JP3458102B2 - デジタル超音波ビーム形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、線形アレー・ビームの操作お
よび焦点合わせ(steering and forcusing)を使用する超
音波画像化システムに関し、特に時分割多重化（Ｔime
Ｄivision Ｍultiplexing：ＴＤＭ）を使用して複数の
ビームを同時に受信し、処理する超音波画像化システム
に関する。
よび焦点合わせ(steering and forcusing)を使用する超
音波画像化システムに関し、特に時分割多重化（Ｔime
Ｄivision Ｍultiplexing：ＴＤＭ）を使用して複数の
ビームを同時に受信し、処理する超音波画像化システム
に関する。
【０００２】
【発明の背景】アレー変換器超音波画像化システム(arr
ay transducer ultrasound imaging system)において
は、超音波変換器は能動的変換器素子のアレーを含む。
変換器素子のこのアレーを支持するために、システムは
複数の平行なチャネルを含み、各チャネルは、アレー内
の能動的変換器素子の１つと接続する送信機と受信機と
を含む。変換器素子は一定の間隔で配置されたアレーに
配置されている。各送信機は、変換器素子を通して、通
常は人体である画像化対象物に超音波パルスを出力す
る。送信された超音波エネルギは、アレー内の各素子に
より送信されたパルスを適当に遅延させることにより操
作および焦点合わせが行われ、送信されたエネルギは同
位相で目的の点に到達し、その点に上記エネルギが追加
される。これにより、パルスの一部が、人体内の種々の
構造体および組織により反射して変換器アレーに戻る。
ay transducer ultrasound imaging system)において
は、超音波変換器は能動的変換器素子のアレーを含む。
変換器素子のこのアレーを支持するために、システムは
複数の平行なチャネルを含み、各チャネルは、アレー内
の能動的変換器素子の１つと接続する送信機と受信機と
を含む。変換器素子は一定の間隔で配置されたアレーに
配置されている。各送信機は、変換器素子を通して、通
常は人体である画像化対象物に超音波パルスを出力す
る。送信された超音波エネルギは、アレー内の各素子に
より送信されたパルスを適当に遅延させることにより操
作および焦点合わせが行われ、送信されたエネルギは同
位相で目的の点に到達し、その点に上記エネルギが追加
される。これにより、パルスの一部が、人体内の種々の
構造体および組織により反射して変換器アレーに戻る。
【０００３】受信した超音波エネルギの操作および焦点
合わせが同様な方法で行われる。構造体または組織から
反射した超音波エネルギは、上記構造体からの距離に従
い、異なるアレー素子に異なる時間に到着する。受信し
た信号が、受信ビーム形成装置で増幅及び遅延され、そ
して総和される。目的とする点から各変換器により受信
された反射エネルギを（同じ時間に）同位相で総和ユニ
ットに入力し、目的とする点に焦点合わせされる受信ビ
ームを生成するよう、各素子に対する遅延が選択され
る。超音波エネルギを受信する際に、徐々に増加する深
さにビームの焦点を集めるよう上記遅延を動的に変化す
ることができる。送信ビームは人体の一部位を走査する
ために使用され、ビーム形成装置が発生した信号は処理
され、その部位の画像を形成する。
合わせが同様な方法で行われる。構造体または組織から
反射した超音波エネルギは、上記構造体からの距離に従
い、異なるアレー素子に異なる時間に到着する。受信し
た信号が、受信ビーム形成装置で増幅及び遅延され、そ
して総和される。目的とする点から各変換器により受信
された反射エネルギを（同じ時間に）同位相で総和ユニ
ットに入力し、目的とする点に焦点合わせされる受信ビ
ームを生成するよう、各素子に対する遅延が選択され
る。超音波エネルギを受信する際に、徐々に増加する深
さにビームの焦点を集めるよう上記遅延を動的に変化す
ることができる。送信ビームは人体の一部位を走査する
ために使用され、ビーム形成装置が発生した信号は処理
され、その部位の画像を形成する。
【０００４】超音波画像化における重要な考慮事項は、
画像シーケンス速度、すなわち、走査速度である。超音
波画像化システムが問題の部位に向けて放射する超音波
エネルギのパルスは、有限の往復伝播時間を持つ。問題
の部位の深さや組織を貫通して伝播する速度が、往復伝
播時間を決定する要因である。当業者であれば周知の理
由により、超音波エネルギの次のパルスは、前のパルス
から戻ってくるエネルギが受信されるまで送信すること
ができない。そのため、往復伝播時間により最大パルス
速度は制限される。１つのパルス毎に問題の１つの点が
分離される場合には、往復伝播時間によっても、システ
ムの最大走査速度は制限される。走査速度は、血流のカ
ラー・ドップラー画像化や、速い画像速度でより高い側
部解像度で画像を形成する場合には、特に重要である。
画像シーケンス速度、すなわち、走査速度である。超音
波画像化システムが問題の部位に向けて放射する超音波
エネルギのパルスは、有限の往復伝播時間を持つ。問題
の部位の深さや組織を貫通して伝播する速度が、往復伝
播時間を決定する要因である。当業者であれば周知の理
由により、超音波エネルギの次のパルスは、前のパルス
から戻ってくるエネルギが受信されるまで送信すること
ができない。そのため、往復伝播時間により最大パルス
速度は制限される。１つのパルス毎に問題の１つの点が
分離される場合には、往復伝播時間によっても、システ
ムの最大走査速度は制限される。走査速度は、血流のカ
ラー・ドップラー画像化や、速い画像速度でより高い側
部解像度で画像を形成する場合には、特に重要である。
【０００５】走査速度を向上させる１つの手法は、１つ
の送信パターンの広がりの中で、同じ時間に１つ以上の
方向からビームを受信する方法である。もう１つの手法
は、広い間隔を置いた１つ以上の方向に沿って音響パタ
ーンを同時に送信し、各送信パターンの広がりの中で、
１つ以上の方向から同時にビームを受信する方法であ
る。従来技術のシステムの場合には、複数の受信ビーム
は、並列に動作する複数のビーム形成装置により形成さ
れる。しかし、各ビーム形成装置が多くの回路を必要と
するので、この手法はコストが高く、また、同時に受信
する各ビームが、ビーム形成装置のビーム形成手段を完
全に使用する場合にだけしか使用することはできない。
の送信パターンの広がりの中で、同じ時間に１つ以上の
方向からビームを受信する方法である。もう１つの手法
は、広い間隔を置いた１つ以上の方向に沿って音響パタ
ーンを同時に送信し、各送信パターンの広がりの中で、
１つ以上の方向から同時にビームを受信する方法であ
る。従来技術のシステムの場合には、複数の受信ビーム
は、並列に動作する複数のビーム形成装置により形成さ
れる。しかし、各ビーム形成装置が多くの回路を必要と
するので、この手法はコストが高く、また、同時に受信
する各ビームが、ビーム形成装置のビーム形成手段を完
全に使用する場合にだけしか使用することはできない。
【０００６】図１は、Ｊ個の能動的変換器素子を使用
し、Ｎ個のビームを同時に受信することができる従来技
術のＭチャネル多重ビーム超音波フロントエンド・ビー
ム形成装置システム(M-channel multi-beam ultrasound
from end and beamformer system)１００のブロック図
である。能動的変換器素子からの信号は、交換網１１０
により処理され、さらに処理を行うために適当なチャネ
ルへ送られる。各チャネルは、信号予備調整ユニット１
２０（図面には、「予備調整」と表示してある）、デジ
タル化ユニット１３０、およびＮ個の遅延／アポディゼ
ーション・ユニット(delay/apodization unit)１４０ａ
−１４０ｎ（「遅延ユニット」）を含む。各チャネル
は、また、Ｎ個の入力を２つ有する総和ユニット（また
