JP3976897B2 - 超音波装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波装置に関し、特に、アナログ受波信号をデジタル化するアナログデジタル変換器を用いたデジタル整相を用いた医用超音波装置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同じ超音波振動子により受波し、その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ーカスするすなわち受波信号の位相を揃えるために焦点（受波フォーカス点）からの波面により遅延処理（整相）をした後に、加算して超音波ビームを形成していた。また、この受波フォーカス点は多段（ダイナミック）に時間とともに変えていた。
【０００３】
従来の超音波装置では、一般的に、図１４に示すように、振動子アレー１１０が１〜ａ個の振動子から構成されており、基準となる素子である第ｎ＋１番目の素子からフォーカス点Ｐまでの距離をｒ0、ビームの方向をθとした場合、第１番目の素子からフォーカス点Ｐまでの距離Ｘ0と第ｎ＋１番目の素子からフォーカス点Ｐまでの距離ｒ0とでは、伝搬時間差τ0が生じていた。このために、Ｐ点からの反射信号は、第ｎ＋１番目の基準素子よりも距離が近い第１番目の素子のほうに早く到着するので、受波信号の位相を揃えるために、第ｎ＋１番目の基準素子との伝搬時間差τ0を第１番目の素子で受波した信号に遅延量τ0として加えていた。
【０００４】
アナログ処理（いわゆる、アナログ整相）を行う場合には、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ていた。
【０００５】
一方、デジタル処理を行う場合、すなわち、受波信号をアナログーデジタル変換して整相するデジタル整相の場合には、整相方式により遅延の与え方は異なるが、たとえば、遅延量τ0をメモリからの読み出しアドレスによるサンプリング間隔の遅延（サンプリング遅延）と、サンプリング間隔以下の遅延処理を補間処理によって行っていた。たとえば、電子走査型超音波診断装置では、１フレーム分の画像は、１００〜３００程度のラスタ（走査するビーム数）からなり、該ラスタは、送波方向に対し、ダイナミックな受波フォーカスを行って形成し、その方向をスキャンすることによって、１フレーム分の画像を形成していた。
【０００６】
また、超音波映像法には、数１０μｍ程度の気泡や油状のマイクロバブル等を血管に注入することで血流イメージの高感度化をするとともに、マイクロバブルが発する入射周波数に対して２倍の出射周波数となる反射信号を受波し、この反射信号を画像化することにより、血流イメージを良好にするハーモニック映像法があった。また、マイクロバブルのような造影材を入れなくても、送波周波数（基本周波数）の２倍の周波数となる反射信号の高調波成分を画像化するという、いわゆる、非線形による倍周波数の画像化も近年盛んに行われてきている。基本周波数と倍周波数の撮像において、アナログ整相では、遅延時間は中心周波数に無関係となるので、フォーカスデータの変更はなかった。しかしながら、デジタル整相では、サンプリング遅延のみではなく、ＡＤＣのサンプリング時間より小さい微小時間を遅延するための種々の工夫（補間処理）がなされており、その多くが中心周波数の関数であった。
【０００７】
図１５は基本的なサンプリング法を説明するためのであり、特に、図１５（ａ）は各素子に対応するＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）が波面によらず共通のクロックでサンプルする方法を説明するための図であり、波面（フォーカス点）とのずれを補間処理によって補正していた。特に、その処理は周波数に依存した補間処理がほとんどであった。一方、図１５（ｂ）はフォーカス点からの受波波面に合わせてＡＤＣのサンプリングをする方法を説明するための図である。この方式は、ＡＤＣサンプリングクロックを多層に持ち、サンプリング周期以下の微小遅延をどのタイミングのサンプリングクロックを選択するかによって実現する方法であり、波面同期サンプリング整相法と呼ばれる。いずれの方法においても、粗遅延は、書き込んだメモリからの読み出しアドレスの差で実現していた。当然ながらその粗遅延精度はサンプリング周期であった。サンプリング（量子化）の方法には、４ｆ0サンプリング（クアドラチャーサンプリング）、固定サンプリング等の方法があった。
【０００８】
【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。
従来の超音波装置では、素子の中心周波数ｆ0を送受波周波数とし、受波信号をこの中心周波数の４倍の周波数でサンプリングするいわゆる９０度サンプリングを行い、そのサンプリングした受波信号から中心周波数ｆ0の画像を生成する超音波装置では、倍周波数の画像処理を行うことができなかった。
【０００９】
一方、周波数ｆ0の受波信号から生成した画像と、周波数２ｆ0の受波信号から生成した画像とでは、前述するマイクロバブルの使用の如何にかかわらず、それぞれが異なる情報を含んだ画像となるので、同一の送波信号からそれぞれ異なる周波数の画像である周波数ｆ0の画像と周波数２ｆ0の画像とを生成し、この２つの画像に基づいた診断を行うことが要望されている。
【００１０】
しかしながら、従来のデジタル整相を用いた超音波装置では、前述するように、受波信号から画像を生成する過程における補間処理等の整相処理が、素子の中心周波数である周波数ｆ0を基準とする９０度サンプリングを前提として構成されているので、従来の超音波装置で周波数２ｆ0の画像を生成しようとした場合には、受波信号のサンプリングが１８０度サンプリングとなってしまい、周波数２ｆ0の画像を生成することができなかった。すなわち、従来の超音波装置では、中心周波数の画像と２倍の周波数の画像との２周波数の処理を行うことができないという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、中心周波数に関連して処理をする整相方式の超音波装置において、２周波数の処理を行うことが可能な技術を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、医師等の検者の診断効率を向上することが可能な技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、医師等の検者の診断精度を向上することが可能な技術を提供することにある。
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。
【００１４】
【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。
（１）超音波を送受する複数個の超音波振動子からなる超音波送受手段と、受波信号の遅延処理を行う受波整相手段と、前記遅延処理後の受波信号を加算する加算手段と、前記受波整相手段および加算手段により形成された受波ビームを超音波像として順次表示する表示手段とを有する超音波装置において、前記受波整相手段は、送波信号の周波数の８倍の周波数で前記受波信号をサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段がサンプリングした受波信号を前記送波信号の８倍の周波数間隔で遅延処理する８倍遅延処理手段と、前記サンプリング手段がサンプリングした受波信号を前記送波信号の周波数の４倍の周波数間隔で遅延処理する４倍遅延処理手段とを具備し、１回の超音波の送受波によって、前記受波整相手段および加算手段は、４倍遅延処理後の受波信号から前記送波信号の周波数の受信ビームを形成し、８倍遅延処理後の受波信号から倍周波数の受信ビームを形成する。
【００１５】
（２）超音波を送受する複数個の超音波振動子からなる超音波送受手段と、受波信号の遅延処理を行う受波整相手段と、前記遅延処理後の受波信号を加算する加算手段と、前記受波整相手段および加算手段により形成された受波ビームを超音波像として順次表示する表示手段とを有する超音波装置において、前記受波整相手段は、１度の送波で得られた受波信号から送波信号の周波数から形成した超音波ビームと２倍の周波数から形成した超音波ビームとを形成する手段を具備する。
【００１６】
