JPH10211202A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で低価格の超音波診断装置を提供するこ
と。 【解決手段】 複数の振動子からなる超音波探触子を２
以上有し、前記超音波探触子ごとの受波フォーカスデー
タに基づいて、前記振動子が受波した受波データの内で
所定の遅延時間の受波データを加算して超音波像を構成
する整相方式の超音波診断装置であって、所定の超音波
探触子の受波フォーカスの生成用データを格納する第１
の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探
触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、
前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波
像を構成する場合には、前記第１の格納手段と前記第２
の格納手段とに格納する中心周波数の比に基づいて、前
記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
関し、特に、異なる中心周波数の超音波探触子および広
帯域超音波探触子の受波フォーカスデータの軽減に適用
して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置は、複数の超音波
振動子により超音波を被検体に送波し、被検体内からの
反射波を前記超音波振動子により受波し、この受波した
受波信号を増幅して各振動子からの受波信号を電気的に
フォ−カスするため、焦点からの波面が各超音波振動子
に到達する伝播時間差を補正する遅延処理（整相）をし
た後、加算し超音波ビ−ムを形成している。

【０００３】また、この受波フォ−カス点は、多段ある
いはダイナミックに時間とともに変えている。

【０００４】アナログ処理を行う場合、前述の遅延時間
はアナログ遅延線のタップ切り替えデータに変換され
る。

【０００５】一方、デジタル処理を行う場合には（整相
方式により遅延時間の与え方は異なるが）、たとえば、
受波信号をアナログデジタル変換した後、メモリに記憶
し、読み出しアドレスの差によって遅延を実現する。ま
た、サンプリング間隔以下の微小遅延は、補間により所
定量の遅延τ₀を行っていた。

【０００６】たとえば、電子走査型超音波診断装置で
は、１フレームを形成するために、１００〜３００程度
のラスタが必要となる。このラスタは、超音波の送波方
向に対して、ダイナミックな受波フォーカスを行って形
成し、順次その方向をスキャンすることによって、１フ
レームの画像を形成していた。

【０００７】したがって、１ラスタのフォーカス段数が
ａ₁、振動子数がａ₂、ラスタ数がａ₃の場合には、ａ₁×
ａ₂×ａ₃個のフォーカスデータが必要であった。

【０００８】一方、従来の超音波診断装置では、一般に
周波数が異なる複数の超音波探触子が対応可能であり、
検者が診断部位により使い分けていた。この超音波探触
子としては、たとえば、３．５ＭＨｚ，５ＭＨｚ，７．
５ＭＨｚ，１０ＭＨｚなどのものがあった。

【０００９】したがって、従来の超音波診断装置では、
各々の探触子毎に、計算で求めた受波フォーカスデータ
を、予めＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）
等に保存しておき、使用する探触子により、ＲＯＭから
受波フォーカスデータを選択して使用していた。

【００１０】また、最近では、広帯域の超音波探触子
（以下、広帯域超音波探触子と記す）も使用されるに至
っている。この広帯域超音波探触子は、たとえば、３．
５ＭＨｚ，５ＭＨｚ，７．５ＭＨｚが、同じ超音波探触
子で使い分けることが可能となっている、すなわち、同
じ超音波探触子で複数の周波数での送受信が可能となっ
ている。この広帯域超音波探触子では、中心周波数のみ
を検者の所望の周波数に設定する。また、広帯域でない
探触子においても、ドプラ応用においては、送受信周波
数を複数有し、状況により使い分けている。両者とも同
じ探触子を用いるので、当然振動子ピッチは、変更な
い。また、フォーカス点までの各振動子からの距離およ
び距離差、そしてフォーカスデータとなる時間差は、中
心周波数と無関係であるため、アナログ整相では、受波
フォーカスデータの変更は不要であった。

【００１１】しかしながら、デジタル整相を行う場合で
は、時間遅延のみではなく、アナログ信号をデジタル信
号に変換するＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）のサンプリング時
間よりも小さい微小時間の遅延を行うための種々の工夫
（補間処理）がなされていた。したがって、微小時間の
遅延に使用するデータすなわちＡＤ変換後の受波データ
の遅延データは、受波フォーカス条件で再度計算し直す
必要があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【００１３】従来の超音波診断装置では、超音波探触子
の受波フォーカスデータ計算において、複数個の超音波
探触子間では、設計および使用条件に関連性がなかっ
た。このため、従来の超音波診断装置は、当該超音波診
断装置で使用する超音波探触子の全てに対して、それぞ
れの受波フォーカスデータを持っている必要があった。
一方、個々の超音波探触子の受波フォーカスデータ量も
多いので、全ての超音波探触子に対応する受波フォーカ
スデータを持つと膨大なデータ量になってしまうという
問題があった。

【００１４】このために、大容量のＲＯＭ等が必要とな
るので、超音波診断装置のコストが上昇してしまうとい
う問題があった。

【００１５】さらには、フォーカスデータをあらかじめ
持たない場合は、超音波探触子を取り替えた際には、当
該超音波探触子の受波フォーカスデータを計算し直す
か、また、フォーカスデータをあらかじめ持っている場
合はＲＯＭからフォーカスデータを受波整相回路制御部
へ転送する必要があり、医師等の診断効率が低下してし
まうという問題があった。

【００１６】また、広帯域超音波探触子等の同じ探触子
で複数の周波数に対応する場合においても、前述する複
数個の超音波探触子を用いる場合と同様に受波フォーカ
スデータの量が膨大となってしまうという問題があると
共に、微小遅延を行う補間処理に必要となるデータを計
算するか、また、ＲＯＭからフォーカスデータを受波整
相回路部へ転送する必要があり、多くの時間がかかって
しまっていたので、さらに、医師等の診断効率が低下し
てしまうという問題があった。

【００１７】本発明の目的は、小型で低価格の超音波診
断装置を提供することである。

【００１８】本発明の他の目的は、診断効率の良い超音
波診断装置を提供することにある。

【００１９】本発明のより具体的な目的は、２個以上の
超音波探触子を使用する超音波診断装置において、受波
フォーカスデータ量を低減することにより、データ記憶
手段の記憶容量を低減した超音波診断装置を提供するこ
とにある。

【００２０】本発明のより具体的な他の目的は、２個以
上の超音波探触子を使用する超音波診断装置において、
フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化することに
より、診断効率を高めた超音波診断装置を提供すること
にある。

【００２１】本発明の別の目的は、広帯域超音波探触子
等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合におい
て、受波フォーカスデータ量を低減することにより必要
記憶容量を低減した超音波診断装置を提供することにあ
る。

【００２２】本発明のその他の目的は、広帯域超音波探
触子等の同じ探触子で複数の周波数に対応する場合にお
いて、フォーカスのための遅延時間の計算、および、微
小遅延に伴う補間処理の計算を簡略化することにより診
断効率を高めた超音波診断装置を提供することにある。

【００２３】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００２５】（１）超音波を送波および受波する複数の
振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波
探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振
動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データ
に変換した後、前記受波データに所定の遅延を行い、遅
延後の受波データを加算して超音波像を構成する超音波
診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォーカ
スデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超音
波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格納
する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波し
た超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記第
１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の受
波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する中
心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデータ
を計算する計算手段とを具備する。

