JPH0919429A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JPH0919429A JPH0919429A JP7168647A JP16864795A JPH0919429A JP H0919429 A JPH0919429 A JP H0919429A JP 7168647 A JP7168647 A JP 7168647A JP 16864795 A JP16864795 A JP 16864795A JP H0919429 A JPH0919429 A JP H0919429A
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- signal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 受波信号の時間的（深さに対応する）な中心
周波数のずれを考慮し良好なビームを形成する。また、
受波信号の時間的（深さに対応する）な中心周波数のず
れ及び中心周波数が異なっても一定の時間精度を得る。 【構成】 受波信号の中心周波数を求める手段１５を有
し、前記受波信号の中心周波数に基づいた遅延または位
相処理を、随時、または受波フォーカス段毎に検知した
前記中心周波数により制御部１６にて行う。
周波数のずれを考慮し良好なビームを形成する。また、
受波信号の時間的（深さに対応する）な中心周波数のず
れ及び中心周波数が異なっても一定の時間精度を得る。 【構成】 受波信号の中心周波数を求める手段１５を有
し、前記受波信号の中心周波数に基づいた遅延または位
相処理を、随時、または受波フォーカス段毎に検知した
前記中心周波数により制御部１６にて行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アナログ受波信号をデ
ィジタル化するアナログディジタル変換器を用いたディ
ジタル整相において、受波周波数に基づいた遅延、また
は位相処理を有する整相方式により良好な超音波ビーム
を得るのに好適な超音波診断装置に関する。
ィジタル化するアナログディジタル変換器を用いたディ
ジタル整相において、受波周波数に基づいた遅延、また
は位相処理を有する整相方式により良好な超音波ビーム
を得るのに好適な超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】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、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ため焦点から
の波面により遅延処理（整相）をして加算し超音波ビー
ムを形成している。また、この受波フォーカス点は多段
あるいはダイナミックに時間とともに変えている。ここ
で反射波は、媒体を通過することにより媒体の音響的な
影響を受ける。特に減衰は、通過距離、周波数に依存し
ており、その値は、人体腹部で０．５−１ｄＢ/cm/MHz
程度である。また、受波信号は、帯域を有しており、深
いところからの受波信号ほど高周波側の減衰が激しく中
心周波数が低周波にずれていく。アナログ整相方式でも
この中心周波数のずれが問題となる方式もあるが、特に
受波信号をアナログディジタル変換して整相する場合、
整相精度を実現するためにはアナログディジタル変換器
のｂｉｔ数が深くかつ高速なものが必要であるため、低
速なアナログディジタル変換器により高精度を実現する
ためディジタル処理を行っており、これらは受波信号の
中心周波数に依存するものが多い。従来の受波周波数に
基づいた遅延処理を有するディジタル整相方式は、受波
信号に基づいた周波数により遅延データを作成してい
た。例えば特開平３−２９１５８０号公報に記載されて
いる、９０度サンプルし時間遅延と位相回転により遅延
する方法が知られている。また、時間とともに中心周波
数を変えて処理する例として、特開昭５８−１６３３４
５号公報に記載されている、整相加算後にダイナミック
フィルタを実現する構成において畳み込み処理の相手関
数を変更する例がある。また、特開昭５８−７３３４３
号公報には、９０度サンプルにおいて、サンプリング間
隔を、長い伝播距離を有するほど大きくする記載があ
る。
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、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ため焦点から
の波面により遅延処理（整相）をして加算し超音波ビー
ムを形成している。また、この受波フォーカス点は多段
あるいはダイナミックに時間とともに変えている。ここ
で反射波は、媒体を通過することにより媒体の音響的な
影響を受ける。特に減衰は、通過距離、周波数に依存し
ており、その値は、人体腹部で０．５−１ｄＢ/cm/MHz
程度である。また、受波信号は、帯域を有しており、深
いところからの受波信号ほど高周波側の減衰が激しく中
心周波数が低周波にずれていく。アナログ整相方式でも
この中心周波数のずれが問題となる方式もあるが、特に
受波信号をアナログディジタル変換して整相する場合、
整相精度を実現するためにはアナログディジタル変換器
のｂｉｔ数が深くかつ高速なものが必要であるため、低
