JPH1057374A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイドローブ等の不要応答成分を抑制でき、
分解能が良いＢモード像が得られる超音波診断装置を提
供する。 【解決手段】 超音波プローブ２の振動素子群を形成す
る複数の振動素子５−１〜５−５は時分割で順次駆動さ
れ、順次得られたエコー信号は乗算器１４−１，１４−
２等で直交検波された後、Ａ／Ｄ変換器１６−１，１６
−２により複素データに変換され、実数データ成分及び
虚数データ成分はそれぞれ波面メモリ１７−１，１７−
２に格納され、波面ローカスＬＵＴ１８により観測点を
焦点としたアドレス情報により波面ローカスＬＵＴ１８
から読み出された各データは位相補正回路１９に入力さ
れ、各振動素子の遅延時間に対応した位相を一致させる
位相の回転補正がされた後、加算してビーム合成を行う
ことにより、位相精度の高い、つまり分解能が高いＢモ
ード像を得ることを可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体の超音波断層
像を表示する超音波診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生体内に超音波パルスを発射し、生体内
組織からの反射波を受信し、この受信信号を処理して生
体の超音波断層像を得る超音波診断装置がある。この装
置では、Ｘ線診断装置のようにＸ線写真を得る際に患者
をＸ線で被爆させてしまうことなく、断層像を得ること
が可能となるため、産婦人科での検診等に広く用いられ
ている。

【０００３】図１５は、従来例の開口合成法を採用した
超音波診断装置５１のブロック構成の一例を示す。超音
波プローブ５２はアレイ状に配置された複数の超音波振
動素子５３−１ないし５３−５からなる振動素子群を有
する。

【０００４】また、送信信号発生回路５４は送信駆動回
路５５に接続された送信アンプ５６−１ないし５６−５
を経てそれぞれ超音波振動素子５３−１ないし５３−５
と接続され、各超音波振動素子５３−１ないし５３−５
に送信信号を印加し、超音波パルスを対象物体側に放射
できるようにしている。

【０００５】また、各超音波振動素子５３−１ないし５
３−５はそれぞれ信号線を介してマルチプレクサ５７に
接続され、振動素子群から１個の振動素子５３−ｉ（ｉ
＝１〜５の１つ）を選択する。送信に用いられた振動素
子５３−ｉと同じ振動素子５３−ｉをマルチプレクサ５
７で選択し、観測対象組織側の音響インピーダンスの変
化部分で反射された超音波パルスを受信して、電気信号
に変換し、得られた超音波受信信号（エコー信号）を受
信増幅回路５８に入力する。この受信増幅回路５８はＳ
ＴＣコントロール回路５９により制御され、所定の大き
さに増幅される。

【０００６】この受信増幅回路５８の出力信号は、バン
ドパスフィルタ６０に入力され、不要な雑音を除去した
後、Ａ／Ｄ変換器６１でディジタル信号に変換された
後、波面データを記憶する波面メモリ６２へ格納され
る。

【０００７】この動作を、マルチプレクサ５７で振動素
子５３−５まで切り替えて行う。振動素子５３−５まで
切り替えて波面メモリ６２にデータ格納後、波面ローカ
スＬＵＴ６３で発生するアドレスをもとに、波面メモリ
６２から合成しようとする焦点に対応するデータを取り
出し、加算回路６４−１、６４−２で加算処理を行い、
２乗器６５−１、６５−２で２乗演算される。

【０００８】ここで、加算回路６４−１、６４−２及び
２乗器６５−１、６５−２が２系統あるのは、実数成分
と虚数成分とを分けて加算と２乗演算を処理するためで
あり、波面ローカスＬＵＴ６３からも実数用ローカスと
虚数用ローカスの２種類のアドレスが発生される。これ
より、得られた実数データと虚数データは加算器６６に
より加算されてビーム合成処理された後、ＤＳＣ６７へ
出力される。このような、直交サンプリング法を用いた
複素数的に合成処理する方向は特願平７−６２４４４号
に詳細に説明されている。

【０００９】図１６は、図１５の従来例における直交サ
ンプリング法により、受信したエコー信号をＡ／Ｄ変換
器６１で量子化されたデータが波面メモリ６２に格納さ
れた様子を模式的に示すものである。ここで、図１６の
ａ１，ａ２等で示す○は量子化されたデータのサンプル
点を、●は実数用波面ローカス上にあるサンプル点を、
◎は●で示す実数用波面ローカス上から９０°位相がず
れた虚数用波面ローカス上にあるサンプル点を示す。

【００１０】例えば、中心周波数が７．５ＭＨｚのエコ
ー信号をサンプリング周波数６０ＭＨｚでサンプリング
した場合、エコー信号の１周期Ｔのサンプル数は、６０
／７．５＝８となる。このサンプル間の時間ｔを、位相
へ換算すると３６０°／８サンプル＝４５°である。

【００１１】従来例の方式では、図１６に示す実数用及
び虚数用波面ローカス上のサンプル点のデータを取り出
し、これを実数及び虚数の各加算回路で分けて加算して
２乗し、それらを加算することによって焦点の合成出力
を得る。

【００１２】この波面ローカスは、画像化しようとする
点を焦点として、この焦点と各振動素子との超音波伝搬
に対する相対的な位置関係によって決まる一種のアドレ
ス情報である。この波面ローカスを変化させることによ
り、表示領域をカバーするように焦点位置を２次元的に
変えて、表示領域に対するＢモードの超音波断層像を得
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した方法では、エ
コー信号をＡ／Ｄ変換器６１で量子化し、これより得ら
れたデータを実数成分用及び虚数成分用の波面ローカス
に沿って複素データとして取り出し、Ｂモード像を合成
する。受信信号を離散化した信号として記憶することに
より信号の遅延処理を行うビーム形成法に関して記述し
た文献（「離散的処理による超音波ビームの形成とその
方式」 片倉ら著，日本音響学会誌４４巻７号）による
と、このような直交サンプリング法による合成では、不
要応答成分を低下させるために高い時間精度（位相精
度）が要求される。

【００１４】しかしながら、上述した先行例では、現実
に使用しているＡ／Ｄ変換器６１の変換速度に限界があ
るため、Ａ／Ｄ変換された１周期分のエコー信号は８サ
ンプルと量子化が粗く、位相精度に換算すると４５°の
位相である。このように低い位相精度で合成を行うと、
得られるＢモード像に不要応答成分であるサイドローブ
が現れ、分解能の高い鮮明なＢモード像或いは超音波断
層像が得られないという問題がある。

【００１５】このようなサイドローブを抑えるには、エ
コー信号に対する量子化を細かくして高い時間精度を実
現すれば良い。しかし、これを実現するには高速なＡ／
Ｄ変換器と大容量のメモリが必要となり、コストがかか
りすぎたり、構成が複雑になるという問題がある。

【００１６】本発明はこのような問題点を考慮してなさ
れたもので、サイドローブ等の不要応答成分を抑制で
き、分解能が良いＢモード像が得られる超音波診断装置
を提供することを目的とする。また、ディジタル信号へ
変換してビーム合成処理する回路において、安価で比較
的単純なビーム合成回路を提供することを目的の１つと
している。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、受信したエコー信号からディジタルの複
素データを生成する複素データ生成回路と、複素データ
を格納する波面メモリと、波面メモリに格納された複素
データを読み出す回路と、読み出した複素データの位相
を各振動素子で決まる遅延時間に対応して複素ベクトル
的な位相補正により位相を合わせる処理を行い、ビーム
合成を行う位相補正回路とを設けた構成とした。

