JPH08103444A - 超音波診断装置及び超音波多重走査線ビーム形成方法 - Google Patents
超音波診断装置及び超音波多重走査線ビーム形成方法Info
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- JPH08103444A JPH08103444A JP7261017A JP26101795A JPH08103444A JP H08103444 A JPH08103444 A JP H08103444A JP 7261017 A JP7261017 A JP 7261017A JP 26101795 A JP26101795 A JP 26101795A JP H08103444 A JPH08103444 A JP H08103444A
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- G01S7/52095—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences using multiline receive beamforming
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
- G10K11/341—Circuits therefor
- G10K11/345—Circuits therefor using energy switching from one active element to another
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 超音波変換器素子のアレーは、信号を受信
し、同時に多数のビーム方向からのビームを作成する。
各変換器素子により受信されたエコー信号は、２または
それ以上の交互配置されたサンプリング信号シークエン
スに対応するようにサンプリングされ、その各々は、特
定空間ラインからのエコー信号の到着開始時点に開始す
るように時間調節されている。これにより各サンプリン
グ信号シークエンスは、所定のラインに関連する信号試
料を作成する。各変換器素子からの交互配置された信号
試料の列は、各サンプリング信号シークエンスに対応し
て分割され、そして該変換器素子からの対応する分割さ
れたシークエンスからの信号試料は、空間的に分けられ
た超音波ビームに対応して統合信号を作成するために合
計される。 【効果】 受信回路における高速度回路設計を必要とす
ることなく、また回路の複雑化や価格上昇を招くことな
く画像のフレーム速度を大きく上げることができる。
し、同時に多数のビーム方向からのビームを作成する。
各変換器素子により受信されたエコー信号は、２または
それ以上の交互配置されたサンプリング信号シークエン
スに対応するようにサンプリングされ、その各々は、特
定空間ラインからのエコー信号の到着開始時点に開始す
るように時間調節されている。これにより各サンプリン
グ信号シークエンスは、所定のラインに関連する信号試
料を作成する。各変換器素子からの交互配置された信号
試料の列は、各サンプリング信号シークエンスに対応し
て分割され、そして該変換器素子からの対応する分割さ
れたシークエンスからの信号試料は、空間的に分けられ
た超音波ビームに対応して統合信号を作成するために合
計される。 【効果】 受信回路における高速度回路設計を必要とす
ることなく、また回路の複雑化や価格上昇を招くことな
く画像のフレーム速度を大きく上げることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断用走査技術
の改良に関し、特に、超音波情報の多重ベクトルを、超
音波エコー信号の交互配置サンプリング（interleaved
sampling）を通じて同時に得ることができる超音波画像
領域の走査方法に関する。
の改良に関し、特に、超音波情報の多重ベクトルを、超
音波エコー信号の交互配置サンプリング（interleaved
sampling）を通じて同時に得ることができる超音波画像
領域の走査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像データ（Ｂモード）とドップラーデ
ータのいずれかを得るために、画像領域を超音波で走査
する従来技術は、音響エネルギーのパルスを発信し、次
いで該エネルギーが発信された方向からの超音波エコー
を受信するものである。この単ライン技術（single lin
e technique）は、発信と受信エネルギーを発信と受信
の一つのライン上に絞り込むことができるため、高度に
正確なエコー情報が得られる。
ータのいずれかを得るために、画像領域を超音波で走査
する従来技術は、音響エネルギーのパルスを発信し、次
いで該エネルギーが発信された方向からの超音波エコー
を受信するものである。この単ライン技術（single lin
e technique）は、発信と受信エネルギーを発信と受信
の一つのライン上に絞り込むことができるため、高度に
正確なエコー情報が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この単ライン技術は、
得られる画像フレーム速度に大きな欠点がある。画像フ
レームは、画像中の全走査線が走査され、当該走査線情
報を表示用フレームに配置し終わるまで表示に使用する
ことができない。このため、画像フレームを組み立てる
ために必要な時間は、１本の走査線における音響エネル
ギーの往復の通過時間に、走査線の数を掛けた時間より
短くすることはできない。色流れドップラー情報を重ね
たＢモード画像のように、複数情報の画像を利用すると
き、情報の１つの画像フレームの組み立てに必要な時間
は相当長いものとなり、表示のフレーム速度はそれに対
応して遅くなる。
得られる画像フレーム速度に大きな欠点がある。画像フ
レームは、画像中の全走査線が走査され、当該走査線情
報を表示用フレームに配置し終わるまで表示に使用する
ことができない。このため、画像フレームを組み立てる
ために必要な時間は、１本の走査線における音響エネル
ギーの往復の通過時間に、走査線の数を掛けた時間より
短くすることはできない。色流れドップラー情報を重ね
たＢモード画像のように、複数情報の画像を利用すると
き、情報の１つの画像フレームの組み立てに必要な時間
は相当長いものとなり、表示のフレーム速度はそれに対
応して遅くなる。
【０００４】このフレーム速度の低下に対して、１つの
超音波発信から多数のラインについての情報を得たいと
いう要請が生じる。もし、例えば、２つのラインの情報
が１つの超音波発信から得られるならば、フレーム速度
を倍にすることができる。そしてこのフレーム速度の増
加は、対応する画質の低下なしに得られることが望まし
い。１つの問題は、２つの画像ラインを一度に空間的に
走査するために発信音響ビームの焦点がぼけ、拡散する
ときに必然的に生じる解像度の低下である。しかし、こ
の問題に対する実際的な解決方法は、米国特許第４，６
４４，７９５号（Augustine）に提示されており、そこ
では発信ビームは、発信口径におけるｓｉｎＸ／Ｘの重
み付け（weighting）を通じて、実質的に平坦なメイン
ローブ（mainlobe）応答に付与されている。
超音波発信から多数のラインについての情報を得たいと
いう要請が生じる。もし、例えば、２つのラインの情報
が１つの超音波発信から得られるならば、フレーム速度
を倍にすることができる。そしてこのフレーム速度の増
加は、対応する画質の低下なしに得られることが望まし
い。１つの問題は、２つの画像ラインを一度に空間的に
走査するために発信音響ビームの焦点がぼけ、拡散する
ときに必然的に生じる解像度の低下である。しかし、こ
の問題に対する実際的な解決方法は、米国特許第４，６
４４，７９５号（Augustine）に提示されており、そこ
では発信ビームは、発信口径におけるｓｉｎＸ／Ｘの重
み付け（weighting）を通じて、実質的に平坦なメイン
ローブ（mainlobe）応答に付与されている。
【０００５】多重ビームの受信を考えたとき、他の大き
な問題が生じる。多重受信は、従来、ビーム形成器の受
信回路の実質的な価格上昇および複雑化を招来するとさ
れてきた。さらに、２つの同時に受信される信号につい
て焦点の合った状態を維持することは困難である。加え