速なアナログディジタル変換器により高精度を実現する
ためディジタル処理を行っており、これらは受波信号の
中心周波数に依存するものが多い。従来の受波周波数に
基づいた遅延処理を有するディジタル整相方式は、受波
信号に基づいた周波数により遅延データを作成してい
た。例えば特開平３−２９１５８０号公報に記載されて
いる、９０度サンプルし時間遅延と位相回転により遅延
する方法が知られている。また、時間とともに中心周波
数を変えて処理する例として、特開昭５８−１６３３４
５号公報に記載されている、整相加算後にダイナミック
フィルタを実現する構成において畳み込み処理の相手関
数を変更する例がある。また、特開昭５８−７３３４３
号公報には、９０度サンプルにおいて、サンプリング間
隔を、長い伝播距離を有するほど大きくする記載があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、受波
信号の減衰による時間的な周波数の低下については考慮
しておらず、設定した中心周波数と、実際の中心周波数
とのずれにより、深度方向で音響雑音が増加し、良好な
ビームが得られていなかった。また、ダイナミックフィ
ルタは、電気的に信号対雑音比を向上するものであり、
超音波ビーム形成の精度を上げ、音響雑音を低減するも
のではない。また、９０度サンプルの例では、サンプリ
ング間隔についての記載があるが、位相回転には触れて
いない。本発明の目的は、受波信号の時間的（深さに対
応する）な中心周波数のずれを考慮し良好なビームを形
成することにある。また、他の目的は、受波信号の時間
的（深さに対応する）な中心周波数のずれ及び中心周波
数が異なっても一定の時間精度を得ることにある。
信号の減衰による時間的な周波数の低下については考慮
しておらず、設定した中心周波数と、実際の中心周波数
とのずれにより、深度方向で音響雑音が増加し、良好な
ビームが得られていなかった。また、ダイナミックフィ
ルタは、電気的に信号対雑音比を向上するものであり、
超音波ビーム形成の精度を上げ、音響雑音を低減するも
のではない。また、９０度サンプルの例では、サンプリ
ング間隔についての記載があるが、位相回転には触れて
いない。本発明の目的は、受波信号の時間的（深さに対
応する）な中心周波数のずれを考慮し良好なビームを形
成することにある。また、他の目的は、受波信号の時間
的（深さに対応する）な中心周波数のずれ及び中心周波
数が異なっても一定の時間精度を得ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、複数の配列された超音波振
動子より被検体に超音波を放射し被検体からの受波信号
を前記配列された超音波振動子により受波し複数の受波
信号を出力し複数の受波信号を複数のアナログディジタ
ル変換器によりそれぞれディジタル信号に変換しディジ
タル信号に変換された受波信号の中心周波数に基づいた
遅延または位相処理をし、複数の受波信号の波面を合わ
せて加算し超音波ビームを得る超音波診断装置におい
て、受波信号の中心周波数を求める手段（図１の１５
（ａ）〜（ｃ））を有し、前記受波信号の中心周波数に
基づいた遅延または位相処理を随時、または受波フォー
カス段毎に検知した前記中心周波数により制御すること
に特徴がある。また、請求項２記載の発明は、ディジタ
ル信号に変換された受波信号に複素ミキシング処理を
し、差周波成分を遅延処理し位相回転により位相補正を
し、その各出力を加算し超音波ビームを形成する超音波
診断装置において、受波信号の周波数を求める手段と、
前記出力によりミキシングの周波数を変更する手段（図
２の１６−１）と、位相補正値を変更する手段（図２の
１６−２）とを具備し、前記受波信号の周波数を求める
手段により求められた周波数に基づき、ミキシングの周
波数及び位相補正値を変更することに特徴がある。ま
た、請求項３記載の発明は、前記アナログディジタル変
換器のサンプリングクロックが、受波信号の中心周波数
の４倍であって、ディジタル受波信号をメモリに書き込
み、９０度位相で読みだし実部信号、虚部信号とし、そ
の複素信号の位相を制御して整相し超音波ビームを形成
する超音波診断装置において、サンプリングクロックの
周波数を変更する手段（図３の１６−３、１６−４）を
有し、前記受波信号の周波数を求める手段により求めた
中心周波数に基づきサンプリングクロックの周波数を変
更することに特徴がある。また、請求項４記載の発明
は、遅延処理し微小遅延の補間をサンプリング関数と畳
み込み処理をすることにより超音波ビームを形成する超
音波診断装置において、前記アナログディジタル変換器
のサンプリング周波数を受波信号の中心周波数を求める
手段により求めた中心周波数の整数倍に設定することに
より特徴がある（図４、図５参照）。さらに請求項５記
載の発明は、畳み込み処理の係数を変更する手段（図７
の１６−６）を有し、前記受波信号の周波数を求める手
段により求めた周波数に基づき前記畳み込み処理の係数
を変更し、畳み込み処理を行い補間を行うことに特徴が
ある（図６参照）。
め、請求項１記載の発明は、複数の配列された超音波振
動子より被検体に超音波を放射し被検体からの受波信号
を前記配列された超音波振動子により受波し複数の受波
信号を出力し複数の受波信号を複数のアナログディジタ
ル変換器によりそれぞれディジタル信号に変換しディジ