は、加算器）を含む。交換網１１０は、各超音波変換器
から超音波信号を受信し、この信号を信号処理素子へ選
択的に送る。交換網１１０により、システムの処理チャ
ネルの数は変換器の数より少なくなり、そのため、一組
の処理チャネルは、変換器アレーの複数の領域からの変
換器の信号を順次処理することができる。
し、Ｎ個のビームを同時に受信することができる従来技
術のＭチャネル多重ビーム超音波フロントエンド・ビー
ム形成装置システム(M-channel multi-beam ultrasound
from end and beamformer system)１００のブロック図
である。能動的変換器素子からの信号は、交換網１１０
により処理され、さらに処理を行うために適当なチャネ
ルへ送られる。各チャネルは、信号予備調整ユニット１
２０（図面には、「予備調整」と表示してある）、デジ
タル化ユニット１３０、およびＮ個の遅延／アポディゼ
ーション・ユニット(delay/apodization unit)１４０ａ
−１４０ｎ（「遅延ユニット」）を含む。各チャネル
は、また、Ｎ個の入力を２つ有する総和ユニット（また
は、加算器）を含む。交換網１１０は、各超音波変換器
から超音波信号を受信し、この信号を信号処理素子へ選
択的に送る。交換網１１０により、システムの処理チャ
ネルの数は変換器の数より少なくなり、そのため、一組
の処理チャネルは、変換器アレーの複数の領域からの変
換器の信号を順次処理することができる。
【０００７】各チャネルにおいては、予備調整ユニット
１２０は、交換網１１０からアナログ信号を受信し、そ
の信号をろ波または処理する。予備調整ユニットが発生
した出力信号は、デジタル化ユニット１３０によりサン
プリングまたはデジタル化され、結果として得られるデ
ジタル・サンプルは各遅延ユニット１４０ａ−１４０ｎ
に送られる。２からＭまでの各チャネルにおいては、チ
ャネルの（ｋ）番目の遅延ユニット１４０が発生した出
力信号は１からＮまでのすべてのｋに対するチャネルの
（ｋ）番目の加算器１５０の第１の入力に送られ、一
方、チャネルの（ｋ）番目の加算器の第２の入力は前の
隣接するチャネルの（ｋ）番目の遅延ユニットが発生し
た出力信号を受信する。それ故、（ｊ）番目のチャネル
においては、（ｋ）番目の加算器の第２の入力は、２か
らＭまでのすべてのチャネルに対して、また１からＮま
でのすべてのビームに対して、（ｊ−１）番目のチャネ
ルの（ｋ）番目の加算器が発生した出力信号を受信する
ように接続される。（ｊ）番目のチャネルにおいては、
（ｋ）番目の加算器が（ｋ）番目の受信ビームを表わす
出力信号を発生し、１からＮまでのすべてのビームに対
して（ｋ）番目の受信ビームを表わす出力信号を発生す
る。すべてのチャネルは同じアーキテクチャを使用す
る。しかし、第１のチャネルは前のチャネルの出力を使
用することができないので、第１のチャネルの遅延ユニ
ットの出力は、それぞれゼロまたはヌル信号レベルに等
しい数値に加算される。
１２０は、交換網１１０からアナログ信号を受信し、そ
の信号をろ波または処理する。予備調整ユニットが発生
した出力信号は、デジタル化ユニット１３０によりサン
プリングまたはデジタル化され、結果として得られるデ
ジタル・サンプルは各遅延ユニット１４０ａ−１４０ｎ
に送られる。２からＭまでの各チャネルにおいては、チ
ャネルの（ｋ）番目の遅延ユニット１４０が発生した出
力信号は１からＮまでのすべてのｋに対するチャネルの
（ｋ）番目の加算器１５０の第１の入力に送られ、一
方、チャネルの（ｋ）番目の加算器の第２の入力は前の
隣接するチャネルの（ｋ）番目の遅延ユニットが発生し
た出力信号を受信する。それ故、（ｊ）番目のチャネル
においては、（ｋ）番目の加算器の第２の入力は、２か
らＭまでのすべてのチャネルに対して、また１からＮま
でのすべてのビームに対して、（ｊ−１）番目のチャネ
ルの（ｋ）番目の加算器が発生した出力信号を受信する
ように接続される。（ｊ）番目のチャネルにおいては、
（ｋ）番目の加算器が（ｋ）番目の受信ビームを表わす
出力信号を発生し、１からＮまでのすべてのビームに対
して（ｋ）番目の受信ビームを表わす出力信号を発生す
る。すべてのチャネルは同じアーキテクチャを使用す
る。しかし、第１のチャネルは前のチャネルの出力を使
用することができないので、第１のチャネルの遅延ユニ
ットの出力は、それぞれゼロまたはヌル信号レベルに等
しい数値に加算される。
【０００８】Ｍ個の各チャネルからの（ｋ）番目の遅延
ユニットの出力を総和することにより形成されたＭ個の
遅延ユニットのグループは、（ｋ）番目のビームの受信
角度を制御するための「ビーム形成装置」となる。その
ため、システムは、Ｎ個のビームの受信を制御するため
に、Ｎ個のビーム形成装置を使用する。それ故、チャネ
ルの加算器はＮ個の総和ツリーを形成する。（ｋ）番目
の総和ツリーは、１からＮまでのｎ個のすべてのビーム
に対して、Ｍ個のチャネルすべての中で（ｋ）番目のビ
ーム形成装置が発生した出力信号を総和する。
ユニットの出力を総和することにより形成されたＭ個の
遅延ユニットのグループは、（ｋ）番目のビームの受信
角度を制御するための「ビーム形成装置」となる。その
ため、システムは、Ｎ個のビームの受信を制御するため
に、Ｎ個のビーム形成装置を使用する。それ故、チャネ
ルの加算器はＮ個の総和ツリーを形成する。（ｋ）番目
の総和ツリーは、１からＮまでのｎ個のすべてのビーム
に対して、Ｍ個のチャネルすべての中で（ｋ）番目のビ
ーム形成装置が発生した出力信号を総和する。
【０００９】図２ａおよび図２ｂは、リップシュッツに
付与された１９９５年１１月２８日付け米国特許第５，
４６９，８５１号（以後’８５１特許と呼ぶ）が記載す
るシステム２００，２０１のブロック図である。このシ
ステムは、図１のシステムと同じ結果を達成するが部品
の数は少ない。予備調整ユニット１２０およびデジタル
化ユニット２３０の他に、各チャネルは、（Ｍ×Ｎ）個
の加算器を含むのではなく、（以後、ＴＤＭバスと呼
ぶ）１つの時分割多重バス、および１つのＴＤＭ遅延お
よびアポディゼーション・ユニット２４０を含み、１−
Ｍまでの各チャネルは、１つのＴＤＭ総和ユニット２５
０を含む。各チャネルにおいては、その処理速度の１／
Ｎだけに対して、図１のシステムに内蔵されている、Ｎ
個の遅延ユニットの処理手段が使用される場合には、図
１のシステムに内蔵されているＮ個の遅延ユニット１４
０の代わりにＴＤＭ遅延およびアポディゼーション・ユ
ニット(apodization unit)２４０が効果的に使用され
る。ＴＤＭ総和ユニット２５０は、ＴＤＭ遅延ユニット
２４０と同期し、そのため、（ｊ）番目のチャネルのＴ
ＤＭ総和ユニット２５０は、Ｎ個の受信したすべてのビ
ームを表わす、総和したＴＤＭ出力信号を発生する。こ
のようにして、一時的に一部だけが使用される、図１の
Ｎ個のビーム形成装置の代わりに、（完全に使用され
る）図２の１つのＴＤＭビーム形成装置を使用すること
により、システムを実行するために必要な、ハードウェ
アの構成部材の数が少なくてすむようになり、システム
のコストがかなり削減される。
付与された１９９５年１１月２８日付け米国特許第５，
４６９，８５１号（以後’８５１特許と呼ぶ）が記載す
るシステム２００，２０１のブロック図である。このシ
ステムは、図１のシステムと同じ結果を達成するが部品
の数は少ない。予備調整ユニット１２０およびデジタル
化ユニット２３０の他に、各チャネルは、（Ｍ×Ｎ）個
の加算器を含むのではなく、（以後、ＴＤＭバスと呼
ぶ）１つの時分割多重バス、および１つのＴＤＭ遅延お
よびアポディゼーション・ユニット２４０を含み、１−
Ｍまでの各チャネルは、１つのＴＤＭ総和ユニット２５
０を含む。各チャネルにおいては、その処理速度の１／
Ｎだけに対して、図１のシステムに内蔵されている、Ｎ
個の遅延ユニットの処理手段が使用される場合には、図
１のシステムに内蔵されているＮ個の遅延ユニット１４
０の代わりにＴＤＭ遅延およびアポディゼーション・ユ