（３）超音波を送受する複数個の超音波振動子からなる超音波送受手段と、受波信号の遅延処理を行う受波整相手段と、前記遅延処理後の受波信号を加算する加算手段と、前記受波整相手段および加算手段により形成された受波ビームを超音波像として順次表示する表示手段とを有する超音波装置において、前記超音波送受手段は、前記超音波振動子の中心周波数の第１の送波信号と、該第１の送波信号と異なる周波数の第２の送波信号とを１度の送波で同一方向に送波させる送波手段を具備する。
【００１７】
前述した（１）の手段によれば、送波信号の周波数（送波周波数）ｆ0の８倍のサンプリング周波数８ｆ0でサンプリング手段が受波信号のサンプリングを行うことによって、送波周波数（基本周波数）の２倍の周波数（倍周波数２ｆ0）となる反射信号の高調波成分を画像化する場合に必要となる９０度サンプリングを実現することができる。
【００１８】
ここで、８倍遅延処理手段がサンプリングされた受波信号を送波信号の８倍の周波数間隔で遅延処理し、４倍遅延処理手段がサンプリングされた受波信号を送波信号の周波数の４倍の周波数間隔で遅延処理することによって、１回の超音波の送受波で同一の超音波装置において、同時に基本周波数ｆ0と倍周波数２ｆ0の超音波像を形成し表示手段に表示することが可能となる。
【００１９】
したがって、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断効率を向上することができる。
【００２０】
また、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断精度を向上できる。
【００２１】
前述した（２）の手段によれば、１度の送波で得られた受波信号から、ビーム形成手段が送波信号の周波数から形成した超音波ビームと２倍の周波数から形成した超音波ビームとを形成することによって、１回の超音波の送受波で同一の超音波装置において、同時に送波信号の周波数と倍周波数の超音波像を形成し表示手段に表示することが可能となる。
【００２２】
したがって、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断効率を向上することができる。
【００２３】
また、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断精度を向上できる。
【００２４】
前述した（３）の手段によれば、送波手段が超音波振動子の中心周波数の第１の送波信号と、該第１の送波信号と異なる周波数の第２の送波信号とを１度の送波で同一方向に送波させることによって、受波整相手段の遅延処理を行うときの周波数を変化させるのみで、中心周波数と倍周波数（非線形によるものではないが、もともとの倍周波数送波に近いビームを得る）の超音波ビームを得ることが可能となる。
【００２５】
このとき、たとえば、受波整相手段に１度の送波で得られた受波信号から第１の送波信号の周波数から形成した超音波ビームと第２の送波信号の周波数から形成した超音波ビームとを形成するビーム形成手段を設けることによって、１回の超音波の送受波で同一の超音波装置において、同時に送波信号の周波数と倍周波数の鮮明な超音波像を形成し表示手段に表示することが可能となる。
【００２６】
したがって、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断効率をさらに向上することができる。
【００２７】
また、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断精度をさらに向上できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、発明の実施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明する。
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。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の超音波装置の概略構成を説明するためのブロック図であり、１１０は探触子（超音波送受手段）、１１１は素子選択部、１１２は送波整相部、１１３は受波整相部（受波整相手段）、１０２は加算手段、１０５は信号処理手段、１０６は表示手段を示す。
【００３０】
図１において、探触子１１０は、たとえば、周知の超音波振動子（あるいは、超音波素子とも呼ぶ。ただし、以下、「素子」と略記する）がａ個（ただし、ａは２以上の自然数）配列された周知の超音波探触子であり、素子選択部１１１に接続される。この探触子１１０の各素子は、素子選択部１１１を介して供給される駆動信号に対応する超音波を発生し、図示しない被検体に送波する。また、被検体の内部すなわち生体内で反射されてくる超音波を電気信号に変換して、素子選択部１１１を介して受波整相部１１３に出力する。
【００３１】
素子選択部１１１は、周知の切り替え手段からなる選択手段であり、図示しない制御手段の制御出力に基づいて、送波整相部１１２から出力される駆動信号を探触子１１０の各素子に伝達する系と、各素子から出力されるアナログの受波信号を受波整相部１１３に伝達する系とを切り替える。
【００３２】
送波整相部１１２は、図示しない制御手段の出力に基づいて、送波フォーカス点までの各振動子間から送波される超音波の到達時間差を補正する遅延時間差で、探触子１１０の各素子を駆動する駆動信号を発生し出力する周知の送波整相手段である。
【００３３】
受波整相部１１３は、各素子に１個づつ対応して接続されており、各素子が受波したアナログの受波信号を周知のＡ／Ｄ変換器（以下、「ＡＤＣ」と記す）でデジタルの受波信号（以下、「受波信号データ」と記す）すなわちデジタルデータに変換した後、各素子で受波した受波信号に対する各素子間の受波フォーカス点までの到達時間差を補正するための遅延処理を行い、次に、図示しないＡＤＣによるデジタル変換に伴う欠落時間の補間処理を行う手段であり、詳細については後述する。ただし、本実施の形態１の受波整相部１１３では、素子の中心周波数すなわち送波信号の基本周波数（送波周波数）ｆ0の８倍の周波数でサンプリングを行い、４倍の周波数４ｆ0（いわゆる、基本周波数ｆ0での受波整相）と８倍の周波数８ｆ0（いわゆる、倍周波数２ｆ0での受波整相）の遅延処理を行う。なお、詳細については、後述する。
【００３４】
加算手段１０２は、図示しない制御手段の制御出力に基づいて、ａ個の各受波整相部１１３から出力される補間処理後の受波信号データを加算する周知の加算手段であり、本実施の形態１においては、図示しない情報処理装置上で動作するプログラムによって実現する。すなわち、加算手段１０２は、受波整相部１１３から出力される補間処理および位相揃え後の周波数４ｆ0もしくは８ｆ0の受波信号データの整相加算を行い、受波信号データからそれぞれの周波数の受波超音波ビームを作成する。
【００３５】
信号処理手段１０５は、フィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処理を行った後、該補正処理後の受波信号データを表示手段１０６に出力するためのビデオ信号に変換する手段である。本実施の形態１においては、信号処理手段１０５は前述する画像補正処理は図示しない情報処理装置上で動作するプログラムによって実現し、画像補正処理後の受波信号データのビデオ信号への変換は周知のビデオ信号変換手段によって実現する。
【００３６】
表示手段１０６は周知の表示手段であり、たとえば、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙ Ｔｕｂｅ）を用いたいわゆるカラーＣＲＴディスプレイ装置を用いる。
【００３７】
次に、図１に基づいて、本実施の形態１の超音波装置の動作を説明すると、素子選択部１１１で選択された探触子１１０に送波整相部１１２により、収束ビームを形成するタイミングで探触子１１０の各素子が駆動され、被検体に超音波を放射する。被検体からの超音波エコーすなわち反射超音波は、探触子１１０の各素子で受波され、素子選択部１１１により、第１〜第ａ番目の素子に対応する受波整相部１１３に導かれ、遅延操作（整相操作）が行われる。各受波整相部１１３からの出力は、加算手段１０２によって加算され、整相加算出力となる。この整相加算出力はデジタル信号処理１０５によって所定のフィルタ処理がなされた後に、表示手段１０６に出力されて、たとえば、断層像あるいはＣＦＭ（カラーフローマッピング）像として、表示画面上にリアルタイムに表示される。
