JPH0584241A - 超音波受信装置及び信号切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】大口径化の要請に沿い、少ないスイッチ接点数
で従来と同等の切換えを行なうことのできる信号切換装
置及び該信号切換装置を内蔵した超音波受信装置を提供
する。 【構成】夫々がＫ個の入力端子とＲ個の出力端子とを有
するＭ個の第１マトリックススイッチからなる第１スイ
ッチ群３０と夫々がＭ個の入力端子とＰ個の出力端子と
を有するＲ個の第２マトリックススイッチからなる第２
スイッチ群４０とを備える。ｎ番目の振動子の受信信号
を［（ｎ−１）／Ｋ＋１］番目のスイッチ３０の入力端
子に配線し、各スイッチ３０のＲ個の出力端子から出力
されるＲ個の信号がＲ個のスイッチ４０に１つずつ分配
されるようにＭ個のスイッチ３０の出力端子とＲ個のス
イッチ４０の入力端子とを接続する。さらにｒ番目のス
イッチ４０のｐ番目の出力端子の信号が遅延加算手段の
（ｐ−１）×Ｒ＋ｒ番目の入力端子から該遅延加算手段
に入力されるようにＲ個のスイッチ４０の出力端子と遅
延加算手段の入力端子とを接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体内に送信され該
被検体内で反射された超音波を所定の方向に並んだ振動
子で受信して各受信信号を得、それら各受信信号を遅延
加算手段でそれぞれ遅延して互いに加算しこの加算され
た信号に基づいて断層像を表示する、超音波診断装置に
おける超音波受信装置及び該超音波受信装置に最適に用
いることのできる信号切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体内に超音波を送信し人体内の組織で
反射されて戻ってくる超音波を受信して人体の内臓等の
疾患の診断を行う超音波診断装置が従来より用いられて
おり、この超音波診断装置では従来よりいわゆるダイナ
ミックフォーカスの手法が用いられている。

【０００３】図５は、超音波を送受信する振動子群と人
体等の被検体内における超音波の反射点との関係を示す
模式図、図６は振動子群と遅延時間との関係を示す模式
図である。これらの図において、横方向は被検体の表面
に当接された振動子群１を構成するＮ個（例えば１２８
個）の振動子１（１），１（２），…，１（Ｎ）の並ぶ
方向を表わしており、図５の縦軸は被検体内に送信され
た超音波が反射される被検体内の深さｄ、図６の縦軸は
各振動子１（１），１（２），…，１（Ｎ）に接続され
る遅延加算手段（後述する）における遅延時間Ｄを表わ
している。ここでは、図５に示すように、振動子群１の
中央Ｏから延びる垂線上の各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で超音
波が反射されるものとする。

【０００４】図５に示す深さｄ１の点Ｐ１で超音波が反
射された場合、点Ｐ１と各振動子１（１），１（２），
…，１（Ｎ）との間の距離は振動子群１の中央Ｏから離
れた振動子ほど長く、したがって点Ｐ１で反射された超
音波が両端の振動子１（１），１（Ｎ）に到達した時点
では、一様な媒質を仮定するとこの超音波は点Ｐ１を中
心とした円弧Ａ１上の各点に到達することとなる。この
ため、受信された超音波に基づいて点Ｐ１の情報を得る
場合は、各振動子１（１），１（２），…，１（Ｎ）で
受信された各信号を図６のＤ１に示すようにそれぞれ遅
延して互いに加算する必要がある。同様に深さｄ２，ｄ
３の各点Ｐ２，Ｐ３で超音波が反射された場合は、この
反射された超音波が両端の振動子１（１），１（Ｎ）に
到達した時点では、一様な媒質中では円弧Ａ２，Ａ３上
の各点に到達することとなり、このため各振動子１
（１），１（２），…，１（Ｎ）で受信された各信号は
図６のＤ２，Ｄ３に示すように遅延されて加算される。
このように各振動子１（１），１（２），…，１（Ｎ）
で受信された各信号の遅延時間ＤをＤ１，Ｄ２，Ｄ３の
ように設定してこれらの各信号をそれぞれ遅延させかつ
互いに加算することにより、被検体内の点Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３にそれぞれ焦点が設定されることになる。

【０００５】図７は、上記のような焦点設定の行われた
従来の超音波診断装置の構成例を示したブロック図であ
る。送信トリガ回路２は、制御回路４からの指示により
振動子群１を構成するＮ個の振動子１（１），１
（２），…，１（Ｎ）のそれぞれに向けて、該振動子群
１から発せられる超音波が図示しない被検体内の所定の
位置に焦点を形成するように各振動子１（１），１
（２），…，１（Ｎ）毎に異なるタイミングで各駆動タ
イミングパルスを出力する。この出力された各駆動タイ
ミングパルスは、送信ドライバ群３を構成する各送信ド
ライバ３（１），３（２），…，３（Ｎ）により増幅さ
れ高電圧パルスに変換されて、各振動子１（１），１
（２），…，１（Ｎ）を駆動し、これにより被検体内に
超音波が発信される。