【００１８】上記構成により、波面メモリに格納された
複素データに対して、各振動素子毎に位相がまちまちの
複素データの位相を位相補正回路によりその位相を揃え
る処理を行った後、ビーム合成をすることにより、サイ
ドローブの影響を抑制した分解能の高いＢモード像を得
ることを可能にしている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態の超音波診断装置１の構成を示す。この超音波診断装
置１は体腔内に挿入され、超音波の送受を行う超音波プ
ローブ２と、この超音波プローブ２の後端が接続され、
超音波を励振する送信信号と受信して得られたエコー信
号に対する信号処理を行う超音波処理装置３と、この超
音波処理装置３から出力される映像信号を表示するモニ
タ４とから構成される。

【００２０】超音波プローブ２は細長のプローブ本体の
先端部には、音響ー電気変換する圧電素子からなる複数
の超音波振動素子（単に、振動素子と略記）５−１ない
し５−５が一定間隔等でアレイ状に並べられて形成され
た振動素子群が設けられている。各振動素子５−ｉ（ｉ
＝１ないし５）はプローブ本体内を挿通された信号線を
介して、その後端のコネクタに接続され、そのコネクタ
は着脱自在で超音波処理装置３と接続される。

【００２１】この超音波処理装置３は送信信号（或いは
送信駆動信号）を発生する送信信号発生器６を有し、こ
の送信信号発生器６から出力される所定の中心周波数の
送信信号はこの超音波処理装置３内の各回路のタイミン
グを制御するタイミングコントロール回路７に入力され
ると共に、送信信号の出力先を制御する送信駆動制御回
路８に入力される。

【００２２】そして、送信駆動制御回路８の出力端には
複数の送信アンプ９−１ないし９−５が接続されてお
り、送信駆動制御回路８により１つの送信アンプ９−ｉ
が選択され、選択された送信アンプ９−ｉに接続された
振動素子５−ｉに送信信号を増幅してパルス的に印加
し、その振動素子５−ｉを短い時間励振させて超音波を
体腔内の臓器等の観測対象物体側にパルス的に送波（発
射）する。

【００２３】送波された超音波パルス或いはビームは、
音響インピーダンスの変化部分で反射され、超音波エコ
ーとなり、その一部が振動素子５−ｉで受信され、電気
信号に変換されて（超音波）エコー信号或いは超音波受
信信号となる。各振動素子５−ｉはそれぞれ信号線を介
してマルチプレクサ１０に接続され、送信に使用された
振動素子５−ｉと同じ振動素子５−ｉがマルチプレクサ
１０により選択され、エコー信号は後段の受信増幅回路
１１に入力される。

【００２４】なお、送信駆動制御回路８及びマルチプレ
クサ１０とによる選択は、タイミングコントロール回路
７からの所定のタイミングで互いに同期して順次切り換
えられる。つまり、送信に使用された振動素子５−ｉと
同じ振動素子５−ｉによるエコー信号がマルチプレクサ
１０を経て受信増幅回路１１に入力される。

【００２５】この受信増幅回路１１のゲイン制御端はＳ
ＴＣコントロール回路１２と接続され、ＳＴＣコントロ
ール回路１２は受信増幅回路１１のゲインを制御し、Ｓ
ＴＣ制御を行う。この受信増幅回路１１を経て増幅され
たエコー信号はバンドパスフィルタ（以下ＢＰＦと略
す）１３に入力され、送信信号の周波数帯域以外の高域
側及び低域側の不用な周波数成分が除去された後、送信
信号を参照信号として直交検波を行う乗算器１４−１及
び１４−２に入力される。

【００２６】乗算器１４−１及び１４−２には送信信号
発生器６からの送信信号（の連続波）及びこの送信信号
の位相を９０°シフトする９０°位相器２７を経た送信
信号がそれぞれ入力され、ＢＰＦ１３を経て入力される
エコー信号とそれぞれ乗算されて直交検波され、位相が
直交する複素信号に変換される。なお、９０°（或いは
π／２）位相をシフトする９０°位相器２７を図１では
単にπ／２と略記している。

【００２７】乗算器１４−１及び１４−２により直交検
波されて生成された複素信号の実信号成分及び虚信号成
分はローパスフィルタ（ＬＰＦと略記）１５−１及び１
５−２にそれぞれ入力されて不用な高周波成分が除去さ
れた後、それぞれＡ／Ｄ変換器１６−１及び１６−２に
入力されてアナログの信号からディジタルの信号、つま
り複素データに変換される。

【００２８】上記Ａ／Ｄ変換器１６−１及び１６−２に
より変換されたディジタルの実信号データ成分及び虚信
号データ成分は振動素子群による複素の波面データを記
憶する波面データ記憶手段である波面メモリ１７−１、
１７−２にそれぞれ時系列的に格納される。このような
処理が各振動素子５ー１で得られたエコー信号から振動
素子５−５で得られたエコー信号までの全てのエコー信
号に対して順次行われる。

【００２９】その後、波面ローカスルックアップテーブ
ル（波面ローカスＬＵＴと略記）１８からのアドレス情
報により、画像化しようとする点を焦点とするような位
置関係の波面ローカスに沿って波面メモリ１７−１、１
７−２から複素データ成分が読み出されて位相補正回路
１９に入力され、実成分位相補正メモリ２０−１及び虚
成分位相補正メモリ２０−２の実成分及び虚成分の位相
補正情報を参照して同じ位相となるように各振動素子の
（焦点との音響的距離により決定される）遅延時間を考
慮した位相補正を行い、更に合成処理（ビーム合成処
理）される。この処理を振動素子群による超音波走査領
域内の表示を望む領域（断層領域）をカバーするように
２次元領域にわたって行う。

【００３０】位相補正されて合成処理された合成処理デ
ータの２次元データはデジタルスキャンコンバータ（Ｄ
ＳＣ）２１に入力され、標準的な映像信号に変換された
後、モニタ４に入力され、モニタ４の表示面に映像信号
に対応する超音波断層画像（Ｂモード像）を表示する。

【００３１】図２は位相補正回路１９の内部構成を示
す。この図２に示すように、実成分の信号データは乗算
器２２−１及び２２−３に入力され、それぞれ実成分位
相補正メモリ２０−１及び虚成分位相補正メモリ２０−
２の各位相補正情報と乗算される。また、虚成分の信号
データは乗算器２２−２及び２２−４に入力され、それ
ぞれ虚成分位相補正メモリ２０−２及び実成分位相補正
メモリ２０−１の各位相補正情報と乗算される。

【００３２】乗算器２２−１及び２２−２の出力信号は
加算器２３に入力されて加算され、また乗算器２２−３
及び２２−４の出力信号は加算器２４に入力されて加算
される。そして、加算器２３及び加算器２４の出力信号
はそれぞれ２乗する２乗器２５−１及び２５−２に入力
され、２乗された後、加算器２６に入力されて加算され
て合成処理された後、後段側に出力される。

