JP2002017720A - 信号処理方法および装置並びに画像撮影装置 - Google Patents
信号処理方法および装置並びに画像撮影装置Info
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号の品質に応じて基本波エコーとハーモニ
ックスエコーを適切に組み合わせる信号処理方法および
装置、並びに、そのような信号処理装置を備えた画像撮
影装置を実現する。 【解決手段】 基本波エコーの２つの周波数成分の比を
求め（７０４）、ハーモニックスエコーの２つの周波数
成分の比を求め（７０２）、これら２つの比に基づい
て、エコー受信信号における基本波成分とハーモニック
ス成分の構成比を調節する（７０６，７０８）。
ックスエコーを適切に組み合わせる信号処理方法および
装置、並びに、そのような信号処理装置を備えた画像撮
影装置を実現する。 【解決手段】 基本波エコーの２つの周波数成分の比を
求め（７０４）、ハーモニックスエコーの２つの周波数
成分の比を求め（７０２）、これら２つの比に基づい
て、エコー受信信号における基本波成分とハーモニック
ス成分の構成比を調節する（７０６，７０８）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号処理方法およ
び装置並びに画像撮影装置に関し、特に、波動のエコー
（ｅｃｈｏ）を受信して得られる信号における基本波成
分とハーモニックス（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）成分の構成
比を調節する信号処理方法および装置、並びに、そのよ
うな信号処理装置を備えた画像撮影装置に関する。
び装置並びに画像撮影装置に関し、特に、波動のエコー
（ｅｃｈｏ）を受信して得られる信号における基本波成
分とハーモニックス（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）成分の構成
比を調節する信号処理方法および装置、並びに、そのよ
うな信号処理装置を備えた画像撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波撮影では、基本波エコーとハーモ
ニックスエコーを組み合わせた信号に基づいて画像を生
成することが行われる。ハーモニックスエコーは、対象
内部での超音波伝搬の非線形性に由来し、波面がある程
度の距離以上進行することによって発生するので、体表
付近の脂肪や骨等の構造物における多重反射の影響を受
けにくい特徴がある。この点に着目して、エコー受信信
号について、深部からのものほど基本波エコーの構成比
を減じてハーモニックスエコーの構成比を増し、多重反
射による妨害を回避するようにしている。
ニックスエコーを組み合わせた信号に基づいて画像を生
成することが行われる。ハーモニックスエコーは、対象
内部での超音波伝搬の非線形性に由来し、波面がある程
度の距離以上進行することによって発生するので、体表
付近の脂肪や骨等の構造物における多重反射の影響を受
けにくい特徴がある。この点に着目して、エコー受信信
号について、深部からのものほど基本波エコーの構成比
を減じてハーモニックスエコーの構成比を増し、多重反
射による妨害を回避するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ハーモニックスエコー
は本質的に微弱な信号であり、しかも、周波数が高いこ
とにより伝搬にともなう減衰率が大きい。このため、ハ
ーモニックスエコーは、ノイズの影響によりＣＮＲ（ｃ
ｏｎｔｒａｓｔ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が低
下しやすいので、エコーの深度に応じて機械的に基本波
エコーの構成比を下げてハーモニックスエコーの構成比
を上げるのは必ずしも適当ではない。
は本質的に微弱な信号であり、しかも、周波数が高いこ
とにより伝搬にともなう減衰率が大きい。このため、ハ
ーモニックスエコーは、ノイズの影響によりＣＮＲ（ｃ
ｏｎｔｒａｓｔ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が低
下しやすいので、エコーの深度に応じて機械的に基本波
エコーの構成比を下げてハーモニックスエコーの構成比
を上げるのは必ずしも適当ではない。
【０００４】そこで、本発明の課題は、信号の品質に応
じて基本波エコーとハーモニックスエコーを適切に組み
合わせる信号処理方法および装置、並びに、そのような
信号処理装置を備えた画像撮影装置を実現することであ
る。
じて基本波エコーとハーモニックスエコーを適切に組み
合わせる信号処理方法および装置、並びに、そのような
信号処理装置を備えた画像撮影装置を実現することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
する１つの観点での発明は、エコーを受信して得られる
信号における基本波成分とハーモニックス成分の構成比
を調節するに当たり、基本波エコーの２つの周波数成分
の比を求め、ハーモニックスエコーの２つの周波数成分
の比を求め、前記求めた２つの比に基づいて前記構成比
を調節する、ことを特徴とする信号処理方法である。
する１つの観点での発明は、エコーを受信して得られる
信号における基本波成分とハーモニックス成分の構成比
を調節するに当たり、基本波エコーの２つの周波数成分
の比を求め、ハーモニックスエコーの２つの周波数成分
の比を求め、前記求めた２つの比に基づいて前記構成比
を調節する、ことを特徴とする信号処理方法である。
【０００６】この観点での発明では、基本波エコーおよ
びハーモニックスエコーについて２つの周波数成分の比
をそれぞれ求め、これら２つの比に基づいてエコー受信
信号における基本波成分とハーモニックス成分の構成比
を調節するので、基本波エコーとハーモニックスエコー
を信号の品質に応じて適切に組み合わせることができ
る。
びハーモニックスエコーについて２つの周波数成分の比
をそれぞれ求め、これら２つの比に基づいてエコー受信
信号における基本波成分とハーモニックス成分の構成比
を調節するので、基本波エコーとハーモニックスエコー
を信号の品質に応じて適切に組み合わせることができ
る。
【０００７】（２）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、前記基本波エコーの２つの周波数成分の比を求
めるに当たり、前記エコーを受信して得られる信号を周
波数を異にする２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波
し、前記直交検波した２つの信号について積分値をそれ
ぞれ求め、前記求めた２つの積分値の比を求め、前記ハ
ーモニックスエコーの２つの周波数成分の比を求めるに
当たり、前記エコーを受信して得られる信号を周波数を
異にする２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、前
記直交検波した２つの信号について積分値をそれぞれ求
め、前記求めた２つの積分値の比を求める、ことを特徴
とする（１）に記載の信号処理方法である。
発明は、前記基本波エコーの２つの周波数成分の比を求
めるに当たり、前記エコーを受信して得られる信号を周
波数を異にする２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波
し、前記直交検波した２つの信号について積分値をそれ
ぞれ求め、前記求めた２つの積分値の比を求め、前記ハ
ーモニックスエコーの２つの周波数成分の比を求めるに
当たり、前記エコーを受信して得られる信号を周波数を
異にする２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、前
記直交検波した２つの信号について積分値をそれぞれ求
め、前記求めた２つの積分値の比を求める、ことを特徴
とする（１）に記載の信号処理方法である。
【０００８】この観点での発明では、２つの周波数成分
の比は、エコーを受信して得られる信号を周波数を異に
する２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、直交検
波した２つの信号について積分値をそれぞれ求め、それ
ら積分値の比として求めるので、周波数成分比を効果的
に求めることができる。
の比は、エコーを受信して得られる信号を周波数を異に
する２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、直交検
波した２つの信号について積分値をそれぞれ求め、それ
ら積分値の比として求めるので、周波数成分比を効果的
に求めることができる。
【０００９】（３）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、前記構成比の調節は、前記エコーを受信して得
られる信号について前記基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよび前記ハーモニックスエコーの周
波数帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節すること
によって行う、ことを特徴とする（１）に記載の信号処
理方法である。
発明は、前記構成比の調節は、前記エコーを受信して得
られる信号について前記基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよび前記ハーモニックスエコーの周
波数帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節すること
によって行う、ことを特徴とする（１）に記載の信号処
理方法である。
【００１０】この観点での発明では、エコーを受信して
