JPS6282349A - 超音波撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 未９５明は、超音波を対象物に照射してその反射像を得
る超音波撮像装置に関する。

（従来技術） 従来、この種のａ−￥ｆ波撮像装置としては、複数個の
Ｍｉ音波送受信用振動子を用いて超音波の送受信を行い
、受信した超音波信号から開口合成処理により対象物の
反射像を得る超音波診断装置が知られている。これは、
人体等の対象物に対し超音波を送信すると共に対象物か
らの反射波を受信する超；″ｆ波送送受信器して、第５
図に示すように多数（例えば６４個）の超音波振動子ｌ
を一列に並べた振動子アレイから成る探触子を備えてい
る。その振動子アレイ中の各振動子１は、パルス発生器
で作られた所定周波数のパルス信号を加えられると振動
して超音波を発生し、超音波を受けると電圧を発生する
圧電素子で構成されている。

上記の超音波診断装置は、公知の振動子切換器（図示省
略）により、−直線上に配列された各振動子ｌを、対象
物に向けて超音波を送信する送信素子または対象物から
の反射超音波を受信する受信素子に順次切り換えて超音
波の送受信を行い、受信素子で受信した超音波から開口
合成処理により対象物の反射像を得るために、受信した
信号を増幅およびＡ／Ｄ変換して１画面の入力データと
して記憶し、次に所定の演算処理を行って画像データを
得る動作を行う開口合成処理回路を備えており、その処
理回路は動画像を得るために上記動作を１秒間に数回か
ら数十回繰返すようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、開口合成処理回路は、大量のデータを記
憶しｌｌ、つ演算を高速で実行することが実求されるた
め、この實求をいかに安価に実現するかが問題となって
いた。すなわち、処理を高速化するために高速演算素子
を使用した場合には、コストが非常に高く、動作安定性
が悪いという問題があり、太りｒｌの記憶部Ｖを必要と
する開口合成処理には実用的でない、これに対し、演算
素子を並夕１化することで処理速度をＬげる方式がある
が、この場合には多１直のデータを記憶２ｇ子から同時
に読み出す必要があるのに対し、現在の安価な記憶素子
は同時に多数のデータを読み出せるようには作られてい
ない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり、高価な素ｆ−を用いずに演算処理を高速化す
るため、複数個の超音波送受信用振動子を配列して成る
振動子アレイと、この振動子アレイ中の振動子を順次切
り換えて、ｔｌｌｌ音波の送受信を行う切換器と、振動
子アレイ中の振動子で受信した超音波から開口合成処理
により対象物の反射像データを得る開口合成処理回路と
を備えた超音波撮像装置において、開口合成処理回路と
して各々が独立に動作する低速演算ユニットを多数用は
し、連続的に生成される動画像データを各低速た；ｉ算
ユニットに１画像分ずつ逐次入力して演算処理を施し、
その演算処理によって生成した開口合成画像を各低速演
算ユニットから逐次出力する動作を繰返し行うように構
成したものである。

（実施例） 以−ド、添付図面に示す本発明の実施例について説明す
る。

：ｆ′ＩＪ１図において、１は超音波を送受信する振動
子アレイ、２は振動子切換器、３はパルス発生器（パル
サー）、４は増幅器（プリアンプ）、５はＡ／Ｄ変換お
よび直並列変換回路であり、振動子アレイ１の受信素子
で受信された超音波信号は、増幅、Ａ／Ｄ変換および直
並列変換されて開口合成信号処理回路６に入力される。

変換回路５は、Ａ／Ｄ変換した信号を以下で説明する開
口合成信号処理回路６のデータ記憶部に足先〇するため
に、９０ヒツト→１０バイトの直列／並列変換を行う。

開［１合成値号処理回路６は、各々が独立に動作する複
数（この場合１０）個の低速演算ユニットで構成されて
おり、変換回路５から出力される動画像データが各低速
演算ユニットに１画像分ずつ逐次入力されて演算処理を
施され、その演算処理によって生成した開口合成画像デ
ータが各低速演算ユニフトから出力される。それらの画
像データは。

ディジタルスキャンコンバータ７を介して表示装置（モ
ニタ）８に送られ、対象物の像として表示される。

なお、上記のパルサー３、プリアンプ４、変換回路５お
よび開口合成信号処理回路６は、システムコントローラ
９からの制御信号によって制御される。

第２図は、開口合成信号処理回路６の各演算ユニットの
構成を示すブロック図である。図において、１１は入力
八ツファ、１２はデータ記憶部、１３ａおよび１３ｂは
データセレクタ、１４ａおよび１４ｂはアキュムレータ
、１５ａおよび１５ｂ　ｉｌ　２　ｅ　ＲＯＭ、１６は
加算器、１７ｉｉ対数変換器、１８は出力パンファ、１
９は制御部である。

