JP3294974B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の振動子からな
る探触子によりエコー信号を受信し、遅延加算を行う機
能を持つ超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置の送受信において複数の
振動子から構成される探触子により、広範囲の被検部位
について質の高い画像を得る手法は最近ではよく用いら
れている。

【０００３】図９はリニアスキャンにおける複数の振動
子によりエコー信号を受信した場合の信号の合成を示す
ものである。１〜８は振動子、５２〜５７は遅延線、６
０は加算器、１００は反射体である。

【０００４】反射体１００により反射した信号を振動子
１〜８で受信するとき、反射体１００から各振動子まで
の距離は異なるため、反射体から各振動子までの信号の
到達時間に差が発生する。この時間差を遅延線５２〜５
７により補正し、加算器６０により加算して１つの出力
を得る。この手法を以後、フォーカスをすると言う。

【０００５】このフォーカスをすることでビームを細く
絞ることができ、分解能を向上することができるほか、
ランダムノイズを低減することができ、Ｓ／Ｎ比を向上
させることができる。遅延線５２〜５７としてはアナロ
グ方式の遅延線がよく用いられているが、最近ではＡ／
Ｄ変換器とディジタルメモリを組み合わせたディジタル
遅延線も使用され始めている。アナログ遅延線における
遅延時間の切り換えは中間タップ付きのアナログ遅延線
のタップをアナログスイッチで切り換える方式が一般的
である。

【０００６】リニアスキャンにおいては反射体からアパ
チャー中心へ延ばした線（以下、ビームと称する）は振
動子の配列方向と垂直である。したがってアパチャー中
心から対称な位置にある振動子、すなわち振動子１と
８，振動子２と７，振動子３と６，振動子４と５に必要
な遅延時間は等しいため、各々の遅延時間の等しい信号
を加算してから遅延手段に入力することで遅延手段の数
を半分に減らすことができる。この方式をフォールド・
オーバと呼ぶ。

【０００７】このフォールド・オーバを行った例を図１
０に示す。６１〜６４は加算器である。２次元スキャン
を考慮にいれたリニアスキャンの遅延加算部を図１１に
示す。１〜１６は振動子、２１〜２８は２：１のアナロ
グスイッチ、２９は８：４のクロスポイントスイッチ
（以下、ＣＰＳと略す）部で、電圧−電流変換器６１〜
６８と、８：４のＣＰＳ７０と、電流−電圧変換器７１
〜７４により構成されている。１３０は遅延加算部で、
可変遅延線３０〜３２と加算器３３〜３５より構成され
ている。

【０００８】次に図１１における動作を説明する。リニ
アスキャンにおけるビームの移動は選択する振動子をス
イッチで順次切り換えていくことで行われる。１６個の
振動子１〜１６のうち８個を選択するようになってお
り、アナログスイッチ２１〜２８を全てａ側にすること
で振動子１〜８が選択され、ビームの位置は振動子４と
振動子５の中間に設定される。

【０００９】次に、アナログスイッチ２１をｂ側に接続
すると、振動子１の代わりに振動子９が選択され、アパ
チャーは振動子２〜９となりビーム位置は振動子５と振
動子６の間に移動する。以下、同様にアナログスイッチ
２１〜２８を順次切り換えていくことでビームの位置を
移動させることができる。

【００１０】アナログスイッチ２１〜２８で選択された
信号はＣＰＳ部２９に入力される。ＣＰＳ部２９ではア
ナログスイッチ２１〜２８を通過した８つの信号を、必
要な遅延時間の等しい２つずつの信号を加算し、ａ〜ｄ
の４種類を出力するフォールド・オーバを行う。ＣＰＳ
部２９に入力した信号は電圧−電流交換器６１〜６８に
より電流信号に変換され、ＣＰＳ７０の接続により電流
加算されたのち、電流−電圧変換器７１〜７４により電
圧信号に変換されて出力される。

【００１１】ＣＰＳ部２９より出力された信号は遅延加
算部１３０に入力され、遅延線３０〜３２および加算器
３３〜３５により遅延加算されて出力される。遅延加算
部１３０の実際の構成について説明する。

【００１２】図１２は遅延加算部の構成の一例である。
５０は可変遅延線５１〜５４からなる遅延線群、３２９
は４：３のＣＰＳ部、１５０は固定遅延線９０，９１と
加算器３３，３４より構成される遅延加算部である。

【００１３】次に図１２における動作を説明する。ビー
ムの移動およびフォールド・オーバについては図１０お
よび図１１において説明した通りである。ＣＰＳ部２９
より出力されたａ〜ｄの４種類の信号は遅延線群５０に
入力する。遅延加算ブロックは、比較的短い可変遅延線
５１〜５４よりなる遅延線群５０とＣＰＳ部３２９、比
較的長い固定遅延線９０，９１と加算器３３，３４より
なる遅延加算部１５０より構成される。

【００１４】この構成は、たとえば特開昭５３−２８９
８９号公報などに開示されており、アナログ遅延線をタ
ップ切替により遅延時間を切り換えて使用するときのタ
ップの数を低減することができる特長を持つ方式で、マ
スタースレーブと呼ばれる。