得られる信号について、基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよびハーモニックスエコーの周波数
帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節するので、エ
コー受信信号における基本波成分とハーモニックス成分
の構成比を容易に調節することができる。
得られる信号について、基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよびハーモニックスエコーの周波数
帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節するので、エ
コー受信信号における基本波成分とハーモニックス成分
の構成比を容易に調節することができる。
【００１１】（４）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、前記エコーは超音波エコーである、ことを特徴
とする（１）ないし（３）のうちのいずれか１つに記載
の信号処理方法である。
発明は、前記エコーは超音波エコーである、ことを特徴
とする（１）ないし（３）のうちのいずれか１つに記載
の信号処理方法である。
【００１２】この観点での発明では、超音波エコー受信
信号について、基本波成分とハーモニックス成分の構成
比を適切に調節することができる。 （５）上記の課題を解決する他の観点での発明は、エコ
ーを受信して得られる信号における基本波成分とハーモ
ニックス成分の構成比を調節する信号処理装置であっ
て、基本波エコーの２つの周波数成分の比を求める第１
の比計算手段と、ハーモニックスエコーの２つの周波数
成分の比を求める第２の比計算手段と、前記求めた２つ
の比に基づいて前記構成比を調節する構成比調節手段
と、を具備することを特徴とする信号処理装置である。
信号について、基本波成分とハーモニックス成分の構成
比を適切に調節することができる。 （５）上記の課題を解決する他の観点での発明は、エコ
ーを受信して得られる信号における基本波成分とハーモ
ニックス成分の構成比を調節する信号処理装置であっ
て、基本波エコーの２つの周波数成分の比を求める第１
の比計算手段と、ハーモニックスエコーの２つの周波数
成分の比を求める第２の比計算手段と、前記求めた２つ
の比に基づいて前記構成比を調節する構成比調節手段
と、を具備することを特徴とする信号処理装置である。
【００１３】この観点での発明では、基本波エコーおよ
びハーモニックスエコーについて２つの周波数成分の比
をそれぞれ求め、これら２つの比に基づいてエコー受信
信号における基本波成分とハーモニックス成分の構成比
を調節するので、基本波エコーとハーモニックスエコー
を信号の品質に応じて適切に組み合わせることができ
る。
びハーモニックスエコーについて２つの周波数成分の比
をそれぞれ求め、これら２つの比に基づいてエコー受信
信号における基本波成分とハーモニックス成分の構成比
を調節するので、基本波エコーとハーモニックスエコー
を信号の品質に応じて適切に組み合わせることができ
る。
【００１４】（６）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、前記第１の比計算手段は、前記エコーを受信し
て得られる信号を周波数を異にする２つのキャリア信号
でそれぞれ直交検波する第１の直交検波手段と、前記直
交検波した２つの信号についてそれらの積分値をそれぞ
れ求める第１の積分手段と、前記求めた２つの積分値の
比を求める第１の積分値比計算手段とを有し、前記第２
の比計算手段は、前記エコーを受信して得られる信号を
周波数を異にする２つのキャリア信号でそれぞれ直交検
波する第２の直交検波手段と、前記直交検波した２つの
信号について積分値をそれぞれ求める第２の積分手段
と、前記求めた２つの積分値の比を求める第２の積分値
比計算手段とを有する、ことを特徴とする（５）に記載
の信号処理装置である。
発明は、前記第１の比計算手段は、前記エコーを受信し
て得られる信号を周波数を異にする２つのキャリア信号
でそれぞれ直交検波する第１の直交検波手段と、前記直
交検波した２つの信号についてそれらの積分値をそれぞ
れ求める第１の積分手段と、前記求めた２つの積分値の
比を求める第１の積分値比計算手段とを有し、前記第２
の比計算手段は、前記エコーを受信して得られる信号を
周波数を異にする２つのキャリア信号でそれぞれ直交検
波する第２の直交検波手段と、前記直交検波した２つの
信号について積分値をそれぞれ求める第２の積分手段
と、前記求めた２つの積分値の比を求める第２の積分値
比計算手段とを有する、ことを特徴とする（５）に記載
の信号処理装置である。
【００１５】この観点での発明では、２つの周波数成分
の比は、エコーを受信して得られる信号を周波数を異に
する２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、直交検
波した２つの信号について積分値をそれぞれ求め、それ
ら積分値の比として求めるので、周波数成分比を効果的
に求めることができる。
の比は、エコーを受信して得られる信号を周波数を異に
する２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、直交検
波した２つの信号について積分値をそれぞれ求め、それ
ら積分値の比として求めるので、周波数成分比を効果的
に求めることができる。
【００１６】（７）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、構成比調節手段は、前記エコーを受信して得ら
れる信号について前記基本波エコーの周波数帯域に属す
る信号のゲインおよび前記ハーモニックスエコーの周波
数帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節することに
よって前記構成比を調節する、ことを特徴とする（５）
に記載の信号処理装置である。
発明は、構成比調節手段は、前記エコーを受信して得ら
れる信号について前記基本波エコーの周波数帯域に属す
る信号のゲインおよび前記ハーモニックスエコーの周波
数帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節することに
よって前記構成比を調節する、ことを特徴とする（５）
に記載の信号処理装置である。
【００１７】この観点での発明では、エコーを受信して
得られる信号について、基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよびハーモニックスエコーの周波数
帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節するので、エ
コー受信信号における基本波成分とハーモニックス成分
の構成比を容易に調節することができる。
得られる信号について、基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよびハーモニックスエコーの周波数
帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節するので、エ
コー受信信号における基本波成分とハーモニックス成分
の構成比を容易に調節することができる。
【００１８】（８）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、前記エコーは超音波エコーである、ことを特徴
とする（５）ないし（７）のうちのいずれか１つに記載
の信号処理装置である。
発明は、前記エコーは超音波エコーである、ことを特徴
とする（５）ないし（７）のうちのいずれか１つに記載
の信号処理装置である。
【００１９】この観点での発明では、超音波エコー受信
信号について、基本波成分とハーモニックス成分の構成
比を適切に調節することができる。 （９）上記の課題を解決する他の観点での発明は、波動
を送波する送波手段と波動を送波する送波手段と、前記
波動のエコーを受信する受信手段と、前記エコーを受信
して得られる信号における基本波成分とハーモニックス
成分の構成比を調節する信号処理手段と、前記構成比を
調節した信号に基づいて画像を生成する画像生成手段
と、を有する画像撮影装置であって、前記信号処理手段
は、基本波エコーの２つの周波数成分の比を求める第１
の比計算手段と、ハーモニックスエコーの２つの周波数
成分の比を求める第２の比計算手段と、前記求めた２つ
の比に基づいて前記構成比を調節する構成比調節手段
と、を具備することを特徴とする画像撮影装置である。
信号について、基本波成分とハーモニックス成分の構成
比を適切に調節することができる。 （９）上記の課題を解決する他の観点での発明は、波動
を送波する送波手段と波動を送波する送波手段と、前記
波動のエコーを受信する受信手段と、前記エコーを受信
して得られる信号における基本波成分とハーモニックス
成分の構成比を調節する信号処理手段と、前記構成比を
調節した信号に基づいて画像を生成する画像生成手段
と、を有する画像撮影装置であって、前記信号処理手段
は、基本波エコーの２つの周波数成分の比を求める第１
の比計算手段と、ハーモニックスエコーの２つの周波数
成分の比を求める第２の比計算手段と、前記求めた２つ
の比に基づいて前記構成比を調節する構成比調節手段
と、を具備することを特徴とする画像撮影装置である。
【００２０】この観点での発明では、基本波エコーおよ
びハーモニックスエコーについて２つの周波数成分の比
をそれぞれ求め、これら２つの比に基づいてエコー受信
信号における基本波成分とハーモニックス成分の構成比
を調節するので、基本波エコーとハーモニックスエコー
を信号の品質に応じて適切に組み合わせることができ
る。そのようなエコー受信信号に基づいて品質の良い画
像を生成することができる。
びハーモニックスエコーについて２つの周波数成分の比
をそれぞれ求め、これら２つの比に基づいてエコー受信
信号における基本波成分とハーモニックス成分の構成比
