JPS62116279A - 信号を集束する方法と装置 - Google Patents

信号を集束する方法と装置

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JPS62116279A
JPS62116279A JP61254854A JP25485486A JPS62116279A JP S62116279 A JPS62116279 A JP S62116279A JP 61254854 A JP61254854 A JP 61254854A JP 25485486 A JP25485486 A JP 25485486A JP S62116279 A JPS62116279 A JP S62116279A
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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】 この発明は全般的に超音波作像、更に具体的に云えば、
像を形成するのに必要な可変集束ビーム形成装置に関す
る。
＝　　３　− 超音波作像装置は作像しようとする容積に超音波を送込
み、そこから超音波を受信する。反射された超音波が電
気信号に変換され、ビデオ表示装置を制御するのに使う
為に、この後でこの電気信号を処理する。
位相調整アレー扇形走査器では、多数の変換器素子から
超音波を送信し且つ受信する。像データを発生するのに
使われる電気信号の品質は、個々の送信及び受信変換器
素子からの信号の選択的な遅延と、夫々９素子の信号の
コヒーレントな加算から１個のビームを形成することと
に依存する。
位相調整アレー扇形走査器のフロントエンドでビームを
形成するのに必要な時間的な分解能及び精度を達成する
為に、アナログ処理が使われている。然し、帯域幅が小
さいこと並びにインピーダンス整合の拘束が、アナログ
時間遅延を使う上での重大な制約になっている。
米国特許第４，３２４，２５７号には、シフト・レジス
タを用いて時間遅延をディジタルに行なう超音波作像装
置が提案されている。この方式の制約は、時間遅延の分
解能が標本化周期に等しいことである。これは、装置の
時間遅延の精度が、アナログ・ディジタル変換器の標本
化アレーによって決定されるからである。
ディジタル遅延を使うことに対する３つの主な制約は次
の通りである。
（イ）遅延の分解能。この様な装置に利用し得るアナロ
グ・ディジタル変換２には１０乃至２０ＭＨｚの速度で
標本化し、時間遅延の精度が５０乃至１００ナノ秒にな
る。こういうレベルの精度は、医療用超音波作像の用途
でビームを形成するのに必要な精度よりも１桁低い。
（ロ）帯域幅。信号の帯域幅が、アナログ・ディジタル
変換器の標本化速度の半分に制限される。
またアナログ・ディジタル変ＩＮ　２’Ａはサンプルを
とる前に有限の設定時間（開口時間と呼ばれる）を持っ
ているから、入力信号が実効的にこの時間にわたって平
均され、その帯域幅が制限される。
（ハ）コスト。５０乃至１００　Ｍｌｌｚの標本化能力
を持つ高速アナログ・ディジタル変換器は、どんな設計
であっても、現在の市場で販売するには値段が高すぎる
。
この発明では、一様でない標本化を使うことにより、像
データの集束に必要な時間遅延をアナログ・ディジタル
変換器の標本化速度から切離す。
超音波の反射に応答して変換器アレーによって発生され
るアナログ電気信号は、最初に出願人が所有する米国特
許第４，１５５，２５９号に記載されているベースバン
ド信号処理を用いて、このアナログ信号を一層低い周波
数に変換することにより、処理に最適の形にする。音響
帯域幅を一層小さい電気的な帯域幅に変換する為に、電
気信号をアナログ・ディジタル変換器に印加する時、開
口時間の積分の制約が実効的に無くなる。所望の集束作
用に従って、アナログやディジタル変換器の動作を選択
的に遅延させる。この反射信号の位相補償は、アナログ
・ディジタル変換器に対する各々のサンプル・クロック
にディジタルにプログラム可能な遅延線を用いて達成す
ることが出来る。
この様にクロックにスキューを持たせることにより、ア
ナログ・ディジタル変１ｆｉ　Ｓに対するサンプル周波
数は、到来信号の帯域幅だけに関係する。
この為、一層遅く、その為一層低廉なアナログ・ディジ
タル変換器を用いることが出来る。
好ましい実施例では、アナログ・ディジタル変換器から
のディジタル・データ出力がディジタル・メモリ手段に
貯蔵される。ディジタル・メモリからのデータの読出し
を選択的に遅延させて、像データの集束作用を行なうこ
とが出来る。アレーからのデータの読出しの際、集束作
用の為に大きな時間遅延が容易に達成され、これに対し
てアナログ・ディジタル変換器の動作にスキュを持たせ