【００１５】たとえば、量子化遅延単位を１０ｎｓｅ
ｃ、最大遅延量を３００ｎｓｅｃとしたとき、可変遅延
線５１〜５４は１０ｎｅｓｃごとに中間タップを持つ１
００ｎｓｅｃの遅延線、固定遅延線９０，９１は中間タ
ップのない１００ｎｓｅｃの遅延線とし、たとえばｄの
信号が２３０ｎｓｅｃの遅延量が必要な場合、可変遅延
線５４により３０ｎｓｅｃの遅延時間を選択し、ＣＰＳ
部３２９によりｈとｋを接続して固定遅延線９０，９１
により１００ｎｓｅｃずつの遅延をとることで、合計２
３０ｎｓｅｃの遅延時間を設定することができる。

【００１６】つぎに受信時のフォーカス位置設定の変更
について説明する。超音波画像は２次元に浅い部位から
深い部位まで表示され、どの深さにおいても分解能の高
い画像が得られることが要求される。超音波エコーは送
信パルスを発してから時間が経過するにつれ深い部位か
らのものとなっていくが、これに合わせて、遅延時間の
設定を変え、浅い部位から次第に深い部位へとフォーカ
スを変更していくことで、全ての深さで分解能の優れた
画像を得ることができる。この方法はダイナミックフォ
ーカスと呼ばれている。

【００１７】ダイナミックフォーカスにおいては受信期
間中に遅延線のタップを切り換えるため、信号の不連続
による遅延線での過渡的ノイズが発生し、画面にスジが
入るなどの影響が出る。特に分解能を向上するため、フ
ォーカスの切り換えを細かく行う場合、遅延線の過渡的
ノイズが多くなり問題となる。

【００１８】それを解決する方法として図１３のような
方式が考えられている。図１３において、２５０，２５
１は第１，第２の遅延加算部で同一のもの、８０は２：
１のアナログスイッチである。

【００１９】図１３の動作について説明する。ＣＰＳ２
９から信号ａ〜ｄが出力されるところまでは図１１と同
様である。ＣＰＳ２９の出力信号ａ〜ｄは第１の遅延加
算部２５０と第２の遅延加算部２５１の両方に入力され
る。アナログスイッチ８０は、第１の遅延加算部２５０
と第２の遅延加算部２５１のいずれかの出力を選択す
る。

【００２０】受信期間中フォーカス位置の切り換えを行
う場合には、たとえばアナログスイッチ８０をａに接続
し、第１の遅延加算部２５０を選択しておき、第２の遅
延加算部２５１を切り換えるべきフォーカスに設定す
る。切替によるノイズの発生が収まったらアナログスイ
ッチ８０をｂ側に接続し、第２の遅延加算部２５１を選
択する。つぎに第１の遅延加算部２５０をさらに次にフ
ォーカス位置に設定する、という動作を順次行ったこと
で切替ノイズの影響をなくしながらダイナミックフォー
カスをきめ細かに行うことができる。この方式はピンポ
ン方式と呼ばれ、たとえば特公昭６２−４９８２号公報
に示されている。

【００２１】次にセクタスキャンでの複数振動子からの
受信信号を合成する方法につき図１４を用いて説明す
る。図１４において１〜８は振動子、５２〜５８は遅延
線、６０は加算器、１００は反射体である。

【００２２】セクタスキャンにおいてはビーム角を偏向
するため、振動子の配列方向とビームのなす角θは自在
に変化する。したがって、リニアスキャンで行われるよ
うなフォールドオーバを用いることができず、チャンネ
ルの数だけ、図１４においては８チャンネル分の遅延手
段を用意する必要がある。

【００２３】セクタスキャンはビームの偏向角を変える
ことでスキャンを行うため、つねに同一の振動子群を用
いる。また、セクタスキャンにおいては偏向を行うた
め、一般にリニアスキャンに較べ必要な遅延時間が長く
なるという特徴がある。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにリニアス
キャンとリニアスキャンの両方を１台の装置で実現する
場合、次のような問題点が発生する。

【００２５】まず、セクタスキャンでは偏向によりスキ
ャンを行うためフォールドオーバが不可能であり、チャ
ンネルの数だけの遅延手段を用意しなければならない。
したがって、たとえば図１２，図１３のようなリニアス
キャン用遅延加算部をセクタスキャンに対応しようとす
ると、ＣＰＳ部２９以降の回路が８チャンネルに対応し
ていなければならず、物量が２倍になる。

【００２６】また、セクタスキャンにおいては一般にリ
ニアスキャンに較べ長い遅延時間が必要であり回路規模
が大きくなるほか、フォーカスを切り換えてから遅延線
の過渡応答が落ち着くまで時間がかかるのでピンポン方
式を用いてもフォーカスの切り換えを細かく行うことが
できず、ピンポン方式を用いるメリットが少なくなる。

【００２７】さらにまた、リニアスキャンではアパチャ
ー位置切替のためのスイッチ、たとえば図１２における
アナログスイッチ２１〜２８がセクタスキャンでは無駄
になる。