を調節するので、基本波エコーとハーモニックスエコー
を信号の品質に応じて適切に組み合わせることができ
る。そのようなエコー受信信号に基づいて品質の良い画
像を生成することができる。
【００２１】（１０）上記の課題を解決する他の観点で
の発明は、前記第１の比計算手段は、前記エコーを受信
して得られる信号を周波数を異にする２つのキャリア信
号でそれぞれ直交検波する第１の直交検波手段と、前記
直交検波した２つの信号についてそれらの積分値をそれ
ぞれ求める第１の積分手段と、前記求めた２つの積分値
の比を求める第１の積分値比計算手段とを有し、前記第
２の比計算手段は、前記エコーを受信して得られる信号
を周波数を異にする２つのキャリア信号でそれぞれ直交
検波する第２の直交検波手段と、前記直交検波した２つ
の信号について積分値をそれぞれ求める第２の積分手段
と、前記求めた２つの積分値の比を求める第２の積分値
比計算手段とを有する、ことを特徴とする（９）に記載
の画像撮影装置である。
の発明は、前記第１の比計算手段は、前記エコーを受信
して得られる信号を周波数を異にする２つのキャリア信
号でそれぞれ直交検波する第１の直交検波手段と、前記
直交検波した２つの信号についてそれらの積分値をそれ
ぞれ求める第１の積分手段と、前記求めた２つの積分値
の比を求める第１の積分値比計算手段とを有し、前記第
２の比計算手段は、前記エコーを受信して得られる信号
を周波数を異にする２つのキャリア信号でそれぞれ直交
検波する第２の直交検波手段と、前記直交検波した２つ
の信号について積分値をそれぞれ求める第２の積分手段
と、前記求めた２つの積分値の比を求める第２の積分値
比計算手段とを有する、ことを特徴とする（９）に記載
の画像撮影装置である。
【００２２】この観点での発明では、２つの周波数成分
の比は、エコーを受信して得られる信号を周波数を異に
する２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、直交検
波した２つの信号について積分値をそれぞれ求め、それ
ら積分値の比として求めるので、周波数成分比を効果的
に求めることができる。
の比は、エコーを受信して得られる信号を周波数を異に
する２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、直交検
波した２つの信号について積分値をそれぞれ求め、それ
ら積分値の比として求めるので、周波数成分比を効果的
に求めることができる。
【００２３】（１１）上記の課題を解決する他の観点で
の発明は、構成比調節手段は、前記エコーを受信して得
られる信号について前記基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよび前記ハーモニックスエコーの周
波数帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節すること
によって前記構成比を調節する、ことを特徴とする
（９）に記載の画像撮影装置である。
の発明は、構成比調節手段は、前記エコーを受信して得
られる信号について前記基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよび前記ハーモニックスエコーの周
波数帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節すること
によって前記構成比を調節する、ことを特徴とする
（９）に記載の画像撮影装置である。
【００２４】この観点での発明では、エコーを受信して
得られる信号について、基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよびハーモニックスエコーの周波数
帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節するので、エ
コー受信信号における基本波成分とハーモニックス成分
の構成比を容易に調節することができる。
得られる信号について、基本波エコーの周波数帯域に属
する信号のゲインおよびハーモニックスエコーの周波数
帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節するので、エ
コー受信信号における基本波成分とハーモニックス成分
の構成比を容易に調節することができる。
【００２５】（１２）上記の課題を解決する他の観点で
の発明は、前記波動は超音波である、ことを特徴とする
（９）ないし（１１）のうちのいずれか１つに記載の画
像撮影装置である。
の発明は、前記波動は超音波である、ことを特徴とする
（９）ないし（１１）のうちのいずれか１つに記載の画
像撮影装置である。
【００２６】この観点での発明では、超音波エコー受信
信号について、基本波成分とハーモニックス成分の構成
比を適切に調節することができる。そのような超音波エ
コー受信信号に基づいて品質の良い超音波画像を生成す
ることができる。
信号について、基本波成分とハーモニックス成分の構成
比を適切に調節することができる。そのような超音波エ
コー受信信号に基づいて品質の良い超音波画像を生成す
ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図１に超音波撮影装置のブ
ロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施
の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の
装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動
作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が
示される。
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図１に超音波撮影装置のブ
ロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施
の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の
装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動
作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が
示される。
【００２８】図１に示すように、本装置は、超音波プロ
ーブ２を有する。超音波プローブ２は、図示しない複数
の超音波トランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）の
アレイ（ａｒｒａｙ）を有する。個々の超音波トランス
デューサは例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン
（Ｚｒ）酸鉛（Ｐｂ））セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃ
ｓ）等の圧電材料によって構成される。
ーブ２を有する。超音波プローブ２は、図示しない複数
の超音波トランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）の
アレイ（ａｒｒａｙ）を有する。個々の超音波トランス
デューサは例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン
（Ｚｒ）酸鉛（Ｐｂ））セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃ
ｓ）等の圧電材料によって構成される。
【００２９】超音波プローブ２は、操作者により対象４
に当接して使用される。超音波プローブ２は送受信部６
に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２に
駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部６は、
また、超音波プローブ２が受波したエコー信号を受信す
る。
に当接して使用される。超音波プローブ２は送受信部６
に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２に
駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部６は、
また、超音波プローブ２が受波したエコー信号を受信す
る。
【００３０】送受信部６のブロック図を図２に示す。同
図に示すように、送受信部６は送波タイミング（ｔｉｍ
ｉｎｇ）発生ユニット（ｕｎｉｔ）６０２を有する。送
波タイミング発生ユニット６０２は、送波タイミング信
号を周期的に発生して送波ビームフォーマ（ｂｅａｍｆ
ｏｒｍｅｒ）６０４に入力する。
図に示すように、送受信部６は送波タイミング（ｔｉｍ
ｉｎｇ）発生ユニット（ｕｎｉｔ）６０２を有する。送
波タイミング発生ユニット６０２は、送波タイミング信
号を周期的に発生して送波ビームフォーマ（ｂｅａｍｆ
ｏｒｍｅｒ）６０４に入力する。
【００３１】送波ビームフォーマ６０４は、送波のビー
ムフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行うもの
で、送波タイミング信号に基づき、所定の方位の超音波
ビームを形成するためのビームフォーミング信号を生じ
る。ビームフォーミング信号は、方位に対応した時間差
が付与された複数の駆動信号からなる。ビームフォーミ
ングは後述の制御部１８によって制御される。
ムフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行うもの
で、送波タイミング信号に基づき、所定の方位の超音波
ビームを形成するためのビームフォーミング信号を生じ
る。ビームフォーミング信号は、方位に対応した時間差
