１および第２の初
期値記憶手段１２、１９に転送してもよいことはいうま
でもない。

【０１７２】（実施の形態４）図７は本発明の実施の形
態４の受波信号処理手段の１チャンネル分の動作を説明
するための図であり、図７（ａ）は受波信号処理手段の
１チャンネル分の概略構成を示すブロック図であり、図
７（ｂ）は多層サンプリングクロックの選択の方法を説
明するための図である。

【０１７３】図７において、３１は多層サンプリングク
ロック発生手段、３３は誤差補正付与手段を示ており、
多層サンプリングクロック発生手段３１は、周知の多層
クロック発生手段である。

【０１７４】誤差補正付与手段３３は、超音波装置固有
の特性ばらつきや、生体の音速不均一による遅延時間誤
差を補正するために必要な遅延時間を有するサンプリン
グクロックを選択する手段であり、詳細は後述する。

【０１７５】本実施の形態４の受波信号処理手段は、微
小遅延を補間処理ではなく、公知技術であるサンプリン
グクロックを多層有して、基準となる受波信号処理手段
４のＡＤＣサンプリングクロックから所定の微小時間ず
れたクロックを選択し、このクロックで受波信号をサン
プリングすることによって、基準となる超音波振動子と
の遅延時間をサンプリング時間間隔より小さな微小遅延
を実現し、そのサンプリングされた受波信号を遅延メモ
リ１０に記憶し、遅延を受波信号の遅延をサンプリング
間隔で行う、周知の波面同期サンプル（凹面サンプル）
へ本発明を適用した場合の実施の形態である。

【０１７６】ただし、本実施の形態４においては、ＡＤ
Ｃ９のサンプリングクロックは、サンプリングクロック
発生手段３１により与えられる。

【０１７７】次に、図７（ｂ）に基づいて実施の形態４
の受波信号処理手段の動作を説明すると、この図に示す
ように、サンプリングクロックの周期はＴであり、ΔＴ
時間単位でずらしたサンプリングクロックを複数もつ。

【０１７８】なお、本実施の形態４では、サンプリング
クロックは４層とする。

【０１７９】各受波信号処理手段４のＡＤＣ９は、その
４層のサンプリングクロックのどれかを選択する。この
４層のサンプリングクロックを選択するためには、２ｂ
ｉｔの制御信号が必要となる。このサンプリングクロッ
クの選択データが、受波フォーカスデータの一つであ
る。

【０１８０】さらには、サンプリング間隔での遅延が、
前述の場合と同じであり、第１の初期値記憶手段１２、
第１の差分データ付与手段１５、アドレス加算手段１４
およびメモリアドレス設定手段１３により与えられる。

【０１８１】サンプリングクロック発生手段３１は４層
のサンプリングクロックを選択する選択データに、前述
するのと同様に、超音波装置固有の特性ばらつきや、生
体の音速不均一による遅延時間誤差を補正するための補
正値を検出し、サンプリング周期で量子化した余りをさ
らに、多層サンプリングクロックの差ΔＴで量子化し、
後者の値でサンプリングクロックを補正する（選択する
データ）データに、受波フォーカスデータ変換手段２３
で変換する。

【０１８２】受波フォーカスデータ変換手段２３は、変
換されたサンプリングクロック選択データを差補正付与
部３３に与える。

【０１８３】たとえば、サンプリング間隔４０ｎｓ、多
層クロック間の差ΔＴがΔＴ＝１０ｎｓ、想定音速によ
る差分遅延量が２２０ｎｓの場合、Ｔでの量子化によ
り、アドレスが５で、その余りは２０ｎｓとなり、微小
遅延が２０ｎｓとなる。

【０１８４】このとき、遅延メモリ１０の遅延量は２０
０ｎｓとなる。

【０１８５】また、微小遅延クロック選択データが２
（微小遅延クロック選択データ＝１、２、３でそれぞ
れ、基準チャンネルとのクロック差が１０ｎｓ、２０ｎ
ｓ、３０ｎｓとする）、遅延メモリ１０の差分アドレス
が、２００ｎｓ／４０ｎｓ＝５となる。