【００２８】本発明はこのような従来の問題を解決する
ものであり、物量の増加を防ぎ、構成が簡潔で、低コス
トの超音波診断装置を提供することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の超音波診
断装置は、セクタスキャンにおける受信信号を超音波か
ら電気信号に変換する複数の振動子と、複数の前記振動
子のうち隣り合った２つの前記振動子が入力側に接続さ
れる２入力２出力の第１のクロスポイントスイッチと、
前記第１のクロスポイントスイッチの一方の出力に接続
される遅延量が可変できる第１の遅延線と、前記第１の
遅延線の出力と前記第１クロスポイントスイッチの他方
の出力とに接続され加算する第２のクロスポイントスイ
ッチと、前記第２のクロスポイントスイッチの出力にそ
れぞれ接続される複数の遅延量が可変できる第２の遅延
線と複数の加算器により構成され前記第２のクロスポイ
ントスイッチの複数の出力信号を遅延し順次加算するこ
とで遅延加算出力を生成する遅延加算部とを備え、ビー
ム偏向の方向により隣り合った２つの前記振動子の信号
のうちどちらを前記遅延線に接続させるかを前記第１の
クロスポイントによって設定することにより、セクタス
キャン時に隣り合う２つのチャンネルのうちどちらに遅
延線を入れるかの選択をリニア時のアパチャー選択用の
アナログスイッチで行うことで物量を低減する。

【００３０】請求項２記載の超音波診断装置は、セクタ
スキャンにおける受信信号を超音波から電気信号に変換
する複数の振動子と、複数の前記振動子のうち隣り合っ
た一方の振動子に接続される遅延量が可変できる第１の
遅延線と、前記第１の遅延線の出力と複数の前記振動子
のうち隣り合った他方の振動子とに接続されるクロスポ
イントスイッチと、前記クロスポイントスイッチの出力
にそれぞれ接続される複数の遅延量が可変できる第２の
遅延線と複数の加算器により構成され前記クロスポイン
トスイッチの複数の出力信号を遅延し順次加算すること
で遅延加算出力を生成する遅延加算部とを備え、前記ク
ロスポイントの隣り合った２つの入力をこのクロスポイ
ントスイッチの内部接続によって加算し、この隣り合っ
た２つの入力の組み合わせがビーム偏向の方向により決
定されるもので、、隣り合った２ｃｈの組み合わせをビ
ームの方向により変えられるようにし、隣り合うチャン
ネルの選択を変えることでどちらに遅延線を入れるかの
選択を行うアナログスイッチが不要となり、物量が低減
できる。

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１〜図８に基づいて説明する。なお、従来例と同様の作
用をなすものには同一の符号を付けて説明する。

【００３７】〔第１の実施の形態〕図１は〔第１の実施
の形態〕の超音波診断装置の遅延加算部を示す。図中１
〜８はエコー信号を電気信号に変換する振動子、４１〜
４８は振動子１〜８で得られたエコー信号に遅延をかけ
る可変遅延線、２９は可変遅延線４１〜４８を通った８
ｃｈのエコー信号のうち２つずつを加算し４ｃｈの出力
を出すＣＰＳ部、１３０は可変遅延線３０〜３２と加算
器３３〜３５で構成される遅延加算器である。以上の構
成について、以下、その動作とともに、更に詳細に説明
する。

【００３８】まず、リニアスキャンにおいては可変遅延
線４１〜４８は遅延時間が零に設定され、従来例（図１
１）と同様な動作が行われる。次にセクタスキャンにお
ける動作について説明する。セクタスキャンにおいては
隣り合った２つずつのチャンネルが加算され、図１では
振動子１と２，振動子３と４，振動子５と６，振動子７
と８がそれぞれ加算される。可変遅延線４１〜４８はこ
の加算される２つのチャンネル間の信号の時間差を補正
するために用いられる。

【００３９】ビーム方向がＡである場合、振動子１より
２，振動子３より４，振動子５より６，振動子７より８
のほうが速いタイミングで信号を受信するため、可変遅
延線４１，４３，４５，４７は遅延時間の設定は零、可
変遅延線４２，４４，４６，４８はそれぞれの２つの振
動子における時間を補正する値に設定される。

【００４０】ビーム方向がＢの場合には、振動子１より
２，振動子３より４，振動子６より５，振動子８より７
のほうが速いタイミングで信号を受信するため、可変遅
延線４１，４３，４６，４８は遅延時間の設定は零、可
変遅延線４２，４４，４５，４７はそれぞれ２つの振動
子における時間を補正する値に設定される。

【００４１】ビーム方向がＣの場合、Ａとは逆に、振動
子２より１，振動子４より３，振動子６より５，振動子
８より７のほうが速いタイミングで信号を受信するた
め、可変遅延線４２，４４，４６，４８は遅延時間の設
定は零、可変遅延線４１，４３，４５，４７はそれぞれ
の２つの振動子における時間を補正する値に設定され
る。

