JPS58157453A - 走査変換を含む音場走査方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は医用超音波イメージング装置に関し、特に最
終映倫出力を音場における走査様式とは関係なく標準Ｔ
Ｖ方式などの表示しやすいビデオ信号となるよう走査変
換を施す方式の咳装置において、音場の走査と腋走査変
換におけるフレームメモリへの画素データの書き込みと
を有機的に関連づけたことを％像とする音場走査方式に
関する。

超音波の音場走査は目的とする対象物の大きさ、性質尋
に応じてたとえ種々の異る方式で行われたとしても、い
わゆる走査変換により標準ＴＶ方式にもとづ＜ＴＶ用の
ビデオ信号と同期信号が得られるならと、モニタとして
ＴＶセ、トに準する汎用の安価な、しかも信頼性の高い
モニタを用いることができる。またフレームメモリの介
在はフレームレートの変換、特に超音波側が肉眼のフリ
。

力限界より”＆そい１走査しか成し得ない場合にはより
高速、高率なる〈抄返し読み出しによるフリ、力防止効
果が得られる。更に静止画の連続表示、記憶％　Ｋ　Ｖ
ＴＲないしビデオディスクを用いた動画もしくは静止画
の記鍮、ないし画像Ｊ６１１もしくはｉｉｉｇＩＩの事
後比較、更に両像以外の文字記号郷の同一画面上への併
記などをも自由度高く可能とする。

かかるフレームメモリとしては電子管式の走査変換管等
も過去には用いられた時代があったが、今では主として
ディジタルメモリが用いられ、綬み出し側を定速定律的
に行い得る如くに画面を正方格子を成す如く配列された
ビクセル（画素）群により定義し、かかるフレームメモ
リに書込み時に何所に何を書込むかをもって表示位鐙と
表示内容を決定するのが常である。たとえば縦５１２×
横５１２の行、列を成す各々番ないし６ビツトの２通語
を収容し得るメモリ番地を有して成るディジタルメ篭り
はこのような用途のフレームメモリとして適切なものの
一例である。而して、如何なる内容を表示せしめるかは
自在にこのフレームメモリの何所に何を書込むかで決る
ことになる。当然飄巖終表示画面が直交座標を方形フス
タにより定義するものであることからフレームメモリ上
での各番地の扱うビクセルの受持つ表示位置線直交座標
Ｆの格子点を成す如くに整列し、それ故に最終表示画像
上において被検断面を長打学的に正しく歪なく表示せん
とすると、これらビクセルが代表すべき被検断面内にお
ける受持地点も同様な、−律のスケールファクタのみが
適用を許される所の、格子点の整列でなくてはならない
。

超音波１儂となるべ龜ビデオ信号もしく社それをサンプ
リングしＡ／Ｄ変換して得られたディジタルデータセッ
トを要時間的に獲得し、壕九正しく表示される如くＫこ
のようなフレームメモリに実時間的に書込み、同時に読
み出しを併行して行いつつ実時間表示において走査変換
され良画像な得んとすると、前記のビクセルの格子点列
の並び方と、超１波音場における音線の位置もしくは方
位角および表示ｉｊ面に所望のスケール７アクタの画儂
を得るための反射波ビデオ信号をサンプリングする時間
率とがうまくマツチする場合には書込み手続きは非常に
秦になるが、逆にこれらを巌〈考慮しないか、全く自在
にぜんとするか、もしく鉱別の制約条件があるか等の場
合は困難が生ずる仁とが多い。たとえばスイ、チドリニ
ヤアレイによるリニヤ走査はアレイＯすべてのエレメン
トの立場は均畔で、ただどの局部を音響アパーデーアと
して採用するかを電気的にどのエレメント群を採用する
かにより決定していゐのみでああから、本質的に音場内
での音線はアレイの中心軸の成す細分の何所かを出発点
として被検断面内に含まれる平行線群となり、これに対
応する表示およびそれを代替するフレームメモリへの書
込みもまた勢間隔で画一方向に整列し九ピクセル群に対
してＩｉ！１乗する反射波信号の強度を静時間間隔にて
サンプリングしつつ書込む手続きで十分充足される。す
なわち、フレームメモリの縦と横の両輪に対して被検音
場内の走査線のありさまを少なくともどちらかに対して
音線が平行になシ、ビクセル列の間隔が音線間隔と合致
するように割り付けるならば、フレームメモリ内のビク
セルと音場内から帰投する反射波の等時間率サンプリン
グ点列とを東〈一対・−に対応せしめることができる。