【０００６】被検体内を伝送する超音波は被検体内部の
種々の組織（音響インピーダンスの不整合部）で反射さ
れ振動子群１により受信されて電気信号に変換される。
各振動子１（１），１（２），…，１（Ｎ）で得られた
各受信信号は、前置増幅器群６を構成する各前置増幅器
６（１），６（２），…，６（Ｎ）でそれぞれ増幅さ
れ、電圧・電流変換器群８を構成する各電圧・電流変換
器８（１），８（２），…，８（Ｎ）により電流信号に
変換されて、Ｎ個の入力端子とＱ個の出力端子を有する
マトリックススイッチ１０に入力される。このマトリッ
クススイッチ１０から出力された信号は、Ｑ個の入力端
子１２１（１），１２１（２），…，１２１（Ｑ）を有
する遅延加算手段１２に入力され、この遅延加算手段１
２により上記の焦点設定を実現するように遅延加算が行
われる。この遅延加算手段１２から出力された信号は、
表示系を構成する図示しない信号処理手段に入力され、
該信号処理手段により断層像を担持する画像信号に変換
されて例えば図示しないＣＲＴディスプレイ装置の表示
画面上にその断層像が表示され診断に供される。

【０００７】図８は、上記焦点設定を実現するための、
図７に示すマトリックススイッチ１０及び遅延加算手段
１２の構成を略示した模式図である。マトリックススイ
ッチ１０は、各振動子１（１），１（２），…，１
（Ｎ）側に接続されたＮ本の入力線１０１（１），１０
１（２），…，１０１（Ｎ）と遅延加算手段１２のＱ個
の入力端子１２（１），１２（２），…，１２（Ｑ）に
それぞれ接続されたＱ本の出力線１０２（１），１０２
（２），…，１０２（Ｑ）とが互いに交叉するように構
成され、これらの各入力線１０１（１），１０１
（２），…，１０１（Ｎ）と各出力線１０２（１），１
０２（２），…，１０２（Ｑ）との各交点に各スイッチ
１０３（１，１），１０３（１，２），…，１０３
（Ｎ，Ｑ）が備えられており、それぞれ対応する入力線
と出力線をオン（接続）／オフ（遮断）することができ
るように構成されている。これらの各スイッチ１０３
（１，１），１０３（１，２），…１０３（Ｎ，Ｑ）
は、制御回路４（図７参照）からの指令によりオンもし
くはオフされ、これにより、各受信信号が遅延加算手段
１２のどの入力端子１２１（１），１２１（２），…，
１２１（Ｑ）から入力されるかが定められる。

【０００８】また遅延加算手段１２は、互いに隣接した
入力端子１２１（１），１２１（２），…，１２１
（Ｑ）の間に各遅延線１２２（１），１２２（２），１
２２（Ｑ−１）が接続されたものであり、各入力端子１
２１（１），１２１（２），…，１２１（Ｑ）から入力
された電流信号が入力された位置に応じた遅延量だけそ
れぞれ遅延され、かつ互いに加算されて図の左側又は右
側の一方から取り出され、表示系に伝送される。

【０００９】図９は、図８に示すマトリックススイッチ
のスイッチ設定説明図である。この図は全体のスイッチ
設定の一部のみを表示したものであり、黒丸印の交点の
スイッチのみがオンされているものとする。この図９
は、例えば図５に示す点Ｐ１の情報を得るために各振動
子１（１），１（２），…，１（Ｎ）で受信された各受
信信号を図５のＤ１に示すようにそれぞれ遅延する瞬間
を表わしており、例えば振動子１（４９）で得られた受
信信号は遅延加算手段１２にその入力端子１２１（６
２）から入力され、振動子１（６２），１（６３），１
（６４）で得られた各受信信号は入力端子１２１（７
２）から入力される。

【００１０】このようにして、各振動子１（１），１
（２），…，１（Ｎ）で受信された各信号の遅延時間Ｄ
がＤ１，Ｄ２，Ｄ３（図６参照）を満足するようにマト
リックススイッチ１０の各スイッチ１０３（１，１），
１０３（１，２），…，１０３（Ｎ，Ｑ）を切換えるこ
とにより、焦点がそれぞれ被検体内の各点Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３（図５参照）に設定される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】近年の超音波診断装置
の普及に伴い、高分解能化の要求が高まってきており、
この高分解能を実現するには、振動子の数Ｎを増やすこ
とにより大口径化する必要があり、例えばＮ＝１２８程
度のものが登場してきている。また高分解能化を達成す
るためには、上記大口径化のほか各振動子で得られた各
受信信号の遅延量の高精度化も図る必要があり、このた
め遅延加算手段の入力端子数Ｑも例えばＱ＝１２８程度
必要とされる。

