(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のビーム形成チャンネル（３５）と、該ビーム形成チャンネルの各々に接続されているビーム従属形パラメータの発生源（５０）とを備えたビーム形成器であって、
前記ビーム形成チャンネルの各々は、信号遅延装置（４０又は４２）と、ビーム形成遅延プロセッサ（６２、６４）とを含んでおり、
複数の前記ビーム形成遅延プロセッサは、並列に動作しており、
各ビーム形成チャンネルは、動作中においてチャンネル従属形パラメータを記憶するメモリ装置（６０）を含み、
前記ビーム形成遅延プロセッサは、前記メモリ装置に記憶された前記チャンネル従属形パラメータ及び前記ビーム従属形パラメータの関数に従って前記信号遅延装置により発生される遅延の量を制御する
ビーム形成器。
【請求項２】
前記ビーム形成器は更に、加算器（３６）を含んでおり、前記ビーム形成チャンネルは、前記加算器に接続されている受信チャンネルである請求項１に記載のビーム形成器。
【請求項３】
変換器アレイ（１０）と、該変換器アレイに接続されているビーム形成器（３４、３６）と、該ビーム形成器に接続されている信号プロセッサ（３８）と、該信号プロセッサに接続されている走査変換器（３２）と、該走査変換器に接続されている表示モニタ（３０）と、前記ビーム形成器に接続されているビーム従属形パラメータの発生源（５０）とを備えた超音波イメージング・システムであって、
前記変換器アレイは、多数の変換器素子（１２）を含んでおり、
前記ビーム形成器は、多数のビーム形成チャンネル（３５）と、該ビーム形成チャンネルを前記変換器素子に選択的に結合するスイッチング回路（２６）とを含んでおり、
前記ビーム形成チャンネルの各々は、信号遅延装置（４０又は４２）と、ビーム形成遅延プロセッサ（６２、６４）とを含んでおり、
複数の前記ビーム形成遅延プロセッサは、並列に動作しており、
各ビーム形成チャンネルは、チャンネル従属形パラメータを記憶するメモリ装置（６０）を含み、
前記ビーム形成遅延プロセッサは、前記チャンネル従属形パラメータ及び前記ビーム従属形パラメータの関数に従って前記信号遅延装置により発生される遅延の量を制御する
超音波イメージング・システム。
【請求項４】
前記ビーム形成遅延プロセッサの各々は、前記メモリから受信した前記チャンネル従属形パラメータから、且つ前記ビーム従属形パラメータから、初期値及び初期遅延を計算する論理回路（６２）と、該論理回路からの前記初期値及び前記初期遅延の受信に応答して、遅延増分を引き起こす信号を前記遅延装置に出力する遅延発生回路（６４）とを含んでいる請求項３に記載の超音波イメージング・システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的には多数の平行チャンネルにおける帰還信号の時間遅延及び加算により超音波ビームを形成する超音波イメージング・システムに関する。特に、本発明は、チャンネル処理に所要のビーム形成遅延を付与するための手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波イメージング・システムは、超音波変換器のアレイを含んでおり、これらの超音波変換器を使用して、超音波ビームを送信した後に、被検査対象からの反射ビームを受信する。超音波イメージングのために、アレイは典型的には、一列に配置されていると共に適当な電圧で駆動されている多数の変換器を有している。印加される電圧の時間遅延（又は位相）及び大きさを選択することにより、超音波を発生するように、個々の変換器を制御することができる。発生された超音波は組み合わさって、正味の超音波を形成する。正味の超音波は好ましいベクトル方向に沿って進み、ビームに沿った選定された点で集束される。多数の点弧を用いて、同じ解剖的構造の情報を表すデータを取得してもよい。各々の点弧のビーム形成パラメータを変化させることにより、各々の点弧に対する最大焦点の変更又は受信データの内容の変更を行ってもよい。これは例えば、同じ走査線に沿って相次ぐビームを送信し、各々のビームの焦点を前のビームの焦点に対してシフトすることにより行われる。印加される電圧の時間遅延及び大きさを変化させることによりビームをその焦点と共に平面内で移動させて、対象を走査することができる。
【０００３】