が付与された複数の駆動信号からなる。ビームフォーミ
ングは後述の制御部１８によって制御される。
【００３２】送波ビームフォーマ６０４の出力信号は送
受切換ユニット６０６を通じて超音波トランスデューサ
アレイに入力される。超音波トランスデューサアレイに
おいて、送波アパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を構成す
る複数の超音波トランスデューサは、駆動信号の時間差
に対応した位相差を持つ超音波をそれぞれ発生する。そ
れら超音波の波面合成により、所定方位の音線に沿った
超音波ビームが形成される。送波ビームフォーマ６０
４、送受切換ユニット６０６および超音波プローブ２か
らなる部分は、本発明における送波手段の実施の形態の
一例である。
受切換ユニット６０６を通じて超音波トランスデューサ
アレイに入力される。超音波トランスデューサアレイに
おいて、送波アパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を構成す
る複数の超音波トランスデューサは、駆動信号の時間差
に対応した位相差を持つ超音波をそれぞれ発生する。そ
れら超音波の波面合成により、所定方位の音線に沿った
超音波ビームが形成される。送波ビームフォーマ６０
４、送受切換ユニット６０６および超音波プローブ２か
らなる部分は、本発明における送波手段の実施の形態の
一例である。
【００３３】送受切換ユニット６０６には受波ビームフ
ォーマ６０８が接続されている。送受切換ユニット６０
６は、超音波トランスデューサアレイ中の受波アパーチ
ャが受波した複数のエコー信号を受波ビームフォーマ６
０８に入力する。
ォーマ６０８が接続されている。送受切換ユニット６０
６は、超音波トランスデューサアレイ中の受波アパーチ
ャが受波した複数のエコー信号を受波ビームフォーマ６
０８に入力する。
【００３４】受波ビームフォーマ６０８は、送波の音線
に対応した受波のビームフォーミングを行うもので、複
数の受波エコーに時間差を付与して位相を調整し、次い
でそれら加算して所定方位の音線に沿ったエコー受信信
号を形成する。
に対応した受波のビームフォーミングを行うもので、複
数の受波エコーに時間差を付与して位相を調整し、次い
でそれら加算して所定方位の音線に沿ったエコー受信信
号を形成する。
【００３５】受波ビームフォーマ６０８としては、例え
ばディジタル・ビームフォーマ（ｄｉｇｉｔａｌ ｂｅ
ａｍｆｏｒｍｅｒ）が用いられる。これによってＲＦ
（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号をディジタル
化したエコー受信信号が得られる。
ばディジタル・ビームフォーマ（ｄｉｇｉｔａｌ ｂｅ
ａｍｆｏｒｍｅｒ）が用いられる。これによってＲＦ
（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号をディジタル
化したエコー受信信号が得られる。
【００３６】受波のビームフォーミングは後述の制御部
１８により制御される。超音波プローブ２、送受切換ユ
ニット６０６および受波ビームフォーマ６０８からなる
部分は、本発明における受信手段の実施の形態の一例で
ある。
１８により制御される。超音波プローブ２、送受切換ユ
ニット６０６および受波ビームフォーマ６０８からなる
部分は、本発明における受信手段の実施の形態の一例で
ある。
【００３７】受波ビームフォーマ６０８の出力信号すな
わち１音線分のエコー受信信号は、周波数成分調節ユニ
ット６１０に入力される。周波数成分調節ユニット６１
０は、１音線分のエコー受信信号における基本波エコー
成分とハーモニックスエコー成分の構成比を調節するも
のである。このような周波数成分調節ユニット６１０
は、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐ
ｒｏｃｅｓｓｏｒ）等により実現される。周波数成分調
節ユニット６１０については後にあらためて説明する。
わち１音線分のエコー受信信号は、周波数成分調節ユニ
ット６１０に入力される。周波数成分調節ユニット６１
０は、１音線分のエコー受信信号における基本波エコー
成分とハーモニックスエコー成分の構成比を調節するも
のである。このような周波数成分調節ユニット６１０
は、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐ
ｒｏｃｅｓｓｏｒ）等により実現される。周波数成分調
節ユニット６１０については後にあらためて説明する。
【００３８】周波数成分調節ユニット６１０は、本発明
における信号処理装置の実施の形態の一例である。本装
置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の
一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法
に関する実施の形態の一例が示される。周波数成分調節
ユニット６１０は、また、本発明における信号処理手段
の実施の形態の一例である。
における信号処理装置の実施の形態の一例である。本装
置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の
一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法
に関する実施の形態の一例が示される。周波数成分調節
ユニット６１０は、また、本発明における信号処理手段
の実施の形態の一例である。
【００３９】送受信部６は、対象４の内部を音線順次で
走査する。音線順次の走査は例えば図３に示すようにな
る。すなわち、放射点２００からｚ方向に延びる音線２
０２で扇状の２次元領域２０６をθ方向に走査し、いわ
ゆるセクタスキャン（ｓｅｃｔｏｒ ｓｃａｎ）を行
う。
走査する。音線順次の走査は例えば図３に示すようにな
る。すなわち、放射点２００からｚ方向に延びる音線２
０２で扇状の２次元領域２０６をθ方向に走査し、いわ
ゆるセクタスキャン（ｓｅｃｔｏｒ ｓｃａｎ）を行
う。
【００４０】送波および受波のアパーチャを超音波トラ
ンスデューサアレイの一部を用いて形成するときは、こ
のアパーチャをアレイに沿って順次移動させることによ
り、例えば図４に示すような走査を行うことができる。
すなわち、放射点２００からｚ方向に発する音線２０２
を直線状の軌跡２０４に沿って平行移動させることによ
り、矩形状の２次元領域２０６をｘ方向に走査し、いわ
ゆるリニアスキャン（ｌｉｎｅａｒ ｓｃａｎ）を行
う。
ンスデューサアレイの一部を用いて形成するときは、こ
のアパーチャをアレイに沿って順次移動させることによ
り、例えば図４に示すような走査を行うことができる。
すなわち、放射点２００からｚ方向に発する音線２０２
を直線状の軌跡２０４に沿って平行移動させることによ
り、矩形状の２次元領域２０６をｘ方向に走査し、いわ
ゆるリニアスキャン（ｌｉｎｅａｒ ｓｃａｎ）を行
う。
【００４１】なお、超音波トランスデューサアレイが、
超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたい
わゆるコンベックスアレイ（ｃｏｎｖｅｘ ａｒｒａ
ｙ）である場合は、リニアスキャンと同様な音線走査に
より、例えば図５に示すように、音線２０２の放射点２
００を円弧状の軌跡２０４に沿って移動させ、扇面状の
２次元領域２０６をθ方向に走査して、いわゆるコンベ
ックススキャンが行えるのはいうまでもない。
超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたい
わゆるコンベックスアレイ（ｃｏｎｖｅｘ ａｒｒａ
ｙ）である場合は、リニアスキャンと同様な音線走査に
より、例えば図５に示すように、音線２０２の放射点２
００を円弧状の軌跡２０４に沿って移動させ、扇面状の
２次元領域２０６をθ方向に走査して、いわゆるコンベ
ックススキャンが行えるのはいうまでもない。
【００４２】送受信部６はＢモード（ｍｏｄｅ）処理部
１０に接続されている。送受信部６から出力される音線
ごとのエコー受信信号は、Ｂモード処理部１０に入力さ
れる。
１０に接続されている。送受信部６から出力される音線
ごとのエコー受信信号は、Ｂモード処理部１０に入力さ
れる。
【００４３】Ｂモード処理部１０はＢモード画像データ
を形成するものである。Ｂモード処理部１０は、図６に
示すように、対数増幅ユニット１０２と包絡線検波ユニ
ット１０４を備えている。Ｂモード処理部１０は、対数
増幅ユニット１０２でエコー受信信号を対数増幅し、包
絡線検波ユニット１０４で包絡線検波して音線上の個々
の反射点でのエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコ
ープ（ｓｃｏｐｅ）信号を得て、このＡスコープ信号の
各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード画像デ
ータを形成する。
を形成するものである。Ｂモード処理部１０は、図６に
示すように、対数増幅ユニット１０２と包絡線検波ユニ
ット１０４を備えている。Ｂモード処理部１０は、対数
増幅ユニット１０２でエコー受信信号を対数増幅し、包
絡線検波ユニット１０４で包絡線検波して音線上の個々
の反射点でのエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコ
ープ（ｓｃｏｐｅ）信号を得て、このＡスコープ信号の
各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード画像デ
ータを形成する。
【００４４】Ｂモード処理部１０は画像処理部１４に接
続されている。画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０
から入力されるデータに基づいて、それぞれＢモード画