【００１２】このように高分解能化を図ろうとすると振
動子の数Ｎと遅延加算手段の入力端子の数Ｑが増大化
し、例えばＮ＝１２８，Ｑ＝１２８とすると、マトリッ
クススイッチのスイッチ接点数は１２８×１２８＝１
６，３８４という厖大な数となり、これを実現しようと
すると、例えば市販されている８：１６程度の小規模な
マトリックススイッチＩＣを用いた場合、（１２８×１
２８）／（８×１６）＝１２８（個）も必要となり、コ
スト及び実装の点で実現が難しいという問題がある。

【００１３】本発明は、上記問題を解決し、少ないスイ
ッチ接点数で上記と同等の切換えを行なうことのできる
信号切換装置及び該信号切換装置を内蔵した超音波受信
装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の超音波
受信装置の特徴部分を示した構成図である。本発明の超
音波受信装置は、図１に示すように、 （１）それぞれがＫ個の入力端子とＲ個の出力端子とを
有するＭ個の第１マトリックススイッチ３０（１），３
０（２），…３０（Ｍ）からなる第１スイッチ群３０、 （２）それぞれがＭ個の入力端子とＰ個の出力端子とを
有するＲ個の第２マトリックススイッチ４０（１），４
０（２），…４０（Ｒ）からなる第２スイッチ群４０、 （３）被検体内に送信され該被検体内で反射された超音
波を受信して各受信信号を得る、所定の方向に並んだＮ
個（Ｎ≦Ｋ×Ｍ）の振動子１（１），１（２），…，１
（Ｎ）からなる振動子群１、 （４）前記各受信信号をそれぞれ遅延して互いに加算す
る、Ｑ個（Ｑ≦Ｐ×Ｒ）の入力端子５０１（１），５０
１（２），…５０１（Ｑ）を有する遅延加算手段５０、 （５）ｎ番目の振動子１（ｎ）で得られた受信信号を
［（ｎ−１）／Ｋ＋１］番目の第１マトリックススイッ
チ３０（［（ｎ−１）／Ｋ＋１］）の入力端子に導く第
１配線群６０、 （６）各第１マトリックススイッチ３０（１），３０
（２），…，３０（Ｍ）のＲ個の出力端子から出力され
るＲ個の信号がＲ個の第２マトリックススイッチ４０
（１），４０（２），…，４０（Ｒ）に１つずつ分配さ
れるようにＭ個の第１マトリックススイッチ３０
（１），３０（２），…，３０（Ｍ）の出力端子とＲ個
の第２マトリックススイッチ４０（１），４０（２），
…，４０（Ｒ）の入力端子とを接続する第２配線群７
０、 （７）ｒ番目の第２マトリックススイッチ４０（ｒ）の
ｐ番目の出力端子から出力された信号が遅延加算手段５
０の（ｐ−１）×Ｒ＋ｒ番目の入力端子５０１（（ｐ−
１）×Ｒ＋ｒ）から該遅延加算手段５０に入力されるよ
うにＲ個の第２マトリックススイッチ４０（１），４０
（２），…，４０（Ｒ）の出力端子と遅延加算手段５０
の入力端子５０（１），５０（２），…，５０（Ｑ）と
を接続する第３配線群８０、 の各要素を備えたことを特徴とするものである。

【００１５】ここで、［ｘ］は、ｘを越えない最大の整
数を表わす記号を意味するものである。また、上記
（１）の第１スイッチ群３０を構成する各第１マトリッ
クススイッチ３０（１），３０（２），…３０（Ｍ）
は、物理的に互いに独立したＭ個のマトリックススイッ
チである必要はなく、例えば入力端子数Ｋ＝８，出力端
子数Ｒ＝８の第１マトリックススイッチを用いる場合
に、例えば入力端子数Ｋ＝１６、出力端子数Ｒ＝１６の
マトリックススイッチを、入力端子数Ｋ＝８，出力端子
数Ｒ＝８の第１マトリックススイッチ２個分として用い
てもよく、これとは逆に、例えば入力端子数Ｋ＝１６，
出力端子数Ｒ＝１６の第１マトリックススイッチを用い
る場合に、例えば入出端子数Ｋ＝８，出力端子数Ｒ＝１
６のマトリックススイッチを２個用いてもよい。また、
例えば入力端子数Ｋ＝８，出力端子Ｒ＝８の第１マトリ
ックススイッチを用いる場合に、入力端子数Ｋ＝１２，
出力端子Ｒ＝１２のマトリックススイッチを用いて入力
端子，出力端子を余らせておいてもよいことももちろん
である。また、上記（２）の第２スイッチ群４０を構成
する各第２マトリックススイッチ４０（１），４０
（２），…４０（Ｒ）についても同様である。

【００１６】ここで、上記遅延加算手段５０は、例えば
受信信号をアナログ・ディジタル変換してシフトレジス
タあるいはメモリ等を用いて遅延させるものであっても
よいが、アナログ受信信号を遅延加算する場合は、従来
例として説明した遅延加算手段１２（図８参照）と同様
に、互いに隣接した入力端子の間に各遅延線を備えた遅
延加算手段を用いることが好ましい。