て同時多重ラインの受信は、現在の技術能力を越える非
常に高速度の回路設計を必要とすると思われる。これら
全ての懸念が、実用的多重ラインビーム形成装置の広範
な商業的使用を妨げてきた。
な問題が生じる。多重受信は、従来、ビーム形成器の受
信回路の実質的な価格上昇および複雑化を招来するとさ
れてきた。さらに、２つの同時に受信される信号につい
て焦点の合った状態を維持することは困難である。加え
て同時多重ラインの受信は、現在の技術能力を越える非
常に高速度の回路設計を必要とすると思われる。これら
全ての懸念が、実用的多重ラインビーム形成装置の広範
な商業的使用を妨げてきた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明により、交互配置
データ・シーケンス中に、多重走査線のための情報が得
られる多重ラインビーム形成器（multiline beam forme
r）が提供される。本発明のビーム形成器は、同時に超
音波データの２つまたはそれ以上のベクトルライン（ve
ctor lines）を形成するために交互に使用される信号試
料のシーケンスを発生させるべく、受信信号の相対的位
相差（relative phasing）を認識することにより受信エ
コー情報信号のサンプリングのタイミングを制御する。
この信号サンプリングのタイミングの調節、そしてそれ
に伴う信号試料の蓄積により、遅延ラインまたは他の遅
延構造を使用することなく、受信エコー情報のビームが
形成される。受信中の信号サンプリング間隔を変化させ
ることで、エコーが受信される深度におけるビームの連
続的焦点合わせを可能とする。交互配置された信号試料
の信号経路は、単一ラインビーム形成器の経路と比べて
も複雑なことはない。本発明のビーム形成器は、従来の
単一ラインビーム形成器と比較して価格または複雑さを
ほとんど上昇させることなく多重ラインビーム形成を可
能とする。
データ・シーケンス中に、多重走査線のための情報が得
られる多重ラインビーム形成器（multiline beam forme
r）が提供される。本発明のビーム形成器は、同時に超
音波データの２つまたはそれ以上のベクトルライン（ve
ctor lines）を形成するために交互に使用される信号試
料のシーケンスを発生させるべく、受信信号の相対的位
相差（relative phasing）を認識することにより受信エ
コー情報信号のサンプリングのタイミングを制御する。
この信号サンプリングのタイミングの調節、そしてそれ
に伴う信号試料の蓄積により、遅延ラインまたは他の遅
延構造を使用することなく、受信エコー情報のビームが
形成される。受信中の信号サンプリング間隔を変化させ
ることで、エコーが受信される深度におけるビームの連
続的焦点合わせを可能とする。交互配置された信号試料
の信号経路は、単一ラインビーム形成器の経路と比べて
も複雑なことはない。本発明のビーム形成器は、従来の
単一ラインビーム形成器と比較して価格または複雑さを
ほとんど上昇させることなく多重ラインビーム形成を可
能とする。
【０００７】ビーム形成器は、発信器または受信器のア
レーを制御するために使用され、一般に下記２つの性質
により特徴づけられる： ビームを絞り込む能力、およ
び誘導する能力。これらの性質は、音響ビームを発信す
るときに、そして当該ビームの発信によって生じる反射
波、即ちエコーを受信するときに利用される。発信ビー
ムの焦点合わせと誘導は、アレーの個々の素子の時間調
節された励起により決定される。受信ビームの焦点合わ
せと誘導は同様に、個々の素子からの信号の遅延とこれ
ら信号の結合により制御される。いずれの場合にも励起
信号の遅れは、従来例えば、米国特許３，９３６，７９
１号（コソフ(kossoff)）の図３および図４に示された
時間遅延素子により制御される。遅延ラインの全開口の
同様の図が、米国特許第４，５４２，６５３号（リウ
（Liu)）の図１に示されている。これらの図が示すよう
に、アレーの開口を横切る線形の遅延変化は、発信また
は受信において、遅延変化のラインに直交する方向の音
響ビームの誘導に使用することができる。発信時または
受信中、ビームを絞り込むのに、有効開口を横切る２次
変化を使用することができる。実際のビーム形成器にお
いては、通常２つの変形が、両変形を具体化する各素子
の単一の遅延構造に組み合わせられ、このような遅延構
造のアレーが、発信しまたは受信するビームを誘導し、
かつ絞り込む。発信中、個々の変換器素子からの音響エ
ネルギーは、画像領域中の予め定められた方向に放射さ
れる絞り込まれたビームに音響的に集束合される。受信
中、変換器素子からの遅延信号は、予め定められた方向
から受信された絞り込まれた信号を形成するために電気
的に結合される。
レーを制御するために使用され、一般に下記２つの性質
により特徴づけられる： ビームを絞り込む能力、およ
び誘導する能力。これらの性質は、音響ビームを発信す
るときに、そして当該ビームの発信によって生じる反射
波、即ちエコーを受信するときに利用される。発信ビー
ムの焦点合わせと誘導は、アレーの個々の素子の時間調
節された励起により決定される。受信ビームの焦点合わ
せと誘導は同様に、個々の素子からの信号の遅延とこれ
ら信号の結合により制御される。いずれの場合にも励起
信号の遅れは、従来例えば、米国特許３，９３６，７９
１号（コソフ(kossoff)）の図３および図４に示された
時間遅延素子により制御される。遅延ラインの全開口の
同様の図が、米国特許第４，５４２，６５３号（リウ
（Liu)）の図１に示されている。これらの図が示すよう
に、アレーの開口を横切る線形の遅延変化は、発信また
は受信において、遅延変化のラインに直交する方向の音
響ビームの誘導に使用することができる。発信時または
受信中、ビームを絞り込むのに、有効開口を横切る２次
変化を使用することができる。実際のビーム形成器にお
いては、通常２つの変形が、両変形を具体化する各素子
の単一の遅延構造に組み合わせられ、このような遅延構
造のアレーが、発信しまたは受信するビームを誘導し、
かつ絞り込む。発信中、個々の変換器素子からの音響エ
ネルギーは、画像領域中の予め定められた方向に放射さ
れる絞り込まれたビームに音響的に集束合される。受信
中、変換器素子からの遅延信号は、予め定められた方向
から受信された絞り込まれた信号を形成するために電気
的に結合される。
【０００８】同時多重ライン受信可能なビーム作成器へ
の、コソフまたはリウの技術のそのままの拡張は、その
遅延構造の繰り返しにより達成される。第２のライン
は、開口を横切る遅延構造の第２の平行の組と第２の加
算回路を加えることにより同時に受信することができ
る。これは基本的にビーム形成器の受信回路の二重化で
ある。
の、コソフまたはリウの技術のそのままの拡張は、その
遅延構造の繰り返しにより達成される。第２のライン
は、開口を横切る遅延構造の第２の平行の組と第２の加
算回路を加えることにより同時に受信することができ
る。これは基本的にビーム形成器の受信回路の二重化で
ある。
【０００９】
【実施例】以下、実施例について図面を参照して詳細に
説明する。図１において、超音波変換器のアレー１０が
アレー前面の画像領域と共に表わされている。アレー１
０はｎ個の変換器素子からなり、その１個ずつは、Ｔ1
から始まり、Ｔnに終わる標識で表示されている。この
例でアレー１０を制御するビーム形成器は、アレーに隣
合う走査線の対に沿って超音波エネルギーのビームを発
信させるために作動する。かかる２つの走査線、ＬAお
よびＬBが図に表示されている。ビーム形成器は、米国
特許第４，６４４，７９５号(Augustine）中に記載され
ているように、アレーに平坦なメインローブ応答で発信
ビームを誘導させ、そして走査線ＬAおよびＬBを包含す
るスカートを包み込ませるように制御される。反射の均
一性のためには、２つの走査線に同等にそして均一に音
波照射されることが望ましい。音響エネルギーが、２つ
の走査線に沿って進行するので、エコーは、両走査線上
に存在する構造物と相界面から反射する。
説明する。図１において、超音波変換器のアレー１０が
アレー前面の画像領域と共に表わされている。アレー１
０はｎ個の変換器素子からなり、その１個ずつは、Ｔ1
から始まり、Ｔnに終わる標識で表示されている。この
例でアレー１０を制御するビーム形成器は、アレーに隣
