JPH10227770A - 実時間ディジタル集束のための集束遅延計算方法及びその装置 - Google Patents
実時間ディジタル集束のための集束遅延計算方法及びその装置Info
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- JPH10227770A JPH10227770A JP10022232A JP2223298A JPH10227770A JP H10227770 A JPH10227770 A JP H10227770A JP 10022232 A JP10022232 A JP 10022232A JP 2223298 A JP2223298 A JP 2223298A JP H10227770 A JPH10227770 A JP H10227770A
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- 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
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- 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
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- G06T1/00—General purpose image data processing
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波映像化システムの実時間ディジタル集
束のための集束遅延計算方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 中間点アルゴリズムに基づき集束点が可
変される超音波映像化システムの配列形変換器を構成す
る個別変換素子のための集束遅延時間を計算する。遅延
変数計算部はｎ番目の集束点の個別変換素子に対応する
集束基準距離、整数集束遅延距離及び決定変数を用いて
ｎ＋１番目の集束点における対応遅延変数を計算する。
更新部は遅延変数計算部により計算された遅延変数を用
いて、個別変換素子に対応する整数集束遅延距離及び決
定変数を生成して遅延変数計算部に供給する。遅延変数
は小数点以下の桁を有する値で表現される。従って、可
変される集束点に対して小数点以下の精度と表現される
集束遅延距離が計算でき、この計算が簡単なハードウェ
アの追加のみで実現できるので、その製作費用が低廉に
なる。
束のための集束遅延計算方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 中間点アルゴリズムに基づき集束点が可
変される超音波映像化システムの配列形変換器を構成す
る個別変換素子のための集束遅延時間を計算する。遅延
変数計算部はｎ番目の集束点の個別変換素子に対応する
集束基準距離、整数集束遅延距離及び決定変数を用いて
ｎ＋１番目の集束点における対応遅延変数を計算する。
更新部は遅延変数計算部により計算された遅延変数を用
いて、個別変換素子に対応する整数集束遅延距離及び決
定変数を生成して遅延変数計算部に供給する。遅延変数
は小数点以下の桁を有する値で表現される。従って、可
変される集束点に対して小数点以下の精度と表現される
集束遅延距離が計算でき、この計算が簡単なハードウェ
アの追加のみで実現できるので、その製作費用が低廉に
なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波映像化システ
ムの実時間ディジタル集束のための集束遅延計算方法及
びその装置に関する。
ムの実時間ディジタル集束のための集束遅延計算方法及
びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波受信集束の場合、超音波パルスが
集束される反射源から配列形変換器内の変換素子までの
距離が相違する。そして、集束点が移動される場合、変
換素子から集束点までの距離の変化も相違する。従っ
て、超音波映像化システムの実時間ディジタル受信集束
のためには、反射源からの距離が相異なる変換素子に対
して他のサンプリングクロックを発生する必要がある。
集束される反射源から配列形変換器内の変換素子までの
距離が相違する。そして、集束点が移動される場合、変
換素子から集束点までの距離の変化も相違する。従っ
て、超音波映像化システムの実時間ディジタル受信集束
のためには、反射源からの距離が相異なる変換素子に対
して他のサンプリングクロックを発生する必要がある。
【０００３】かかる必要に応じて、バン アーケン ジ
ェイ．アール著「効率的な楕円描画アルゴリズム」、IE
EE コンピュータグラフィックおよびアプリケーション
マガジン、１９９８４年発行、第４巻のNO. ９ 第２４
頁から第３５頁（Van Aken,J.R.、“An efficient elli
pse-drawing algorithm”、IEEE Computer Graphicsand