変換器を用いて反射音を受信するとき（受信モード）でも、同じ原理は当てはまる。受信変換器で発生される電圧は加算されるので、正味の信号は対象内の単一の焦点から反射された超音波を表す。送信モードと同様に、超音波エネルギのこの集束された受信は、各々の受信変換器からの信号に別々の時間遅延（及び位相シフトの一方又は両方）、並びに利得を分け与えることにより達成される。
【０００４】
このような走査は、一連の測定を含んでいる。この一連の測定では、方向決めされた（ステアリングされた）超音波が送信され、反射された超音波が受信されて蓄積される。典型的には、各々の測定の間に、送信と受信とが同じ方向に方向決めされて、音響ビーム又は走査線に沿った一連の点からのデータが取得される。受信器は、反射された超音波を受信するときに、走査線に沿った一連のレンジに動的に集束される。
【０００５】
超音波画像は、多数の画像走査線で構成されている。集束された超音波エネルギを関心のある領域内のある点に送出した後に、反射されるエネルギを時間と共に受け取ることにより、単一の走査線（又は走査線の局所化された群）が取得される。集束された送信エネルギは、送信ビームと呼ばれる。送信後の時間の間に、１つ又はそれ以上の受信ビーム形成器が、各々のチャンネルによって受け取られたエネルギを、位相回転又は遅延を動的に変化させながらコヒーレントに加算し、これにより、経過時間に比例したレンジで所望の走査線に沿ってピーク感度が発生する。結果として得られる集束された感度パターンは、受信ビームと呼ばれる。走査線の分解能は、関連する送信ビーム及び受信ビームの対の指向性の結果である。
【０００６】
走査線は、それらの位置及び角度によって画定されている。ビームと変換面との交差点は、位相中心と呼ばれる。垂直線に対する走査線の角度は、ステアリング角と呼ばれる。
ビーム形成遅延は固定であっても、動的であってもよい。送信遅延は、特定のレンジでピーク圧力を与えるために固定されている。ピーク感度は、次式のように経過時間ｔの関数として反射の増大するレンジｒを追跡しなければならないので、受信遅延は典型的には、動的である。
【０００７】
ｒ＝ｔ（ｃ／２）                                            （１）
ここで、ｃはイメージングされる媒体内の音速である。経過時間は量τによって量子化することができ、量τは量子化された集束レンジに等しい。
ｒ＝ｎτ（ｃ／２）                                          （２）
ここで用いられる幾何学的配列は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されており、これらはそれぞれ、直線（リニア）／扇状（セクタ）及び曲線状の変換器に対するものである。重要な基準点は、位相中心、焦点及び素子位置である。位相中心は常に、（ｘ，ｚ）デカルト座標系の原点である。焦点はｒであり、素子位置はｐi である。曲線状アレイの場合には、素子位置は、曲率半径ρと、チャンネル角度Φi ＝ｌi ρとによって決定される。ここで、ｌi はプローブ面に沿った位相中心からの距離である。
【０００８】
ビーム形成器は、ｒの位置にある反射体を介して位相中心とｐi との間を進行する音の伝搬時間Ｔp のチャンネルによる差を補償しなければならない。相対遅延Ｔd は、チャンネルｉに対する伝搬時間と位相中心に対する伝搬時間との間の差である。図６（Ａ）の幾何学的配列の場合には、時間Ｔp 及びＴd は、次式のようになる。
【０００９】
【数１】
0003700990.tif 000002
【００１０】
図１に示すように、本発明を組み入れた超音波イメージング・システムは、変換器アレイ１０を含んでおり、変換器アレイ１０は、別々に駆動される複数の変換器素子１２から構成されている。変換器素子１２の各々は、送信器２２によって発生されたパルス状波形によりエネルギを与えられた（付勢された）ときに、超音波エネルギのバーストを発生する。検査対象から変換器アレイ１０に戻る反射された超音波エネルギは、各々の受信変換器素子１２によって電気信号に変換されて、１組の送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２６を介して受信器２４に個別に印加される。Ｔ／Ｒスイッチ２６は典型的には、ダイオードであり、これらのダイオードは、送信電子回路によって発生される高電圧から受信電子回路を保護する。