JP3620953B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、異なる中心周波数の超音波探触子および広帯域超音波探触子の受波フォーカスデータの軽減に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置は、複数の超音波振動子により超音波を被検体に送波し、被検体内からの反射波を前記超音波振動子により受波し、この受波した受波信号を増幅して各振動子からの受波信号を電気的にフォ−カスするため、焦点からの波面が各超音波振動子に到達する伝播時間差を補正する遅延処理（整相）をした後、加算し超音波ビ−ムを形成している。
【０００３】
また、この受波フォ−カス点は、多段あるいはダイナミックに時間とともに変えている。
【０００４】
アナログ処理を行う場合、前述の遅延時間はアナログ遅延線のタップ切り替えデータに変換される。
【０００５】
一方、デジタル処理を行う場合には（整相方式により遅延時間の与え方は異なるが）、たとえば、受波信号をアナログデジタル変換した後、メモリに記憶し、読み出しアドレスの差によって遅延を実現する。また、サンプリング間隔以下の微小遅延は、補間により所定量の遅延τ０を行っていた。
【０００６】
たとえば、電子走査型超音波診断装置では、１フレームを形成するために、１００〜３００程度のラスタが必要となる。このラスタは、超音波の送波方向に対して、ダイナミックな受波フォーカスを行って形成し、順次その方向をスキャンすることによって、１フレームの画像を形成していた。
【０００７】
したがって、１ラスタのフォーカス段数がａ１、振動子数がａ２、ラスタ数がａ３の場合には、ａ１×ａ２×ａ３個のフォーカスデータが必要であった。
【０００８】
一方、従来の超音波診断装置では、一般に周波数が異なる複数の超音波探触子が対応可能であり、検者が診断部位により使い分けていた。この超音波探触子としては、たとえば、３．５ＭＨｚ，５ＭＨｚ，７．５ＭＨｚ，１０ＭＨｚなどのものがあった。
【０００９】
したがって、従来の超音波診断装置では、各々の探触子毎に、計算で求めた受波フォーカスデータを、予めＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等に保存しておき、使用する探触子により、ＲＯＭから受波フォーカスデータを選択して使用していた。
【００１０】
また、最近では、広帯域の超音波探触子（以下、広帯域超音波探触子と記す）も使用されるに至っている。この広帯域超音波探触子は、たとえば、３．５ＭＨｚ，５ＭＨｚ，７．５ＭＨｚが、同じ超音波探触子で使い分けることが可能となっている、すなわち、同じ超音波探触子で複数の周波数での送受信が可能となっている。この広帯域超音波探触子では、中心周波数のみを検者の所望の周波数に設定する。また、広帯域でない探触子においても、ドプラ応用においては、送受信周波数を複数有し、状況により使い分けている。両者とも同じ探触子を用いるので、当然振動子ピッチは、変更ない。また、フォーカス点までの各振動子からの距離および距離差、そしてフォーカスデータとなる時間差は、中心周波数と無関係であるため、アナログ整相では、受波フォーカスデータの変更は不要であった。
【００１１】
しかしながら、デジタル整相を行う場合では、時間遅延のみではなく、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）のサンプリング時間よりも小さい微小時間の遅延を行うための種々の工夫（補間処理）がなされていた。したがって、微小時間の遅延に使用するデータすなわちＡＤ変換後の受波データの遅延データは、受波フォーカス条件で再度計算し直す必要があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【００１３】
従来の超音波診断装置では、超音波探触子の受波フォーカスデータ計算において、複数個の超音波探触子間では、設計および使用条件に関連性がなかった。このため、従来の超音波診断装置は、当該超音波診断装置で使用する超音波探触子の全てに対して、それぞれの受波フォーカスデータを持っている必要があった。一方、個々の超音波探触子の受波フォーカスデータ量も多いので、全ての超音波探触子に対応する受波フォーカスデータを持つと膨大なデータ量になってしまうという問題があった。
【００１４】
このために、大容量のＲＯＭ等が必要となるので、超音波診断装置のコストが上昇してしまうという問題があった。
【００１５】
さらには、フォーカスデータをあらかじめ持たない場合は、超音波探触子を取り替えた際には、当該超音波探触子の受波フォーカスデータを計算し直すか、また、フォーカスデータをあらかじめ持っている場合はＲＯＭからフォーカスデータを受波整相回路制御部へ転送する必要があり、医師等の診断効率が低下してしまうという問題があった。
【００１６】
また、広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合においても、前述する複数個の超音波探触子を用いる場合と同様に受波フォーカスデータの量が膨大となってしまうという問題があると共に、微小遅延を行う補間処理に必要となるデータを計算するか、また、ＲＯＭからフォーカスデータを受波整相回路部へ転送する必要があり、多くの時間がかかってしまっていたので、さらに、医師等の診断効率が低下してしまうという問題があった。
【００１７】
本発明の目的は、小型で低価格の超音波診断装置を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、診断効率の良い超音波診断装置を提供することにある。
【００１９】
本発明のより具体的な目的は、２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、受波フォーカスデータ量を低減することにより、データ記憶手段の記憶容量を低減した超音波診断装置を提供することにある。
【００２０】
本発明のより具体的な他の目的は、２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することにより、診断効率を高めた超音波診断装置を提供することにある。
【００２１】
本発明の別の目的は、広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、受波フォーカスデータ量を低減することにより必要記憶容量を低減した超音波診断装置を提供することにある。
【００２２】
本発明のその他の目的は、広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、フォーカスのための遅延時間の計算、および、微小遅延に伴う補間処理の計算を簡略化することにより診断効率を高めた超音波診断装置を提供することにある。
【００２３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００２５】
（１）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、前記受波データに所定の遅延を行い、遅延後の受波データを加算して超音波像を構成する超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００２６】
（２）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００２７】
（３）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号を受波信号の中心周波数の４倍のサンプリング周波数でサンプリングして受波データに変換した後、該受波データを格納し、所定の遅延時間の該受波データを９０°位相で読み出し、複素信号の位相を制御し加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスのためのデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００２８】
（４）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、複数の受波信号を複数のアナログデジタル変換機によりそれぞれデジタル信号に変換し該受波データを格納し、読み出しタイミングによりデジタル信号を遅延処理し、微小遅延の補間を、フィルタ（たとえば、ＦＩＲフィルタ）の係数を設定することにより実現する超音波ビームを形成する方式の超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスのためのデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００２９】
（５）前述した（１）ないし（４）の内のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記他の超音波探触子を使用する場合に、前記所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるとき、前記計算手段は前記他の超音波探触子の配列ピッチをｈ倍、フォーカス距離をｈ倍、サンプリング周波数を１／ｈ倍とする。
【００３０】
（６）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスのためのデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備し、前記他の超音波探触子を使用する場合に、前記所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるとき、前記計算手段は前記他の超音波探触子の配列ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍とし、サンプリング周波数はそのままとする。
【００３１】
（７）前述した（６）に記載の超音波診断装置において、中心周波数の比が１／ｈ倍としたとき、前記計算手段は時間遅延のフォーカスデータをｈ倍、位相回転データをそのままとする。
【００３２】
（８）前述した（１）ないし（６）の内のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、前記複数の超音波探触子は、振動子配列ピッチ、フォーカス距離およびサンプリング周波数が各探触子の中心周波数の関数で与えられる。
【００３３】
（９）超音波を送波および受波する複数の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、前記受波データの内で所定の遅延時間の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００３４】
（１０）超音波を送波および受波する複数の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００３５】
（１１）超音波を送波および受波する複数の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号を受波信号の中心周波数の４倍のサンプリング周波数でサンプリングして受波データに変換した後、該受波データを格納し、所定の遅延時間の該受波データを９０°位相で読み出し、複素信号の位相を制御し加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００３６】
（１２）前述した（９）ないし（１１）の内のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段はサンプリング周波数を１／ｈとする。
【００３７】
（１３）前述した（１０）もしくは（１２）に記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段は時間遅延のフォーカスデータを１／ｈ、位相回転データも１／ｈとしてフォーカスデータとする。
【００３８】
（１４）前述した（１１）もしくは（１２）に記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段は時間遅延のフォーカスデータを１／ｈ、としてフォーカスデータとする。
【００３９】
（１５）前述した（８）ないし（１１）の内のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段はサンプリング周波数を変更しない。
【００４０】
（１６）前述した（９）もしくは（１５）に記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段は位相回転データを１／ｈとしてフォーカスデータとする。
【００４１】
前述した（１）〜（４）、（６）および（８）の手段によれば、第１の格納手段に格納される基準となる所定の超音波探触子以外の超音波探触子を使用する場合には、第１の格納手段に格納する所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと、第２の格納手段に格納する中心周波数の周波数比とから、計算手段が当該超音波探触子の受波フォーカスデータを計算し、このデータに基づいて、超音波診断装置が遅延時間を計算するので、超音波探触子の受波フォーカスデータを格納するための第１の格納手段の容量を小さくできるという効果がある。