【００３８】
次に、図２に本実施の形態１の受波整相部の概略構成を説明するための図を示し、図３に本実施の形態１の遅延手段、加算手段および信号処理手段の概略構成を説明するための図を示し、以下、図２および図３に基づいて、本実施の形態１の超音波装置の構成を説明する。特に、図２および図３は説明を簡単にするために１ｃｈ分を示している。
【００３９】
図２および図３において、１００はＡＤＣ（サンプリング手段）、１０１は遅延手段、１０３はサンプリング信号発生手段、１０４は遅延制御手段、１０７はメモリ、１０８は４ｆ0補間処理手段（補間手段、４倍遅延処理手段）、１０９は８ｆ0補間処理手段（補間手段、８倍遅延処理手段）を示している。ただし、図２に示すように、本実施の形態１においては、各受波整相部１１３が、それぞれＡＤＣ１００と遅延手段１０１とを有している。
【００４０】
ＡＤＣ１００は、サンプリング信号発生手段１０３からのサンプリング信号に基づいて、探触子１１０の各素子から入力されるアナログの受波信号をデジタルの受波信号である受波信号データに変換するための周知のＡ／Ｄ変換器であり、変換後の受波信号データを遅延手段１０１のメモリ１０７に出力する。
【００４１】
サンプリング信号発生手段１０３は、素子の中心周波数すなわち送波周波数であるｆ0の８倍の周波数のサンプリング信号を発生し、ＡＤＣ１００に供給する手段であり、その基本的な構成は、従来のｆ0の４倍の周波数のサンプリング信号を発生するサンプリング信号発生手段と同じである。
【００４２】
遅延手段１０１は、ＡＤＣからの受波信号データを一時的に格納しておくメモリ１０７と、該メモリ１０７に格納される受波信号データの内から１つおきに受波信号データを読み出しこのときの読み出しアドレスによって各素子間の受波フォーカス点までの到達時間差を補正するための遅延処理を行うと共に、中心周波数の４倍の周波数すなわち周波数４ｆ0でＡＤＣ１００によるデジタル変換に伴う欠落時間の補間処理を行い、補間出力を加算手段１０２に出力する周知の４ｆ0補間処理手段１０８を有する。また、本実施の形態１においては、遅延手段１０１は、メモリ１０７に格納される受波信号データの内から順番に受波信号データを読み出し、このときの読み出しアドレスによって各素子間の受波フォーカス点までの到達時間差を補正するための遅延処理を行うと共に、中心周波数の８倍の周波数すなわち周波数８ｆ0でＡＤＣ１００によるデジタル変換に伴う欠落時間の補間処理を行い、補間出力を加算手段１０２に出力する周知の８ｆ0補間処理手段１０９を有する。ただし、メモリ１０７は、たとえば、周知の２ポートＳＲＡＭを用い、周波数８ｆ0で読み出した出力を、図３に示すように振り分けるものである。または、メモリ１０７に周知のＦＩＦＯを用いた場合も周波数８ｆ0で出力し、図３に示すように振り分けるものである。さらには、メモリ１０７は並列に設けてあっても良い。
【００４３】
遅延制御手段１０４は、遅延手段１０１のメモリ１０７への書き込みおよび読み出し信号や、４ｆ0補間処理手段１０８および８ｆ0補間処理手段１０９の動作信号等を発生し、遅延動作を制御する手段である。
【００４４】
加算手段１０２は、それぞれａ個の４ｆ0補間処理手段１０８および８ｆ0補間処理手段１０９から出力される補間処理後の受波信号データを加算する周知の加算手段であり、本実施の形態１においては、図示しない情報処理装置上で動作するプログラムによって実現する。すなわち、加算手段１０２は、遅延手段１０１から出力される補間処理および位相揃え後の受波信号データの整相加算を行い、受波信号データから受波超音波ビームを作成する。
【００４５】
信号処理手段１０５は、４ｆ0補間処理手段に接続する加算手段１０２の出力に対して、フィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処理を行った後、該補正処理後の受波信号データを表示手段に出力するためのビデオ信号に変換する４ｆ0信号処理手段１０５ａと、８ｆ0補間処理手段に接続する加算手段１０２の出力に対して、フィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処理を行った後、該補正処理後の受波信号データを表示手段に出力するためのビデオ信号に変換する８ｆ0信号処理手段１０５ｂとからなる。本実施の形態１においては、４ｆ0信号処理手段１０５ａと８ｆ0信号処理手段１０５ｂとは、たとえば、周知のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のハードで構成される、または、図示しない情報処理装置上で動作するプログラムによって実現し、画像補正処理後の受波信号データのビデオ信号への変換は周知のビデオ信号変換手段によって実現する。
【００４６】
まず、探触子１００の各素子で受波された受波信号は、ＡＤＣ１００で、デジタルデータ（受波信号データ）に変換される。この時のサンプリング周波数は、サンプリング信号発生手段１０３より基本周波数の８倍に設定され、サンプリングする（従来は、基本周波数の画像化のみなのでクアドラチャサンプルのサンプリング周波数は４倍周波数であった。）。デジタルデータに変換された受波信号すなわち受波信号データは、遅延手段１０１において、遅延処理され。加算手段１０２により、整相加算され、信号処理部１０５によって、検波、圧縮、エッジ強調等の各種フィルタ処理を施され、表示フォーマットに変換された後に表示の補間処理等を施されて、表示部１０６の表示画面上に表示される。
【００４７】
次に、図４に本実施の形態１の超音波装置のタイムシーケンスを示し、以下、図４に基づいて、本実施の形態１の超音波装置の動作を説明する。ただし、図４は、サンプリングクロックが８ｆ0の各素子共通クロックで図１４（ａ）に示すように、同期サンプリングを行った場合を示している。
【００４８】
周波数８ｆ0でサンプリングされた受波信号データは、まず、遅延手段１０１内のメモリ１０７に書き込まれる。メモリ１０７からの読み出しにより、サンプリング間隔の遅延と４ｆ0，８ｆ0の処理のために並列に読み出す。ただし、メモリ１０７に格納されるデジタルデータ（受波信号データ）は、たとえば、図４に示すように、デジタルデータが順番に、Ｄ１，Ｄ２…と書き込まれている場合について説明する。このデータを読み出す際に、基本周波数ｆ0を再現するために、４ｆ0補間処理手段１０８は、４ｆ0処理の読み出しデータのように、２クロックごとにデータを読み出して、４ｆ0サンプルを実現する（ただし、このときのサンプリングは、周波数ｆ0に対して２個毎に読み出すので４倍周波数であり、９０度サンプルとなる）。また、倍周波数の２ｆ0を再現するために、８ｆ0補間処理手段１０９は、８ｆ0処理の読み出しデータのように、サンプルクロックごとにデータを読み出して、８ｆ0サンプルを実現する（ただし、このときのサンプリングは２ｆ0に対して４倍周波数であるので、９０度サンプルとなる）。ただし、前述の説明は、簡単のために、クロックタイミングはメモリのデータと読み出しデータを同一時刻に示したが、実際には、遅延時間を考慮したクロック数分後に読み出されるのは当然のことである。それぞれの補間処理手段１０８，１０９の出力は、並列のままそれぞれの加算手段１０２に入力し、加算手段１０２によって整相加算され、それぞれの出力は、各々４ｆ0信号処理手段１０５ａもしくは８ｆ0信号処理手段１０５ｂで処理され、表示手段１０６の表示画面上に表示される。このときの表示は、たとえば、両者を合成して表示画面の左側に基本周波数ｆ0の超音波像を表示し、右側に倍周波数２ｆ0の超音波像を表示する。以上の説明から明らかなように、本実施の形態１の超音波装置では、１回の送波で同時に基本、倍周波数を処理できる構成となる。