【００４２】このように遅延時間を補正された隣り合っ
た振動子の信号はＣＰＳ部２９により加算され、４チャ
ンネルの信号として遅延加算される。この実施の形態に
おいては、ＣＰＳ部２９以降の信号をエコー信号の受信
チャンネル数の半分で処理でき、回路規模の小さな超音
波診断装置を実現できる。

【００４３】〔第２の実施の形態〕 図２は請求項１に記載される発明を説明するもので、
〔第２の実施の形態〕における超音波診断装置の遅延加
算部を示す。図中１〜８はエコー信号を電気信号に変換
する振動子、１３１〜１３４は振動子１〜８の信号を選
択する２：２のＣＰＳ部、４１〜４４はＣＰＳ部１３１
〜１３４から出力されたエコー信号に遅延をかける可変
遅延線、２９は可変遅延線４１〜４４を通った４ｃｈを
含むＣＰＳ部１３１〜１３４の８ｃｈの出力信号のうち
２つずつを加算し４ｃｈの出力を出すＣＰＳ部、３０〜
３２は可変遅延線、３３〜３５は加算器、１３０は可変
遅延線３０〜３２および加算器３３〜３５により構成さ
れる遅延加算部である。以上の構成について、以下、そ
の動作とともに、更に詳細に説明する。

【００４４】まず、リニアスキャンにおいてはＣＰＳ部
１３１〜１３４はすべてａ側に接続され、可変遅延線４
１〜４４は遅延時間が零に設定され、従来例（図１１）
と同様な動作が行われる。

【００４５】次にセクタスキャンにおける動作について
説明する。セクタスキャンにおいては隣り合った２つず
つのチャンネルが加算される。図２は振動子１と２，振
動子３と４，…，振動子７と８が加算される。可変遅延
線４１〜４４はこの加算されるチャンネル間の信号の時
間差を補正するために用いられる。

【００４６】ビーム方向がＡである場合、振動子１より
２，振動子３より４，振動子５より６，振動子７より８
のほうが速いタイミングで信号を受信する。このときＣ
ＰＳ部１３１〜１３４はｂ側を選択し、振動子２，４，
６，８の信号は可変遅延線４１〜４４を通るように設定
され、可変遅延線４１〜４４はそれぞれの２つの振動子
における時間を補正する値に設定される。

【００４７】ビーム方向がＢの場合には、振動子１より
２，振動子３より４，振動子６より５，振動子８より７
のほうが速いタイミングで信号を受信するため、ＣＰＳ
部１３１，１３２はｂ側を選択し、ＣＰＳ部１３３，１
３４はａ側を選択する。振動子２，４，５，７の信号は
可変遅延線４１〜４４を通るように設定され、可変遅延
線４１〜４４はそれぞれの２つの振動子における時間を
補正する値に設定される。

【００４８】ビーム方向がＣの場合、Ａとは逆に、振動
子２より１，振動子４より３，振動子６より５，振動子
８より７のほが速いタイミングで信号を受信するため、
ＣＰＳ部１３１〜１３４はａ側を選択し、振動子１，
３，５，７の信号は可変遅延線４１〜４４を通るように
設定され、可変遅延線４１〜４４はそれぞれの２つの振
動子における時間を補正する値に設定される。

【００４９】この実施の形態においては、ＣＰＳ部２９
の以降の信号をエコー信号の受信チャンネル数の半分で
処理でき、回路規模の小さな超音波診断装置を実現でき
る。 〔第３の実施の形態〕 図３は請求項２に記載される発明を説明するもので、
〔第３の実施の形態〕における超音波診断装置の遅延加
算部を示す。

【００５０】図中１〜８はエコー信号を電気信号に変換
する振動子、４１〜４４は振動子１，３，５，７のエコ
ー信号に遅延をかける可変遅延線、２９は可変遅延線４
１〜４４を通った４ｃｈと振動子２，４，６，８の４ｃ
ｈのエコー信号のうち２つずつを加算し４ｃｈの出力を
出すＣＰＳ部、１３０は可変遅延線３０〜３２および加
算器３３〜３５で構成される遅延加算部である。以上の
構成について、以下、その動作とともに、更に詳細に説
明する。

【００５１】まず、リニアスキャンにおいては可変遅延
線４１〜４４は遅延時間が零に設定され、図１１の従来
例と同様な動作が行われる。次にセクタスキャンにおけ
る動作について説明する。セクタスキャンにおいて隣り
合った２つずつのチャンネルが加算される。可変遅延線
４１〜４４はこの加算されるチャンネル間の信号の時間
差を補正するために用いられる。

【００５２】ビーム方向が図３の（ａ）である場合、振
動子１より２，振動子３より４，振動子５より６，振動
子７より８のほうが速いタイミングで信号を受信する。
このときすべての振動子１〜８において可変遅延線４１
〜４４の挿入されている位置が振動子１，３，５，７の
出力であるから、遅延線の挿入により振動子１と２，振
動子３と４，振動子５と６，振動子７と８の時間補正を
行うことは不可能である。そこで、ＣＰＳ部２９では振
動子２と３，振動子４と５，振動子６と７の信号を加
算、振動子１の信号はそのまま出力し、振動子８の信号
は結線しないことにする。可変遅延線４２は振動子２と
振動子３の、可変遅延線４３は振動子４と振動子５の、
遅延線４４は振動子６と振動子７の時間差を補正し、可
変遅延線４１は入力が１チャンネルであるから、補正が
不要であり遅延時間を零とする。以上のような動作によ
り、〔第２の実施の形態〕のように２つの振動子のどち
らに遅延線を入れるかを切り換えるＣＰＳ部を用意する
ことがなくなり、〔第２の実施の形態〕よりもさらに回
路規模の小さな超音波診断装置を実現できる。