【００４２】
さらには、計算手段の計算によって、他の超音波探触子に取り替えた場合の遅延時間を計算できるので、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することができるという効果もある。
【００４３】
したがって、超音波診断装置を安価に製造できる。また、使用する部品の数を低減する、および、構成が簡単な計算手段を使用できるので、超音波診断装置を小型化できる。
【００４４】
また、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化できるすなわち受波フォーカスデータが速やかに計算できることにより、探触子を切り換えたり、周波数を変えてから超音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医師の診断効率を向上できる。
【００４５】
特に、（６）の手段では、基準でない他の超音波探触子を使用する場合に、所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるときには、他の超音波探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータは、所定の超音波探触子の時間遅延に係わる他の超音波探触子の配列ピッチ、フォーカス距離およびサンプリング周波数の内で、超音波探触子の配列ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍にし、サンプリング周波数をそのままとしているので、受波フォーカスデータが簡単な計算でできるという効果がある。
【００４６】
したがって、受波フォーカスデータが速やかに計算できることにより、探触子を切り換えてから超音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医師の診断効率を向上できる。
【００４７】
なお、基準となる超音波探触子の受波フォーカスデータと中心周波数の比とから、他の超音波探触子の受波フォーカスデータを計算できる原理は、後述する。
【００４８】
前述した（５）の手段によれば、たとえば、基準でない他の超音波探触子を使用する場合に、所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるときには、他の超音波探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータは、所定の超音波探触子の時間遅延に係わる他の超音波探触子の配列ピッチ、フォーカス距離およびサンプリング周波数の内で、超音波探触子の配列ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍にし、サンプリング周波数を１／ｈ倍としているので、受波フォーカスデータが簡単な計算でできるという効果がある。
【００４９】
したがって、受波フォーカスデータが速やかに計算できることにより、探触子を切り換えてから超音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医師の診断効率を向上できる。
【００５０】
前述した（７）の手段によれば、たとえば、基準でない他の超音波探触子を使用する場合に、所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるときには、他の超音波探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータは、所定の超音波探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータのｈ倍にし、位相回転データは変化させないので、受波フォーカスの生成用データがかけ算という簡単な計算でできる。
【００５１】
したがって、受波フォーカスの生成用データが速やかに計算できることにより、探触子を切り換えてから超音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医師の診断効率を向上できる。
【００５２】
前述した（９）〜（１６）の手段によれば、第１の格納手段に格納される基準となる中心周波数以外の周波数を使用する場合には、第１の格納手段に格納する所定の中心周波数の受波フォーカスデータと、第２の格納手段に格納する中心周波数の周波数比とから、計算手段が当該周波数の受波フォーカスデータを計算するので、例えば広帯域超音波探触子で、送受信中心周波数を変更させた場合や、ドプラにおいて、参照周波数を変更する場合の受波フォーカスデータを格納する格納手段の容量を小さくできるという効果がある。
【００５３】
さらには、計算手段の計算によって、他の送受信周波数に取り替えた場合の遅延時間を計算できるので、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することができるという効果もある。
【００５４】
したがって、超音波診断装置を安価に製造できる。また、使用する部品の数を低減する、および、構成が簡単な計算手段を使用できるので、超音波診断装置を小型化できる。
【００５５】
（原理）
図１に本発明の原理となる基準の超音波探触子Ａ及び他の探触子Ｂの受波フォーカスの計算を説明するための図を示す。以下、図１に基づいて、本発明の原理を説明する。ただし、図１において、図１（ａ）は基準の超音波探触子Ａの受波フォーカスの計算を説明するための図であり、図１（ｂ）は他の探触子Ｂの受波フォーカスの計算を説明するための図である。
【００５６】
図１（ａ）において、基準となる超音波探触子Ａの振動子アレーＡ−２００は、１〜ａ個の振動子から構成されており、その超音波探触子の中心周波数がｆ０、サンプリング周波数がｆｓ０、その振動子ピッチ（振動子配列ピッチ）がＰ０とする。いま中心基準となる素子ｎ＋１からあるフォーカス点Ｑ０までの距離がｒ０、ビームの方向がθとすると、基本的に、振動子１からフォーカス点Ｑ０までの距離Ｘ０は、下記の数１となる（ただし、ｄ０＝Ｐ０×ｎとする。λは、波長を示す。）。
【００５７】
【数１】
【００５８】
ここで、媒体の音速をｖｅｌとすると、基準素子ｎ＋１と素子１との時間差τ０は、下記の数２となる。
【００５９】
【数２】
【００６０】
この値τ０を遅延時間とした場合、フォーカス点Ｑ０からの反射信号は、基準となる振動子ｎ＋１よりも振動子１に早く到着するので、該時間差τ０の遅延が振動子１に加えられる。
【００６１】
次に、図１（ｂ）に示す他の超音波探触子Ｂの中心周波数ｆが、図１（ａ）に示される基準となる探触子Ａの中心周波数ｆ０の１／ｈ倍（ｆ＝ｆ０／ｈ）になったとする。この超音波探触子Ｂの設計および使用条件を、振動子ピッチＰ、フォーカス距離ｒおよびサンプリング周波数ｆｓとすると、
Ｐ＝ｈ×Ｐ０、ｒ＝ｈ×ｒ０，ｆｓ＝ｆｓ０／ｈ
となる。
【００６２】
ここで、超音波探触子Ｂの振動子１の中心の振動子ｎ＋１との距離ｘは、図１（ｂ）において下記の数３で与えられる。
【００６３】
【数３】
【００６４】
ここで、距離差ｘ−ｒを時間差τに直すと、下記の数４となる。
【００６５】
【数４】
【００６６】
したがって、他の超音波振動子Ｂの時間差（遅延時間）τは、基本（基準）となる超音波探触子Ａの遅延時間τ０のｈ倍となる。すなわち、基本（基準）となる超音波探触子Ａの遅延時間をｈ倍することによって、超音波振動子Ｂの遅延時間を計算できる。
【００６７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面を参照して詳細に説明する。
【００６８】
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００６９】
（実施の形態１）
図２は本実施の形態１の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図であり、１００はＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器、アナログデジタル変換器）、１０１は遅延手段、１０２は加算手段、１０３はサンプリング信号発生手段、１０４は遅延制御手段、１１２は信号処理部、１１３は表示部、１１４はフォーカスデータ発生部、１１４ａは探触子データ格納部（第２の格納手段）、１１４ｂはフォーカスデータ格納部（第１の格納手段）、１１４ｃは演算部（計算手段）を示す。
【００７０】
なお、本実施の形態においては、説明を簡単にするために、超音波探触子の振動子数は振動子１〜４の４個の場合、すなわち、４チャンネルの整相回路の場合とした。このとき、チャンネルとは、振動子１素子に接続された、受波遅延回路である。
【００７１】
しかしながら、本発明は４チャンネルに限定されることはなく、他のチャンネル数でもよいことはいうまでもない。通常は５０〜２００程度ある。
【００７２】
なお、ＡＤＣ１００、遅延手段１０１、加算手段１０２、サンプリング信号発生手段１０３、信号処理部１１２および表示部１１３は、周知の手段あるいは機構を用いることができる。
【００７３】
また、本実施の形態１の超音波診断装置の説明においては、従来の超音波診断装置と構成あるいは動作が異なる遅延制御手段１０４とフォーカスデータ発生部１１４について、詳細に説明する。
【００７４】
図２において、遅延制御手段１０４は、フォーカスデータ発生部１１４が計算した受波フォーカスデータに基づいて、ＳＲＡＭ等のメモリで構成される遅延手段１０１に格納される受波データの読み出しアドレスを制御する。
【００７５】
フォーカスデータ発生部１１４は、図２に示すように、探触子データを格納する探触子データ格納部（第２の格納手段）１１４ａと、基準とする超音波探触子（所定の超音波探触子）の受波フォーカスデータを格納するフォーカスデータ格納部（第１の格納手段）１１４ｂと、探触子データおよび受波フォーカスデータから検者が使用する超音波探触子の受波フォーカスデータを演算する演算部１１４ｃとから構成される。
【００７６】
探触子データ格納部１１４ａは、たとえば予め設定した超音波探触子の中心周波数と、当該超音波診断装置に接続可能な超音波探触子の中心周波数との周波数比を格納しており、入力される探触子コードに基づいて、該当する周波数比を演算部１１４ｃに出力する。
【００７７】
なお、この探触子コードは、超音波探触子ごとに異なっており、たとえば、検者が図示しない操作卓から使用している超音波探触子を選択することによって、該当する探触子コードがフォーカスデータ発生部１１４に出力される。
【００７８】
フォーカスデータ格納部１１４ｂは、前述の工場出荷時に予め設定した超音波探触子の受波フォーカスデータを格納しており、演算部１１４ｃの要求に応じて受波フォーカスデータを該演算部１１４ｃに出力する。
【００７９】
演算部１１４ｃは、探触子データ格納部１１４ａから入力される周波数比と、フォーカスデータ格納部１１４ｂから入力される予め設定された超音波探触子の受波フォーカスデータとから、遅延制御に必要となる読み出しアドレスのアドレス差等の受波フォーカスデータを演算し、その結果を遅延制御手段に出力する。
【００８０】
次に、図２に基づいて、本実施の形態１の超音波診断装置の動作を説明する。なお、本動作説明においては、まず、超音波探触子Ａを用いて計測をした後、超音波探触子Ｂを用いて計測を行う場合について説明する。
【００８１】
ＡＤＣ１００は、サンプリング発生手段１０３により入力されたサンプリングクロックによって、サンプリング動作し、振動子で受波した超音波信号をデジタルの受波データの変換する。この受波データは、まず、遅延制御手段１０４により、遅延手段１０１（メモリ）に順番に書き込まれる。次に、所定の時刻の経過後に、遅延制御手段１０４の読み出し指示に基づいて、各チャンネル一斉に読み出しを開始する。遅延制御手段１０４は、フォーカスデータ発生部１１４により読み出しアドレスのアドレス差等の受波フォーカスに必要となるデータが与えられてから動作する。このときの読み出しアドレスは、本実施の形態１では、たとえば、２チャンネルを基準とする。
【００８２】
したがって、本実施の形態１では、まず、第２チャンネルの受波データが読み出され、次に、第２チャンネルのデータの読み出しアドレスに前述のアドレス差が加算されたアドレス値のデータが読み出される。以上に示す読み出し動作を各チャンネルとも繰り返すことにより、受波フォーカスに必要となるすべてのデータが読み出される。
【００８３】
次に、加算手段１０２が、このデータを加算（遅延整相）した後、信号処理部１１２に出力する。信号処理部１１２は、加算後のデータに検波、圧縮、エッジ強調および各種フィルタ処理を行った後、ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）により、断層像、ドップラー像あるいはカラードップラー像を構成した後、その出力を表示部１１３に出力し、表示させる。