合う走査線の対に沿って超音波エネルギーのビームを発
信させるために作動する。かかる２つの走査線、ＬAお
よびＬBが図に表示されている。ビーム形成器は、米国
特許第４，６４４，７９５号(Augustine）中に記載され
ているように、アレーに平坦なメインローブ応答で発信
ビームを誘導させ、そして走査線ＬAおよびＬBを包含す
るスカートを包み込ませるように制御される。反射の均
一性のためには、２つの走査線に同等にそして均一に音
波照射されることが望ましい。音響エネルギーが、２つ
の走査線に沿って進行するので、エコーは、両走査線上
に存在する構造物と相界面から反射する。
【００１０】図１の例において、同じ発信シーケンスに
より発信された２つの走査線上の点ＰAおよびＰBに構造
物が存在し、この反射エコーが受信用アレーに戻ると想
定している。２点から反射するエコーは、２つの拡大す
る波面によって表わされている。２つの波面は、点ＰA
およびＰBから放射される特定時点での放射状の円弧ｒA
およびｒBにより示されている。波面のある成分が、ア
レーのある素子に向かい、やがて該アレーの素子に受信
される。波成分ｅACは、点ＰAからベクトルＡＣに沿っ
て進行し、中央の変換器素子Ｔcによって受信される。
波成分ｅBCは、点ＰBからベクトルＢＣに沿って進行
し、同様に中央変換器素子Ｔcにより受信される。これ
ら２つの波成分、ベクトルＡＣおよびＢＣが進行する距
離は同じなので、これら２つの波成分は、中央変換器素
子ＴCに同時に受信される。
より発信された２つの走査線上の点ＰAおよびＰBに構造
物が存在し、この反射エコーが受信用アレーに戻ると想
定している。２点から反射するエコーは、２つの拡大す
る波面によって表わされている。２つの波面は、点ＰA
およびＰBから放射される特定時点での放射状の円弧ｒA
およびｒBにより示されている。波面のある成分が、ア
レーのある素子に向かい、やがて該アレーの素子に受信
される。波成分ｅACは、点ＰAからベクトルＡＣに沿っ
て進行し、中央の変換器素子Ｔcによって受信される。
波成分ｅBCは、点ＰBからベクトルＢＣに沿って進行
し、同様に中央変換器素子Ｔcにより受信される。これ
ら２つの波成分、ベクトルＡＣおよびＢＣが進行する距
離は同じなので、これら２つの波成分は、中央変換器素
子ＴCに同時に受信される。
【００１１】変換器素子Ｔjに向かう波成分ｅAjおよび
ｅBjについては、少し異なる結果が得られる。これらの
波成分は、ベクトルＡjおよびＢjに沿って進行し、これ
らのベクトルの、アレー面に対する傾斜角度および点Ｐ
AとＰBの横方向の変位のために、ベクトルＡjはわずか
にベクトルＢjよりも長くなる。波成分ｅAjが放射円弧
ｒAと交差する時に、波成分ｅBjは先行し、放射状円弧
ｒBと交差する。このずれが、先行波成分ｅBjの変換器
素子Ｔjによる受信を波成分ｅAjの受信より、ほんのわ
ずか前にする結果を与える。
ｅBjについては、少し異なる結果が得られる。これらの
波成分は、ベクトルＡjおよびＢjに沿って進行し、これ
らのベクトルの、アレー面に対する傾斜角度および点Ｐ
AとＰBの横方向の変位のために、ベクトルＡjはわずか
にベクトルＢjよりも長くなる。波成分ｅAjが放射円弧
ｒAと交差する時に、波成分ｅBjは先行し、放射状円弧
ｒBと交差する。このずれが、先行波成分ｅBjの変換器
素子Ｔjによる受信を波成分ｅAjの受信より、ほんのわ
ずか前にする結果を与える。
【００１２】点ＰBからの波成分が先行する量は、最も
外側の変換器素子Ｔnでさらに顕著となる。ベクトルＡn
は、ベクトルＢnよりさらに長く、円弧がベクトルＡnお
よびＢnと交差する円弧ｒAおよびｒBの間の空隙により
示されるように、Ｔjの場合より大きくなる。波成分ｅ
Bnは、その他の波成分の場合よりもさらに大きく波成分
ｅAnに先行し、波成分ｅAnに比べてより大きく位相を先
行させて、変換器素子Ｔnに到達する。
外側の変換器素子Ｔnでさらに顕著となる。ベクトルＡn
は、ベクトルＢnよりさらに長く、円弧がベクトルＡnお
よびＢnと交差する円弧ｒAおよびｒBの間の空隙により
示されるように、Ｔjの場合より大きくなる。波成分ｅ
Bnは、その他の波成分の場合よりもさらに大きく波成分
ｅAnに先行し、波成分ｅAnに比べてより大きく位相を先
行させて、変換器素子Ｔnに到達する。
【００１３】ＴiおよびＴ1などの、中央素子の他方の側
の対称の位置にある変換器素子同士は互いに反対の関係
となる。中央素子の一方の側においては、円弧ｒAは、
円弧ｒBに先行する。このことは、対称の位置の変換器
に到達する波成分は、同じ位相変化の大きさを示すこと
を意味しているが、一方で先行する成分は、他方では遅
れた成分となる。開口の右側では、Ｂ成分はＡ成分に先
行する。しかし開口の左側においては、Ａ成分はＢ成分
に先行する。
の対称の位置にある変換器素子同士は互いに反対の関係
となる。中央素子の一方の側においては、円弧ｒAは、
円弧ｒBに先行する。このことは、対称の位置の変換器
に到達する波成分は、同じ位相変化の大きさを示すこと
を意味しているが、一方で先行する成分は、他方では遅
れた成分となる。開口の右側では、Ｂ成分はＡ成分に先
行する。しかし開口の左側においては、Ａ成分はＢ成分
に先行する。
【００１４】図２は、開口の右側で受信された波成分の
拡大図である。成分は、最も早い時間が左となる時間軸
上に表示され、同じ変換器素子に、そして素子から素子
に、到達する成分の相対的位相関係が示されている。時
間軸は、基準時間ｔ＝０から始まり、それは発信波作成
の時点である。１周波数の波成分上に描かれた黒丸は、
９０゜ずつ均等間隔の波成分のサンプリング値を示す。
例えばもしも波成分が、２．５ＭＨｚのパルスであれ
ば、それらは０．１μ秒毎にサンプリングされたもので
ある。本実施例において適用される表記では、各波成分
の最初の試料は、下付け文字の”１”で表示され、第２
の試料は、下付け文字”２”で表示され、以下同様であ
る。
拡大図である。成分は、最も早い時間が左となる時間軸
上に表示され、同じ変換器素子に、そして素子から素子
に、到達する成分の相対的位相関係が示されている。時
間軸は、基準時間ｔ＝０から始まり、それは発信波作成
の時点である。１周波数の波成分上に描かれた黒丸は、
９０゜ずつ均等間隔の波成分のサンプリング値を示す。
例えばもしも波成分が、２．５ＭＨｚのパルスであれ
ば、それらは０．１μ秒毎にサンプリングされたもので
ある。本実施例において適用される表記では、各波成分
の最初の試料は、下付け文字の”１”で表示され、第２
の試料は、下付け文字”２”で表示され、以下同様であ
る。
【００１５】点ＰAとＰBからのエコ−成分は、中央素子
Ｔcに同時（同位相）に到達するので、時間軸の右から
１番目の波形は、エコ−成分ｅACおよびｅBCの両方を表
す。最初の黒丸の点でエコ−をサンプリングし、Ａ1お
よびＢ1で示される両エコ−の第１の試料値を得る。第
２の黒丸の点でサンプリングし、同様にＡ2およびＢ2で
示される２つの同一の第２の試料値を得る。
Ｔcに同時（同位相）に到達するので、時間軸の右から
１番目の波形は、エコ−成分ｅACおよびｅBCの両方を表
す。最初の黒丸の点でエコ−をサンプリングし、Ａ1お
よびＢ1で示される両エコ−の第１の試料値を得る。第
２の黒丸の点でサンプリングし、同様にＡ2およびＢ2で
示される２つの同一の第２の試料値を得る。
【００１６】図２の中央の図では、エコ−成分ｅBjが、
エコ−成分ｅAjを位相上わずかに先行しているのがわか
る。黒丸の点が示すように、異なるサンプリング時間
が、２つに分離しているエコ−成分に使用される。第１
の２つのサンプリング時間に、２つの成分からの試料値
Ｂ1およびＡ1を得る。短時間後に、次の２つのサンプリ
ング時間で試料値Ｂ2およびＡ2を得る。右の図では、エ
コ−成分ｅBnが、エコ−成分ｅAnを相当に先行している
ことがわかる。相対的位相差が非常に大きいので、先行
するエコ−成分ｅBnについては、遅延ｅAn成分がサンプ
リングされる前に２度サンプリングされる。このように
して、最初の２つのサンプリング時間に、遅延エコ−成
分ｅAnからＡ1試料が得られる前に、試料値Ｂ1およびＢ
2が得られる。その後、試料パターンは、ＡおよびＢ成
分の間で交互に並ぶ。即ち、Ａ1試料値に続いてＢ3試
料、次いでＡ2試料、等々となる。
エコ−成分ｅAjを位相上わずかに先行しているのがわか