【００５３】ビーム方向が図３の（ｂ）の場合には、振
動子１より２，振動子３より４，振動子６より５，振動
子８より７のほうが速いタイミングで信号を受信する。
このとき振動子５〜８においては可変遅延線４３，４４
により２つの振動子間の遅延時間を補正し、ＣＰＳ部２
９により加算することができるが、振動子１〜４の信号
については可変遅延線４１，４２の挿入されている位置
が振動子１，３の出力であるから、振動子４の信号を振
動子３より遅くすることは不可能である。そこで、ＣＰ
Ｓ部２９では振動子２と振動子３の信号を加算、振動子
１の信号はそのまま出力し、振動子４の信号は結線しな
いことにする。可変遅延線４２は振動子２と振動子３の
時間差を補正し、可変遅延線４１は入力が１チャンネル
であるから、補正が不要であり遅延時間は零とする。な
お、この場合には遅延線３２は遅延量が零となるので図
面から省いている。

【００５４】ビーム方向が図３の（ｃ）の場合、Ａとは
逆に、振動子２より１，振動子４より３，振動子６より
５，振動子８より７のほうが速いタイミングで信号を受
信する。ＣＰＳ部２９では振動子１と２，振動子３と
４，振動子５と６，振動子７と８の信号を加算する。振
動子１，３，５，７の信号は可変遅延線４１〜４４を通
り、それぞれの加算される２つの振動子における時間を
補正する値に設定される。

【００５５】ビーム方向ＢおよびＡにおいては使用でき
るチャンネル数が１チャンネル減るが、実際の装置にお
いては使用するチャンネル数が数十〜百数十と多いため
問題は少ない。

【００５６】〔第４の実施の形態〕図４は〔第４の実施
の形態〕における超音波診断装置の遅延加算部を示す。
図中１〜８はエコー信号を電気信号に変換する振動子、
２１〜２８は振動子１〜８の選択を行う２：１のアナロ
グスイッチ、４１〜４４はアナログスイッチ２５〜２８
から出力されたエコー信号に遅延をかける可変遅延線、
２９は可変遅延線４１〜４４を通った４ｃｈのエコー信
号とアナログスイッチ２１〜２４の４ｃｈの出力のうち
２つずつを加算し４ｃｈの出力を出すＣＰＳ部、１３０
は遅延加算部で、可変遅延線３０〜３２と加算器３３〜
３５で構成されている。

【００５７】以上の構成について、以下、その動作とと
もに、更に詳細に説明する。まず、リニアスキャンにお
いては１６チャンネルの振動子が用意され、アナログス
イッチ２１〜２８のａ側が振動子１〜８に、ｂ側が振動
子９〜１５に接続される。この場合の動作においては可
変遅延線４１〜４４は遅延時間が零に設定され、図１１
の従来例と同様な動作が行われる。

【００５８】セクタスキャンにおいては、図４に示すよ
うに振動子１〜８がアナログスイッチ２１〜２８に１対
２の形で接続される。セクタスキャンにおいては隣り合
った２つずつのチャンネルがＣＰＳ部２９において加算
され、図４では振動子１と２，振動子３と４，…，振動
子７と８が加算される。可変遅延線４１〜４４はこの加
算される２つのチャンネル間の信号の時間差を補正する
ために用いられる。

【００５９】ビーム方向がＡである場合、振動子１より
２，振動子３より４，振動子５より６，振動子７より８
のほうが速いタイミングで信号を受信する。このときア
ナログスイッチ２１〜２４はａ側を選択し、アナログス
イッチ２５〜２８はｂ側を選択する。これにより振動子
２，４，６，８の信号は可変遅延線４１〜４４を通るよ
うに設定され、可変遅延線４１〜４４はそれぞれの２つ
の振動子における時間を補正する値に設定される。

【００６０】ビーム方向がＢの場合には、振動子１より
２，振動子３より４，振動子６より５，振動子８より７
のほうが速いタイミングで信号を受信するため、アナロ
グスイッチ２１，２２，２７，２８はｂ側を選択し、ア
ナログスイッチ２３〜２６はａ側を選択する。振動子
２，４，５，７の信号は可変遅延線４１〜４４を通るよ
うに設定され、可変遅延線４１〜４４はそれぞれの２つ
の振動子における時間を補正する値に設定される。