【００８４】
以上に示す動作の内で、フォーカスデータ発生部１１４が出力するアドレス差が遅延時間となる。よって、遅延手段１０１から受波データを読み出すアドレスは、サンプリング周波数の逆数であるサンプリング時間Ｔで遅延時間を量子化する必要がある。
【００８５】
基本探触子Ａのサンプリング周期をＴ０、遅延時間をτ０とした場合、与えるべきアドレス差Ａ０は、下記の数５となる。
【００８６】
【数５】
【００８７】
ただし、Ｒｏｕｎｄは、四捨五入を示す。
【００８８】
次に、超音波探触子Ａと異なる中心周波数の超音波探触子Ｂを用いて、再び、診断を行う場合には、前述の原理に示すように、この超音波探触子Ｂの遅延時間のフォカスデータＡは、以下に示す数６のように与えることができる。
【００８９】
【数６】
【００９０】
いま、超音波探触子Ｂの中心周波数が超音波探触子Ａの中心周波数の１／ｈ倍、振動子ピッチおよびフォーカス距離がｈ倍、サンプリング周波数が１／ｈ倍の時、数４より、τ＝ｈτ０、Ｔ＝ｈＴ０で数６に代入すると、下記の数７になる。
【００９１】
【数７】
Ａ＝Ｒｏｕｎｄ（τ０／Ｔ０）＝Ａ０
よって、遅延時間のフォーカスデータに変更は生じない。一方、サンプリング周波数が固定の場合には、アドレス差Ａは、下記の数８となる。
【００９２】
【数８】
Ａ＝Ｒｏｕｎｄ（ｈ・τ０／Ｔ０）
これより、基準探触子Ａの遅延時間のアドレス差Ａ０＝Ｒｏｕｎｄ（τ０／Ｔ０）のｈ倍となる。すなわち、前述する数６による演算を行うことなく、超音波探触子Ｂに取り替えた場合の読み出しアドレスを容易に計算できる。
【００９３】
前述のように、サンプリング周波数（サンプリング周期の逆数）が固定の場合も、非固定の場合も、前述する数６による演算を行うことなく、超音波探触子Ｂに取り替えた場合の遅延読み出しアドレス差を容易に得ることができる。
【００９４】
以上説明したように、本発明の実施の形態１の超音波診断装置によれば、従来では、超音波探触子Ａ，Ｂに関しそれぞれメモリに蓄えておく、あるいは、複雑な計算をそれぞれの探触子で行って求める必要があったフォーカスデータを、基準となる超音波探触子Ａのフォーカスデータのみ記憶しておき、超音波探触子Ｂについては、振動子ピッチ、フォーカス距離がｈ倍、サンプリング周波数が固定の場合は、この超音波探触子Ａのデータに所定の係数ｈ（超音波探触子Ａの中心周波数に対する超音波探触子Ｂの中心周波数の比率）を演算して求めることができ、また振動子ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍、サンプリング周波数を１／ｈ倍にすることで同じデータを用いることができるので、探触子データ格納部１１４ａには、中心周波数比ｈのみ記憶しておき、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納する超音波探触子Ａの受波フォーカスデータを読み出し、次に、比を乗算するか、または同じデータを使用できる。
【００９５】
したがって、フォーカスデータ格納部１１４ｂの容量を小さくできるという効果がある。
【００９６】
さらには、数８に示す簡単な演算によって、超音波探触子Ｂに取り替えた場合の読み出しアドレス差（遅延時間）を計算できるので、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することができるという効果もある。
【００９７】
この場合の効果は、たとえば、電子セクタ走査探触子の場合、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスの生成用データが必要であったものが、本実施の形態１の超音波診断装置では、ｍ＋１個のデータ数に減少する。
【００９８】
超音波探触子Ａの受波フォーカスデータがｒｏｕｎｄ（四捨五入）、または、ｆｌｏｏｒ（切り捨て）で与えられた場合、中心周波数の比より演算で求めたのでは、遅延時間精度が、多少悪くなることが考えられる。したがって、その分のビームへの影響が許容範囲となるように、例えば、２０ＭＨｚで十分な精度を得られるものは、４０ＭＨｚのサンプリングクロックを基準としておく等のように、基準サンプリング周波数ｆ０を設定しておくことにより、遅延時間精度を許容範囲内にできる。また、受波フォーカスデータをｒｏｕｎｄあるいはｆｌｏｏｒ等で量子化する前のデータで記憶しておき、設定時に、量子化をする構成とすることで、比をかけるのみで精度を保つことができることは言うまでもない。
【００９９】
（実施の形態２）
図３は本実施の形態２の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図であり、第１の波形変換手段、１０６は累加手段、１０７は第２の波形変換手段、１０８はデジタル参照信号発生手段、１０９は位相補正信号発生手段を示す。なお、前述する各手段は周知の手段を用いるものである。
【０１００】
次に、図３に基づいて、従来の超音波診断装置と構成あるいは動作が異なる制御手段１０４にかかわる部分の動作の詳細な説明と共に、本実施の形態２の超音波診断装置の動作を説明する。ただし、以下の説明ではサンプリング周波数は固定であるとする。
【０１０１】
本実施の形態においては、配列超音波振動子２００は、ａ（ただし、ａは１以上の自然数）個からなり、目的とする焦点からの波面到達時間差をもって受信される。また、受波信号は、ＡＤＣ１００によりデジタル化（受波データに変換）された後、第１の波形変換手段１０５に出力される。このときのサンプリングは、サンプリングクロックｆｓ（ｆｓ≧２ｆ０：ナイキスト定理）で行われる。
【０１０２】
デジタル参照信号発生手段１０８は、ｃｏｓ（ω０ｔ）（ただし、ω０＝２πｆ０），ｓｉｎ（ω０ｔ）を第１の波形変換手段（ミキシング）１０５に出力し、第１の波形変換手段１０５で受波データと参照波信号とを乗算し、複素信号で周波数移動を行う。
【０１０３】
その後、累加手段（あるいは、低域通過フィルタ、実部、虚部それぞれに有する）１０６により和周波を削除した後、差周波成分を遅延手段１０１（実部、虚部それぞれに有する）で遅延制御手段１０４により遅延する。次に、遅延後の差周波成分を第２の波形変換手段１０７（位相回転部）に入力することにより、位相回転により微小遅延を実施した実部信号Ｒ，虚部信号Ｉを出力する。ただし、第２の波形変換手段１０７には、位相補正信号発生手段１０９より位相データが入力される。
【０１０４】
第２の波形変換手段１０７で微小遅延された実部信号Ｒ，虚部信号Ｉは、加算手段１０２で加算された後、実施の形態１と同様に、図示しない信号処理部に出力された後に図示しない表示部で表示される。
【０１０５】
このとき、基準となる超音波探触子Ａの１番目の超音波振動子において、基準振動子ｎ＋１からの時間差をτ０とすると、位相回転データの位相回転角Φ０は、ω０×τ０（ω０＝２πｆ０）で与えられる。したがって、位相回転データは、ｃｏｓ（Φ０）、ｓｉｎ（Φ０）となる。
【０１０６】
次に、前述の実施の形態１と同様に、超音波探触子Ａを超音波探触子Ｂに交換した場合を考えると、遅延手段１０１の受波フォーカスのデータは、実施の形態１と同様となる。一方、位相回転データでは、超音波探触子Ｂの位相回転角Φは、下記の数９となる。
【０１０７】
【数９】
【０１０８】
この結果から、位相回転データは、サンプリング周波数によらず変化しない。すなわち、超音波探触子Ａの位相回転データをそのまま用いることができる。
【０１０９】
したがって、本発明の超音波診断装置を用いることにより、従来、超音波探触子Ｂも、数１、数２、数５、Φ＝ω×τによって計算していたものが、超音波探触子の中心周波数の比であるｈを用いることにより、遅延時間については、サンプリング周波数が固定の場合は、数８のみで計算できる。
【０１１０】
すなわち、従来では超音波探触子Ａ，Ｂそれぞれメモリに蓄えていた受波フォーカスデータが、本発明を用いることにより、基準となる超音波探触子Ａのフォーカスデータのみ記憶しておき、超音波探触子Ｂについては、遅延手段１０１の受波フォーカスデータは、超音波探触子Ａの遅延フォーカスデータにｈを演算して求めることができる。また、位相回転データは、超音波探触子Ａのデータをそのまま使用できるので、超音波探触子Ｂの受波フォーカスデータを格納する容量の分を減少させることができる。
【０１１１】
この場合の効果は、たとえば、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスデータが必要であったものが、本実施の形態２の超音波診断装置では、ｍ＋１個のデータ数に減少する。
【０１１２】
また、本実施の形態においても、前述の実施の形態１と同様に、超音波探触子Ａの受波フォーカスの生成用データがｒｏｕｎｄ（四捨五入）、または、ｆｌｏｏｒ（切り捨て）で与えられた場合、中心周波数の比をかけて求めたのでは、遅延時間精度が、多少悪くなることが考えられる。したがって、その分のビームへの影響が許容範囲となるように、例えば、２０ＭＨｚで十分な精度を得られるものは、４０ＭＨｚのサンプリングクロックを基準としておく等のように、基準サンプリング周波数ｆ０を設定しておくことにより、遅延時間精度を許容範囲内にできる。また、受波フォーカスデータをｒｏｕｎｄあるいはｆｌｏｏｒ等で量子化する前のデータで記憶しておき、設定時に、量子化をする構成とすることで、比を演算するのみで精度を保つことができることは言うまでもない。
【０１１３】
なお９０度サンプルの場合は、変更探触子の中心周波数が１／ｈ倍のとき、サンプリング周波数を１／ｈ倍にすれば、数７で説明したように遅延データに変更は生じない。
【０１１４】
（実施の形態３）
図４は本実施の形態３の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図であり、１１０はラッチ手段、１１１は補間部を示す。なお、前述する各手段は周知の手段を用いるものである。
【０１１５】
次に、図４に基づいて、従来の超音波診断装置と構成あるいは動作が異なる制御手段１０４にかかわる部分の動作の詳細な説明と共に、本実施の形態３の超音波診断装置の動作を説明する。
【０１１６】
本実施の形態においては、超音波振動子で受波した受波信号をＡＤＣ１００によりサンプリング周波数ｆｓでデジタル化し、その信号（受波データ）を時間遅延手段１０１によりサンプリング周期Ｔの整数倍の範囲で時間遅延した後、サンプリング周期Ｔより小さい遅延を補間部１１１で行う。
【０１１７】
補間部１１１では、ラッチ１１０により、サンプリング間隔で遅延後の受波データを保持し、該受波データとサンプリング関数との畳み込み処理を行うことで補間する。このときのサンプリング関数は、下記の数１０となる。
【０１１８】
【数１０】
【０１１９】
次に、図５に受波データとサンプリング関数との畳み込み処理を説明するための図を示し、以下、この図５に基づいて、本実施の形態における畳み込み処理をサンプリング周波数を１／ｈとした場合について説明する。
【０１２０】
図５は、横軸に時間、縦軸に振幅を示しており、サンプリングされた受波データを示している。特に、白抜きの丸は、サンプリング周期Ｔでサンプルされたデ−タ点を示し、黒丸はその間を３点で補間（補間点数Ｎ＝４）できることを示している。たとえば、サンプリング周期Ｔに対し、遅延精度Δτとした場合の補間点数Ｎ（Ｎ：整数）は、下記の数１１となる。
【０１２１】
【数１１】
【０１２２】
一方、求めたい信号をＳ（ｔｎ）とした場合には、数１０において、Ｎとｎより求めることができる。このとき、ｊが補間部１１１の段数に相当する。超音波ビ−ムの性能を決める時間精度は、受波信号の中心周波数に比例して決まる。
【０１２３】
したがって、たとえば、図５に示すように、中心周波数ｆ０の受波信号が実線、サンプリング周波数が４ｆ０、Ｎ＝４、段数２としていたとすると、遅延精度Δτは１／１６波長精度となる。
【０１２４】
次に、前述する実施の形態１，２同様に、超音波探触子Ａを超音波探触子Ｂに変更した場合では、遅延手段１０１のフォーカスデータは前述の実施の形態１，２と同じとなる。
【０１２５】
一方、補間部１１１の各乗算器に付与する係数データａ１〜ａ４は、以下のようになる。遅延時間が、数２，数４で与えられるため、超音波探触子Ａで行う微小遅延は、下記の数１２となる。
【０１２６】
【数１２】
Δｘτ０＝τ０−ｚＴ０
また、超音波探触子Ｂでは、下記の数１３となる。
【０１２７】
【数１３】
Δｘτ＝ｈτ０−ｈｚＴ０＝ｈ（τ０−ｚＴ０）＝ｈΔｘτ０
ただし、ｚは整数、ｚＴ０はサンプリング単位の遅延、Δｘτはサンプリング周期以下の微少遅延量を示す。
【０１２８】
ここで、遅延精度が、波長で定義され、同じ波長精度とする（サンプリング周波数が１／ｈ倍、振動子ピッチがｈ倍、フォーカス距離がｈ倍、Ｎが固定）。この数１３から明らかなように、微小遅延時間がｈ倍、遅延精度が波長精度で同じということは、時間精度に直すとｈ倍となり、相殺されて補間データに変更は生じない。もちろんメモリの遅延データも、遅延量がｈ倍で、サンプリング周期（サンプリング遅延精度）もｈ倍なので相殺されて、変更は生じない。
【０１２９】