像を生成するものである。Ｂモード処理部１０および画
像処理部１４からなる部分は、本発明における画像生成
手段の実施の形態の一例である。
続されている。画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０
から入力されるデータに基づいて、それぞれＢモード画
像を生成するものである。Ｂモード処理部１０および画
像処理部１４からなる部分は、本発明における画像生成
手段の実施の形態の一例である。
【００４５】画像処理部１４は、図７に示すように、バ
ス（ｂｕｓ）１４０によって接続された入力データメモ
リ（ｄａｔａ ｍｅｍｏｒｙ）１４２、ディジタル・ス
キャンコンバータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｃａｎ ｃｏｎ
ｖｅｒｔｅｒ）１４４、画像メモリ１４６およびプロセ
ッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１４８を備えている。
ス（ｂｕｓ）１４０によって接続された入力データメモ
リ（ｄａｔａ ｍｅｍｏｒｙ）１４２、ディジタル・ス
キャンコンバータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｃａｎ ｃｏｎ
ｖｅｒｔｅｒ）１４４、画像メモリ１４６およびプロセ
ッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１４８を備えている。
【００４６】Ｂモード処理部１０から音線ごとに入力さ
れたＢモード画像データは、入力データメモリ１４２に
それぞれ記憶される。入力データメモリ１４２のデータ
は、ディジタル・スキャンコンバータ１４４で走査変換
されて画像メモリ１４６に記憶される。プロセッサ１４
８は、入力データメモリ１４２および画像メモリ１４６
のデータについてそれぞれ所定のデータ処理を施すもの
である。
れたＢモード画像データは、入力データメモリ１４２に
それぞれ記憶される。入力データメモリ１４２のデータ
は、ディジタル・スキャンコンバータ１４４で走査変換
されて画像メモリ１４６に記憶される。プロセッサ１４
８は、入力データメモリ１４２および画像メモリ１４６
のデータについてそれぞれ所定のデータ処理を施すもの
である。
【００４７】画像処理部１４には表示部１６が接続され
ている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が
与えられ、それに基づいて画像を表示するようになって
いる。表示部１６は、カラー（ｃｏｌｏｒ）画像が表示
可能なグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄ
ｉｓｐｌａｙ）等で構成される。
ている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が
与えられ、それに基づいて画像を表示するようになって
いる。表示部１６は、カラー（ｃｏｌｏｒ）画像が表示
可能なグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄ
ｉｓｐｌａｙ）等で構成される。
【００４８】以上の送受信部６、Ｂモード処理部１０、
画像処理部１４および表示部１６には制御部１８が接続
されている。制御部１８は、それら各部に制御信号を与
えてその動作を制御する。制御部１８には、被制御の各
部から各種の報知信号が入力される。
画像処理部１４および表示部１６には制御部１８が接続
されている。制御部１８は、それら各部に制御信号を与
えてその動作を制御する。制御部１８には、被制御の各
部から各種の報知信号が入力される。
【００４９】制御部１８の制御の下で、Ｂモード動作が
実行される。制御部１８には操作部２０が接続されてい
る。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８
に適宜の指令や情報を入力するようになっている。操作
部２０は、例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やポ
インティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃ
ｅ）およびその他の操作具を備えた操作パネル（ｐａｎ
ｅｌ）で構成される。
実行される。制御部１８には操作部２０が接続されてい
る。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８
に適宜の指令や情報を入力するようになっている。操作
部２０は、例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やポ
インティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃ
ｅ）およびその他の操作具を備えた操作パネル（ｐａｎ
ｅｌ）で構成される。
【００５０】周波数成分調節ユニット６１０について説
明する。説明に入る前に、予備的説明として画像信号の
一般的な性質について述べる。通常、画像はエッジ（ｅ
ｄｇｅ）構造を含むので、画像信号の周波数成分のパワ
ー（ｐｏｗｅｒ）は、図８に概念的に示すように周波数
に反比例する。これに対して、ノイズは構造に無関係な
ので、そのパワーは周波数に依存せず、同図に示すよう
にほぼ均一な周波数分布を示す。
明する。説明に入る前に、予備的説明として画像信号の
一般的な性質について述べる。通常、画像はエッジ（ｅ
ｄｇｅ）構造を含むので、画像信号の周波数成分のパワ
ー（ｐｏｗｅｒ）は、図８に概念的に示すように周波数
に反比例する。これに対して、ノイズは構造に無関係な
ので、そのパワーは周波数に依存せず、同図に示すよう
にほぼ均一な周波数分布を示す。
【００５１】したがって、ノイズを含む画像信号の周波
数成分の分布は、図９に示すようになる。このような信
号は次式で表すことができる。
数成分の分布は、図９に示すようになる。このような信
号は次式で表すことができる。
【００５２】
【数１】
【００５３】ここで、 Ａ，Ｃ：定数 この信号について２つの周波数ｆM ，ｆN におけるパワ
ーＳ（ｆM ），Ｓ（ｆ N ）を測定し、連立方程式
ーＳ（ｆM ），Ｓ（ｆ N ）を測定し、連立方程式
【００５４】
【数２】
【００５５】
【数３】
【００５６】を解くことにより、定数Ａ，Ｃの値を求め
ることができる。Ａは正味の信号に関する定数であり、
Ｃはノイズに相当する定数である。そこで、両者の比
ることができる。Ａは正味の信号に関する定数であり、
Ｃはノイズに相当する定数である。そこで、両者の比
【００５７】
【数４】
【００５８】をとると、この値が大きい画像はＣＮＲ
（ｃｏｎｔｒａｓｔ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ）が
大きいので、これをＣＮＲの目安とすることができる。
なお、実用上は、Ａ，Ｃの比に代えて２つの周波数成分
のパワーすなわち絶対値の比
（ｃｏｎｔｒａｓｔ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ）が
大きいので、これをＣＮＲの目安とすることができる。
なお、実用上は、Ａ，Ｃの比に代えて２つの周波数成分
のパワーすなわち絶対値の比
【００５９】
【数５】
【００６０】をＣＮＲの目安とするのが便利である。そ
の場合、周波数ｆM は信号が大きな周波数依存性を示す
周波数範囲の中から選び、周波数ｆN は信号が実質的に
周波数依存性を示さない周波数範囲の中から選ぶ。大き
な周波数依存性を示す周波数範囲および実質的に周波数
依存性を示さない周波数範囲は予めわかっているので、
周波数周波数ｆM およびｆN はそれぞれ予め適宜に定め
ることができる。
の場合、周波数ｆM は信号が大きな周波数依存性を示す
周波数範囲の中から選び、周波数ｆN は信号が実質的に
周波数依存性を示さない周波数範囲の中から選ぶ。大き
な周波数依存性を示す周波数範囲および実質的に周波数
依存性を示さない周波数範囲は予めわかっているので、
周波数周波数ｆM およびｆN はそれぞれ予め適宜に定め
ることができる。
【００６１】図１０に、周波数成分調節ユニット６１０
のより詳細なブロック図を示す。同図に示すように、周
波数成分調節ユニット６１０は、周波数成分比計算ユニ
ット７０２，７０４を有する。
のより詳細なブロック図を示す。同図に示すように、周
波数成分調節ユニット６１０は、周波数成分比計算ユニ
ット７０２，７０４を有する。
【００６２】周波数成分比計算ユニット７０２は、受波
ビームフォーマ６０８から入力されるエコー受信信号に
基づいて、ハーモニックスエコーにおける２つの周波数
成分の絶対値の比を計算する。すなわち、
ビームフォーマ６０８から入力されるエコー受信信号に
基づいて、ハーモニックスエコーにおける２つの周波数
成分の絶対値の比を計算する。すなわち、
【００６３】
【数６】
【００６４】このＳＲH はハーモニックスエコーのＣＮ
Ｒの目安となる。以下、便宜上ＳＲ H をハーモニックス
エコーのＣＮＲともいう。２つの周波数成分の周波数は
ｆHMおよびｆHNである。周波数ｆHMは、ハーモニックス
エコー像を構成する画像信号が大きな周波数依存性を示
す周波数範囲から選ばれた周波数である。周波数ｆ
HNは、ハーモニックスエコー像を構成する画像信号が実
質的に周波数依存性を示さない周波数範囲から選ばれた
周波数である。周波数成分比計算ユニット７０２は、本
発明における第２の比計算手段の実施の形態の一例であ
る。
Ｒの目安となる。以下、便宜上ＳＲ H をハーモニックス
エコーのＣＮＲともいう。２つの周波数成分の周波数は
ｆHMおよびｆHNである。周波数ｆHMは、ハーモニックス
エコー像を構成する画像信号が大きな周波数依存性を示
す周波数範囲から選ばれた周波数である。周波数ｆ
HNは、ハーモニックスエコー像を構成する画像信号が実