Application Magazine,vol.4 no.9 pp.24-35,1984）に
載せてある中間点アルゴリズム(midpoint algorithm)に
基づき実時間ディジタル受信集束方法及び装置が本願の
発明者により提案された。本願の発明者により提案され
たディジタル受信集束方法及び装置は、サンプリングク
ロックの発生のために整数集束遅延距離を定め、定めら
れた整数集束遅延距離を用いて各変換素子のためのサン
プリングクロックを発生する。整数集束遅延距離の決定
を説明する前に、図１に基づき特定集束点に関わる変換
素子の幾何学的関係を説明すれば次の通りである。
ェイ．アール著「効率的な楕円描画アルゴリズム」、IE
EE コンピュータグラフィックおよびアプリケーション
マガジン、１９９８４年発行、第４巻のNO. ９ 第２４
頁から第３５頁（Van Aken,J.R.、“An efficient elli
pse-drawing algorithm”、IEEE Computer Graphicsand
Application Magazine,vol.4 no.9 pp.24-35,1984）に
載せてある中間点アルゴリズム(midpoint algorithm)に
基づき実時間ディジタル受信集束方法及び装置が本願の
発明者により提案された。本願の発明者により提案され
たディジタル受信集束方法及び装置は、サンプリングク
ロックの発生のために整数集束遅延距離を定め、定めら
れた整数集束遅延距離を用いて各変換素子のためのサン
プリングクロックを発生する。整数集束遅延距離の決定
を説明する前に、図１に基づき特定集束点に関わる変換
素子の幾何学的関係を説明すれば次の通りである。
【０００４】図１に示した配列形変換器１は、一次元線
形配列を有し、各変換素子１Ａは横軸に沿って一定間隔
に配列されている。配列形変換器１の中心は原点“０”
に位置する。ｘは各変換素子の中心からの横軸座標であ
り、θは線形配列の場合一般に０の操縦角(steering an
gle)、ｒは配列形変換器の中心に位置した変換素子と集
束点Ｐとの距離である集束基準距離、ｌは残りの変換素
子の各々に対する実数集束遅延距離である。
形配列を有し、各変換素子１Ａは横軸に沿って一定間隔
に配列されている。配列形変換器１の中心は原点“０”
に位置する。ｘは各変換素子の中心からの横軸座標であ
り、θは線形配列の場合一般に０の操縦角(steering an
gle)、ｒは配列形変換器の中心に位置した変換素子と集
束点Ｐとの距離である集束基準距離、ｌは残りの変換素
子の各々に対する実数集束遅延距離である。
【０００５】超音波の進む媒質が均質性を有する非減衰
媒質の場合、図１に関わる定義を用いれば、各変換素子
の集束遅延時間は次の数式１で示される距離ｌを超音波
が進む時間で表示される。
媒質の場合、図１に関わる定義を用いれば、各変換素子
の集束遅延時間は次の数式１で示される距離ｌを超音波
が進む時間で表示される。
【数１】ｌ＝（ｒ2 ＋αｒ＋β）1/2 −ｒ
【０００６】上記の数式１において、α＝２ｘｓｉｎθ
及びβ＝ｘ2 であり、ｒは反射源（図示せず）までの距
離に応じて可変され、θは走査線に対して不変である。
そして、ｘは与えられた変換素子に対して一定した定数
値を有する。従って、与えられたｒに対して上記の数式
１を満たす実数ｌを求められれば、集束遅延時間が得ら
れるので、該当変換素子に対するサンプリングクロック
を発生し得る。
及びβ＝ｘ2 であり、ｒは反射源（図示せず）までの距
離に応じて可変され、θは走査線に対して不変である。
そして、ｘは与えられた変換素子に対して一定した定数
値を有する。従って、与えられたｒに対して上記の数式
１を満たす実数ｌを求められれば、集束遅延時間が得ら
れるので、該当変換素子に対するサンプリングクロック
を発生し得る。
【０００７】上記の数式１においてｒを移項した後両辺
を二乗すれば、次の数式２で表示される関数ｆ（ｒ、
ｌ）を得る。
を二乗すれば、次の数式２で表示される関数ｆ（ｒ、
ｌ）を得る。
【数２】ｆ（ｒ、ｌ）＝ｌ2 ＋２ｌｒ−αｒ−β＝０
【０００８】数式２において、係数が全て整数であり、
ｒとｌが常に次の数式３で表現される条件を満たす場
合、超音波映像化システムは集束遅延距離の計算に中間
点アルゴリズムが使用できるようになる。
ｒとｌが常に次の数式３で表現される条件を満たす場
合、超音波映像化システムは集束遅延距離の計算に中間
点アルゴリズムが使用できるようになる。
【数３】−１≦ｄｌ／ｄｒ≦０
【０００９】中間点アルゴリズムを用いて次の地点を選
択する過程を図２に基づき説明すれば次の通りである。
図２において実線で示した二本の曲線が近似化の必要な
二つの場合の連続する曲線を示すとき、図２の地点Ａ
（Ｘn 、Ｙn ）がｎ番目の描き段階で選択されれば、ｎ
＋１番目の描き段階における地点はＢ（Ｘn+1 、Ｙn ）
またはＤ（Ｘn+1 、Ｙn −１）のうちの一つとなる。こ
の二つのうち一つを最終的に決定するために決定変数ｄ
n が使用される。決定変数ｄn の値が０より大きければ
曲線がＤ（Ｘn+1 、Ｙn −１）に近づいていると、そし
てｄn の値が０より小さければ曲線がＢ（Ｘn+1 、Ｙn)