【００６１】ビーム方向がＣの場合、Ａとは逆に、振動
子２より１，振動子４より３，振動子６より５，振動子
８より７のほうが速いタイミングで信号を受信するた
め、アナログスイッチ２１〜２４はｂ側を選択し、アナ
ログスイッチ２５〜２８はａ側を選択する。振動子１，
３，５，７の信号は可変遅延線４１〜４４を通るように
設定され、可変遅延線４１〜４４はそれぞれの２つの振
動子における時間を補正する値に設定される。

【００６２】この実施の形態においては、ＣＰＳ部２９
の以降の信号をエコー信号の受信チャンネル数の半分で
処理できるとともに、リニアスキャンで使用するアパチ
ャー位置選択用アナログスイッチ２１〜２８をセクタス
キャンにおける遅延線の選択にも使用でき、回路規模の
小さな超音波診断装置を実現できる。

【００６３】この実施の形態において振動子１〜８とア
ナログスイッチ２１〜２８、および可変遅延線４１〜４
４の配置を変えた例を図５に示す。最近の傾向として、
アナログスイッチ２１〜２８は電子式スイッチを用いる
ことが多く、また、集積化のため複数のスイッチを１つ
のパッケージに納めるのが一般的である。この場合、１
つのパッケージの中で接続されていない線間での信号の
洩れ、つまりクロストークが問題となる。

【００６４】同じ量のクロストークがある場合でも距離
的に離れた振動子の信号が洩れた場合のほうが本来の信
号に対する時間的なずれが大きいため、画像に与える影
響が大きい。図４において複数のアナログスイッチを１
つのパッケージに収めた場合、例えばアナログスイッチ
２１と２２，アナログスイッチ２３と２４，アナログス
イッチ２５と２６，アナログスイッチ２７と２８を２チ
ャンネルずつ１パッケージに収めると、例えば、アナロ
グスイッチ２１と２２では振動子１〜４までの信号間に
クロストークが発生する。これに対し図５のような配置
を行うとアナログスイッチ２１と２２においては振動子
１と２の信号しか入力されないため、クロストークによ
る問題は起こりにくくなる。

【００６５】この配置は以下に示す〔第５〜第７の実施
の形態〕においても全く同様に対応が可能である。 〔第５の実施の形態〕図６は〔第５の実施の形態〕にお
ける超音波診断装置の遅延加算部を示す。

【００６６】図中１〜１６はエコー信号を電気信号に変
換する振動子、２１〜２８は振動子１〜１６から８ｃｈ
を選択する２：１のアナログスイッチ、１２９は８：８
のＣＰＳ部、３０〜３２は可変遅延線、３３〜３５は加
算器であり可変遅延線３０〜３２と加算器３３〜３５は
２対設けられ、第１の遅延加算部２５０と第２の遅延加
算部２５１を形成している。１０８，１０９は２：１の
アナログスイッチである。

【００６７】以上の構成について、以下、その動作とと
もに、更に詳細に説明する。リニアスキャンにおいては
振動子１〜１６のうちアパチャー位置にあわせてアナロ
グスイッチ２１〜２８で選択された８ｃｈの信号がＣＰ
Ｓ部１２９に入力する。リニアスキャンではフォールド
オーバによりＣＰＳ部１２９で２ｃｈずつの信号が加算
され４ｃｈの出力がａ〜ｄとｅ〜ｆにそれぞれ１本ずつ
出力される。アナログスイッチ１０９はａ側に接続さ
れ、アナログスイッチ１０８には第１，第２遅延加算部
２５０，２５１の両方の出力が入力されており、ダイナ
ミックフォーカスのためのピンポン動作を行う。

【００６８】次にセクタスキャンにおける動作について
説明する。セクタスキャンにおいては、アナログスイッ
チ２１〜２８はａ側に接続され、振動子１〜８が選択さ
れる。この実施の形態では２ｃｈごとの加算は行われな
い。アナログスイッチ２１〜２８の出力はＣＰＳ部１２
９に入力されるが、その出力は加算されず、ＣＰＳ部１
２９のａ〜ｈの８ｃｈに出力される。セクタスキャン時
にはアナログスイッチ１０９はｂ側に接続され、第１の
遅延加算部２５０と第２の遅延加算部２５１は縦列に接
続され、セクタスキャンに必要な長い遅延時間を確保す
る。アナログスイッチ１０８はｂ側に接続される。

【００６９】この実施の形態においては、リニアスキャ
ンで用いたピンポン方式のための２系統の遅延線を縦列
に接続することでセクタスキャンに必要な長い遅延量を
確保し、回路規模の小さな超音波診断装置を実現でき
る。

【００７０】〔第６の実施の形態〕図７は〔第６の実施
の形態〕におけるセクタスキャン時の超音波診断装置の
遅延加算部の状態を示す。

【００７１】図７において領域Ａは比較的ビームの偏向
が少ないためにリニアスキャンのために用意したピンポ
ン方式の遅延加算部２つのうちの一方のみで遅延時間が
足りる領域であり、領域Ｂは〔第５の実施の形態〕に述
べたようにピンポン方式の２つの遅延加算部を縦列に接
続しなければ遅延時間が確保できない領域である。つま
り、セクタスキャン時にも、ピンポン方式の片方の遅延
加算部のみで遅延加算が行うことが可能な領域において
はピンポン方式を用い、遅延加算部の一方のみで遅延加
算が行うことができない領域についてはピンポン方式を
行わず遅延加算部を縦列接続するものである。