このように、本実施の形態３においても、従来では超音波探触子Ａ，Ｂそれぞれメモリに蓄えていた受波フォーカスデータが、本発明を用いることにより、基準となる超音波探触子Ａのフォーカスデータのみ記憶しておき、超音波探触子Ｂについては、遅延手段１０１の遅延データおよび補間手段１１１の補間データ（畳み込み用のデータ）は、超音波探触子Ａの遅延フォーカスデータおよび補間データ（畳み込み用のデータ）をそのまま使用できるので、超音波探触子Ｂの受波フォーカスデータを格納する容量の分を減少させることができる。
【０１３０】
この場合の効果は、たとえば、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスの生成用データが必要であったものが、本実施の形態３の超音波診断装置では、ｍ＋１個のデータ数に減少する。サンプル周波数が固定の場合は遅延データをｈ倍すればよいが、補間データはｈτ０−ｚＴ０となり、ｈの係数で単純に計算することはできない。
【０１３１】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４として、前述する図２に示す実施の形態１の超音波診断装置に、同じ探触子で周波数を変える場合について、広帯域探触子（広帯域超音波探触子）を例にし、動作を図２に基づいて、説明する。
【０１３２】
広帯域探触子を用いるということは、実施の形態１における探触子ＡまたはＢにおいて、同じ探触子であるから振動子のピッチ（振動子配列ピッチ）は固定である。超音波探触子のフォーカス距離は中心周波数がｆとｆ０でフォーカス距離を変えずに、サンプリング周波数も変えないとする。この場合、超音波探触子の構造変化はなく、前述の数１、数２および数４〜７より明らかなように、遅延時間のフォーカスデータに変更はない。
【０１３３】
したがって、広帯域探触子を用いた場合は、図２に示す実施の形態１の超音波診断装置の入力が超音波探触子Ａ，Ｂが広帯域探触子に変更になっただけであり、他の構成は図２に示す構成がそのまま適用できる。
【０１３４】
したがって、図２に示す本発明の実施の形態１の超音波診断装置に、広帯域探触子を適用し、中心周波数を変えた場合においても、サンプル周波数とフォーカス距離に変更がなければ、同じ遅延データを用いることができる。９０度サンプルのようにフォーカス距離を変えずにサンプリング周波数を比で与えた場合には１／ｈ倍することで対応できる。基準となる周波数の探触子の受波フォーカスデータのみ記憶しておき、他の周波数の部分については、この基準となる周波数のデータに所定の係数１／ｈ（基準となる周波数に対する周波数の比率）をかけて求めることができるので、探触子データ格納部１１４ａには、中心周波数比ｈのみ記憶しておき、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納する超音波探触子Ａの受波フォーカスデータを読み出し、次に、比を演算することで求められる。または、同じデータを使用できる。
【０１３５】
したがって、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納するデータの容量を小さくできるので、フォーカスデータ格納部１１４ｂの記憶容量を小さくできるという効果がある。
【０１３６】
この場合の効果は、たとえば、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスの生成用データが必要であったものが、本実施の形態４の超音波診断装置では、ｍ個のデータ数に減少する。
【０１３７】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５として、前述する図３に示す実施の形態２の超音波診断装置に、広帯域探触子を用いた場合の動作を図３に基づいて、説明する。
【０１３８】
広帯域探触子で中心周波数を変えるということは、実施の形態１における探触子ＡまたはＢにおいて、振動子のピッチは固定であり、超音波探触子のフォーカス距離およびサンプリング周波数をともに変更しない場合、超音波探触子の構造変化はなく、前述の数１〜６より明らかなように、遅延時間のフォーカスデータに変更はない。また、数２および数５より遅延時間は同じである。また、位相は、数８よりΦ０／ｈとなる。サンプリング周波数を変更すると数８のＴにｈＴ０を代入し、遅延時間は１／ｈになる。また、位相データは、Φ０／ｈとなる。
【０１３９】
したがって、広帯域探触子で中心周波数（送受信周波数）のみ変わる場合は、周波数比ｈで割る手段を設けることで、前述する実施の形態２の超音波診断装置と同様に、実施の形態５の超音波診断装置においても、受波フォーカスデータとして、すべてのΦデータをもつ必要はなくなる。
【０１４０】
したがって、図３に示す本発明の実施の形態２の超音波診断装置に、広帯域探触子を適用した場合においても、従来では、広帯域探触子の中心周波数毎にそれぞれメモリに蓄えておく必要があったフォーカスデータを、基準となる周波数の探触子の受波フォーカスデータのみ記憶しておき、他の周波数の部分については、この基準となる周波数のデータに所定の係数ｈ（基準となる周波数に対する周波数の比率）により演算して求めることができるので、探触子データ格納部１１４ａには、中心周波数比ｈのみ記憶しておき、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納する超音波探触子Ａの受波フォーカスデータを読み出し、次に、比を乗算することで求められる。または、同じデータをそのまま使える。
【０１４１】
したがって、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納するデータの容量を小さくできるので、フォーカスデータ格納部１１４ｂの記憶容量を小さくできるという効果がある。
【０１４２】
この場合の効果は、たとえば、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を３個使用する超音波診断装置の場合では、従来では３×ｍ個の受波フォーカスの生成用データが必要であったものが、本実施の形態５の超音波診断装置では、ｍ＋２個のデータ数に減少する。
【０１４３】
なお、以上の説明においては、超音波探触子の口径すなわち振動子数×振動子のピッチについては特に規定していないが、たとえば、複数個の超音波探触子の内で、最も口径の大きい超音波探触子の中心周波数を基準として、他の超音波探触子の中心周波数の比率を格納しておくことにより、本発明が適用できる。ただし、この場合には、基準とした超音波探触子よりも口径の小さい超音波探触子の振動子のない部分は使用しない。
【０１４４】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【０１４５】
たとえば、前述した方式にかかわらず、中心周波数で探触子設定条件、使用条件を規格化（波長でも同じ）することができ、フォーカスデータを軽減することができる。上記実施例では、基準となる探触子のフォーカスデータが記憶されていたが、フォーカスデータを演算するに必要なデータ（ピッチ、距離、周波数等）のみ記憶または、与えて、演算により基準となるフォーカスデータを計算するようなシステムにおいても周波数を変えた場合に、その比により、さらに簡単な演算でそのフォーカスデータを求めることができる。
【０１４６】
また、本実施の形態においては、セクタ走査の場合について説明したが、これに限定されることはなく、リニアおよびコンベックス走査等の他の走査でもよいことはいうまでもない。
【０１４７】
また、本実施の形態においては、受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、中心周波数を格納する第２の格納手段とは、別々の格納手段であっても、または、同一の格納手段で格納場所を変えているものであってもよいことはいうまでもない。たとえば、メモリを２個持つか、あるいは、１個のメモリでアドレスで区別するかであって、本発明では、第１の格納手段と第２の格納手段とは、その両者を区別するためのものではない。
【０１４８】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【０１４９】
（１）２以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置を小型で低価格にできる。
【０１５０】
（２）２以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、診断効率を向上することができる。
【０１５１】
（３）２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、受波フォーカスデータ量を低減することができる。
【０１５２】
（４）２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、データ記憶手段の記憶容量を低減することができる。
【０１５３】
（５）２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することができる。
【０１５４】
（６）広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、受波フォーカスデータ量を低減することができる。
【０１５５】
（７）広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、必要記憶容量を低減することができる。
【０１５６】
（８）広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、フォーカスのための遅延時間の計算、および、微小遅延に伴う補間処理の計算を簡略化することができる。
【０１５７】
（９）広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、診断効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理となる基準の超音波探触子Ａの受波フォーカスの計算を説明するための図である。
【図２】本実施の形態１の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態２の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態３の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図である。
【図５】受波データとサンプリング関数との畳み込み処理を説明するための図である。
【符号の説明】
１００…ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器、アナログデジタル変換器）、１０１…遅延手段、１０２…加算手段、１０３…サンプリング信号発生手段、１０４…遅延制御手段、１１２…信号処理部、１１３…表示部、１１４…フォーカスデータ発生部、１１４ａ…探触子データ格納部、１１４ｂ…フォーカスデータ格納部、１１４ｃ…演算部、第１の波形変換手段、１０６…累加手段、１０７…第２の波形変換手段、１０８…デジタル参照信号発生手段、１０９…位相補正信号発生手段、１１０…ラッチ手段、１１１…補間部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、異なる中心周波数の超音波探触子および広帯域超音波探触子の受波フォーカスデータの軽減に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置は、複数の超音波振動子により超音波を被検体に送波し、被検体内からの反射波を前記超音波振動子により受波し、この受波した受波信号を増幅して各振動子からの受波信号を電気的にフォ−カスするため、焦点からの波面が各超音波振動子に到達する伝播時間差を補正する遅延処理（整相）をした後、加算し超音波ビ−ムを形成している。
【０００３】
また、この受波フォ−カス点は、多段あるいはダイナミックに時間とともに変えている。
【０００４】
アナログ処理を行う場合、前述の遅延時間はアナログ遅延線のタップ切り替えデータに変換される。
【０００５】
一方、デジタル処理を行う場合には（整相方式により遅延時間の与え方は異なるが）、たとえば、受波信号をアナログデジタル変換した後、メモリに記憶し、読み出しアドレスの差によって遅延を実現する。また、サンプリング間隔以下の微小遅延は、補間により所定量の遅延τ０を行っていた。
【０００６】
たとえば、電子走査型超音波診断装置では、１フレームを形成するために、１００〜３００程度のラスタが必要となる。このラスタは、超音波の送波方向に対して、ダイナミックな受波フォーカスを行って形成し、順次その方向をスキャンすることによって、１フレームの画像を形成していた。
【０００７】
したがって、１ラスタのフォーカス段数がａ１、振動子数がａ２、ラスタ数がａ３の場合には、ａ１×ａ２×ａ３個のフォーカスデータが必要であった。
【０００８】
一方、従来の超音波診断装置では、一般に周波数が異なる複数の超音波探触子が対応可能であり、検者が診断部位により使い分けていた。この超音波探触子としては、たとえば、３．５ＭＨｚ，５ＭＨｚ，７．５ＭＨｚ，１０ＭＨｚなどのものがあった。