送信信号によって、ダイオードは受信器への信号を遮断したり、制限する。送信器２２及び受信器２４は、操作者の指令に応答した走査制御器２８の制御の下で動作する。完全な走査は、一連のエコーを取得することにより実行される。その際に、送信器２２は瞬時にオンにゲーティングされて、各々の変換器素子１２にエネルギを付与し、各々の変換器素子１２によって発生される後続のエコー信号は、受信器２４に印加される。あるチャンネルは、もう１つのチャンネルが依然送信している間に受信を開始することができる。受信器２４は、各々の変換器素子からの別々のエコー信号を組み合わせて、単一のエコー信号を発生する。この単一のエコー信号を用いて、表示モニタ３０の画像に線が形成される。
【００１１】
発生された超音波エネルギがビーム状に、ある方向に向かう、即ち方向決めされるように、送信器２２は変換器アレイ１０を駆動する。これを行うために、送信器２２は、相次ぐ変換器素子１２に印加されるそれぞれのパルス状波形Ｗに時間遅延を与える。各々のチャンネルは、それに関連するそれぞれのパルサを有している。従来のようにしてパルス時間遅延を適当に調整することにより、超音波ビームを軸３６から角度θだけずれた方向にしたり、固定レンジＲに集束することができる。相次ぐ励起で時間遅延を次第に変化させることにより、扇状（セクタ）走査が行われる。このように角度θを増分形式で変化させることにより、送信ビームは相次ぐ方向に方向決めされる。
【００１２】
超音波エネルギの各々のバーストによって発生されるエコー信号は、超音波ビームに沿った相次ぐレンジに位置している物体から反射する。エコー信号は、各々の変換器素子１２によって別々に感知され、特定の時点でのエコー信号の大きさは、特定のレンジで生じる反射の量を表す。しかしながら、反射点Ｐと各々の変換器素子１２との間の伝搬経路の差により、これらのエコー信号は同時に検出されず、それらの振幅は等しくない。受信器２４は、個別のエコー信号を増幅し、各々のエコー信号に適当な時間遅延を付与し、それらを加算して、単一のエコー信号を発生する。この単一のエコー信号は、角度θの方向を向いた超音波ビームに沿ったレンジＲに位置している点Ｐから反射された全超音波エネルギを正確に示す。
【００１３】
各々の変換器素子１２に衝突するエコーによって発生される電気信号を同時に加算するために、受信器２４の各々個別のビーム形成チャンネルに時間遅延が導入される。受信のためのビーム時間遅延は、前述した送信遅延と同じ遅延である。しかしながら、エコーの受信の間に、各々の受信器チャンネルの時間遅延は絶えず変化しており、これにより、そこからエコー信号が出て来るレンジＲでの受信ビームの動的集束が行われる。
【００１４】
受信器２４の方向決めが、送信器２２によって方向決めされたビームの方向θを追跡するように、走査制御器２８の指示の下で、受信器２４は走査の間に、遅延を与える。又、走査制御器２８の指示の下で、受信器２４は走査の間に、適当な遅延と位相シフトとを与えて、ビームに沿った点Ｐで動的に集束が行われるようにする。従って、超音波パルス波形の送信ごとに、信号が取得され、この信号の大きさは、超音波ビームに沿って配置されている解剖的構造から反射された音の量を表す。
【００１５】
検出器２５は、受信された信号を表示データに変換する。Ｂモード（グレイスケール）では、これはエッジ強調及び対数圧縮のような何らかの付加的な処理を行った信号のエンベロープとなる。
走査変換器／補間器３２は、検出器２５から表示データを受け取って、そのデータを表示のための所望の画像に変換する。詳しく述べると、走査変換器は、極座標（Ｒ−θ）セクタ・フォーマット又はデカルト座標線形アレイからの音響画像データをビデオ速度で、適当にスケーリングされたデカルト座標表示画素データに変換する。次に、この走査変換された音響データは、表示モニタ３０での表示のために出力され、表示モニタ３０は、信号のエンベロープの時間と共に変化する振幅をグレイ・スケールとして画像化する。
【００１６】
図２に示すように、受信器は、受信ビーム形成部３４と、信号プロセッサ３８とを含んでいる。受信器２４の受信ビーム形成部３４は、個別のビーム形成チャンネル３５を含んでいる。各々のビーム形成チャンネル３５は、それぞれの変換器素子からのアナログ・エコー信号を受け取る。ビーム形成制御器５０は、走査線番号及び送信焦点番号をチャンネル制御メモリ５４のアドレス（図４を参照）に変換する。表示フォーマットの変更又は異なる超音波プローブの接続のようなユーザの行動に応答して、システム・ホストＣＰＵによって走査制御器２８（図１）及びビーム形成制御器５０（図２）はローディングされる。