【００２６】（２）超音波を送波および受波する複数の
振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波
探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振
動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データ
に変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数
の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周
波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに
位相回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受
波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音
波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォー
カスデータを格納する第１の格納手段と、前記所定の超
音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数の比を格
納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触子で受波
した超音波信号から超音波像を構成する場合には、前記
第１の格納手段に格納された前記所定の超音波探触子の
受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に格納する
中心周波数との比に基づいて、前記受波フォーカスデー
タを計算する計算手段とを具備する。

【００２７】（３）超音波を送波および受波する複数の
振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波
探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振
動子が受波した超音波信号を受波信号の中心周波数の４
倍のサンプリング周波数でサンプリングして受波データ
に変換した後、該受波データを格納し、所定の遅延時間
の該受波データを９０°位相で読み出し、複素信号の位
相を制御し加算して超音波像を構成する整相方式の超音
波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォー
カスのためのデータを格納する第１の格納手段と、前記
所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数
の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触
子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合に
は、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波
探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に
格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォー
カスデータを計算する計算手段とを具備する。

【００２８】（４）超音波を送波および受波する複数の
振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波
探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、複数の
受波信号を複数のアナログデジタル変換機によりそれぞ
れデジタル信号に変換し該受波データを格納し、読み出
しタイミングによりデジタル信号を遅延処理し、微小遅
延の補間を、フィルタ（たとえば、ＦＩＲフィルタ）の
係数を設定することにより実現する超音波ビームを形成
する方式の超音波診断装置であって、所定の超音波探触
子の受波フォーカスのためのデータを格納する第１の格
納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音波探触子
との中心周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記
他の超音波探触子で受波した超音波信号から超音波像を
構成する場合には、前記第１の格納手段に格納された前
記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第
２の格納手段に格納する中心周波数との比に基づいて、
前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを具備
する。

【００２９】（５）前述した（１）ないし（４）の内の
いずれかに記載の超音波診断装置において、前記他の超
音波探触子を使用する場合に、前記所定の超音波探触子
の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が
１／ｈ倍であるとき、前記計算手段は前記他の超音波探
触子の配列ピッチをｈ倍、フォーカス距離をｈ倍、サン
プリング周波数を１／ｈ倍とする。

【００３０】（６）超音波を送波および受波する複数の
振動子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波
探触子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振
動子が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データ
に変換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数
の参照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周
波成分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに
位相回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受
波データを加算して超音波像を構成する整相方式の超音
波診断装置であって、所定の超音波探触子の受波フォー
カスのためのデータを格納する第１の格納手段と、前記
所定の超音波探触子と他の超音波探触子との中心周波数
の比を格納する第２の格納手段と、前記他の超音波探触
子で受波した超音波信号から超音波像を構成する場合に
は、前記第１の格納手段に格納された前記所定の超音波
探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格納手段に
格納する中心周波数との比に基づいて、前記受波フォー
カスデータを計算する計算手段とを具備し、前記他の超
音波探触子を使用する場合に、前記所定の超音波探触子
の中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が
１／ｈ倍であるとき、前記計算手段は前記他の超音波探
触子の配列ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍とし、サ
ンプリング周波数はそのままとする。

【００３１】（７）前述した（６）に記載の超音波診断
装置において、中心周波数の比が１／ｈ倍としたとき、
前記計算手段は時間遅延のフォーカスデータをｈ倍、位
相回転データをそのままとする。

【００３２】（８）前述した（１）ないし（６）の内の
いずれか１項に記載の超音波診断装置において、前記複
数の超音波探触子は、振動子配列ピッチ、フォーカス距
離およびサンプリング周波数が各探触子の中心周波数の
関数で与えられる。

【００３３】（９）超音波を送波および受波する複数の
振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探
触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの
受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波し
た超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した
後、前記受波データの内で所定の遅延時間の受波データ
を加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装
置であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデー
タを格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波
数と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段
と、前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超
音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納
された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータ
と前記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づ
いて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段と
を具備する。

【００３４】（１０）超音波を送波および受波する複数
の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波
探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごと
の受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波
した超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した
後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号
を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受
波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転に
よる位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを
加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置
であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデータ
を格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数
と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、
前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波
像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納され
た前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前
記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づい
て、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを
具備する。

【００３５】（１１）超音波を送波および受波する複数
の振動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波
探触子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごと
の受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波
した超音波信号を受波信号の中心周波数の４倍のサンプ
リング周波数でサンプリングして受波データに変換した
後、該受波データを格納し、所定の遅延時間の該受波デ
ータを９０°位相で読み出し、複素信号の位相を制御し
加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置
であって、所定の送受信周波数の受波フォーカスデータ
を格納する第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数
と他の送受信周波数の比を格納する第２の格納手段と、
前記他の送受信周波数で受波した超音波信号から超音波
像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納され
た前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータと前
記第２の格納手段に格納する中心周波数の比に基づい
て、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段とを
具備する。

【００３６】（１２）前述した（９）ないし（１１）の
内のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記他
の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周
波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計
算手段はサンプリング周波数を１／ｈとする。

【００３７】（１３）前述した（１０）もしくは（１
２）に記載の超音波診断装置において、前記他の送受信
周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対
し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段は
時間遅延のフォーカスデータを１／ｈ、位相回転データ
も１／ｈとしてフォーカスデータとする。

【００３８】（１４）前述した（１１）もしくは（１
２）に記載の超音波診断装置において、前記他の送受信
周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対
し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段は
時間遅延のフォーカスデータを１／ｈ、としてフォーカ
スデータとする。

【００３９】（１５）前述した（８）ないし（１１）の
内のいずれかに記載の超音波診断装置において、前記他
の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送受信周
波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計
算手段はサンプリング周波数を変更しない。

【００４０】（１６）前述した（９）もしくは（１５）
に記載の超音波診断装置において、前記他の送受信周波
数を使用する場合に、前記所定の送受信周波数に対し、
送受信周波数が１／ｈであるとき、前記計算手段は位相
回転データを１／ｈとしてフォーカスデータとする。

【００４１】前述した（１）〜（４）、（６）および
（８）の手段によれば、第１の格納手段に格納される基
準となる所定の超音波探触子以外の超音波探触子を使用
する場合には、第１の格納手段に格納する所定の超音波
探触子の受波フォーカスデータと、第２の格納手段に格
納する中心周波数の周波数比とから、計算手段が当該超
音波探触子の受波フォーカスデータを計算し、このデー
タに基づいて、超音波診断装置が遅延時間を計算するの
で、超音波探触子の受波フォーカスデータを格納するた
めの第１の格納手段の容量を小さくできるという効果が
ある。

【００４２】さらには、計算手段の計算によって、他の
超音波探触子に取り替えた場合の遅延時間を計算できる
ので、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化する
ことができるという効果もある。

【００４３】したがって、超音波診断装置を安価に製造
できる。また、使用する部品の数を低減する、および、
構成が簡単な計算手段を使用できるので、超音波診断装
置を小型化できる。

【００４４】また、フォーカスのための遅延時間の計算
を簡略化できるすなわち受波フォーカスデータが速やか
に計算できることにより、探触子を切り換えたり、周波
数を変えてから超音波像の表示にかかるまでの時間が短
縮できるので、医師の診断効率を向上できる。