【０００９】
したがって、従来の超音波診断装置では、各々の探触子毎に、計算で求めた受波フォーカスデータを、予めＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等に保存しておき、使用する探触子により、ＲＯＭから受波フォーカスデータを選択して使用していた。
【００１０】
また、最近では、広帯域の超音波探触子（以下、広帯域超音波探触子と記す）も使用されるに至っている。この広帯域超音波探触子は、たとえば、３．５ＭＨｚ，５ＭＨｚ，７．５ＭＨｚが、同じ超音波探触子で使い分けることが可能となっている、すなわち、同じ超音波探触子で複数の周波数での送受信が可能となっている。この広帯域超音波探触子では、中心周波数のみを検者の所望の周波数に設定する。また、広帯域でない探触子においても、ドプラ応用においては、送受信周波数を複数有し、状況により使い分けている。両者とも同じ探触子を用いるので、当然振動子ピッチは、変更ない。また、フォーカス点までの各振動子からの距離および距離差、そしてフォーカスデータとなる時間差は、中心周波数と無関係であるため、アナログ整相では、受波フォーカスデータの変更は不要であった。
【００１１】
しかしながら、デジタル整相を行う場合では、時間遅延のみではなく、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）のサンプリング時間よりも小さい微小時間の遅延を行うための種々の工夫（補間処理）がなされていた。したがって、微小時間の遅延に使用するデータすなわちＡＤ変換後の受波データの遅延データは、受波フォーカス条件で再度計算し直す必要があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【００１３】
従来の超音波診断装置では、超音波探触子の受波フォーカスデータ計算において、複数個の超音波探触子間では、設計および使用条件に関連性がなかった。このため、従来の超音波診断装置は、当該超音波診断装置で使用する超音波探触子の全てに対して、それぞれの受波フォーカスデータを持っている必要があった。一方、個々の超音波探触子の受波フォーカスデータ量も多いので、全ての超音波探触子に対応する受波フォーカスデータを持つと膨大なデータ量になってしまうという問題があった。
【００１４】
このために、大容量のＲＯＭ等が必要となるので、超音波診断装置のコストが上昇してしまうという問題があった。
【００１５】
さらには、フォーカスデータをあらかじめ持たない場合は、超音波探触子を取り替えた際には、当該超音波探触子の受波フォーカスデータを計算し直すか、また、フォーカスデータをあらかじめ持っている場合はＲＯＭからフォーカスデータを受波整相回路制御部へ転送する必要があり、医師等の診断効率が低下してしまうという問題があった。
【００１６】
また、広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合においても、前述する複数個の超音波探触子を用いる場合と同様に受波フォーカスデータの量が膨大となってしまうという問題があると共に、微小遅延を行う補間処理に必要となるデータを計算するか、また、ＲＯＭからフォーカスデータを受波整相回路部へ転送する必要があり、多くの時間がかかってしまっていたので、さらに、医師等の診断効率が低下してしまうという問題があった。
【００１７】
本発明の目的は、小型で低価格の超音波診断装置を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、診断効率の良い超音波診断装置を提供することにある。
【００１９】
本発明のより具体的な目的は、２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、受波フォーカスデータ量を低減することにより、データ記憶手段の記憶容量を低減した超音波診断装置を提供することにある。
【００２０】
本発明のより具体的な他の目的は、２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することにより、診断効率を高めた超音波診断装置を提供することにある。
【００２１】
本発明の別の目的は、広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、受波フォーカスデータ量を低減することにより必要記憶容量を低減した超音波診断装置を提供することにある。
【００２２】
本発明のその他の目的は、広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、フォーカスのための遅延時間の計算、および、微小遅延に伴う補間処理の計算を簡略化することにより診断効率を高めた超音波診断装置を提供することにある。
【００２３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００２５】
（１）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、前記受波データに所定の遅延を行い、遅延後の受波データを加算して超音波像を構成する超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００２６】
（２）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００２７】
（３）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号を受波信号の中心周波数の４倍のサンプリング周波数でサンプリングして受波データに変換した後、該受波データを格納し、所定の遅延時間の該受波データを９０°位相で読み出し、複素信号の位相を制御し加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスのためのデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００２８】
（４）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、複数の受波信号を複数のアナログデジタル変換機によりそれぞれデジタル信号に変換し該受波データを格納し、読み出しタイミングによりデジタル信号を遅延処理し、微小遅延の補間を、フィルタ（たとえば、ＦＩＲフィルタ）の係数を設定することにより実現する超音波ビームを形成する方式の超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスのためのデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００２９】
（５）前述した（１）ないし（４）の内のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記他の超音波探触子を使用する場合に、前記所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるとき、前記計算手段は前記他の超音波探触子の配列ピッチをｈ倍、フォーカス距離をｈ倍、サンプリング周波数を１／ｈ倍とする。
【００３０】
（６）超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカスのためのデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備し、前記他の超音波探触子を使用する場合に、前記所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるとき、前記計算手段は前記他の超音波探触子の配列ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍とし、サンプリング周波数はそのままとする。
【００３１】
（７）前述した（６）に記載の超音波診断装置において、中心周波数の比が１／ｈ倍としたとき、前記計算手段は時間遅延のフォーカスデータをｈ倍、位相回転データをそのままとする。
【００３２】
（８）前述した（１）ないし（６）の内のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、前記複数の超音波探触子は、振動子配列ピッチ、フォーカス距離およびサンプリング周波数が各探触子の中心周波数の関数で与えられる。
【００３３】
（９）超音波を送波および受波する複数の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、前記受波データの内で所定の遅延時間の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００３４】
（１０）超音波を送波および受波する複数の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００３５】
（１１）超音波を送波および受波する複数の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号を受波信号の中心周波数の４倍のサンプリング周波数でサンプリングして受波データに変換した後、該受波データを格納し、所定の遅延時間の該受波データを９０°位相で読み出し、複素信号の位相を制御し加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備する。
【００３６】
（１２）前述した（９）ないし（１１）の内のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段はサンプリング周波数を１／ｈとする。
【００３７】
（１３）前述した（１０）もしくは（１２）に記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段は時間遅延のフォーカスデータを１／ｈ、位相回転データも１／ｈとしてフォーカスデータとする。
【００３８】
（１４）前述した（１１）もしくは（１２）に記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段は時間遅延のフォーカスデータを１／ｈ、としてフォーカスデータとする。
【００３９】
（１５）前述した（８）ないし（１１）の内のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段はサンプリング周波数を変更しない。
【００４０】
（１６）前述した（９）もしくは（１５）に記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段は位相回転データを１／ｈとしてフォーカスデータとする。
【００４１】
前述した（１）〜（４）、（６）および（８）の手段によれば、第１の格納手段に格納される基準となる所定の超音波探触子以外の超音波探触子を使用する場合には、第１の格納手段に格納する所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと、第２の格納手段に格納する中心周波数の周波数比とから、計算手段が当該超音波探触子の受波フォーカスデータを計算し、このデータに基づいて、超音波診断装置が遅延時間を計算するので、超音波探触子の受波フォーカスデータを格納するための第１の格納手段の容量を小さくできるという効果がある。
【００４２】
さらには、計算手段の計算によって、他の超音波探触子に取り替えた場合の遅延時間を計算できるので、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することができるという効果もある。
【００４３】
したがって、超音波診断装置を安価に製造できる。また、使用する部品の数を低減する、および、構成が簡単な計算手段を使用できるので、超音波診断装置を小型化できる。
【００４４】
また、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化できるすなわち受波フォーカスデータが速やかに計算できることにより、探触子を切り換えたり、周波数を変えてから超音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医師の診断効率を向上できる。
【００４５】
特に、（６）の手段では、基準でない他の超音波探触子を使用する場合に、所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるときには、他の超音波探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータは、所定の超音波探触子の時間遅延に係わる他の超音波探触子の配列ピッチ、フォーカス距離およびサンプリング周波数の内で、超音波探触子の配列ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍にし、サンプリング周波数をそのままとしているので、受波フォーカスデータが簡単な計算でできるという効果がある。