【００３３】本実施の形態では、各振動素子５−ｉで得
たエコー信号を直交検波手段により直交検波して、周波
数が低い複素信号成分に変換した後、Ａ／Ｄ変換手段で
ディジタルの複素データに変換し、波面記憶手段に格納
する構成にして、低速のＡ／Ｄ変換手段でも十分に利用
できるようにしていることが特徴の１つになっている。

【００３４】また、上記のように波面記憶手段に格納さ
れた、複素データ、つまり波面データに対して各振動素
子の焦点位置に対する空間的な配置などで決定される遅
延時間に対応した位相回転処理（整相処理）を伴うビー
ム合成処理を行う構成にして、従来例よりもはるかに分
解能の高いＢモード像を得るようにしていることが主要
な特徴となっている。

【００３５】次に本実施の形態の動作を説明する。本実
施の形態では、まず、タイミングコントロール回路７に
より、送信駆動制御回路８とマルチプレクサ１０との選
択を制御し、送信駆動制御回路８と送信アンプ９−１を
経て選択した１個の振動素子５−１で超音波パルスを送
信する。

【００３６】そして、マルチプレクサ１０でも選択され
た同じ振動素子５−１で受信されて得られたエコー信号
は受信増幅回路１１に入力され、所定の大きさに増幅さ
れる。この時、遠距離になるほど受信信号が小さくなる
ために、ＳＴＣコントロール回路１２の制御により時間
と共に利得が大きくなるようにＳＴＣ制御をする。

【００３７】受信増幅回路１１の出力信号は、ＢＰＦ１
３に入力され不要な雑音成分が取り除かれた後、乗算器
１４−１，１４−２とＬＰＦ１５−１，１５−２で直交
検波が行れる。

【００３８】この時、直交検波のための参照信号とし
て、送信信号発生器６とタイミングコントロール回路７
により、送信信号に同期した信号を使用する。さらに、
乗算器１４−２の参照信号は、乗算器１４−１の参照信
号に比べ、９０°位相器２７により９０°位相を遅らせ
たものとする。これにより、乗算器１４−１，ＬＰＦ１
５−１から複素信号の実数成分が、乗算器１４−２，Ｌ
ＰＦ１５−２から複素信号の虚数成分がそれぞれ求めら
れる。

【００３９】求められた複素信号の実数成分はＡ／Ｄ変
換器１６−１でディジタルデータに変換して実数成分用
波面メモリ１７−１におけるライン状のメモリ部分に、
虚数成分は、Ａ／Ｄ変換器１６−２でディジタルデータ
に変換し虚数成分用波面メモリ１７−２におけるライン
状のメモリ部分にそれぞれ時系列に格納される。

【００４０】次に、送信駆動制御回路８及びマルチプレ
クサ１０により、隣の振動素子５−２を選択するように
切り換えて、上記と同様に、超音波パルスを送信し、同
じ振動素子５−２で受信し、受信増幅回路１１とＢＰＦ
１３を通り、乗算器１４−１と１４−２、ＬＰＦ１５−
１と１５−２により直交検波して得られた複素信号を各
々Ａ／Ｄ変換器１６−１と１６−２でディジタルデータ
に変換し、複素データの実数成分及び虚数成分をそれぞ
れ波面メモリ１７−１と１７−２における対応するライ
ン状のメモリ部分に時系列に格納する。

【００４１】同様の処理を振動素子５−５まで行う。以
上の説明のように直交検波回路に入力される超音波受信
信号を実数成分と虚数成分の複素信号に変換すれば、入
力される高い周波数は低い周波数成分へ変換される。例
えば、中心周波数７．５ＭＨｚの超音波受信信号は直交
検波すれば２ＭＨｚの周波数帯域をもつ低周波の信号と
なる。そのため、Ａ／Ｄ変換器１６−１、１６−２とし
て比較的定速のものを利用できる。また、この低周波の
信号に対してＡ／Ｄ変換を行うことにより、その信号周
期当たりのサンプル数を多くでき、サンプル間の位相差
を小さくできる。

【００４２】上記のように振動素子５−５まで同様に処
理して波面メモリ１７−１，１７−２に格納する処理を
行った後、波面ローカスＬＵＴ１８で発生するアドレス
をもとに、波面メモリ１７−１と１７−２から合成しよ
うとする焦点を構成する複素データを取り出し、位相補
正回路１９に入力して整相処理及びビーム合成処理を行
う。

【００４３】ここで、本実施の形態における主要部とな
る位相補正回路１９での位相補正処理について図３によ
り、その基本概念を説明する。図３は、振動素子５−１
〜５−５で受信して得たエコー信号と、このエコー信号
を直交検波して波面メモリ１７−１，１７−２に格納し
た状態を模式的に示したものである。図３における３Ａ
は受信したエコー信号を、３Ｂは直交検波回路を、３Ｃ
は直交検波の参照信号を、３Ｄは直交検波後の各波面メ
モリ１７−１、１７−２に格納された実数成分、複素成
分を示す。

【００４４】また、図３の３Ｄ中の実線は実数成分、点
線は虚数成分を、●は任意の実数成分用波面ローカスの
サンプルを、○は任意の虚数成分用波面ローカスのサン
プルを示す。そして、３Ｅは３Ｄ各々のサンプル点を複
素座標のベクトルでそれぞれ示したものである。

【００４５】例えば、振動素子５−１〜５−５で受信さ
れたエコー信号が図３の３Ａに示すようなパルス幅Ｔａ
であるとする。振動素子５−１で受信したエコー信号に
対して、３Ｃに示す参照信号で直交検波を行う。この参
照信号は、連続波でかつエコー信号の中心周波数と同じ
周波数であり、各振動素子への送信信号と同期してい
る。

【００４６】参照信号とエコー信号との時間ずれが位相
の変化として現れ、３Ｄに示すようなパルス幅Ｔａをも
つ直流信号が得られる。同様に他の振動素子５−２〜５
−５で受信したエコー信号も、３Ｃに示す参照信号で直
交検波することによって参照信号とエコー信号との時間
ずれが位相の変化として、３Ｄに示すようなパルス幅Ｔ
ａをもつ直流信号が得られる。

【００４７】図３中の３Ｄの２点鎖線で示す波面ローカ
スαは、各振動素子５−１〜５−５と、画像化しようと
する焦点と超音波伝播距離によってきまる遅延時間の軌
跡に対応するもので、この波面ローカスαで示される遅
延時間上のエコー信号は、対象とする焦点からの反射信
号を示している。この波面ローカスα上のサンプル信号
Ｓ１〜Ｓ５のデータを複素ベクトルとして図３中の３Ｅ
の複素座標で示すと、各々のベクトルは矢印で示すよう
にバラバラの方向をもった信号となる。

【００４８】この波面ローカスα上のサンプル信号Ｓ１
〜Ｓ５を、単純に加算しても複素ベクトルがバラバラの
方向であるために、大きくなることは少ない。このた
め、図８及び図９を用いて説明したように単純な加算処
理でビーム合成しても分解能の低い或いはＳ／Ｎの低い
ものしか得られない。

【００４９】直交検波して得られたサンプル信号Ｓ１〜
Ｓ５をもとに、分解能の高いビーム合成を行うには、各
サンプル信号Ｓ１〜Ｓ５の位相を回転補正し、複素ベク
トルが同じ位相となって同じ方向を向くようにして、合
成すれば良い。