【００４５】特に、（６）の手段では、基準でない他の
超音波探触子を使用する場合に、所定の超音波探触子の
中心周波数に対する他の超音波探触子の中心周波数が１
／ｈ倍であるときには、他の超音波探触子の時間遅延に
係わる受波フォーカスデータは、所定の超音波探触子の
時間遅延に係わる他の超音波探触子の配列ピッチ、フォ
ーカス距離およびサンプリング周波数の内で、超音波探
触子の配列ピッチおよびフォーカス距離をｈ倍にし、サ
ンプリング周波数をそのままとしているので、受波フォ
ーカスデータが簡単な計算でできるという効果がある。

【００４６】したがって、受波フォーカスデータが速や
かに計算できることにより、探触子を切り換えてから超
音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医
師の診断効率を向上できる。

【００４７】なお、基準となる超音波探触子の受波フォ
ーカスデータと中心周波数の比とから、他の超音波探触
子の受波フォーカスデータを計算できる原理は、後述す
る。

【００４８】前述した（５）の手段によれば、たとえ
ば、基準でない他の超音波探触子を使用する場合に、所
定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触
子の中心周波数が１／ｈ倍であるときには、他の超音波
探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータは、所
定の超音波探触子の時間遅延に係わる他の超音波探触子
の配列ピッチ、フォーカス距離およびサンプリング周波
数の内で、超音波探触子の配列ピッチおよびフォーカス
距離をｈ倍にし、サンプリング周波数を１／ｈ倍として
いるので、受波フォーカスデータが簡単な計算でできる
という効果がある。

【００４９】したがって、受波フォーカスデータが速や
かに計算できることにより、探触子を切り換えてから超
音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できるので、医
師の診断効率を向上できる。

【００５０】前述した（７）の手段によれば、たとえ
ば、基準でない他の超音波探触子を使用する場合に、所
定の超音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触
子の中心周波数が１／ｈ倍であるときには、他の超音波
探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデータは、所
定の超音波探触子の時間遅延に係わる受波フォーカスデ
ータのｈ倍にし、位相回転データは変化させないので、
受波フォーカスの生成用データがかけ算という簡単な計
算でできる。

【００５１】したがって、受波フォーカスの生成用デー
タが速やかに計算できることにより、探触子を切り換え
てから超音波像の表示にかかるまでの時間が短縮できる
ので、医師の診断効率を向上できる。

【００５２】前述した（９）〜（１６）の手段によれ
ば、第１の格納手段に格納される基準となる中心周波数
以外の周波数を使用する場合には、第１の格納手段に格
納する所定の中心周波数の受波フォーカスデータと、第
２の格納手段に格納する中心周波数の周波数比とから、
計算手段が当該周波数の受波フォーカスデータを計算す
るので、例えば広帯域超音波探触子で、送受信中心周波
数を変更させた場合や、ドプラにおいて、参照周波数を
変更する場合の受波フォーカスデータを格納する格納手
段の容量を小さくできるという効果がある。

【００５３】さらには、計算手段の計算によって、他の
送受信周波数に取り替えた場合の遅延時間を計算できる
ので、フォーカスのための遅延時間の計算を簡略化する
ことができるという効果もある。

【００５４】したがって、超音波診断装置を安価に製造
できる。また、使用する部品の数を低減する、および、
構成が簡単な計算手段を使用できるので、超音波診断装
置を小型化できる。

【００５５】（原理）図１に本発明の原理となる基準の
超音波探触子Ａ及び他の探触子Ｂの受波フォーカスの計
算を説明するための図を示す。以下、図１に基づいて、
本発明の原理を説明する。ただし、図１において、図１
（ａ）は基準の超音波探触子Ａの受波フォーカスの計算
を説明するための図であり、図１（ｂ）は他の探触子Ｂ
の受波フォーカスの計算を説明するための図である。

【００５６】図１（ａ）において、基準となる超音波探
触子Ａの振動子アレーＡ−２００は、１〜ａ個の振動子
から構成されており、その超音波探触子の中心周波数が
ｆ₀、サンプリング周波数がｆ_s0、その振動子ピッチ
（振動子配列ピッチ）がＰ₀とする。いま中心基準とな
る素子ｎ＋１からあるフォーカス点Ｑ₀までの距離が
ｒ₀、ビームの方向がθとすると、基本的に、振動子１
からフォーカス点Ｑ₀までの距離Ｘ₀は、下記の数１とな
る（ただし、ｄ₀＝Ｐ₀×ｎとする。λは、波長を示
す。）。

【００５７】

【数１】

【００５８】ここで、媒体の音速をｖｅｌとすると、基
準素子ｎ＋１と素子１との時間差τ₀は、下記の数２と
なる。

【００５９】

【数２】

【００６０】この値τ₀を遅延時間とした場合、フォー
カス点Ｑ₀からの反射信号は、基準となる振動子ｎ＋１
よりも振動子１に早く到着するので、該時間差τ₀の遅
延が振動子１に加えられる。

【００６１】次に、図１（ｂ）に示す他の超音波探触子
Ｂの中心周波数ｆが、図１（ａ）に示される基準となる
探触子Ａの中心周波数ｆ₀の１／ｈ倍（ｆ＝ｆ₀／ｈ）に
なったとする。この超音波探触子Ｂの設計および使用条
件を、振動子ピッチＰ、フォーカス距離ｒおよびサンプ
リング周波数ｆsとすると、 Ｐ＝ｈ×Ｐ₀、ｒ＝ｈ×ｒ₀，ｆs＝ｆs₀／ｈ となる。

【００６２】ここで、超音波探触子Ｂの振動子１の中心
の振動子ｎ＋１との距離ｘは、図１（ｂ）において下記
の数３で与えられる。

【００６３】

【数３】

【００６４】ここで、距離差ｘ−ｒを時間差τに直す
と、下記の数４となる。

【００６５】

【数４】

【００６６】したがって、他の超音波振動子Ｂの時間差
（遅延時間）τは、基本（基準）となる超音波探触子Ａ
の遅延時間τ₀のｈ倍となる。すなわち、基本（基準）
となる超音波探触子Ａの遅延時間をｈ倍することによっ
て、超音波振動子Ｂの遅延時間を計算できる。

【００６７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（実施
例）を図面を参照して詳細に説明する。

【００６８】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。

【００６９】（実施の形態１）図２は本実施の形態１の
超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロッ
ク図であり、１００はＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器、アナログ
デジタル変換器）、１０１は遅延手段、１０２は加算手
段、１０３はサンプリング信号発生手段、１０４は遅延
制御手段、１１２は信号処理部、１１３は表示部、１１
４はフォーカスデータ発生部、１１４ａは探触子データ
格納部（第２の格納手段）、１１４ｂはフォーカスデー
タ格納部（第１の格納手段）、１１４ｃは演算部（計算
手段）を示す。

【００７０】なお、本実施の形態においては、説明を簡
単にするために、超音波探触子の振動子数は振動子１〜
４の４個の場合、すなわち、４チャンネルの整相回路の
場合とした。このとき、チャンネルとは、振動子１素子
に接続された、受波遅延回路である。

【００７１】しかしながら、本発明は４チャンネルに限
定されることはなく、他のチャンネル数でもよいことは
いうまでもない。通常は５０〜２００程度ある。

【００７２】なお、ＡＤＣ１００、遅延手段１０１、加
算手段１０２、サンプリング信号発生手段１０３、信号
処理部１１２および表示部１１３は、周知の手段あるい
は機構を用いることができる。