【００４６】
したがって、受波フォーカスデータが速やかに計算できることにより、探触子を切り換えてから超音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医師の診断効率を向上できる。
【００４７】
なお、基準となる超音波探触子の受波フォーカスデータと中心周波数の比とから、他の超音波探触子の受波フォーカスデータを計算できる原理は、後述する。
【００４８】
前述した（５）の手段によれば、たとえば、基準でない他の超音波探触子を使用する場合に、所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるときには、他の超音波探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータは、所定の超音波探触子の時間遅延に係わる他の超音波探触子の配列ピッチ、フォーカス距離およびサンプリング周波数の内で、超音波探触子の配列ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍にし、サンプリング周波数を１／ｈ倍としているので、受波フォーカスデータが簡単な計算でできるという効果がある。
【００４９】
したがって、受波フォーカスデータが速やかに計算できることにより、探触子を切り換えてから超音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医師の診断効率を向上できる。
【００５０】
前述した（７）の手段によれば、たとえば、基準でない他の超音波探触子を使用する場合に、所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるときには、他の超音波探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータは、所定の超音波探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータのｈ倍にし、位相回転データは変化させないので、受波フォーカスの生成用データがかけ算という簡単な計算でできる。
【００５１】
したがって、受波フォーカスの生成用データが速やかに計算できることにより、探触子を切り換えてから超音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医師の診断効率を向上できる。
【００５２】
前述した（９）〜（１６）の手段によれば、第１の格納手段に格納される基準となる中心周波数以外の周波数を使用する場合には、第１の格納手段に格納する所定の中心周波数の受波フォーカスデータと、第２の格納手段に格納する中心周波数の周波数比とから、計算手段が当該周波数の受波フォーカスデータを計算するので、例えば広帯域超音波探触子で、送受信中心周波数を変更させた場合や、ドプラにおいて、参照周波数を変更する場合の受波フォーカスデータを格納する格納手段の容量を小さくできるという効果がある。
【００５３】
さらには、計算手段の計算によって、他の送受信周波数に取り替えた場合の遅延時間を計算できるので、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することができるという効果もある。
【００５４】
したがって、超音波診断装置を安価に製造できる。また、使用する部品の数を低減する、および、構成が簡単な計算手段を使用できるので、超音波診断装置を小型化できる。
【００５５】
（原理）
図１に本発明の原理となる基準の超音波探触子Ａ及び他の探触子Ｂの受波フォーカスの計算を説明するための図を示す。以下、図１に基づいて、本発明の原理を説明する。ただし、図１において、図１（ａ）は基準の超音波探触子Ａの受波フォーカスの計算を説明するための図であり、図１（ｂ）は他の探触子Ｂの受波フォーカスの計算を説明するための図である。
【００５６】
図１（ａ）において、基準となる超音波探触子Ａの振動子アレーＡ−２００は、１〜ａ個の振動子から構成されており、その超音波探触子の中心周波数がｆ０、サンプリング周波数がｆｓ０、その振動子ピッチ（振動子配列ピッチ）がＰ０とする。いま中心基準となる素子ｎ＋１からあるフォーカス点Ｑ０までの距離がｒ０、ビームの方向がθとすると、基本的に、振動子１からフォーカス点Ｑ０までの距離Ｘ０は、下記の数１となる（ただし、ｄ０＝Ｐ０×ｎとする。λは、波長を示す。）。
【００５７】
【数１】
ここで、媒体の音速をｖｅｌとすると、基準素子ｎ＋１と素子１との時間差τ０は、下記の数２となる。
【００５９】
【数２】
この値τ０を遅延時間とした場合、フォーカス点Ｑ０からの反射信号は、基準となる振動子ｎ＋１よりも振動子１に早く到着するので、該時間差τ０の遅延が振動子１に加えられる。
【００６１】
次に、図１（ｂ）に示す他の超音波探触子Ｂの中心周波数ｆが、図１（ａ）に示される基準となる探触子Ａの中心周波数ｆ０の１／ｈ倍（ｆ＝ｆ０／ｈ）になったとする。この超音波探触子Ｂの設計および使用条件を、振動子ピッチＰ、フォーカス距離ｒおよびサンプリング周波数ｆｓとすると、
Ｐ＝ｈ×Ｐ０、ｒ＝ｈ×ｒ０，ｆｓ＝ｆｓ０／ｈ
となる。
【００６２】
ここで、超音波探触子Ｂの振動子１の中心の振動子ｎ＋１との距離ｘは、図１（ｂ）において下記の数３で与えられる。
【００６３】
【数３】
ここで、距離差ｘ−ｒを時間差τに直すと、下記の数４となる。
【００６５】
【数４】
したがって、他の超音波振動子Ｂの時間差（遅延時間）τは、基本（基準）となる超音波探触子Ａの遅延時間τ０のｈ倍となる。すなわち、基本（基準）となる超音波探触子Ａの遅延時間をｈ倍することによって、超音波振動子Ｂの遅延時間を計算できる。
【００６７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面を参照して詳細に説明する。
【００６８】
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００６９】
（実施の形態１）
図２は本実施の形態１の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図であり、１００はＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器、アナログデジタル変換器）、１０１は遅延手段、１０２は加算手段、１０３はサンプリング信号発生手段、１０４は遅延制御手段、１１２は信号処理部、１１３は表示部、１１４はフォーカスデータ発生部、１１４ａは探触子データ格納部（第２の格納手段）、１１４ｂはフォーカスデータ格納部（第１の格納手段）、１１４ｃは演算部（計算手段）を示す。
【００７０】
なお、本実施の形態においては、説明を簡単にするために、超音波探触子の振動子数は振動子１〜４の４個の場合、すなわち、４チャンネルの整相回路の場合とした。このとき、チャンネルとは、振動子１素子に接続された、受波遅延回路である。
【００７１】
しかしながら、本発明は４チャンネルに限定されることはなく、他のチャンネル数でもよいことはいうまでもない。通常は５０〜２００程度ある。
【００７２】
なお、ＡＤＣ１００、遅延手段１０１、加算手段１０２、サンプリング信号発生手段１０３、信号処理部１１２および表示部１１３は、周知の手段あるいは機構を用いることができる。
【００７３】
また、本実施の形態１の超音波診断装置の説明においては、従来の超音波診断装置と構成あるいは動作が異なる遅延制御手段１０４とフォーカスデータ発生部１１４について、詳細に説明する。
【００７４】
図２において、遅延制御手段１０４は、フォーカスデータ発生部１１４が計算した受波フォーカスデータに基づいて、ＳＲＡＭ等のメモリで構成される遅延手段１０１に格納される受波データの読み出しアドレスを制御する。
【００７５】
フォーカスデータ発生部１１４は、図２に示すように、探触子データを格納する探触子データ格納部（第２の格納手段）１１４ａと、基準とする超音波探触子（所定の超音波探触子）の受波フォーカスデータを格納するフォーカスデータ格納部（第１の格納手段）１１４ｂと、探触子データおよび受波フォーカスデータから検者が使用する超音波探触子の受波フォーカスデータを演算する演算部１１４ｃとから構成される。
【００７６】
探触子データ格納部１１４ａは、たとえば予め設定した超音波探触子の中心周波数と、当該超音波診断装置に接続可能な超音波探触子の中心周波数との周波数比を格納しており、入力される探触子コードに基づいて、該当する周波数比を演算部１１４ｃに出力する。
【００７７】
なお、この探触子コードは、超音波探触子ごとに異なっており、たとえば、検者が図示しない操作卓から使用している超音波探触子を選択することによって、該当する探触子コードがフォーカスデータ発生部１１４に出力される。
【００７８】
フォーカスデータ格納部１１４ｂは、前述の工場出荷時に予め設定した超音波探触子の受波フォーカスデータを格納しており、演算部１１４ｃの要求に応じて受波フォーカスデータを該演算部１１４ｃに出力する。
【００７９】
演算部１１４ｃは、探触子データ格納部１１４ａから入力される周波数比と、フォーカスデータ格納部１１４ｂから入力される予め設定された超音波探触子の受波フォーカスデータとから、遅延制御に必要となる読み出しアドレスのアドレス差等の受波フォーカスデータを演算し、その結果を遅延制御手段に出力する。
【００８０】
次に、図２に基づいて、本実施の形態１の超音波診断装置の動作を説明する。なお、本動作説明においては、まず、超音波探触子Ａを用いて計測をした後、超音波探触子Ｂを用いて計測を行う場合について説明する。
【００８１】
ＡＤＣ１００は、サンプリング発生手段１０３により入力されたサンプリングクロックによって、サンプリング動作し、振動子で受波した超音波信号をデジタルの受波データの変換する。この受波データは、まず、遅延制御手段１０４により、遅延手段１０１（メモリ）に順番に書き込まれる。次に、所定の時刻の経過後に、遅延制御手段１０４の読み出し指示に基づいて、各チャンネル一斉に読み出しを開始する。遅延制御手段１０４は、フォーカスデータ発生部１１４により読み出しアドレスのアドレス差等の受波フォーカスに必要となるデータが与えられてから動作する。このときの読み出しアドレスは、本実施の形態１では、たとえば、２チャンネルを基準とする。
【００８２】
したがって、本実施の形態１では、まず、第２チャンネルの受波データが読み出され、次に、第２チャンネルのデータの読み出しアドレスに前述のアドレス差が加算されたアドレス値のデータが読み出される。以上に示す読み出し動作を各チャンネルとも繰り返すことにより、受波フォーカスに必要となるすべてのデータが読み出される。
【００８３】
次に、加算手段１０２が、このデータを加算（遅延整相）した後、信号処理部１１２に出力する。信号処理部１１２は、加算後のデータに検波、圧縮、エッジ強調および各種フィルタ処理を行った後、ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）により、断層像、ドップラー像あるいはカラードップラー像を構成した後、その出力を表示部１１３に出力し、表示させる。
【００８４】
以上に示す動作の内で、フォーカスデータ発生部１１４が出力するアドレス差が遅延時間となる。よって、遅延手段１０１から受波データを読み出すアドレスは、サンプリング周波数の逆数であるサンプリング時間Ｔで遅延時間を量子化する必要がある。
【００８５】
基本探触子Ａのサンプリング周期をＴ０、遅延時間をτ０とした場合、与えるべきアドレス差Ａ０は、下記の数５となる。
【００８６】
【数５】
ただし、Ｒｏｕｎｄは、四捨五入を示す。
【００８８】
次に、超音波探触子Ａと異なる中心周波数の超音波探触子Ｂを用いて、再び、診断を行う場合には、前述の原理に示すように、この超音波探触子Ｂの遅延時間のフォカスデータＡは、以下に示す数６のように与えることができる。
【００８９】
【数６】
いま、超音波探触子Ｂの中心周波数が超音波探触子Ａの中心周波数の１／ｈ倍、振動子ピッチおよびフォーカス距離がｈ倍、サンプリング周波数が１／ｈ倍の時、数４より、τ＝ｈτ０、Ｔ＝ｈＴ０で数６に代入すると、下記の数７になる。
【００９１】
【数７】
Ａ＝Ｒｏｕｎｄ（τ０／Ｔ０）＝Ａ０
よって、遅延時間のフォーカスデータに変更は生じない。一方、サンプリング周波数が固定の場合には、アドレス差Ａは、下記の数８となる。
【００９２】
【数８】
Ａ＝Ｒｏｕｎｄ（ｈ・τ０／Ｔ０）
これより、基準探触子Ａの遅延時間のアドレス差Ａ０＝Ｒｏｕｎｄ（τ０／Ｔ０）のｈ倍となる。すなわち、前述する数６による演算を行うことなく、超音波探触子Ｂに取り替えた場合の読み出しアドレスを容易に計算できる。
【００９３】
前述のように、サンプリング周波数（サンプリング周期の逆数）が固定の場合も、非固定の場合も、前述する数６による演算を行うことなく、超音波探触子Ｂに取り替えた場合の遅延読み出しアドレス差を容易に得ることができる。
【００９４】