に近づいていると決定される。この決定変数ｄn は数式
２で使用された表記をそのまま使用すれば次の数式４と
定義される。
択する過程を図２に基づき説明すれば次の通りである。
図２において実線で示した二本の曲線が近似化の必要な
二つの場合の連続する曲線を示すとき、図２の地点Ａ
（Ｘn 、Ｙn ）がｎ番目の描き段階で選択されれば、ｎ
＋１番目の描き段階における地点はＢ（Ｘn+1 、Ｙn ）
またはＤ（Ｘn+1 、Ｙn −１）のうちの一つとなる。こ
の二つのうち一つを最終的に決定するために決定変数ｄ
n が使用される。決定変数ｄn の値が０より大きければ
曲線がＤ（Ｘn+1 、Ｙn −１）に近づいていると、そし
てｄn の値が０より小さければ曲線がＢ（Ｘn+1 、Ｙn)
に近づいていると決定される。この決定変数ｄn は数式
２で使用された表記をそのまま使用すれば次の数式４と
定義される。
【数４】ｄn ＝４・ｆ（ｒn+1 、ｉn −０．５）
【００１０】ここで、ｉn はｆ（ｒn 、ｌn)＝０を満た
すｌn に最も近い整数である。従って、決定変数ｄn の
値がわかれば、ｄn+1 の値、ｎ＋１番目の整数集束遅延
距離ｉn+1 及び集束基準距離ｒn+1 はｒ及びｉに関わる
単位距離が定義された幾何学的二次元平面上で決定され
得る。従って、可変される集束距離に対して実時間で集
束遅延距離が計算できる。
すｌn に最も近い整数である。従って、決定変数ｄn の
値がわかれば、ｄn+1 の値、ｎ＋１番目の整数集束遅延
距離ｉn+1 及び集束基準距離ｒn+1 はｒ及びｉに関わる
単位距離が定義された幾何学的二次元平面上で決定され
得る。従って、可変される集束距離に対して実時間で集
束遅延距離が計算できる。
【００１１】しかし、さらに精密な整数集束遅延距離ｉ
が求めたい場合、単位距離を小さく取るべきである。こ
れを実現するためには、クロック周波数が高くなければ
ならない。これは結局高速のハードウェアを必要とす
る。高速ハードウェアを使用しないためには、ｉ軸（ま
たはｌ軸）とｒ軸のスケールを相違させれば、すなわち
ｉ軸は緻密にとり、ｒ軸は粗くとればよい。しかし、こ
の場合、ｒの単位距離が小さい際前述した数式３で表現
された条件を満たし難くなる。
が求めたい場合、単位距離を小さく取るべきである。こ
れを実現するためには、クロック周波数が高くなければ
ならない。これは結局高速のハードウェアを必要とす
る。高速ハードウェアを使用しないためには、ｉ軸（ま
たはｌ軸）とｒ軸のスケールを相違させれば、すなわち
ｉ軸は緻密にとり、ｒ軸は粗くとればよい。しかし、こ
の場合、ｒの単位距離が小さい際前述した数式３で表現
された条件を満たし難くなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した問題
点を解決するために案出されたもので、その目的はさら
に精密な集束遅延が求められる方法及び装置を提供する
ことである。
点を解決するために案出されたもので、その目的はさら
に精密な集束遅延が求められる方法及び装置を提供する
ことである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために本発明の方法は、中間点アルゴリズムに基づき集
束点が可変される超音波映像化システムの配列形変換器
を構成する変換素子のそれぞれのための集束遅延距離を
計算する方法は、（ａ）ｎ＋１番目の集束点における個
別変換素子に対応する遅延変数を、ｎ番目の集束点にお
ける前記個別変換素子に対応する集束基準距離、整数集
束遅延距離及び決定変数を用いて計算する段階と、
（ｂ）ｎ＋１番目の集束点における前記個別素子に対応
する集束基準距離、整数集束遅延距離及び決定変数を、
前記段階（ａ）の遅延変数を用いて計算する段階と、
（ｃ）段階（ａ）で計算された遅延変数及び前記段階
（ｂ）で計算された整数集束遅延距離を加算して、ｎ＋
１番目の集束点における前記個別変換素子に対応する集
束遅延距離を生成する段階を含む。
ために本発明の方法は、中間点アルゴリズムに基づき集
束点が可変される超音波映像化システムの配列形変換器
を構成する変換素子のそれぞれのための集束遅延距離を
計算する方法は、（ａ）ｎ＋１番目の集束点における個
別変換素子に対応する遅延変数を、ｎ番目の集束点にお
ける前記個別変換素子に対応する集束基準距離、整数集
束遅延距離及び決定変数を用いて計算する段階と、
（ｂ）ｎ＋１番目の集束点における前記個別素子に対応
する集束基準距離、整数集束遅延距離及び決定変数を、
前記段階（ａ）の遅延変数を用いて計算する段階と、
（ｃ）段階（ａ）で計算された遅延変数及び前記段階
（ｂ）で計算された整数集束遅延距離を加算して、ｎ＋
１番目の集束点における前記個別変換素子に対応する集
束遅延距離を生成する段階を含む。
【００１４】本発明の目的を達成するため本発明の装置
は、中間点アルゴリズムに基づき集束点が可変される超
音波映像化システムの配列形変換器を構成する変換素子
のための集束遅延距離を計算する装置は、ｎ＋１番目の
集束点における個別変換素子に対応する遅延変数を、ｎ
番目の集束点における前記個別変換素子に対応する集束