【００７３】また、本実施の形態１の超音波診断装置の
説明においては、従来の超音波診断装置と構成あるいは
動作が異なる遅延制御手段１０４とフォーカスデータ発
生部１１４について、詳細に説明する。

【００７４】図２において、遅延制御手段１０４は、フ
ォーカスデータ発生部１１４が計算した受波フォーカス
データに基づいて、ＳＲＡＭ等のメモリで構成される遅
延手段１０１に格納される受波データの読み出しアドレ
スを制御する。

【００７５】フォーカスデータ発生部１１４は、図２に
示すように、探触子データを格納する探触子データ格納
部（第２の格納手段）１１４ａと、基準とする超音波探
触子（所定の超音波探触子）の受波フォーカスデータを
格納するフォーカスデータ格納部（第１の格納手段）１
１４ｂと、探触子データおよび受波フォーカスデータか
ら検者が使用する超音波探触子の受波フォーカスデータ
を演算する演算部１１４ｃとから構成される。

【００７６】探触子データ格納部１１４ａは、たとえば
予め設定した超音波探触子の中心周波数と、当該超音波
診断装置に接続可能な超音波探触子の中心周波数との周
波数比を格納しており、入力される探触子コードに基づ
いて、該当する周波数比を演算部１１４ｃに出力する。

【００７７】なお、この探触子コードは、超音波探触子
ごとに異なっており、たとえば、検者が図示しない操作
卓から使用している超音波探触子を選択することによっ
て、該当する探触子コードがフォーカスデータ発生部１
１４に出力される。

【００７８】フォーカスデータ格納部１１４ｂは、前述
の工場出荷時に予め設定した超音波探触子の受波フォー
カスデータを格納しており、演算部１１４ｃの要求に応
じて受波フォーカスデータを該演算部１１４ｃに出力す
る。

【００７９】演算部１１４ｃは、探触子データ格納部１
１４ａから入力される周波数比と、フォーカスデータ格
納部１１４ｂから入力される予め設定された超音波探触
子の受波フォーカスデータとから、遅延制御に必要とな
る読み出しアドレスのアドレス差等の受波フォーカスデ
ータを演算し、その結果を遅延制御手段に出力する。

【００８０】次に、図２に基づいて、本実施の形態１の
超音波診断装置の動作を説明する。なお、本動作説明に
おいては、まず、超音波探触子Ａを用いて計測をした
後、超音波探触子Ｂを用いて計測を行う場合について説
明する。

【００８１】ＡＤＣ１００は、サンプリング発生手段１
０３により入力されたサンプリングクロックによって、
サンプリング動作し、振動子で受波した超音波信号をデ
ジタルの受波データの変換する。この受波データは、ま
ず、遅延制御手段１０４により、遅延手段１０１（メモ
リ）に順番に書き込まれる。次に、所定の時刻の経過後
に、遅延制御手段１０４の読み出し指示に基づいて、各
チャンネル一斉に読み出しを開始する。遅延制御手段１
０４は、フォーカスデータ発生部１１４により読み出し
アドレスのアドレス差等の受波フォーカスに必要となる
データが与えられてから動作する。このときの読み出し
アドレスは、本実施の形態１では、たとえば、２チャン
ネルを基準とする。

【００８２】したがって、本実施の形態１では、まず、
第２チャンネルの受波データが読み出され、次に、第２
チャンネルのデータの読み出しアドレスに前述のアドレ
ス差が加算されたアドレス値のデータが読み出される。
以上に示す読み出し動作を各チャンネルとも繰り返すこ
とにより、受波フォーカスに必要となるすべてのデータ
が読み出される。

【００８３】次に、加算手段１０２が、このデータを加
算（遅延整相）した後、信号処理部１１２に出力する。
信号処理部１１２は、加算後のデータに検波、圧縮、エ
ッジ強調および各種フィルタ処理を行った後、ＤＳＣ
（デジタルスキャンコンバータ）により、断層像、ドッ
プラー像あるいはカラードップラー像を構成した後、そ
の出力を表示部１１３に出力し、表示させる。

【００８４】以上に示す動作の内で、フォーカスデータ
発生部１１４が出力するアドレス差が遅延時間となる。
よって、遅延手段１０１から受波データを読み出すアド
レスは、サンプリング周波数の逆数であるサンプリング
時間Ｔで遅延時間を量子化する必要がある。

【００８５】基本探触子Ａのサンプリング周期をＴ₀、
遅延時間をτ₀とした場合、与えるべきアドレス差Ａ
₀は、下記の数５となる。

【００８６】

【数５】

【００８７】ただし、Ｒｏｕｎｄは、四捨五入を示す。

【００８８】次に、超音波探触子Ａと異なる中心周波数
の超音波探触子Ｂを用いて、再び、診断を行う場合に
は、前述の原理に示すように、この超音波探触子Ｂの遅
延時間のフォカスデータＡは、以下に示す数６のように
与えることができる。

【００８９】

【数６】

【００９０】いま、超音波探触子Ｂの中心周波数が超音
波探触子Ａの中心周波数の１／ｈ倍、振動子ピッチおよ
びフォーカス距離がｈ倍、サンプリング周波数が１／ｈ
倍の時、数４より、τ＝ｈτ₀、Ｔ＝ｈＴ₀で数６に代入
すると、下記の数７になる。

【００９１】

【数７】Ａ＝Ｒｏｕｎｄ（τ₀／Ｔ₀）＝Ａ₀ よって、遅延時間のフォーカスデータに変更は生じな
い。一方、サンプリング周波数が固定の場合には、アド
レス差Ａは、下記の数８となる。

【００９２】

【数８】Ａ＝Ｒｏｕｎｄ（ｈ・τ₀／Ｔ₀） これより、基準探触子Ａの遅延時間のアドレス差Ａ₀＝
Ｒｏｕｎｄ（τ₀／Ｔ₀）のｈ倍となる。すなわち、前述
する数６による演算を行うことなく、超音波探触子Ｂに
取り替えた場合の読み出しアドレスを容易に計算でき
る。

【００９３】前述のように、サンプリング周波数（サン
プリング周期の逆数）が固定の場合も、非固定の場合
も、前述する数６による演算を行うことなく、超音波探
触子Ｂに取り替えた場合の遅延読み出しアドレス差を容
易に得ることができる。

【００９４】以上説明したように、本発明の実施の形態
１の超音波診断装置によれば、従来では、超音波探触子
Ａ，Ｂに関しそれぞれメモリに蓄えておく、あるいは、
複雑な計算をそれぞれの探触子で行って求める必要があ
ったフォーカスデータを、基準となる超音波探触子Ａの
フォーカスデータのみ記憶しておき、超音波探触子Ｂに
ついては、振動子ピッチ、フォーカス距離がｈ倍、サン
プリング周波数が固定の場合は、この超音波探触子Ａの
データに所定の係数ｈ（超音波探触子Ａの中心周波数に
対する超音波探触子Ｂの中心周波数の比率）を演算して
求めることができ、また振動子ピッチおよびフォーカス
距離をｈ倍、サンプリング周波数を１／ｈ倍にすること
で同じデータを用いることができるので、探触子データ
格納部１１４ａには、中心周波数比ｈのみ記憶してお
き、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納する超音波
探触子Ａの受波フォーカスデータを読み出し、次に、比
を乗算するか、または同じデータを使用できる。