る。黒丸の点が示すように、異なるサンプリング時間
が、２つに分離しているエコ−成分に使用される。第１
の２つのサンプリング時間に、２つの成分からの試料値
Ｂ1およびＡ1を得る。短時間後に、次の２つのサンプリ
ング時間で試料値Ｂ2およびＡ2を得る。右の図では、エ
コ−成分ｅBnが、エコ−成分ｅAnを相当に先行している
ことがわかる。相対的位相差が非常に大きいので、先行
するエコ−成分ｅBnについては、遅延ｅAn成分がサンプ
リングされる前に２度サンプリングされる。このように
して、最初の２つのサンプリング時間に、遅延エコ−成
分ｅAnからＡ1試料が得られる前に、試料値Ｂ1およびＢ
2が得られる。その後、試料パターンは、ＡおよびＢ成
分の間で交互に並ぶ。即ち、Ａ1試料値に続いてＢ3試
料、次いでＡ2試料、等々となる。
【００１７】本発明による図１および図２に図示されて
いる関係を利用するビーム形成器が、図３および図４に
示されている。従来のビーム形成器と異なり、これらの
図のビーム形成器は、位相をそろえて集計した信号を形
成するための遅延構造を利用していない。変換器素子Ｔ
1からＴnまでを含む変換器アレ−１０を、図３の左側に
示す。各変換器素子は、サンプリング回路１２に接続し
ている。サンプリング回路１２を制御して、各変換器素
子によるラインからの第１のエコー信号成分の到着によ
り、各変換器素子により受信されるエコー信号成分の交
互配置サンプリングを開始する。多くのこれらの信号成
分が、５つのサンプリング回路の出力で、最も初期の受
信信号を右にして、これらが受信されたシ−クエンスに
より示される。表示されている試料シ−クエンスは、水
平に区切られ、変換器素子による受信の相対時間を示
す。例えば、受信される最初の２つの試料は、中央変換
器素子ＴcからのＡ1およびＢ1と同定される試料値であ
る。図２に示したように、これらは実際には２つの表示
で同定されている１つの試料である。この試料対に、試
料Ａ2およびＢ2；Ａ3およびＢ3；そしてＡ4およびＢ4が
続く。これは、両波成分の１周波数全てのサンプリング
からの８つの試料からなる全組を包含している。
いる関係を利用するビーム形成器が、図３および図４に
示されている。従来のビーム形成器と異なり、これらの
図のビーム形成器は、位相をそろえて集計した信号を形
成するための遅延構造を利用していない。変換器素子Ｔ
1からＴnまでを含む変換器アレ−１０を、図３の左側に
示す。各変換器素子は、サンプリング回路１２に接続し
ている。サンプリング回路１２を制御して、各変換器素
子によるラインからの第１のエコー信号成分の到着によ
り、各変換器素子により受信されるエコー信号成分の交
互配置サンプリングを開始する。多くのこれらの信号成
分が、５つのサンプリング回路の出力で、最も初期の受
信信号を右にして、これらが受信されたシ−クエンスに
より示される。表示されている試料シ−クエンスは、水
平に区切られ、変換器素子による受信の相対時間を示
す。例えば、受信される最初の２つの試料は、中央変換
器素子ＴcからのＡ1およびＢ1と同定される試料値であ
る。図２に示したように、これらは実際には２つの表示
で同定されている１つの試料である。この試料対に、試
料Ａ2およびＢ2；Ａ3およびＢ3；そしてＡ4およびＢ4が
続く。これは、両波成分の１周波数全てのサンプリング
からの８つの試料からなる全組を包含している。
【００１８】試料値形成を開始するための例示された次
のサンプリング回路は、変換器素子ＴiおよびＴjに接続
されている回路である。２つのビームＬAおよびＬBは、
ライン形変換器アレ−の面に直角の軸１６に対して対称
に配置されているから、これら２つの変換器素子は、同
時に試料値形成を始める。もしビームが共にこの中央軸
の右または左に向けられると、ビームが向けられた側の
素子は、エコ−成分を最初に受信し始めるであろう。も
しアレ−がライン形でなく湾曲していると、外側の素子
の最初の受信の時間は、曲率が凹面か凸面かによって先
行するかまたは遅延するであろう。図３の例からわかる
ように、Ｔj素子がＢ1試料から交互に並ぶシ−クエンス
が始まるのに対し、Ｔi素子では、Ａ1試料から交互に並
ぶシ−クエンスが始まる。両波成分の１周波数全体のサ
ンプリングからの、８つの連続する試料値が示されてい
る。
のサンプリング回路は、変換器素子ＴiおよびＴjに接続
されている回路である。２つのビームＬAおよびＬBは、
ライン形変換器アレ−の面に直角の軸１６に対して対称
に配置されているから、これら２つの変換器素子は、同
時に試料値形成を始める。もしビームが共にこの中央軸
の右または左に向けられると、ビームが向けられた側の
素子は、エコ−成分を最初に受信し始めるであろう。も
しアレ−がライン形でなく湾曲していると、外側の素子
の最初の受信の時間は、曲率が凹面か凸面かによって先
行するかまたは遅延するであろう。図３の例からわかる
ように、Ｔj素子がＢ1試料から交互に並ぶシ−クエンス
が始まるのに対し、Ｔi素子では、Ａ1試料から交互に並
ぶシ−クエンスが始まる。両波成分の１周波数全体のサ
ンプリングからの、８つの連続する試料値が示されてい
る。
【００１９】同様に、エコ−成分は、その後、外側の変
換器素子Ｔ1およびＴnにより受信され、そしてサンプリ
ング回路によりサンプリングされる。図２に示されてい
るように、これらの試料シ−クエンスでは、走査線間で
交互に生ずる試料となる前に同じ走査線からの２つの試
料が先行する。素子Ｔ1の場合、最初のＢ試料である、
Ｂ1が出現する前に、試料Ａ1およびＡ2が形成される。
その開口の反対側では、最初のＡライン試料、Ａ1が出
現する前に、Ｂ走査線試料Ｂ1およびＢ2が形成される。
同じ走査線からの試料の最初の対の後、ＡおよびＢ試料
は、開口のいずれの側にも交互に現れるが、図に表示さ
れているように逆の順序となる。
換器素子Ｔ1およびＴnにより受信され、そしてサンプリ
ング回路によりサンプリングされる。図２に示されてい
るように、これらの試料シ−クエンスでは、走査線間で
交互に生ずる試料となる前に同じ走査線からの２つの試
料が先行する。素子Ｔ1の場合、最初のＢ試料である、
Ｂ1が出現する前に、試料Ａ1およびＡ2が形成される。
その開口の反対側では、最初のＡライン試料、Ａ1が出
現する前に、Ｂ走査線試料Ｂ1およびＢ2が形成される。
同じ走査線からの試料の最初の対の後、ＡおよびＢ試料
は、開口のいずれの側にも交互に現れるが、図に表示さ
れているように逆の順序となる。
【００２０】サンプリング回路の出力は、試料値のシ−
クエンスを受信するマルチプレクサ１４の入力に接続す
る。マルチプレクサの目的は、ＡおよびＢ試料を、該試
料が統一信号を加算できるようにグループ化可能な明確
な位置に転送することである。本実施例において、マル
チプレクサ１４は、試料値を図４に示されるアキュムレ
ータに送る。点ＰAからのエコ−信号の試料値は、アキ
ュムレータ１８Ａに記憶され、点ＰBからのエコ−信号
の試料値は、アキュムレータ１８Ｂに蓄積される。説明
の明確化のために、試料は２つの下付け文字、第１は試
料が得られる変換器を特定し、第２は試料の採取順序を
意味する、により特定される。これらの蓄積された値の
行列（matrices）は、種々の試料値が受信される順序に
満されていく。例えば、行列に記憶される第１の試料値
は中央素子ＴCにより最初に受信されたＡc!およびＢc1
値である。行列は、最後に受信された試料値Ａn4および
Ｂ14が入力されるまで、試料値で満たされてゆく。
クエンスを受信するマルチプレクサ１４の入力に接続す
る。マルチプレクサの目的は、ＡおよびＢ試料を、該試
料が統一信号を加算できるようにグループ化可能な明確
な位置に転送することである。本実施例において、マル
チプレクサ１４は、試料値を図４に示されるアキュムレ
ータに送る。点ＰAからのエコ−信号の試料値は、アキ
ュムレータ１８Ａに記憶され、点ＰBからのエコ−信号
の試料値は、アキュムレータ１８Ｂに蓄積される。説明
の明確化のために、試料は２つの下付け文字、第１は試
料が得られる変換器を特定し、第２は試料の採取順序を
意味する、により特定される。これらの蓄積された値の
行列（matrices）は、種々の試料値が受信される順序に
満されていく。例えば、行列に記憶される第１の試料値
は中央素子ＴCにより最初に受信されたＡc!およびＢc1