【００７２】この構成によると、表示領域の中心付近で
はきめ細かなフォーカス設定を行うことができるので分
解能を向上でき、より鮮明な画像を得ることができる。 〔第７の実施の形態〕図８は〔第７の実施の形態〕にお
ける超音波診断装置の遅延加算部を示す。

【００７３】図中１〜１６はエコー信号を電気信号に変
換する振動子、２１〜２８は振動子１〜１６から８ｃｈ
を選択する２：１のアナログスイッチ、２９は８：４の
ＣＰＳ部、５１〜５４は比較的短い遅延時間の可変遅延
線、３０〜３２は固定遅延線３３〜３５は加算器〔図１
１と同様で、図８では固定遅延線３２と加算器３５は図
示されていない〕であり、可変遅延線５１〜５４と固定
遅延線３０〜３２および加算器３３〜３５は２対設けら
れ、第１の遅延線群２５４と第１の遅延加算部２５２と
で構成される部分と、第２の遅延線群２５５と第２の遅
延加算部２５３とで構成される部分とを形成している。
２２９は４：６のＣＰＳ部、３２９は４：３のＣＰＳ
部、１０８，１０９はアナログスイッチである。

【００７４】以上の構成について、以下、その動作とと
もに、更に詳細に説明する。リニアスキャンにおける動
作では振動子１〜１６のうちアパチャー位置にあわせて
アナログスイッチ２１〜２８で選択された８ｃｈの信号
がＣＰＳ部２９に入力する。アナログスイッチ１２１〜
１２４はａ側に接続されている。リニアスキャンではＣ
ＰＳ部１２９で２ｃｈずつの信号が加算され４ｃｈの出
力がａ〜ｄに出力される。アナログスイッチ１２５〜１
２８はａ側に接続されており、ＣＰＳ部２９の出力は第
１，第２の遅延線群２５４，２５５に入力する。アナロ
グスイッチ１０９はａ側に接続され、アナログスイッチ
１０８には第１，第２の遅延加算部２５２，２５３の出
力の両方が入力されており、ダイナミックフォーカスの
ためのピンポン動作を行う。

【００７５】次にセクタスキャンにおける動作について
説明する。セクタスキャンにおいては、アナログスイッ
チ２１〜２８は〔第４の実施の形態〕で述べたようにビ
ームの角度により切り換えられる。アナログスイッチ１
２１〜１２８はｂ側に接続される。つまり、アナログス
イッチ２５〜２８の出力はアナログスイッチ１２５〜１
２８を経て第２の遅延線群２５５に入力される。すなわ
ち第２の遅延線群２５５はセクタスキャン時には隣り合
う２つの振動子の信号の時間差を補正する遅延線とな
る。

【００７６】第２の遅延線群２５５の出力はアナログス
イッチ１２１〜１２４およびＣＰＳ部３２９に入力され
るが、ＣＰＳ部３２９はすべての接続がオフされている
ため、信号はアナログスイッチ１２１〜１２４のみに入
力される。アナログスイッチ１２１〜１２４はｂ側に接
続されており、これらの信号はＣＰＳ部２９に入力さ
れ、アナログスイッチ２１〜２４の出力と加算されａ〜
ｄの４ｃｈの出力を得る。

【００７７】ａ〜ｄの４ｃｈの出力信号は遅延線群２５
４により細かい遅延を行われ、ＣＰＳ部２２９に入力す
る。アナログスイッチ１０９がｂ側に接続されているた
め、第１，第２の遅延加算部２５２，２５３は縦列に接
続されており、ＣＰＳ部２２９により選択された第１，
第２の遅延加算部２５２，２５３のタップから入力し、
ｂ側に接続されたアナログスイッチ１０８より出力され
る。

【００７８】この実施の形態においては、リニアスキャ
ンで用いた２系統の遅延線を縦列に接続することでセク
タスキャンに必要な長い遅延量を確保するとともに、マ
スタスレーブ方式のスレーブ部の一方、ここでは第２の
遅延線群２５５を２チャンネルずつ加算に使用すること
で、回路規模の小さな超音波診断装置を実現できる。

【００７９】なお、セクタスキャンはビームを偏向する
という性質上、リニアスキャンにくらべ必要な遅延量が
多い。しかし、〔第６の実施の形態〕で述べたようにビ
ームの偏向角の小さい場合には遅延量はそれほど必要で
はない。この実施の形態においては第１の遅延加算部２
５２の固定遅延線３０〜３１および第２の遅延加算部２
５３の固定遅延線３０〜３１が縦列に接続されるが、偏
向角の小さい場合にはこの固定遅延部の一部あるいは多
くは不要となる。このような場合に例えば第１の遅延加
算部２５２においてすべての信号を加算してしまい、第
２の遅延加算部２５３は加算された信号が通るだけとい
った使用をすると、アナログ遅延線による信号の劣化を
引き起こすだけで何等得るところはない。従って、加算
された信号が通るだけの遅延線の遅延量はできるだけ少
なくすることが肝要である。