【００９５】したがって、フォーカスデータ格納部１１
４ｂの容量を小さくできるという効果がある。

【００９６】さらには、数８に示す簡単な演算によっ
て、超音波探触子Ｂに取り替えた場合の読み出しアドレ
ス差（遅延時間）を計算できるので、フォーカスのため
の遅延時間の計算を簡略化することができるという効果
もある。

【００９７】この場合の効果は、たとえば、電子セクタ
走査探触子の場合、振動子数がそれぞれｍ個の超音波探
触子を２個使用する超音波診断装置の場合では、従来で
は２×ｍ個の受波フォーカスの生成用データが必要であ
ったものが、本実施の形態１の超音波診断装置では、ｍ
＋１個のデータ数に減少する。

【００９８】超音波探触子Ａの受波フォーカスデータが
ｒｏｕｎｄ（四捨五入）、または、ｆｌｏｏｒ（切り捨
て）で与えられた場合、中心周波数の比より演算で求め
たのでは、遅延時間精度が、多少悪くなることが考えら
れる。したがって、その分のビームへの影響が許容範囲
となるように、例えば、２０ＭＨｚで十分な精度を得ら
れるものは、４０ＭＨｚのサンプリングクロックを基準
としておく等のように、基準サンプリング周波数ｆ０を
設定しておくことにより、遅延時間精度を許容範囲内に
できる。また、受波フォーカスデータをｒｏｕｎｄある
いはｆｌｏｏｒ等で量子化する前のデータで記憶してお
き、設定時に、量子化をする構成とすることで、比をか
けるのみで精度を保つことができることは言うまでもな
い。

【００９９】（実施の形態２）図３は本実施の形態２の
超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロッ
ク図であり、第１の波形変換手段、１０６は累加手段、
１０７は第２の波形変換手段、１０８はデジタル参照信
号発生手段、１０９は位相補正信号発生手段を示す。な
お、前述する各手段は周知の手段を用いるものである。

【０１００】次に、図３に基づいて、従来の超音波診断
装置と構成あるいは動作が異なる制御手段１０４にかか
わる部分の動作の詳細な説明と共に、本実施の形態２の
超音波診断装置の動作を説明する。ただし、以下の説明
ではサンプリング周波数は固定であるとする。

【０１０１】本実施の形態においては、配列超音波振動
子２００は、ａ（ただし、ａは１以上の自然数）個から
なり、目的とする焦点からの波面到達時間差をもって受
信される。また、受波信号は、ＡＤＣ１００によりデジ
タル化（受波データに変換）された後、第１の波形変換
手段１０５に出力される。このときのサンプリングは、
サンプリングクロックｆs（ｆs≧２ｆ₀：ナイキスト定
理）で行われる。

【０１０２】デジタル参照信号発生手段１０８は、ｃｏ
ｓ（ω₀ｔ）（ただし、ω₀＝２πｆ₀），ｓｉｎ（ω
₀ｔ）を第１の波形変換手段（ミキシング）１０５に出
力し、第１の波形変換手段１０５で受波データと参照波
信号とを乗算し、複素信号で周波数移動を行う。

【０１０３】その後、累加手段（あるいは、低域通過フ
ィルタ、実部、虚部それぞれに有する）１０６により和
周波を削除した後、差周波成分を遅延手段１０１（実
部、虚部それぞれに有する）で遅延制御手段１０４によ
り遅延する。次に、遅延後の差周波成分を第２の波形変
換手段１０７（位相回転部）に入力することにより、位
相回転により微小遅延を実施した実部信号Ｒ，虚部信号
Ｉを出力する。ただし、第２の波形変換手段１０７に
は、位相補正信号発生手段１０９より位相データが入力
される。

【０１０４】第２の波形変換手段１０７で微小遅延され
た実部信号Ｒ，虚部信号Ｉは、加算手段１０２で加算さ
れた後、実施の形態１と同様に、図示しない信号処理部
に出力された後に図示しない表示部で表示される。

【０１０５】このとき、基準となる超音波探触子Ａの１
番目の超音波振動子において、基準振動子ｎ＋１からの
時間差をτ₀とすると、位相回転データの位相回転角Φ₀
は、ω₀×τ₀（ω₀＝２πｆ₀）で与えられる。したがっ
て、位相回転データは、ｃｏｓ（Φ₀）、ｓｉｎ（Φ₀）
となる。

【０１０６】次に、前述の実施の形態１と同様に、超音
波探触子Ａを超音波探触子Ｂに交換した場合を考える
と、遅延手段１０１の受波フォーカスのデータは、実施
の形態１と同様となる。一方、位相回転データでは、超
音波探触子Ｂの位相回転角Φは、下記の数９となる。

【０１０７】

【数９】

【０１０８】この結果から、位相回転データは、サンプ
リング周波数によらず変化しない。すなわち、超音波探
触子Ａの位相回転データをそのまま用いることができ
る。

【０１０９】したがって、本発明の超音波診断装置を用
いることにより、従来、超音波探触子Ｂも、数１、数
２、数５、Φ＝ω×τによって計算していたものが、超
音波探触子の中心周波数の比であるｈを用いることによ
り、遅延時間については、サンプリング周波数が固定の
場合は、数８のみで計算できる。

【０１１０】すなわち、従来では超音波探触子Ａ，Ｂそ
れぞれメモリに蓄えていた受波フォーカスデータが、本
発明を用いることにより、基準となる超音波探触子Ａの
フォーカスデータのみ記憶しておき、超音波探触子Ｂに
ついては、遅延手段１０１の受波フォーカスデータは、
超音波探触子Ａの遅延フォーカスデータにｈを演算して
求めることができる。また、位相回転データは、超音波
探触子Ａのデータをそのまま使用できるので、超音波探
触子Ｂの受波フォーカスデータを格納する容量の分を減
少させることができる。

【０１１１】この場合の効果は、たとえば、振動子数が
それぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断
装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスデ
ータが必要であったものが、本実施の形態２の超音波診
断装置では、ｍ＋１個のデータ数に減少する。

【０１１２】また、本実施の形態においても、前述の実
施の形態１と同様に、超音波探触子Ａの受波フォーカス
の生成用データがｒｏｕｎｄ（四捨五入）、または、ｆ
ｌｏｏｒ（切り捨て）で与えられた場合、中心周波数の
比をかけて求めたのでは、遅延時間精度が、多少悪くな
ることが考えられる。したがって、その分のビームへの
影響が許容範囲となるように、例えば、２０ＭＨｚで十
分な精度を得られるものは、４０ＭＨｚのサンプリング
クロックを基準としておく等のように、基準サンプリン
グ周波数ｆ₀を設定しておくことにより、遅延時間精度
を許容範囲内にできる。また、受波フォーカスデータを
ｒｏｕｎｄあるいはｆｌｏｏｒ等で量子化する前のデー
タで記憶しておき、設定時に、量子化をする構成とする
ことで、比を演算するのみで精度を保つことができるこ
とは言うまでもない。

【０１１３】なお９０度サンプルの場合は、変更探触子
の中心周波数が１／ｈ倍のとき、サンプリング周波数を
１／ｈ倍にすれば、数７で説明したように遅延データに
変更は生じない。

【０１１４】（実施の形態３）図４は本実施の形態３の
超音波診断装置の信号処理部分の概略構成を示すブロッ
ク図であり、１１０はラッチ手段、１１１は補間部を示
す。なお、前述する各手段は周知の手段を用いるもので
ある。