基準距離、整数集束遅延距離及び決定変数を用いて計算
する遅延変数計算手段と、前記遅延変数計算手段により
計算された遅延変数を用いて、ｎ＋１番目の集束点にお
ける前記個別変換素子に対応する整数集束遅延距離及び
決定変数を生成して前記遅延変数計算手段に供給する更
新手段を含む。
は、中間点アルゴリズムに基づき集束点が可変される超
音波映像化システムの配列形変換器を構成する変換素子
のための集束遅延距離を計算する装置は、ｎ＋１番目の
集束点における個別変換素子に対応する遅延変数を、ｎ
番目の集束点における前記個別変換素子に対応する集束
基準距離、整数集束遅延距離及び決定変数を用いて計算
する遅延変数計算手段と、前記遅延変数計算手段により
計算された遅延変数を用いて、ｎ＋１番目の集束点にお
ける前記個別変換素子に対応する整数集束遅延距離及び
決定変数を生成して前記遅延変数計算手段に供給する更
新手段を含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の望ましい一実施例を詳述する。本発明は基本的にｄ
n が０に一層近くなるｉを求めることである。言い換え
れば、ｎ＋１番目の整数集束遅延距離を得るために次の
数式５を満たす遅延変数ｅnを実時間的に簡単に計算す
る。
明の望ましい一実施例を詳述する。本発明は基本的にｄ
n が０に一層近くなるｉを求めることである。言い換え
れば、ｎ＋１番目の整数集束遅延距離を得るために次の
数式５を満たす遅延変数ｅnを実時間的に簡単に計算す
る。
【数５】４ｆ（ｒn+1 、ｉn ＋ｅn ）＝０
【００１６】正確なｅn を簡単な計算では求め難いの
で、現実的にはその近似値を次の手続きにより求める。
まず、数式５を１次微分してから線形近似化すれば次の
数式６となる。
で、現実的にはその近似値を次の手続きにより求める。
まず、数式５を１次微分してから線形近似化すれば次の
数式６となる。
【００１７】
【数６】 ここで、ｒn+1 はｒn に整数を加えた値であり、
【００１８】
【数７】 なので、結局、遅延変数ｅn は次の数式８で表現され
る。
る。
【００１９】
【数８】
【００２０】数式８を用いれば、一般の場合は小数点以
下３桁程度以上の精密なｉn+1 が得られ、ｒn が小さい
ときもｕ＞１０程なら、小数点以下１桁以上のｉn+1 が
得られる。この際、ｕ＞１０は単位距離であるｕが１０
より大きいという意味であり、この単位距離はマスタク
ロックの１周期間に超音波が進む距離に与えられる。例
えば、マスタクロックの周波数が５０ＭＨｚの場合、水
中の単位距離は約０．０３ｍｍなので、ｕ＞０．３ｍｍ
なら十分である。
下３桁程度以上の精密なｉn+1 が得られ、ｒn が小さい
ときもｕ＞１０程なら、小数点以下１桁以上のｉn+1 が
得られる。この際、ｕ＞１０は単位距離であるｕが１０
より大きいという意味であり、この単位距離はマスタク
ロックの１周期間に超音波が進む距離に与えられる。例
えば、マスタクロックの周波数が５０ＭＨｚの場合、水
中の単位距離は約０．０３ｍｍなので、ｕ＞０．３ｍｍ
なら十分である。
【００２１】また、もう一つの利点は、一般の整数の割
り算はかなり複雑なハードウェアを必要とするが、数式
８の場合、割り算の商が±０．５以内に定められてお
り、所望の精度のワード長である２〜３ビットの有効値
のみ計算すれば良いので、少数の加算器及びレジスタで
具現し得る。
り算はかなり複雑なハードウェアを必要とするが、数式
８の場合、割り算の商が±０．５以内に定められてお
り、所望の精度のワード長である２〜３ビットの有効値
のみ計算すれば良いので、少数の加算器及びレジスタで
具現し得る。
【００２２】図３は本発明の望ましい一実施例による可
変サンプリグクロック発生装置を示す。図３において、
遅延変数計算部３０はｎ番目の集束点における個別変換
素子に対応する集束基準距離、整数集束遅延距離及び決
定変数を用いてｎ＋１番目の集束点におけるこの個別変
換素子に対応する遅延変数を計算する。更新部４０は遅
延変数計算部３０により計算された遅延変数を用いて、
ｎ＋１番目の集束点における個別変換素子に対応する整
数集束遅延距離in+1及び決定変数ｄn+1 を計算する。さ
らに詳しくは、更新部４０は遅延変数計算部３０から受
信した遅延変数ｅn 及び内部メモリ（図示せず）に書き
込んでおいた整数集束遅延距離ｉn を加えてｎ＋１番目
の集束点における個別変換素子に応じる整数集束遅延距
離ｉn+1を算出し、前述した式８を用いてｎ＋１番目の
集束点における対応する決定変数ｄn+1 を計算する。集
束基準距離ｒn+1 はｎ番目の集束基準距離ｒn に整数を
加えることにより算出される。Ｎ＋１番目の集束点に対
応する集束基準距離ｒn+1、整数集束遅延距離ｉn+1 及
び決定変数ｄn+1 はｎ＋２番目の集束点における個別変
換素子に対応する遅延変数の計算のために遅延変数計算
部３０へ供給される。
変サンプリグクロック発生装置を示す。図３において、
遅延変数計算部３０はｎ番目の集束点における個別変換
素子に対応する集束基準距離、整数集束遅延距離及び決
定変数を用いてｎ＋１番目の集束点におけるこの個別変
換素子に対応する遅延変数を計算する。更新部４０は遅
