JP2005160977A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波診断装置の受信用ディジタルビーム形成に使用するＡＤ変換器とディジタル整相加算器を混在させたディジタルビーム形成用チップにおいて，画像の画質を良好に保ちながら回路規模を低減する。
【解決手段】被検体内で反射した超音波を複数の超音波振動子で受信する超音波診断装置では受信した超音波信号の位相を合わせるためにそれぞれの超音波振動子からの信号をＡＤ変換器でディジタル信号に変換し，ディジタル整相器で位相を合わせた後，加算している。受信する超音波の強度は被検体によって大幅に変化するので，ＡＤ変換器の変換ビット数が大きいと画質は良くなるが，ディジタル整相器・加算器の回路規模が大きくなる。入力信号が大きいときにはＡＤ変換器の出力の上位ビットを使用し，微弱なときには下位ビットを使用する機能を持つビット選択器を挿入し，ディジタル整相器・加算器で扱うビット数を抑えることで回路規模を抑制した。
【選択図】 図２

Description

超音波振動子を配列した超音波探触子を用い，ディジタルビーム形成法を使用して，ダイナミックフォーカスと電子走査を行いながら超音波信号を受信し，画像として表示する超音波診断装置に関する。

超音波診断装置では，ダイナミックフォーカスと電子走査の技術を使用し，複数の超音波振動子を配列した超音波探触子から被検体に超音波を送信し，被検体内で反射した超音波を複数の超音波振動子を配列した超音波探触子で受信し，被検体の広範囲の深度を高画質の画像として表示する方法が広く用いられている。

その受信においては，それぞれの超音波振動子の出力に対して，指定する被検体内の位置からそれぞれの超音波振動子の位置までの超音波の到達時間の差を補正した後，それぞれの超音波振動子の出力を加算することによって高感度で高分解能の信号を得る方法が一般的に使用されている。超音波の到達時間の差の補正方法としては，初期には同軸ケーブルなどのアナログ遅延線が使用され，遅延時間をアナログスイッチで切換えることが行われていたが，最近では超音波振動子の出力信号をＡＤ変換器でディジタル信号に変換した後，ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）メモリなどのディジタル遅延回路を使用して遅延させ，その遅延時間を調節することで超音波の到達時間の差を補正する方法が採用されている。

この方法は，ディジタルビームフォーマまたはディジタルビーム形成と呼ばれており，それぞれの超音波振動子の出力信号をＡＤ変換器でディジタル信号に変換した後，ディジタル遅延回路を使用して遅延させて，遅延時間を調節することで超音波の到達時間の差を補正した後，それぞれの信号を加算器に入力させて加算することで，被検体内の指定位置で反射した超音波信号を加算した整相加算超音波信号を作る。

図４は、従来の超音波診断装置のディジタルビーム形成部のブロック図である。ディジタルビーム形成部１２は、探触子１１を構成するｎ個の超音波振動子１１１で受信したｎチャネルの超音波エコー信号１１３が入力され，このｎチャネルのアナログ信号１１３をたとえば１２ビットのディジタルデータに変換するｎ個のＡＤ変換器５２１と，ＡＤ変換器５２１でディジタル化されたディジタル信号５２５を指定時間だけ遅延させて位相を調整するｎ個の整相器５２３と，位相を調整したｎ個のディジタルデータ５２７を加算する加算器５２４とで構成され，整相して加算した超音波ディジタル信号５２８を出力する。各チャネルの整相器５２３はディジタルデータを格納し，各チャネルの同期を取って出力する各チャネルに対応したＦＩＦＯメモリで構成されている。タイミングパルス発生回路１４は，ＡＤ変換器５２１のサンプリングクロック，整相器５２３のＦＩＦＯメモリの書込みクロック，ＦＩＦＯメモリの読み出しクロックを示すタイミング信号５４１を供給する。