タル信号に変換された受波信号の中心周波数に基づいた
遅延または位相処理をし、複数の受波信号の波面を合わ
せて加算し超音波ビームを得る超音波診断装置におい
て、受波信号の中心周波数を求める手段（図１の１５
（ａ）〜（ｃ））を有し、前記受波信号の中心周波数に
基づいた遅延または位相処理を随時、または受波フォー
カス段毎に検知した前記中心周波数により制御すること
に特徴がある。また、請求項２記載の発明は、ディジタ
ル信号に変換された受波信号に複素ミキシング処理を
し、差周波成分を遅延処理し位相回転により位相補正を
し、その各出力を加算し超音波ビームを形成する超音波
診断装置において、受波信号の周波数を求める手段と、
前記出力によりミキシングの周波数を変更する手段（図
２の１６−１）と、位相補正値を変更する手段（図２の
１６−２）とを具備し、前記受波信号の周波数を求める
手段により求められた周波数に基づき、ミキシングの周
波数及び位相補正値を変更することに特徴がある。ま
た、請求項３記載の発明は、前記アナログディジタル変
換器のサンプリングクロックが、受波信号の中心周波数
の４倍であって、ディジタル受波信号をメモリに書き込
み、９０度位相で読みだし実部信号、虚部信号とし、そ
の複素信号の位相を制御して整相し超音波ビームを形成
する超音波診断装置において、サンプリングクロックの
周波数を変更する手段（図３の１６−３、１６−４）を
有し、前記受波信号の周波数を求める手段により求めた
中心周波数に基づきサンプリングクロックの周波数を変
更することに特徴がある。また、請求項４記載の発明
は、遅延処理し微小遅延の補間をサンプリング関数と畳
み込み処理をすることにより超音波ビームを形成する超
音波診断装置において、前記アナログディジタル変換器
のサンプリング周波数を受波信号の中心周波数を求める
手段により求めた中心周波数の整数倍に設定することに
より特徴がある（図４、図５参照）。さらに請求項５記
載の発明は、畳み込み処理の係数を変更する手段（図７
の１６−６）を有し、前記受波信号の周波数を求める手
段により求めた周波数に基づき前記畳み込み処理の係数
を変更し、畳み込み処理を行い補間を行うことに特徴が
ある（図６参照）。
【０００５】
【作用】本発明においては、複数の配列超音波振動子に
より、フォーカス点からの波面到達時間差をもって受波
された受波信号は、増幅器により増幅された後アナログ
ディジタル変換器によりディジタル化される。さらに各
受波信号は遅延部にて遅延され加算器にて加算され超音
波ビームを形成する。特に、受波信号の中心周波数を求
める手段を有し、受波信号の中心周波数に基づいた遅延
または位相処理を、随時または受波フォーカス段毎に検
知した前記中心周波数により制御する。そして、深さに
より時間とともに変化する中心周波数にて整相処理を行
い、中心周波数ずれによる影響を解消し、サンプリング
周波数を変更して、中心周波数の変動に柔軟に対応し、
一定の時間精度が得られるように構成する。
より、フォーカス点からの波面到達時間差をもって受波
された受波信号は、増幅器により増幅された後アナログ
ディジタル変換器によりディジタル化される。さらに各
受波信号は遅延部にて遅延され加算器にて加算され超音
波ビームを形成する。特に、受波信号の中心周波数を求
める手段を有し、受波信号の中心周波数に基づいた遅延
または位相処理を、随時または受波フォーカス段毎に検
知した前記中心周波数により制御する。そして、深さに
より時間とともに変化する中心周波数にて整相処理を行
い、中心周波数ずれによる影響を解消し、サンプリング
周波数を変更して、中心周波数の変動に柔軟に対応し、
一定の時間精度が得られるように構成する。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に沿って説明
する。図１に第１の実施例を示す。配列超音波振動子１
２は、ｎ個からなり目的とする焦点からの波面到達時間
差をもって受波された受波信号は増幅器１３により増幅
された後アナログディジタル変換器１（以後ＡＤＣと略
す）によりディジタル化される。前記受波信号は遅延部
１０により波面を合わせて加算器１１により加算され超
音波ビームを形成する。この整相方式には種々あるが、
中心周波数に基づいた処理をするものとする。この構成
において、受波信号の中心周波数ｆｏを求める手段１５
をアナログ信号の時点、例えば（ａ）で行っても良い。
または、ディジタルに変換された（ｂ）でもよい。両者
共全チャンネルに設けても良いし，あるいは常時使用す
るチャンネル一つにのみ設けても良い。また、整相加算
後の（ｃ）でもできる。ただし、包絡線が出力される方
式では、（ａ）か（ｂ）によりなされる。その周波数に
基づいて制御部１６よりＡＤＣのサンプリングクロック
や、遅延部１０の中心周波数に基づくデータを変更する
ものである。中心周波数ｆｏをもとめる手段１５は、ゼ
ロクロスによりその周期を求め周波数を求める。また
は、フーリエ変換等の方法により求めるものである。な
お、受波フォーカス点の時間的変動に伴って中心周波数
も変化するため、前記手段１５によって受波フォーカス
段毎に（あるいは随時）検知した中心周波数を、制御部
１６に送り、ここで作成されたフォーカスデータを遅延
部１０あるいはＡＤＣ１に送って、遅延／位相処理を行
う。
する。図１に第１の実施例を示す。配列超音波振動子１