値である。行列は、最後に受信された試料値Ａn4および
Ｂ14が入力されるまで、試料値で満たされてゆく。
【００２１】点ＰAおよびＰBから発生する共通の波面か
ら戻る全てのエコ−成分が受信され、そしてこれらに対
応する試料値がアキュムレータに入力されると、試料値
は、加算回路１９Ａおよび１９Ｂにより加算され、個々
のエコ−の総合試料：点ＰAについて、Ａ1，Ａ2，Ａ3，
およびＡ4、点ＰBについて、Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3およびＢ4を
形成する。試料Ａ11からＡn1を含む、アキュムレータ１
８Ａの最も右側の列に縦方向に配列された試料を合計す
ることにより、集計された試料Ａ1が与えられる。合計
試料Ａ2は、アキュムレータ１８Ａの次の列の試料Ａ12
からＡn2までを合計することにより与えられる。同様の
集計操作により、他の例示した合計試料が形成される。
これら合計された信号試料値は、次いでエコー増倍情報
または種々の形のドップラー流れ速度情報の画像を形成
するための公知の処理が可能である。従って、遅延ライ
ンまたは同様の従来の回路の必要なしに、２つの空間的
走査線について統合（coherent）超音波エコー情報値
が、同時に形成される。
ら戻る全てのエコ−成分が受信され、そしてこれらに対
応する試料値がアキュムレータに入力されると、試料値
は、加算回路１９Ａおよび１９Ｂにより加算され、個々
のエコ−の総合試料：点ＰAについて、Ａ1，Ａ2，Ａ3，
およびＡ4、点ＰBについて、Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3およびＢ4を
形成する。試料Ａ11からＡn1を含む、アキュムレータ１
８Ａの最も右側の列に縦方向に配列された試料を合計す
ることにより、集計された試料Ａ1が与えられる。合計
試料Ａ2は、アキュムレータ１８Ａの次の列の試料Ａ12
からＡn2までを合計することにより与えられる。同様の
集計操作により、他の例示した合計試料が形成される。
これら合計された信号試料値は、次いでエコー増倍情報
または種々の形のドップラー流れ速度情報の画像を形成
するための公知の処理が可能である。従って、遅延ライ
ンまたは同様の従来の回路の必要なしに、２つの空間的
走査線について統合（coherent）超音波エコー情報値
が、同時に形成される。
【００２２】本発明に従って構成されたビーム形成器信
号通路の詳細な模式的ダイヤグラムを図５に示す。ビー
ム形成器中の図示された信号通路その他が中央制御器３
０の制御のものに操作される。中央制御器は、超音波ビ
ームおよびエコー情報の発信、焦点合わせ、誘導および
受信のためのビーム形成器の全信号通路の操作のタイミ
ングを統制する。全操作は、高周波主クロック３２のク
ロック・パルスに基いてタイミング調整される。時間の
基礎としてこの主クロックを使用することで、超音波を
発信するための発信回路５０により信号通路の発信素子
Ｔｒがパルスを発信する時間を、中央制御器が制御し、
そしてまた以下に説明する受信回路を制御する。
号通路の詳細な模式的ダイヤグラムを図５に示す。ビー
ム形成器中の図示された信号通路その他が中央制御器３
０の制御のものに操作される。中央制御器は、超音波ビ
ームおよびエコー情報の発信、焦点合わせ、誘導および
受信のためのビーム形成器の全信号通路の操作のタイミ
ングを統制する。全操作は、高周波主クロック３２のク
ロック・パルスに基いてタイミング調整される。時間の
基礎としてこの主クロックを使用することで、超音波を
発信するための発信回路５０により信号通路の発信素子
Ｔｒがパルスを発信する時間を、中央制御器が制御し、
そしてまた以下に説明する受信回路を制御する。
【００２３】変換器素子Ｔｒがエコー信号を受信する
と、該信号はアナログからディジタル（Ａ／Ｄ）変換器
２０によりディジタル言語に変換される。受信信号は、
ＯＲゲート２２からのサンプリング・パルスの適用時間
によってディジタル言語に変換される。当該ディジタル
言語は、前記のように複数ラインからのディジタル言語
を、記憶装置２４の記憶領域Ａまたは記憶領域Ｂのいず
れかに送るために動作し、マルチプレクサ１４に接続さ
れ、そこではそれらが他の信号通路からの試料と共に記
憶される。統合信号値を形成するために必要な全試料が
記憶装置の領域に集められたとき、その領域の試料は、
試料値を合計する加算器１９Ａまたは１９Ｂに導かれ、
走査線ＡまたはＢの１方の統合エコー信号試料値を形成
する。次いで、当該エコー信号試料値は、データ・バス
２５により、それらが表示用画像に処理される走査変換
器に導かれるか、または当該エコー信号試料値は、処理
のためにドップラー・プロセッサに送られる。中央制御
器は、位置情報を空間基準のエコー情報の処理および表
示のための、合計されたエコー信号試料と関係付けるた
めに、試料値が信号通路を通過し、集められそして合計
されるのを追跡する。
と、該信号はアナログからディジタル（Ａ／Ｄ）変換器
２０によりディジタル言語に変換される。受信信号は、
ＯＲゲート２２からのサンプリング・パルスの適用時間
によってディジタル言語に変換される。当該ディジタル
言語は、前記のように複数ラインからのディジタル言語
を、記憶装置２４の記憶領域Ａまたは記憶領域Ｂのいず
れかに送るために動作し、マルチプレクサ１４に接続さ
れ、そこではそれらが他の信号通路からの試料と共に記
憶される。統合信号値を形成するために必要な全試料が
記憶装置の領域に集められたとき、その領域の試料は、
試料値を合計する加算器１９Ａまたは１９Ｂに導かれ、
走査線ＡまたはＢの１方の統合エコー信号試料値を形成
する。次いで、当該エコー信号試料値は、データ・バス
２５により、それらが表示用画像に処理される走査変換
器に導かれるか、または当該エコー信号試料値は、処理
のためにドップラー・プロセッサに送られる。中央制御
器は、位置情報を空間基準のエコー情報の処理および表
示のための、合計されたエコー信号試料と関係付けるた
めに、試料値が信号通路を通過し、集められそして合計
されるのを追跡する。
【００２４】信号通路のサンプリングおよび多重送信機
能の操作を説明するタイミング・パルスが、図６Ａー６
Ｃに示されている。図６Ａは、１つの走査線から変換器
素子によって受信されたエコーをサンプリングするのに
使用されるパルスを示すもので、図６Ｂは、他の走査線
をサンプリングするために使用されるパルスを示し、そ
して図６Ｃは、サンプリング・パルスの両方の組を組み
合わせたものである。各パルスのシークエンスは、変換
器がエコーの受信を開始する前の遅れ時間である時間間
隔ｔd1またはｔd2が先行する。これらの時間遅れは、ア
レー中の変換器素子の位置および走査線の位置および方
向角を予知することから中央制御器が計算しまたは調べ
ることができる。この遅れは、名目上のパルス発信時間
などの公知の時間の基準から、主クロック３２のパルス
を数えることにより計測される。中央制御器によりこれ
らの初期時間間隔のうち短いほう（the shorter）が計
測されたとき、カウンタ２８は、出力パルスを作成し、
次いでサンプリング・パルス間の時間計測を開始する。
図６Ｃに示すように、時間ｔd1、初期時間間隔の短い
方、の後、パルスが形成され、計数器は主クロックパル
スを数えることにより、最初のパルス間時間間隔ｔaを
測定する。この間隔ｔaが数え終わると、出力パルスが
形成され、第２のカウンタが第２の時間間隔ｔbを数え
始める。第２の時間間隔の終わりに、他の出力パルスが
形成され、そして第１のカウンタが第１の時間間隔ｔa
を再び数え始める。初期の出力パルスおよび第２のカウ
ンタで形成されたパルスは、マルチプレクサ１４、およ
びＯＲゲート２２の一つの入力に送られる。これらパル
スはサンプリング・パルスであり、多重ラインの１つ、
変換器に最も近接するもの、の操作（多重）信号であ
る。第１のカウンタにより形成された出力パルスは、マ
ルチプレクサ１４および他の走査線用のサンプリングお
よび操作パルスとして、ＯＲゲートの他の入力に送られ
る。このようにして、図６Ａに示されたパルスがカウン
タ２８の１つの出力で形成され、図６Ｂに示されたパル
スは、その他の出力で形成され、そして図６Ｃに示され
たパルスはＯＲゲート２２の出力で形成され、多重走査
線から受信されたエコー信号成分の操作を制御し、サン
プリングする。第２のエコー成分がエコーサンプリング