超音波振動子の出力信号はＡＤ変換器でディジタル信号に変換された後に使用されるので，整相して加算した超音波信号の精度はこのＡＤ変換器の精度に依存する。また，超音波信号の強度は被検体内の体表からの深度によって大幅に変化するので，体表から大深度までの任意の領域で反射した超音波信号を高品質で受信するためには高精度のＡＤ変換器，すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器が必要になる。

ＡＤ変換器で変換したディジタル信号は，超音波の到達時間を補正するためにＦＩＦＯメモリなどのディジタル遅延回路に送られ，遅延時間を調節することによって超音波信号の位相を調節する。高精度のＡＤ変換器，すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器で変換したディジタル信号を遅延させるディジタル遅延回路では，当然ビット数の大きなディジタルデータを取り扱うことになるので，ディジタル遅延回路は大規模のものになる。

ビット数の大きなディジタルデータを取り扱うディジタル遅延回路は大規模なものになり，使用するＦＩＦＯメモリなどの電子部品の点数も多くなる。このディジタル遅延回路は超音波探触子を構成する超音波振動子の数だけ必要であるので，ビット数の大きなディジタルデータを取り扱うディジタル遅延回路を使用する場合には，ＦＩＦＯメモリなどの電子部品の点数が多く，製造費用が高くなるとともに，実装する基板なども大きくなる。

すなわち，体表から大深度までの任意の領域で反射した超音波信号を高品質で受信するために高精度のＡＤ変換器，すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器を使用する場合には，ビット数の大きなディジタルデータを取り扱うディジタル遅延回路が必要となり，ＦＩＦＯメモリなどの電子部品の点数が多く，製造費用が高くなるとともに，実装する基板なども大きくなる。

一方，超音波診断装置を小型化し，信頼性を向上させるために，電子回路の集積度を上げることが要求されている。このため，超音波振動子で受信した超音波信号をディジタル信号に変換するためのＡＤ変換器と，ディジタル信号を指定時間だけ遅延させて位相を調整するディジタル遅延回路と，位相を調整したディジタル超音波信号を加算して整相加算超音波信号を作成す加算器を一体化し，ワンチップの集積回路にすることが希望されている。

体表から大深度までの任意の領域で反射した超音波信号を高品質で受信するために高精度のＡＤ変換器，すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器を使用する場合には，ビット数の大きなディジタルデータを取り扱うディジタル遅延回路が必要となり，このようなワンチップの集積回路を実現することは困難となっている。これらの機能をワンチップの集積回路で実現するためには，高精度のＡＤ変換器，すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器を使用せずに，ＡＤ変換器の出力ビット数の小さなＡＤ変換器を使用し，これによってディジタル遅延回路の必要ビット数を下げることが必要になる。

体表から大深度までの任意の領域で反射した超音波信号を高品質で受信するために高精度のＡＤ変換器，すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器を使用する場合には，ビット数の大きなディジタルデータを取り扱うディジタル遅延回路が必要となり，ＦＩＦＯメモリなどの電子部品の点数が多く，製造費用が高くなるとともに，実装する基板なども大きくなる。また超音波診断装置を小型化し，信頼性を向上させるためにこれらの機能をワンチップの集積回路に実装することが困難となっている。これらの機能をワンチップの集積回路で実現するためには，高精度のＡＤ変換器，すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器を使用せずに，ＡＤ変換器の出力ビット数の小さなＡＤ変換器を使用し，これによってディジタル遅延回路の必要ビット数を下げることが必要になり，高品質の超音波診断装置を実現することとは両立していない。

本発明はこの問題を解決し，体表から大深度までの任意の領域で反射した超音波信号を高品質で受信するために高精度のＡＤ変換器すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器を使用しながら，ディジタル遅延回路を小型化し，電子部品の点数を削減し，製造費用を下げるとともに，超音波診断装置を小型化し，信頼性を向上させるためにこれらの機能をワンチップの集積回路に実装することを可能にすることで，小型化された，高信頼性で高品質の超音波診断装置を提供することを目的とする。