ニット(apodization unit)２４０が効果的に使用され
る。ＴＤＭ総和ユニット２５０は、ＴＤＭ遅延ユニット
２４０と同期し、そのため、（ｊ）番目のチャネルのＴ
ＤＭ総和ユニット２５０は、Ｎ個の受信したすべてのビ
ームを表わす、総和したＴＤＭ出力信号を発生する。こ
のようにして、一時的に一部だけが使用される、図１の
Ｎ個のビーム形成装置の代わりに、（完全に使用され
る）図２の１つのＴＤＭビーム形成装置を使用すること
により、システムを実行するために必要な、ハードウェ
アの構成部材の数が少なくてすむようになり、システム
のコストがかなり削減される。
【００１０】図２ｂは、図２ａのものとは異なるアーキ
テクチャを持つ別のシステム２０１のブロック図であ
る。１からＭまでの各チャネルにＴＤＭ総和ユニットを
使用し、チャネルを直列に総和する代わりに、１つの並
列ＴＤＭ総和ユニット２５０がＭ個のＴＤＭ出力をすべ
て受け入れ、Ｎ個の受信ビームすべてを表わすＴＤＭ出
力信号を発生する。この従来技術のデバイスの一実施例
の場合には、システムは、１６チャネルずつの８つのグ
ループに分割される１２８のチャネルを含む。１６チャ
ネルずつの各グループは、８つの別々のＴＤＭビームの
総和を形成するために、図２ａに示す１６のＴＤＭ総和
ユニットを含むように構成される。８つのＴＤＭビーム
の総和は、図２ｂＮＯシステムに類似している１つのＴ
ＤＭ総和ユニット２５０により結合される。
テクチャを持つ別のシステム２０１のブロック図であ
る。１からＭまでの各チャネルにＴＤＭ総和ユニットを
使用し、チャネルを直列に総和する代わりに、１つの並
列ＴＤＭ総和ユニット２５０がＭ個のＴＤＭ出力をすべ
て受け入れ、Ｎ個の受信ビームすべてを表わすＴＤＭ出
力信号を発生する。この従来技術のデバイスの一実施例
の場合には、システムは、１６チャネルずつの８つのグ
ループに分割される１２８のチャネルを含む。１６チャ
ネルずつの各グループは、８つの別々のＴＤＭビームの
総和を形成するために、図２ａに示す１６のＴＤＭ総和
ユニットを含むように構成される。８つのＴＤＭビーム
の総和は、図２ｂＮＯシステムに類似している１つのＴ
ＤＭ総和ユニット２５０により結合される。
【００１１】’８５１特許が開示しているシステムのよ
うなＴＤＭシステムは、処理中のビームの数に比例する
データ速度で、ＴＤＭデータ・ストリームを形成する。
これらシステムの場合には、総和ユニットと画像処理シ
ステムとの間の回路インターフェースのところでは、低
いデータ速度が望ましい。何故なら、設計および製造に
関連する有害な周波数依存の影響が、周波数が高くなる
につれて大きくなるからである。これらの影響を緩和し
ようとすると、多くの場合、製造コストが高くなる。
うなＴＤＭシステムは、処理中のビームの数に比例する
データ速度で、ＴＤＭデータ・ストリームを形成する。
これらシステムの場合には、総和ユニットと画像処理シ
ステムとの間の回路インターフェースのところでは、低
いデータ速度が望ましい。何故なら、設計および製造に
関連する有害な周波数依存の影響が、周波数が高くなる
につれて大きくなるからである。これらの影響を緩和し
ようとすると、多くの場合、製造コストが高くなる。
【００１２】従って、本発明の１つの目的は、超音波変
換器アレーから受信した信号を処理するための改良形超
音波ビーム形成装置を提供することである。
換器アレーから受信した信号を処理するための改良形超
音波ビーム形成装置を提供することである。
【００１３】本発明のもう１つの目的は、遅延時間多重
化サンプルのストリームを２つまたはそれ以上のビーム
に対応するサンプルの個々のストリームに変換する超音
波変換器アレーから受信した信号を処理するための改良
形超音波ビーム形成装置を提供することである。
化サンプルのストリームを２つまたはそれ以上のビーム
に対応するサンプルの個々のストリームに変換する超音
波変換器アレーから受信した信号を処理するための改良
形超音波ビーム形成装置を提供することである。
【００１４】本発明のさらにもう１つの目的は、遅延時
間多重化サンプルのストリームを、個々のストリームの
データ速度が、時間多重化サンプルのデータ速度の１／
２である２つまたはそれ以上のビームに対応するサンプ
ルの個々のストリームに変換する超音波変換器アレーか
ら受信した信号を処理するための改良形超音波ビーム形
成装置を提供することである。
間多重化サンプルのストリームを、個々のストリームの
データ速度が、時間多重化サンプルのデータ速度の１／
２である２つまたはそれ以上のビームに対応するサンプ
ルの個々のストリームに変換する超音波変換器アレーか
ら受信した信号を処理するための改良形超音波ビーム形
成装置を提供することである。
【００１５】本発明のさらにもう１つの目的は、遅延時
間多重化サンプルのストリームを、個々のストリームの
データ速度が、受信信号のデータ速度の２倍である２つ
またはそれ以上のビームに対応するサンプルの個々のス
トリームに変換する超音波変換器アレーから受信した信
号を処理するための改良形超音波ビーム形成装置を提供
することである。
間多重化サンプルのストリームを、個々のストリームの
データ速度が、受信信号のデータ速度の２倍である２つ
またはそれ以上のビームに対応するサンプルの個々のス
トリームに変換する超音波変換器アレーから受信した信
号を処理するための改良形超音波ビーム形成装置を提供
することである。
【００１６】
【発明の概要】本発明は、能動的超音波変換器アレーを
使用して、例えば、人体のような、画像化される媒体か
ら反射した超音波信号のような超音波信号を処理するた
めのシステムに関する。ビーム操作および焦点合わせを
使用することにより、媒体のある特性を表わす画像を形
成するために、超音波エネルギを使用することができ
る。送信エネルギのビーム操作および焦点合わせは、超
音波変換器アレーの各素子が発生する送信パルスを予め
定めた時間だけ遅延させることにより行うことができ
る。ビーム操作および焦点合わせは、媒体から受信する
反射信号を配列し、調整するために、受信信号を処理す
る際に、時間的に遅延させることにより類似の方法で行
われる。
使用して、例えば、人体のような、画像化される媒体か
ら反射した超音波信号のような超音波信号を処理するた
めのシステムに関する。ビーム操作および焦点合わせを
使用することにより、媒体のある特性を表わす画像を形
成するために、超音波エネルギを使用することができ
る。送信エネルギのビーム操作および焦点合わせは、超
音波変換器アレーの各素子が発生する送信パルスを予め
定めた時間だけ遅延させることにより行うことができ
る。ビーム操作および焦点合わせは、媒体から受信する
反射信号を配列し、調整するために、受信信号を処理す
る際に、時間的に遅延させることにより類似の方法で行
われる。
【００１７】本発明の場合、システムは、超音波変換器
アレーから受信した信号を処理する。上記システムは複
数の処理チャネルを含み、各チャネルは、交換網を通し
て変換器素子からの信号を処理するために、変換器アレ
ーの中の１つの変換器と関連している。交換網により、
システムは異なる素子を特定のチャネルに選択的に接続
することができ、そうすることにより、ＭがＪより少な
い場合、Ｍ本の処理チャネルを、Ｊ個の変換器素子から
なる全アレーを順次処理するために使用することができ
る。各チャネルは、信号の利得を調整し、信号を制限
し、および／または信号を正しくろ波するために、信号
を調整する予備調整ユニットを含むことができる。ま
た、各チャネルは、予備調整ユニットから受信した調整
された信号をサンプリングし、調整された信号のデジタ
ル化したサンプルを生成するデジタル化ユニットを含む
ことができる。各チャネルはまた、各デジタル・サンプ
ルを１つまたはそれ以上のビームを形成するために遅延
し、時分割多重化したデジタル・サンプルのストリーム
を含む第１の信号にするための時分割多重化遅延および
アポディゼーション・ユニットを含むこともできる。