また表示スケールファクタへの所望の事情によりこのよ
うな一対一対応を必ずし４実現し得ない場合も、平行に
並べられた正方格子同土間のデータの案分もしくは種間
を併う並べ直しは決してむづかしい仁とではない。更に
割付妙方を角度を有するものとしても、音場内のサンプ
リング層群も、フレームメモリのビクセル群も、ともに
等方的ないし眸密度的、ないし少なくと４場所により並
べ方のルールが漸変することのないもの同士の場合は、
走査変換すなわち反射波信号強度を等時間々隔にサンプ
リングして得られたデータセットから最終表示の母体と
なるフレームメモリ上への「写像」を求める作業は本質
的に一定の局所的ルールが全画面にわたってあまねく通
用することから単純作業の規則的くり返しとなり、必要
なロジックをハードウェアにより布線的に組立てても十
分集用性を有することができる−６ しかるＫ、走査線ないしナングリング点の空間的な密度
の一定でない音場走査様式を採用せんとすると、前記走
査変換すなわち「写像」を求める作業は著しく複雑化す
る。−例としてレーダーヤソーナーに見られるＰＰＩス
キャン、もしくはその縮退形としてのセクタスキャン方
式は医用超音波装置においても採用されているが、実時
間的であるか否かＫかかわらずこの走査様式社本質的に
一地点（原点）からの方位角をパラメーターとして被検
音場内の被検断面上に走査線（音線）を定義しているこ
とから、走査原点から等角度間隔の方位角をもって音線
群を定義し走査を行い得られた反射波信号の強度を時間
的に等間隔Ｋｔサンプリングたならば必ず、その成す音
場内のサンプリング層群の密度は原点からの距離に比例
しえものとなｐｌ並び方も方位角ごとに異る角度でフレ
ームメ毫り内の正方格子を成すビクセル評の整列様子と
対画することＫなる。このような画像データ同志の写像
変換は大局的には規則性はあるが局所ごとに異るルール
で実施せねばならず、％に実時間性を電んする場合に紘
困難度が大である。

第１図はかかる極座標−直交座標間の写像を行う事情を
説明したもので、放射状の超音波音線上にて定時間率サ
ンプリングを行って得られるピクセル列（図中の白丸）
は格子点（図中の黒丸）を成す所の直交座標側のピクセ
ル列に対して同じイメージを成す如くに再配分されなけ
ればならないのだが、これらビクセル群同士はその位置
に関し画面全体では数式的に簡単に記述され得るように
見えるが、具体的にある黒丸が近傍の白丸のいくつかか
らどのような関係づけで数値的にビクセルの値を得るべ
きかは一律ではなく局所ととＫすべて異り、手続き全体
を事前に計算して決めておいて賜その手続き自体がぼり
大な長さの実行命令列となってしまう。

しかしながら問題をより整理して考えると、セクタスキ
ャン等の極座標のデータファイルと、標準ＴＶ方式の直
角座標のデータファイル（両者はともにディジタルデー
タとしてはｍｘｎの形の２次元ファイルである）との間
の実時間変換（写ｇＩＩ）作業においては、少なくとも
次の２点がルール化されてはじめて実際に意味のある作
業手続きを構築することができる。それらは、 （１）トチらのファイルの１つのデータ（ビクセル）を
他のファイルの対応する近傍の複数のデータに対応づけ
る形で作業を定義するか。すなわちどちらがどちらの写
像であると考えるか。具体的には変換作業の奥行のイニ
シアチブをどちらのビクセルが発生しあるいは需要され
た時点で行うか。

（２）　　局所のビクセル密度の相違により生ずる情報
量の過不足、すなわち過剰定義ないしあいまいさと、定
義もれによるデータ脱落とをどのように回避あるいは防
止、ないし事後補填をするか　の２点である。しかし標
準ＴＶのデータレートは一般に超音波イメージのデータ
レートより数倍はや帆ので読み出し主導蓋の写像変換な
いし脱落補填作業は普通社採用されない。

仁のような［放射格子−正方格子」間の写像変換を、特
にある方位角の音線の反射波信号を受信中に、もしくは
それに準する高速さで高々その音線分の、ないし高々過
去数本分の音線のデータを保持するデータバッファのみ
を介して実行せんとする場合、いくつかの手法が公知で
あり、実用に供されもしている０たとえばＩＥＥＥの１
９８０年度超音波シンポジウＡ　（１９８０Ｕｌｔｒａ
ｓｏｎｉｃｓ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　）にて、米国カリ
フォルニア州ハロアルド市のヒ鼻−し。

ト・パラカード社のＨ，Ｅ、　Ｋａｒｒｅｒ氏ら計４名
より発表された方式案（同シンポジウムのグロシーディ
／グ（１９７９Ｕｌｔｒａｓｏｎｌｃｓ　Ｓｙｍｐｏｓ
ｉｕ＋ｎ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　）の７５７〜７６
５ページに見られる）においてはまず反射波を等間隔で
サンプリングして得た放射格子内の同−音線上でデータ
の内挿補間を行い、しかるのちにとなりの音線の対応す
る距離およびその近傍に対する内挿補間を行うことによ
りすべての正方格子側のビクセル値を得んとするもので
ある。

しかし彼の手法はハードウェア化を前提ＫＪＩ＜考慮さ
れてはいるが、各予定された方位角近傍のとなりあう数
本の音線上のビデオ信号データのファイルが出発点とな
っているためやはり受信後にビビオデータを並べ替え、
案分を行うという手法の範噛の中に入れられざるを得な
い。

本発明の目的は従来方式に見られるこのような放射格子
上のデータを獲得したのちに正方格子上のデータに写像
を行うという打揚を廃し、直接的Ｋ、音場内に想定した
正方格子上のデータを得ることができる音場走査方式の
実現にある。すなわち本発明は前記の如き発生側主導の
写像作成作業の改良にかかわるもので６９．４１１に音
場内における（音場に対応する）ビクセルを獲得する行
−１すなわち具体的にはエコーの強さを選択的にある位
置に関して求める打揚を工夫する仁とにより始めから最
終写像であるべ自所の正方格子側のフレームメモリ上の
ビ・クセルに対応する音場内の位置に関するエコーの強
さを求める如く構成し九ことに特徴を有する。ｉ九本発
明の他の目的は、写像（走査変換）処理のために入力用
のパ、ファを必要としない該手＃！きならびに方式を確
立せんとする点にもある３さらに本発明の実施効果とし
て従来方式すなわち−たんエコーのビデオデータを定率
サンプリングして中間バッファに収めてから作業を開始
する方式よりも実効的に少い数の送受波過程で一枚の変
換後のフレームを得る如く構成し得る点もある。