間隔よりも長い時間間隔で第１のものよりも遅れる、例
えばＴ1およびTnのような最も横にある変換器素子のよ
うに特別の場合、中央制御器は、この状態を認識し、そ
れに対応して交互配置されたサンプリング・シークエン
スを制御しなければならない。これは、例えば、第２エ
コーの受信が始まるまで、時間間隔ｔaの終わりでのサ
ンプリング・パルスの形成を抑止することにより達成す
ることができる。
能の操作を説明するタイミング・パルスが、図６Ａー６
Ｃに示されている。図６Ａは、１つの走査線から変換器
素子によって受信されたエコーをサンプリングするのに
使用されるパルスを示すもので、図６Ｂは、他の走査線
をサンプリングするために使用されるパルスを示し、そ
して図６Ｃは、サンプリング・パルスの両方の組を組み
合わせたものである。各パルスのシークエンスは、変換
器がエコーの受信を開始する前の遅れ時間である時間間
隔ｔd1またはｔd2が先行する。これらの時間遅れは、ア
レー中の変換器素子の位置および走査線の位置および方
向角を予知することから中央制御器が計算しまたは調べ
ることができる。この遅れは、名目上のパルス発信時間
などの公知の時間の基準から、主クロック３２のパルス
を数えることにより計測される。中央制御器によりこれ
らの初期時間間隔のうち短いほう（the shorter）が計
測されたとき、カウンタ２８は、出力パルスを作成し、
次いでサンプリング・パルス間の時間計測を開始する。
図６Ｃに示すように、時間ｔd1、初期時間間隔の短い
方、の後、パルスが形成され、計数器は主クロックパル
スを数えることにより、最初のパルス間時間間隔ｔaを
測定する。この間隔ｔaが数え終わると、出力パルスが
形成され、第２のカウンタが第２の時間間隔ｔbを数え
始める。第２の時間間隔の終わりに、他の出力パルスが
形成され、そして第１のカウンタが第１の時間間隔ｔa
を再び数え始める。初期の出力パルスおよび第２のカウ
ンタで形成されたパルスは、マルチプレクサ１４、およ
びＯＲゲート２２の一つの入力に送られる。これらパル
スはサンプリング・パルスであり、多重ラインの１つ、
変換器に最も近接するもの、の操作（多重）信号であ
る。第１のカウンタにより形成された出力パルスは、マ
ルチプレクサ１４および他の走査線用のサンプリングお
よび操作パルスとして、ＯＲゲートの他の入力に送られ
る。このようにして、図６Ａに示されたパルスがカウン
タ２８の１つの出力で形成され、図６Ｂに示されたパル
スは、その他の出力で形成され、そして図６Ｃに示され
たパルスはＯＲゲート２２の出力で形成され、多重走査
線から受信されたエコー信号成分の操作を制御し、サン
プリングする。第２のエコー成分がエコーサンプリング
間隔よりも長い時間間隔で第１のものよりも遅れる、例
えばＴ1およびTnのような最も横にある変換器素子のよ
うに特別の場合、中央制御器は、この状態を認識し、そ
れに対応して交互配置されたサンプリング・シークエン
スを制御しなければならない。これは、例えば、第２エ
コーの受信が始まるまで、時間間隔ｔaの終わりでのサ
ンプリング・パルスの形成を抑止することにより達成す
ることができる。
【００２５】図６Ｃのパルスでは、Ａ／Ｄ変換器は複数
走査線から到達するエコー信号成分をサンプリングす
る。最初の試料または最初のいくつかの試料の後、Ａ／
Ｄ変換器により生成された試料のシークエンスは複数ラ
イン間で交互に並ぶ。カウンタからマルチプレクサ１４
に送られた信号は、試料と複数ラインの間の関係を特定
し、マルチプレクサに各ラインのためのそれぞれの記憶
領域に試料を送る。あるエコー波の共通する位相からの
全ての試料が、記憶領域に蓄積されたとき、これらは加
算され、当該エコーのための統合信号試料を与える。こ
れらの位置情報と共に加算されたエコー信号試料は、次
いで通常の方法で処理される。
走査線から到達するエコー信号成分をサンプリングす
る。最初の試料または最初のいくつかの試料の後、Ａ／
Ｄ変換器により生成された試料のシークエンスは複数ラ
イン間で交互に並ぶ。カウンタからマルチプレクサ１４
に送られた信号は、試料と複数ラインの間の関係を特定
し、マルチプレクサに各ラインのためのそれぞれの記憶
領域に試料を送る。あるエコー波の共通する位相からの
全ての試料が、記憶領域に蓄積されたとき、これらは加
算され、当該エコーのための統合信号試料を与える。こ
れらの位置情報と共に加算されたエコー信号試料は、次
いで通常の方法で処理される。
【００２６】図６Ｃの交互配置されたパルスの間の関係
は、原点、または多重走査線の各原点、走査線が向けら
れる方向、そしてアレーに沿う特定の変換器素子の位置
を含む、多くの要素に従って変化することがわかる。走
査線は全て、前記例の走査線ＬAおよびＬBのように、ア
レーの前面の一点から発生させても、また米国特許第
５,１２３，４１５号に示されたようにアレーの後部か
ら開始させても、またアレーの面から平行方向に延びて
もよい。図２に示すように、中央変換器素子による多重
ラインの受信のために、ここに多重ラインからのエコー
が同位相であると、図６Ｃ中の間隔ｔbは、ゼロとな
り、図６Ｃは、図６Ａのパルスの列のように見えること
となる。素子Ｔ1およびTnのようなアレーの端部の変換
器素子においては、同じ走査線からの試料の繰り返し
は、それらの正常な交互配置シークエンス中に試料が繰
り返される前に明らかになっていなければならない。
は、原点、または多重走査線の各原点、走査線が向けら
れる方向、そしてアレーに沿う特定の変換器素子の位置
を含む、多くの要素に従って変化することがわかる。走
査線は全て、前記例の走査線ＬAおよびＬBのように、ア
レーの前面の一点から発生させても、また米国特許第
５,１２３，４１５号に示されたようにアレーの後部か
ら開始させても、またアレーの面から平行方向に延びて
もよい。図２に示すように、中央変換器素子による多重
ラインの受信のために、ここに多重ラインからのエコー
が同位相であると、図６Ｃ中の間隔ｔbは、ゼロとな
り、図６Ｃは、図６Ａのパルスの列のように見えること
となる。素子Ｔ1およびTnのようなアレーの端部の変換
器素子においては、同じ走査線からの試料の繰り返し
は、それらの正常な交互配置シークエンス中に試料が繰
り返される前に明らかになっていなければならない。
【００２７】通例通りエコー信号成分は、近接領域から
先に受信され、次いで順次より深い領域のものが受信さ
れる。より深い領域からエコーが受信されるにつれて、
開口は、追加の素子が加えられることで変化してもよ
い。さらに、より深い領域からのエコーが受信されるの
で、多くの変換器素子により受信される波成分の間の相
対的位相関係は連続的に変化する。全ての受信信号成分
の焦点合わせを維持するために、これら変化する位相関
係についての補整がされなければならない。これは、図
５の例において、サンプリング信号の相対位相関係を定
期的に生じさせ、次いで異なる信号通路を再整列させる
中央制御器からの命令によりなされることができる。か
かる深さに応じた位相再整列は、エコー情報の多重受信
ラインの連続的そして正確な動的焦点合わせを可能とす
る。
先に受信され、次いで順次より深い領域のものが受信さ
れる。より深い領域からエコーが受信されるにつれて、
開口は、追加の素子が加えられることで変化してもよ
い。さらに、より深い領域からのエコーが受信されるの
で、多くの変換器素子により受信される波成分の間の相
対的位相関係は連続的に変化する。全ての受信信号成分
の焦点合わせを維持するために、これら変化する位相関
係についての補整がされなければならない。これは、図
５の例において、サンプリング信号の相対位相関係を定
期的に生じさせ、次いで異なる信号通路を再整列させる
中央制御器からの命令によりなされることができる。か
かる深さに応じた位相再整列は、エコー情報の多重受信
ラインの連続的そして正確な動的焦点合わせを可能とす
る。
【００２８】図５の例では、各々別個の空間的走査線Ｌ
AおよびＬBのための別個の加算器１９Ａおよび１９Ｂを
使用しているが、１つの加算器を時間多重方式で使用す
ることができると解釈される。１つの走査線について統
合信号を形成するための全ての試料が得られたとき、当
該走査線の試料は１つの加算器に送られ、合計され、そ
して適当な次の処理装置に送られる。その後、他のライ
ンの試料群が、加算器に送られ、統合され、処理され