アレーから受信した信号を処理する。上記システムは複
数の処理チャネルを含み、各チャネルは、交換網を通し
て変換器素子からの信号を処理するために、変換器アレ
ーの中の１つの変換器と関連している。交換網により、
システムは異なる素子を特定のチャネルに選択的に接続
することができ、そうすることにより、ＭがＪより少な
い場合、Ｍ本の処理チャネルを、Ｊ個の変換器素子から
なる全アレーを順次処理するために使用することができ
る。各チャネルは、信号の利得を調整し、信号を制限
し、および／または信号を正しくろ波するために、信号
を調整する予備調整ユニットを含むことができる。ま
た、各チャネルは、予備調整ユニットから受信した調整
された信号をサンプリングし、調整された信号のデジタ
ル化したサンプルを生成するデジタル化ユニットを含む
ことができる。各チャネルはまた、各デジタル・サンプ
ルを１つまたはそれ以上のビームを形成するために遅延
し、時分割多重化したデジタル・サンプルのストリーム
を含む第１の信号にするための時分割多重化遅延および
アポディゼーション・ユニットを含むこともできる。
【００１８】本発明のある実施例の場合には、第１の信
号が１つのだけのビームを形成するための遅延時分割多
重デジタル・サンプルを含んでいる場合には、各チャネ
ルは、また、第１の信号を遅延デジタル・サンプルの複
数のストリームにデマルチプレクスするためのデマルチ
プレクス化ユニットを含むことができる。そのため、各
ストリームは第１のストリームからのデジタル・サンプ
ルのある部分に対応する。例えば、第１の信号は、２つ
のストリーム、すなわち、高次のストリームと低次のス
トリームにデマルチプレクスすることができる。この場
合、高次のストリームは第１の信号ストリーム内の各デ
ジタル・サンプルの最上位の半分を含み、低次のストリ
ームは第１の信号ストリーム内の各デジタル・サンプル
の最低位の半分を含む。ストリームは、さらに、複数の
総和信号を形成するために、各処理チャネルからの信号
の対応する各ストリームを総和する複数の総和ユニット
を含むことができる。この場合、各ストリームは、信号
ビームを表わすデータ・ストリームのある部分に対応す
る。
号が１つのだけのビームを形成するための遅延時分割多
重デジタル・サンプルを含んでいる場合には、各チャネ
ルは、また、第１の信号を遅延デジタル・サンプルの複
数のストリームにデマルチプレクスするためのデマルチ
プレクス化ユニットを含むことができる。そのため、各
ストリームは第１のストリームからのデジタル・サンプ
ルのある部分に対応する。例えば、第１の信号は、２つ
のストリーム、すなわち、高次のストリームと低次のス
トリームにデマルチプレクスすることができる。この場
合、高次のストリームは第１の信号ストリーム内の各デ
ジタル・サンプルの最上位の半分を含み、低次のストリ
ームは第１の信号ストリーム内の各デジタル・サンプル
の最低位の半分を含む。ストリームは、さらに、複数の
総和信号を形成するために、各処理チャネルからの信号
の対応する各ストリームを総和する複数の総和ユニット
を含むことができる。この場合、各ストリームは、信号
ビームを表わすデータ・ストリームのある部分に対応す
る。
【００１９】本発明の他の実施例の場合には、第１の信
号が、１つ以上のビームを形成するための遅延時分割多
重デジタル・サンプルを含んでいる場合には、各チャネ
ルは、また、第１の信号を遅延デジタル・サンプルの複
数のストリームにデマルチプレクスするためのビーム・
デマルチプレクス化ユニットを含むことができる。この
場合、各ストリームは信号ビームを表わすデータ・スト
リームに対応する。システムは、さらに、総和信号の複
数のストリームを生成するために、各処理チャネルから
の第２の信号の対応する各ストリームを総和する複数の
総和ユニットを含むことができる。この場合、各ストリ
ームは、信号ビームを表わすデータ・ストリームに対応
する。
号が、１つ以上のビームを形成するための遅延時分割多
重デジタル・サンプルを含んでいる場合には、各チャネ
ルは、また、第１の信号を遅延デジタル・サンプルの複
数のストリームにデマルチプレクスするためのビーム・
デマルチプレクス化ユニットを含むことができる。この
場合、各ストリームは信号ビームを表わすデータ・スト
リームに対応する。システムは、さらに、総和信号の複
数のストリームを生成するために、各処理チャネルから
の第２の信号の対応する各ストリームを総和する複数の
総和ユニットを含むことができる。この場合、各ストリ
ームは、信号ビームを表わすデータ・ストリームに対応
する。
【００２０】上記実施例のいずれかからの総和信号は、
システムを汎用コンピュータ・システムの外部データ・
バスのような外部データ・バスに接続するバス・インタ
ーフェース・ユニットに入力することができる。汎用コ
ンピュータ・システムは、さらに、走査した媒体のある
特性を表わすビデオ画像を形成するために、ビーム・デ
ータを処理することができる。
システムを汎用コンピュータ・システムの外部データ・
バスのような外部データ・バスに接続するバス・インタ
ーフェース・ユニットに入力することができる。汎用コ
ンピュータ・システムは、さらに、走査した媒体のある
特性を表わすビデオ画像を形成するために、ビーム・デ
ータを処理することができる。
【００２１】本発明の他の実施例の場合には、同じシス
テムは、異なる周波数で受信した１つ、２つまたは４つ
のビームを形成するために、信号を処理することができ
る。信号を多重化したり、またはデマルチプレクスした
りすることにより、ビーム形成装置が、１ビーム構成で
あっても、２ビーム構成であっても、４ビーム構成であ
っても、総和信号の最大データ速度およびバス幅を同じ
にすることができる。それ故、１つ、２つまたは４つの
ビームに対する出力は、適当なデータ処理能力を持つ汎
用コンピュータ・システムの外部データ・バスにインタ
ーフェースすることができる。
テムは、異なる周波数で受信した１つ、２つまたは４つ
のビームを形成するために、信号を処理することができ
る。信号を多重化したり、またはデマルチプレクスした
りすることにより、ビーム形成装置が、１ビーム構成で
あっても、２ビーム構成であっても、４ビーム構成であ
っても、総和信号の最大データ速度およびバス幅を同じ
にすることができる。それ故、１つ、２つまたは４つの
ビームに対する出力は、適当なデータ処理能力を持つ汎
用コンピュータ・システムの外部データ・バスにインタ
ーフェースすることができる。
【００２２】
【発明の詳細な記述】添付の図面を参照しながら、以下
の説明を読めば、本発明の上記および他の目的、その種
々の特徴、および本発明の自身をよりよく理解すること
ができるだろう。
の説明を読めば、本発明の上記および他の目的、その種
々の特徴、および本発明の自身をよりよく理解すること
ができるだろう。
【００２３】本発明の好ましい実施例は、人体の横断面
を表わす画像を形成するための変換器アレー超音波画像
化システムに関する。この技術は、例えば、患者を診断
し、治療するために、医療の分野で使用される。この技
術は、診断または治療対象の人体の一部に超音波エネル
ギのビームを発生し、照射することにより、そして、ビ
ームが照射される人体の一部から反射する超音波エネル
ギを測定することにより行われる。複数のビームを同時
に処理することにより、種々の利益を実現することがで
きる。
を表わす画像を形成するための変換器アレー超音波画像
化システムに関する。この技術は、例えば、患者を診断
し、治療するために、医療の分野で使用される。この技
術は、診断または治療対象の人体の一部に超音波エネル
ギのビームを発生し、照射することにより、そして、ビ
ームが照射される人体の一部から反射する超音波エネル
ギを測定することにより行われる。複数のビームを同時
に処理することにより、種々の利益を実現することがで
きる。
【００２４】図３は、本発明の超音波ビーム形成装置３
００の簡単なブロック図である。超音波ビーム形成装置
３００は、複数のチャネルを含み、各チャネルは、信号