すなわち本発明においては従来方式において受信と同様
に鋭意ビームを絞ることにのみ努力が払われて来た送波
のビームをやや広角なものとし、ある範囲内の方位角に
おいては略一様ないし実用上均一な照射が行われる如く
送波を行った上で、受波時に該範囲内の任意の方位角に
指向性を合成もしくは焦点を合せつつ受渡（受信）を行
うこと罠より、極塵標から見ながらも最終目的たる直交
座標の側の格子点に対応する点からの反射波を受信しそ
の強度を求めることによ）、本質的に受信後の写像（走
査変換）作業を１省したものである。

すなわち第２図に示す如く、本発明に成る音場走査方式
においては、送受波の原点すなわち送受ｆＩ器のある位
置からある方位角Ｏの近傍の方位角領域ｄ、に対してそ
の範囲内では実用上均一であると見なせる如く超音波パ
ルスの照射を行い、同じ送受波器でこの方位角領域Δθ
内からの反射波を受信する０ここで」θ内で実用上均一
なノくルス超音波の照射は公知の手法たとえば位相合成
流勢で全くあるいは高々弱くしか集束されない波面を中
庸なる角度選択性をもって送り出せばよい。送波器とし
て各方位角領域別にその方向へ正面を向けた小さなエレ
メントを用意して個々に付勢し、その成す音場の遠距離
領域を利用してもよく、ま九アレイ送受波器を位相合成
法にて利用する際にはただ寄与するエレメント数を適度
に制限しさえすれば送波指向性を必要十分に鈍くするこ
とができる。しかしこのような送波を行う手法に関して
は本発明の実施上著効を有する構成要素ではあっても本
発明の主旨とは直接的なかかわり合いを有するものでは
ない。本発明は本質的には無指向性の送波を行っても実
施で龜ることは自明であるが、かくの如くその時点で興
味ある角度領域Δθに送波を限定することはエネルギー
効率の向上や超音波照射量の低減の丸めに有益である。

所で、かかる限定角送波ノくルスに呼応して、誼領域Ｊ
θからは刻々と反射波が帰投するが、これを刻々と受信
するに際して本発明においては受渡指向性を刻々と微変
せしめつつ行い、従来例の如くある方位角に固定するこ
と祉しない。すなわち前記の方位角領域Δθ　内に関し
ては任意の時点で任意の方位角からの反射波を受信する
ことが可能である。たとえば第２図に太線で示すような
順序で、各々の黒丸すなわち最終写像上のビクセルの格
子点に対応する位置をたどるように反射波の帰投方位角
と帰投時刻とを選択しながら受信することが可能である
。それ故に本発明においてはこのように受渡続行中に指
向性の方位角を刻々と微変させるための適応性ある指向
性合成手段と、原点から前記黒丸の各々に至る距離に対
応する反射波帰投時刻において反射波信号強度をサンプ
リングする手段とをもってかかるジグザグ状の注目点の
軌跡を実現する。またかかる行程において各注目点（黒
丸）からの反射波はただ単に原点すなわち送受波位置か
らの方位角と距離によシ規定されて受信されるよ抄も、
実際にはある１度大きな音響開口を有する送受波器を用
い、波面を合成しつつ、すなわち焦点を合わせつつ受信
を行った方がはるかに分解能や検出能力の点で有利であ
る。それ故に本発明においては大局的には方位角という
概念を有するものの夾際には各注目点（黒丸）へ受線焦
点を合せる如く、７エーズドアレイ方弐により多数の受
渡器エレメントを用いてそれらの寄与する位相ないし遅
嬌時間を制御しつつ、各注目点毎に所定の反射波帰投時
刻において反射波強度をサンプリングする◎すなわち本
発明においてはそのような高速位相脅威が可能な受渡位
相合成系をそなえ、を九七のような高速位相合成系を受
波爽行中に爽時間的に制御する制御手段を有する。