る。このようにしてハードウエア、速度および信号経路
の均衡を図ることにより最適化を達成することができ
る。
AおよびＬBのための別個の加算器１９Ａおよび１９Ｂを
使用しているが、１つの加算器を時間多重方式で使用す
ることができると解釈される。１つの走査線について統
合信号を形成するための全ての試料が得られたとき、当
該走査線の試料は１つの加算器に送られ、合計され、そ
して適当な次の処理装置に送られる。その後、他のライ
ンの試料群が、加算器に送られ、統合され、処理され
る。このようにしてハードウエア、速度および信号経路
の均衡を図ることにより最適化を達成することができ
る。
【００２９】前述の例では単一発信ビームからの２つの
受信ラインの形成について説明したが、１つの発信から
の、３、４、あるいはもっと多くのラインを受信するこ
とも可能である。さらに多数のラインの受信は、図５の
カウンタ２８中の付加カウンタにより提供される図６Ｃ
中の、付加的な適当に位相合わせされたサンプリングパ
ルスを交互配置することにより達成することができる。
それに対応して、記憶装置は同時に受信されたライン情
報を記憶するために拡張され、マルチプレクサは適当な
記憶領域に信号試料を送るために制御される。発信パル
スは、同時受信ラインの望ましい横方向解像度を得るた
めに、注意深く制御されなければならない。本発明は、
以上のようにして、発信ビーム当たりただ１つのライン
を受信する装置により利用される時間の分割部分中に全
画像のための複数ラインの受信を可能とし、表示装置の
表示速度に、より大きな柔軟性を与えることができる。
受信ラインの形成について説明したが、１つの発信から
の、３、４、あるいはもっと多くのラインを受信するこ
とも可能である。さらに多数のラインの受信は、図５の
カウンタ２８中の付加カウンタにより提供される図６Ｃ
中の、付加的な適当に位相合わせされたサンプリングパ
ルスを交互配置することにより達成することができる。
それに対応して、記憶装置は同時に受信されたライン情
報を記憶するために拡張され、マルチプレクサは適当な
記憶領域に信号試料を送るために制御される。発信パル
スは、同時受信ラインの望ましい横方向解像度を得るた
めに、注意深く制御されなければならない。本発明は、
以上のようにして、発信ビーム当たりただ１つのライン
を受信する装置により利用される時間の分割部分中に全
画像のための複数ラインの受信を可能とし、表示装置の
表示速度に、より大きな柔軟性を与えることができる。
【００３０】本発明を要約すると、超音波変換器素子の
アレーは、信号を受信し、同時に多数のビーム方向から
のビームを作成する。各変換器素子により受信されたエ
コー信号は、２またはそれ以上の交互配置されたサンプ
リング信号シークエンスに対応するようにサンプリング
され、その各々は、特定空間ラインからのエコー信号の
到着開始時点に開始するように時間調節されている。こ
れにより各サンプリング信号シークエンスは、所定のラ
インに関連する信号試料を作成する。各変換器素子から
の交互配置された信号試料の列は、各サンプリング信号
シークエンスに対応して分割され、そして該変換器素子
からの対応する分割されたシークエンスからの信号試料
は、空間的に分けられた超音波ビームに対応して統合信
号を作成するために合計される。
アレーは、信号を受信し、同時に多数のビーム方向から
のビームを作成する。各変換器素子により受信されたエ
コー信号は、２またはそれ以上の交互配置されたサンプ
リング信号シークエンスに対応するようにサンプリング
され、その各々は、特定空間ラインからのエコー信号の
到着開始時点に開始するように時間調節されている。こ
れにより各サンプリング信号シークエンスは、所定のラ
インに関連する信号試料を作成する。各変換器素子から
の交互配置された信号試料の列は、各サンプリング信号
シークエンスに対応して分割され、そして該変換器素子
からの対応する分割されたシークエンスからの信号試料
は、空間的に分けられた超音波ビームに対応して統合信
号を作成するために合計される。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波診
断装置は、受信回路における高速度回路設計を必要とす
ることなく、また回路の複雑化や価格上昇を招くことな
く画像のフレーム速度を大きく上げることができる。
断装置は、受信回路における高速度回路設計を必要とす
ることなく、また回路の複雑化や価格上昇を招くことな
く画像のフレーム速度を大きく上げることができる。
【図１】 図１は、多重隣接走査線上の各点からの超音
波エコー情報の受信の状態を空間的に示している。
波エコー情報の受信の状態を空間的に示している。
【図２】 図２は、図１のエコー信号の相対的位相変化
を示す。
を示す。
【図３】 図３は、本発明による交互配置エコー信号試
料のビーム形成を図式的に説明している。
料のビーム形成を図式的に説明している。
【図４】 図４は、本発明による交互配置エコー信号試
料のビーム形成を図式的に説明している。
料のビーム形成を図式的に説明している。
【図５】 本発明に従って構成されたディジタルビーム
形成器の１つの信号通路のブロック図である。
形成器の１つの信号通路のブロック図である。
【図６】 図６Ａ〜Ｃは、図５の具体例の操作説明のた
めのサンプリング時間を説明している。
めのサンプリング時間を説明している。
１０ 超音波変換器アレー １２ サンプリング回路 １４ マルチプレクサ １８ アキュムレータ １９ 加算器 ２０ アナログ／ディジタル変換器 ２２ ＯＲゲート ２５ データ・バス ２８ カウンタ ３０ 中央制御器 ３２ 主クロック ５０ 発信回路 ＬA、ＬB 走査線 ｒA、ｒB 反射エコー波面 Ｔc 中央変換器素子 Ａj、Ｂj ベクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０１Ｎ 29/26 ５０３
Claims (19)
- 【請求項１】変換器素子アレーを用いて超音波エネルギ
ーの多重ラインを受信する超音波診断装置であって：診
断する空間領域内の２またはそれ以上の空間的に区別さ
れるラインの位置に超音波を発射する超音波エネルギー
の発信手段；当該アレーの素子により受信されたエコー
から得られた、当該ラインからのエコー情報の２または
それより多くのシークエンスを作成する手段、を含む装
置において、 信号試料のシークエンスを作成するために、サンプリン
グ時にそれぞれの信号が、個々の素子により受信される
当該２またはそれより多くの受信ラインの信号の位相に
ついてサンプリング信号の位相関係にある、２またはそ
れより多くの交互配置シークエンスからなる、当該素子
の個々により受信された信号を、サンプリングするサン
プリング手段；および当該サンプリング手段に応答し
て、２またはそれ以上の受信ラインの統合信号を作成す
るために、それぞれの前記サンプリング信号位相関係に
より作成された、信号試料を個別に合計する手段、を有
する超音波診断装置。 - 【請求項２】 該個別に合計する手段がさらに、該サン
プリング手段に応答して、各サンプリング信号位相と関
係させて該信号試料を記憶する記憶手段を含む請求項１
に記載した超音波診断装置。 - 【請求項３】 さらに、該信号試料に応答して、与えら
れたサンプリング信号位相関係にある信号試料を該個別
に合計する手段に誘導するための信号試料誘導手段を有
する請求項２に記載の超音波診断装置。 - 【請求項４】 該信号試料誘導手段が、所定のサンプリ
ング信号位相関係にある信号試料を、当該記憶手段の予
め定められた領域に転送する請求項３に記載の超音波診
断装置。 - 【請求項５】 該個別に合計する手段が、個別に受信し
たラインの統合信号を作成するための多数の個別の合計
手段からなり、ここに該信号試料誘導手段が、所定のサ
ンプリング信号位相関係にある信号試料を、与えられた
受信ラインと関連して該合計手段の１つに送る請求項３
に記載の超音波診断装置。 - 【請求項６】 該信号試料誘導手段が、それぞれの該サ
ンプリング信号位相関係にある信号試料を、該時間交互
配置シークエンス中の該合計手段に転送する請求項３に
記載の超音波診断装置。 - 【請求項７】 変換器素子のアレーにより超音波エネル
ギービームを発信し受信する超音波診断装置において：
２またはそれ以上の空間受信ラインの位置に超音波を発