【００１７】
図３に示すように、各々のビーム形成チャンネル３５は、受信チャンネルと、送信チャンネルとを含んでおり、各々のチャンネルは、遅延手段４０及び４２を含んでいる。遅延手段４０及び４２は、必要なビーム形成遅延を与えるように、受信制御論理４４及び送信制御論理４６によってそれぞれ制御される。送信は典型的には、カウンタを使用して送信パルス発生の開始を遅延させることにより行われる。システムによっては、受信用の遅延の他に、又は受信用の遅延の代わりに、相対的な位相回転を適用してもよい。受信チャンネルは又、受信パルスの分離と、フィルタリングとを行うための回路４８を有している。
【００１８】
加算器３６に入る信号（図２を参照）は、他のビーム形成チャンネル３５の各々からの遅延された信号と加算されたときに、加算された信号が、方向決めされたビーム（θ）に沿って配置されている解剖的構造から反射されたエコー信号の大きさ及び位相を表すように、遅延させられている。信号プロセッサ３８は、加算器３６からのビーム・サンプルを受け取って、走査変換器３２に対する出力を発生する（図１を参照）。
【００１９】
図４に示すように、従来のほとんどの受信チャンネル又は送信チャンネルの制御のための設計では、単一の中央処理ユニット５８でビーム従属及びチャンネル従属の複雑な演算を行って、その結果を大型のチャンネル制御メモリ５４に記憶する。チャンネル制御メモリ５４は、システム・ホストＣＰＵ５８によってローディングされ、ビーム形成制御器５０から走査線番号又は焦点番号に対応するアドレスを受け取る。ビーム形成遅延のチャンネル制御は典型的には、ある形式の遅延発生論理５６によって行われ、遅延発生論理５６は、制御メモリ５４から制御パラメータを受け取る。制御メモリは、各々のビームに対するそのチャンネルに関連するすべての必要な制御パラメータを含んでいなければならない。１２８チャンネルのビーム形成器が１０２４個のビームを形成するために必要なメモリの総量は、１２８×１０２４×Ｎである。ここで、Ｎは制御パラメータ数である。次に、これらの制御パラメータは、必要に応じて受信制御論理又は送信制御論理に送られる。
【００２０】
【発明の概要】
本発明は、最小のハードウェア及びソフトウェアで超音波イメージング・システムに対する所要のビーム形成遅延を発生するための装置である。この装置は、必要な演算を３つの群に分離できるようなアルゴリズムを実行する。第１の群は、ビーム従属形の変換アレイの幾何学的配列の演算を含んでいる。第２の群は、チャンネル従属形である少数のビーム従属形の演算を含んでいる。最後の群は、最初の２つの群の結果を組み合わせて、必要なビーム形成遅延を発生するチャンネル従属形の且つビーム従属形の計算を含んでいる。この最後の演算は、チャンネル当たりの論理及び簡単な実時間状態機械に分散される。
【００２１】
上述の手法は、必要な演算を劇的に減少させると共に、簡単な並列処理を利用して、従来のビーム形成器の設計と比べて必要なハードウェア及び演算時間を減少させる。本発明は、従来技術の大型のメモリを簡単な論理に置き換える。ビーム従属パラメータはすべてのチャンネルに同時に送出され、これらのチャンネルでチャンネル・パラメータと組み合わされて、必要な遅延制御を行う。
【００２２】
【実施例】
本発明の装置は、従来のビーム形成遅延発生で必要とされる大型のメモリを簡単な論理に置き換える。本発明の基本的な概念による遅延プロセッサが図５に示されている。ビーム形成遅延論理６２はビーム従属パラメータ及びチャンネル・パラメータを組み合わせて、遅延発生器６４が必要とする制御パラメータを発生する。遅延発生器６４は、制御パラメータの関数として初期遅延及び遅延増分を発生する。
【００２３】
ビーム従属パラメータは、走査中に各々のビームの前にビーム形成制御器５０によってすべてのチャンネルに同時に送出される。チャンネル・パラメータは走査の前にＣＰＵ５８によって、レジスタ６０にローディングされる。これらのビーム従属パラメータ及びチャンネル従属パラメータは、ビーム形成幾何学的配列の関数である。
【００２４】
直線状アレイ又は扇状アレイの場合には、ビーム形成相対遅延Ｔd に対する良好な近似は、次式のように近軸近似である。