処理を行っている間に、交換網３１０を通して変換器ア
レーの能動的超音波変換器から信号を受信することがで
きる。各変換器素子は、送信機および受信機として機能
し、走査対象の媒体に照射される超音波エネルギのパル
スを発生する。上記エネルギの焦点を媒体内の特定の部
位に合わせてビームを発生するために、上記パルスの振
幅、および他の変換器に対する上記パルスの時間的遅延
が制御される。
００の簡単なブロック図である。超音波ビーム形成装置
３００は、複数のチャネルを含み、各チャネルは、信号
処理を行っている間に、交換網３１０を通して変換器ア
レーの能動的超音波変換器から信号を受信することがで
きる。各変換器素子は、送信機および受信機として機能
し、走査対象の媒体に照射される超音波エネルギのパル
スを発生する。上記エネルギの焦点を媒体内の特定の部
位に合わせてビームを発生するために、上記パルスの振
幅、および他の変換器に対する上記パルスの時間的遅延
が制御される。
【００２５】超音波変換器は、複数の走査ラインに沿っ
て超音波エネルギを送信し、受信することができるアレ
ーに配置されている。種々の走査パターンによるデータ
は、走査中の媒体の超音波画像を形成するために、周知
の技術により処理することができる。
て超音波エネルギを送信し、受信することができるアレ
ーに配置されている。種々の走査パターンによるデータ
は、走査中の媒体の超音波画像を形成するために、周知
の技術により処理することができる。
【００２６】本発明のある実施例の場合には、各チャネ
ルは、デジタル化ユニット３３０によりデジタル化され
るライン３２２上の信号を準備するために、変換器から
受信した信号を調整するための予備調整ユニット３２０
を含む。予備調整ユニットは、動的利得制御および等化
機能、信号制限機能、および／またはノイズおよび不必
要な成分を除去するための信号ろ波機能を行う素子を含
むことができる。
ルは、デジタル化ユニット３３０によりデジタル化され
るライン３２２上の信号を準備するために、変換器から
受信した信号を調整するための予備調整ユニット３２０
を含む。予備調整ユニットは、動的利得制御および等化
機能、信号制限機能、および／またはノイズおよび不必
要な成分を除去するための信号ろ波機能を行う素子を含
むことができる。
【００２７】好ましい実施例の場合には、予備調整され
た信号は、デジタル化したサンプルのストリームを発生
するアナログ−デジタル・コンバータ、または特定の時
点で、それぞれ、変換器により受信した超音波エネルギ
に対応するライン３２２上のデータ・ユニットのような
デジタル化ユニット３３０に送られる。デジタル化ユニ
ット３３０は、デジタル化されている信号に対して、適
当な速度で、ライン３２２上で予備調整された信号をサ
ンプリングする。ある実施例の場合には、デジタル化ユ
ニットのサンプリング速度ｆｓは、それぞれ、１本のビ
ームを形成するビーム形成装置、２本のビームを形成す
るビーム形成装置、および４本のビームを形成するビー
ム形成装置に対して、４０ＭＨｚ、２０ＭＨｚおよび１
０ＭＨｚである。
た信号は、デジタル化したサンプルのストリームを発生
するアナログ−デジタル・コンバータ、または特定の時
点で、それぞれ、変換器により受信した超音波エネルギ
に対応するライン３２２上のデータ・ユニットのような
デジタル化ユニット３３０に送られる。デジタル化ユニ
ット３３０は、デジタル化されている信号に対して、適
当な速度で、ライン３２２上で予備調整された信号をサ
ンプリングする。ある実施例の場合には、デジタル化ユ
ニットのサンプリング速度ｆｓは、それぞれ、１本のビ
ームを形成するビーム形成装置、２本のビームを形成す
るビーム形成装置、および４本のビームを形成するビー
ム形成装置に対して、４０ＭＨｚ、２０ＭＨｚおよび１
０ＭＨｚである。
【００２８】各処理チャネルにおいては、ライン３４２
上で、遅延した時分割多重（delayed ＴＤＭ）サンプル
を形成するために、デジタル・サンプルのストリーム
が、時分割多重遅延およびアポディゼーション・ユニッ
ト３４０により処理される。ストリームの各サンプルに
対して、時分割多重遅延およびアポディゼーション・パ
ラメータを順次適用することにより、サンプルのストリ
ームからの複数のビームが形成される。それ故、４本の
ビームを形成するするように構成されたビーム形成装置
システムの場合には、各サンプルは、最初は、第１の受
信ビームを形成し、次に第２の受信ビームを形成し、第
３のビームを形成し、そして最後に第４のビームを形成
するために順次処理される。その後で、次のサンプルに
対して、同じプロセスが反復して行われる。それ故、４
本のビームの処理は、タイミングよく多重化されたビー
ム形成装置の同じ回路により行われる。通常、異なるビ
ームは、変換器に対して異なる焦点または異なる角度を
持つ。当業者であれば周知のように、必要な遅延および
アポディゼーションの一般式は、超音波アレー内の各変
換器素子の物理的位置、受信機ビームの角度、および焦
点から各変換器素子までの距離の関数である。
上で、遅延した時分割多重（delayed ＴＤＭ）サンプル
を形成するために、デジタル・サンプルのストリーム
が、時分割多重遅延およびアポディゼーション・ユニッ
ト３４０により処理される。ストリームの各サンプルに
対して、時分割多重遅延およびアポディゼーション・パ
ラメータを順次適用することにより、サンプルのストリ
ームからの複数のビームが形成される。それ故、４本の
ビームを形成するするように構成されたビーム形成装置
システムの場合には、各サンプルは、最初は、第１の受
信ビームを形成し、次に第２の受信ビームを形成し、第
３のビームを形成し、そして最後に第４のビームを形成
するために順次処理される。その後で、次のサンプルに
対して、同じプロセスが反復して行われる。それ故、４
本のビームの処理は、タイミングよく多重化されたビー
ム形成装置の同じ回路により行われる。通常、異なるビ
ームは、変換器に対して異なる焦点または異なる角度を
持つ。当業者であれば周知のように、必要な遅延および
アポディゼーションの一般式は、超音波アレー内の各変
換器素子の物理的位置、受信機ビームの角度、および焦
点から各変換器素子までの距離の関数である。
【００２９】図３に示すように、ライン３４２上の遅延
ＴＤＭサンプルのＮ本のビームを表わすストリームは、
各ライン３６２ａ乃至３６２ｎ上で、遅延サンプルのＮ
本のストリームを形成するために、デマルチプレクサ３
６０によりデマルチプレクスされる。各ストリームは１
本のビームに対応する。各チャネルからの特定のビーム
に対応する各ビームは、総和素子３５０ａ−３５０ｎに
より総和される。形成された数値は、Ｎ本の各ビームの
受信信号強度の時間同期総和を表わす。
ＴＤＭサンプルのＮ本のビームを表わすストリームは、
各ライン３６２ａ乃至３６２ｎ上で、遅延サンプルのＮ
本のストリームを形成するために、デマルチプレクサ３
６０によりデマルチプレクスされる。各ストリームは１
本のビームに対応する。各チャネルからの特定のビーム
に対応する各ビームは、総和素子３５０ａ−３５０ｎに
より総和される。形成された数値は、Ｎ本の各ビームの
受信信号強度の時間同期総和を表わす。
【００３０】図４ａは、本発明の好ましい実施例による
１本のビームを形成するように構成された４チャネル・
ビーム形成装置回路である。この実施例の場合には、各
チャネルのデジタル化ユニットのサンプリング速度ｆｓ
は４０ＭＨｚであり、上記デジタル化ユニットは、４０
ＭＨｚのデータ速度で１０ビットのサンプルを形成す
る。ＴＤＭ遅延およびアポディゼーション機能を行う各
チャネル４４０の時分割多重遅延ユニットは、１０ビッ
ト・デジタルサンプルを受信し、１２ビット遅延したス
トリームを形成する。ＴＤＭサンプルのデータ速度も４
０ＭＨｚである。この実施例の場合には、遅延ＴＤＭス
トリームは、ビーム・デマルチプレクサ４６０により処
理される。しかし、ビームは１本しかないので、デマル