【００１７】また、アナログ受信信号を互いに隣接した
入力端子の間に各遅延線を備えた遅延加算手段に入力す
る場合には各アナログ受信信号が各電流信号に変換され
ている必要があるが、この各電流信号に変換するための
各電圧・電流変換器は、上記第１配線群６０を構成する
各配線経路の途中に配置することが好ましい。さらに、
上記第２配線群７０を構成する各配線経路の途中に各バ
ッファアンプを備えることが好ましい。

【００１８】また、本発明の信号切換装置は、 （８）それぞれがＫ個の入力端子とＲ個の出力端子とを
有するＭ個の第１マトリックススイッチからなる第１ス
イッチ群、 （９）それぞれがＭ個の入力端子とＰ個の出力端子とを
有するＲ個の第２マトリックススイッチからなる第２ス
イッチ群、 （１０）Ｎ個（Ｎ≦Ｋ×Ｍ）の信号入力端子、 （１１）Ｑ個（Ｑ≦Ｐ×Ｒ）の信号出力端子、 （１２）ｎ番目の信号入力端子から入力された信号を、
［（ｎ−１）／Ｋ＋１］番目の第１マトリックススイッ
チの入力端子に導く第１配線群、 （１３）各第１マトリックススイッチのＲ個の出力端子
から出力されるＲ個の信号がＲ個の第２マトリックスス
イッチに１つずつ分配されるようにＭ個の第１マトリッ
クススイッチの出力端子とＲ個の第２マトリックススイ
ッチの入力端子とを接続する第２配線群、 （１４）ｒ番目の第２マトリックススイッチのｐ番目の
出力端子から出力された信号が（ｐ−１）×Ｒ＋ｒ番目
の信号出力端子から出力されるようにＲ個のマトリック
ススイッチの出力端子と上記信号出力端子とを接続する
第３配線群、 の各要素を備えたことを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】本発明の超音波受信装置は、上記（１）〜
（７）の各要素を備えたものであるため、例えばｎ番目
の振動子１（ｎ）から出力された受信信号を遅延加算手
段５０のｑ番目の入力端子５０１（ｑ）から該遅延加算
手段５０に入力する場合に、該受信信号が入力される
［（ｎ−１）／Ｋ＋１］番目の第１マトリックススイッ
チ３０（［（ｎ−１）／Ｋ＋１］）のＫ個の入力端子の
うち該ｎ番目の振動子１（ｎ）から出力される受信信号
が入力される入力端子を、該第１マトリックススイッチ
３０（［（ｎ−１）／Ｋ＋１］）のＲ個の出力端子のう
ち（ｑ−１）ｍｏｄＲ番目の第２マトリックススイッチ
４０（（ｑ−１）ｍｏｄＲ）と接続された出力端子へ接
続し、またこれとともに該第２マトリックススイッチ４
０（（ｑ−１）ｍｏｄＲ）のＭ個の入力端子のうち該第
１マトリックススイッチ３０（［（ｎ−１）／Ｋ＋
１］）の出力端子と接続された入力端子を、該第２マト
リックススイッチ４０（（ｑ−１）ｍｏｄＲ）の［（ｑ
−１）／Ｒ＋１］番目の出力端子へ接続することによ
り、ｎ番目の振動子１（ｎ）から出力された受信信号が
遅延加算手段５０のｑ番目の入力端子５０１（ｑ）から
該遅延加算手段５０に入力される。ここで、ＡｍｏｄＢ
は、ＡをＢで割った余りを表わす記号である。

【００２０】したがって、第１スイッチ群３０及び第２
スイッチ群４０内の多数のスイッチを上記のように切換
えることにより、焦点設定が実現されることとなる。た
だし、上記本発明の構成においては、各振動子１
（１），１（２），…，１（Ｎ）と遅延加算手段５０の
各入力端子５０１（１），５０１（２），…，５０１
（Ｑ）とを接続するに際し、各第１マトリックススイッ
チ３０（１），３０（２），…，３０（Ｍ）に入力され
る互いに隣接したＫ個の各振動子で得られたＫ個の受信
信号を遅延加算手段５０の互いに隣接するＲ個の入力端
子のいずれから該遅延加算手段５０に入力するようにし
か接続することはできず、例えば、振動子１（１）で得
られた受信信号を遅延加算手段５０の１番目の入力端子
５０１（１）に入力した場合には、振動子１（２）で得
られた受信信号を遅延加算手段５０のＲ＋１番目以降の
入力端子に入力すること等はできないが、この点につい
ては、例えば図６に示す各遅延を表わす曲線Ｄ１，Ｄ
２，Ｄ３に示すように配置位置の近接した振動子どおし
の遅延量が互いに大きく隔たることはないため、上記の
制限についてはＫ，Ｒの値を適切に定めることにより対
応することができる。