延変数計算部３０により計算された遅延変数を用いて、
ｎ＋１番目の集束点における個別変換素子に対応する整
数集束遅延距離in+1及び決定変数ｄn+1 を計算する。さ
らに詳しくは、更新部４０は遅延変数計算部３０から受
信した遅延変数ｅn 及び内部メモリ（図示せず）に書き
込んでおいた整数集束遅延距離ｉn を加えてｎ＋１番目
の集束点における個別変換素子に応じる整数集束遅延距
離ｉn+1を算出し、前述した式８を用いてｎ＋１番目の
集束点における対応する決定変数ｄn+1 を計算する。集
束基準距離ｒn+1 はｎ番目の集束基準距離ｒn に整数を
加えることにより算出される。Ｎ＋１番目の集束点に対
応する集束基準距離ｒn+1、整数集束遅延距離ｉn+1 及
び決定変数ｄn+1 はｎ＋２番目の集束点における個別変
換素子に対応する遅延変数の計算のために遅延変数計算
部３０へ供給される。
【００２３】更新部４０は対応変換素子のｎ＋１番目の
集束点からの超音波信号獲得のためのサプリングクロッ
クを発生するサンプリングクロック発生部４２を含む。
サンプリングクロック発生部４２はｎ番目の集束点に対
応する時点からｎ＋１番目の集束点に対応する遅延変数
ｅn 及び整数集束遅延距離ｉn+1 の和である集束遅延距
離に対応する時間だけ遅延された時点にｎ＋１番目の集
束点からの超音波信号を獲得するためのサンプリングク
ロックを発生する。
集束点からの超音波信号獲得のためのサプリングクロッ
クを発生するサンプリングクロック発生部４２を含む。
サンプリングクロック発生部４２はｎ番目の集束点に対
応する時点からｎ＋１番目の集束点に対応する遅延変数
ｅn 及び整数集束遅延距離ｉn+1 の和である集束遅延距
離に対応する時間だけ遅延された時点にｎ＋１番目の集
束点からの超音波信号を獲得するためのサンプリングク
ロックを発生する。
【００２４】ｎ＋１番目の集束点に対応する集束遅延距
離の算出に用いられる遅延変数ｅnの計算過程をさらに
詳細に説明すれば次の通りである。遅延変数計算部３０
に入力するｄn 、ｒn 及びｉn はそれぞれＮビットワー
ドで構成され、通常Ｎ＝２０ほどなら十分である。従っ
て、これらを計算するためにはＮビットの加算器、マル
チプレクサ及びレジスタが必要である。一つのＮビット
加算器で具現された積算部３１は、入力するｎ番目の決
定変数ｄn の符号を反転させた結果であるデータｘを出
力する。このデータｘは第１絶対値計算器３３に伝達さ
れ、その符号ビットは符号決定器３５に伝達される。二
つのＮビット加算器で具現された演算器３２は入力する
ｒn 、ｉn 及び４に対して８ｒn ＋８ｉn ＋４の結果で
あるデータｙを出力する。このデータｙは第２絶対値計
算器３４に伝達され、その符号ビットは符号決定器３５
へ伝達される。
離の算出に用いられる遅延変数ｅnの計算過程をさらに
詳細に説明すれば次の通りである。遅延変数計算部３０
に入力するｄn 、ｒn 及びｉn はそれぞれＮビットワー
ドで構成され、通常Ｎ＝２０ほどなら十分である。従っ
て、これらを計算するためにはＮビットの加算器、マル
チプレクサ及びレジスタが必要である。一つのＮビット
加算器で具現された積算部３１は、入力するｎ番目の決
定変数ｄn の符号を反転させた結果であるデータｘを出
力する。このデータｘは第１絶対値計算器３３に伝達さ
れ、その符号ビットは符号決定器３５に伝達される。二
つのＮビット加算器で具現された演算器３２は入力する
ｒn 、ｉn 及び４に対して８ｒn ＋８ｉn ＋４の結果で
あるデータｙを出力する。このデータｙは第２絶対値計
算器３４に伝達され、その符号ビットは符号決定器３５
へ伝達される。
【００２５】第１絶対値計算器３３は一つのＮビット加
算器及び一つのＮビットマルチプレクサで具現されたも
ので、積算器３１から受信されるデータｘの絶対値ｘ１
を計算し、この絶対値ｘ１は第１減算器３６に出力され
る。そして、一つのＮビット加算器と一つのＮビットマ
ルチプレクサで具現された第２絶対値計算器３４は演算
器３２から受信されるデータｙの絶対値ｙ１を計算し、
この絶対値ｙ１は第１減算器３６及びシフタ３７へ出力
する。
算器及び一つのＮビットマルチプレクサで具現されたも
ので、積算器３１から受信されるデータｘの絶対値ｘ１
を計算し、この絶対値ｘ１は第１減算器３６に出力され
る。そして、一つのＮビット加算器と一つのＮビットマ
ルチプレクサで具現された第２絶対値計算器３４は演算
器３２から受信されるデータｙの絶対値ｙ１を計算し、
この絶対値ｙ１は第１減算器３６及びシフタ３７へ出力
する。
【００２６】一方、符号決定器３５は１ビット出力を有
する一つの排他的論理和ゲートで具現されたもので、積
算部３１及び演算器３２から受信されるデータｘ及びｙ
の符号ビットの値からデータＱ＿ＳＩＧＮを算出する。
このデータＱ＿ＳＩＧＮは符号調整器３９に供給され
る。第１減算器３６は第１絶対値計算器３３の絶対値ｘ
１から第２絶対値計算器３４の絶対値ｙ１を減算し、そ
の結果から生ずるキャリビットｃ１及び減算結果値ｘ２
を符号調整器３９及び第２減算器３８にそれぞれ出力す
る。シフタ３７は第２絶対値計算器３４から供給される
絶対値ｙ１を右側に１ビットほどシフトさせ、その結果