チプレクシング機能は実行されない。他の実施例の場合
には、ビーム・デマルチプレクサ４６０をバイパスする
こともできるし、使用しなくてもよい。４０ＭＨｚの遅
延ＴＤＭストリームが世界時間デマルチプレクサ(World
Time Demultiplexer)４６５により受信され、このデマ
ルチプレクサは、１つのビームＴＤＭストリームを１２
より大きいあるビット数の２つのストリームにデマルチ
プレクスし、４チャネルのデータの総和により広くなっ
たダイナミック・レンジを収容する。２つの各ストリー
ムは、元の速度の１／２の速度で、元のストリームの一
部を含む。一方のストリームが奇数のデータ単位または
語を含み、他方のストリームが偶数のデータ単位または
語を含むことが好ましい。ビームの特定の部分、この実
施例の場合には、奇数および偶数ストリームに対応する
各ストリームは、各チャネルからの総和素子４５０ａお
よび４５０ｂにより総和される。形成された数値は、ビ
ームの１／２に対する受信信号強度の時間同期総和を表
わす。その後で、ビーム形成装置回路の４本のチャネル
のデータを総和することにより得られた偶数語および奇
数語は、（データ経路内の）前の４チャネルビーム形成
装置回路のデータの総和である対応する語と加算器４７
０ａおよび４７０ｂで総和される。そして、結果は、
（データ経路内の）以降の４つのチャネルビーム形成装
置回路への出力になる。
１本のビームを形成するように構成された４チャネル・
ビーム形成装置回路である。この実施例の場合には、各
チャネルのデジタル化ユニットのサンプリング速度ｆｓ
は４０ＭＨｚであり、上記デジタル化ユニットは、４０
ＭＨｚのデータ速度で１０ビットのサンプルを形成す
る。ＴＤＭ遅延およびアポディゼーション機能を行う各
チャネル４４０の時分割多重遅延ユニットは、１０ビッ
ト・デジタルサンプルを受信し、１２ビット遅延したス
トリームを形成する。ＴＤＭサンプルのデータ速度も４
０ＭＨｚである。この実施例の場合には、遅延ＴＤＭス
トリームは、ビーム・デマルチプレクサ４６０により処
理される。しかし、ビームは１本しかないので、デマル
チプレクシング機能は実行されない。他の実施例の場合
には、ビーム・デマルチプレクサ４６０をバイパスする
こともできるし、使用しなくてもよい。４０ＭＨｚの遅
延ＴＤＭストリームが世界時間デマルチプレクサ(World
Time Demultiplexer)４６５により受信され、このデマ
ルチプレクサは、１つのビームＴＤＭストリームを１２
より大きいあるビット数の２つのストリームにデマルチ
プレクスし、４チャネルのデータの総和により広くなっ
たダイナミック・レンジを収容する。２つの各ストリー
ムは、元の速度の１／２の速度で、元のストリームの一
部を含む。一方のストリームが奇数のデータ単位または
語を含み、他方のストリームが偶数のデータ単位または
語を含むことが好ましい。ビームの特定の部分、この実
施例の場合には、奇数および偶数ストリームに対応する
各ストリームは、各チャネルからの総和素子４５０ａお
よび４５０ｂにより総和される。形成された数値は、ビ
ームの１／２に対する受信信号強度の時間同期総和を表
わす。その後で、ビーム形成装置回路の４本のチャネル
のデータを総和することにより得られた偶数語および奇
数語は、（データ経路内の）前の４チャネルビーム形成
装置回路のデータの総和である対応する語と加算器４７
０ａおよび４７０ｂで総和される。そして、結果は、
（データ経路内の）以降の４つのチャネルビーム形成装
置回路への出力になる。
【００３１】図４ｂは、本発明の好ましい実施例によ
る、２本のビームを形成するように構成された４チャネ
ル・ビーム形成装置回路である。この実施例の場合に
は、各チャネルのデジタル化ユニットのサンプリング速
度ｆｓは２０ＭＨｚであり、上記デジタル化ユニット
は、２０ＭＨｚのデータ速度で１０ビットのサンプルを
供給する。ＴＤＭ遅延およびアポディゼーション機能を
行う各チャネル４４０の時分割多重遅延ユニットは、１
０ビットの２０ＭＨｚサンプル・ストリームを受信し、
２つの異なるビームを形成するように、遅延およびアポ
ディゼーションされた１２ビットの処理済みサンプルの
２つのインターリーブされたストリームを形成する。２
つのインターリーブされた各ストリームの処理済みサン
プルは２０ＭＨｚで形成されるので、ＴＤＭ遅延および
アポディゼーション回路４４０は、４０ＭＨｚの速度で
処理済みの語を発生する。この実施例の場合には、遅延
およびアポディゼーション回路４４０の出力はビーム・
デマルチプレクサ４６０により処理され、上記ビーム・
デマルチプレクサは、それぞれが２つのビームの一方に
対応する２つの遅延ストリームを生成するために、スト
リームをデマルチプレクスする。デマルチプレクスされ
た各ストリームは、遅延ＴＤＭストリームを含み、その
サンプルは２０ＭＨｚの速度と１２より大きい数のビッ
トを含み、４つのチャネルのデータを総和することによ
り広くなったダイナミック・レンジを収容する。２０Ｍ
ＨＺの各遅延ＴＤＭストリームは世界時間デマルチプレ
クサ４６５により受信されるが、上記デマルチプレクサ
は、デマルチプレクスした各遅延ＴＤＭストリームを不
能にするか、総和ユニット４５０ａおよび４５０ｂに単
に通過させる。他の実施例の場合には、世界時間デマル
チプレクサ４６５をバイパスすることもできるし、回路
アーキテクチャから除外することもできる。各チャネル
からの特定のビームに対応する各ストリームは総和素子
４５０ａおよび４５０ｂにより総和される。生成された
数値は各ビームの受信信号強度の時間同期総和を表わ
す。その後で、ビーム形成装置回路の４つのチャネルの
データを総和することによって得られた第１のビーム・
データ語と第２のビーム・データ語とは、加算器４５０
ａおよび４５０ｂで他の４つのチャネルのビーム形成装
置回路のデータの総和である対応する語と総和される。
そして、結果は、もう１つの４つのチャネルビーム形成
装置回路への出力となる。
る、２本のビームを形成するように構成された４チャネ
ル・ビーム形成装置回路である。この実施例の場合に
は、各チャネルのデジタル化ユニットのサンプリング速
度ｆｓは２０ＭＨｚであり、上記デジタル化ユニット
は、２０ＭＨｚのデータ速度で１０ビットのサンプルを
供給する。ＴＤＭ遅延およびアポディゼーション機能を
行う各チャネル４４０の時分割多重遅延ユニットは、１
０ビットの２０ＭＨｚサンプル・ストリームを受信し、
２つの異なるビームを形成するように、遅延およびアポ
ディゼーションされた１２ビットの処理済みサンプルの
２つのインターリーブされたストリームを形成する。２
つのインターリーブされた各ストリームの処理済みサン
プルは２０ＭＨｚで形成されるので、ＴＤＭ遅延および
アポディゼーション回路４４０は、４０ＭＨｚの速度で
処理済みの語を発生する。この実施例の場合には、遅延
およびアポディゼーション回路４４０の出力はビーム・
デマルチプレクサ４６０により処理され、上記ビーム・
デマルチプレクサは、それぞれが２つのビームの一方に
対応する２つの遅延ストリームを生成するために、スト
リームをデマルチプレクスする。デマルチプレクスされ
た各ストリームは、遅延ＴＤＭストリームを含み、その
サンプルは２０ＭＨｚの速度と１２より大きい数のビッ
トを含み、４つのチャネルのデータを総和することによ
り広くなったダイナミック・レンジを収容する。２０Ｍ
ＨＺの各遅延ＴＤＭストリームは世界時間デマルチプレ
クサ４６５により受信されるが、上記デマルチプレクサ
は、デマルチプレクスした各遅延ＴＤＭストリームを不
能にするか、総和ユニット４５０ａおよび４５０ｂに単
に通過させる。他の実施例の場合には、世界時間デマル
チプレクサ４６５をバイパスすることもできるし、回路
アーキテクチャから除外することもできる。各チャネル
からの特定のビームに対応する各ストリームは総和素子
４５０ａおよび４５０ｂにより総和される。生成された
数値は各ビームの受信信号強度の時間同期総和を表わ
す。その後で、ビーム形成装置回路の４つのチャネルの