２は、ｎ個からなり目的とする焦点からの波面到達時間
差をもって受波された受波信号は増幅器１３により増幅
された後アナログディジタル変換器１（以後ＡＤＣと略
す）によりディジタル化される。前記受波信号は遅延部
１０により波面を合わせて加算器１１により加算され超
音波ビームを形成する。この整相方式には種々あるが、
中心周波数に基づいた処理をするものとする。この構成
において、受波信号の中心周波数ｆｏを求める手段１５
をアナログ信号の時点、例えば（ａ）で行っても良い。
または、ディジタルに変換された（ｂ）でもよい。両者
共全チャンネルに設けても良いし，あるいは常時使用す
るチャンネル一つにのみ設けても良い。また、整相加算
後の（ｃ）でもできる。ただし、包絡線が出力される方
式では、（ａ）か（ｂ）によりなされる。その周波数に
基づいて制御部１６よりＡＤＣのサンプリングクロック
や、遅延部１０の中心周波数に基づくデータを変更する
ものである。中心周波数ｆｏをもとめる手段１５は、ゼ
ロクロスによりその周期を求め周波数を求める。また
は、フーリエ変換等の方法により求めるものである。な
お、受波フォーカス点の時間的変動に伴って中心周波数
も変化するため、前記手段１５によって受波フォーカス
段毎に（あるいは随時）検知した中心周波数を、制御部
１６に送り、ここで作成されたフォーカスデータを遅延
部１０あるいはＡＤＣ１に送って、遅延／位相処理を行
う。
【０００７】図２に第２の実施例を示す。この方式は、
入力受波信号Ｓ（ｔ）をＡＤＣ１のサンプリングクロッ
クｆｓ（ｆｓ≧２ｆo：ナイキスト定理）によりディジ
タル化し、遅延部１０にてミキシング部２によりｃｏｓ
（ωｏt）（ωｏ：２πｆｏ）ｓｉｎ（ωｏt）を乗算し
複素信号で周波数移動を行う。その後、累加処理部３
（あるいは、低域通過フィルタ、実部、虚部それぞれに
有する実部累加処理回路６、虚部累加処理回路８）によ
り和周波を削除し、差周波成分を時間遅延部４（実部、
虚部それぞれに有する実部メモリ７、虚部メモリ９）で
遅延し、位相回転部５により位相回転して実部信号Ｒ
（ｍＴ）、虚部信号Ｉｍ（ｍＴ）を出力するものであ
る。ｋ番目の超音波振動子において、基準素子からの時
間差をτkとすると、受波信号ｆ(t)は、
入力受波信号Ｓ（ｔ）をＡＤＣ１のサンプリングクロッ
クｆｓ（ｆｓ≧２ｆo：ナイキスト定理）によりディジ
タル化し、遅延部１０にてミキシング部２によりｃｏｓ
（ωｏt）（ωｏ：２πｆｏ）ｓｉｎ（ωｏt）を乗算し
複素信号で周波数移動を行う。その後、累加処理部３
（あるいは、低域通過フィルタ、実部、虚部それぞれに
有する実部累加処理回路６、虚部累加処理回路８）によ
り和周波を削除し、差周波成分を時間遅延部４（実部、
虚部それぞれに有する実部メモリ７、虚部メモリ９）で
遅延し、位相回転部５により位相回転して実部信号Ｒ
（ｍＴ）、虚部信号Ｉｍ（ｍＴ）を出力するものであ
る。ｋ番目の超音波振動子において、基準素子からの時
間差をτkとすると、受波信号ｆ(t)は、
【数１】 で表される。これに、ωxの複素信号
【数２】 を乗算し、差周波成分を抽出すると、
【数３】 となる。ここでθk＝ωoτkである。さらに基準チャネ
ル１との位相差を補正するため、
ル１との位相差を補正するため、
【数４】 を乗算し、ωo−ωx＝ωmとすると、
【数５】 となる。さらに時間遅延τk−τ1により、t−（τk−τ
1）を行い、
1）を行い、
【数６】 を得る。ここで、θ1＝ωoτ1である。ここで深さとと
もに減衰効果で中心周波数がずれてくると、ωm、ωx
（τk−τ1）＝ψkがずれる。例えばΔωずれると、ω
m'=（ωo−Δω）＋ωxとなり、ωxを修正する必要が生
じる。そこで、図１に示した中心周波数をもとめる手段
１５(a)か１５(b)により求めた中心周波数により、制御
部１６−１でミキシングデータ部１８−１，１８−２を
変更し、ωx’＝ωx−Δωとするものである。さらに、
制御部１６−２で位相データ部１７−１、１７−２を変
更しψk'とする。この操作により、常に良好な遅延処理
が可能となる。ここで、ミキシングデータ部は、複数周
波数用意しておき、選択する。または、あらかじめ、周
波数ずれを考慮して時間とともに周波数が低くなるデー
タとしておく。位相データ部１７−１、１７−２は、２
πを必要な精度で分割したデータを有しているので値を
選択するだけで良い。これらのデータ部がＲＡＭ等のメ
モリからなるときはアドレスを変更するものである。
もに減衰効果で中心周波数がずれてくると、ωm、ωx
（τk−τ1）＝ψkがずれる。例えばΔωずれると、ω
m'=（ωo−Δω）＋ωxとなり、ωxを修正する必要が生
じる。そこで、図１に示した中心周波数をもとめる手段
１５(a)か１５(b)により求めた中心周波数により、制御
部１６−１でミキシングデータ部１８−１，１８−２を
変更し、ωx’＝ωx−Δωとするものである。さらに、
制御部１６−２で位相データ部１７−１、１７−２を変
更しψk'とする。この操作により、常に良好な遅延処理
が可能となる。ここで、ミキシングデータ部は、複数周
波数用意しておき、選択する。または、あらかじめ、周
波数ずれを考慮して時間とともに周波数が低くなるデー
タとしておく。位相データ部１７−１、１７−２は、２
πを必要な精度で分割したデータを有しているので値を
選択するだけで良い。これらのデータ部がＲＡＭ等のメ
モリからなるときはアドレスを変更するものである。