【００５０】図３の３Ｄに示す具体例では、波面ローカ
スαの中心音線上のサンプル信号Ｓ３を位相合わせの基
準となるように設定し、合成処理を行う。つまり、振動
素子５−３によるサンプル信号Ｓ３の位相が例えば０と
なる時刻をＴｃとして、残りの各振動素子５−１、５−
２及び５−４、５−５による遅延時間ｔ１、ｔ２及びｔ
４，ｔ５をこの時刻Ｔｃから決定する。

【００５１】そして、遅延時間ｔ１〜ｔ５に相当する位
相を次の（１）式で求めて、回転補正値の位相データと
する。各振動素子の番号をｎとし、各遅延時間をｔｎ、
エコー信号の１周期の時間をＴｓ、回転補正するための
位相をφｎ（度）とすると、以下の式で位相に変換され
る。

【００５２】 φｎ＝｛（ｔｎ−ｔ３）／Ｔｓ｝×３６０ …（１） （１）式により回転補正する位相φｎを使用して、サン
プル信号Ｓｎの位相をサンプルＳ３の基準位相に合わせ
る処理を行う。

【００５３】ここで、サンプルＳｎの位相をサンプルＳ
３の位相に合わせる処理は、サンプルＳｎの実数成分を
Ｉｎ、虚数成分をＱｎ、補正する位相量をφｎとすると
次のように示される。

【００５４】 （Ｉｎ＋ｊＱｎ）×Ａｎ・ｅｘｐ（ｊφｎ） ＝｛Ｉｎ・Ａｎ・ｃｏｓ（φｎ）−Ｑｎ・Ａｎ・ｓｉｎ（φｎ）｝＋ ｊ｛Ｑｎ・Ａｎ・ｃｏｓ（φｎ）＋Ｉｎ・Ａｎ・ｓｉｎ（φｎ）｝…（２） ただし、Ａｎは振幅補正係数を示す。ここでは、Ａｎ＝
１とする。

【００５５】（２）式の右辺、第１項の実数成分と第２
項の虚数成分が、位相補正後のサンプルＳｎの実数成分
及び虚数成分を示す。

【００５６】この位相補正した結果を図４を用いて模式
的に説明する。図４（Ａ）は図３の３Ｄの波面ローカス
αから取り出した複素数のデータを、図４（Ｂ）は３Ｄ
のデータに対して（２）式で位相補正した結果を示す。
図４（Ａ）、（Ｂ）において、●は実数成分、○は虚数
成分のデータを、複素座標で各々のサンプルの複素ベク
トルを示す。

【００５７】図４（Ａ）では各々のサンプル信号Ｓ１〜
Ｓ５の各複素ベクトルＰ１〜Ｐ５が不揃いな方向である
のに対して、図４（Ｂ）の位相処理後では全てのサンプ
ル信号Ｓ１′，Ｓ２′，Ｓ３，Ｓ４′，Ｓ５′の複素ベ
クトルＰ１′，Ｐ２′，Ｐ３，Ｐ４′，Ｐ５′は複素ベ
クトルＰ３の方向に一致するよう位相の回転補正により
整相される。

【００５８】位相の回転補正してビーム合成を行う合成
法では、ベクトル的に位相を直接操作できるため位相精
度がきわめて高く、図１５を用いて説明した従来例の直
交サンプリング法の合成法に比べて理想的な合成が可能
である。

【００５９】このようなビーム合成法では、算出された
パワー成分のビーム指向特性が図５（Ａ）で示すように
サイドローブに代表される不要成分が抑えられた鋭い指
向特性を持つビーム特性となり、（超音波断層領域の各
観測点を焦点としたビーム合成を行い）ＤＳＣ２１を経
てモニタ４に表示した場合にはサイドローブによる影響
の少ない分解能が高い鮮明なＢモード像が得られる。

【００６０】なお、図５（Ｂ）は従来例により得られる
ビーム特性を比較のため示し、この場合にはサイドロー
ブが大きく、指向特性が広がったものになってしまう。
図５（Ａ），（Ｂ）ではビーム合成したパワー成分のパ
ワーを横軸の角度θに対してｄＢでその概略を示してい
る。

【００６１】より具体的には、従来の遅延時間のみを考
慮して合成した場合の位相精度は４５°程度であるが、
本実施の形態における位相補正を行ったビーム合成手段
或いはビーム合成法によれば、その位相精度がはるかに
高い２〜３°の装置を簡単に構成できる。

【００６２】また、本実施の形態におけるビーム合成法
では、低周波に変換し、波面記憶手段に記憶した複素デ
ータに対して位相回転補正を行うので、エコー信号を直
接ディジタル変換した高周波のデータの場合よりも、低
速な回路素子を用いることができると共に、配線パター
ンのインダクタンスとか浮遊容量の影響もより少なくな
り、より簡単な回路構成で位相補正を行うことができ
る。

【００６３】なお、特開平５−１１５４７７号公報では
図１５の構成において、直交検波をした後にＡ／Ｄ変換
を行う構成になっているので、Ａ／Ｄコンバータとして
は図１５のものより、低速なものが使用できるが、ビー
ム合成を行う部分は図１５の装置と同様に遅延時間のみ
を考慮して合成するため、得られるビーム特性は図５
（Ｂ）と類似したものとなる。

【００６４】再び、図１にもどり、本実施の形態をさら
に説明する。実際は（２）式で示される位相補正の計算
をリアルタイム処理できないため、波面ローカスＬＵＴ
１８に格納されている波面ローカスの時刻に合う（２）
式のｃｏｓ（φ）とｓｉｎ（φ）をあらかじめ計算し、
各々を実成分位相補正データ、虚成分位相補正データと
し、実成分位相補正データは実成分位相補正メモリ２０
−１に、虚成分位相補正データは虚成分位相補正データ
は虚成分位相補正メモリ２０−２にデータテーブル化し
て格納している。

【００６５】実際の処理は、波面メモリ１７−１から実
数データを、波面メモリ１７−２から虚数データを波面
ローカスＬＵＴ１８により読み出し、この波面ローカス
の時刻に合う実数成分及び虚数成分位相補正データを実
数成分位相補正メモリ２０−１と虚数成分位相補正メモ
リ２０−２から読み出す。

【００６６】読み出された実数データと虚数データに対
して、実数データと実数成分位相補正データを乗算器２
２−１で、虚数データと虚数成分位相補正データを乗算
器２２−２で乗算し、結果を加算器２３で加算し、２乗
器２５−１で２乗演算を行い、位相補正した実数データ
を求める。

【００６７】また、実数データと虚成分位相補正データ
を乗算器２２−３で、虚数データと実成分位相補正デー
タを乗算器２２−４で乗算し、結果を加算器２４で加算
し、２乗器２５−２で２乗演算を行い、位相補正した虚
数データを求める。これらの結果を加算器２６で加算
し、観測点の反射信号のパワー成分を算出する。

【００６８】これらのパワー成分算出を超音波断層面の
各観測点を焦点位置にしてそれぞれ行い、算出されたパ
ワー成分をＤＳＣ２１に出力し、ＤＳＣ２１では座標変
換や補間などの処理をほどこし、Ｂモード像の映像信号
を生成し、モニタ４に出力する。

【００６９】上記説明では、振幅補正係数Ａｎの大きさ
を一定にしていたが、必ずしもこれに限定される必要は
なく、以下の変形例のように振幅補正係数の大きさを変
えて重み付けを与えるようにしてもよい。