射する超音波エネルギーのビームを発信するために、個
々に予め決められた時間に多数の変換器素子を活性化さ
せるための手段；および、 当該受信ラインから得られた統合エコー信号のシークエ
ンスを形成するための手段を含む超音波診断装置であっ
て、 それぞれが、該アレー素子のそれぞれ１つに接続し、そ
れぞれが該受信ラインから受信したエコー信号の受信の
予想時間に関連する、サンプリング信号位相関係の２ま
たはそれより多くの交互配置シークエンスからなる、サ
ンプリング時間にアレー素子により受信される信号をサ
ンプリングするための、多数のサンプリング手段；多数
の記憶領域を有する記憶手段；該サンプリング手段に対
応して、信号試料を該受信ラインで特定される記憶領域
に誘導する手段；当該記憶手段と接続している、受信ラ
インの統合試料を作成するのに必要な信号試料の組が、
受信される時を決定するための手段；および当該決定す
るための手段に対応して、２またはそれより多くの受信
ラインの統合信号を作成するために信号試料の組を合計
する手段、からなる超音波診断装置。 - 【請求項８】 さらに、該サンプリング手段と接続し、
サンプリングすることを希望する該エコー信号の最初の
１つの到達の予想時刻に対応した時に信号サンプリング
を開始するための制御手段を含む請求項７に記載の超音
波診断装置。 - 【請求項９】 該サンプリング手段の該サンプリング信
号位相関係が、異なる受信ラインの試料を、交互に受け
させることを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装
置。 - 【請求項１０】 ２つの受信ラインからの信号が、該エ
コー信号の該最初の１つのサンプリング間隔を越す相互
間の遅れ位相関係を示すと予想されるとき、同じ受信ラ
インの試料の連続する獲得を、異なる受信ラインの試料
の当該交互獲得に先行させる請求項９に記載の超音波診
断装置。 - 【請求項１１】 変換器素子アレーを使用して超音波エ
ネルギーのビームを発信し受信する超音波診断装置にお
いて、 それに沿って超音波エコーが受信されそして処理される
２つのベクトルを発射する超音波エネルギーの、誘導さ
れそして焦点合わせされたビームを発信するための発信
シークエンスの間、異なる時に該アレーの個々の素子を
励起するための手段；そのそれぞれがサンプリングパル
スが入力される制御入力、当該素子によって受信された
エコー情報信号をサンプリングするための１つ１つの変
換器素子に接続する信号入力、および信号出力を有す
る、多数のサンプリング回路；および当該サンプリング
回路のそれぞれの制御入力に接続し、該第１のベクトル
からの該変換器素子のそれぞれによって受信されると予
想されるエコー情報信号との予め定められた位相関係に
あるサンプリングパルスの第１のシークエンス、および
当該第１のシークエンスと時間的に交互配置され、そし
て該第２のベクトルからのそれぞれの変換器素子によっ
て受信されると予想されるエコー情報信号との予め決ま
った位相関係にある、サンプリングパルスの第２のシー
クエンスを、それぞれの制御入力で作成するためのサン
プリングパルス作成手段、からなる装置であって、ここ
に、当該第１および第２のベクトルからの信号試料の交
互配置シークエンスが、それぞれの該信号出力で作成さ
れる超音波診断装置。 - 【請求項１２】 第１のベクトルからの受信が期待され
るエコー情報信号の該変換器素子への到着予想時間ま
で、サンプリングパルスの作成を抑止するための抑止手
段を、当該サンプリングパルス作成手段が包含する請求
項１１に記載の超音波診断装置。 - 【請求項１３】 当該抑止手段が、該第１のシークエン
スの２つのパルスが作成されるまで、サンプリングパル
スの該第２のシークエンスの作成を抑止する手段を含む
請求項１２に記載の超音波診断装置。 - 【請求項１４】 さらに該サンプリング回路の該信号出
力に接続し、それぞれの該サンプリングパルスシークエ
ンスに応じて、該サンプリング回路により作成される信
号試料を別個に合計するための手段を含むことを特徴と
する請求項１１に記載の超音波診断装置。 - 【請求項１５】 さらに、該第１および第２のシークエ
ンスのそれぞれに対応して該サンプリングシークエンス
によって作成される試料を記憶するための記憶手段を有
し、ここに、該ベクトルのそれぞれから統合信号試料を
作成するために、別個に合計する該手段が該第１のシー
クエンスから得られた記憶試料を合計し、そして該第２
のシークエンスから得られた記憶試料を別個に合計する
ことを特徴とする請求項１４に記載の超音波診断装置。 - 【請求項１６】 照射領域に超音波エネルギーのパルス
を発信し、当該領域内に延びる空間的に相違する多数の
ベクトルからのエコー情報信号を受信する超音波アレー
装置であって、 超音波変換器素子のアレー；該領域内の２つの該ベクト
ルに沿って超音波エネルギーのパルスを発信するために
該アレーの素子を励起する手段；および当該アレーに接
続する多数の受信器からなる装置であって：それぞれの
受信器が、２またはそれ以上のベクトルからの該変換器
素子により受信されたエコー情報信号を受信するための
変換器素子に接続する信号入力、制御入力および信号出
力を有するサンプリング回路；該サンプリング回路の制
御入力に接続する、第１のベクトルから受信されると予
想されるエコー情報信号と、予め定められた位相関係に
ある信号試料の第一のシークエンスを作成するための該
エコー情報信号をサンプリングするためのサンプリング
パルス生成手段；該サンプリング回路の制御入力に接続
する、第２のベクトルから受信されると予想されるエコ
ー情報信号と、予め定められた位相関係にあり、該第一
のシークエンスと時間的に交互配置された信号試料の第
２のシークエンスを作成するための該エコー情報信号を
サンプリングするためのサンプリングパルス作成手段；
および、多数の該サンプリング回路の信号出力に接続す
る、それらが関連するベクトルの関数として信号試料の
当該シークエンスを累積するための手段、とを有する超
音波アレー装置。 - 【請求項１７】 さらに、当該累積手段に接続する、該
ベクトルのそれぞれに関係する信号試料を別個に合計す
るための合計手段を有することを特徴とする請求項１６
に記載の超音波診断装置。 - 【請求項１８】 各受信器がさらに、該サンプリングパ
ルス生成手段に接続する、該第１のベクトルからの希望
するエコー情報信号の、該信号入力への到着の予想時間
まで、該エコー情報信号のサンプリングを抑止するため
のサンプリングパルス抑止手段を含むことを特徴とする
請求項１７に記載の超音波診断装置。 - 【請求項１９】 該サンプリングパルス抑止手段がさら
に、第１のベクトルからの信号の受信の時に関して、該
第２のベクトルからの信号の受信の時がその時まで遅れ
る、その予想時間に従属する信号試料の該第１のシーク
エンスの作成に続く時まで、信号試料の第２のシークエ
ンスを作成するための該エコー情報信号のサンプリング
を抑止するための手段を含むことを特徴とする、請求項
１８に記載の超音波診断装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/307,124 | 1994-09-16 | ||
| US08/307,124 US5544655A (en) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | Ultrasonic multiline beamforming with interleaved sampling |
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|---|---|
| JPH08103444A true JPH08103444A (ja) | 1996-04-23 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0702349B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08103444A (ja) |
| AT (1) | ATE231275T1 (ja) |
| DE (1) | DE69529376T2 (ja) |
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