第３図は、データ記憶部１２のアドレス構成を示す。こ
のデータ記憶部としては、安価な２５６にビ、トのＤＲ
ＡＭが使用される。そのため、受信信ｔ）の１周期（３
９０°）につき１／８のサンプリング周期（例えば３５
．７　ｎ５ｅｃ）で発生するデータを、通常のＤＲＡＭ
のサイクルタイム（２２０ｎ５ｅｃ）で、８き込むこと
はできないので、８バイト分のデータをためこみ、サン
プリング周期の８倍（３５，７Ｘ　８＝　２８５．８　
ｎ５ｅｃ　）に１回の割で１０／くイトを同時に占き込
むようにする。このとき、へイト９およびバイト１０に
は、次の（１２８後の）アドレスのバイト１および２と
同じデータを書き込む。

すなわち、１０バイトのうち２バイトのデータはオーバ
ーラツプ（重複）している、これは、９０゜サンプリン
グＥ４　Ｈのためである。

一般的には、受信信号は、前述の変換回路５においてＬ
記のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換変換−列につきｎ個
のデータ（そのうちに個が他の列とオーバーラツプして
いる）に並列変換され、そのｎ個ずつ各低速演算ユニッ
トの大カパッファ１１からデータ記憶部１２に１画像分
入力される。

そして、入力動作完了後の演算処理の際にｎ個のデータ
を同時に読み出すことにより、受信信号の映像化点とそ
れより９０°位相が８れた点のデータが同時に得られる
。

ここで、９０°サンプリングとは信号処理速度を向１−
させるため、サンプリングする信号と同時にそれより９
０°位相遅れのある信号をもサンプリングすることであ
り、両信号の平方根２乗和を求めると被サンプリング信
号の包路線が得られる。

図示の実施例では、９０°サンプリングは、０゜サンプ
リング処理より常に２サンプル下の位１ごのデータを積
算することによって行われる。例えば、第３図において
Ｏ０サンプリングでアドレスＯのＤ−、フを加える時に
は、９０°サンプリングでＤｌ、９を加える必要がある
。同様に、Ｄ　Ｉ、ＩＩの時はＤｌ、１゜が必要となる
。そこで、各アドレスに２バイトのデータを付加するこ
とにより、０°サンプリング用データと９０°サンプリ
ング用データとが常に同時に読み出される。

演算の際には、データ記憶部１２から読み出された１０
バイトのうち、Ｏ０サンプリング用データをデータセレ
クタ１３ａが選択し、９０°サンプリング用データをデ
ータセレクタ１３ｂが選択する。この一対のデータセレ
クタ１３ａ、１３ｂによるデータ選択の方法は、次のと
おりである。

第４図を参照して説明すると、各データセレクタ１３ａ
、１３ｂは夫々８つのデータから１つのデータを選択す
る゛電子スイッチで構成され、データ記憶部１２から出
力される１０バイトのデータに番号（１）〜（１０）を
つけたとき、各スイッチは図のように結線される。この
一対の電子スイッチは、制り１部１９からの信号により
、８つのスイッチ位置のうち同じ位置に接続するように
切り換えられる０例えば、スイッチ１３ａがデータ（１
）を選択した時、スイッチ１３ｂはデータ（３）を選択
している。また、スイッチ１３ａがデータ（２）を選択
した時、スイッチ１３ｂはデータ（４）を選択している
。一般に、スイッチ１３ａの出力データに対し、スイッ
チ１３ｂの出力データの番号は２だけ大きくなっている
。

１１１１述のように、各データは受信信号の１周期（３
６０°）につき１／８のサンプリング周期で発生するか
ら、隣り合ったデータは４５°の位相差を有する。従っ
て、第４図のデータセレクタ１３ａおよび１３ｂにデー
タ記憶部１２のデータを入力すると、データセレクタ１
３ａの出力データとデータセレクタＬ３ｂの出力データ
の番りは２つ異なることになり、位相差では９０°異な
るデータを得ることができる。

このようにしてデータセレクタ１３ａ、１３ｂで選択的
に取り出された０°および９０°のサンプリングデータ
は夫々、後続の７キユムレータ１４ａ、１４ｂで積算さ
れた後、２東ＲＯＭ　１５　ａ　。