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態１の超音波装置では、素子の中心周波数すなわち送波周波数ｆ0の８倍のサンプリング周波数８ｆ0でＡＤＣ１００が受波信号のサンプリングを行うことによって、送波周波数（基本周波数）の２倍の周波数となる反射信号の高調波成分を画像化する場合に必要となる９０度サンプリングを実現し、このＡＤＣ１００でサンプリングした受波信号データを順番に使用して超音波ビームを形成する８ｆ0補間処理手段１０９および８ｆ0信号処理手段１０５ｂによって、各素子間の受波フォーカス点までの到達時間差を補正するための遅延処理、および同期サンプリングによるデジタル変換に伴う欠落時間の補間処理、並びに、フィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処理を行うことよって、送波周波数（基本周波数）ｆ0の２倍の周波数の反射信号２ｆ0の高調波成分を画像化を行うと共に、ＡＤＣ１００でサンプリングした受波信号データを１つおきに使用して超音波ビームを形成する４ｆ0補間処理手段１０８および４ｆ0信号処理手段１０５ａによって、各素子間の受波フォーカス点までの到達時間差を補正するための遅延処理、および同期サンプリングによるデジタル変換に伴う欠落時間の補間処理、並びに、フィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処理を行うことよって、送波周波数（基本周波数）ｆ0の反射信号ｆ0の画像化を行うので、この２つの画像を表示手段１０６の表示画面上に同時に表示することができる。したがって、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断効率を向上することができる。また、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断精度を向上できる。
【００５０】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２の超音波装置の概略構成を説明するための図であり、特に、図５（ａ）は実施の形態２の超音波装置の１チャンネル分の受波整相手段の概略構成を説明するための図であり、図５（ｂ）はサンプリング信号発生手段１０３の選択手段１０３ａに供給される４相クロックの一例を示す図である。ただし、本実施の形態２の超音波装置は、波面同期サンプリングと呼ばれる方式でしかも４ｆ0サンプルである。
【００５１】
したがって、本実施の形態２の超音波装置では、図５（ａ）から明らかなように、高精度の整相をＡＤＣ１００に供給する図５（ｂ）に示すサンプリングクロックで実現しているので、実施の形態１の超音波装置における補間処理手段１０８，１０９が必要ない。すなわち、本実施の形態２の遅延手段１０１では、微小遅延を補間処理ではなく、公知技術であるサンプリングクロックを多相有して、基準となのＡＤＣ１００のサンプリングクロックから所定の微小時間ずれたクロックを選択部１０３ａが選択し、このクロックで受波信号をサンプリングすることによって、基準となる超音波振動子との遅延時間をサンプリング時間間隔より小さな微小遅延を実現し、そのサンプリングされた受波信号をメモリ１０７に記憶し、受波信号の遅延をサンプリング間隔で行う。また、ＡＤＣ１００のサンプリングクロックは、図示しない周知の４相クロック発生手段が発生し、この４相クロックの内の１つをサンプリング信号発生手段１０３の選択部１０３ａが選択することにより与えられる。ただし、本実施の形態２における４相クロックの周期Ｔは、Ｔ＝１／（８ｆ0）であり、相間すなわち各クロックのずれはΔＴ時間づつであり、受波信号の波面に同期している。
【００５２】
次に、図５（ｂ）に基づいて、図５（ａ）に示す本実施の形態２の受波整相手段１１３の動作を説明する。
【００５３】
サンプリング信号発生手段１０３の選択部１０３ａは、４相クロックより受波信号の波面に同期するクロックを選択して、ＡＤＣ１００に付与する。この場合は、基本は４ｆ0でよかったが、１回の送波で同時に基本周波数と、倍周波数を処理するために、８ｆ0でサンプリングする。したがって、ΔＴ＝１／（３２ｆ0）となる。このサンプリングクロックでデジタル化された受波信号は、メモリ１０７に一旦記憶された後、実施の形態１と同様に、４ｆ0と８ｆ0の受波信号データが並列に読み出され加算手段１０２でそれぞれ整相加算され、そのデータがそれぞれに接続される信号処理手段１０５ａ，１０５ｂで並列に信号処理され、表示手段１０６の表示画面上に表示される。
【００５４】
同じ波面同期サンプルにおいて、４ｆ0サンプル（９０度サンプル）でなくＲＦのまま実部のみ処理する方式、すなわち、基本的に、倍周波数とその帯域の高周波数側を再現できる（サンプリング定理を満たす）サンプリング周波数でサンプリグし、メモリに取り込み粗遅延し、全チャンネル整相加算し、信号処理する方式では、信号処理において、並列にし、バンドパスフィルタにより、基本周波数と、倍周波数を分離し、処理することにより、１回の送波で両方を処理できる。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態２の超音波装置では、図示しない４相クロック発生手段が発生した周期がＴ＝１／（８ｆ0）であり、各相間のずれがΔＴ＝１／（３２ｆ0）の４相クロックを、サンプリング信号発生手段１０３の選択部１０３ａが適宜選択し、この選択したクロックをＡＤＣ１００のサンプリングクロックとすることによって、送波周波数（基本周波数）の２倍の周波数となる反射信号の高調波成分を画像化する場合に必要となる９０度サンプリングを実現すると共に、この４相クロックによって高精度の整相を実現し、この受波信号データを順番に使用して超音波ビームを形成する８ｆ0信号処理手段１０５ｂによって、フィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処理を行うことよって、送波周波数（基本周波数）ｆ0の２倍の周波数の反射信号２ｆ0の高調波成分を画像化を行うと共に、ＡＤＣ１００でサンプリングした受波信号データを１つおきに使用して超音波ビームを形成する４ｆ0信号処理手段１０５ａにより、フィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処理を行うことよって、送波周波数（基本周波数）ｆ0の反射信号ｆ0の画像化を行うので、この２つの画像を表示手段１０６の表示画面上に同時に表示することができる。したがって、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断効率を向上することができる。また、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断精度を向上できる。
【００５６】
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３の超音波装置の概略構成を説明するための図であり、特に、図６（ａ）は実施の形態２の超音波装置の１チャンネル分のサンプリング信号発生手段の概略構成を説明するための図であり、図６（ｂ）は本実施の形態３の超音波装置の動作の一例を説明するための図であり、図６（ｃ）は本実施の形態３の超音波装置の動作の他の例を説明するための図である。ただし、図６中において、ｎはラスタ（超音波ビーム）の本数を示している。
【００５７】
ただし、本実施の形態３の超音波装置は、サンプリングクロックを発生するサンプリング信号発生手段１０３の構成が異なるのみで、他の構成は実施の形態１の超音波装置と同じである。したがって、本実施の形態３においは、構成が異なるサンプリング信号発生手段１０３について詳細に説明する。また、前述の実施の形態１，２の超音波装置では、基本的に１回の送波によってメモリの出力を並列処理により、同時に基本周波数と、倍周波数を処理するものであったが、本実施の形態３では、並列処理せずに、２回の送波で交互に基本周波数と倍周波数とを処理する点が異なる。
【００５８】
図６（ａ）に示すように、本実施の形態３のサンプリング信号発生手段１０３ｂは、図示しないクロック発生手段が発生した周波数４ｆ0（周波数がｆ0の画像を生成するためのサンプリング周波数）のクロックと周波数８ｆ0（周波数が２ｆ0の画像を生成するためのサンプリング周波数）のクロックとから、所定の側のクロックをサンプリングクロックとして選択し、ＡＤＣ１００に出力する選択部１０３ｂの構成が異なるのみで、他の構成は実施の形態１の超音波装置と同様となる。
【００５９】
次に、図６（ｂ）に基づいて、本実施の形態３の超音波装置の動作を説明する。ただし、図６（ｂ）では、超音波ビームのビーム方向であるラスタ毎に、それぞれのサンプリング周波数の計測を行う場合を示している。
【００６０】