【０１８６】種々の誤差の合計が＋９０ｎｓであった場
合、−９０ｎｓの補正が必要となる。

【０１８７】したがって、９０／４０＝２余り１０ｎｓ
であるから、サンプリングクロック発生手段３１に与え
る微小遅延クロック選択データに−１を与え、２−１＝
１であり、１０ｎｓのずれのサンプリングクロックが選
択される。

【０１８８】また、遅延メモリ１０の検出時間誤差に
は、−２が入力される。

【０１８９】この結果として、５−２＝３が差分データ
となり、補正がされることになる。

【０１９０】以上に示す実施の形態１〜４において、各
受波信号処理手段４を一つあるいは複数チャンネル集積
することにより、超音波診断装置を小形、低価格化でき
ることはいうまでもない。

【０１９１】また、この集積化ＡＳＩＣには、制御手段
として、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｕｎｉｔ、中央演算装置）、または、ＤＳＰ（Ｄｉｇ
ｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ、）の様
な演算手段を集積して、受波フォーカスデータや生体内
の音速の不均一の検出の演算等を行わせることにより、
超音波診断装置の受波フォーカスの全体制御を軽減でき
ることはいうまでもない。

【０１９２】さらには、基板単位、超音波装置全体での
ＣＰＵ制御でもよい。

【０１９３】また、本実施の形態では、ＡＤＣ９のサン
プリングクロックと、後段の受波処理のクロックは同じ
ものとしてその動作の説明をしたが、たとえば、図９に
示すように、ＡＤＣ９の後に、複素ミキシング手段３４
を設け、この出力により複素信号とし、低周波（あるい
はゼロ周波数）に移動することによって、オーバーサン
プリングを実現し、低周波に移動してフィルタ３５でそ
の成分を抽出した後、デシメートして信号数を減らし、
その後の遅延メモリ１０、補間手段１１のクロックを遅
くすることもできる。

【０１９４】このとき、クロックはそのままでもよいこ
とはいうまでもない。

【０１９５】また、ゼロ周波数に移動した受信信号を遅
延メモリ１０に移動し、前述と同様に読み出しでサンプ
リング間隔の遅延をし、その複素信号を補間手段１１で
処理する。この処理は位相を回転する処理となる。

【０１９６】なお、本実施の形態の超音波装置は、セク
タ走査方式の超音波装置であるが、口径移動するリニア
方式およびコンベックス方式等の他の方式の超音波装置
にも適用可能なことはいうまでもない。

【０１９７】また、本発明は低速のＡＤＣの内でも、そ
のサンプリング周期が、たとえば、２０ＭＨｚから６０
ＭＨｚのものに対して、特に、前述する効果が顕著とな
る。

【０１９８】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。

【０１９９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【０２００】（１）超音波装置において、ディジタル化
された受波ビ−ムの形成に使用する受波フォーカスデー
タを軽減できる。

【０２０１】（２）超音波装置において、受波信号処理
手段を構成する回路の面積を小さくできる。

【０２０２】（３）超音波装置において、各処理手段に
おける超音波診断装置個々に特有の時間ばらつきを補正
できる。

【０２０３】（４）超音波装置において、被検体内の各
部位で音速分布が異なることにより生じる遅延誤差を補
正できる。

【０２０４】（５）超音波装置において、遅延メモリの
記憶容量を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の超音波装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図２】実施の形態１の受波信号処理手段の１チャンネ
ル分の基本構成を説明するためのブロック図である。

【図３】実施の形態１の受波信号処理手段の概略構成を
示すブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態２の受波信号処理手段の１
チャンネル分の概略構成を示すブロック図である。

【図５】隣接チャンネル間での検出時間の誤差分に相当
するアドレス値を求める手段の一例の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図６】本発明の実施の形態３の受波信号処理手段の１
チャンネル分の概略構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の実施の形態４の受波信号処理手段の１
チャンネル分の動作を説明するための図である。

【図８】本実施の形態１の受波信号処理手段の動作を説
明するための図である。

【図９】ＡＤＣのサンプリングクロックと後段の受波信
号処理手段のクロックとが異なる超音波装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図１０】本実施の形態１のフォーカスデータメモリの
メモリ構成の一例を示す図である。