本発明はこの問題を解決するために下記の手段を採用した。複数の超音波振動子を使用して被検体内に超音波パルスを送信し，被検体内で反射した超音波を複数の超音波振動子を使用して受信し，それぞれの超音波振動子で受信した超音波信号をＡＤ変換器でディジタル信号に変換する。ＡＤ変換器から出力されるディジタル信号の出力ビット領域に対して上位ビットを指定し，その指定した上位ビットから指定したビット幅をもつディジタル信号を取り出す機能を持つビット選択器を設ける。このビット選択器から出力されるディジタル信号のビット幅は，ＡＤ変換器の出力ビット幅よりも小さい。このビット選択器から出力されたディジタル信号を指定時間だけ遅延させて位相を調整するディジタル遅延回路を用いた整相器に入力し，整相器で位相を調整した信号を加算回路に入力して整相加算超音波信号を作成する。このようにビット選択器を設けることによって，ＡＤ変換器の出力ビット幅よりも，ディジタル遅延回路を用いた整相器および加算器のビット幅を小さくすることを可能にした。

複数の超音波振動子を使用して受信する被検体内で反射された超音波信号の強度は，超音波が反射される領域が存在する被検体内の位置，すなわち体表からの深度や被検体の部位によって大幅に変化する。このため，体表から大深度までの任意の領域や任意の部位で反射された超音波信号を高品質で受信するためには，信号強度の強い超音波信号から信号強度の微弱な超音波信号まで忠実にディジタル信号に変換する必要があるので，高精度のＡＤ変換器すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器が必要になる。一方，ディジタル遅延回路で位相を調整した信号は，加算回路に入力され整相加算超音波信号として出力されるが，この整相加算超音波信号は直交検波などの超音波画像処理を施された後，画像表示装置で画像表示される。現在，この画像表示装置で使用されている階調数は一般には２５６階調，すなわち８ビットである。すなわち，高精度のＡＤ変換器すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器が要求されるのは，信号強度の強い超音波信号から信号強度の微弱な超音波信号まで忠実にディジタル信号に変換する必要があるためで，ディジタル信号に変換した後に行われる信号処理，画像処理に使用するデータのビット数は一般にＡＤ変換器に要求されるほど大きくない。これによって，本発明ではビット選択器を設けることによって，ＡＤ変換器の出力ビット幅よりも，ディジタル遅延回路を用いた整相器および加算器のビット幅を小さくしながら，最終的に画像表示装置に表示される画像の画質を高品質に維持することが可能になった。

本発明は，体表から大深度までの任意の領域で反射した超音波信号を高品質で受信するために高精度のＡＤ変換器すなわち出力ビット数の大きなＡＤ変換器を使用しながら，ビット選択器を使用してＡＤ変換器の出力データの存在する最上位ビットから指定したビット幅をもつディジタルデータのみをディジタル遅延回路に送ることによって，ディジタル遅延回路を小型化し，電子部品の点数を削減し，製造費用を下げるとともに，超音波診断装置を小型化し，信頼性を向上させるためにこれらの機能をワンチップの集積回路に実装することを可能にすることで，小型化，高信頼性で高品質の超音波診断装置を提供することを実現した。

本発明による超音波診断装置では，ディジタルビーム形成部のＡＤ変換器の出力ビットの範囲をビット選択器によって選択するようにしたので，受信超音波信号のダイナミックレンジを広げるために高精度のＡＤ変換器を使用した場合でも，ディジタル遅延回路で処理するディジタルデータのビット数を抑えることが可能になった。これによってＡＤ変換器とビット選択器と整相器の複数系統と，この複数の整相器からの出力を一系統にまとめる加算器とをワンチップにまとめたディジタルビーム形成用チップを使用した超音波診断装置を実現できた。

超音波診断の用途によって整相器および加算器で使用するＡＤ変換器出力ビット領域を選択する手段を備えた超音波診断装置を実現できた。

関心超音波診断領域の深さによって整相器および加算器で使用するＡＤ変換器出力ビット領域を選択する手段を備えた超音波診断装置を実現できた。

ＡＤ変換器出力ビット領域で整相器および加算器で使用するために選択したＡＤ変換器出力ビット領域外の下位ビットを四捨五入により出力ディジタル信号に加算することによって出力ディジタル信号の質を高めた超音波診断装置を実現できた。