【０００８】次に、第３の実施例について図３により説
明する。本実施例は、ｋ番目の超音波振動子で受波した
受波信号s(t)をＡＤＣ１により受波信号の中心周波数の
４倍のサンプリング周波数ｆsディジタル化し、その信
号を時間遅延部４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、読みだし部１９により９０度位相ず
れで実部信号、虚部信号として出力し、サンプリング周
期以下の遅延を位相回転部５により実現する方法であ
り、受波信号ｆ（ｔ）は、（１）式で同様に与えられ
る。ここで９０度サンプルすることにより等価的に
明する。本実施例は、ｋ番目の超音波振動子で受波した
受波信号s(t)をＡＤＣ１により受波信号の中心周波数の
４倍のサンプリング周波数ｆsディジタル化し、その信
号を時間遅延部４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、読みだし部１９により９０度位相ず
れで実部信号、虚部信号として出力し、サンプリング周
期以下の遅延を位相回転部５により実現する方法であ
り、受波信号ｆ（ｔ）は、（１）式で同様に与えられ
る。ここで９０度サンプルすることにより等価的に
【数７】 となる。サンプリング間隔で量子化された時間遅延τx
＝m/4foをし、位相回転ψを行うと、
＝m/4foをし、位相回転ψを行うと、
【数８】 となる。指数部のみ考えると、ψは、
【数９】 となり、中心周波数ｆoによりずれることがわかる。従
って、９０度サンプルするためのサンプリングクロック
を図１に示した中心周波数を求める手段１５（ａ）、１
５（ｂ）いずれかにより求め、その値によって、図３に
おける制御部１６−３により変えていく。さらに、位相
回転部５において位相データ部１７のデータを前記周波
数に基づき制御部１６−４で（９）式のｆoをｆo'にし
た値を用いることで精度を向上でき良好な超音波ビーム
が得られる。
って、９０度サンプルするためのサンプリングクロック
を図１に示した中心周波数を求める手段１５（ａ）、１
５（ｂ）いずれかにより求め、その値によって、図３に
おける制御部１６−３により変えていく。さらに、位相
回転部５において位相データ部１７のデータを前記周波
数に基づき制御部１６−４で（９）式のｆoをｆo'にし
た値を用いることで精度を向上でき良好な超音波ビーム
が得られる。
【０００９】次に、第４の実施例について図４により説
明する。これは、ｋ番目の超音波振動子で受波した受波
信号s(t)をＡＤＣ１によりサンプリング周波数ｆsでデ
ィジタル化し、その信号を時間遅延部４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、サンプリング
周期Ｔより小さい遅延を補間部１４（図中Ｚ~1は、サン
プリング周期での遅延素子を表す）によりサンプリング
関数
明する。これは、ｋ番目の超音波振動子で受波した受波
信号s(t)をＡＤＣ１によりサンプリング周波数ｆsでデ
ィジタル化し、その信号を時間遅延部４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、サンプリング
周期Ｔより小さい遅延を補間部１４（図中Ｚ~1は、サン
プリング周期での遅延素子を表す）によりサンプリング
関数
【数１０】 と畳み込み処理を行うことで補間するものである。図５
に基づいて説明を加えると、横軸に時間、縦軸に振幅を
とったサンプルされた受波信号を示している。白抜きの
丸は、サンプリング周期Ｔでサンプルされたデータ点を
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。例えばサンプリング周期Ｔに対
し遅延精度Δτとすると補間点数Ｎ（Ｎ：整数）は、
に基づいて説明を加えると、横軸に時間、縦軸に振幅を
とったサンプルされた受波信号を示している。白抜きの
丸は、サンプリング周期Ｔでサンプルされたデータ点を
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。例えばサンプリング周期Ｔに対
し遅延精度Δτとすると補間点数Ｎ（Ｎ：整数）は、
【数１１】 となる。これに対し、求めたい信号をS(tn)とすると、
（１０）式において、Ｎとｎより求めることができる。
ここで、ｊが補間部の段数に相当する。この時超音波ビ
ームの性能を決める時間精度は、受波信号の中心周波数
に比例して決まり、例えば、中心周波数foの受波信号が
図５の実線であり、サンプリング周波数が４ｆoであ
り、Ｎ＝４、段数２としていたとする。つまり、１／１
６波長精度である。この受波信号の中心周波数foを破線
のように変化させ、それをｆo'とした場合、サンプリン
グ周波数４foを変化後の４ｆo'にすることで相似とな
り、係数（ｎ／Ｎ）を変えずに同じ時間精度を実現でき
る。従って、図１に示した中心周波数を求める手段１５
（a)〜(c)いずれかにより求めた中心周波数により、制
御部１６−５によって、サンプリング周波数fsを４fo'
にするものである。
（１０）式において、Ｎとｎより求めることができる。
ここで、ｊが補間部の段数に相当する。この時超音波ビ
ームの性能を決める時間精度は、受波信号の中心周波数
に比例して決まり、例えば、中心周波数foの受波信号が
図５の実線であり、サンプリング周波数が４ｆoであ