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば、隣り合った２ｃｈを入
れ換えることのできるクロスポイントスイッチを用いる
ことで、振動子の直後に置く遅延線の物量を半分に減ら
すことができ、回路規模の少ない超音波診断装置を実現
できるという利点を有する。

【００８１】

【００８２】

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の〔第１の実施の形態〕における超音波
診断装置の遅延加算を示す概略ブロック図

【図２】本発明の〔第２の実施の形態〕における超音波
診断装置の遅延加算を示す概略ブロック図

【図３】本発明の〔第３の実施の形態〕における超音波
診断装置の遅延加算を示す概略ブロック図

【図４】本発明の〔第４の実施の形態〕における超音波
診断装置の遅延加算を示す概略ブロック図

【図５】本発明の〔第４の実施の形態〕においてアナロ
グスイッチおよび遅延線の配置を変えた超音波診断装置
の遅延加算を示す概略ブロック図

【図６】本発明の〔第５の実施の形態〕における超音波
診断装置の遅延加算を示す概略ブロック図

【図７】本発明の〔第６の実施の形態〕における超音波
診断装置の遅延加算を示す概略ブロック図

【図８】本発明の〔第７の実施の形態〕における超音波
診断装置の遅延加算を示す概略ブロック図

【図９】従来例における超音波診断装置のリニアスキャ
ンの説明図

【図１０】従来例における超音波診断装置のリニアスキ
ャンにおけるフォールドオーバの説明図

【図１１】従来例における超音波診断装置のリニアスキ
ャンにおける２次元スキャン方式の説明図

【図１２】従来例における超音波診断装置のリニアスキ
ャンにおけるマスタスレーブ方式の説明図

【図１３】従来例における超音波診断装置のリニアスキ
ャンにおけるピンポン方式の説明図

【図１４】従来例における超音波診断装置のセクタスキ
ャンの説明図

【符号の説明】

１〜１６ 振動子 ２１〜２８ ２：１のアナログスイッチ ２９ ８：４のクロスポイントスイッチ部 ３０〜３２ 可変遅延線 ３３，３４，３５ 加算器 ４１〜４８ 可変遅延線 ５０ 遅延線群 ５１〜５４ 可変遅延線 ５２〜５８ 遅延線 ６０ 加算器 ６１〜６８ 電圧−電流変換器 ７０ ８：４のクロスポイントスイッチ ７１〜７４ 電流−電圧変換器 ８０ ２：１のアナログスイッチ ９０，９１ 固定遅延線 １００ 反射体 １０８，１０９ アナログスイッチ １２１〜１２８ アナログスイッチ １２９ ４：３のＣＰＳ部 １３０ 遅延加算部 １３１〜１３４ ２：２の ＣＰＳ部 １５０ 遅延加算部 ２５０〜２５３ 遅延加算部 ２５４，２５５ 遅延線群 ２２９ ４：６のＣＰＳ部 ３２９ ４：３のＣＰＳ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−51939（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−155318（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−201240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−28989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−112234（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−242242（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−158706（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−14067（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セクタスキャンにおける受信信号を超音波
   から電気信号に変換する複数の振動子と、複数の前記振
   動子のうち隣り合った２つの前記振動子が入力側に接続
   される２入力２出力の第１のクロスポイントスイッチ
   と、前記第１のクロスポイントスイッチの一方の出力に
   接続される遅延量が可変できる第１の遅延線と、前記第
   １の遅延線の出力と前記第１クロスポイントスイッチの
   他方の出力とに接続され加算する第２のクロスポイント
   スイッチと、前記第２のクロスポイントスイッチの出力
   にそれぞれ接続される複数の遅延量が可変できる第２の
   遅延線と複数の加算器により構成され前記第２のクロス
   ポイントスイッチの複数の出力信号を遅延し順次加算す
   ることで遅延加算出力を生成する遅延加算部とを備え、
   ビーム偏向の方向により隣り合った２つの前記振動子の
   信号のうちどちらを前記遅延線に接続させるかを前記第
   １のクロスポイントによって設定することを特徴とする
   超音波診断装置。
2. 【請求項２】セクタスキャンにおける受信信号を超音波
   から電気信号に変換する複数の振動子と、複数の前記振
   動子のうち隣り合った一方の振動子に接続される遅延量
   が可変できる第１の遅延線と、前記第１の遅延線の出力
   と複数の前記振動子のうち隣り合った他方の振動子とに
   接続されるクロスポイントスイッチと、前記クロスポイ
   ントスイッチの出力にそれぞれ接続される複数の遅延量
   が可変できる第２の遅延線と複数の加算器により構成さ
   れ前記クロスポイントスイッチの複数の出力信号を遅延
   し順次加算することで遅延加算出力を生成する遅延加算
   部とを備え、前記クロスポイントの隣り合った２つの入
   力をこのクロスポイントスイッチの内部接続によって加
   算し、この隣り合った２つの入力の組み合わせがビーム
   偏向の方向により決定されることを特徴とする超音波診
   断装置。