本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の超音波診断装置の構成図である。超音波診断装置１０は，超音波探触子１１を備えている。この超音波探触子１１は圧電素子などで構成される複数たとえば６４個の超音波振動子１１１を配列した構造になっている。超音波探触子１１はディジタルビーム形成部１２と送信部１３とが接続されている。パルス発生部１４は超音波を送信する周期（たとえば５ｋＨｚ）を与えるタイミング信号を発生する。送信超音波ビームを収束し，指向性を与えるためにそれぞれの超音波振動子に印加する駆動パルスのタイミングを調整する必要があるので，遅延回路によってこのタイミング信号に与える遅延時間を調整した後，たとえば６４チャネルのタイミング信号を送信部１３に供給する。送信部１３はたとえば６４チャネルのパルス駆動回路で構成される。パルス駆動回路はタイミング信号のタイミングで超音波送信周波数（たとえば５ＭＨｚ）の駆動パルスを発生し，探触子１１のたとえば６４チャネルの超音波振動子１１１に印加する。探触子１１を構成するたとえば６４チャネルの超音波振動子１１１に印加するパルスのタイミングの差によって希望する方向に指向性を持った超音波パルスを送信することができる。タイミング信号の周期で被検体向けて同一方向の超音波パルス１１２ａを送信する。次に送信方向を切換えながら順次超音波パルス１１２ｂ，１１２ｃを送信する。

被検体の内部で反射した超音波エコーは探触子１１のたとえば６４チャネルの超音波振動子１１１で受信される。たとえば６４チャネルの超音波振動子１１１で受信されたたとえば６４チャネルのアナログ信号１１３は，ディジタルビーム形成部１２に送られる。ディジタルビーム形成部１２に入力されたたとえば６４チャネルの超音波信号はたとえば６４チャネルのディジタルデータに変換され，たとえば６４チャネルのそれぞれのチャネルに送信時に指向性と電子走査のために与えた所定の遅延に相当する遅延を与えられた後に加算されて，整相加算超音波信号１２８として出力される。これによって指向性に対応した方向からの超音波エコーを受信することが可能になる。

ディジタルビーム形成部１２から出力されたディジタルデータ，整相加算超音波信号１２８は画像処理部１５に入力される。画像処理部１５はそのディジタルデータをその走査方向および探さに応じて２次元状にマッピングし，このマッピングしたデータを画像データとして画像メモリに格納する。その画像メモリに格納された画像データは一定周期で画像メモリから読み出され、画像表示部１６のモニタ上に断層像として表示される。

図２は、本発明の超音波診断装置のディジタルビーム形成部のブロック図である。このディジタルビーム形成部は、探触子１１を構成するｎ個の超音波振動子１１１（振動子１〜振動子ｎ）で得られたｎチャネルの受信エコー１１３をたとえば１４ビットのディジタルデータに変換する各チャネルに対応したｎ個のＡＤ変換器１２１と，それぞれのＡＤ変換器１２１から出力されるディジタル信号１２５の出力ビット領域に対して上位ビットを指定し，その上位ビットから指定したたとえば１２ビットのビット幅をもつディジタル信号を取り出す機能を持つｎ個のビット選択器１２２と，それぞれのビット選択器１２２から出力されたディジタル信号１２６を指定時間だけ遅延させて位相を調整するｎ個の整相器１２３と，位相を調整したｎ個のディジタルデータｌ２７を加算する加算器１２４とで構成され，整相加算超音波ディジタル信号１２８を出力する。各チャネルの整相器１２３はディジタルデータを格納し，各チャネルの同期を取って出力する各チャネルに対応したＦＩＦＯメモリで構成されている。タイミングパルス発生回路１４は，ＡＤ変換器１２１のサンプリングクロック，整相器１２３のＦＩＦＯメモリの書込みクロック，ＦＩＦＯメモリの読み出しクロックなどを含むタイミング信号１４１を供給する。