り、Ｎ＝４、段数２としていたとする。つまり、１／１
６波長精度である。この受波信号の中心周波数foを破線
のように変化させ、それをｆo'とした場合、サンプリン
グ周波数４foを変化後の４ｆo'にすることで相似とな
り、係数（ｎ／Ｎ）を変えずに同じ時間精度を実現でき
る。従って、図１に示した中心周波数を求める手段１５
（a)〜(c)いずれかにより求めた中心周波数により、制
御部１６−５によって、サンプリング周波数fsを４fo'
にするものである。
【００１０】また、サンプリング周波数を固定のまま処
理する場合は、図６のように補間点数Ｎを変えることで
同じ精度を実現できる。（１０）式より明らかなよう
に、係数（ｎ／Ｎ）が異なってくる。従って図７に示す
ように、図１に示した中心周波数をもとめる手段１５
（a)〜(c)いずれかにより求めた中心周波数により、制
御部１６−６によりあらかじめ用意した係数値を選択
し、時間とともに、あるいは超音波振動子の受波信号の
中心周波数の変動による影響をなくすものである。な
お、上記実施例では、受波信号をディジタル化した例に
ついて述べたが、アナログサンプルする場合、アナログ
信号のまま処理する場合、及び、アナログ処理後にディ
ジタル処理する場合でも同様である。また、受波信号を
アナログミキシングしてからアナログ処理、あるいはデ
ィジタル処理する場合も同様である。
理する場合は、図６のように補間点数Ｎを変えることで
同じ精度を実現できる。（１０）式より明らかなよう
に、係数（ｎ／Ｎ）が異なってくる。従って図７に示す
ように、図１に示した中心周波数をもとめる手段１５
（a)〜(c)いずれかにより求めた中心周波数により、制
御部１６−６によりあらかじめ用意した係数値を選択
し、時間とともに、あるいは超音波振動子の受波信号の
中心周波数の変動による影響をなくすものである。な
お、上記実施例では、受波信号をディジタル化した例に
ついて述べたが、アナログサンプルする場合、アナログ
信号のまま処理する場合、及び、アナログ処理後にディ
ジタル処理する場合でも同様である。また、受波信号を
アナログミキシングしてからアナログ処理、あるいはデ
ィジタル処理する場合も同様である。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、受波信号の中心周波数を求め
る手段を有し、前記受波信号の中心周波数に基づいた遅
延または位相処理を随時、または受波フォーカス段毎に
検知した前記中心周波数により制御することにより、深
さにより時間とともに変化する中心周波数で整相処理す
ることができ、中心周波数ずれによる超音波ビームへの
影響が解消され、良好なビームが全深度で得られる。ま
た、サンプリング周波数を変えることにより中心周波数
の変動に対し、一定の時間精度となる。
る手段を有し、前記受波信号の中心周波数に基づいた遅
延または位相処理を随時、または受波フォーカス段毎に
検知した前記中心周波数により制御することにより、深
さにより時間とともに変化する中心周波数で整相処理す
ることができ、中心周波数ずれによる超音波ビームへの
影響が解消され、良好なビームが全深度で得られる。ま
た、サンプリング周波数を変えることにより中心周波数
の変動に対し、一定の時間精度となる。
【図１】本発明の第１の実施例における超音波診断装置
の要部を示す構成図である。
の要部を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例における超音波診断装置
の要部を示す構成図である。
の要部を示す構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例における超音波診断装置
の要部を示す構成図である。
の要部を示す構成図である。
【図４】本発明の第４の実施例における超音波診断装置
の要部を示す構成図である。
の要部を示す構成図である。
【図５】本発明の第４の実施例における中心周波数の設
定方法を示す図である。
定方法を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施例における中心周波数の設
定方法を示す図である。
定方法を示す図である。
【図７】本発明の第５の実施例における超音波診断装置
の要部を示す構成図である。
の要部を示す構成図である。
１…ＡＤＣ（アナログディジタル変換器）、２…ミキシ
ング部、３…累加処理部、４…時間遅延部、５…位相回
転部、６…実部累加処理回路、７…実部メモリ、８…虚
部累加処理回路、９…虚部メモリ、１０…遅延部、１１
…加算部、１２…配列超音波振動子、１３…増幅器、１
４…補間部、１５（ａ）〜１５（ｃ）…中心周波数を求
める手段、１６，１６−１〜１６−６…制御部、１７，
１７−１，１７−２…位相データ部、１８−１，１８−
２…ミキシングデータ部、１９…読み出し部。
ング部、３…累加処理部、４…時間遅延部、５…位相回
転部、６…実部累加処理回路、７…実部メモリ、８…虚
部累加処理回路、９…虚部メモリ、１０…遅延部、１１
…加算部、１２…配列超音波振動子、１３…増幅器、１
４…補間部、１５（ａ）〜１５（ｃ）…中心周波数を求
める手段、１６，１６−１〜１６−６…制御部、１７，
１７−１，１７−２…位相データ部、１８−１，１８−