さらに、前記角度領域Δθ　内には１つのシダずグ曽で
九ど９得るよりも多数の最終写像上の格子点を含み得る
。これは特に遠距離において著しい。

しかしながら受渡器の開口寸法等で決るＭ３ｉｌ的な音
響映倫の分解能単位よ〉も細かいサンプリングを行うこ
とは何がしかのムダを判うが一方逆に、第２図に例示す
る注目点（黒丸）をたどるジグずグ線は、作業手順を記
述するものとしては決して原点の方に向って後退するこ
とはできないどころか、１つの注目点から次の注目点に
移行するのには少くとも装置の内部状態の切替えに必要
な時間のみならず、送波パルスの時間軸上の而して音線
上の長さないしは受信系の帯域幅などにより制限される
応答時間の限界より社高速に処事することはできないと
いう点に注目せねばならない。それ故に本発明の効果的
な実施にあたっては受渡器アレイと初段増幅器とを共通
に用いる所の何個かの受波指向性合成系を有し、またそ
れらを順次制御する所の共通制御系を有する。すなわち
第５図に糧々の例を示す如く、ジグザグ線上の黒丸の出
現時間々隔Ｓｐは最も有利な場合は正面（ＩＪ　＝Ｏ’
）方向で、黒丸すなわち最終写像のピクセル間隔を音速
と縮尺とにより直接換算し九値となる。次に有利な方位
角は４５・で、そのｘｌ−ｆとなる。しかし、それ以外
の角、特に００とか４５’とかかられづかに離れた方位
においてジグずグ線の可能な密度を最大にぜんとしてす
ぐとなりの列の黒丸に移らんとするとＳｐが無限に小と
なる可能性が生じ、実際的でない。この場合行い得るこ
とは同じ行（水平方向、第３図にて）のとなりの列（垂
直方向）Ｋ移るので社なく、１つ下の行の１つとな勤の
列に移るようにすることである。このようＫすればｓｐ
に対する前記の如き事情による制約の範囲内で旭事し得
る。而してかかる制約のもとにおいても前記の如く多数
の受渡指向性合成系を備えるならば、第６図ａ、　ｂに
示す如く、何系統かの受渡位相合成系とサンプリング系
とＫよりサンプリング時間身隔ＳＰが著しく短くなるこ
とのない手続きを実現することができる。第６図におい
て線細い点線が音線の公称中心すなわち第２図の点線を
示し、円で囲まれた黒丸が観測可能な、而してｍｓｗせ
んとする、最終写像におけるピクセルの格子点に対応す
る位置である。公称音線の中心軸に大局的Ｋａう如く、
個々の系統の位相合成とサンプリングとは図示の如く時
折跳躍する軌跡をえどることＫなるのでｓｐＱ値を極端
に短くしなくても公称音線の周辺の観測可能なピクセル
を網羅することができる１゜ 而して第４図と第５図はこのような最初から最終写儂ト
のピクセル位置に対応する目的領域内の注目点群をたど
る如くにそれら注目点からの反射波の強度を求める所の
パルスエコ一方式超音波イメージング装置の実施例を示
すブロックダイヤグラムである。第４図においては単一
の集時間指向性合成受信系を有する構成を示す０これは
先に説明した第２図のジグザグ線をたどる受信手続きを
、また第６．７図の同様なジグザグ線の内１つをたどる
受信手続きを実行するに十分なものである。

まず第４図を説明するに当り、これは大局的に祉公知の
フェーズドアレイ方式のセクタスキャン装置のイメージ
ング手法を踏婆するものの図中に太線で示した個所にお
いて本質的に異る要素を有する。すなわち、目的領域に
対画するアレイトランスデユーサ−ＡＴＤｔｉ多数のパ
ルサＰにより付勢せられて前記のあまり集束されない超
音波ノ（ルスにより目的領域のある方位角の近傍を照射
する。

かかる送波手続きのお善立ては送波用デイレーマ、グ（
すなわち所望の、個々には相異る連通時間を与えるよう
に制御されたディレーツイン群）ＤＭｏの内容により取
り行われる。所望の方位角の設定線このディレーマツプ
ＤＭｏの内容を、書替え可能な制御記憶を有する制御装
置ｆ（以下ｗｃｓｘと略記する）がその都度設定し直し
つつ送波タイミング信号Ｔｔｒにより一斉起動すること
により実施される。公知の如く、ＤＭｏのハードウェア
はプリセットカウンタの一群であることができる。また
パルサ詳Ｐにより実際に励起されるエレメントは、アレ
イト２ンスデー−サーＡ和の中央近傍の限定された一群
であることもできる。

而して目的領域内からエコーが帰ってくるに及び、アレ
イト２ンスデユーサーＡＴＤのほとんどすべてのエレメ
ントが利用されつつそれらの個々に結合されたバッファ
アンプの一群えるアレイアン７’ＡＡが変換されて得ら
れたエレメント毎の信号を受は入れる。受渡用ディレー
マツプＤＭ、は送波用のＬ）ｌｉｌｏと良く呼応して同
じ感心ある方位角に指向性が得られるようにアレイアン
プＡＡの出力を時間調節する。が、ここで直ちＫは信号
を集成してしまわないで、次位のトリミング用ディレー
マツプｖＭ２にこれら信号群をすべて引きつぐ。ここで
ＬＩＭ□の内容は各回のエコー受信中には原則として変
化させる必要はないのでＤＭｏと同様に、好ましくは同
時に同じ制御情報を受は入れることにより、各回の送波
実行の寸前に設定されれば十分である０またこの受渡用
の主たるディレーマツプＤＭ□は目的領域中の指向せる
方位角上の中庸なる距離に焦点を合せる如きディレーマ
ツプであることができ、かつ好ましい。公知の如くこの
主たるディレーマツプのハードウェアはＬＣはしご型デ
ィレー２インのタ、プ選択により具現されることのほか
に、ＣＣＤないしＢＢＤを実効セル数もしくは転送り口
、りの周波数を調節しなどして具体化されることができ
る０ 而してつづくトリミング用のディレーマツプたるＤＭ２
およびその制御され方が本発明の主旨を実現するために
最も肝要な個所である。このＤＭ２はそれ自身はさ＃１
どの長さは必要としないが、実時間的に高速に制御され
得、また咳制御に際しては通過する信号に雑音や擾乱を
及ぼすことの十分に少い方式および手段を用いねばなら
ない。また一方、制御が効果し所望の結果もしくは状態
が得られるまでの時間おくれはできる限り短いことが肝
要である。ノイズを出さない、静かな制御という見地か
らはタップ切替え式よりも全体が伸縮すゐ所の可変容量
ダイオードを用いた連続可変のディレーラインの方が好
ましいかく見える。が、一端から信号を入力し、出力抽
出点を選択する形式のタップ切替え式では制御の結果は
直ちに得られるのに対し、伸縮式では同様に一端から信
号を入力してもディレーラインの中の信号エネルギーが
すべて吐き出され、吏新せられるまで社所望の結果が得
られず、応答時間はディレーラインの時効長より必ず遅
くなる。それ故にこのトリミング用ディレーマツプＤＭ
２としては出力抽出点のタップ切替えを徐々に行う如く
゛、わたり制御ないしバーニヤコントロールの機能をそ
なえた可変ディレーラインを用いることが好ましい実施
例であり得る。