図３は本発明によるビット選択器の動作を示す概念図である。ＡＤ変換器１２１の出力ビットが１４ビット，ビット選択器１２２の出力ビットが１２ビットの場合の例である。３０１はＡＤ変換器１２１の出力のビット並びを示している。３１１，３１２，３１３はビット選択器１２２の出力のビット並びを示し，ＡＤ変換器１２１の出力ビットにおけるビット選択器１２２が選択した範囲とビット選択器１２２の出力ビットの関係を示す図である。３１１は超音波振動子が受信した信号が大きい場合で，ＡＤ変換器１２１の出力３０１の上位ビットが１３である場合である。この場合は，ＡＤ変換器１２１の出力３０１のビット１３からビット２までの範囲をビット選択器１２２は取り込み，このデータがビット選択器１２２のビット並び３１１のビット１１からビット０に代入される。この例ではＡＤ変換器１２１の出力３０１のビット１は四捨五入され，ビット選択器１２２のビット並び３１１のビット０に代入される。３１２は超音波振動子が受信した信号がやや小さい場合で，ＡＤ変換器１２１の出力３０１の上位ビットが１２である場合である。この場合は，ＡＤ変換器１２１の出力３０１のビット１２からビット１までの範囲をビット選択器１２１は取り込み，このデータがビット選択器１２２のビット並び３１２のビット１１からビット０に代入される。この例ではＡＤ変換器１２１の出力３０１のビット０は四捨五入され，ビット選択器１２２のビット並び３１２のビット０に代入される。３１３は超音波振動子が受信した信号が小さい場合で，ＡＤ変換器１２１の出力３０１の上位ビットが１１である場合である。この場合は，ＡＤ変換器１２１の出力３０２１ビット１１からビット０までの範囲をビット選択器１２２は取り込み，このデータがビット選択器１２２のビット並び３１３のビット１１からビット０に代入される。このように超音波振動子からの受信信号の大きさによってビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する。

図３は説明の簡単のためにＡＤ変換器の出力ビットが１４ビット，ビット選択器の出力ビットが１２ビットの場合の例を示したが，実際にはＡＤ変換器の出力ビットが１４ビット，ビット選択器の出力ビットが１０ビットの場合や，ＡＤ変換器の出力ビットが１２ビット，ビット選択器の出力ビットが１０ビットの場合など，任意の組み合わせが可能である。

ビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する方法としては，それぞれのチャネルの超音波振動子が受信した信号の大きさによる方法で，それぞれのチャネルでＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットが１になる最上位ビットを監視し，そのビットからビット選択器１２２のビット幅だけ取り込む方法がある。この場合にはチャネルによってビット選択器１２２が取り込むビット位置が異なる可能性があるが，これはそれぞれのチャネルの整相器の出力１２７を加算器１２４が加算するときに，ビット選択器１２２が取り込んだビット位置によって出力１２７のビットをシフトすることで解決できる。

ビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する第二の方法としては，前回送信された超音波パルスにおけるそれぞれのチャネルの超音波振動子が受信した信号の大きさによる方法で，それぞれのチャネルでＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットが１になる最上位ビットを監視し，そのビットからビット選択器１２２のビット幅だけ取り込む方法がある。この場合にはチャネルによってビット選択器１２２が取り込むビット位置が異なる可能性があるが，これはそれぞれのチャネルの整相器の出力１２７を加算器１２４が加算するときに，ビット選択器１２２が取り込んだビット位置によって出力１２７のビットをシフトすることで解決できる。

ビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する第三の方法としては，最初に超音波エコーが到達するチャネルの超音波振動子が受信した信号の大きさによる方法で，そのチャネルのＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットが１になる最上位ビットを監視し，そのビットからビット選択器１２２のビット幅だけ取り込むように，すべてのチャネルのビット選択器１２２を設定する方法である。

ビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する第四の方法としては，前回送信された超音波パルスにおける最初に超音波エコーが到達したチャネルの超音波振動子が受信した信号の大きさによる方法で，そのチャネルのＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットが１になる最上位ビットを監視し，そのビットからビット選択器１２２のビット幅だけ取り込むように，すべてのチャネルのビット選択器１２２を設定する方法である。

ビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する第五の方法としては，特定チャネル，例えば探触子の中央に位置する超音波振動子が受信した信号の大きさによる方法で，そのチャネルのＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットが１になる最上位ビットを監視し，そのビットからビット選択器１２２のビット幅だけ取り込むように，すべてのチャネルのビット選択器１２２を設定する方法である。

ビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する第六の方法としては，前回送信された超音波パルスにおける特定チャネル，例えば探触子の中央に位置する超音波振動子が受信した信号の大きさによる方法で，そのチャネルのＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットが１になる最上位ビットを監視し，そのビットからビット選択器１２２のビット幅だけ取り込むように，すべてのチャネルのビット選択器１２２を設定する方法である。

ビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する第七の方法としては，前回送信された超音波パルスにおける超音波振動子の受信信号の大きさが最大であったチャネルによる方法で，すべてのチャネルのＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットが１になる最上位ビットを監視し，もつとも受信信号が大きかったチャネルの最上位ビットからビット選択器１２２のビット幅だけ取り込むように，すべてのチャネルのビット選択器１２２を設定する方法である。

ビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する方法としては，超音波診断の用途によってビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を選択する方法がある。これはたとえばＢモードの場合と超音波ドップラーの場合では関心のある超音波エコーの大きさが異なるので，超音波診断の用途によってビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を選択する方法は有効である。

ビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を制御する方法としては，関心超音波診断領域の深さによってビット選択器１２２が取り込むＡＤ変換器１２１の出力３０１のビットの範囲を選択する方法がある。これは関心超音波診断領域の深さをたとえば最初は浅い領域から順次深い領域に移動させながら超音波診断する場合など，浅い領域では超音波エコー強度が強く，深い領域では弱くなるので有効である。

本発明による超音波診断装置では，ディジタルビーム形成部のＡＤ変換器の出力ビットの範囲をビット選択器によって選択するようにしたので，受信超音波信号のダイナミックレンジを広げるためにディジタルビーム形成部に高精度のＡＤ変換器を使用した場合でも，ディジタル遅延回路で必要とするビット数を抑えることが可能になった。これによって，整相部の回路規模を抑えることが可能になったので，ＡＤ変換器とビット選択器と整相器の複数系統と，この複数の整相器からの出力を一系統にまとめる加算器とをワンチップにまとめたディジタルビーム形成用チップが実現可能になった。

ディジタルビーム形成部のＡＤ変換器とビット選択器と整相器で構成される部分は，使用している超音波振動子の数と同数だけ必要であるが，上記のディジタルビーム形成用チップでこの全てを一個の集積回路にする必要は無い。例えば６４チャネルの超音波振動子を使用した超音波診断装置のディジタルビーム形成回路では，ＡＤ変換器とビット選択器と整相器の６４チャネルが必要であるが，１６チャネルの超音波振動子の出力を処理することができるＡＤ変換器とビット選択器と整相器の１６系統と，この１６個の整相器からの出力を一系統にまとめる加算器とをワンチップにまとめたディジタルビーム形成用チップを製作し，このワンチップのディジタルビーム形成用チップを４個並列に使用して６４チャネルの超音波振動子の出力を処理するようにし，４個のワンチップディジタルビーム形成用チップから出力される４系統の整相加算超音波信号を１個の加算器で加算することによって一系統の整相加算超音波信号にすることができる。

超音波診断の用途によって整相器および加算器で使用するＡＤ変換器出力ビット領域を選択する手段を備えた。

関心超音波診断領域の深さによって整相器および加算器で使用するＡＤ変換器出力ビット領域を選択する手段を備えた。

ＡＤ変換器出力ビット領域で整相器および加算器で使用するために選択したＡＤ変換器出力ビット領域の外の下位ビットを四捨五入により出力ディジタル信号に加算することによって出力ディジタル信号の質を高めることができた。