から生ずるデータｙ２は第２減算器３８へ供給される。
第２減算器３８は第１減算器３６の出力データｘ２から
シフタ３７からのデータｙ２を減算し、その結果から生
ずるキャリビットｃ２は符号調整器３９へ供給される。
する一つの排他的論理和ゲートで具現されたもので、積
算部３１及び演算器３２から受信されるデータｘ及びｙ
の符号ビットの値からデータＱ＿ＳＩＧＮを算出する。
このデータＱ＿ＳＩＧＮは符号調整器３９に供給され
る。第１減算器３６は第１絶対値計算器３３の絶対値ｘ
１から第２絶対値計算器３４の絶対値ｙ１を減算し、そ
の結果から生ずるキャリビットｃ１及び減算結果値ｘ２
を符号調整器３９及び第２減算器３８にそれぞれ出力す
る。シフタ３７は第２絶対値計算器３４から供給される
絶対値ｙ１を右側に１ビットほどシフトさせ、その結果
から生ずるデータｙ２は第２減算器３８へ供給される。
第２減算器３８は第１減算器３６の出力データｘ２から
シフタ３７からのデータｙ２を減算し、その結果から生
ずるキャリビットｃ２は符号調整器３９へ供給される。
【００２７】符号調整器３９は一つの２ビット加算器と
２ビットマルチプレクサで具現されたもので、キャリビ
ットｃ１を最大有効ビットＭＳＢに、そしてキャリビッ
トｃ２を最小有効ビットＬＳＢにする２ビットデータを
生成する。符号調整器３９は符号決定器３５から供給さ
れるデータＧ＿ＳＩＧＮをキャリビットｃ１及びｃ２で
構成された２ビットデータの符号として使用する。従っ
て、符号調整器３９から最終的に出力される遅延変数ｅ
n はデータＱ＿ＳＩＮＧを符号ビットにし、ｃ１及びｃ
２からなる３ビットのデータとなる。
２ビットマルチプレクサで具現されたもので、キャリビ
ットｃ１を最大有効ビットＭＳＢに、そしてキャリビッ
トｃ２を最小有効ビットＬＳＢにする２ビットデータを
生成する。符号調整器３９は符号決定器３５から供給さ
れるデータＧ＿ＳＩＧＮをキャリビットｃ１及びｃ２で
構成された２ビットデータの符号として使用する。従っ
て、符号調整器３９から最終的に出力される遅延変数ｅ
n はデータＱ＿ＳＩＮＧを符号ビットにし、ｃ１及びｃ
２からなる３ビットのデータとなる。
【００２８】遅延変数計算部３０から出力する遅延変数
ｅn は更新部４０に供給されｎ＋１番目の集束点のため
のサンプリングクロックの発生に用いられる。一方、遅
延変数の計算速度がかなり早くなければならない場合、
パイプラインレジスタを使用してパイプライン演算すれ
ば良い。
ｅn は更新部４０に供給されｎ＋１番目の集束点のため
のサンプリングクロックの発生に用いられる。一方、遅
延変数の計算速度がかなり早くなければならない場合、
パイプラインレジスタを使用してパイプライン演算すれ
ば良い。
【００２９】図３の実施例は一つの変換素子のための遅
延変数を計算することで説明したが、前述した説明は配
列形変換器を構成する他の変換素子に対しても同様に適
用できることは明らかである。前述した実施例ではサン
プリングクロックの発生に関して本発明を説明したが、
本発明は、後述する通り多様な変形が可能である。整数
集束遅延距離及び対応遅延変数は一般のアナログビーム
フォーマで受信された超音波信号のアナログ的な遅延の
ための遅延タップの制御信号として使用できる。
延変数を計算することで説明したが、前述した説明は配
列形変換器を構成する他の変換素子に対しても同様に適
用できることは明らかである。前述した実施例ではサン
プリングクロックの発生に関して本発明を説明したが、
本発明は、後述する通り多様な変形が可能である。整数
集束遅延距離及び対応遅延変数は一般のアナログビーム
フォーマで受信された超音波信号のアナログ的な遅延の
ための遅延タップの制御信号として使用できる。
【００３０】１９９４年９月６日付け発行のアメリカ特
許第５，３４５，４２６号の「ディジタル位相配列形超
音波ビームフォーマのための遅延補間器」(delay inter
polator for digital phased array ultrasound beamfo
rmers)」は各チャンネルで受信される超音波信号を粗く
サンプリングしてから、映像化に使用されるデータを補
間を通して生成する技術を開示する。本発明により計算
された遅延変数及び対応する整数集束遅延距離は補間に
用いるデータ集合の決定に使用でき、遅延変数は補間係
数の決定に使用することも可能である。
許第５，３４５，４２６号の「ディジタル位相配列形超
音波ビームフォーマのための遅延補間器」(delay inter
polator for digital phased array ultrasound beamfo
rmers)」は各チャンネルで受信される超音波信号を粗く
サンプリングしてから、映像化に使用されるデータを補
間を通して生成する技術を開示する。本発明により計算
された遅延変数及び対応する整数集束遅延距離は補間に
用いるデータ集合の決定に使用でき、遅延変数は補間係
数の決定に使用することも可能である。
【００３１】ヒューレッドパッカードジャーナル、１９
８３年１２月、第１２号、第３４巻の第１３頁から第２
０頁(Hewlett Packard Journal Vol.34 、No. 12、Dec.