【０１１５】次に、図４に基づいて、従来の超音波診断
装置と構成あるいは動作が異なる制御手段１０４にかか
わる部分の動作の詳細な説明と共に、本実施の形態３の
超音波診断装置の動作を説明する。

【０１１６】本実施の形態においては、超音波振動子で
受波した受波信号をＡＤＣ１００によりサンプリング周
波数ｆｓでデジタル化し、その信号（受波データ）を時
間遅延手段１０１によりサンプリング周期Ｔの整数倍の
範囲で時間遅延した後、サンプリング周期Ｔより小さい
遅延を補間部１１１で行う。

【０１１７】補間部１１１では、ラッチ１１０により、
サンプリング間隔で遅延後の受波データを保持し、該受
波データとサンプリング関数との畳み込み処理を行うこ
とで補間する。このときのサンプリング関数は、下記の
数１０となる。

【０１１８】

【数１０】

【０１１９】次に、図５に受波データとサンプリング関
数との畳み込み処理を説明するための図を示し、以下、
この図５に基づいて、本実施の形態における畳み込み処
理をサンプリング周波数を１／ｈとした場合について説
明する。

【０１２０】図５は、横軸に時間、縦軸に振幅を示して
おり、サンプリングされた受波データを示している。特
に、白抜きの丸は、サンプリング周期Ｔでサンプルされ
たデ−タ点を示し、黒丸はその間を３点で補間（補間点
数Ｎ＝４）できることを示している。たとえば、サンプ
リング周期Ｔに対し、遅延精度Δτとした場合の補間点
数Ｎ（Ｎ：整数）は、下記の数１１となる。

【０１２１】

【数１１】

【０１２２】一方、求めたい信号をＳ（ｔｎ）とした場
合には、数１０において、Ｎとｎより求めることができ
る。このとき、ｊが補間部１１１の段数に相当する。超
音波ビ−ムの性能を決める時間精度は、受波信号の中心
周波数に比例して決まる。

【０１２３】したがって、たとえば、図５に示すよう
に、中心周波数ｆ₀の受波信号が実線、サンプリング周
波数が４ｆ₀、Ｎ＝４、段数２としていたとすると、遅
延精度Δτは１／１６波長精度となる。

【０１２４】次に、前述する実施の形態１，２同様に、
超音波探触子Ａを超音波探触子Ｂに変更した場合では、
遅延手段１０１のフォーカスデータは前述の実施の形態
１，２と同じとなる。

【０１２５】一方、補間部１１１の各乗算器に付与する
係数データａ₁〜ａ₄は、以下のようになる。遅延時間
が、数２，数４で与えられるため、超音波探触子Ａで行
う微小遅延は、下記の数１２となる。

【０１２６】

【数１２】Δｘτ₀＝τ₀−ｚＴ₀ また、超音波探触子Ｂでは、下記の数１３となる。

【０１２７】

【数１３】Δｘτ＝ｈτ₀−ｈｚＴ₀＝ｈ（τ₀−ｚＴ₀）
＝ｈΔｘτ₀ ただし、ｚは整数、ｚＴ₀はサンプリング単位の遅延、
Δｘτはサンプリング周期以下の微少遅延量を示す。

【０１２８】ここで、遅延精度が、波長で定義され、同
じ波長精度とする（サンプリング周波数が１／ｈ倍、振
動子ピッチがｈ倍、フォーカス距離がｈ倍、Ｎが固
定）。この数１３から明らかなように、微小遅延時間が
ｈ倍、遅延精度が波長精度で同じということは、時間精
度に直すとｈ倍となり、相殺されて補間データに変更は
生じない。もちろんメモリの遅延データも、遅延量がｈ
倍で、サンプリング周期（サンプリング遅延精度）もｈ
倍なので相殺されて、変更は生じない。

【０１２９】このように、本実施の形態３においても、
従来では超音波探触子Ａ，Ｂそれぞれメモリに蓄えてい
た受波フォーカスデータが、本発明を用いることによ
り、基準となる超音波探触子Ａのフォーカスデータのみ
記憶しておき、超音波探触子Ｂについては、遅延手段１
０１の遅延データおよび補間手段１１１の補間データ
（畳み込み用のデータ）は、超音波探触子Ａの遅延フォ
ーカスデータおよび補間データ（畳み込み用のデータ）
をそのまま使用できるので、超音波探触子Ｂの受波フォ
ーカスデータを格納する容量の分を減少させることがで
きる。

【０１３０】この場合の効果は、たとえば、振動子数が
それぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断
装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスの
生成用データが必要であったものが、本実施の形態３の
超音波診断装置では、ｍ＋１個のデータ数に減少する。
サンプル周波数が固定の場合は遅延データをｈ倍すれば
よいが、補間データはｈτ₀−ｚＴ₀となり、ｈの係数で
単純に計算することはできない。

【０１３１】（実施の形態４）次に、実施の形態４とし
て、前述する図２に示す実施の形態１の超音波診断装置
に、同じ探触子で周波数を変える場合について、広帯域
探触子（広帯域超音波探触子）を例にし、動作を図２に
基づいて、説明する。

【０１３２】広帯域探触子を用いるということは、実施
の形態１における探触子ＡまたはＢにおいて、同じ探触
子であるから振動子のピッチ（振動子配列ピッチ）は固
定である。超音波探触子のフォーカス距離は中心周波数
がｆとｆ₀でフォーカス距離を変えずに、サンプリング
周波数も変えないとする。この場合、超音波探触子の構
造変化はなく、前述の数１、数２および数４〜７より明
らかなように、遅延時間のフォーカスデータに変更はな
い。

【０１３３】したがって、広帯域探触子を用いた場合
は、図２に示す実施の形態１の超音波診断装置の入力が
超音波探触子Ａ，Ｂが広帯域探触子に変更になっただけ
であり、他の構成は図２に示す構成がそのまま適用でき
る。

【０１３４】したがって、図２に示す本発明の実施の形
態１の超音波診断装置に、広帯域探触子を適用し、中心
周波数を変えた場合においても、サンプル周波数とフォ
ーカス距離に変更がなければ、同じ遅延データを用いる
ことができる。９０度サンプルのようにフォーカス距離
を変えずにサンプリング周波数を比で与えた場合には１
／ｈ倍することで対応できる。基準となる周波数の探触
子の受波フォーカスデータのみ記憶しておき、他の周波
数の部分については、この基準となる周波数のデータに
所定の係数１／ｈ（基準となる周波数に対する周波数の
比率）をかけて求めることができるので、探触子データ
格納部１１４ａには、中心周波数比ｈのみ記憶してお
き、フォーカスデータ格納部１１４ｂに格納する超音波
探触子Ａの受波フォーカスデータを読み出し、次に、比
を演算することで求められる。または、同じデータを使
用できる。

【０１３５】したがって、フォーカスデータ格納部１１
４ｂに格納するデータの容量を小さくできるので、フォ
ーカスデータ格納部１１４ｂの記憶容量を小さくできる
という効果がある。

【０１３６】この場合の効果は、たとえば、振動子数が
それぞれｍ個の超音波探触子を２個使用する超音波診断
装置の場合では、従来では２×ｍ個の受波フォーカスの
生成用データが必要であったものが、本実施の形態４の
超音波診断装置では、ｍ個のデータ数に減少する。

【０１３７】（実施の形態５）次に、実施の形態５とし
て、前述する図３に示す実施の形態２の超音波診断装置
に、広帯域探触子を用いた場合の動作を図３に基づい
て、説明する。