本発明の超音波診断装置を示す構成図である。 本発明の超音波診断装置のディジタルビーム形成部を示すブロック図である。 本発明のディジタルビーム形成部のＡＤ変換器出力ビットとビット選択器出力ビットの関係を示す概念図である。 従来の超音波診断装置のディジタルビーム形成部を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 超音波診断装置
１１ 探触子
１２ ディジタルビーム形成部
１３ 送信部
１４ タイミングパルス発生部
１５ 画像処理部
１６ 画像表示部
１１１ 超音波振動子（振動子１〜振動子ｎ）
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ 超音波ビーム
１１３ 超音波振動子で受信された超音波エコー信号（ｎチャネル）
１１４ 超音波振動子へ送られる駆動パルス（ｎチャネル）
１２１ ＡＤ変換器（ＡＤ変換器１〜ＡＤ変換器ｎ）
１２２ ビット選択器（ビット選択器１〜ビット選択器ｎ）
１２３ 整相器（整相器１〜整相器ｎ）
１２４ 加算器
１２５ ＡＤ変換器出力信号（ｎチャネル）
１２６ ビット変換器出力信号（ｎチャネル）
１２７ 整相器出力信号（ｎチャネル）
１２８ 加算器出力信号（整相加算超音波信号）
１４１ タイミングパルス
３０１ ＡＤ変換器出力ビット並び
３１１ 超音波振動子出力が高いときのビット選択器出力ビット並び
３１２ 超音波振動子出力が中のときのビット選択器出力ビット並び
３１３ 超音波振動子出力が低いときのビット選択器出力ビット並び
５２１ ＡＤ変換器（ＡＤ変換器１〜ＡＤ変換器ｎ）
５２３ 整相器（整相器１〜整相器ｎ）
５２４ 加算器
５２５ ＡＤ変換器出力信号（ｎチャネル）
５２７ 整相器出力信号（ｎチャネル）
５２８ 加算器出力信号（整相加算超音波信号）
５４１ タイミングパルス

Claims (5)

1. 複数の超音波振動子を使用して被検体内に超音波パルスを送信する手段と，複数の超音波振動子を使用して被検体内で反射した超音波を受信する手段と，それぞれの超音波振動子で受信した超音波信号をディジタル信号に変換するためのＡＤ変換器と，ＡＤ変換器から出力されるディジタル信号の出力ビット領域に対して上位ビットを指定し，その上位ビットから指定したビット幅をもつディジタル信号を取り出す機能を持つビット選択器と，ビット選択器から出力されたディジタル信号を指定時間だけ遅延させて位相を調整するディジタル整相器と，位相を調整した信号を加算して整相加算超音波信号を作成する加算器を具備し，ＡＤ変換器の出力ビット幅よりも整相器および加算器のビット幅を小さくして整相器および加算器の回路規模を低減させた超音波診断装置。
2. 請求項１において，ＡＤ変換器とビット選択器と整相器の複数系統と，この複数の整相器からの出力を一系統にまとめる加算器とをワンチップにまとめたディジタルビーム形成用チップを使用した超音波診断装置。
3. 請求項１および請求項２において，超音波診断の用途によって整相器および加算器で使用するＡＤ変換器出力ビット領域を選択する手段を備えた超音波診断装置。
4. 請求項１および請求項２，請求項３において，関心超音波診断領域の深さによって整相器および加算器で使用するＡＤ変換器出力ビット領域を選択する手段を備えた超音波診断装置。
5. 請求項１および請求項２，請求項３，請求項４において，ＡＤ変換器出力ビット領域で整相器および加算器で使用するために選択したＡＤ変換器出力ビット領域外の下位ビットを四捨五入により出力ディジタル信号に加算することによって出力ディジタル信号の質を高めた超音波診断装置。

Images