データを総和することによって得られた第１のビーム・
データ語と第２のビーム・データ語とは、加算器４５０
ａおよび４５０ｂで他の４つのチャネルのビーム形成装
置回路のデータの総和である対応する語と総和される。
そして、結果は、もう１つの４つのチャネルビーム形成
装置回路への出力となる。
【００３２】図４ｃは、本発明の好ましい実施例によ
り、４つのビームを形成するように構成された４チャネ
ル・ビーム形成装置回路である。この実施例の場合に
は、各チャネルのデジタル化ユニットのサンプリング速
度ｆｓは１０ＭＨｚであり、デジタル化ユニットは１０
ＭＨｚのデータ速度で１０ビットのサンプルを供給す
る。ＴＤＭ遅延およびアポディゼーション機能を行う各
チャネル４４０の時分割多重遅延ユニットは、１０ビッ
トの１０ＭＨｚサンプル・ストリームを受信し、４つの
異なるビームを形成するように、遅延およびアポディゼ
ーションされた１２ビットの処理済みサンプルの４つの
インターリーブされたストリームを形成する。４つのイ
ンターリーブされた各ストリームの処理済みサンプルは
１０ＭＨｚで形成されるので、ＴＤＭ遅延およびアポデ
ィゼーション回路４４０は、４０ＭＨｚの速度で処理済
みの語を発生する。この実施例の場合には、ＴＤＭ遅延
およびアポディゼーション・ユニット４４０の出力はビ
ーム・デマルチプレクサ４６０により処理され、上記ビ
ーム・デマルチプレクサは、それぞれが４つのビームの
中の１つに対応する４つの遅延ストリームを生成するた
めにストリームをデマルチプレクスする。デマルチプレ
クスされた各ストリームは遅延ＴＤＭストリームを含
み、そのサンプルは、１０ＭＨｚの速度と１２より大き
い数のビットと含み、４つのチャネルのデータを総和す
ることにより広くなったダイナミック・レンジを収容す
る。１０ＭＨＺの各遅延ＴＤＭストリームは世界時間デ
マルチプレクサ４６５により受信されるが、上記デマル
チプレクサは、新しいＴＤＭストリームを生成するため
に各処理済みのサンプルを２つの部分に分割し、最下位
ビット（Ｌeast Ｓignificant Ｂits：ＬＳＢ）を含む
部分と最上位ビット（Ｍost Ｓignificant Ｂits：ＭＳ
Ｂ）を含む部分とを多重化する。特定のビームに対応す
る各ストリームは、総和素子４５０ａ、４５０ｂ、４５
０ｃおよび４５０ｄにより総和される。生成された数値
は各ビームの受信信号強度の時間同期総和を表わす。そ
の後で、ビーム形成装置回路の４つのチャネルのデータ
を総和することによって得られた第１のビーム・データ
語、第２のビーム・データ語、第３のビーム・データ
語、および第４のビーム・データ語は、加算器で他のチ
ャネルのビーム形成装置回路のデータの総和である対応
する語と総和される。結果は他の４チャネル・ビーム形
成装置回路に出力される。
り、４つのビームを形成するように構成された４チャネ
ル・ビーム形成装置回路である。この実施例の場合に
は、各チャネルのデジタル化ユニットのサンプリング速
度ｆｓは１０ＭＨｚであり、デジタル化ユニットは１０
ＭＨｚのデータ速度で１０ビットのサンプルを供給す
る。ＴＤＭ遅延およびアポディゼーション機能を行う各
チャネル４４０の時分割多重遅延ユニットは、１０ビッ
トの１０ＭＨｚサンプル・ストリームを受信し、４つの
異なるビームを形成するように、遅延およびアポディゼ
ーションされた１２ビットの処理済みサンプルの４つの
インターリーブされたストリームを形成する。４つのイ
ンターリーブされた各ストリームの処理済みサンプルは
１０ＭＨｚで形成されるので、ＴＤＭ遅延およびアポデ
ィゼーション回路４４０は、４０ＭＨｚの速度で処理済
みの語を発生する。この実施例の場合には、ＴＤＭ遅延
およびアポディゼーション・ユニット４４０の出力はビ
ーム・デマルチプレクサ４６０により処理され、上記ビ
ーム・デマルチプレクサは、それぞれが４つのビームの
中の１つに対応する４つの遅延ストリームを生成するた
めにストリームをデマルチプレクスする。デマルチプレ
クスされた各ストリームは遅延ＴＤＭストリームを含
み、そのサンプルは、１０ＭＨｚの速度と１２より大き
い数のビットと含み、４つのチャネルのデータを総和す
ることにより広くなったダイナミック・レンジを収容す
る。１０ＭＨＺの各遅延ＴＤＭストリームは世界時間デ
マルチプレクサ４６５により受信されるが、上記デマル
チプレクサは、新しいＴＤＭストリームを生成するため
に各処理済みのサンプルを２つの部分に分割し、最下位
ビット（Ｌeast Ｓignificant Ｂits：ＬＳＢ）を含む
部分と最上位ビット（Ｍost Ｓignificant Ｂits：ＭＳ
Ｂ）を含む部分とを多重化する。特定のビームに対応す
る各ストリームは、総和素子４５０ａ、４５０ｂ、４５
０ｃおよび４５０ｄにより総和される。生成された数値
は各ビームの受信信号強度の時間同期総和を表わす。そ
の後で、ビーム形成装置回路の４つのチャネルのデータ
を総和することによって得られた第１のビーム・データ
語、第２のビーム・データ語、第３のビーム・データ
語、および第４のビーム・データ語は、加算器で他のチ
ャネルのビーム形成装置回路のデータの総和である対応
する語と総和される。結果は他の４チャネル・ビーム形
成装置回路に出力される。
【００３３】本発明は、その精神または本質的な特徴か
ら逸脱することなしに、他の特定の形で実行することが
できる。それ故、本発明の実施例は、例示としてのもの
であって、本発明を制限するものでないことを理解され
たい。本発明の範囲は、上記説明中に記載したものでは
なく、添付の特許請求の範囲内に記載してあるものであ
る。それ故、特許請求の範囲に相当するものの意味およ
び範囲内に含まれるすべての変更は、本発明の範囲内に
含まれる。 ［図面の簡単な説明］
ら逸脱することなしに、他の特定の形で実行することが
できる。それ故、本発明の実施例は、例示としてのもの
であって、本発明を制限するものでないことを理解され
たい。本発明の範囲は、上記説明中に記載したものでは
なく、添付の特許請求の範囲内に記載してあるものであ
る。それ故、特許請求の範囲に相当するものの意味およ
び範囲内に含まれるすべての変更は、本発明の範囲内に
含まれる。 ［図面の簡単な説明］
【図１】超音波画像化システムで使用するためのある従
来技術の超音波ビーム形成装置を表す図である。
来技術の超音波ビーム形成装置を表す図である。
【図２ａ】複数の時分割多重総和ユニットを使用する超
音波画像化システムで使用するための他の従来技術の超
音波ビーム形成装置を表す図である。
音波画像化システムで使用するための他の従来技術の超
音波ビーム形成装置を表す図である。
【図２ｂ】複数の個々の時分割多重総和ユニットの代わ
りに、並列時分割多重総和ユニットを含む、図２ａのビ
ーム形成装置類似の従来技術の超音波ビーム形成装置を
表す図である。
りに、並列時分割多重総和ユニットを含む、図２ａのビ
ーム形成装置類似の従来技術の超音波ビーム形成装置を
表す図である。
【図３】本発明の超音波ビーム形成装置を表す図であ
る。
る。
【図４ａ】本発明の一実施例による、１つのビームを形
成するように構成された４チャネル・ビーム形成装置回
路を表す図である。
成するように構成された４チャネル・ビーム形成装置回
路を表す図である。
【図４ｂ】本発明の他の実施例による、２つのビームを
形成するように構成された４チャネル・ビーム形成装置
回路を表す図である。
形成するように構成された４チャネル・ビーム形成装置
回路を表す図である。
【図４ｃ】本発明の他の実施例による、４つのビームを
形成するように構成された４チャネル・ビーム形成装置
回路を表す図である。
形成するように構成された４チャネル・ビーム形成装置
回路を表す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ラックマイヤ，マイケル
アメリカ合衆国 01983 マサチューセ
ッツ，トップスフィールド，ウエナム
41
(72)発明者 パウロ，ルイス，アール.