ることにより、集束作用の為の一層細かい位相遅延が達
成される。
この発明並びにその目的と特徴は、以下図面について詳
しく説明する所から更によく理解されよう。
図面について説明すると、第１図は位相調整アレー扇形
走査器の信号処理装置の機能的なブロック図である。複
数個の変換器素子１０が超音波を送信並びに受信し、各
々の変換器素子１０によって発生されたアナログ電気信
号が前置増幅器（ＰＲＥ　　ＡＭＰ、）１２及び時間利
得制御増幅器（ＴＧＣ）１４に印加され、ベースバンド
局部発振器１５を用いてアナログ・ディジタル変換器（
Ａ／Ｄ）１６に対するベースバンド周波数に変換される
。アナログ・ディジタル変換器１６が標本化クロック１
８に応答して動作し、増幅されたアナログ信号を標本化
し、それに応答してディジタル・データを発生する。変
換器の標本化速度は少なくとも増幅されたアナログ信号
の最高周波数の２倍に等しくなければならない。変換器
１６からディジタル・データがランダムアクセス・メモ
リ（ＲＡＭ）２０に貯蔵され、後でメモリ２０からデー
タを読出し、加算し、演算処理装置２２で処理して、２
４の所にビデオ信号データを発生する。マスク制御装置
２４がＡＬＵ　　２２、メモリ制御装置２６、ＡＧＣ制
御装置２８及びベースバンド局部発振器制御装置１７の
動作を制御する。
第２図は第１図の装置に使われる２つのアナログ・ディ
ジタル変換器１６のブロック図である。
Ａ／Ｄ変換器１６の動作を制御する為のマスク・クロッ
ク信号がプログラム＋１１能な遅延線３０を介して印加
される。この為、特定の像の焦点に対して必要な様に、
変換器１６によるアナログ信号の標本化にスキューを持
たせることが出来る。従って、Ａ／Ｄ変換器のクロック
周波数は、遅延線３０による遅延に無関係である。この
為、時間遅延がＡ／Ｄ変換器の標本化速度によって制限
されない。
第３図は第１図の装置に使われるディジタル・ランダム
アクセス・メモリ２２の機能的なブロック図である。Ａ
／Ｄ変換器１６からのディジタル・データがメモリ２２
の入力に印加され、メモリ２２の出力からデータが読出
される。この実施例では、このメモリに２つのベクトル
に対するデータを貯蔵することが出来る。メモリに対す
るデータの書込みが段階１の期間中に行なわれ、メモリ
からのベクトル・データの読出しが段階３の期間中に行
なわれる。書込み動作の間、書込みアドレス４０がアド
レス多重化器４２を介してメモリ２２にアドレスを供給
し、メモリ２２からの読出しの間、アドレスが読取Ａア
ドレス４４及び読取りアドレス４６によって夫々段階２
及び段階３の間に印加される。重要なことは、４４及び
４６からのアドレスは、４８の所に貯蔵されている所望
の焦点に応答して制御することが出来ることである。
この焦点が線５０の制御信号に応答する。この制御信号
をレジスタ５２が受取る。例えば、１つのベクトルから
の所望の焦点は、ことごとくのアドレス、１つおきのア
ドレス又はその他の選ばれた順序のアドレスを読取る様
に、メモリを選択的にアドレスすることによって達成す
ることが出来る。
メモリ２２からの出力が夫々Ａベクトル及びＢベクトル
の出力に対するラッチ５６．５８を制御するホールドオ
フ回路５４によって遅延させられる。
この為、メモリ２２から読出されたデータがホールドオ
フ回路５４によって遅延させられて集束作用を行ない、
メモリ２２から焦点装置４８の制御の下にデータが読出
されて集束作用を行なう。
この発明の遅延装置は微細な焦点調整及び粗い焦点調節
の両方の能力を持ち、これはアナログ・ディジタル変換
器の標本化速度に制限されない。
この発明を特定の実施例について説明したが、以上の説
明はこの発明を例示するものであって、この発明を制限
するものと解してはならない。当業者には特許請求の範
囲によって定められたこの発明の範囲内で種々の変更を
加えることが出来よう。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の１実施例による超音波位相調整アレ
ー作像装置で信号を集束する装置の機能的なブロック図
、 第２図は第１図の装置に使われるアナログ・ディジタル
変換器の機能的なブロック図、第３図は第１図の装置に
使われるディジタル◆メモリの機能的なブロック図であ
る。 主な符号の説明 １０：変換器素子 １６：アナログ・ディジタル変換器 １８：遅延装置 ＝　　１１　− ２０：ランダムアクセス・メモリ ２２：演算処理装置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）ベースバンド超音波位相調整アレー作像装置で信号
    を集束する方法に於て、 変換器素子のアレーが受信した超音波に応答して複数個
    のアナログ電気信号を発生し、 各々のアナログ信号をアナログ・ディジタル変換器に印