図６（ｂ）から明らかなように、この場合には、本実施の形態３の超音波装置では、各ラスタ毎にそれぞれ２回ずつの超音波の送波が行われると共に、１回目の送波では選択部１０３ｂは周波数４ｆ0，８ｆ0の内で一方の側をサンプリングクロックとして選択し、２回目の送波では選択部１０３ｂは他方の側をサンプリングクロックとして選択する。たとえば、第１番目のラスタの１回目の送波では、選択手段１０３ｂはサンプリングクロックとして周波数４ｆ0を選択してＡＤＣ１００に供給する（ｔ11）。次の送波すなわち第１番目のラスタの２回目の送波では、選択部１０３ｂはサンプリングクロックとして周波数８ｆ0を選択してＡＤＣ１００に供給する（ｔ12）。以降、各ラスタ毎に１回目と２回目の送波において、選択部１０３ｂが前述した順番でサンプリングクロックをＡＤＣ１００に供給することによって、基本周波数ｆ0の画像を作成するための９０度サンプリングである周波数４ｆ0でサンプリングした受波信号データと、２倍周波数２ｆ0の画像を作成するための９０度サンプリングである周波数８ｆ0でサンプリングした受波信号データとがそれぞれメモリ１０７に記憶される。
【００６１】
メモリ１０７に記憶された受波信号データは、図６（ｂ）に示すように、ラスタ毎に、順次、補間処理手段に読み出されて、各素子間の受波フォーカス点までの到達時間差を補正するための遅延処理が行われる。次に、補間処理手段によって、同期サンプリングによるデジタル変換に伴う欠落時間の補間処理が行われる。このときに、本実施の形態３では、メモリ１０７からの受波信号データの読み出しと同期して、遅延制御手段から補間処理手段に供給される整相周波数が、順次、周波数ｆ0と周波数２ｆ0と内の一方が供給される。たとえば、第１番目のラスタの１回目の送波では、遅延制御手段は整相周波数として周波数ｆ0を選択して補間処理手段に供給する（ｔ11）。次の送波すなわち第１番目のラスタの２回目の送波では、遅延制御手段は整相周波数として周波数２ｆ0を選択して補間処理手段に供給する（ｔ12）。以降、各ラスタ毎に１回目と２回目の送波において、遅延制御手段が前述した順番で整相周波数を補間処理手段に供給することによって、期サンプリングによるデジタル変換に伴う欠落時間の補間処理を行うことができる。この補間処理後の受波信号データは、順次、各ラスタの１回目と２回目の送波毎に加算された後に、信号処理手段でフィルタリング、圧縮、エッジ強調、時間可変増幅およびスキャン変換等の周知の画像処理を行うことによって、送波周波数ｆ0の画像化と送波周波数２ｆ0の画像化とを行い、この表示データを表示手段に出力する。このとき、表示手段では、ｔ12，ｔ22に示すように、各ラスタ毎に周波数ｆ0と周波数２ｆ0の表示データを重畳して表示する（たとえば、フレームメモリを有する場合は、フレームメモリの各ラスタに相当するところに画像データを書き込むことによって、２つの表示データを重畳して表示する）ことによって、２つの画像を表示手段１０６の表示画面上に同時に表示することができる。したがって、前述する実施の形態１と同様の効果を得ることができる。もちろん、交互に表示してもよく、あるいは、別々の領域にそれぞれを表示してもよい。
【００６２】
以上の説明はラスタ毎に周波数４ｆ0のクロックと周波数８ｆ0のクロックとでそれぞれ順番にサンプリングを行う場合であるが、本実施の形態３の超音波装置はこれに限定されることはなく、図６（ｃ）に示すように、１フレーム分を連続して、基本周波数ｆ0で処理し、次のフレームで倍周波数２ｆ0で処理しても良い。
【００６３】
次に、図６（ｃ）に基づいて、１フレーム毎に周波数４ｆ0のサンプリングクロックと周波数８ｆ0のサンプリングクロックとでそれぞれ順番に受波信号のサンプリングを行う場合について説明する。
【００６４】
図６（ｃ）から明らかなように、この場合には、本実施の形態３の超音波装置では、１フレーム毎に選択部１０３ｂは周波数４ｆ0，８ｆ0の内で一方の側をサンプリングクロックとして選択する。たとえば、第１番目のフレーム送波では、選択手段１０３ｂはラスタの番号に係わらずサンプリングクロックとして周波数４ｆ0を選択してＡＤＣ１００に供給する（ｔ1〜ｔn）。次のフレームすなわち第２番目のフレームの送波では、選択部１０３ｂはサンプリングクロックとして周波数８ｆ0を選択してＡＤＣ１００に供給する（ｔn+1〜ｔ2n）。以降、各フレームの送波において、選択部１０３ｂが前述した順番でサンプリングクロックをＡＤＣ１００に供給することによって、基本周波数ｆ0の画像を作成するための９０度サンプリングである周波数４ｆ0でサンプリングした受波信号データと、２倍周波数２ｆ0の画像を作成するための９０度サンプリングである周波数８ｆ0でサンプリングした受波信号データとがそれぞれメモリ１０７に記憶される。
【００６５】
メモリ１０７に記憶された受波信号データは、前述の実施の形態１と同様に、ラスタ毎に、順次、補間処理手段によって補間処理が行われると共に、信号処理手段で周知の画像処理が行われて超音波ビームが形成される。ただし、遅延制御手段も、選択部１０３ｂと同期して、第１番目のフレームの送波時の期間には、整相周波数として周波数ｆ0を選択して補間処理手段に供給し（ｔ1〜ｔn）、第２番目のフレームの送波時の期間には、整相周波数として周波数２ｆ0を選択して補間処理手段に供給する（ｔn+1〜ｔ2n）。以降、この順番で遅延制御手段が整相周波数として周波数ｆ0，周波数２ｆ0を補間処理手段および信号処理手段に供給することによって、フレームごとに基本周波数（周波数ｆ0）と倍周波数（周波数２ｆ0）の超音波ビームすなわち超音波画像を生成することができる。
【００６６】
表示手段では、信号処理手段から出力される超音波画像を、たとえば、フレームメモリを有する場合は、フレームメモリの各ラスタに相当するところに画像データを書き込むことによって、周波数ｆ0と周波数２ｆ0の２つの超音波画像を重畳して、すなわち、２つの超音波画像を表示手段の表示画面上に同時に表示できる。したがって、前述する実施の形態１と同様の効果を得ることができる。ただし、表示の仕方は、これに限定されるものではない。
【００６７】
なお、本実施の形態３においては、同期サンプリングの超音波装置に適用する場合について説明したが、これに限定されることはなく、たとえば、実施の形態２の超音波装置において、サンプリング信号発生手段１０３の選択部１０３ｂに入力されるサンプリングクロックを周期が１／（４ｆ0）の４相クロックと、周期が１／（８ｆ0）の４相クロックとし、選択部１０３ｂが前述した図６（ｂ）あるいは図６（ｃ）に示すタイミングでこのクロックを選択してＡＤＣ１００に供給することによって、それぞれ波面同期サンプリングを実現することができる。このとき、それぞれの周期でサンプリングされた信号を順番に加算処理した後に、信号処することによって、前述する効果を得ることができる。
【００６８】
また、本実施の形態３においては、たとえば、図７に示すように、９０度サンプルであって、受波信号をＡＤＣ１００でサンプリングの後に、複素信号変換手段７０１を設け、この出力により複素信号とし、その後のメモリ１０７および補間処理手段７０２により整相を行う場合にも、たとえば、サンプリング信号発生手段１０３の選択部１０３ｂに周波数４ｆ0と周波数８ｆ0のクロックを供給し、該選択部１０３ｂが実施の形態３と同様に送波毎もしくは１フレーム毎に周波数４ｆ0と周波数８ｆ0とを選択してＡＤＣ１００に出力することによって、基本周波数（周波数ｆ0）と倍周波数（周波数２ｆ0）の超音波ビームすなわち超音波画像を生成することができるので、前述の実施の形態と同様の方法によって本願発明を適用することができ、この場合においても前述する効果がある。この補間方法には、複素位相回転や図１１に示すラッチの内、第１のラッチ１１０５と第３のラッチ１１０７とをそれぞれ取り除き、１個にしたフィルタ補間方法等が適用できる。
【００６９】
また、８ｆ0サンプルとして、交互に４ｆ0サンプルデータ、８ｆ0サンプルデータを用いて処理するか、あるいは並列処理することによって、１回の送波で基本周波数と倍周波数との超音波ビームを生成することができる。
【００７０】
さらには、９０度サンプルでない固定周波数での同時サンプルの場合であって、受波信号をＡＤＣ１００でサンプリングの後に、受波信号をメモリ１０７に取り込み、粗遅延後に補間処理手段によってフィルタリング処理を行って補間する方式などにおいても、適用可能なことはいうまでもない。