アメリカ合衆国 01810 マサチューセ
ッツ，アンドーヴァー，ジョンソン ロ
ード 23
(56)参考文献 特開 平８−56944（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−82959（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 8/00 - 8/15
Claims (14)
- 【請求項１】 超音波変換器アレーの変換器素子が受信
する信号を表すデジタル・サンプルを処理する超音波ビ
ーム形成装置であって、該装置は、 複数の処理チャネルを備えてなり、該処理チャネルの各
々が、該変換器アレーの素子から受信した信号を表すデ
ジタル・サンプルを処理するように構成、配置されてお
り、該チャネルの各々は、 少なくとも２つのビームに関連するデータを表す遅延時
分割多重化デジタル・サンプルのストリームを形成する
ように、時分割多重遅延により該デジタル・サンプルを
遅延させる時分割多重遅延手段と、 デマルチプレクスした遅延デジタル・サンプルの複数の
ストリームを生成するように、遅延時分割多重デジタル
・サンプルの該ストリームをデマルチプレクスするデマ
ルチプレクシング手段とを含み、該デマルチプレクスし
た遅延デジタル・サンプルのストリームの各々が、該ビ
ームの中の１つのビームだけに関連するデータに対応し
ており、該装置はさらに、 総和デジタル・サンプルの複数のストリームを生成する
ように、同じビームと関連する該処理チャネルの各々か
らのビームの各々に対するデマルチプレクスした遅延デ
ジタル・サンプルのストリームを総和する総和手段を備
えてなり、該総和デジタル・サンプルのストリームの各
々が、該ビームの中の対応するものに関連するデータを
表すことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、該装置
はさらに、 総和デジタル・サンプルの該ストリームを外部データ・
バスにインターフェースするためのインターフェース手
段を備えてなることを特徴とする装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、 該遅延時分割多重化デジタル・サンプルが第１のデータ
速度で送信され、該総和デジタル・サンプルが第２のデ
ータ速度で送信されるものであり、該第２のデータ速度
は該第１データ速度の２倍であることを特徴とする装
置。 - 【請求項４】 超音波変換器アレーの変換器素子が受信
する信号を表すデジタル・サンプルを処理する超音波ビ
ーム形成装置であって、該装置は、 複数の処理チャネルを備えてなり、該処理チャネルの各
々が、該変換器アレーの素子から受信した信号を表すデ
ジタル・サンプルを処理するように構成、配置されてお
り、該チャネルの各々は、 単一のビームに関連するデータを表す遅延時分割多重化
デジタル・サンプルのストリームを形成するように、時
分割多重遅延により該デジタル・サンプルを遅延させる
時分割多重化遅延手段と、 デマルチプレクスした遅延デジタル・サンプルの複数の
ストリームを生成するように、遅延時分割多重デジタル
・サンプルの該ストリームをデマルチプレクスするビー
ム・デマルチプレクシング手段とを含み、該デマルチプ
レクスした遅延デジタル・サンプルのストリームの各々
が、該単一のビームを表すデータ・ストリームの一部に
のみ関連するデータに対応するものであり、該装置がさ
らに、 総和デジタル・サンプルの複数のストリームを生成する
ように、該ビームの同じ部分と関連する該処理チャネル
の各々からのデマルチプレクスした遅延デジタル・サン
プルのストリームを総和する総和手段を備えてなり、該
総和デジタル・サンプルのストリームの各々は、該単一
のビームの対応する一部に関連するデータを表すことを
特徴とする装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の装置において、該装置
はさらに、 総和デジタル・サンプルの該ストリームの各々を外部デ
ータ・バスにインターフェースするためのインターフェ
ース手段を備えてなることを特徴とする装置。 - 【請求項６】 請求項４に記載の装置において、 該遅延時分割多重化デジタル・サンプルが第１のデータ
速度で送信され、該総和デジタル・サンプルが第２のデ
ータ速度で送信されるものであり、該第２のデータ速度
は該第１データ速度の１／２であることを特徴とする装
置。 - 【請求項７】 請求項４に記載の装置において、 総和デジタル・サンプルのストリームの各々は該単一の
ビームに関連するデータの対応する予め定めた有意ビッ
トを表し、総和デジタル・サンプルの少なくとも１つの
ストリームがデータの最上位ビットを表し、そして総和
デジタル・サンプルの少なくとも１つの他のストリーム
がデータの最下位ビットを表すことを特徴とする装置。 - 【請求項８】 超音波変換器アレーの変換器素子が受信
する信号を表すデジタル・サンプルを処理する超音波画
像化システムであって、該システムが、 複数の変換器素子を含む該超音波変換器アレーと、 複数の処理チャネルとを備えてなり、該処理チャネルの
各々が、該変換器素子の対応する素子が受信する信号を
表すデジタル・サンプルを処理するように構成、配置さ
れており、該チャネルの各々は、 少なくとも２つのビームに関連するデータを表す遅延時
分割多重化デジタル・サンプルのストリームを形成する
ように、該信号に対応するデジタル・サンプルのストリ
ームを受信し、そして時分割多重遅延によりデジタル・
サンプルのストリームを遅延するよう構成、配置された
時分割多重遅延器と、 遅延時分割多重デジタル・サンプルのストリームを受信
し、該遅延時分割多重デジタル・サンプルのストリーム
をデマルチプレクスした遅延デジタル・サンプルの複数
のストリームにデマルチプレクスするよう構成、配置さ
れたデマルチプレクサとを備えてなり、該デマルチプレ
クスした遅延デジタル・サンプルのストリームの各々は
該ビームの中の１つにのみ関連するデータに対応してい
るものであり、該システムはさらに、 総和デジタル・サンプルの複数のストリームを生成する
ように、同じビームと関連する該処理チャネルの各々か
らのビームの各々に対するデマルチプレクスした遅延デ
ジタル・サンプルのストリームを総和する総和手段を備
えてなり、該総和デジタル・サンプルのストリームの各
々は、該ビームの対応する１つに関連するデータを表す
ことを特徴とするシステム。 - 【請求項９】 請求項８に記載のシステムにおいて、該
システムはさらに、 総和デジタル・サンプルのストリームに対する外部デー
タ・バスへのインターフェースを提供するよう構成、配
置されたインターフェースを備えてなることを特徴とす
るシステム。 - 【請求項１０】 請求項８に記載のシステムにおいて、 該遅延時分割多重化デジタル・サンプルが第１のデータ
速度で送信され、該総和デジタル・サンプルが第２のデ
ータ速度で送信されるものであり、該第２のデータ速度
は該第１データ速度の２倍であることを特徴とするシス
テム。 - 【請求項１１】 超音波変換器アレーの変換器素子が受
信する信号を表すデジタル・サンプルを処理する超音波
画像化システムであって、該システムが、 複数の変換器素子を含む該超音波変換器アレーと、 複数の処理チャネルとを含み、該処理チャネルの各々
が、該変換器アレーの素子から受信する信号を表すデジ
タル・サンプルを処理するよう構成、配置されており、
該チャネルの各々は、 単一のビームに関連するデータを表す遅延時分割多重化
デジタル・サンプルのストリームを形成するように、該
時分割多重遅延によって該デジタル・サンプルを遅延す
る時分割多重遅延手段と、 デマルチプレクスした遅延デジタル・サンプルの複数の
ストリームを生成するように、遅延時分割多重デジタル
・サンプルの該ストリームをデマルチプレクスするビー
ム・デマルチプレクシング手段とを含み、該デマルチプ
レクスした遅延デジタル・サンプルの該ストリームの各
々は、該単一のビームを表すデータ・ストリームの一部
にのみ関連するデータに対応するものであり、該システ
ムはさらに、 総和デジタル・サンプルの複数のストリームを生成する
ように、該ビームの同じ部分と関連する該処理チャネル
の各々からの該デマルチプレクスした遅延デジタル・サ
ンプルのストリームを総和する総和手段を含み、該総和
デジタル・サンプルのストリームの各々は該単一のビー
ムの対応する一部に関連するデータを表すことを特徴と
するシステム。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載のシステムにおい
て、さらに、 総和デジタル・サンプルのストリームに対する外部デー
タ・バスへのインターフェースを提供するよう構成、配
置されたインターフェース手段を含むことを特徴とする
システム。 - 【請求項１３】 請求項１１に記載のシステムにおい
て、 該遅延時分割多重化デジタル・サンプルが第１のデータ
速度で送信され、該総和デジタル・サンプルが第２のデ
ータ速度で送信されるものであり、該第２のデータ速度
は該第１データ速度の１／２であることを特徴とするシ
ステム。 - 【請求項１４】 請求項１１に記載のシステムにおい
て、 総和デジタル・サンプルのストリームの各々は、該単一
のビームに関連するデータの対応する予め定めた有意ビ
ットを表し、総和デジタル・サンプルの少なくとも１つ
のストリームがデータの最上位ビットを表し、そして総
和デジタル・サンプルの少なくとも１つの他のストリー
ムがデータの最下位ビットを表すことを特徴とするシス
テム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/001,452 | 1997-12-31 | ||
| US09/001,452 US5905692A (en) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | Digital ultrasound beamformer |
| PCT/US1998/027251 WO1999034233A1 (en) | 1997-12-31 | 1998-12-21 | Digital ultrasound beamformer |
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|---|---|
| JP2002500054A JP2002500054A (ja) | 2002-01-08 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1044381A4 (ja) |
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| CN (1) | CN1283273A (ja) |
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