【００７０】例えば、図３の３Ｄに示すサンプル信号Ｓ
１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５の複素ベクトルＰ１、Ｐ２、Ｐ
４、Ｐ５を複素ベクトルＰ３の方向に合うようにする過
程で、中央のサンプル信号Ｓ３の複素ベクトルＰ３を中
心にし、このサンプル信号Ｓ３からの距離が大きい周辺
（両端）のサンプル信号Ｓ１及びＳ５の複素ベクトルＰ
１及びＰ５の寄与が小さくなるように、各々のサンプル
に対する振幅補正係数を変えて整相処理を行う。この結
果、図６の複素座標で示すように、複素ベクトルＰ３の
大きさが一番大きく、両端の複素ベクトルＰ１及びＰ５
になるほど大きさが小さくなっている。

【００７１】このように、振幅補正係数の大きさを変え
て基準となる中央のサンプル信号Ｓ３の複素ベクトルＰ
３を中心に大きく、波面ローカスの両端にあたるサンプ
ル信号Ｓ１及びＳ５の複素ベクトルＰ１及びＰ５を小さ
くすることで、重み付けの効果が得られ、ビームの指向
特性も図７に示すように、（図５（Ａ）よりもさらに）
サイドローブ成分をより抑えた特性にすることができ、
位相補正のみの処理に比べ、よりサイドローブを抑えた
Ｂモード像が得られる。

【００７２】以上の説明では、説明の都合上、振動素子
の数を５個として説明したが、実際の振動素子の数は６
４個以上の数で構成することが多く、振動素子の数に限
定さされるものでない。

【００７３】例えば上記振幅補正係数Ａｎの大きさを変
更して重み付けを行う場合は一般化して述べると、中心
或いは中央の振動素子により得られるエコー信号（音線
とも言う）に対する振幅補正係数を大きくし、この振動
素子から離れる振動素子による音線に従って、その振幅
補正係数を小さくする重み付けを行うことになる。

【００７４】また、特に多数の振動素子の場合に対し
て、位相補正してビーム合成を行う場合、このように重
み付けを行うと、重み付けを行わない場合に対して計算
量を削減でき、高速化などが可能になる。

【００７５】より具体的に述べると、振動素子群の振動
素子数が多数であると、重み付けを行わないと、つまり
振幅補正係数が全ての振動素子に対して同じであると、
観測点に対するエコー信号に寄与する全ての振動素子に
対してそれらのエコー信号に対して位相補正を行わなけ
ればならないが、重み付けをすると、観測点に対するエ
コー信号に寄与する主要な振動素子のみに対して位相補
正によるビーム合成を行うことにより、はるかに少ない
計算量でほぼ同等な結果が得られるようにできる。

【００７６】つまり、この重み付けの振幅補正係数を適
当な値に設定することにより、計算上では位相補正を行
わない（観測点のエコー信号に寄与する）振動素子のエ
コー信号の寄与を含めることができる。

【００７７】また、多数の振動素子からなる振動素子群
（便宜上Ａとする）の場合には観測点ｍに応じて，その
観測点ｍに対するエコー信号に寄与が大きい振動素子群
Ａｍ毎に重み付けを行うようにしても良いし、振動素子
群Ａを複数ｓの振動素子群Ａｓに分けて各振動素子群Ａ
ｓ内で（その中心の振動素子によるエコー信号に対する
振幅補正係数を大きく、その中心の振動素子から離れる
振動素子ほど、そのエコー信号に対する振幅係数を小さ
くする等の）重み付けを行うようにしても良い。この場
合にも計算量を削減して位相精度の高いビーム合成を行
うことができ、分解能が高いＢモード像を得ることがで
きる。

【００７８】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図８ないし図１０を参照して説明する。図
８は本発明の第２の実施の形態の超音波診断装置の構成
を示し、図９は体外式の超音波プローブの外形を示し、
図１０は直交検波回路の構成を示す。

【００７９】第１の実施の形態ではアナログの超音波エ
コー信号をアナログ回路素子で構成された乗算器１４−
１，１４−２、ＬＰＦ１５−１，１５−２により直交検
波して複素信号を生成した後に２つのＡ／Ｄコンバータ
１６−１、１６−２でディジタルの複素信号データを生
成した。この場合には、Ａ／Ｄコンバータ１６−１、１
６−２として低速のものが使用できるメリットがある。

【００８０】この場合には、アナログの回路素子間でば
らつきがあり、調整することが必要となり、その調整作
業が面倒となるので、本実施の形態では回路素子間のば
らつきを考慮することなく、小さな回路構成の直交検波
回路を用いてサイドローブを抑制できる画質の良いＢモ
ード像が得られるようにすることを目的とする。

【００８１】図８に示す第２の実施の形態の超音波診断
装置１Ｂは、例えば体外式の超音波プローブ２Ｂと、図
１の超音波処理装置３とは一部構成が異なる超音波処理
装置３Ｂとからなる。

【００８２】図９に示すように体外式の超音波プローブ
２Ｂは振動素子５−１〜５−５（図８参照）を内蔵した
プローブ本体４１と、このプローブ本体４１の後端から
延出され、振動素子５−１〜５−５と接続された信号伝
送線が内蔵された超音波コード４２と、超音波コード４
２の基端に設けられたプローブコネクタ４３とから構成
される。このプローブコネクタ４３は超音波処理装置３
Ｂに着脱自在で接続される。

【００８３】プローブ本体４１の超音波送受面側には音
響レンズ４４が設けてあり、図９の例えば上下方向にア
レイ状に配置された各振動素子５−１〜５−５から順次
出射される超音波はこの音響レンズ４４を経て、この音
響レンズ４４に密着された体内に送出される。なお、プ
ローブ本体４１の外側には滑り止めも溝が形成されてい
る。

【００８４】図８に示す超音波処理装置３Ｂは図１の超
音波処理装置３において、ＢＰＦ１３の出力信号はＡ／
Ｄコンバータ３３に入力され、ディジタルのエコー信号
に変換された後、ディジタルの直交検波回路３４に入力
され、ディジタルの複素信号データが生成される。

【００８５】そして、ディジタルの複素信号データはそ
れぞれ波面メモリ１７−１、１７−２に格納される。タ
イミングコントロール回路７は、同期信号を発生し、送
信信号発生器６、Ａ／Ｄコンバータ３３、直交検波回路
３４に出力し、それぞれ同期した処理を行う。

【００８６】図１０に示すように直交検波回路３４は第
１及び第２の乗算器３５−１，３５−２と、直交するｃ
ｏｓ関数データ及びｓｉｎ関数データをそれぞれ発生す
るｃｏｓ関数データ発生回路３６−１，ｓｉｎ関数デー
タ発生回路３６−２と、第１及び第２の乗算器３５−
１，３５−２の出力データから高域側の不要なデータを
除去するＬＰＦ３７−１，３７−２とから構成される。

【００８７】Ａ／Ｄコンバータ３３の出力信号とｃｏｓ
関数データ発生回路３６−１の出力データとは第１の乗
算器３５−１に入力され、乗算された後ＬＰＦ３７−１
で高域側の不要なデータが除去されることにより検波さ
れて実成分データが抽出される。そして、この実成分デ
ータは波面メモリ１７−１に格納される。