【００７１】
（実施の形態４）
図８は本実施の形態４の遅延手段、加算手段および信号処理手段の概略構成を説明するための図であり、図９は本実施の形態の遅延手段における補間処理のタイムシーケンスを説明するための図である。ただし、図８に示すＡＤＣ１００におけるサンプリング信号の周波数ｆsは、倍周波数のサンプリング定理を満たす周波数以上に設定されており、例えば、送波信号の周波数（送波周波数）ｆ0の９０度サンプリングに必要となる整相周波数である周波数８ｆ0である。また、図９に示すクロックタイミングは、説明を簡単にするために、メモリ１０７への受波信号データの格納と、メモリ１０７からの受波信号データの読み出しを同一時刻として示したが、実際には、遅延時間を考慮したクロック数の分だけ遅れることとなる。ただし、一般的には、送波信号の周波数ｆ0は探触子１１０の各素子の中心周波数に一致させるので、以下の説明においては、送波信号の周波数も周波数ｆ0と記す。
【００７２】
なお、本実施の形態４では、超音波装置および各素子に対応する受波整相部１１３の概略構成については、実施の形態１に示す構成と同じとなるので、本実施の形態４では、構成が異なる部分についてのみ説明する。
【００７３】
図８において、８０１は補間処理手段、８０２はｆ0信号処理手段、８０３はｆ2信号処理手段を示しており、ｆ0信号処理手段８０２は素子の中心周波数すなわち送波周波数ｆ0で受波整相された受波信号データに対する周知の信号処理を行う手段であり、ｆ2信号処理手段８０３は送波周波数ｆ0の倍周波数２ｆ0で受波整相された受波信号データに対する周知の信号処理を行う手段である。
【００７４】
補間処理手段８０１は、メモリ１０７に格納される受波信号データを読み出すときの読み出しアドレスによって、各素子間の受波フォーカス点までの到達時間差を補正するための遅延処理（粗遅延処理）を行った後に、９０度サンプリングに伴う遅延処理（補間処理）を時系列で行う手段であり、周知のフィルタリングによる補間や、複素数による位相回転によって実現される。
【００７５】
次に、図９に基づいて、本実施の形態４の補間処理手段８０１の動作を説明すると、補間処理（１）〜（３）に示すように、メモリ１０７に格納される受波信号データの読み出しと、読み出した各受波信号データに対する補間処理とは、３通りに分けることができる。
【００７６】
すなわち、図９中の補間処理（１）に示すように、ＡＤＣ１００によって、Ｄ１，Ｄ２，・・・の順番でサンプリングされメモリ１０７に格納される受波信号データに対して、補間処理手段８０１が順番に受波信号データを読み出し、この読み出した受波信号データに対してサンプリングクロックに同期して、交互に受波整相の周波数ｆ0の補間処理と周波数２ｆ0（周波数ｆ2）の補間処理とを行う第１の補間処理がある。また、図９中の補間処理（２）に示すように、ＡＤＣ１００によって、Ｄ１，Ｄ２，・・・の順番でサンプリングされメモリ１０７に格納される受波信号データに対して、補間処理手段８０１が１データおきに受波信号データを読み出し、この読み出した受波信号データに対してサンプリングクロックに同期して、受波整相の周波数ｆ0の補間処理と周波数２ｆ0（周波数ｆ2）の補間処理とを行う第２の補間処理がある。さらには、図９中の補間処理（３）に示すように、ＡＤＣ１００によって、Ｄ１，Ｄ２，・・・の順番でサンプリングされメモリ１０７に格納される受波信号データに対して、サンプリングクロックの倍の周期で受波信号データを読み出し、その周期で受波整相の周波数ｆ0の補間処理と周波数２ｆ0（周波数ｆ2）の補間処理とを行うことによって、受波信号データの欠落をなくした第３の補間処理がある。
【００７７】
前述する補間処理によって遅延された受波信号データは、加算手段１０２によって加算された後に、信号処理手段１０５で周知の信号処理がなされる。ただし、信号処理手段１０５では、補間処理手段８０１の受波整相の周波数ｆ0，ｆ2に対応する信号処理手段８０２，８０３に出力される。
【００７８】
このように、本実施の形態においては、補間処理手段８０１と加算手段１０２とで、ビーム形成手段を構成する。
【００７９】
次に、図１０に図９中に示す補間処理（１）を実現するための遅延手段の構成を説明するための図を示し、以下、図１０に基づいて、本実施の形態の超音波装置の動作を説明する。ただし、図１０において、図１０（ａ）は遅延手段の概略構成を説明するためのブロック図であり、図１０（ｂ）はその動作を説明するためのタイムシーケンスである。また、図１０（ａ）に示す遅延手段は、一般的なビートダウンによる構成である。
【００８０】
図１０において、１００１は周波数移動手段、１００２はフィルタを示しており、周波数移動手段１００１は、周知の情報処理装置上で動作するプログラムによって実現される手段であり、たとえば、送波周波数ｆ0のサンプリング定理以上の周波数ｆsでサンプリングされた受波信号データを、周知の複素ミキシング手段を用い、その出力により複素信号とし、低周波（あるいはゼロ周波数）に移動することによって、オーバーサンプリングを実現しサンプリング周波数を低周波側に移動させる周知の周波数移動手段である。また、本実施の形態の周波数移動手段１００１は、ＡＤＣ１００で変換された受波信号データをそのサンプリング周期に同期して交互に送波周波数ｆ0および２ｆ0、すなわち、ｃｏｓ（ω₀ｔ）（ただし、ω₀＝２πｆ0），ｓｉｎ（ω₀ｔ）と受波信号データとの乗算と、ｃｏｓ（ω₂ｔ）（ただし、ω₂＝２πｆ2＝２π２ｆ0），ｓｉｎ（ω₂ｔ）との乗算とを交互に行うことによって、ＡＤＣ１００でサンプリングされた受波信号データをｆ0でミキシングされた受波信号データＭ（ｆ0）と、ｆ2でミキシングされた受波信号データＭ（ｆ2）とに交互に変換する。
【００８１】
フィルタ１００２は、周波数移動手段１００１の出力の内、ミキシングで発生した和周波を削除し、又は／さらに、デシメートして信号数を減らす周知のフィルタである。
【００８２】
次に、図１０（ｂ）に基づいて、本実施の形態４における遅延手段の動作を説明すると、１度の送波で得られた受波信号は、ＡＤＣ１００でサンプリング周波数ｆsでサンプリングされる。このときのサンプリングクロックを示したのが、図１０（ｂ）中のＳckである。ただし、本実施の形態では、一度の送波で得られた受波信号から送波周波数ｆ0の受波整相と倍周波数２ｆ0の受波整相とを行う例であり、ＡＤＣ１００のサンプリング周波数ｆsは、少なくとも４ｆ0以上である。周波数ｆsでサンプリングされた受波信号データＲ１，Ｒ２，Ｒ３・・・は、まず、周波数移動手段１００１によって、交互に、受波整相周波数ｆ0でミキシングされた受波信号データＭ1ｆ0，Ｍ3ｆ0・・・と、受波整相周波数ｆ2でミキシングされた受波信号データＭ2ｆ2，Ｍ4ｆ4・・・とに変換される。ただし、前述するように、本実施の形態の周波数移動手段１００１は、奇数番目にサンプリングされた受波信号データＲ１，Ｒ３・・・に対しては受波整相周波数ｆ0の周波数移動を行い、偶数番目にサンプリングされた受波信号データＲ２，Ｒ４・・・に対して受波整相周波数ｆ2の周波数移動を行う。
【００８３】
周波数移動手段１００１から出力された受波信号データは、フィルタ１００２によって和周波削除され、目的の成分すなわち奇数番目の受波信号データの場合には受波整相周波数がｆ0となる受波信号データＭ１（ｆ0），Ｍ３（ｆ0）・・・のみが抽出され、偶数番目の受波信号データの場合には受波整相周波数がｆ2となる受波信号データＭ２（ｆ2），Ｍ４（ｆ2）・・・のみが抽出された後に、メモリ１０７に順次、受波信号データＲ１Ｍ１，Ｒ２Ｍ２，・・・として格納される。
【００８４】
メモリ１０７に格納された受波信号データＲ１Ｍ１，Ｒ２Ｍ２，・・・は、補間処理手段８０１によって、サンプリングクロックＳckに同期して順次読み出されることによって粗遅延が行われた後に、各受波信号データの受波整相周波数ｆ0，ｆ2で順次時系列に補間処理され、加算手段１０２に出力される。
【００８５】
加算手段１０２では、探触子１１０の各素子からの受波信号データを整相加算した後に、受波整相周波数に対応する信号処理手段８０２，８０３に出力し、対応する信号処理手段８０２，８０３で周知の信号処理がなされた後に、表示手段１０６の画面上に表示される。
【００８６】
なお、本実施の形態４においては、周波数移動を送波周波数ｆ0の受波整相と倍周波数２ｆ0の受波整相とで行う構成がこれに限定されることはなく、３倍周波数３ｆ0あるいは４倍周波数４ｆ0の受波整相等でもよいことはいうまでもない。