面してＤＭ□とＤＭ２との合成効果により与えられる指
向性ないし注目点の方位と焦点距離を与える如くＫ、こ
こで、各エレメントからの信号は加算増幅器ＳＡにおい
て加算される。つづくエコープロセノングユニットＥＰ
Ｕは公知のＴＧＣ、対数増幅器ないし検波器など、もし
くは更に必要に応じて不快な周波数領域を迩省する帯域
通過フィルタ等をも含むものであり、それ自身は特に変
哲もないものであることができる。ＥＰＵの出力はＤＣ
を含むビデオ信号であり、注目点の反射波強度を意味す
るものである。これはつづくデータ変換ユニ。

）　ＤＣＵによりサンプリングされつつＡ／Ｄ変換され
、ディジタル語の形にされ、最終的に注目点に対応する
フレームメモリＦＭのある番地にかき込まれる。ここで
ＤＣＵは必要ならばナイキストフィルタ等を含むもので
あることができる。ｔたフレームメモリＦＭの内容をＴ
Ｖ方式ＣＲＴディスプレイに表示する手続きは全く公知
のことであり、ことさらに説明を要するものではない。

そこで、先には陵明を省略しである所の、ＤＭ２および
ＤＣＵの制御され方に関して説明する。前述の如く固定
フォーカスの機能をＤＭＩ　Ｋ集約しであるならば、Ｄ
Ｍ２の役割りは高々方位角をわづかにトリミングすると
とに！まる。それ故Ｋかかるディレーマツプはいわゆる
くさび型であればよく、本質的に制御情報は単純である
。一方ＤＣＵは変換実行指令１回線を受入れるのみで足
りる。目的とする注目点のエコーの強度を最終形態のデ
ィンタル語としてサンプリングして得るためＫは先回の
サンプリングが終ったのちまずＤＭ２を設定替えし、し
かるのちに所定の時刻においてＤＣＵに指令を発してサ
ンプリングおよび変換を実行させる。ここで、前回のす
／プリンイブが行われた直後、次回のサンプリングまで
の待ち時間がタイマーＴＭＫより設定される。このタイ
マーＴＭａ公知の如くプリセットカラ／りを主役として
それを所望のサンプリング周期すなわち先に説明した第
２，６両図中のｓｐに対応する時間に応じてグリセ、ト
する機構と、このプリセットカウンタのオーバーフロー
を検出し、それをもってＤＣＵに変換実行指令とする機
構と、かかるプリセットカウンタのカウント入力となる
高速のクロック源とにより構成されることができる。

而して以上の局部要素を有機的に関連づけつつ実時間的
に制御を遂行する所の前記ｗｃｓｘは、概路次のような
順序で動作する。第７図はこのｗｃｓｘの一例を示す簡
略化されたブロック図である。すなわち〜ｖｃｓｘは最
も単純な部類のステートマシンであり、状態検出入力お
よびそれに応する形での分枝は持たない。各状態を定義
するのはカウンタＣＴＲ２の状態であり、そのカウント
値が高速ＲＯＭである所の１ｉｃｓのアドレスの下位ビ
ットとされ、この１１Ｃ８の読み出し出力が前記第３図
中のＦＭおよびＤｋ１２′＼水平分割的に与えられるほ
か、前記タイマーＴＭに相当する所のこの図中のカウン
タＣＴＲＩへのプリセット値入力となるビット列をも含
む。全体の制御の上位機能を司るマイクロプロセッサＭ
ＰＵは、各回の送受波シーケンスを開始せんとするに当
りまず走査の番号、すなわち従来方式の概念で言う所の
音線番号、ここでは第２図のジグザグ線の全体の中での
番号を決定し、前記ｎｃｓである所の高速ＲＯＭの上位
アドレスとして設定し、その値はその回の送受波シーケ
ンスが終了するまで変更しない。つづいてＭＰＵ　ｋｔ
カウンタＣＴＲ２をクリヤする。ＨＯ３の下位アドレス
のゼロ番地には与えられた上位アドレスの音線番号（こ
こでもそういう呼称を許されるとしたら）ＫおけるＤＭ
ｏとＤＭ□の制御情報が収容されているのでまずそれが
読み出され、パ、ファレジスタＲＥＳＸに転送される。

この行程はＲＥＳＸのセット指令を前記ＣＴＲ２のクリ
ア指令と調歩させることにより有効に行われ′・る。こ
のＲＥＳＸの保持内容も送受波シーケンスの終了まで変
化しない。なお同じクリヤ指令がＣＴＲ工にも与えられ
る。これらカウンタのクリヤ機能は非同期的である。