【０１３８】広帯域探触子で中心周波数を変えるという
ことは、実施の形態１における探触子ＡまたはＢにおい
て、振動子のピッチは固定であり、超音波探触子のフォ
ーカス距離およびサンプリング周波数をともに変更しな
い場合、超音波探触子の構造変化はなく、前述の数１〜
６より明らかなように、遅延時間のフォーカスデータに
変更はない。また、数２および数５より遅延時間は同じ
である。また、位相は、数８よりΦ₀／ｈとなる。サン
プリング周波数を変更すると数８のＴにｈＴ₀を代入
し、遅延時間は１／ｈになる。また、位相データは、Φ
₀／ｈとなる。

【０１３９】したがって、広帯域探触子で中心周波数
（送受信周波数）のみ変わる場合は、周波数比ｈで割る
手段を設けることで、前述する実施の形態２の超音波診
断装置と同様に、実施の形態５の超音波診断装置におい
ても、受波フォーカスデータとして、すべてのΦデータ
をもつ必要はなくなる。

【０１４０】したがって、図３に示す本発明の実施の形
態２の超音波診断装置に、広帯域探触子を適用した場合
においても、従来では、広帯域探触子の中心周波数毎に
それぞれメモリに蓄えておく必要があったフォーカスデ
ータを、基準となる周波数の探触子の受波フォーカスデ
ータのみ記憶しておき、他の周波数の部分については、
この基準となる周波数のデータに所定の係数ｈ（基準と
なる周波数に対する周波数の比率）により演算して求め
ることができるので、探触子データ格納部１１４ａに
は、中心周波数比ｈのみ記憶しておき、フォーカスデー
タ格納部１１４ｂに格納する超音波探触子Ａの受波フォ
ーカスデータを読み出し、次に、比を乗算することで求
められる。または、同じデータをそのまま使える。

【０１４１】したがって、フォーカスデータ格納部１１
４ｂに格納するデータの容量を小さくできるので、フォ
ーカスデータ格納部１１４ｂの記憶容量を小さくできる
という効果がある。

【０１４２】この場合の効果は、たとえば、振動子数が
それぞれｍ個の超音波探触子を３個使用する超音波診断
装置の場合では、従来では３×ｍ個の受波フォーカスの
生成用データが必要であったものが、本実施の形態５の
超音波診断装置では、ｍ＋２個のデータ数に減少する。

【０１４３】なお、以上の説明においては、超音波探触
子の口径すなわち振動子数×振動子のピッチについては
特に規定していないが、たとえば、複数個の超音波探触
子の内で、最も口径の大きい超音波探触子の中心周波数
を基準として、他の超音波探触子の中心周波数の比率を
格納しておくことにより、本発明が適用できる。ただ
し、この場合には、基準とした超音波探触子よりも口径
の小さい超音波探触子の振動子のない部分は使用しな
い。

【０１４４】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。

【０１４５】たとえば、前述した方式にかかわらず、中
心周波数で探触子設定条件、使用条件を規格化（波長で
も同じ）することができ、フォーカスデータを軽減する
ことができる。上記実施例では、基準となる探触子のフ
ォーカスデータが記憶されていたが、フォーカスデータ
を演算するに必要なデータ（ピッチ、距離、周波数等）
のみ記憶または、与えて、演算により基準となるフォー
カスデータを計算するようなシステムにおいても周波数
を変えた場合に、その比により、さらに簡単な演算でそ
のフォーカスデータを求めることができる。

【０１４６】また、本実施の形態においては、セクタ走
査の場合について説明したが、これに限定されることは
なく、リニアおよびコンベックス走査等の他の走査でも
よいことはいうまでもない。

【０１４７】また、本実施の形態においては、受波フォ
ーカスデータを格納する第１の格納手段と、中心周波数
を格納する第２の格納手段とは、別々の格納手段であっ
ても、または、同一の格納手段で格納場所を変えている
ものであってもよいことはいうまでもない。たとえば、
メモリを２個持つか、あるいは、１個のメモリでアドレ
スで区別するかであって、本発明では、第１の格納手段
と第２の格納手段とは、その両者を区別するためのもの
ではない。

【０１４８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【０１４９】（１）２以上の超音波探触子を使用する超
音波診断装置を小型で低価格にできる。

【０１５０】（２）２以上の超音波探触子を使用する超
音波診断装置において、診断効率を向上することができ
る。

【０１５１】（３）２個以上の超音波探触子を使用する
超音波診断装置において、受波フォーカスデータ量を低
減することができる。

【０１５２】（４）２個以上の超音波探触子を使用する
超音波診断装置において、データ記憶手段の記憶容量を
低減することができる。

【０１５３】（５）２個以上の超音波探触子を使用する
超音波診断装置において、フォーカスのための遅延時間
の計算を簡略化することができる。

【０１５４】（６）広帯域超音波探触子等の同じ探触子
で複数の周波数に対応する場合において、受波フォーカ
スデータ量を低減することができる。

【０１５５】（７）広帯域超音波探触子等の同じ探触子
で複数の周波数に対応する場合において、必要記憶容量
を低減することができる。

【０１５６】（８）広帯域超音波探触子等の同じ探触子
で複数の周波数に対応する場合において、フォーカスの
ための遅延時間の計算、および、微小遅延に伴う補間処
理の計算を簡略化することができる。

【０１５７】（９）広帯域超音波探触子等の同じ探触子
で複数の周波数に対応する場合において、診断効率を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理となる基準の超音波探触子Ａの受
波フォーカスの計算を説明するための図である。