【００８７】
また、本実施の形態４においては、補間処理を時系列で処理する構成としたが、これに限定されることはなく、たとえば、前述した実施の形態１の遅延手段と同様に、受波整相周波数ｆ0に対応する補間処理手段と受波整相周波数ｆ2に対応する補間処理手段とを設け、並列に処理してもよいことはいうまでもない。
【００８８】
また、同時にｆ0とｆ2（２ｆ0）とを処理する場合でなく、通常はｆ0で処理し、検者が倍周波数モードを選択したときに、同じ回路でｆ2処理をすることもある。この場合には、ミキシングデータおよび補間データは選択された中心周波数に関連したデータとなる。このとき、サンプリング周波数もｆ0に適した周波数、ｆ2に適した周波数と変えてもよいことはいうまでもない。
【００８９】
また、受波整相周波数ｆ0，ｆ2の選択は、フィルタ１００２を並列に設け、入力で直並列変換し、フィルタ処理後に並直列変換する構成としてもよいことはいうまでもない。
【００９０】
さらには、本実施の形態４では、受波信号データの処理を複素処理としたがこれに限定されることはなく、たとえば、実部処理のみでも可能である。
【００９１】
図１１は図９中に示す補間処理（１）を実現するための遅延手段の他の構成を説明するための図であり、特に、図１１（ａ）はフィルタを用いた補間処理手段の概略構成を説明するためのブロック図であり、図１１（ｂ）はその動作を説明するためのタイムシーケンスである。ただし、図１１（ｂ）はＤin入力から入力された受波信号データがシフトレジスタを構成する第１〜４のラッチの最終段に到達したタイミングからの動作を示すものである。
【００９２】
図１１において、１１０１は第１の乗算器、１１０２は第２の乗算器、１１０３は第３の乗算器、１１０４は加算器、１１０５は第１のラッチ、１１０６は第２のラッチ、１１０７は第３のラッチ、１１０８は第４のラッチを示している。本実施の形態の補間処理手段８０１では、Ｄin入力が第１の乗算器１１０１の一方の入力に接続されると共に、該第１の乗算器１１０１の他方の入力には図示しない補間制御手段の第１のフィルタ係数Ａiの出力が接続され、該第１の乗算器１１０１の出力は、加算手段１１０４の入力に接続される。また、Ｄin入力は４段のシフトレジスタを構成する第１のラッチ１１０５の入力に接続されており、該第１のラッチ１１０５の出力は、第２のラッチ１１０６の入力に接続される。該第２のラッチ１１０６の出力は、第２の乗算器１１０２の一方の入力に接続されると共に、第３のラッチ１１０７の入力に接続される。該第３のラッチ１１０７の出力は第４のラッチ１１０８の入力に接続される。第４のラッチ１１０８の出力は第３の乗算器１１０３の一方の接続されると共に、該第３の乗算器１１０３の他方の入力は図示しない補間制御手段のフィルタ係数Ｃiの出力に接続され、その出力は加算器１１０４の入力に接続される。また、第２の乗算器１１０２の他方の入力は図示しない補間制御手段のフィルタ係数Ｂiの出力に接続され、その出力は加算器１１０４の入力に接続される。加算器１１０４の出力は、Ｄout出力として、加算手段１０２に接続される。ただし、シフトレジスタを構成する第１〜４のラッチ１１０５〜１１０８のシフトクロックは、サンプリングクロックＳckである。
【００９３】
次に、図１１（ｂ）に基づいて、図１１（ａ）に示す本実施の形態の補間処理手段の動作を説明する。
【００９４】
図１１中に示す第１番目のサンプリングクロックＳckが入力されると、図１１中にＤ1〜Ｄ5で示すように、各乗算器１１０１〜１１０３の一方の入力には、順番にＤin入力から入力される受波信号データＤ5、第２のラッチ１１０６にラッチされる受波信号データＤ3、第４のラッチ１１０８にラッチされる受波信号データＤ1が入力される。一方、各乗算器１１０１〜１１０３の他方の入力には、図示しない補間制御手段から奇数番目の受波信号データの受波整相周波数ｆ0に対応するフィルタ係数Ａ1，Ｂ1，Ｃ1がそれぞれ入力される。したがって、Ｄout出力からは、図１１（ｂ）の第１番目のサンプリングクロックすなわち奇数番目の樹は信号データに基づく、Ｄ1＊Ｃ1（ｆ0）＋Ｄ3＊Ｂ1（ｆ0）＋Ｄ5＊Ａ1（ｆ0）が出力される。
【００９５】
次に、第２番目のサンプリングクロックＳckが入力されると、Ｄin入力から受波信号データＤ6が入力されると共に、第１〜４のラッチ１１０５〜１１０８にラッチされている受波信号データが順次１段分シフトされるので、各乗算器１１０１〜１１０３の一方の入力には、順番にＤin入力から入力される受波信号データＤ6、第２のラッチ１１０６にラッチされる受波信号データＤ4、第４のラッチ１１０８にラッチされる受波信号データＤ2が入力される。このとき、各乗算器１１０１〜１１０３の他方の入力には、図示しない補間制御手段から奇数番目の受波信号データの受波整相周波数ｆ0に対応するフィルタ係数Ａ2，Ｂ2，Ｃ2がそれぞれ入力される。したがって、Ｄout出力からは、図１１（ｂ）の第２番目のサンプリングクロックすなわち偶数番目の受波信号データに基づく、Ｄ2＊Ｃ2（ｆ2）＋Ｄ4＊Ｂ2（ｆ2）＋Ｄ6＊Ａ2（ｆ2）が出力される。
【００９６】
以降、この動作を順次行うことによって、奇数番目の受波信号データと偶数番目の受波信号データとに基づく補間処理を時系列に行うことができる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、補間フィルタを時系列に使用する場合について説明したが、これに限定されることはなく、たとえば、特開平３−１２３８７９号公報に記載されるように、補間フィルタを並列に持ち各フィルタで専用の周波数にて補間処理を行う構成としてもよいことはいうまでもない。
【００９８】
以上説明したように、本実施の形態４の超音波装置では、扱う最高周波数のサンプリング定理を満たすと共に、時系列での処理に伴って実効的なサンプリング周波数が低下する場合には、その周波数がサンプリング定理を満たすようなサンプリング周波数ｆsのＡＤＣ１００で変換された受波信号データを、遅延手段１０１が、サンプリング周期に同期し順次時系列で受波整相処理（遅延処理）することによって、送波信号の周波数ｆ0とその倍の周波数２ｆ0の受信ビームを１回の送受波で同時に形成することができるので、時差のないハーモニクス映像表示をすることが可能となる。
【００９９】
したがって、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断効率を向上することができる。
【０１００】
また、医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断精度を向上できる。
【０１０１】
（実施の形態５）
図１２は本発明の実施の形態５の超音波装置における送波整相部の概略構成を説明するための図であり、１２０１は加算手段、１２０２は送波整相回路、１２０３は駆動回路を示す。
【０１０２】
図１２において、加算手段１２０１は図示しない送波信号発生手段から入力される異なった送波周波数の送波波形１と送波波形２と加算する周知の加算手段であり、加算後の送波波形信号を送波整相回路１２０２に出力する。
【０１０３】
送波整相回路１２０２は、予め設定された焦点位置情報に基づいて、探触子１１０の各素子に供給する送波信号に遅延を与える周知の送波整相回路であり、各素子に対応する送波信号を駆動回路１２０３に出力する。
【０１０４】
駆動回路１２０３は入力された送波信号をバッファリングする周知の駆動回路であり、バッファリング後の送波信号を、素子選択部１１１を介して探触子１１０の各素子に供給し駆動する。
【０１０５】
次に、図１２に基づいて、本実施の形態５の超音波装置における送波整相部１１２の動作を説明すると、たとえば、検者が指示した複数周波数（ここでは、異なる２周波数である）の送波波形１，２が加算手段１２０１で加算されて、１つの送波信号が合成される。この合成された送波信号は、送波整相回路１２０２で各素子に対応した送波信号に変換された後に、駆動回路１２０３でバッファリングされ探触子１１０の各素子に供給される。各素子は駆動信号に対応した超音波を発生し、図示しない被検体に超音波を送波し、被検体内で反射された超音波が各素子で受波信号として検出される。このときの受波信号は、送波波形１の周波数に対応した受波信号１と、送波波形２の周波数に対応した受波信号２とが合成された受波信号となる。