２…ミキシングデータ部、１９…読み出し部。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０１Ｓ 7/536
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の配列された超音波振動子より被検
体に超音波を放射し、該被検体からの反射波を前記超音
波振動子により受波し、複数の受波信号を得、該受波信
号を複数のアナログディジタル変換器によりそれぞれデ
ィジタル信号に変換し、ディジタル信号に変換された受
波信号の中心周波数に基づいて遅延または位相処理を
し、複数の受波信号の波面を合わせて加算し超音波ビー
ムを得る、超音波診断装置において、 受波信号の中心周波数を検知する手段を有し、 該受波信号の中心周波数に基づいた遅延または位相処理
を、随時検知した中心周波数か、受波フォーカス段毎に
検知した中心周波数の何れかにより制御するように構成
したことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２】 複数の配列された超音波振動子より被検
体に超音波を放射し、該被検体からの反射波を前記超音
波振動子により受波し、複数の受波信号を得、該受波信
号を複数のアナログディジタル変換器によりそれぞれデ
ィジタル信号に変換し、ディジタル信号に変換された受
波信号に複素ミキシング処理をし、差周波成分を遅延処
理し位相回転により位相補正をし、得られた各出力を加
算し超音波ビームを形成する、超音波診断装置におい
て、 受波信号の周波数を求める手段と、前記出力によりミキ
シングの周波数を変更する手段と、位相補正値を変更す
る手段とを具備し、 前記受波信号の周波数を求める手段により求められた周
波数に基づき、ミキシングの周波数及び位相補正値を変
更するように構成したことを特徴とする超音波診断装
置。 - 【請求項３】 複数の配列された超音波振動子より被検
体に超音波を放射し、該被検体からの反射波を前記超音
波振動子により受波し、複数の受波信号を得、該受波信
号を複数のアナログディジタル変換器によりそれぞれデ
ィジタル信号に変換し、該アナログディジタル変換器の
サンプリングクロックが、受波信号の中心周波数の４倍
であって、ディジタル受波信号をメモリに書き込み、読
みだしを９０度位相で行い実部信号及び虚部信号とし、
得られた複素信号の位相を制御して整相し超音波ビーム
を形成する、超音波診断装置において、 受波信号の周波数を求める手段と、前記サンプリングク
ロックの周波数を変更する手段とを有し、 該受波信号の周波数を求める手段により求めた周波数に
基づき、該サンプリングクロックの周波数を変更すると
ともに、位相回転値も変更するように構成したことを特
徴とする超音波診断装置。 - 【請求項４】 複数の配列された超音波振動子より被検
体に超音波を放射し、該被検体からの反射波を前記超音
波振動子により受波し、複数の受波信号を得、該受波信
号を複数のアナログディジタル変換器によりそれぞれデ
ィジタル信号に変換し、該ディジタル信号を遅延処理し
微小遅延の補間をサンプリング関数と畳み込み処理によ
って行い超音波ビームを形成する、超音波診断装置にお
いて、 受波信号の周波数を求める手段を具備し、 アナログディジタル変換器のサンプリング周波数を、該
手段により求めた中心周波数の整数倍に設定するように
構成したことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の超音波診断装置におい
て、 畳み込み処理の係数を変更する手段を有し、 前記受波信号の周波数を求める手段により求めた周波数
に基づき、畳み込み処理の係数を変更し、畳み込み処理
を行い補間を行うように構成したことを特徴とする超音
波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16864795A JP3584328B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16864795A JP3584328B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0919429A true JPH0919429A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3584328B2 JP3584328B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=15871915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16864795A Expired - Fee Related JP3584328B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3584328B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0961409A (ja) * | 1995-08-21 | 1997-03-07 | Hitachi Ltd | 超音波信号処理装置 |
| WO1999027858A1 (fr) * | 1997-11-28 | 1999-06-10 | Hitachi Medical Corporation | Dispositif de diagnostic ultrasonore |