ＭＰＬＩがこのクリヤ指令を撤回したあとヤやあってＣ
ＴＲ１はフルカウントに達してオーバーフローする。こ
れはつづいてＣＴＲ２の昇算をもたらし、ＨＯ２には下
位アドレスの１が与えられる。新しく読み出された藺は
前記の如＜ＦＭへの書込みアドレスすなわち注目点の位
置情報と、ＤＭ２へのトリミング情報、およびＣＴＲ□
へのプリセット値すなわち次の注目点までの時間々隔、
第５図でいうｓｐをあられす情報を水平分割的に有し、
またその工うに配分される。タイマーＴＭにおいてはプ
リセットカウンタＣＴＲ１のオーバーフローかられづか
なしかし必要とされる所定の時間おくれΔずをおいて自
動的にプリセット値の読み込みが行われる０そののち再
びＣＴＲ□は、そのとき与えられたプリセット値に応じ
た時間ののち再びオーバーフローし、上記のプロセスを
くり返す。高速クロックＨＣＸはこのプロセスの時刻単
位となるＶｌ（Ｆ領域の水晶発振器で、それをカウント
するＣＴＲ工もそれに見合う高速能力を有する所の、た
とえばＴＩ社のＡＬＳシリーズ等の素子が好ましい。な
おこのカウンタＣＴＲ□のオーバーフローないしはキャ
リー出力（実用上どちらを採用するようにしても等価で
ある）は前記ＤＣＵ−＼の変換実行指令とされるべく、
モノステ−プルタイマＭＯＮＯで所望幅のパルスに整形
されたのちＤＣＵへ送られる。

ＣＴＲ１のオーバーフローの都度のＣＴＲ２のカウント
アツプはつづ自、ついに所望のジグずグ音線の最後尾を
むかえ九のちＣＴＲ２もフルカウントをむかえ、ついに
オーバーフローせんとする。このときこれをそのキャリ
ー出力において検出し、自らのカウント禁止を行うなら
ば状態はその状態に固定され、以下ＣＴＲ□が何回オー
バーフローしようと４ＣＴＲ２は応じない。またこの状
態はＭＰＵにも告知され、一つの音線のデータ収録が終
了したことを知らせる。

これにもとづ舞ＭＰＵは次のしかるべき手順、すなわち
典形的には次の音線へ進む手続きを開始する。

もちろんＣＴＲ２のキャリー出力をそＯままか多少おく
らせて自らの、およびＣＴＲ工のクリヤ指令と、ＲＥＳ
Ｘのセット指令とに直結するならばこのＷＣ８ＸはＭＰ
Ｕの体調なしに自走することになり、そういう使い方も
できる０しかるにＩＣ８をＲＯＭとせずＲＡＭとするな
らばＭＰＵの各バスを適宜ｗｃｓｘの中に引龜入れるこ
とによりその都度多少の自由度をもってジグザグ音線の
設定を行うことができる。すなわち図中に点線で示す如
くデータバスをＩＣ８に、アドレスバスをＣＴＲ２のジ
ャム入力に各々結合し、ＨＣＳ　Ｋ書込みを行わんとす
るときにはＣＴＲ２に非同期プリセットを行いつつこの
ジャム入力をＩＣ８の下位アドレスに１簡抜は口させる
。いずれの場合もｌＩＣ５のｔ位アドレスはＭＰＵのパ
スから直接ではなく適当な出力ポートを介して与えるの
がよい。

ｔ′ＩＣ両カウンタＣＴＲ□、　ＣＴＲ２へのクリア指
令および１（ＦＳＸへのセット指令は本質的に、ＭＰＵ
から与えられたものでも前記自走により得られたもので
も、必ず送波タイミングすなわち送波用ディレーマツプ
Ｌ）ＩＩＩＯへの入力パルスＴｔｒ　（＊　４図）と喪
〈同期していなくてはならない。而してかくの如き送受
波行程が被検断面内の所望の覆滅を完成するまでくり返
されて一単位の画像が完成される。また完成された、も
しくは完成されつつある画像は、フレームメモリの内容
が常に実時間的に定律的に読み出されて表示装置に供給
され表示されていることから、夾質的に音場内へ向けて
の反射源探査の行程は常には常に実時間的に最終表示装
置上に、しかも走査変換された形で、表示されつづける
。

しかしながら上記の如くピクセル値のデータが獲得され
る都度フレームメモリへ直ちに直接かきこむことは究極
的な実時間性の点では好ましいが、フレームメモリは他
方ディスプレイ装置に規定のビデオ信号を供給する如く
常に読み出されつづけているので、書込みはそのような
定律読み出しのあい間をぬって行わざるを得ない。フレ
ームメモリのハードウェアへの要求能力を低減するため
には、発生しつつあるピクセルデータを−たんＦＩＦＯ
などのスタックに生起順序をくずさぬようたくわえ、デ
ィスプレイの帰線時間もしくはインタレースの表裏関係
を利用して都合の良い時点でフレームメモリに転送する
という手法が好ましく、また汎用されているが、この場
合においてもそのような手法が応用され得、効果をあげ
得る。しかしながら本発明の本質において各ピクセルの
アドレスは、発生時刻とは単純な量系では結びつかない
のですべてのビクセル値データをスタック内でその予定
収容先のアドレスを添付した形で仮収容せねばならず、
スタックは巨大化する。これをさけるためには第７図に
示すＩＣ８からＦＭへ書込みアドレスを与えることは廃
し、スタ、り内に順番どおりにだくわえられたビクセル
値データをＦＭへ転送する時点でＭＰＵからＦＭに直接
与える如く構成すればよい０しかしここではあくまで方
式としては即時書込みを前提として考える。このように
扱っても何ら本発明の主旨に影響を及ぼすものではない
。