【図１１】従来の超音波装置の概略構成を示すブロック
図である。

【図１２】従来の超音波装置の受波処理手段の概略構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…超音波探触子、２…アナログ送受切り替え回路、３
…送波回路、４…受波信号処理手段、５…加算手段、６
…信号処理手段、７…表示手段、９…アナログ−ディジ
タル変換器、１０…遅延メモリ、１１…補間手段、１２
…第１の初期値記憶手段、１３…メモリアドレス設定手
段、１４…アドレス加算手段、１５…第１の差分データ
付与手段、１６…補間係数メモリ、１７…補間データア
ドレス加算手段、１８…第２の差分データ付与手段、１
９…第２の初期値記憶手段、２０…第１の検出時間誤差
付与手段、２１…第２の検出時間誤差付与手段、２２…
相関器、２３…受波フォーカスデータ変換手段、２４…
第１のセレクタ、２５…第２のセレクタ、２６…第１の
初期処理ばらつき付与手段、２７…第２の初期処理ばら
つき付与手段、２８…差分受波フォーカスデータ手段、
２９…全体制御手段、３１…多層サンプリングクロック
発生手段、３２…受波フォーカスデータメモリ、３３…
誤差補正付与手段、３４…複素ミキシング手段、３５…
フィルタ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を送波および受波する複数の超音
   波振動子と、該超音波振動子が受波した超音波信号を各
   々デジタル信号に変換する複数の変換手段と、該変換手
   段の出力を格納する複数の受波データ格納手段と、該受
   波データ格納手段に格納される受波データを読み出して
   加算する信号加算手段と、該加算した信号を所定の順番
   に出力する出力制御手段と、該出力信号に基づいた超音
   波画像を表示する表示手段とを有する超音波装置であっ
   て、 前記受波データ格納手段に格納される受波信号データの
   内、一番目に読み出す受波信号データのアドレス値を格
   納する初期アドレス格納手段と、各フォーカス段毎のア
   ドレス値の差分値を格納する差分値格納手段と、前記一
   番目に読み出すアドレス値あるいは前段のアドレス値と
   前記差分値とを加算するアドレス加算手段とを具備し、
   前記受波信号データ読み出し時には、前記初期アドレス
   格納手段に格納されるアドレス値あるいはフォーカス前
   段のアドレス値と、前記差分値格納手段に格納される差
   分値とに基づいて、前記フォーカス段に該当する受波信
   号データを順次読み出して遅延処置することを特徴とす
   る超音波装置。
2. 【請求項２】 超音波を送波および受波する複数の超音
   波振動子と、該超音波振動子が受波した超音波信号をデ
   ジタル信号に変換する変換手段と、該変換手段の出力を
   格納する格納手段と、該格納手段に格納される受波信号
   を読み出して遅延し、該遅延された受波信号に補間処理
   する補間処理手段と、該補間処理後の複数の受波信号を
   加算する信号加算手段と、該加算した信号を所定の順番
   に出力する出力制御手段と、該出力信号に基づいた超音
   波画像を表示する表示手段とを有する超音波装置であっ
   て、 補間係数を格納する補間係数格納手段と、該補間係数格
   納手段に格納される補間係数の内、１番目に読み出す補
   間係数アドレス値を格納する初期補間係数アドレス格納
   手段と、各フォーカス段毎の補間係数アドレス値の差分
   値を格納する補間係数差分値格納手段と、前記一番目に
   読み出す補間係数のアドレス値あるいは前段の補間係数
   のアドレス値と前記差分値とを加算する補間係数アドレ
   ス加算手段とを具備し、補間係数読み出し時には、前記
   初期補間係数アドレス格納手段に格納される補間係数ア
   ドレス値あるいは前段のアドレス値と、前記補間係数差
   分値格納手段に格納される差分値とに基づいて、前記フ
   ォーカス段に該当する補間係数を読み出し、前記格納手
   段から読み出された受波信号を補間処理することを特徴
   とする超音波装置。
3. 【請求項３】 超音波を送波および受波する複数の超音
   波振動子と、該超音波振動子が受波した超音波信号をデ