【００２１】ここで、一例として、振動子１（１），１
（２），…，１（Ｎ）の数ＮがＮ＝１２８，遅延加算手
段５０の入力端子５０１（１），５０１（２），…，５
０１（Ｑ）の数がＱ＝１２８の場合、第１マトリックス
スイッチとして入力端子数Ｋ＝１６，出力端子数Ｒ＝１
６のマトリックススイッチを８個、第２マトリックスス
イッチとして入力端子数Ｍ＝８，出力端子数Ｐ＝８のマ
トリックススイッチを１６個用いるだけで、従来のスイ
ッチ接点数がＮ×Ｑ＝１２８×１２８の従来マトリック
ススイッチと同等の機能が実現される。これをスイッチ
接点数で比較すると、（本発明）／（従来例）＝（１６
×１６×８＋８×８×１６）／（１２８×１２８）＝
０．１９、即ち、従来と比べスイッチ接点数を１／５以
下に減少させることができ、したがって、高分解能を得
るために、大口径化、遅延の多段化を行なっても低コス
ト、省スペースが実現されることとなる。

【００２２】また、各振動子１（１），１（２），…，
１（Ｎ）で得られた各受信信号を電流信号に変換してア
ナログ的に遅延加算するように構成する場合において、
たとえばリニア走査のみを行なう場合等マトリックスス
イッチの同一の出力端子を複数の受信信号が経由するこ
とがない場合もあるが、例えばセクタ走査を行なう場合
等にはマトリックススイッチの１つの出力端子に複数の
受信信号が重なる場合があり（図９の入力線１０１（６
２），１０１（６３），１０１（６４）参照）、この場
合は受信信号が重なる前に電流信号に変換されている必
要がある。したがって第１配線群６０を構成する各配線
経路の途中に各電流・電圧変換器を備えた場合は、受信
信号が重なる前に電流信号に変換されることとなり、リ
ニア走査、セクタ走査ともに満足される構成となる。

【００２３】また、マトリックススイッチは、オン（通
電）の状態においてもいわゆるオン抵抗が存在する。そ
こで上記第２配線群７０を構成する各配線経路の途中に
各バッファアンプを備えることによりこのオン抵抗によ
る誤差を吸収することができ、さらに好ましくは上記第
３配線群を構成する各配線経路の途中にも各バッファア
ンプを備えてもよい。

【００２４】また、本発明の信号切換装置は、上記
（８）〜（１４）の各要素を備えたものであるため、上
記本発明の超音波受信装置を始め、多数の入力端子と多
数の出力端子とを有するマトリックススイッチを必要と
する場合に、その信号切換に前述した一定の制限はある
が、これを満足する場合にスイッチ接点数の少ない低コ
ストかつ省スペースの図られた信号切換装置が実現され
ることとなる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
２は、本発明の超音波受信装置の一実施例を内包した超
音波診断装置の構成ブロック図である。この図におい
て、前述した従来例（図７参照）と同一の構成要素には
図７に付した番号と同一の番号を付し、共通部分につい
ての説明は省略する。また、この超音波診断装置には本
発明の信号切換装置の実施例も包含されているため、信
号切換装置についての独立した実施例の図示および説明
は省略する。

【００２６】Ｎ個の各振動子１（１），１（２），…，
１（Ｎ）で受信され、各前置増幅器６（１），６
（２），…，６（Ｎ）で増幅され、さらに各電圧・電流
変換器８（１），８（２），…，８（Ｎ）で電流信号に
変換された各受信信号は、第１スイッチ群３１および第
２スイッチ群４１を経由して遅延加算手段１２に該遅延
加算手段１２のＱ個の入力端子１２１（１），１２１
（２），…，１２１（Ｑ）のそれぞれから入力され、焦
点設定を実現するように遅延加算され、表示系に伝達さ
れる。

【００２７】図３は、図２に示す第１スイッチ群３１、
第２スイッチ群３２の構成およびそれらの配線を示した
図である。第１スイッチ群３１は、入力端子数がＫ（例
えばＫ＝１６）、出力端子数がＲ（例えばＲ＝１６）の
Ｍ個（例えばＭ＝８）の第１マトリックススイッチ３１
（１），３１（２），…，３１（Ｍ）から構成されてお
り、第２スイッチ群４１は、入力端子数がＭ（例えばＭ
＝８）、出力端子数がＰ（例えばＰ＝８）のＲ個（例え
ばＲ＝１６）の第２マトリックススイッチ４１（１），
４１（２），…，４１（Ｒ）から構成されている。