【０１０６】
本実施の形態において、送波波形１の周波数をｆ0、送波波形２の周波数をｆ2とすることによって、前述する実施の形態１〜４の超音波装置において、基本周波数４ｆ0（受波整相周波数ｆ0）と倍周波数８ｆ0（受波整相周波数ｆ2）の受波整相処理を行うことができる。
【０１０７】
また、本実施の形態においては、図１３に示すように、異なる送波周波数の送波信号に対応するそれぞれのフォーカス位置を変えた送波信号を合成し送波する、すなわち、異なる送波周波数の送波信号に対応するそれぞれのフォーカス位置を変えた送波信号を同時に送波する。たとえば、前述の送波波形１で門面フォーカス１３０１（このときのフォーカス位置は、フォーカス点１３０３となる）の送波信号を発生させ、送波波形２で門面フォーカス１３０２（このときのフォーカス位置は、フォーカス点１３０４となる）の送波信号を発生させることによって、異なるフォーカス位置の信号を同時に送波することが可能となると共に、各フォーカス位置に対応する受波信号の周波数が異なることとなるので、容易に異なるフォーカス位置の超音波画像を生成することが可能となる。ただし、受波整相時には、送波フォーカス位置（送波周波数）に合わせて受波整相周波数を多段に変更する、すなわち、時系列に交互に変化させるのではなく、深度に応じてたとえば、時間０からｔ1の領域１では、送波波形２の周波数に対応する受波整相を行い、それよりも深い（時間ｔ1からｔ2の領域２）ときには、送波波形１の周波数に対応する受波整相を行うというように、受波整相周波数１回の送波からの経過した時間で変化させることによって、送波多段フォーカスと受波ダイナミックフォーカスとを同時に実現することが可能となる。
【０１０８】
したがって、検者は異なる深度の超音波画像を同時に観察することが可能となるので、診断効率を向上することができる。
【０１０９】
また、送波の多段フォーカスが可能となるので、フレームレートを低下させることなく高精細の超音波像の表示ができる。
【０１１０】
なお、前述した実施の形態１〜３の超音波装置においては、送波は基本周波数で行い、受波を基本周波数と倍周波数との２周波数で処理する方法について説明したが、これに限定されることはなく、送波を２周波数あるいは複数周波数として、その回数分送波し、それぞれの周波数で受波処理して表示してもよいことはいうまでもない。
【０１１１】
また、送波周波数を複数周波数として重畳して同一フォーカスとし、受波において並列処理することにも適応できる。
【０１１２】
また、本実施の形態１〜３の超音波診断装置では、表示形態は重畳あるいは交互としたが、検者が選択した表示形態を表示することが出来ることはいうまでもない。たとえば、タッチパネルやコンソールに倍周波処理の選択をするための選択スイッチを設け、その中に（あるいはファンクション）処理方法として、同時処理、交互処理（送波毎に基本波処理、倍周波処理を行うモード）、倍周波処理のみ（受波整相は倍周波処理のみを行う）、基本波処理のみのモードを持つ。表示方法として、前者２つのモードには、基本波処理画像と、倍周波処理画像を重畳して表示するモードと、交互に表示するモードと、別々の領域に表示するモードを有する。倍周波数処理のみのモードでは、倍周波数処理画像のみを表示する。また、重畳する場合、その比率や深度方向での重畳比率を調整することにより、全深度で良好な画像を得ることが出来る。
【０１１３】
さらには、本実施の形態１〜４の超音波装置では、送波信号の周波数（中心周波数）で整相処理して得られたデータと、送波信号の周波数の２倍の周波数で整相処理して得られたデータを重ねて、または、交互に表示できるので、血流イメージングを良好にできる。例えば、造影剤使用時では、体動は基本周波数で処理し、血流は倍周波数で処理することにより、体動を除去できる。あるいは、高分解能でみたい部位を倍周波数で処理できるので、超音波像の分解能を向上することができるという効果もある。
【０１１４】
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。
【０１１５】
【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。
【０１１６】
（１）中心周波数に関連して処理をする整相方式の超音波装置において、２周波数の処理を行うことができる。
【０１１７】
（２）医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断効率を向上することができる。
【０１１８】
（３）医師等の検者は、容易に異なる反射周波数の超音波画像を比較検討することができるので、診断精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の超音波装置の概略構成を説明するためのブロック図である。
【図２】本実施の形態１の受波整相部の概略構成を説明するための図である。
【図３】本実施の形態１の遅延手段、加算手段および信号処理手段の概略構成を説明するための図である。
【図４】本実施の形態１の超音波装置のタイムシーケンスである。
【図５】本発明の実施の形態２の超音波装置の概略構成を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態３の超音波装置の概略構成を説明するための図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の超音波装置の概略構成を説明するための図である。
【図８】本実施の形態４の超音波装置における遅延手段、加算手段および信号処理手段の概略構成を説明するための図である。
【図９】本実施の形態４の遅延手段における補間処理のタイムシーケンスを説明するための図である。
【図１０】図９中に示す補間処理（１）を実現するための遅延手段の構成を説明するための図である。
【図１１】図９中に示す補間処理（１）を実現するための遅延手段の他の構成を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態５の超音波装置における送波整相部の概略構成を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態５の超音波装置の動作を説明するための図である。
【図１４】従来の超音波装置の送受波動作を説明するための図である。
【図１５】従来の超音波装置における基本的なサンプリング法を説明するためのである。
【符号の説明】
１００…ＡＤＣ、１０１…遅延手段、１０２…加算手段、１０３…サンプリング信号発生手段、１０３ａ…選択部、１０４…遅延制御手段、１０５…信号処理手段、１０５ａ…４ｆ0信号処理手段、１０５ｂ…８ｆ0信号処理手段、１０６…表示手段、１０７…メモリ、１０８…４ｆ0補間処理手段、１０９…８ｆ0補間処理手段、１１０…探触子、１１１…素子選択部、１１２…送波整相部、１１３…受波整相部、７０１…複素信号変換手段、７０２…補間処理手段、８０１は補間処理手段、８０２はｆ0信号処理手段、８０３はｆ2信号処理手段、１００１は周波数移動手段、１００２はフィルタ、１１０１〜１１０３は第１〜３の乗算器、１１０４は加算器、１１０５〜１１０８は第１〜４のラッチ、１２０１は加算手段、１２０２は送波整相回路、１２０３は駆動回路。

Claims (1)

1. 超音波を送受する複数個の超音波振動子からなる超音波送受手段と、受波信号の遅延処理を行う受波整相手段と、前記遅延処理後の受波信号を加算する加算手段と、前記受波整相手段および加算手段により形成された受波ビームを超音波像として順次表示する表示手段とを有する超音波装置において、
   前記受波整相手段は、送波信号の周波数の８倍の周波数で前記受波信号をサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段がサンプリングした受波信号を前記送波信号の８倍の周波数間隔で遅延処理する８倍遅延処理手段と、前記サンプリング手段がサンプリングした受波信号を前記送波信号の周波数の４倍の周波数間隔で遅延処理する４倍遅延処理手段とを具備し、１回の超音波の送受波によって、前記受波整相手段および加算手段は、４倍遅延処理後の受波信号から前記送波信号の周波数の受信ビームを形成し、８倍遅延処理後の受波信号から倍周波数の受信ビームを形成することを特徴とする超音波装置。

Images