| JP2007313320A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Medison Co Ltd | 超音波診断装置及びデジタル信号の出力方法 |
| JP2007313322A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Medison Co Ltd | 直交復調器なしにｉｑデータを形成する超音波診断装置及び方法 |
| JP2008259891A (ja) * | 2008-08-04 | 2008-10-30 | Hitachi Medical Corp | 超音波診断装置 |
| JP2011167228A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Canon Inc | 生体情報処理装置 |
| JP2012093142A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 障害物検知装置 |
| JP2012093143A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 障害物検知装置 |
| JP2012228424A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Fujifilm Corp | 超音波診断装置 |
| JP2013106931A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-06-06 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 受信回路、超音波プローブ及び超音波画像表示装置 |
| JP2015077442A (ja) * | 2014-12-22 | 2015-04-23 | キヤノン株式会社 | 被検体情報処理装置 |
-
1995
- 1995-07-04 JP JP16864795A patent/JP3584328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6383140B1 (en) | 1997-11-28 | 2002-05-07 | Hitachi Medical Corporation | Ultrasonic diagnosis device |
| US6572550B2 (en) | 1997-11-28 | 2003-06-03 | Hitachi Medical Corporation | Ultrasonic diagnosis device |
| US6659951B2 (en) | 1997-11-28 | 2003-12-09 | Hitachi Medical Corporation | Ultrasonic diagnosis device |
| JP2007313320A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Medison Co Ltd | 超音波診断装置及びデジタル信号の出力方法 |
| JP2007313322A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Medison Co Ltd | 直交復調器なしにｉｑデータを形成する超音波診断装置及び方法 |
| JP2008259891A (ja) * | 2008-08-04 | 2008-10-30 | Hitachi Medical Corp | 超音波診断装置 |
| JP2011167228A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Canon Inc | 生体情報処理装置 |
| JP2012093142A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 障害物検知装置 |
| JP2012093143A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Panasonic Corp | 障害物検知装置 |
| JP2012228424A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Fujifilm Corp | 超音波診断装置 |
| JP2013106931A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-06-06 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 受信回路、超音波プローブ及び超音波画像表示装置 |
| JP2015077442A (ja) * | 2014-12-22 | 2015-04-23 | キヤノン株式会社 | 被検体情報処理装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3584328B2 (ja) | 2004-11-04 |
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