【００２８】ここで、各振動子１（１），１（２），
…，１（Ｎ）で得られて各前置増幅器６（１），６
（２），…，６（Ｎ）および各電圧・電流変換器８
（１），８（２），…８（Ｎ）（図２参照）を経由した
各受信信号のうち、第１番目から第Ｋ番目の各振動子１
（１），１（２），…，１（Ｋ）から出力された信号は
第１番目のマトリックススイッチ３１（１）の第１，
２，…，Ｋ番目の入力端子にそれぞれ入力され、第Ｋ＋
１番目から第２Ｋ番目の各振動子１（Ｋ＋１），１（Ｋ
＋２），…，１（２Ｋ）から出力された信号は第２番目
の第１マトリックススイッチ３１（２）の第１，２，
…，Ｋ番目の入力端子にそれぞれ入力され、…このよう
に、第ｎ番目（１≦ｎ≦Ｎ）の振動子で得られた受信信
号が第［（ｎ−１）／Ｋ＋１］番目の第１マトリックス
スイッチ３１（［（ｎ−１）／Ｋ＋１］）の、第（ｎ−
１）ｍｏｄＫ番目の入力端子に入力される。ここで、前
述したように、［ｘ］、ＡｍｏｄＢはそれぞれｘを越え
ない最大の整数、ＡをＢで割った余りを表わしている。

【００２９】また、第１スイッチ群３１と第２スイッチ
群４１との間は、第１番目の第１マトリックススイッチ
３１（１）のＲ個の出力端子が、それぞれＲ個の第２マ
トリックススイッチ４１（１），４１（２），…，４１
（Ｒ）の各第１番目の入力端子と接続され、第２番目の
第１マトリックススイッチ３１（２）のＲ個の出力端子
が、それぞれ、Ｒ個の第２マトリックススイッチ４１
（１），４１（２），…，４１（Ｒ）の各第２番目の入
力端子を接続され、…のように、第ｍ番目（１≦ｍ≦
Ｍ）の第１マトリックススイッチ３１（ｍ）の第ｒ番目
（１≦ｒ≦Ｒ）の出力端子と第ｒ番目の第２マトリック
ススイッチ４１（ｒ）の第ｍ番目の入力端子とが接続さ
れている。

【００３０】また第２スイッチ群４１と遅延加算手段１
２の各入力端子１２１（１），１２１（２），…，１２
１（Ｑ）との間は、Ｒ個の各第２マトリックススイッチ
４１（１），４１（２），…，４１（Ｒ）の各第１番目
の出力端子が遅延加算手段１２のそれぞれ第１，２，
…，Ｒ番目の入力端子と接続され、Ｒ個の各第２マトリ
ックススイッチ４１（１），４１（２），…，４１
（Ｒ）の各第２番目の出力端子がそれぞれ第Ｒ＋１，Ｒ
＋２，…，２Ｒ番目の入力端子と接続され、…のよう
に、各第ｒ番目の第２マトリックススイッチ４１（ｒ）
の第ｐ番目の出力端子と遅延加算手段１２の第（ｐ−
１）×Ｒ＋ｒ番目の入力端子１２１（（ｐ−１）×Ｒ＋
ｒ）とが接続されている。

【００３１】図４は、図３に示すスイッチ群を用いた場
合のスイッチ設定説明図であり、従来例の場合の図９に
対応する図である。黒丸印は、図９の場合と同様に、オ
ン（接続）されているスイッチを表わしている。ここで
は、第１スイッチ群３１を構成する各第１マトリックス
スイッチ３１（１），３１（２），…，３１（Ｍ）の入
力端子の数Ｋ、出力端子の数ＲがそれぞれＫ＝１６，Ｒ
＝１６、第２スイッチ群４１を構成する各第２マトリッ
クススイッチ４１（１），４１（２），…４１（Ｒ）の
入力端子の数Ｍ、出力端子の数ＰがそれぞれＭ＝８，Ｐ
＝８の場合について説明する。

【００３２】各振動子１（４９），１（５０），…，１
（６４）で得られた各受信信号は、第４番目の第１マト
リックススイッチ３１（４）のそれぞれ第１，２，３，
…，１６番目の入力端子に入力される。この第１マトリ
ックススイッチ３１（４）の第１，２，…，１６番目の
出力端子は、１６個の第２マトリックススイッチ４１
（１），４１（２），…，４１（１６）の各第４番目の
入力端子と接続されている。また第１，２，…，８番目
の第２マトリックススイッチ４１（１），４１（２），
…，４１（８）の各第５番目の出力端子は遅延加算回路
１２の各入力端子１２１（６５），１２１（６６），
…，１２１（７２）にそれぞれ接続されており、第９，
１０，…，１６番目の第２マトリックススイッチ４１
（９），４１（１０），…，４１（１６）の各第４番目
の出力端子は遅延加算回路１２の各入力端子１２１（５
７），１２１（５８），…，１２１（６４）にそれぞれ
入力されている。