而して第５図は前記第Ｓ図に示された所の、基本形態と
してのただ１本のジグザグ音線を追跡受信するンステム
を、同時に５本のジグザグ音線を追跡できるように拡張
したものである。先に説明した如く、かかる多重受信の
丸めに本質的に多重化を必須とするのはＤＭ２からＥＵ
までの区間であり、ＤＭ、以前とＤＣＵ以後は同様とす
ることができる。しかしながら、　ＤＣＵの直前にマル
チプレクサＭＬＪＸが必要なことは自明であり特に説明
を要さない。而してこの場合、ＤＭ２１，２２．２５が
大局的に言って順ぐりにトリミング情報を受取ゐ如＜　
、ｗｃｓｘ内のＨＣ８の出力中の所定ビア１位置から咳
情報に各々のラッチに取り込んだ上で利用する。同時に
マルチプレクサＭＵＸの制御も大局的に―ぐりではある
が制御情報を必要とするＯ多重化され九ジグザグ音線の
設定の自由度を確保する丸めにはこれら制御情報はｌＩ
Ｃ８の水平鎖長を伸して書き込んでおくことが好ましい
。が、必ず順ぐ抄に使用することに決めておけば、ＣＴ
Ｒ２と同じカウントおよびクリヤ入力を得るＳ進カウン
タの内容がこの制御情報を提供し得る。すなわち、最も
近い過去においてＤＣＵにデータを与え九チャンネルの
ＤＭ２が引きつづいて次のトリミング情報を受は入れる
ようにする０それ故Ｋｌ［）ｌｊミング情報と、同時に
読み出されるＦＭへの書込みアドレス入力とは、互いに
２拍ずれ、後者は前者の２番地づつあとに配置されねば
ならない。しかしながらかかる多重化が行われても各チ
ャンネルすなわちＤＭ２１．２２　　もしくは２３から
ＥＰＵ２１．２２．２３に至る個々の区間の動作は第４
図の場合と本質的に変ることはない。

一方かくの如き多重化はまた別の好ましい効果をもたら
す。すなわち第２図に示すΔθの幅の中のビクセル値が
高々１回の送受波シーケンスにより有効に獲得されてし
まうことから、所望のあるセクタ角内のイメージを獲得
するに要する送受波シーケンスの数が従来方式よりはる
かに少くて済むことになる。何故ならば、従来方式にお
いては一回の送受波シーケンスで得られるビクセル（Ｉ
［は高々光に説明した放射格子上の１つの方位角の半径
トのものに限られるからで、一枚のセクタスキャン儂を
得るに十分な情報量を得んとすると少くとも数十ないし
頁目以上の送受波シーケンスを必要とするが、本発明を
前記多重化方式により実施するとその数分の１ないしそ
れ以下の試行で一枚の完全なセクタスキャン偉が正方格
子上に得られる。

以上の説明で明らかにされた如く、本発明の実施によれ
ばセクタスキャンもしく　ａ　ｐｐｔスキャンなどにお
いて最終写像を格子点を成すビクセル群としてそれらの
値を目的領域から直接的に反射波強度として刻々実時間
的に得ることができ、従来方式とは本質的に比べるべく
もないすなおな、走査変換を前提とした反射波イメージ
ング方式および装置を実現することができる。なおかか
る方式によってもやはり、原点の近くでの過剰データに
よるビクセルの多重書込み、および中距離以遠でのデー
タネ足によるビクセルの書込みもれ、の問題は生ぜざる
を得ないが、かかる点に関する平均化もしくは補間によ
り完全なイメージを得るためのビクセルデータの編集の
手法は従来方式と全く同様なものでのぞむことができる
ことは自明であり、特に説明を要さない。また完成した
イメージの表示等利用のし方に関しても従来と全く同様
である。本発明の実施において一見欠点かと思われやす
い所の送波フォーカスを鋭くできない点に関して娘、そ
れに見合う分だけ受渡開口を大とするか、超音波の波長
を短く（周波数を高く）するならば十分救済され得、実
用上の問題とはならない。