ｔｓｂで２乗された値となり、加算器１６が両者を加算
することによって両者の２５Ｊ和が求められ。

その１１方根をモ方根ＲＯＭ１７から取り出すことによ
り、受信信号の包路線で表わされる映像信号が得られる
。

出力バッファ１８は、東方根ＲＯＭ１７から取り出され
た映像信号を一旦蓄え、企画面分のデータを蓄積後、デ
ィジタルスキャンコンバータ７に送出する。

以上、図示の実施例について説明したが、本発明は診断
装置に限らず、水中ソナー等の撮像装置に広く適用でき
るものである。

（発明の効果） 以上のように１本発明は、複数個の超音波送受信用振動
子を配列して成る振動子アレイと、この振動子アレイ中
の振動子を順次切り換えて超音波の送受信を行う切換器
と、振動子アレイ中の振動ｒ−で受信した超音波から開
口合成処理により対象物の反射像データを得る開口合成
処理回路とを備えた超音波撮像装置において、開口合成
処理回路として各々が独立に動作する低速演算ユニット
を多数用意し、連続的に生成される動画像データを各低
速演算二ニー２ト毎に１画像分ずつ逐次入力して演算処
理を施し、その演算処理によって生成した開口合成処理
を各低速演算ユニットから逐次出力する動作を縁返し行
うように構成したものであるから、動作安定性が良く消
費′心力が少ないという利点をもつ安価な記憶素子を使
用して、大狼の記憶と演算処理速度の向上を実現できる
という効果が得られる。更に、振動子で受信した信号を
所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換後、夫々ｋ個ずつ
重複したｎ個のデータずつに並列変換し、それらのデー
タをｎ個ごとに各低速演算ユニットに１画像分入力して
記憶させ、入力動作完了後の演算処理の際にｎ個のデー
タを同時に読み出すことで、受信信号の映像化点とそれ
より９０°位相が遅れた点のデータが同時に得られるよ
うに構成することにより、映像信号を得るための演算処
理を一層高速化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は開口合成信
号処理回路の各演算ユニットの構成を示すブロック図、
第３図は記憶素子のアドレス構成図、第４図はデータセ
レクタの動作説明図、第５図は超音波送受信器の振動子
配列を示す図である。 １−一一一振動子アレイ、 ２−−−一送受信切換器、 ３−一一一パルス発生器、 ４−一一一ブリアンプ、 ５−−−−Ａ　／　Ｄおよび直並列変換器、６−−−−
開口合成信号処理回路。 ７−−−−テイジタルスキヤンコンパータ、８−−−−
モニタ、 ９−一一一システムコントローラ、 １ｉ−−−一人カバッファ。 １２−−−−データ記憶部。 １３ａ、１３ｂ−−−−データセレクタ、Ｌ４ａ、１４
ｂ−−−−アキュムレータ、１５ａ、１５ｂ−−−−２
乗ＲＯＭ、 １６−−−一加算器。 １７−−−−平方根ＲＯＭ １８−−−一出力へツファ。 第３図 第４図 第５図 １坂動る

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の超音波送受信用振動子を配列して成る振
   動子アレイと、この振動子アレイ中の振動子を順次切り
   換えて超音波の送受信を行う切換手段と、前記振動子で
   受信した超音波から開口合成処理により対象物の反射像
   を得る開口合成処理回路とを備えた超音波撮像装置にお
   いて、 前記開口合成処理回路は各々が独立に動作する複数個の
   低速演算ユニットで構成し、連続的に生成される動画像
   データを各低速演算ユニットに１画像分ずつ逐次入力し
   て演算処理を施し、該演算処理によって生成した開口合
   成画像を各低速演算ユニットから逐次出力する動作を繰
   返し行うことを特徴とする超音波撮像装置。
2. （２）前記振動子で受信した信号を所定のサンプリング
   周期でＡ／Ｄ変換後、夫々ｋ個ずつ重複したｎ個のデー
   タずつに並列変換する変換手段が設けられ、前記低速演
   算ユニットは、該データがｎ個ごとに１画像分入力され
   る記憶手段を有し、入力動作完了後の演算処理の際にｎ
   個のデータを同時に読み出すことにより、受信信号の映
   像化点とそれより９０°位相が遅れた点のデータが同時
   に得られるように構成した特許請求の範囲第１項記載の
   超音波撮像装置。