【００８８】また、Ａ／Ｄコンバータ３３の出力信号と
ｓｉｎ関数データ発生回路３６−２の出力データとは第
２の乗算器３５−２に入力され、乗算された後ＬＰＦ３
７−２で高域側の不要なデータが除去されることにより
検波されて虚成分データが抽出される。そして、この虚
成分データは波面メモリ１７−２に格納される。

【００８９】本実施の形態では、高速の変換レートのＡ
／Ｄコンバータ３３が必要になるが、ディジタルの直交
検波回路３４を採用できるので、アナログの直交検波回
路の場合における回路素子のばらつきの影響を殆ど受け
ない。つまり、殆ど無調整で、精度の高い直交検波を行
うことができる。また、小さい回路規模で実現できる。
その他は、第１の実施の形態とほぼ同様の作用及び効果
を有する。

【００９０】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の
実施の形態を図１１及び図１２を参照して説明する。図
１１は本発明の第３の実施の形態の超音波診断装置１Ｃ
の構成を示し、図１２は超音波プローブ２Ｃの構造を示
す。

【００９１】上述の実施の形態ではアレイ状に配置され
た複数の超音波振動素子を時系列的に順次駆動して、そ
れぞれ異なる位置の超音波振動素子から超音波を送信
し、かつ受信した。

【００９２】これに対し、本実施の形態では単一の超音
波振動子を用いて上述の実施の形態の場合と同様のエコ
ー信号を得るものである。

【００９３】具体的には図１１に示すように超音波プロ
ーブ２Ｃを形成する超音波振動子４５をモータ４６で駆
動し、それぞれ異なる各位置で超音波振動子４５から超
音波を送信し、かつ受信する。

【００９４】モータ４６はモータ駆動回路４７により、
モータ駆動信号が印加される。このモータ駆動回路４７
にはタイミングコントロール回路７から同期信号が印加
され、この同期信号に同期してモータ４６はステップ状
のモータ駆動信号を出力する。

【００９５】モータ駆動信号に同期して送信信号発生器
６は送信信号を送信アンプ９を経て超音波振動子４５に
印加し、超音波を送信させると共に、受信して音響−電
気変換されたエコー信号を受信増幅回路１１に出力す
る。この受信増幅回路１１以降は図８の信号処理と同様
であり、同じ符号で示している。

【００９６】図１２は超音波プローブ２Ｃを示し、モー
タ４６により超音波振動子４５は回転駆動される。円筒
形状の筒体４８内にモータ４６が収納してそのステータ
側が固定され、シール部材でシールされて突出する回転
軸４６ａの先端には円板部材４９が取り付けられ、この
円板部材４９の円筒面に超音波振動子４５が取り付けて
ある。筒体４８内は超音波を伝達する液体で充満されて
いる。

【００９７】モータ４６の回転により、超音波振動子４
５は円板部材４９のほぼ半径の長さの円弧に沿って位置
を移動し、例えばセクタ状の超音波走査領域Ｓｓを走査
する。なお、筒体４８における少なくともこの超音波走
査領域Ｓｓに相当する部分は超音波を通すプラスチック
等の部材で形成されて音響窓となっている。

【００９８】また、超音波振動子４５と接続された信号
線は中空の回転軸４６ａ内を通してモータ４６の内部の
空間に取り付けた図示しないスリップリング等の伝達部
材を介して回転されない信号線と接続される。なお、モ
ータ４６を振動的に回転させる場合には、スリップリン
グ等の伝達部材を介挿することを必要としない。

【００９９】本実施の形態は単一の超音波振動子４５を
用い、その位置を変えるようにして超音波を送受信する
ことにより、アレイ状に複数の超音波振動素子を配置し
た場合に対して得られる画像と同様の画像が得られる効
果がある。

【０１００】なお、モータ４６の代わりにリニアモータ
を用いて超音波振動子４５を直線状に駆動することによ
り、リニアスキャンの超音波断層画像を得るようにして
も良い。

【０１０１】なお、第１の実施の形態に使用される体内
式の超音波プローブ２の場合には図１３に示すような構
造にすれば良い。

【０１０２】円筒管形状の細長のプローブ２７の先端部
２７ａの円筒面に沿って複数の超音波振動素子５−１，
５−２，…，５−５が取り付けられている。各超音波振
動素子５−ｉに接続された信号線はプローブ２７の内部
を挿通され、プローブ２７の後端に設けた把持部２８の
後端から延出されたケーブル２９内を挿通され、コネク
タ２９ａと接続されている。

【０１０３】このコネクタ２９ａは超音波処理装置３に
着脱自在で接続される。先端部２７ａの円筒面に沿って
複数の超音波振動素子５−ｉを順次駆動することによ
り、セクタ状の超音波走査領域Ｓｓを走査する。なお、
凸面に沿って複数の超音波振動素子５−１，５−２，
…，５−５を配置したコンベックスタイプにしても良
い。

【０１０４】また、図１４に示すように円筒面の長手方
向に複数の超音波振動素子５−１，５−２，…，５−５
を取り付けても良い。このようにすると、複数の超音波
振動素子５−ｉを順次駆動することにより、リニア状の
超音波走査領域Ｓｌを走査し、リニアスキャンの超音波
断層画像が得られる。

【０１０５】なお、複素信号データを得るために、第１
の実施の形態ではアナログの直交検波を行った後にＡ／
Ｄ変換する構成とし、第２の実施の形態ではＡ／Ｄ変換
した後にディジタルの直交検波を行う構成としたが、こ
の他に直交サンプリング法を用いて複素信号データを得
るようにしても良い。

【０１０６】例えば図８の超音波診断装置１Ｂにおい
て、Ａ／Ｄコンバータ３３と直交検波回路３４の代わり
に、ＢＰＦ１３を通したエコー信号に対して送信信号の
周期に同期し、互いに１／４周期だけずれた２つのサン
プリングパルスでサンプリングする直交サンプリング回
路と、サンプリングされた２つの信号列をそれぞれＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路とに置換する。

【０１０７】つまり、ｔ＝ｍＴ／２（Ｔ＝２π／ωｏ，
ここで、ωｏは送信信号の角周波数、ｍは整数）のタイ
ミングでエコー信号を順次サンプリングして実成分に対
応する信号を得、同様にこのタイミングｔからＴ／４だ
けずれたタイミング、つまりｔ＝ｍＴ／２＋Ｔ／４のタ
イミングでエコー信号を順次サンプリングして虚成分に
対応する信号を得、これらの信号をＡ／Ｄ変換すること
により、複素信号データを得ることができる。実際には
下記の文献の（１１）及び（１２）式のように（−１）
のｍ乗の因子の補正も考慮する。この手段或いは方法を
採用すると、混合手段（具体的には図１０の乗算器３５
−１，３５−２）を必要としない利点がある。

【０１０８】この直交サンプリング法を用いて複素信号
データを得ることは、例えばＪＥＦＦＲＥＹ Ｅ．ＰＯ
ＷＥＲＳ ｅｔ ａｌ．”Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｐｈ
ａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ｄｅｌａｙ Ｌｉｎｅｓ Ｂａ
ｓｅｄ ｏｎ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｓａｍｐｌｉｎ
ｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ” ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳ．
ＳＯＮＩＣＳ ＡＮＤ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＳ，Ｖ
ＯＬ．ＳＵ−２７，ＮＯ．６，（１９８０） ｐｐ．２
８７−２９４に記載されている。