最終ビクセル値が直接得られることの利点はこれをおお
ってあｔｂあるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式のセクタスキャン画像サンプリング点
と走査変換後の画像サンプリング点の対する模式図、 第５図は本発明の他の実施例を示す模式図、第４図は本
発明に成る音場走査方式を実施する所の基本形態を示す
一例のプロツクダイヤグラム、纂第５図は第４図の実施
例をジグザグ線５本用に拡張した場合を示す図、第６図
ａ、ｂはそれぞれジグザグ線５本および２本の場合のビ
クセルのたどり方すなわち作業手順の各１例を示したス
ケッチ図、第７図は第４図のＶＩＩＣ８Ｘ及びＴＭ部分
の詳細を示す図である。 ＡＴＤ・・・アレイトランスデユーサ、Ｐ・・・パルサ
、ＤＭｏ・・・送波用ディレーマツプ、ｗｃｓｘ・・・
制御装置、ＡＡ・・・アレイアンプ、ＤＭ、・・・受渡
用ディレーマップ、ＤＭ２・・・トリミング用ディレー
マツプ、ＥＰＵ・・・エコープロセシングユニｙ　ト％
　　Ｉ）ＣＵ・・・データ変換ユニ、）、ＦＭ・・・フ
レームメモリ、ＴＭ・・・タイマー、ＭＰＵ・・・１イ
クロプロセッサ、　ＨＯ２・・・高速ＲＯＭ　。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハルスエコ一方式によ勤送受波器の位置を原点と
   して被検音場内の被検断面内に方位角および距離をバク
   メーターとして反射源の強度分布をアナログビデオ信号
   もしくは該信号にもとづくデータ竜ットとして入手した
   のち皺強度分布偉を映像化する所のＰＰＩ方式もしく線
   層りタスキャン方式の超音波イメージング装置において
   、最終ディスプレイ装置として方形ラスタを定率にくり
   返し走査する方式（たとえば標準ＴＶ方式）のものをそ
   なえ、また該方形ラスタと本質的に一対一に対応する如
   く格子点状の配列を威すビクセル群を記述する如く定義
   づ１されえ、本質的にランダムアクセスが可能な画像メ
   モリ（フレームメモリ）を有し、ま九鋏ビクセル群には
   被検音場内の被検断面上の幾可学的座標が最終表示結果
   に関して歪なく表示される如く割付けられ、またかかる
   フレームメモリから定律的にビクセル値を読み出して前
   記方形２スタ方式の最終ディスプレイ装置に供給するこ
   とにより常に皺フレームメモリの内容を連続的に実時間
   表示しつづける手段を有し、而して一方かかるフレーム
   メモリへ音場の反射源強度分布像を実時間的に獲得して
   導入する手段として、（、）　　目的領域内の被検断面
   内の選択された方位角の近傍を実用上略均一な照射強度
   の角度分布において照射する如く超音波パルスを送抄出
   す手段と、 （ｂ）　　上記方位角の上記近傍内に含まれる所の、被
   検断面上に対応される咳フレームメ篭りないし最終表示
   画面上のビクセル位置に関し、送受波器の位置（原点）
   から近いものの順にそれらビクセル位置をたどる如くに
   反射波帰投時刻の選択と受渡指向性の方位角の黴少なト
   リミングとを刻々と実時間的に１前記送り出された超音
   波パルスに呼応する反射波の帰投しつつある時間帯にお
   いて実行しつつ前記ビクセル位置に対応する反射源の強
   度に関する情報（ビクセル値）を直接的に得る手段と、 （ｃ）　　上記ビクセル値が獲得されるつど前記フレー
   ムメモリ内の咳ピクセルの番地に遅滞なく書込む手段と
   、 （ｄ）　　前記方位角の前記近傍内の興味ある上記ビク
   セルのすべてに関して上記の如くしてビクセル値を獲得
   し終っ九ら前記方位角の値を改めて前把手Ｒ（ａ）を再
   起動する如く制御を行う制御手段と、 （・）かかる行程を逐次実行せしめて被検断面の新値領
   域の反射源強度分布儂を完成し、ｉ九その完成のつと新
   たに次の時点での反射源強度分布儂の獲得に移る如く制
   御を行う制御手段と、を有することを特徴とする走査変
   換を含む音場走査方式。
2. （２）送受波および指向性合成の方式が本質的にアレイ
   トランスデユーサ−を用い九フェーズドアレイ方式であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音場走
   査方式。
3. （３）　　送波指向性の鋭さを受渡指向性のそれと比し
   て相対的に減じ中庸なものとする丸めに、送波に際して
   は受渡におけるよりも少数の、前記アレイトランスデユ
   ーサ−の中央部に集中したエレメントを用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の走査変
   換を含む音場走査方式。
4. （４）　　上記反射波帰投中の受渡指向性のトリミング
   がその都度注目するビクセル位置に焦点を合せる如く行
   われることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の走査変換を含む音場走査方式。
5. （５）前記方位角に送波および受波の両指向性を予定的
   に設定し、送受波実行中には設定替えされない所の第１
   の指向性合成用ディレーマツプ（ＤＭＩＩ、　　ＤＭＩ
   　）と、前記の如く各ビクセル位置を追跡する如く実時
   間的にトリミングされる受渡専用の第２のディレーマツ
   プ（０Ｍ２　）とを有し、受渡の指向性および集束性紘
   前者の受渡用の側のもの（ＤＭｌ　）と後者（０Ｍ２　
   ）との合成作用によ抄決定されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の走査変換を含む音場
   走査方式。
6. （６）　　少くとも複数チャンネルの、前記トリミング
   されるディレーマツプと、反射波信号処理ユニット（Ｅ
   ＰＵ　）とをそなえ、画して一回の送波に呼応して帰投
   する反射波信号の一群から、鋺記第１のディレーマツプ
   の受渡側のもの（ＤＭＩ　）の出力を共通に利用する形
   で、複数の、前記方位角の前記近傍Ｋｔすれるビクセル
   位置をえどる軌跡を作業手順としてより多数のビクセル
   位置における反射波強度に関する情報（ビクセル値）を
   １回の送受波過椙の実施に関して１得する如く構成せら
   れえることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の走
   査変換を含む音場走査方式。
7. （７）　　前記手段（、）が上記ビクセル値が獲得され
   るつどこれをバッファメモリにスタ、夕として生起拳序
   をくずさないように収容し、爾後フレームメ篭りにとっ
   て好ましい時点において腋スタ。 りの内容をフレームメモリにその時点で収容先のアドレ
   ス指定を行いつつ収容する手段であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の走査変換を含む音場走査方
   式。