以上説明したように、本発明の実施の形態１の超音波診断装置によれば、従来では、超音波探触子Ａ，Ｂに関しそれぞれメモリに蓄えておく、あるいは、複雑な計算をそれぞれの探触子で行って求める必要があったフォーカスデータを、基準となる超音波探触子Ａのフォーカスデータのみ記憶しておき、超音波探触子Ｂについては、振動子ピッチ、フォーカス距離がｈ倍、サンプリング周波数が固定の場合は、この超音波探触子Ａのデータに所定の係数ｈ（超音波探触子Ａの中心周波数に対する超音波探触子Ｂの中心周波数の比率）を演算して求めることができ、また振動子ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍、サンプリング周波数を１／ｈ倍にすることで同じデータを用いることができるので、探触子データ格納部１１４ａには、中心周波数比ｈのみ記憶しておき、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納する超音波探触子Ａの受波フォーカスデータを読み出し、次に、比を乗算するか、または同じデータを使用できる。
【００９５】
したがって、フォーカスデータ格納部１１４ｂの容量を小さくできるという効果がある。
【００９６】
さらには、数８に示す簡単な演算によって、超音波探触子Ｂに取り替えた場合の読み出しアドレス差（遅延時間）を計算できるので、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することができるという効果もある。
【００９７】
この場合の効果は、たとえば、電子セクタ走査探触子の場合、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスの生成用データが必要であったものが、本実施の形態１の超音波診断装置では、ｍ＋１個のデータ数に減少する。
【００９８】
超音波探触子Ａの受波フォーカスデータがｒｏｕｎｄ（四捨五入）、または、ｆｌｏｏｒ（切り捨て）で与えられた場合、中心周波数の比より演算で求めたのでは、遅延時間精度が、多少悪くなることが考えられる。したがって、その分のビームへの影響が許容範囲となるように、例えば、２０ＭＨｚで十分な精度を得られるものは、４０ＭＨｚのサンプリングクロックを基準としておく等のように、基準サンプリング周波数ｆ０を設定しておくことにより、遅延時間精度を許容範囲内にできる。また、受波フォーカスデータをｒｏｕｎｄあるいはｆｌｏｏｒ等で量子化する前のデータで記憶しておき、設定時に、量子化をする構成とすることで、比をかけるのみで精度を保つことができることは言うまでもない。
【００９９】
（実施の形態２）
図３は本実施の形態２の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図であり、第１の波形変換手段、１０６は累加手段、１０７は第２の波形変換手段、１０８はデジタル参照信号発生手段、１０９は位相補正信号発生手段を示す。なお、前述する各手段は周知の手段を用いるものである。
【０１００】
次に、図３に基づいて、従来の超音波診断装置と構成あるいは動作が異なる制御手段１０４にかかわる部分の動作の詳細な説明と共に、本実施の形態２の超音波診断装置の動作を説明する。ただし、以下の説明ではサンプリング周波数は固定であるとする。
【０１０１】
本実施の形態においては、配列超音波振動子２００は、ａ（ただし、ａは１以上の自然数）個からなり、目的とする焦点からの波面到達時間差をもって受信される。また、受波信号は、ＡＤＣ１００によりデジタル化（受波データに変換）された後、第１の波形変換手段１０５に出力される。このときのサンプリングは、サンプリングクロックｆｓ（ｆｓ≧２ｆ０：ナイキスト定理）で行われる。
【０１０２】
デジタル参照信号発生手段１０８は、ｃｏｓ（ω０ｔ）（ただし、ω０＝２πｆ０），ｓｉｎ（ω０ｔ）を第１の波形変換手段（ミキシング）１０５に出力し、第１の波形変換手段１０５で受波データと参照波信号とを乗算し、複素信号で周波数移動を行う。
【０１０３】
その後、累加手段（あるいは、低域通過フィルタ、実部、虚部それぞれに有する）１０６により和周波を削除した後、差周波成分を遅延手段１０１（実部、虚部それぞれに有する）で遅延制御手段１０４により遅延する。次に、遅延後の差周波成分を第２の波形変換手段１０７（位相回転部）に入力することにより、位相回転により微小遅延を実施した実部信号Ｒ，虚部信号Ｉを出力する。ただし、第２の波形変換手段１０７には、位相補正信号発生手段１０９より位相データが入力される。
【０１０４】
第２の波形変換手段１０７で微小遅延された実部信号Ｒ，虚部信号Ｉは、加算手段１０２で加算された後、実施の形態１と同様に、図示しない信号処理部に出力された後に図示しない表示部で表示される。
【０１０５】
このとき、基準となる超音波探触子Ａの１番目の超音波振動子において、基準振動子ｎ＋１からの時間差をτ０とすると、位相回転データの位相回転角Φ０は、ω０×τ０（ω０＝２πｆ０）で与えられる。したがって、位相回転データは、ｃｏｓ（Φ０）、ｓｉｎ（Φ０）となる。
【０１０６】
次に、前述の実施の形態１と同様に、超音波探触子Ａを超音波探触子Ｂに交換した場合を考えると、遅延手段１０１の受波フォーカスのデータは、実施の形態１と同様となる。一方、位相回転データでは、超音波探触子Ｂの位相回転角Φは、下記の数９となる。
【０１０７】
【数９】
この結果から、位相回転データは、サンプリング周波数によらず変化しない。すなわち、超音波探触子Ａの位相回転データをそのまま用いることができる。
【０１０９】
したがって、本発明の超音波診断装置を用いることにより、従来、超音波探触子Ｂも、数１、数２、数５、Φ＝ω×τによって計算していたものが、超音波探触子の中心周波数の比であるｈを用いることにより、遅延時間については、サンプリング周波数が固定の場合は、数８のみで計算できる。
【０１１０】
すなわち、従来では超音波探触子Ａ，Ｂそれぞれメモリに蓄えていた受波フォーカスデータが、本発明を用いることにより、基準となる超音波探触子Ａのフォーカスデータのみ記憶しておき、超音波探触子Ｂについては、遅延手段１０１の受波フォーカスデータは、超音波探触子Ａの遅延フォーカスデータにｈを演算して求めることができる。また、位相回転データは、超音波探触子Ａのデータをそのまま使用できるので、超音波探触子Ｂの受波フォーカスデータを格納する容量の分を減少させることができる。
【０１１１】
この場合の効果は、たとえば、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスデータが必要であったものが、本実施の形態２の超音波診断装置では、ｍ＋１個のデータ数に減少する。
【０１１２】
また、本実施の形態においても、前述の実施の形態１と同様に、超音波探触子Ａの受波フォーカスの生成用データがｒｏｕｎｄ（四捨五入）、または、ｆｌｏｏｒ（切り捨て）で与えられた場合、中心周波数の比をかけて求めたのでは、遅延時間精度が、多少悪くなることが考えられる。したがって、その分のビームへの影響が許容範囲となるように、例えば、２０ＭＨｚで十分な精度を得られるものは、４０ＭＨｚのサンプリングクロックを基準としておく等のように、基準サンプリング周波数ｆ０を設定しておくことにより、遅延時間精度を許容範囲内にできる。また、受波フォーカスデータをｒｏｕｎｄあるいはｆｌｏｏｒ等で量子化する前のデータで記憶しておき、設定時に、量子化をする構成とすることで、比を演算するのみで精度を保つことができることは言うまでもない。
【０１１３】
なお９０度サンプルの場合は、変更探触子の中心周波数が１／ｈ倍のとき、サンプリング周波数を１／ｈ倍にすれば、数７で説明したように遅延データに変更は生じない。
【０１１４】
（実施の形態３）
図４は本実施の形態３の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図であり、１１０はラッチ手段、１１１は補間部を示す。なお、前述する各手段は周知の手段を用いるものである。
【０１１５】
次に、図４に基づいて、従来の超音波診断装置と構成あるいは動作が異なる制御手段１０４にかかわる部分の動作の詳細な説明と共に、本実施の形態３の超音波診断装置の動作を説明する。
【０１１６】
本実施の形態においては、超音波振動子で受波した受波信号をＡＤＣ１００によりサンプリング周波数ｆｓでデジタル化し、その信号（受波データ）を時間遅延手段１０１によりサンプリング周期Ｔの整数倍の範囲で時間遅延した後、サンプリング周期Ｔより小さい遅延を補間部１１１で行う。
【０１１７】
補間部１１１では、ラッチ１１０により、サンプリング間隔で遅延後の受波データを保持し、該受波データとサンプリング関数との畳み込み処理を行うことで補間する。このときのサンプリング関数は、下記の数１０となる。
【０１１８】
【数１０】
次に、図５に受波データとサンプリング関数との畳み込み処理を説明するための図を示し、以下、この図５に基づいて、本実施の形態における畳み込み処理をサンプリング周波数を１／ｈとした場合について説明する。
【０１２０】
図５は、横軸に時間、縦軸に振幅を示しており、サンプリングされた受波データを示している。特に、白抜きの丸は、サンプリング周期Ｔでサンプルされたデ−タ点を示し、黒丸はその間を３点で補間（補間点数Ｎ＝４）できることを示している。たとえば、サンプリング周期Ｔに対し、遅延精度Δτとした場合の補間点数Ｎ（Ｎ：整数）は、下記の数１１となる。
【０１２１】
【数１１】
一方、求めたい信号をＳ（ｔｎ）とした場合には、数１０において、Ｎとｎより求めることができる。このとき、ｊが補間部１１１の段数に相当する。超音波ビ−ムの性能を決める時間精度は、受波信号の中心周波数に比例して決まる。
【０１２３】
したがって、たとえば、図５に示すように、中心周波数ｆ０の受波信号が実線、サンプリング周波数が４ｆ０、Ｎ＝４、段数２としていたとすると、遅延精度Δτは１／１６波長精度となる。
【０１２４】
次に、前述する実施の形態１，２同様に、超音波探触子Ａを超音波探触子Ｂに変更した場合では、遅延手段１０１のフォーカスデータは前述の実施の形態１，２と同じとなる。
【０１２５】
一方、補間部１１１の各乗算器に付与する係数データａ１〜ａ４は、以下のようになる。遅延時間が、数２，数４で与えられるため、超音波探触子Ａで行う微小遅延は、下記の数１２となる。
【０１２６】
【数１２】
Δｘτ０＝τ０−ｚＴ０
また、超音波探触子Ｂでは、下記の数１３となる。
【０１２７】
【数１３】
Δｘτ＝ｈτ０−ｈｚＴ０＝ｈ（τ０−ｚＴ０）＝ｈΔｘτ０
ただし、ｚは整数、ｚＴ０はサンプリング単位の遅延、Δｘτはサンプリング周期以下の微少遅延量を示す。
【０１２８】
ここで、遅延精度が、波長で定義され、同じ波長精度とする（サンプリング周波数が１／ｈ倍、振動子ピッチがｈ倍、フォーカス距離がｈ倍、Ｎが固定）。この数１３から明らかなように、微小遅延時間がｈ倍、遅延精度が波長精度で同じということは、時間精度に直すとｈ倍となり、相殺されて補間データに変更は生じない。もちろんメモリの遅延データも、遅延量がｈ倍で、サンプリング周期（サンプリング遅延精度）もｈ倍なので相殺されて、変更は生じない。
【０１２９】
このように、本実施の形態３においても、従来では超音波探触子Ａ，Ｂそれぞれメモリに蓄えていた受波フォーカスデータが、本発明を用いることにより、基準となる超音波探触子Ａのフォーカスデータのみ記憶しておき、超音波探触子Ｂについては、遅延手段１０１の遅延データおよび補間手段１１１の補間データ（畳み込み用のデータ）は、超音波探触子Ａの遅延フォーカスデータおよび補間データ（畳み込み用のデータ）をそのまま使用できるので、超音波探触子Ｂの受波フォーカスデータを格納する容量の分を減少させることができる。
【０１３０】
この場合の効果は、たとえば、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスの生成用データが必要であったものが、本実施の形態３の超音波診断装置では、ｍ＋１個のデータ数に減少する。サンプル周波数が固定の場合は遅延データをｈ倍すればよいが、補間データはｈτ０−ｚＴ０となり、ｈの係数で単純に計算することはできない。
【０１３１】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４として、前述する図２に示す実施の形態１の超音波診断装置に、同じ探触子で周波数を変える場合について、広帯域探触子（広帯域超音波探触子）を例にし、動作を図２に基づいて、説明する。
【０１３２】
広帯域探触子を用いるということは、実施の形態１における探触子ＡまたはＢにおいて、同じ探触子であるから振動子のピッチ（振動子配列ピッチ）は固定である。超音波探触子のフォーカス距離は中心周波数がｆとｆ０でフォーカス距離を変えずに、サンプリング周波数も変えないとする。この場合、超音波探触子の構造変化はなく、前述の数１、数２および数４〜７より明らかなように、遅延時間のフォーカスデータに変更はない。
【０１３３】
したがって、広帯域探触子を用いた場合は、図２に示す実施の形態１の超音波診断装置の入力が超音波探触子Ａ，Ｂが広帯域探触子に変更になっただけであり、他の構成は図２に示す構成がそのまま適用できる。
【０１３４】