【００３３】ここで例えば振動子１（４９）と遅延加算
手段１２のｑ＝６２番目の入力端子１２１（６２）とを
接続する場合を例にとると、この受信信号は第１マトリ
ックススイッチ３１（４）の第１番目の端子から該第１
マトリックススイッチ３１（４）に入力され、この第１
番目の入力端子から入力された受信信号を第（ｑ−１）
ｍｏｄＲ番目、即ち、（６２−１）ｍｏｄ１６＝６２−
［（６２−１）／１６］×１６＝１４番目の第２マトリ
ックススイッチ４１（１４）と接続し、また、この第２
マトリックススイッチ４１（１４）の４番目の入力端子
を該第２マトリックススイッチ４（１４）の［（ｑ−
１）／Ｒ＋１］番目、即ち［（６２−１）／１６＋１］
＝４番目の出力端子と接続することにより、振動子１
（４９）で得られた受信信号が遅延加算手段１２の６２
番目の入力端子１２１（６２）から該遅延加算手段１２
に入力される。これにより、図９に示した従来例の場合
と同の接続が可能となる。

【００３４】ちなみに、入力端子数が８，出力端子数が
１６のマトリックススイッチ、および入力端子数が８、
出力端子数が８のマトリックススイッチは安価な市販の
ＩＣが存在し、また入力端子数が１６、出力端子数が１
６のマトリックススイッチは、入力端子数が８、出力端
子数が１６のマトリックススイッチを２個用いることに
より実現し得るため、振動子群１を構成する振動子の数
ＮがＮ＝１２８、遅延加算手段１２の入力端子の数Ｑが
Ｑ＝１２８の場合、入力端子数が８、出力端子数が１６
のマトリックススイッチを１６個、入力端子数が８、出
力端子数が８のマトリックススイッチを１６個用いるこ
とにより従来の１２８×１２８個のスイッチ接点係数を
有するマトリックススイッチと同等の機能を実現するこ
とができることとなる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
音波受信装置は、それぞれがＫ個の入力端子とＲ個の出
力端子とを有するＭ個の第１マトリックススイッチから
なる第１スイッチ群と、それぞれがＭ個の入力端子とＰ
個の出力端子とを有するＲ個の第２マトリックススイッ
チからなる第２スイッチ群とを備え、ｎ番目の振動子で
得られた受信信号を［（ｎ−１）／Ｋ＋１］番目の第１
マトリックススイッチの入力端子に導くように配線し、
各第１マトリックススイッチのＲ個の出力端子から出力
されるＲ個の信号がＲ個の第２マトリックススイッチに
１つずつ分配されるようにＭ個の第１マトリックススイ
ッチの出力端子とＲ個の第２マトリックススイッチの入
力端子とを接続し、さらにｒ番目の第２マトリックスス
イッチのｐ番目の出力端子から出力された信号が遅延加
算手段の（ｐ−１）×Ｒ＋ｒ番目の入力端子から該遅延
加算手段に入力されるようにＲ個の第２マトリックスス
イッチの出力端子と遅延加算手段の入力端子とを接続し
たものであるため、従来と比べ格段に少ないスイッチ接
点数で走査およびダイナミックフォーカス等に対する焦
点設定のための信号切換を行なうことができ、これによ
り、低コスト、省スペースを保ちつつ、大口径化、高精
度化の要請に沿う超音波受信装置が実現される。

【００３６】また本発明の信号切換装置は、それぞれが
Ｋ個の入力端子とＲ個の出力端子とを有するＭ個の第１
マトリックススイッチからなる第１スイッチ群と、それ
ぞれがＭ個の入力端子とＰ個の出力端子とを有するＲ個
の第２マトリックススイッチからなる第２スイッチ群
と、Ｎ個の信号入力端子と、Ｑ個の信号出力端子とを備
え、ｎ番目の上記信号入力端子から入力された信号を、
［（ｎ−１）／Ｋ＋１］番目の第１マトリックススイッ
チの入力端子に導くように配線し、各第１マトリックス
スイッチのＲ個の出力端子から出力されるＲ個の信号が
Ｒ個の第２マトリックススイッチに１つずつ分配される
ようにＭ個の第１マトリックススイッチの出力端子とＲ
個の第２マトリックススイッチの入力端子とを接続し、
さらにｒ番目の第２マトリックススイッチのｐ番目の出
力端子から出力された信号が（ｐ−１）×Ｒ＋ｒ番目の
信号出力端子から出力されるようにＲ個のマトリックス
スイッチの出力端子と上記信号出力端子とを接続したも
のであるため、例えば上記本発明の超音波受信装置をは
じめ、多数の入力端子と多数の出力端子とを有するマト
リックススイッチを必要とする場合に、スイッチ接点数
の少ない低コストかつ省スペースの図られた信号切換装
置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波受信装置の特徴部分を示した構
成図である。