1983 、pp.13-20) に掲載されたロナルド ディ．ガッ
ケ，ジェームス ティー．フェアサイドおよびシンディ
エム．カラプ(Ronald D.Gatzke, James T.Fearnside,
and Sydney M.Karp）著の「位相配列型超音波変換器用
電子スキャナ（Electronic Scanner for a Phased-Arra
y Ultrasound Transducer ）という論文によれば、本発
明による遅延変数及び対応する整数集束遅延距離は、Ｒ
Ｆ信号の位相を回転させるために使用できる。これは、
１サンプル間隔のうちＲＦエンベロープがさほど変わら
ないという点を用いる。
８３年１２月、第１２号、第３４巻の第１３頁から第２
０頁(Hewlett Packard Journal Vol.34 、No. 12、Dec.
1983 、pp.13-20) に掲載されたロナルド ディ．ガッ
ケ，ジェームス ティー．フェアサイドおよびシンディ
エム．カラプ(Ronald D.Gatzke, James T.Fearnside,
and Sydney M.Karp）著の「位相配列型超音波変換器用
電子スキャナ（Electronic Scanner for a Phased-Arra
y Ultrasound Transducer ）という論文によれば、本発
明による遅延変数及び対応する整数集束遅延距離は、Ｒ
Ｆ信号の位相を回転させるために使用できる。これは、
１サンプル間隔のうちＲＦエンベロープがさほど変わら
ないという点を用いる。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による方法及
び装置は、可変される集束点に対して小数点以下の精度
と表現される集束遅延距離が求められる。従って、小数
点以下の精度と表現される集束遅延距離の計算を簡単な
ハードウェアの追加のみで実現できるので、その製作費
用が安価な利点がある。
び装置は、可変される集束点に対して小数点以下の精度
と表現される集束遅延距離が求められる。従って、小数
点以下の精度と表現される集束遅延距離の計算を簡単な
ハードウェアの追加のみで実現できるので、その製作費
用が安価な利点がある。
【図１】配列形変換器の個別変換素子に対する集束遅延
を説明するための幾何学的概念図である。
を説明するための幾何学的概念図である。
【図２】中間点アルゴリズムの決定変数を用いた次の地
点の選択を説明するための図である。
点の選択を説明するための図である。
【図３】本発明の望ましい一実施例による可変サンプリ
ングクロック発生装置を示すブロック図である。
ングクロック発生装置を示すブロック図である。
３０ 遅延変数計算部 ４０ 更新部 ４２ サンプリングクロック発生部
Claims (10)
- 【請求項１】 中間点アルゴリズムに基づき集束点が可
変される超音波映像化システムの配列形変換器を構成す
る変換素子のそれぞれのための集束遅延距離を計算する
方法において、 （ａ）ｎ＋１番目の集束点における個別変換素子に対応
する遅延変数を、ｎ番目の集束点における前記個別変換
素子に対応する集束基準距離、整数集束遅延距離及び決
定変数を用いて計算する段階と、 （ｂ）ｎ＋１番目の集束点における前記個別素子に対応
する集束基準距離、整数集束遅延距離及び決定変数を、
前記段階（ａ）の遅延変数を用いて計算する段階と、 （ｃ）段階（ａ）で計算された遅延変数及び前記段階
（ｂ）で計算された整数集束遅延距離を加算して、ｎ＋
１番目の集束点における前記個別変換素子に対応する集
束遅延距離を生成する段階を含むことを特徴とする実時
間ディジタル集束のための集束遅延計算方法。 - 【請求項２】 前記遅延変数は小数点以下の桁を有する
値で表現されることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 前記ｎ＋１番目の集束点の特定変換素子
に対応する遅延変数（ｅn ）は次の数式により計算され
こと、 ｅn ＝−ｄn ／｛８（ｉn ＋ｒn ＋１／２）｝ ただし、ｄn 、ｉn 及びｒn はそれぞれｎ番目の集束点
に対応する決定変数、整数集束遅延距離及び集束基準距
離であること、を特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記段階（ｃ）で得られた集束遅延距離
は対応変換素子のｎ＋１番目の集束点からの超音波信号
獲得のためのサンプリングクロックの発生に用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記段階（ｃ）で得られた集束遅延距離
はアナログビームフォーマで受信された超音波信号のア
ナログ的な遅延の制御に用いられることを特徴とする請
求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 中間点アルゴリズムに基づき集束点が可
変される超音波映像化システムの配列形変換器を構成す
る変換素子のための集束遅延距離を計算する装置におい
て、 ｎ＋１番目の集束点における個別変換素子に対応する遅
延変数を、ｎ番目の集束点における前記個別変換素子に
対応する集束基準距離、整数集束遅延距離及び決定変数
を用いて計算する遅延変数計算手段と、 前記遅延変数計算手段により計算された遅延変数を用い
て、ｎ＋１番目の集束点における前記個別変換素子に対
応する整数集束遅延距離及び決定変数を生成して前記遅
延変数計算手段に供給する更新手段を含むことを特徴と
する実時間ディジタル集束のための集束遅延計算装置。 - 【請求項７】 前記遅延変数は小数点以下の桁を有する
値で表現されることを特徴とする請求項６に記載の装
置。 - 【請求項８】 前記ｎ＋１番目の集束点の特定変換素子
に対応する遅延変数（ｅn ）は次の数式により計算され
ること、 ｅn ＝−ｄn ／｛８（ｉn ＋ｒn ＋１／２）｝ ただし、ｄn 、ｉn 及びｒn はそれぞれｎ番目の集束点
における前記特定変換素子に対応する決定変数、整数集
束遅延距離及び集束基準距離であること、を特徴とする
請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 前記更新手段は前記遅延変数計算手段に
より計算された遅延変数を用いて、対応する変換素子の
ｎ＋１番目の集束点からの超音波信号獲得のためのサン
プリングクロックを発生するサンプリングクロック発生
器を含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記サンプリングクロック発生器は遅
延変数と対応する整数集束遅延距離の和に基づき該当変
換素子のためのサンプリングクロックを発生することを
特徴とする請求項９に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970003418A KR100252727B1 (ko) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | 실시간디지털집속을위한집속지연계산방법및그장치 |
| KR97-3418 | 1997-02-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10227770A true JPH10227770A (ja) | 1998-08-25 |