質的に周波数依存性を示さない周波数範囲から選ばれた
周波数である。周波数成分比計算ユニット７０２は、本
発明における第２の比計算手段の実施の形態の一例であ
る。
【００６５】図１１に、周波数成分比計算ユニット７０
２のより詳細なブロック図を示す。同図に示すように、
周波数成分比計算ユニット７０２は、乗算ユニット７２
２，７２２’でエコー受信信号ｓ（ｔ）に信号
２のより詳細なブロック図を示す。同図に示すように、
周波数成分比計算ユニット７０２は、乗算ユニット７２
２，７２２’でエコー受信信号ｓ（ｔ）に信号
【００６６】
【数７】
【００６７】および
【００６８】
【数８】
【００６９】をそれぞれ乗算する。これは、エコー受信
信号ｓ（ｔ）を周波数ｆHMおよびｆHNのキャリア（ｃａ
ｒｒｉｅｒ）信号でそれぞれ直交検波することに相当す
る。乗算ユニット７２２，７２２’からなる部分は、本
発明における第２の直交検波手段の実施の形態の一例で
ある。
信号ｓ（ｔ）を周波数ｆHMおよびｆHNのキャリア（ｃａ
ｒｒｉｅｒ）信号でそれぞれ直交検波することに相当す
る。乗算ユニット７２２，７２２’からなる部分は、本
発明における第２の直交検波手段の実施の形態の一例で
ある。
【００７０】周波数ｆHMおよびｆHNでそれぞれエコー受
信信号ｓ（ｔ）を直交検波した信号を、積分ユニット７
２４，７２４’でそれぞれ積分する。積分演算はそれぞ
れ次式により行われる。
信信号ｓ（ｔ）を直交検波した信号を、積分ユニット７
２４，７２４’でそれぞれ積分する。積分演算はそれぞ
れ次式により行われる。
【００７１】
【数９】
【００７２】
【数１０】
【００７３】上式はいずれも有限フーリエ（Ｆｏｕｒｉ
ｅｒ）変換を表す。有限フーリエ変換の繰り返し周期は
それぞれＴHM，ＴHNである。ＴHMおよびＴHNはそれぞれ
直交検波のキャリア信号の周期である。積分ユニット７
２４，７２４’からなる部分は、本発明における第２の
積分手段の実施の形態の一例である。
ｅｒ）変換を表す。有限フーリエ変換の繰り返し周期は
それぞれＴHM，ＴHNである。ＴHMおよびＴHNはそれぞれ
直交検波のキャリア信号の周期である。積分ユニット７
２４，７２４’からなる部分は、本発明における第２の
積分手段の実施の形態の一例である。
【００７４】積分ユニット７２４，７２４’における積
分は次の要領で行われる。積分演算は、実際には離散的
（ディスクリート：ｄｉｓｃｒｅｔｅ）なデータの積算
であり、ある１つの区間（周期）の積分は次式で与えら
れる。
分は次の要領で行われる。積分演算は、実際には離散的
（ディスクリート：ｄｉｓｃｒｅｔｅ）なデータの積算
であり、ある１つの区間（周期）の積分は次式で与えら
れる。
【００７５】
【数１１】
【００７６】これを概念的に図示すれば、図１２に示す
ようになり、連続するデータ列のうちデータｓ-Tからｓ
Tまでを積算したものが１つの区間の積分値Ｑｎとな
る。次の区間の積算値Ｑｎ＋１は、Ｑｎの計算に用いた
データのうちｓ-Tを除外し新たなデータｓT+1を加えた
ものを積算することにより求める。すなわち、
ようになり、連続するデータ列のうちデータｓ-Tからｓ
Tまでを積算したものが１つの区間の積分値Ｑｎとな
る。次の区間の積算値Ｑｎ＋１は、Ｑｎの計算に用いた
データのうちｓ-Tを除外し新たなデータｓT+1を加えた
ものを積算することにより求める。すなわち、
【００７７】
【数１２】
【００７８】このような計算を順次行うことにより、無
限に連続する入力信号ｓ（ｔ）についての有限フーリエ
変換を、不連続を生じることなく行うことができる。積
分ユニット７２４，７２４’は、また、以上の計算結果
について複素数データの絶対値（パワー）を求める。絶
対値を求めることにより位相情報がなくなるので、乗算
ユニット７２２，７２２’による直交検波において、有
限フーリエ変換の区間ごとにキャリア信号の位相を調節
する必要がない。
限に連続する入力信号ｓ（ｔ）についての有限フーリエ
変換を、不連続を生じることなく行うことができる。積
分ユニット７２４，７２４’は、また、以上の計算結果
について複素数データの絶対値（パワー）を求める。絶
対値を求めることにより位相情報がなくなるので、乗算
ユニット７２２，７２２’による直交検波において、有
限フーリエ変換の区間ごとにキャリア信号の位相を調節
する必要がない。
【００７９】以上のデータ処理により、積分ユニット７
２４，７２４’の出力信号として
２４，７２４’の出力信号として
【００８０】
【数１３】
【００８１】および
【００８２】
【数１４】
【００８３】がそれぞれ得られる。これらの信号が比計
算ユニット７２６に入力される。比計算ユニット７２６
は、入力信号の比
算ユニット７２６に入力される。比計算ユニット７２６
は、入力信号の比
【００８４】
【数１５】
【００８５】を計算しそれを出力する。比計算ユニット
７２６は、本発明における第２の積分値比計算手段の実
施の形態の一例である。図１０に戻って、周波数成分比
計算ユニット７０４は、受波ビームフォーマ６０８から
入力されるエコー受信信号に基づいて、基本波エコー
（ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｅｃｈｏ）における２つの
周波数成分の比、すなわち、
７２６は、本発明における第２の積分値比計算手段の実
施の形態の一例である。図１０に戻って、周波数成分比
計算ユニット７０４は、受波ビームフォーマ６０８から
入力されるエコー受信信号に基づいて、基本波エコー
（ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｅｃｈｏ）における２つの
周波数成分の比、すなわち、
【００８６】
【数１６】
【００８７】を計算する。このＳＲF は基本波エコーの
ＣＮＲの目安となる。以下、便宜上ＳＲF を基本波エコ
ーのＣＮＲともいう。
ＣＮＲの目安となる。以下、便宜上ＳＲF を基本波エコ
ーのＣＮＲともいう。
【００８８】２つの周波数成分の周波数はｆFMおよびｆ
FNである。周波数ｆFMは、基本波エコー像を構成する画
像信号が大きな周波数依存性を示す周波数範囲から選ば
れた周波数である。周波数ｆFNは、基本波エコー像を構
成する画像信号が実質的に周波数依存性を示さない周波
数範囲から選ばれた周波数である。周波数成分比計算ユ
ニット７０４は、本発明における第１の比計算手段の実
施の形態の一例である。
FNである。周波数ｆFMは、基本波エコー像を構成する画
像信号が大きな周波数依存性を示す周波数範囲から選ば
れた周波数である。周波数ｆFNは、基本波エコー像を構
成する画像信号が実質的に周波数依存性を示さない周波
数範囲から選ばれた周波数である。周波数成分比計算ユ
ニット７０４は、本発明における第１の比計算手段の実
施の形態の一例である。
【００８９】図１３に、周波数成分比計算ユニット７０
４のより詳細なブロック図を示す。同図に示すように、
周波数成分比計算ユニット７０４は、図１１に示した周
波数成分比計算ユニット７０２と類似する構成を持つ。
相違点は、直交検波に用いるキャリア信号の周波数がそ
れぞれｆFMおよびｆFNとなっている点だけである。
４のより詳細なブロック図を示す。同図に示すように、
周波数成分比計算ユニット７０４は、図１１に示した周
波数成分比計算ユニット７０２と類似する構成を持つ。
相違点は、直交検波に用いるキャリア信号の周波数がそ
れぞれｆFMおよびｆFNとなっている点だけである。
【００９０】乗算ユニット７４２，７４２’からなる部
分は、本発明における第１の直交検波手段の実施の形態
の一例である。積分ユニット７４４，７４４’からなる
部分は、本発明における第１の積分手段の実施の形態の
一例である。比計算ユニット７４６は、本発明における
第１の積分値比計算手段の実施の形態の一例である。
分は、本発明における第１の直交検波手段の実施の形態
の一例である。積分ユニット７４４，７４４’からなる
部分は、本発明における第１の積分手段の実施の形態の
一例である。比計算ユニット７４６は、本発明における
第１の積分値比計算手段の実施の形態の一例である。
【００９１】周波数成分比計算ユニット７０４は周波数
成分比計算ユニット７０２と同様な動作により、基本波
エコーについて（９）式に示した２つの周波数成分の比
を求める。
成分比計算ユニット７０２と同様な動作により、基本波
エコーについて（９）式に示した２つの周波数成分の比
を求める。
【００９２】周波数成分比計算ユニット７０２，７０４
でそれぞれ求めたＳＲH およびＳＲ F は重み生成ユニッ
ト７０６に入力される。重み生成ユニット７０６は、２
つの入力信号に基づいて重み信号Ｗを生成する。重み生
成ユニット７０６は、例えばルックアップテーブル（Ｌ
ＵＴ：Ｌｏｏｋｕｐ Ｔａｂｌｅ）等によって構成され
る。
でそれぞれ求めたＳＲH およびＳＲ F は重み生成ユニッ
ト７０６に入力される。重み生成ユニット７０６は、２
つの入力信号に基づいて重み信号Ｗを生成する。重み生
成ユニット７０６は、例えばルックアップテーブル（Ｌ
ＵＴ：Ｌｏｏｋｕｐ Ｔａｂｌｅ）等によって構成され
る。
【００９３】重み生成ユニット７０６は、例えば図１４
に示すように、ＳＲH とＳＲF の比の関数である重みＷ
を生成する。重みＷはハーモニックスエコー用の重みで
ある。基本波エコー用の重みは１−Ｗとなる。
に示すように、ＳＲH とＳＲF の比の関数である重みＷ
を生成する。重みＷはハーモニックスエコー用の重みで
ある。基本波エコー用の重みは１−Ｗとなる。
【００９４】ハーモニックスエコー用の重みは、ＳＲH
／ＳＲF ＝１のときＷ＝０．５としてある。これによ
り、ハーモニックスエコーのＣＮＲと基本波エコーのＣ
ＮＲが等しいとき、ハーモニックスエコーと基本波エコ
ーに０．５ずつの重みを持たせ持ち、両者の重みを均等
にする。
／ＳＲF ＝１のときＷ＝０．５としてある。これによ
り、ハーモニックスエコーのＣＮＲと基本波エコーのＣ
ＮＲが等しいとき、ハーモニックスエコーと基本波エコ