   ジタル信号に変換する変換手段と、該変換手段の出力を
   格納する格納手段と、該格納手段に格納される受波信号
   を読み出し順番に補間処理する補間処理手段と、該補間
   処理後の複数の受波信号を加算する信号加算手段と、該
   加算した信号を所定の順番に出力する出力制御手段と、
   該出力信号に基づいた超音波画像を表示する表示手段と
   を有する超音波装置であって、 前記受波データ格納手段に格納される受波信号データの
   内、一番目に読み出す受波信号データのアドレス値を格
   納する初期アドレス格納手段と、各フォーカス段毎のア
   ドレス値の差分値を格納する差分値格納手段と、前記一
   番目に読み出すアドレス値あるいは前段のアドレス値と
   前記差分値とを加算するアドレス加算手段と、補間係数
   を格納する補間係数格納手段と、該補間係数格納手段に
   格納される補間係数の内、１番目に読み出す補間係数ア
   ドレス値を格納する初期補間係数アドレス格納手段と、
   各フォーカス段毎の補間係数アドレス値の差分値を格納
   する補間係数差分値格納手段と、前記一番目に読み出す
   補間係数のアドレス値あるいは前段の補間係数のアドレ
   ス値と前記差分値とを加算する補間係数アドレス加算手
   段とを具備し、前記受波信号データ読み出し時には、前
   記初期アドレス格納手段に格納されるアドレス値あるい
   はフォーカス前段のアドレス値と、前記差分値格納手段
   に格納される差分値とに基づいて、前記フォーカス段に
   該当する受波信号データを順次読み出すと共に、前記初
   期補間係数アドレス格納手段に格納される補間係数アド
   レス値あるいは前段のアドレス値と、前記補間係数差分
   値格納手段に格納される差分値とに基づいて、前記フォ
   ーカス段に該当する補間係数を読み出し、前記格納手段
   から読み出された受波信号を補間処理することを特徴と
   する超音波装置。
4. 【請求項４】 複数の超音波振動子により受信された受
   信信号を遅延し位相合わせをした受信信号における各超
   音波振動子間の前記受信信号の位相ずれを検出する位相
   ずれ検出手段と、該位相ずれ検出手段の出力値に基づい
   て、位相ずれの補正値に相当するアドレス値を計算する
   補正アドレス計算手段と、該補正アドレス値を格納する
   位相ずれアドレス値格納手段と、該位相ずれアドレス値
   に基づいて、前記アドレス加算手段および前記補間係数
   アドレス加算手段に入力する差分値を補正する手段とを
   具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   １項に記載の超音波装置。
5. 【請求項５】 装置ごとの個体差に基づく超音波計測特
   性を予め計測し、該計測値に基づいて算出した補正値に
   相当するアドレス値を格納するばらつき値アドレス格納
   手段と、該ばらつき値アドレス格納手段のアドレス値に
   基づいて、前記初期アドレス値および前記初期補間係数
   アドレス値を補正する手段とを具備することを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれか１項に記載の超音波装
   置。
6. 【請求項６】 前記受波データ格納手段は、前記変換手
   段でデジタル信号に変換した超音波信号を所定の容量内
   で順番に格納していき、変換後の超音波信号が前記受波
   データ格納手段の容量を超えたときには、前記受波デー
   タ格納手段の先頭から容量を超えた分の超音波信号を格
   納する手段であることを特徴とする請求項１ないし５の
   いずれか１項に記載の超音波装置。
7. 【請求項７】 前記アドレス加算手段の出力するアドレ
   ス値と前記受波データ格納手段の容量とを比較し、前記
   アドレス加算手段の出力するアドレス値が前記受波デー
   タ格納手段の容量を越えるアドレス値となった場合、該
   越えたアドレス値から前記受波データ格納手段の容量分
   のアドレス値を減算し、該アドレス値に基づいて、前記
   フォーカス段に該当する受波信号データを順次読み出す
   読み出しアドレス設定手段を具備することを特徴とする
   請求項６に記載の超音波装置。