【０１０９】なお、例えば第１の実施の形態では、振動
素子群の各振動素子をそれぞれ時分割で１つづつ駆動し
て得られた各エコー信号に対して合成を行う開口合成法
を用いた超音波診断装置において，位相回転によって合
成の位相精度を向上することを説明したが、本発明にお
ける位相回転によるビーム合成手段は、開口合成法にと
らわれることなく、複数の振動素子をほぼ同時に送信・
受信してビーム合成する超音波診断装置にも適用しても
良い。

【０１１０】上記開口合成法の場合は各振動素子５−１
〜５−５での受信を時分割とすることができ、直交検波
回路は１系統ですむ。一方、多数の振動素子を同時駆動
・受信する超音波診断装置では、同時に駆動する数だけ
の直交検波回路が必要となる違いが生ずる。

【０１１１】また、演算速度は多少遅くなるが、図１の
位相補正回路１９にディジタルシグナルプロセッサ（Ｄ
ＳＰ）等に代表される高速演算処理プロセッサを使用し
てもよい。また、本実施の形態はリニアスキャン、セク
タスキャンに限定されるものでなく、ラジアルスキャン
等その他の超音波走査法を採用した超音波プローブの場
合にも適用できる。なお、上述した実施の形態等を部分
的に組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属
する。

【０１１２】［付記］ １．アレイ状に並べた超音波振動素子群と、前記超音波
振動素子群で得られた超音波受信信号を複素信号へ変換
する直交検波回路と、前記複素信号をディジタルの複素
データに変換する変換回路と、前記複素データを格納す
る波面メモリと、前記波面メモリに格納された複素デー
タを読み出し、各超音波振動素子で決まる遅延時間に対
応して位相回転処理を行い、ビーム合成処理を行うビー
ム合成処理回路と、を設けたことを特徴とする超音波診
断装置。

【０１１３】２．アレイ状に並べた超音波振動素子群
と、各超音波振動素子を切り換えて受信するための振動
素子切り換え回路と、各超音波振動素子で得られた超音
波受信信号を複素信号へ変換する直交検波回路と、前記
複素信号をディジタルの複素データに変換する変換回路
と、各超音波振動素子毎に得られた複素データを格納す
る波面メモリと、波面メモリに格納された複素データを
読み出し、各超音波振動素子で決まる遅延時間に対応し
て位相回転を行う位相回転手段と、それら位相回転され
た複素データを加算する処理手段と、とを含むことを特
徴とする超音波診断装置。

【０１１４】３．受信したエコー信号を直交検波して得
られた複素データの実数及び虚数データを成分毎の波面
メモリへ格納する手段と、画像化しようとする焦点と各
振動素子の位置関係によって決まる一種のアドレス情報
である波面ローカスの設定手段と、波面メモリから波面
ローカスに沿って読み出したデータの位相を波面ローカ
スの中心音線の時刻から割り出した位相に合うように演
算する際に用いる実数成分及び虚数成分位相補正データ
を格納する格納手段と、実数及び虚数成分の波面メモリ
に格納されたデータを波面ローカスに沿って読み出す手
段と、読み出した実数及び虚数データに対して、実数デ
ータと実数成分位相補正データを乗算し、これに虚数デ
ータと虚成分位相補正データを乗算した結果を加算する
ことにより、波面ローカスの中心音線の時刻から割り出
した位相に合った実数データを求める手段と、読み出し
た実数及び虚数データに対して、虚数データと実数成分
位相補正データを乗算し、これに実数データと虚成分位
相補正データを乗算した結果を加算することにより、波
面ローカスの中心音線の時刻から割り出したデータの位
相に合った虚数データを求める手段と、前記実数及び虚
数データを各々で２乗演算し、結果を加算してパワー成
分を算出する手段と、を含むことを特徴とする超音波診
断装置。

【０１１５】（付記１，２，３の効果）超音波信号を直
交検波して波面メモリに格納し、波面ローカスで波面メ
モリからデータを取り出し、波面ローカスの中心音線の
時刻から割り出した位相に合うように位相補正して加算
合成することから、単なる遅延時間を調節して合成する
従来例に比べて、合成的の位相精度が格段に向上する。
この結果、合成時のビーム特性でサイドローブに代表さ
れる不要なビーム成分が低減されるため、分解能が向上
した高画質のＢモード像が得られる。

【０１１６】また、受信超音波信号は直交検波されれば
その最大周波数は小さくなり、Ａ／Ｄ変換器が扱う周波
数は低くなり比較的低価格のＡ／Ｄ変換器を採用できる
とともに、波面メモリの容量を小さくできるために、低
価格で合成回路を実現できる。

【０１１７】４．アレイ状に並べた超音波振動素子群
と、前記超音波振動素子群で得られた超音波受信信号を
複素信号に変換する直交検波回路と、前記複素信号をデ
ィジタルの複素データに変換する変換回路と、前記複素
データを格納する波面メモリと、波面メモリに格納され
た複素データ読み出し、各超音波振動素子で決まる遅延
時間に対応して位相回転処理を行う手段と、中心音線で
の振幅補正係数を大きくし、中心から離れるにしたがっ
て振幅補正係数を小さくする重み付け手段と、を含んで
ビーム合成処理を行うビーム合成処理手段と、を有する
ことを特徴とする超音波診断装置。

【０１１８】（付記４の効果）位相補正した結果、波面
ローカスの中心音線のデータの振幅が一番大きく、波面
ローカスの両端で小さくなるように、位相補正データの
振幅補正係数を設定することにより、重み付けの効果も
得られるため、よりサイドローブを抑えた良好なＢモー
ド像が得られる。

【０１１９】さらに、位相補正回路において、波面ロー
カスで読み出したデータの位相を波面ローカスの中心音
線の時刻から割り出した位相に合わせるとともに重み付
けの効果が得られるような位相補正データを用いること
で、さらにサイドローブが抑えられた良好なＢモード像
を得ることができる。

【０１２０】５．複数の超音波振動素子をアレイ状に並
べた超音波振動素子群と、前記複数の超音波振動素子を
送信信号で順次駆動して得られたエコー信号からディジ
タルの複素データを生成する複素データ生成回路と、前
記複素データを格納するメモリと、前記メモリに格納さ
れた複素データを読み出し、各超音波振動素子の位置関
係で決まる遅延時間に対応して前記複素データにおける
対となる実成分データ及び虚成分データの各位相を１つ
の基準の位相に揃えるように複素ベクトル的な位相補正
を行う位相補正回路と、前記位相補正回路によりそれぞ
れが揃えられた各複素データから反射強度を算出するた
めの合成処理を行うビーム合成処理回路と、を有する超
音波診断装置。

【０１２１】６．前記複素データ生成回路は前記エコー
信号に対して直交検波を行い複素信号を生成する直交検
波回路と、直交検波された複素信号に対してＡ／Ｄ変換
して前記複素データを生成するＡ／Ｄ変換回路とを有す
る付記５記載の超音波診断装置。 ７．前記複素データ生成回路は前記エコー信号に対して
Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、Ａ／Ｄ変換されたデ
ィジタルのエコー信号データに対して直交検波を行い、
前記複素データを生成する直交検波回路とを有する付記
５記載の超音波診断装置。 ８．前記複素データ生成回路は前記エコー信号に対して
前記送信信号の周期に同期し、互いに１／４周期だけず
れた２つのサンプリングパルスでサンプリングする直交
サンプリング回路と、サンプリングされた２つの信号列
をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路とを有する付
記５記載の超音波診断装置。