| JP2839883B2 JP2839883B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=19496387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10022232A Expired - Lifetime JP2839883B2 (ja) | 1997-02-04 | 1998-02-03 | 実時間ディジタル集束のための集束遅延計算方法及びその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5836881A (ja) |
| EP (1) | EP0856831B1 (ja) |
| JP (1) | JP2839883B2 (ja) |
| KR (1) | KR100252727B1 (ja) |
| DE (1) | DE69831823T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008149139A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Industry-Univ Cooperation Foundation Sogang Univ | ポストフィルタリングを利用した小数遅延フィルタに基づくビーム形成装置及び方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2277473B1 (es) * | 2004-01-30 | 2008-07-16 | Consejo Sup. Investig. Cientificas | Composicion coherente de señales por correccion focal progresiva. |
| KR100947824B1 (ko) * | 2006-03-29 | 2010-03-18 | 주식회사 메디슨 | 초음파 시스템에서 시그마-델타 아날로그-디지털 변환기를이용한 수신 집속 장치 |
| KR20120067535A (ko) * | 2010-12-16 | 2012-06-26 | 삼성메디슨 주식회사 | 미드 포인트 알고리즘에 기초하여 ｈｐｒｆ 도플러 영상을 제공하는 초음파 시스템 및 방법 |
| TWI470258B (zh) | 2013-05-07 | 2015-01-21 | Ind Tech Res Inst | 非線性動態聚焦控制方法 |
| US10405829B2 (en) | 2014-12-01 | 2019-09-10 | Clarius Mobile Health Corp. | Ultrasound machine having scalable receive beamformer architecture comprising multiple beamformers with common coefficient generator and related methods |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5230340A (en) * | 1992-04-13 | 1993-07-27 | General Electric Company | Ultrasound imaging system with improved dynamic focusing |
| US5581517A (en) * | 1994-08-05 | 1996-12-03 | Acuson Corporation | Method and apparatus for focus control of transmit and receive beamformer systems |
| US5522391A (en) * | 1994-08-09 | 1996-06-04 | Hewlett-Packard Company | Delay generator for phased array ultrasound beamformer |
| US5608690A (en) * | 1995-03-02 | 1997-03-04 | Acuson Corporation | Transmit beamformer with frequency dependent focus |
| US5653236A (en) * | 1995-12-29 | 1997-08-05 | General Electric Company | Apparatus for real-time distributed computation of beamforming delays in ultrasound imaging system |
| US5724972A (en) * | 1996-05-02 | 1998-03-10 | Acuson Corporation | Method and apparatus for distributed focus control with slope tracking |
-
1997
- 1997-02-04 KR KR1019970003418A patent/KR100252727B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-01-30 EP EP98101598A patent/EP0856831B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-01-30 DE DE69831823T patent/DE69831823T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-03 US US09/018,007 patent/US5836881A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-03 JP JP10022232A patent/JP2839883B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008149139A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Industry-Univ Cooperation Foundation Sogang Univ | ポストフィルタリングを利用した小数遅延フィルタに基づくビーム形成装置及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2839883B2 (ja) | 1998-12-16 |
| KR19980067407A (ko) | 1998-10-15 |
| DE69831823D1 (de) | 2005-11-17 |
| DE69831823T2 (de) | 2006-07-13 |
| EP0856831A3 (en) | 2001-07-04 |
| EP0856831A2 (en) | 1998-08-05 |
| KR100252727B1 (ko) | 2000-04-15 |
| EP0856831B1 (en) | 2005-10-12 |
| US5836881A (en) | 1998-11-17 |
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