ーに０．５ずつの重みを持たせ持ち、両者の重みを均等
にする。
【００９５】ハーモニックスエコーのＣＮＲと基本波エ
コーのＣＮＲが等しいことは、両信号の品質に差がない
のとを意味するので、両者の重みを均等にするのは理に
かなっている。
コーのＣＮＲが等しいことは、両信号の品質に差がない
のとを意味するので、両者の重みを均等にするのは理に
かなっている。
【００９６】ＳＲH ／ＳＲF ＝１〜１．５の範囲ではＷ
は概ねリニアに増加し、ＳＲH ／ＳＲF が１．５を超え
る範囲ではＷは０．７に漸近する。これによって、ハー
モニックスのＣＮＲが基本波エコーのＣＮＲより良くな
る程度に応じてハーモニックスエコーの重みを増やし、
基本波エコーの重みを減らす。このように品質の良い方
の重みを大きくするのは合理的である。ただし、ハーモ
ニックスエコーの重みの最大値は０．７とし、基本波エ
コーの重みの最小値は０．３とする。
は概ねリニアに増加し、ＳＲH ／ＳＲF が１．５を超え
る範囲ではＷは０．７に漸近する。これによって、ハー
モニックスのＣＮＲが基本波エコーのＣＮＲより良くな
る程度に応じてハーモニックスエコーの重みを増やし、
基本波エコーの重みを減らす。このように品質の良い方
の重みを大きくするのは合理的である。ただし、ハーモ
ニックスエコーの重みの最大値は０．７とし、基本波エ
コーの重みの最小値は０．３とする。
【００９７】ＳＲH ／ＳＲF ＝１〜０．３の範囲ではＷ
は概ねリニアに減少し、ＳＲH ／ＳＲF が０．３を下回
る範囲ではＷが０．３に漸近するようになっている。こ
れによって、ハーモニックスのＣＮＲが基本波エコーの
ＣＮＲより悪くなる程度に応じてハーモニックスエコー
の重みを減らし、基本波エコーの重みを増やす。このよ
うに品質の悪い方の重みを小さくするのは合理的であ
る。ただし、ハーモニックスエコーの重みの最小値は
０．３であり、基本波エコーの重みの最大値は０．７で
ある。
は概ねリニアに減少し、ＳＲH ／ＳＲF が０．３を下回
る範囲ではＷが０．３に漸近するようになっている。こ
れによって、ハーモニックスのＣＮＲが基本波エコーの
ＣＮＲより悪くなる程度に応じてハーモニックスエコー
の重みを減らし、基本波エコーの重みを増やす。このよ
うに品質の悪い方の重みを小さくするのは合理的であ
る。ただし、ハーモニックスエコーの重みの最小値は
０．３であり、基本波エコーの重みの最大値は０．７で
ある。
【００９８】重み信号Ｗは、構成比調節ユニット７０８
に制御信号として与えられる。構成比調節ユニット７０
８は、この制御信号に基づき、ビームフォーマ６０８か
ら入力されるエコー受信信号における基本波エコーとハ
ーモニックスエコーの構成比を調節する。重み生成ユニ
ット７０６および構成比調節ユニット７０８からなる部
分は、本発明における構成比調節手段の実施の形態の一
例である。
に制御信号として与えられる。構成比調節ユニット７０
８は、この制御信号に基づき、ビームフォーマ６０８か
ら入力されるエコー受信信号における基本波エコーとハ
ーモニックスエコーの構成比を調節する。重み生成ユニ
ット７０６および構成比調節ユニット７０８からなる部
分は、本発明における構成比調節手段の実施の形態の一
例である。
【００９９】図１５に、構成比調節ユニット７０８のよ
り詳細なブロック図を示す。同図に示すように、構成比
調節ユニット７０８は乗算ユニット７８２でエコー受信
信号を直交検波する。キャリア信号の周波数はｆｃであ
る。周波数ｆｃは例えば送波超音波の中心周波数に一致
させる。これによってエコー受信信号がベースバンド
（ｂａｓｅ ｂａｎｄ）信号に変換される。
り詳細なブロック図を示す。同図に示すように、構成比
調節ユニット７０８は乗算ユニット７８２でエコー受信
信号を直交検波する。キャリア信号の周波数はｆｃであ
る。周波数ｆｃは例えば送波超音波の中心周波数に一致
させる。これによってエコー受信信号がベースバンド
（ｂａｓｅ ｂａｎｄ）信号に変換される。
【０１００】直交検波されたエコー受信信号は可変フィ
ルタリングユニット（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｕｎｉｔ）
７８４に入力される。可変フィルタリングユニット７８
４のフィルタリング特性は重み信号Ｗによって制御され
る。
ルタリングユニット（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｕｎｉｔ）
７８４に入力される。可変フィルタリングユニット７８
４のフィルタリング特性は重み信号Ｗによって制御され
る。
【０１０１】図１６に、可変フィルタリングユニット７
８４のフィルタリング特性を模式的に示す。同図に示す
ように、可変フィルタリングユニット７８４のゲイン
は、重みＷが０．５のとき、ハーモニックス帯域および
基本波帯域を通じて０．５である。このようなフィルタ
リング特性を持つ可変フィルタリングユニット７８４の
出力信号においては、ハーモニックスエコーと基本波エ
コーの構成比が入力信号における構成と変わらない。す
なわち、入力信号と同じハーモニックスエコーと基本波
エコーの構成比を持つ出力信号が得られる。
８４のフィルタリング特性を模式的に示す。同図に示す
ように、可変フィルタリングユニット７８４のゲイン
は、重みＷが０．５のとき、ハーモニックス帯域および
基本波帯域を通じて０．５である。このようなフィルタ
リング特性を持つ可変フィルタリングユニット７８４の
出力信号においては、ハーモニックスエコーと基本波エ
コーの構成比が入力信号における構成と変わらない。す
なわち、入力信号と同じハーモニックスエコーと基本波
エコーの構成比を持つ出力信号が得られる。
【０１０２】重みＷが０．５より大きくなると、その程
度に応じて矢印で示すようにハーモニックス帯域のゲイ
ンが増加し基本波帯域のゲインが低下する。これによっ
て、入力信号におけるよりもハーモニックスエコーの構
成比を増やすとともに基本波エコーの構成比を減らした
出力信号が得られる。究極的には、ハーモニックス帯域
のゲインは０．７まで増加し、基本波帯域のゲインは
０．３まで低下する。
度に応じて矢印で示すようにハーモニックス帯域のゲイ
ンが増加し基本波帯域のゲインが低下する。これによっ
て、入力信号におけるよりもハーモニックスエコーの構
成比を増やすとともに基本波エコーの構成比を減らした
出力信号が得られる。究極的には、ハーモニックス帯域
のゲインは０．７まで増加し、基本波帯域のゲインは
０．３まで低下する。
【０１０３】重みＷが０．５より小さくなると、その程
度に応じて矢印とは反対にハーモニックス帯域のゲイン
が減少し基本波帯域のゲインが増加する。これによっ
て、入力信号におけるよりもハーモニックスエコーの構
成比を減らすとともに基本波エコーの構成比を増やした
出力信号が得られる。究極的には、ハーモニックス帯域
のゲインは０．３まで減少し、基本波帯域のゲインは
０．７まで増加する。
度に応じて矢印とは反対にハーモニックス帯域のゲイン
が減少し基本波帯域のゲインが増加する。これによっ
て、入力信号におけるよりもハーモニックスエコーの構
成比を減らすとともに基本波エコーの構成比を増やした
出力信号が得られる。究極的には、ハーモニックス帯域
のゲインは０．３まで減少し、基本波帯域のゲインは
０．７まで増加する。
【０１０４】本装置による超音波撮影について説明す
る。操作者は超音波プローブ２を対象４の所望の箇所に
当接し、操作部２０を操作してＢモード撮影作を行う。
これによって、制御部１８による制御の下でＢモード撮
影が行われる。
る。操作者は超音波プローブ２を対象４の所望の箇所に
当接し、操作部２０を操作してＢモード撮影作を行う。
これによって、制御部１８による制御の下でＢモード撮
影が行われる。
【０１０５】送受信部６は、超音波プローブ２を通じて
音線順次で対象４の内部を走査して逐一そのエコーを受
信する。各音線のエコー受信信号について、周波数成分
調節ユニット６１０の前述のような働きにより、ハーモ
ニックスエコーと基本波エコーの品質に応じて、それら
の構成比がダイナミック（ｄｙｎａｍｉｃ）に調節され
る。
音線順次で対象４の内部を走査して逐一そのエコーを受
信する。各音線のエコー受信信号について、周波数成分
調節ユニット６１０の前述のような働きにより、ハーモ
ニックスエコーと基本波エコーの品質に応じて、それら
の構成比がダイナミック（ｄｙｎａｍｉｃ）に調節され
る。
【０１０６】Ｂモード処理部１０は、送受信部６から入
力されるエコー受信信号を対数増幅ユニット１０２で対
数増幅し包絡線検波ユニット１０４で包絡線検波してＡ
スコープ信号を求め、それに基づいて音線ごとのＢモー
ド画像データを形成する。
力されるエコー受信信号を対数増幅ユニット１０２で対
数増幅し包絡線検波ユニット１０４で包絡線検波してＡ
スコープ信号を求め、それに基づいて音線ごとのＢモー
ド画像データを形成する。
【０１０７】画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０か
ら入力される音線ごとのＢモード画像データを入力デー
タメモリ１４２に記憶する。これによって、入力データ
メモリ１４２内に、Ｂモード画像データについての音線
データ空間が形成される。
ら入力される音線ごとのＢモード画像データを入力デー
タメモリ１４２に記憶する。これによって、入力データ
メモリ１４２内に、Ｂモード画像データについての音線
データ空間が形成される。
【０１０８】プロセッサ１４８は、入力データメモリ１
４２のＢモード画像データをディジタル・スキャンコン
バータ１４４でそれぞれ走査変換して画像メモリ１４６
に書き込む。Ｂモード画像は、音線走査面における体内
組織のエコーによる断層像を示すものとなる。この画像
を表示部１６に表示させ、診断等所望の目的に利用す
る。
４２のＢモード画像データをディジタル・スキャンコン
バータ１４４でそれぞれ走査変換して画像メモリ１４６
に書き込む。Ｂモード画像は、音線走査面における体内