【図２】本発明の超音波受信装置の一実施例、および本
発明の信号切換装置の一実施例を内包した超音波診断装
置の構成ブロック図である。

【図３】図２に示した第１スイッチ群、第２スイッチ群
の構成およびそれらの配線を示した図である。

【図４】図３に示すスイッチ群を用いた場合のスイッチ
設定説明図である。

【図５】超音波を送受信する振動子群と人体等の被検体
内における超音波の反射点との関係を示す模式図であ
る。

【図６】振動子群と遅延時間との関係を示す模式図であ
る。

【図７】従来の超音波診断装置の構成例を示したブロッ
ク図である。

【図８】図７に示すマトリックススイッチ及び遅延加算
手段の構成を略示した模式図である。

【図９】図８に示すマトリックススイッチのスイッチ設
定説明図である。

【符号の説明】

１ 振動子群 １（１），１（２），…，１（Ｎ） 振動子 １２ 遅延加算手段 ３０，３１ 第１スイッチ群 ３０（１），３０（２），…，３０（Ｍ）；３１
（１），３１（２），…，３１（Ｍ） 第１マトリッ
クススイッチ ４０，４１ 第２スイッチ群 ４０（１），４０（２），…，４０（Ｒ）；４１
（１），４１（２），…，４１（Ｒ） 第２マトリッ
クススイッチ ５０ 遅延加算手段 ６０ 第１配線群 ７０ 第２配線群 ８０ 第３配線群 ５０１（１），５０１（２），…，５０１（Ｑ） 入
力端子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体内に送信され該被検体内で反射さ
   れた超音波を受信して該被検体内の断層像を表示する超
   音波受信装置において、 それぞれがＫ個の入力端子とＲ個の出力端子とを有する
   Ｍ個の第１マトリックススイッチからなる第１スイッチ
   群と、 それぞれがＭ個の入力端子とＰ個の出力端子とを有する
   Ｒ個の第２マトリックススイッチからなる第２スイッチ
   群と、 被検体内に送信され該被検体内で反射された超音波を受
   信して各受信信号を得る、所定の方向に並んだＮ個（Ｎ
   ≦Ｋ×Ｍ）の振動子からなる振動子群と、 前記各受信信号をそれぞれ遅延して互いに加算する、Ｑ
   個（Ｑ≦Ｐ×Ｒ）の入力端子を有する遅延加算手段と、 ｎ番目の前記振動子で得られた前記受信信号を［（ｎ−
   １）／Ｋ＋１］番目の前記第１マトリックススイッチの
   入力端子に導く第１配線群と、 前記各第１マトリックススイッチのＲ個の出力端子から
   出力されるＲ個の信号が前記Ｒ個の第２マトリックスス
   イッチに１つずつ分配されるように前記Ｍ個の第１マト
   リックススイッチの出力端子と前記Ｒ個の第２マトリッ
   クススイッチの入力端子とを接続する第２配線群と、 ｒ番目の前記第２マトリックススイッチのｐ番目の出力
   端子から出力された信号が前記遅延加算手段の（ｐ−
   １）×Ｒ＋ｒ番目の入力端子から該遅延加算手段に入力
   されるように前記Ｒ個の第２マトリックススイッチの出
   力端子と前記遅延加算手段の入力端子とを接続する第３
   配線群とを備えたことを特徴とする超音波受信装置。
2. 【請求項２】 前記遅延加算手段が、該遅延加算手段の
   互いに隣接した入力端子の間に各遅延線を備えたもので
   あることを特徴とする請求項１記載の超音波受信装置。
3. 【請求項３】 前記第１配線群を構成する各配線経路の
   途中に各電圧・電流変換器が配置されてなることを特徴
   とする請求項１記載の超音波受信装置。
4. 【請求項４】 前記第２配線群を構成する各配線経路の
   途中に各バッファアンプが配置されてなることを特徴と
   する請求項１記載の超音波受信装置。
5. 【請求項５】 それぞれがＫ個の入力端子とＲ個の出力
   端子とを有するＭ個の第１マトリックススイッチからな
   る第１スイッチ群と、 それぞれがＭ個の入力端子とＰ個の出力端子とを有する
   Ｒ個の第２マトリックススイッチからなる第２スイッチ
   群と、 Ｎ個（Ｎ≦Ｋ×Ｍ）の信号入力端子と、 Ｑ個（Ｑ≦Ｐ×Ｒ）の信号出力端子と、 ｎ番目の前記信号入力端子から入力された信号を、
   ［（ｎ−１）／Ｋ＋１］番目の前記第１マトリックスス
   イッチの入力端子に導く第１配線群と、 前記各第１マトリックススイッチのＲ個の出力端子から
   出力されるＲ個の信号が前記Ｒ個の第２マトリックスス
   イッチに１つずつ分配されるように前記Ｍ個の第１マト
   リックススイッチの出力端子と前記Ｒ個の第２マトリッ
   クススイッチの入力端子とを接続する第２配線群と、 ｒ番目の前記第２マトリックススイッチのｐ番目の出力
   端子から出力された信号が（ｐ−１）×Ｒ＋ｒ番目の前
   記信号出力端子から出力されるように前記Ｒ個のマトリ
   ックススイッチの出力端子と前記信号出力端子とを接続
   する第３配線群とを備えたことを特徴とする信号切換装
   置。