    加し、 各々のアナログ・ディジタル変換器の動作を選択的に遅
    延させて、該アナログ・ディジタル変換器の出力にスキ
    ューを持たせ、 該スキューした信号を加算する工程を含む方法。 ２）ベースバンド超音波位相調整アレー作像装置で信号
    を集束する方法に於て、 変換器素子のアレーが受信した超音波に応答して、複数
    個のアナログ電気信号を発生し、 各々のアナログ信号をアナログ・ディジタル変換器に印
    加し、 第１の選ばれた期間の間、各々のアナログ・ディジタル
    変換器の動作を遅延させ、その後標本化速度で前記アナ
    ログ信号を標本化し、 各々のアナログ・ディジタル変換器から標本化したディ
    ジタル・データ出力をディジタル・メモリに貯蔵し、 前記データを前記メモリに貯蔵してから第２の選ばれた
    期間の後、各々のディジタル・メモリからデータを読取
    り、 前記ディジタル・メモリからのデータを加算する工程を
    含む方法。 ３）特許請求の範囲２）に記載した方法に於て、前記第
    １の期間及び前記第２の期間が、信号の焦点合せを変え
    る為に可変である方法。 ４）超音波位相調整アレー作像装置で信号を集束する方
    法に於て、 超音波に応答して複数個のアナログ信号を発生する変換
    器素子の線形アレーと、 選ばれたアナログ信号に対して選択的に動作を遅延させ
    る手段を含んでいて、前記アナログ信号を受取ってディ
    ジタル・データを発生する様に接続されたアナログ・デ
    ィジタル変換手段と、ディジタル・データの読出しを選
    択的に遅延させる手段を含んでいて、前記ディジタル・
    データを受取って貯蔵し且つ貯蔵されているディジタル
    ・データを読出す様に接続されたディジタル・メモリ手
    段と、 該ディジタル・メモリ手段から読出されたディジタル・
    データを加算する手段とを有する装置。 ５）特許請求の範囲４）に記載した装置に於て、各々の
    変換器素子に対して１つのディジタル・メモリ及び１つ
    のアナログ・ディジタル変換器が設けられている装置。 ６）特許請求の範囲５）に記載した装置に於て、各々の
    ディジタル・メモリが複数個のベクトルに対する貯蔵容
    量を持ち、この為各々のメモリに、複数個のベクトルに
    対するデータを逐次的に書込み且つ逐次的に読出すこと
    が出来る様にした装置。 ７）超音波位相調整アレー作像装置で信号を集束する方
    法に於て、 超音波に応答して複数個のアナログ信号を発生する変換
    器素子の線形アレーと、 選ばれたアナログ信号に対する動作を選択的に遅延させ
    る手段を持っていて、前記アナログ信号を受取ってディ
    ジタル・データを発生する様に接続されたアナログ・デ
    ィジタル変換手段と、ディジタル・データの読出しを選
    択的に遅延させる手段を持っていて、前記ディジタル・
    データを受取って貯蔵し且つ貯蔵されているディジタル
    、データを読出す様に接続されたディジタル・メモリ手
    段と、 該ディジタル・メモリ手段から読出されたディジタル・
    データを加算する手段とを有する装置。 ８）特許請求の範囲７）に記載した装置に於て、前記ア
    ナログ・ディジタル変換器の出力を加算する手段を有す
    る装置。
JP61254854A 1985-10-31 1986-10-28 信号を集束する方法と装置 Pending JPS62116279A (ja)

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US794095 1985-10-31
US06/794,095 US4669314A (en) 1985-10-31 1985-10-31 Variable focusing in ultrasound imaging using non-uniform sampling

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JPS62116279A true JPS62116279A (ja) 1987-05-27

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EP (1) EP0224014B1 (ja)
JP (1) JPS62116279A (ja)
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DE (1) DE3684669D1 (ja)
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