組織のエコーによる断層像を示すものとなる。この画像
を表示部１６に表示させ、診断等所望の目的に利用す
る。
【０１０９】エコー受信信号におけるハーモニックスエ
コーと基本波エコーの構成比が信号品質に応じてダイナ
ミックに調節されるので、品質の良い画像を得ることが
できる。
コーと基本波エコーの構成比が信号品質に応じてダイナ
ミックに調節されるので、品質の良い画像を得ることが
できる。
【０１１０】以上、超音波のエコーを用いて画像を生成
する例で説明したが、撮影に利用する波動は超音波に限
るものではなく、例えば地震波等他の波動を利用する場
合でも、本発明によって同様な効果を達成することがで
きる。
する例で説明したが、撮影に利用する波動は超音波に限
るものではなく、例えば地震波等他の波動を利用する場
合でも、本発明によって同様な効果を達成することがで
きる。
【０１１１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、信号の品質に応じて基本波エコーとハーモニック
スエコーを適切に組み合わせる信号処理方法および装
置、並びに、そのような信号処理装置を備えた画像撮影
装置を実現することができる。
れば、信号の品質に応じて基本波エコーとハーモニック
スエコーを適切に組み合わせる信号処理方法および装
置、並びに、そのような信号処理装置を備えた画像撮影
装置を実現することができる。
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。
である。
【図２】図１に示した装置における送受信部のブロック
図である。
図である。
【図３】図１に示した装置による音線走査の模式図であ
る。
る。
【図４】図１に示した装置による音線走査の模式図であ
る。
る。
【図５】図１に示した装置による音線走査の模式図であ
る。
る。
【図６】図１に示した装置におけるＢモード処理部のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】図１に示した装置における画像処理部のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図８】画像信号の周波数成分を示す概念図である。
【図９】画像信号の周波数成分を示す概念図である。
【図１０】図２に示した周波数成分調節ユニットのブロ
ック図である。
ック図である。
【図１１】図１０に示した周波数成分比計算ユニットの
ブロック図である。
ブロック図である。
【図１２】図１１に示した積分ユニットによる積分の概
念図である。
念図である。
【図１３】図１０に示した周波数成分比計算ユニットの
ブロック図である。
ブロック図である。
【図１４】図１０に示した重み生成ユニットが生成する
重みの一例を示すグラフである。
重みの一例を示すグラフである。
【図１５】図１０に示した構成比調節ユニットのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１６】図１５に示した可変フィルタリングユニット
のフィルタリング特性の一例を示すグラフである。
のフィルタリング特性の一例を示すグラフである。
２ 超音波プローブ ４ 対象 ６ 送受信部 １０ Ｂモード処理部 １４ 画像処理部 １６ 表示部 １８ 制御部 ２０ 操作部 ６０２ 送波タイミングユニット ６０４ 送波ビームフォーマ ６０６ 切換ユニット ６０８ 受波ビームフォーマ ６１０ 周波数成分調節ユニット ７０２，７０４ 周波数成分比計算ユニット ７０６ 重み生成ユニット ７０８ 構成比調節ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 滋 東京都日野市旭が丘四丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内 Ｆターム(参考） 4C301 EE07 HH54 HH56 JB22 JB30 5C022 AA08 AA15 AB51 AC01
Claims (12)
- 【請求項１】 エコーを受信して得られる信号における
基本波成分とハーモニックス成分の構成比を調節するに
当たり、 基本波エコーの２つの周波数成分の比を求め、 ハーモニックスエコーの２つの周波数成分の比を求め、 前記求めた２つの比に基づいて前記構成比を調節する、
ことを特徴とする信号処理方法。 - 【請求項２】 前記基本波エコーの２つの周波数成分の
比を求めるに当たり、 前記エコーを受信して得られる信号を周波数を異にする
２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、 前記直交検波した２つの信号について積分値をそれぞれ
求め、 前記求めた２つの積分値の比を求め、 前記ハーモニックスエコーの２つの周波数成分の比を求
めるに当たり、 前記エコーを受信して得られる信号を周波数を異にする
２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波し、 前記直交検波した２つの信号について積分値をそれぞれ
求め、 前記求めた２つの積分値の比を求める、ことを特徴とす
る請求項１に記載の信号処理方法。 - 【請求項３】 前記構成比の調節は、前記エコーを受信
して得られる信号について前記基本波エコーの周波数帯
域に属する信号のゲインおよび前記ハーモニックスエコ
ーの周波数帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節す
ることによって行う、ことを特徴とする請求項１に記載
の信号処理方法。 - 【請求項４】 前記エコーは超音波エコーである、こと
を特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか
１つに記載の信号処理方法。 - 【請求項５】 エコーを受信して得られる信号における
基本波成分とハーモニックス成分の構成比を調節する信
号処理装置であって、 基本波エコーの２つの周波数成分の比を求める第１の比
計算手段と、 ハーモニックスエコーの２つの周波数成分の比を求める
第２の比計算手段と、、 前記求めた２つの比に基づいて前記構成比を調節する構
成比調節手段と、を具備することを特徴とする信号処理
装置。 - 【請求項６】 前記第１の比計算手段は、 前記エコーを受信して得られる信号を周波数を異にする
２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波する第１の直交
検波手段と、 前記直交検波した２つの信号についてそれらの積分値を
それぞれ求める第１の積分手段と、 前記求めた２つの積分値の比を求める第１の積分値比計
算手段とを有し、 前記第２の比計算手段は、 前記エコーを受信して得られる信号を周波数を異にする
２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波する第２の直交
検波手段と、 前記直交検波した２つの信号について積分値をそれぞれ
求める第２の積分手段と、 前記求めた２つの積分値の比を求める第２の積分値比計
算手段とを有する、ことを特徴とする請求項５に記載の
信号処理装置。 - 【請求項７】 構成比調節手段は、前記エコーを受信し
て得られる信号について前記基本波エコーの周波数帯域
に属する信号のゲインおよび前記ハーモニックスエコー
の周波数帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節する
ことによって前記構成比を調節する、ことを特徴とする
請求項５に記載の信号処理装置。 - 【請求項８】 前記エコーは超音波エコーである、こと
を特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか
１つに記載の信号処理装置。 - 【請求項９】 波動を送波する送波手段と、 前記波動のエコーを受信する受信手段と、 前記エコーを受信して得られる信号における基本波成分
とハーモニックス成分の構成比を調節する信号処理手段
と、 前記構成比を調節した信号に基づいて画像を生成する画
像生成手段と、を有する画像撮影装置であって、 前記信号処理手段は、 基本波エコーの２つの周波数成分の比を求める第１の比
計算手段と、 ハーモニックスエコーの２つの周波数成分の比を求める
第２の比計算手段と、、 前記求めた２つの比に基づいて前記構成比を調節する構
成比調節手段と、を具備することを特徴とする画像撮影
装置。 - 【請求項１０】 前記第１の比計算手段は、 前記エコーを受信して得られる信号を周波数を異にする
２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波する第１の直交
検波手段と、 前記直交検波した２つの信号についてそれらの積分値を
それぞれ求める第１の積分手段と、 前記求めた２つの積分値の比を求める第１の積分値比計
算手段とを有し、 前記第２の比計算手段は、 前記エコーを受信して得られる信号を周波数を異にする
２つのキャリア信号でそれぞれ直交検波する第２の直交
検波手段と、 前記直交検波した２つの信号について積分値をそれぞれ
求める第２の積分手段と、 前記求めた２つの積分値の比を求める第２の積分値比計
算手段とを有する、ことを特徴とする請求項９に記載の
画像撮影装置。 - 【請求項１１】 構成比調節手段は、前記エコーを受信
して得られる信号について前記基本波エコーの周波数帯
域に属する信号のゲインおよび前記ハーモニックスエコ
ーの周波数帯域に属する信号のゲインをそれぞれ調節す
ることによって前記構成比を調節する、ことを特徴とす
る請求項９に記載の画像撮影装置。 - 【請求項１２】 前記波動は超音波である、ことを特徴
とする請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか１つ
に記載の画像撮影装置。
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