したがって、図２に示す本発明の実施の形態１の超音波診断装置に、広帯域探触子を適用し、中心周波数を変えた場合においても、サンプル周波数とフォーカス距離に変更がなければ、同じ遅延データを用いることができる。９０度サンプルのようにフォーカス距離を変えずにサンプリング周波数を比で与えた場合には１／ｈ倍することで対応できる。基準となる周波数の探触子の受波フォーカスデータのみ記憶しておき、他の周波数の部分については、この基準となる周波数のデータに所定の係数１／ｈ（基準となる周波数に対する周波数の比率）をかけて求めることができるので、探触子データ格納部１１４ａには、中心周波数比ｈのみ記憶しておき、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納する超音波探触子Ａの受波フォーカスデータを読み出し、次に、比を演算することで求められる。または、同じデータを使用できる。
【０１３５】
したがって、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納するデータの容量を小さくできるので、フォーカスデータ格納部１１４ｂの記憶容量を小さくできるという効果がある。
【０１３６】
この場合の効果は、たとえば、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスの生成用データが必要であったものが、本実施の形態４の超音波診断装置では、ｍ個のデータ数に減少する。
【０１３７】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５として、前述する図３に示す実施の形態２の超音波診断装置に、広帯域探触子を用いた場合の動作を図３に基づいて、説明する。
【０１３８】
広帯域探触子で中心周波数を変えるということは、実施の形態１における探触子ＡまたはＢにおいて、振動子のピッチは固定であり、超音波探触子のフォーカス距離およびサンプリング周波数をともに変更しない場合、超音波探触子の構造変化はなく、前述の数１〜６より明らかなように、遅延時間のフォーカスデータに変更はない。また、数２および数５より遅延時間は同じである。また、位相は、数８よりΦ０／ｈとなる。サンプリング周波数を変更すると数８のＴにｈＴ０を代入し、遅延時間は１／ｈになる。また、位相データは、Φ０／ｈとなる。
【０１３９】
したがって、広帯域探触子で中心周波数（送受信周波数）のみ変わる場合は、周波数比ｈで割る手段を設けることで、前述する実施の形態２の超音波診断装置と同様に、実施の形態５の超音波診断装置においても、受波フォーカスデータとして、すべてのΦデータをもつ必要はなくなる。
【０１４０】
したがって、図３に示す本発明の実施の形態２の超音波診断装置に、広帯域探触子を適用した場合においても、従来では、広帯域探触子の中心周波数毎にそれぞれメモリに蓄えておく必要があったフォーカスデータを、基準となる周波数の探触子の受波フォーカスデータのみ記憶しておき、他の周波数の部分については、この基準となる周波数のデータに所定の係数ｈ（基準となる周波数に対する周波数の比率）により演算して求めることができるので、探触子データ格納部１１４ａには、中心周波数比ｈのみ記憶しておき、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納する超音波探触子Ａの受波フォーカスデータを読み出し、次に、比を乗算することで求められる。または、同じデータをそのまま使える。
【０１４１】
したがって、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納するデータの容量を小さくできるので、フォーカスデータ格納部１１４ｂの記憶容量を小さくできるという効果がある。
【０１４２】
この場合の効果は、たとえば、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探触子を３個使用する超音波診断装置の場合では、従来では３×ｍ個の受波フォーカスの生成用データが必要であったものが、本実施の形態５の超音波診断装置では、ｍ＋２個のデータ数に減少する。
【０１４３】
なお、以上の説明においては、超音波探触子の口径すなわち振動子数×振動子のピッチについては特に規定していないが、たとえば、複数個の超音波探触子の内で、最も口径の大きい超音波探触子の中心周波数を基準として、他の超音波探触子の中心周波数の比率を格納しておくことにより、本発明が適用できる。ただし、この場合には、基準とした超音波探触子よりも口径の小さい超音波探触子の振動子のない部分は使用しない。
【０１４４】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【０１４５】
たとえば、前述した方式にかかわらず、中心周波数で探触子設定条件、使用条件を規格化（波長でも同じ）することができ、フォーカスデータを軽減することができる。上記実施例では、基準となる探触子のフォーカスデータが記憶されていたが、フォーカスデータを演算するに必要なデータ（ピッチ、距離、周波数等）のみ記憶または、与えて、演算により基準となるフォーカスデータを計算するようなシステムにおいても周波数を変えた場合に、その比により、さらに簡単な演算でそのフォーカスデータを求めることができる。
【０１４６】
また、本実施の形態においては、セクタ走査の場合について説明したが、これに限定されることはなく、リニアおよびコンベックス走査等の他の走査でもよいことはいうまでもない。
【０１４７】
また、本実施の形態においては、受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、中心周波数を格納する第２の格納手段とは、別々の格納手段であっても、または、同一の格納手段で格納場所を変えているものであってもよいことはいうまでもない。たとえば、メモリを２個持つか、あるいは、１個のメモリでアドレスで区別するかであって、本発明では、第１の格納手段と第２の格納手段とは、その両者を区別するためのものではない。
【０１４８】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【０１４９】
（１）２以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置を小型で低価格にできる。
【０１５０】
（２）２以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、診断効率を向上することができる。
【０１５１】
（３）２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、受波フォーカスデータ量を低減することができる。
【０１５２】
（４）２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、データ記憶手段の記憶容量を低減することができる。
【０１５３】
（５）２個以上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することができる。
【０１５４】
（６）広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、受波フォーカスデータ量を低減することができる。
【０１５５】
（７）広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、必要記憶容量を低減することができる。
【０１５６】
（８）広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、フォーカスのための遅延時間の計算、および、微小遅延に伴う補間処理の計算を簡略化することができる。
【０１５７】
（９）広帯域超音波探触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合において、診断効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理となる基準の超音波探触子Ａの受波フォーカスの計算を説明するための図である。
【図２】本実施の形態１の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態２の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態３の超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロック図である。
【図５】受波データとサンプリング関数との畳み込み処理を説明するための図である。
【符号の説明】
１００…ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器、アナログデジタル変換器）、１０１…遅延手段、１０２…加算手段、１０３…サンプリング信号発生手段、１０４…遅延制御手段、１１２…信号処理部、１１３…表示部、１１４…フォーカスデータ発生部、１１４ａ…探触子データ格納部、１１４ｂ…フォーカスデータ格納部、１１４ｃ…演算部、第１の波形変換手段、１０６…累加手段、１０７…第２の波形変換手段、１０８…デジタル参照信号発生手段、１０９…位相補正信号発生手段、１１０…ラッチ手段、１１１…補間部。
Claims (8)
- 超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、前記受波データに所定の遅延を行い、遅延後の受波データを加算して超音波像を構成する超音波診断装置であって、
所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、
所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号を受波信号の中心周波数の４倍のサンプリング周波数でサンプリングして受波データに変換した後、該受波データを格納し、所定の遅延時間の該受波データを９０°位相で読み出し、複素信号の位相を制御し加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、
所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、複数の受波信号を複数のアナログデジタル変換機によりそれぞれデジタル信号に変換し該受波データを格納し、読み出しタイミングによりデジタル信号を遅延処理し、微小遅延の補間を、フィルタの係数を設定することにより実現する超音波ビームを形成する方式の超音波診断装置であって、
所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波を送波および受波する複数の振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転に よる位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、
所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備し、前記他の超音波探触子を使用する場合に、前記所定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるとき、前記計算手段は前記他の超音波探触子の配列ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍とし、サンプリング周波数はそのままとすることを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波を送波および受波する複数の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、前記受波データの内で所定の遅延時間の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
- 超音波を送波および受波する複数の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転による位相補正を行った後、該位相補正 後の受波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、
所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波を送波および受波する複数の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超音波信号を受波信号の中心周波数の４倍のサンプリング周波数でサンプリングして受波データに変換した後、該受波データを格納し、所定の遅延時間の該受波データを９０°位相で読み出し、複素信号の位相を制御し加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であって、
所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
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