【図２】本実施の形態１の超音波診断装置の信号処理部
分の概略構成を示すブロック図である。

【図３】本実施の形態２の超音波診断装置の信号処理部
分の概略構成を示すブロック図である。

【図４】本実施の形態３の超音波診断装置の信号処理部
分の概略構成を示すブロック図である。

【図５】受波データとサンプリング関数との畳み込み処
理を説明するための図である。

【符号の説明】

１００…ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器、アナログデジタル変換
器）、１０１…遅延手段、１０２…加算手段、１０３…
サンプリング信号発生手段、１０４…遅延制御手段、１
１２…信号処理部、１１３…表示部、１１４…フォーカ
スデータ発生部、１１４ａ…探触子データ格納部、１１
４ｂ…フォーカスデータ格納部、１１４ｃ…演算部、第
１の波形変換手段、１０６…累加手段、１０７…第２の
波形変換手段、１０８…デジタル参照信号発生手段、１
０９…位相補正信号発生手段、１１０…ラッチ手段、１
１１…補間部。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を送波および受波する複数の振動
   子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触
   子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子
   が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変
   換した後、前記受波データに所定の遅延を行い、遅延後
   の受波データを加算して超音波像を構成する超音波診断
   装置であって、 所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する
   第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音
   波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段
   と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超
   音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納
   された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータ
   と前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基
   づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段
   とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 超音波を送波および受波する複数の振動
   子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触
   子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子
   が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変
   換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参
   照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成
   分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相
   回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受波デ
   ータを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診
   断装置であって、 所定の超音波探触子の受波フォーカスデータを格納する
   第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と他の超音
   波探触子との中心周波数の比を格納する第２の格納手段
   と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信号から超
   音波像を構成する場合には、前記第１の格納手段に格納
   された前記所定の超音波探触子の受波フォーカスデータ
   と前記第２の格納手段に格納する中心周波数との比に基
   づいて、前記受波フォーカスデータを計算する計算手段
   とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
3. 【請求項３】 超音波を送波および受波する複数の振動
   子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触
   子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子
   が受波した超音波信号を受波信号の中心周波数の４倍の
   サンプリング周波数でサンプリングして受波データに変
   換した後、該受波データを格納し、所定の遅延時間の該
   受波データを９０°位相で読み出し、複素信号の位相を
   制御し加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診
   断装置であって、 所定の超音波探触子の受波フォーカスのためのデータを
   格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と
   他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の
   格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信
   号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手
   段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカ
   スデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数と
   の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する
   計算手段とを具備することを特徴とする超音波診断装
   置。
4. 【請求項４】 超音波を送波および受波する複数の振動
   子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触
   子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、複数の受波
   信号を複数のアナログデジタル変換機によりそれぞれデ
   ジタル信号に変換し該受波データを格納し、読み出しタ
   イミングによりデジタル信号を遅延処理し、微小遅延の
   補間を、フィルタの係数を設定することにより実現する
   超音波ビームを形成する方式の超音波診断装置であっ
   て、 所定の超音波探触子の受波フォーカスのためのデータを
   格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と
   他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の
   格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信
   号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手
   段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカ
   スデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数と
   の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する
   計算手段とを具備することを特徴とする超音波診断装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４の内のいずれか１項に
   記載の超音波診断装置において、 前記他の超音波探触子を使用する場合に、前記所定の超
   音波探触子の中心周波数に対する他の超音波探触子の中
   心周波数が１／ｈ倍であるとき、前記計算手段は前記他
   の超音波探触子の配列ピッチをｈ倍、フォーカス距離を
   ｈ倍、サンプリング周波数を１／ｈ倍とすることを特徴
   とする超音波診断装置。
6. 【請求項６】 超音波を送波および受波する複数の振動
   子からなる超音波探触子を２以上有し、前記超音波探触
   子ごとの受波フォーカスデータに基づいて、前記振動子
   が受波した超音波信号をデジタル信号の受波データに変
   換した後、該受波データに受信周波数と同じ周波数の参
   照信号を乗算し、該乗算後の受波データの内で差周波成
   分の受波データを遅延し、該遅延後の受波データに位相
   回転による位相補正を行った後、該位相補正後の受波デ
   ータを加算して超音波像を構成する整相方式の超音波診
   断装置であって、 所定の超音波探触子の受波フォーカスのためのデータを
   格納する第１の格納手段と、前記所定の超音波探触子と
   他の超音波探触子との中心周波数の比を格納する第２の
   格納手段と、前記他の超音波探触子で受波した超音波信
   号から超音波像を構成する場合には、前記第１の格納手
   段に格納された前記所定の超音波探触子の受波フォーカ
   スデータと前記第２の格納手段に格納する中心周波数と
   の比に基づいて、前記受波フォーカスデータを計算する
   計算手段とを具備し、前記他の超音波探触子を使用する
   場合に、前記所定の超音波探触子の中心周波数に対する
   他の超音波探触子の中心周波数が１／ｈ倍であるとき、
   前記計算手段は前記他の超音波探触子の配列ピッチおよ
   びフォーカス距離をｈ倍とし、サンプリング周波数はそ
   のままとすることを特徴とする超音波診断装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の超音波診断装置におい
   て、 中心周波数の比が１／ｈ倍としたとき、前記計算手段は
   時間遅延のフォーカスデータをｈ倍、位相回転データを
   そのままとすることを特徴とする超音波診断装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし６の内のいずれか１項に
   記載の超音波診断装置において、 前記複数の超音波探触子は、振動子配列ピッチ、フォー
   カス距離およびサンプリング周波数が各探触子の中心周
   波数の関数で与えられることを特徴とする超音波診断装
   置。
9. 【請求項９】 超音波を送波および受波する複数の振動
   子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触子
   を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受波
   フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した超
   音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、前
   記受波データの内で所定の遅延時間の受波データを加算
   して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であ
   って、 所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する
   第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受
   信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送
   受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成す
   る場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定
   の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格
   納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波
   フォーカスデータを計算する計算手段とを具備すること
   を特徴とする超音波診断装置。
10. 【請求項１０】 超音波を送波および受波する複数の振
    動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触
    子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受
    波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した
    超音波信号をデジタル信号の受波データに変換した後、
    該受波データに受信周波数と同じ周波数の参照信号を乗
    算し、該乗算後の受波データの内で差周波成分の受波デ
    ータを遅延し、該遅延後の受波データに位相回転による
    位相補正を行った後、該位相補正後の受波データを加算
    して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であ
    って、 所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する
    第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受
    信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送
    受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成す
    る場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定
    の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格
    納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波
    フォーカスデータを計算する計算手段とを具備すること
    を特徴とする超音波診断装置。
11. 【請求項１１】 超音波を送波および受波する複数の振
    動子からなり、複数の周波数で送受信できる超音波探触
    子を有し、前記超音波探触子の使用する周波数ごとの受
    波フォーカスデータに基づいて、前記振動子が受波した
    超音波信号を受波信号の中心周波数の４倍のサンプリン
    グ周波数でサンプリングして受波データに変換した後、
    該受波データを格納し、所定の遅延時間の該受波データ
    を９０°位相で読み出し、複素信号の位相を制御し加算
    して超音波像を構成する整相方式の超音波診断装置であ
    って、 所定の送受信周波数の受波フォーカスデータを格納する
    第１の格納手段と、前記所定の送受信周波数と他の送受
    信周波数の比を格納する第２の格納手段と、前記他の送
    受信周波数で受波した超音波信号から超音波像を構成す
    る場合には、前記第１の格納手段に格納された前記所定
    の超音波探触子の受波フォーカスデータと前記第２の格
    納手段に格納する中心周波数の比に基づいて、前記受波
    フォーカスデータを計算する計算手段とを具備すること
    を特徴とする超音波診断装置。
12. 【請求項１２】 請求項９ないし１１の内のいずれか１
    項に記載の超音波診断装置において、 前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送
    受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、
    前記計算手段はサンプリング周波数を１／ｈとすること
    を特徴とする超音波診断装置。
13. 【請求項１３】 請求項１０もしくは１２に記載の超音
    波診断装置において、 前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送
    受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、
    前記計算手段は時間遅延のフォーカスデータを１／ｈ、
    位相回転データも１／ｈとしてフォーカスデータとする
    ことを特徴とする超音波診断装置。
14. 【請求項１４】 請求項１１もしくは１２に記載の超音
    波診断装置において、 前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送
    受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、
    前記計算手段は時間遅延のフォーカスデータを１／ｈ、
    としてフォーカスデータとすることを特徴とする超音波
    診断装置。
15. 【請求項１５】 請求項８ないし１１の内のいずれか１
    項に記載の超音波診断装置において、 前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送
    受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、
    前記計算手段はサンプリング周波数を変更しないことを
    特徴とする超音波診断装置。
16. 【請求項１６】 請求項９もしくは１５に記載の超音波
    診断装置において、 前記他の送受信周波数を使用する場合に、前記所定の送
    受信周波数に対し、送受信周波数が１／ｈであるとき、
    前記計算手段は位相回転データを１／ｈとしてフォーカ
    スデータとすることを特徴とする超音波診断装置。