【０１２２】９．複数の超音波振動素子でそれぞれ受信
したエコー信号を直交検波して得られた複素データの実
及び数データをそれぞれ格納するメモリと、前記メモリ
に格納された複素データに対し、前記複数の超音波振動
素子でそれぞれ走査された走査領域内で、画像化しよう
とする任意の位置と各超音波振動素子との超音波伝搬距
離によって決まる超音波の波面ローカスの分布に沿って
読み出すアドレスデータを格納するアドレス格納部と、
前記メモリから波面ローカスに沿って読み出した複素デ
ータの位相を基準となる超音波振動素子により得られた
複素データの時刻から割り出した基準の位相に合わせる
ための位相補正データを格納する位相補正データ格納部
と、前記メモリから波面ローカスに沿って読み出した複
素データに対して前記位相補正データで複素ベクトル的
な位相補正を行うことにより前記基準の位相に合わせる
位相補正回路と、前記位相補正回路により位相が揃えら
れた位相の複素データから前記任意の位置に対する超音
波の反射強度を算出する反射強度算出部と、とを有する
エコー信号処理回路。

【０１２３】１０．位置を変えて超音波の送信及び受信
を行う超音波振動子と、各位置の前記超音波振動子で得
られたエコー信号からディジタルの複素データを生成す
る複素データ生成回路と、前記複素データを格納するメ
モリと、前記メモリに格納された複素データを読み出
し、各位置の超音波振動子で決まる遅延時間に対応して
各複素データの各位相を１つの基準の位相に揃えるよう
に複素ベクトル的な位相補正を行う位相補正回路と、前
記位相補正回路によりそれぞれが揃えられた各複素デー
タから反射強度を算出するための合成処理を行うビーム
合成処理回路と、を有する超音波診断装置。

【０１２４】１１．所定の範囲内におけるそれぞれ異な
る位置から送信した超音波を送信した時の位置の超音波
振動素子でそれぞれ受信して得たエコー信号を直交検波
して得られた複素データを記憶するメモリと、前記所定
の範囲内の各位置から超音波が走査された走査領域内
で、画像化しようとする点と送信及び受信した超音波振
動素子の位置との音響的距離によって決定される超音波
の波面ローカスの分布に沿って前記メモリから複素デー
タを読み出す複素データ読み出し部と、前記メモリから
前記波面ローカスに沿って読み出した複素データに対
し、基準となる位置の超音波振動素子で得られる基準と
なる複素データが生成される時刻から割り出した基準の
位相に合わせるための位相補正データを格納する位相補
正データ格納部と、前記メモリから前記波面ローカスの
分布に沿って読み出した複素データにおけるそれぞれ対
となる実データ及び虚データに対して、前記位相補正デ
ータで補正して前記基準の位相に一致するように複素ベ
クトル的な位相補正を行う位相補正回路と、前記位相補
正回路により位相補正された複素データの実数データ及
び虚数データそれぞれを２乗演算した後、それぞれを加
算してエコー信号のパワー成分を算出するパワー算出部
と、を含むエコー信号処理回路。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の超音波振動素子をアレイ状に並べた超音波振動素子
群と、前記複数の超音波振動素子を送信信号で順次駆動
して得られたエコー信号からディジタルの複素データを
生成する複素データ生成回路と、前記複素データを格納
するメモリと、前記メモリに格納された複素データを読
み出し、各超音波振動素子の位置関係で決まる遅延時間
に対応して前記複素データにおける対となる実成分デー
タ及び虚成分データの各位相を１つの基準の位相に揃え
るように複素ベクトル的な位相補正を行う位相補正回路
と、前記位相補正回路によりそれぞれが揃えられた各複
素データから反射強度を算出するための合成処理を行う
ビーム合成処理回路と、を設けているので、得られる各
超音波振動素子毎にまちまちの複素データの位相を位相
補正回路により複素ベクトル的に位相を揃える位相補正
処理を行った後、ビーム合成をするので、従来例よりも
はるかに不要応答成分を抑圧してはるかに分解能の高い
Ｂモード像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置の
構成を示すブロック図。

【図２】位相補正回路の構成を示す回路図。

【図３】位相補正回路による位相補正処理の作用を説明
する説明図。

【図４】位相補正回路に入力されるサンプルデータと位
相補正された後のサンプルデータの複素ベクトルを示す
図。

【図５】位相補正回路で位相補正されて得られるビーム
の指向特性と従来例によるビームの指向特性を示す図。

【図６】変形例による位相補正された後のサンプルデー
タの複素ベクトルを示す図。

【図７】変形例により得られるビームの指向特性を示す
図。

【図８】本発明の第２の実施の形態の超音波診断装置の
構成を示すブロック図。

【図９】体外式の超音波プローブを示す側面図。

【図１０】直交検波回路の構成を示すブロック図。

【図１１】本発明の第３の実施の形態の超音波診断装置
の構成を示すブロック図。

【図１２】体外式の超音波プローブを示す斜視図。

【図１３】体内式の超音波プローブを備えた超音波診断
装置の構成図。

【図１４】リニアスキャンの体内式の超音波プローブの
先端側を示す構成図。

【図１５】従来例の開口合成法を採用した超音波診断装
置の構成例を示す図。

【図１６】従来例によるＢモード合成方法を示す図。

【符号の説明】

１…超音波診断装置 ２…超音波プローブ ３…超音波処理装置 ４…モニタ ５−１〜５−５…振動素子 ６…送信信号発生器 ７…タイミングコントロール回路 ８…送信駆動制御回路 ９−１〜９−５…送信アンプ １０…マルチプレクサ １１…受信増幅回路 １２…ＳＴＣコントロール回路 １３…ＢＰＦ １４−１，１４−２…乗算器 １５−１，１５−２…ＬＰＦ １６−１，１６−２…Ａ／Ｄ変換器 １７−１，１７−２…波面メモリ １８…波面ローカスＬＵＴ １９…位相補正回路 ２０−１…実成分位相補正メモリ ２０−２…虚成分位相補正メモリ ２１…ＤＳＣ ２２−１〜２２−４…乗算器 ２３，２４…加算器 ２５−１，２５−２…２乗器 ２６…加算器 ２７…９０°位相器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の超音波振動素子をアレイ状に並べ
   た超音波振動素子群と、 前記複数の超音波振動素子を送信信号で順次駆動して得
   られたエコー信号からディジタルの複素データを生成す
   る複素データ生成回路と、 前記複素データを格納するメモリと、 前記メモリに格納された複素データを読み出し、各超音
   波振動素子の位置関係で決まる遅延時間に対応して前記
   複素データにおける対となる実成分データ及び虚成分デ
   ータの各位相を１つの基準の位相に揃えるように複素ベ
   クトル的な位相補正を行う位相補正回路と、 前記位相補正回路によりそれぞれが揃えられた各複素デ
   ータから反射強度を算出するための合成処理を行うビー
   ム合成処理回路と、 を有する超音波診断装置。