【００２５】
【数２】
0003700990.tif 000003
【００２６】
本発明は、その開発の指針のためのみに、この近似を用いている。その最終的な正確さはこの近似を超える。
通常、ビーム形成遅延関数Ｄ（ｘi ，θ，ｒ）は、定数Ｔ0 からこれを減算して、量ｑによって量子化することにより、相対伝搬遅延を補償する。所望のビーム形成遅延関数は、次式のようになる。
【００２７】
【数３】
0003700990.tif 000004
【００２８】
式（２）からレンジｒを量子化された経過時間に置き換えると、式（８）の近似は、次の形式を有している。
【００２９】
【数４】
0003700990.tif 000005
【００３０】
所望の遅延関数は、次式のように、各々のチャンネルに対する初期遅延Ｊと、動的遅延Ｋn とに分割することができる。
【００３１】
【数５】
0003700990.tif 000006
【００３２】
式（１１）は、次のように変数Ｍ、△ｎ及びｍを定義することにより、更に簡単にすることができる。
【００３３】
【数６】
0003700990.tif 000007
【００３４】
その結果、次式が得られる。
【００３５】
【数７】
0003700990.tif 000008
【００３６】
式（１５）の簡単な表現は、非常にコンパクトな状態機械で容易に具体化することができる。理想的には、その出力遅延Ｐn は、次式のように動的遅延関数Ｋn に等しい。
【００３７】
【数８】
0003700990.tif 000009
【００３８】
ここで、式（１６）の左辺の項は、所望の遅延であり、右辺の項は、現在の出力遅延である。式（１６）を書き直すと、次式のようになる。
【００３９】
【数９】
0003700990.tif 000010
【００４０】
この量が零であるときには、誤差が無い。即ち、現在の出力遅延が所望の遅延に等しい。しかしながら、Ｐn の固有量子化により、普通は誤差は零でない。通常、若干の誤差がある。この誤差は、次式のような内部変数Ｃn を用いて監視することができる。
【００４１】
【数１０】
0003700990.tif 000011
【００４２】
２つの付加的な内部変数Ａn （式（２２））及びＢn （式（２５））が与えられた場合に、式（１９）に示されるように、内部変数Ｃn を発生することができる。これらの内部変数は、式（２３）及び（２６）に示すように初期化され、式（２４）及び（２７）に示すように更新されなければならない。
【００４３】
【数１１】
0003700990.tif 000012
【００４４】
Ｃn の重要な特徴は、出力遅延に変化が無い場合に、時間△ｎと共に単調に減少するということである（式（１９）を参照）。これは、式（２２）の内部変数Ａn が常に正であることの結果である。逆に、Ｃn は出力遅延の増大と共に常に増大する。従って、Ｃn が０と交差するたびごとに、即ち負になるごとにＰn を増加させることにより、状態機械は良好な近似を与えることができる。
【００４５】
増分が無い場合には、出力の動的遅延Ｐn を増加させるという決定は、Ｃn+1 の演算に基づく（式（１９）を参照）。出力遅延Ｐn の増分無しでＣn+1 が負になる場合に、Ｐn が増大させられる（Ｐn+1 ＝Ｐn ＋１）。この状態機械の流れ図が図７に示されている。
結果として得られる状態機械は、ハードウェアが殆ど無しで、実時間で近軸近似を行うことができる。遅延発生器６４（図５を参照）の１つの可能な具体例が、図８〜図１０に示されている。すべてのレジスタは、活性低「スタート」パルスで初期設定される。図８は、状態機械がいつ動作を開始し、いつ停止するかを制御する２つのカウントダウン・タイマを示す。図９は、Ａn 、Ｂn 及びＣn を更新する状態機械の中心部を示す。図１０は、静止遅延Ｊで初期設定されると共に、Ｃが零と交差する（ＣＩＮＦＯ＝１）ときに増大される遅延累算器を示す。
【００４６】
いくつかの小さい変形を加えることにより、状態機械は、より正確な結果を発生し、初期遅延（Ｊ）の誤差を補償することができる。すべての内部変数を率に応じて増大させ（スケーリング・アップ）、それらの初期値を相殺してバイアス（偏り）を除去することにより、より良い正確さが達成される。初期遅延誤差はＣ0 を調整することにより、補償することができる。
【００４７】
遅延状態機械を正確な解まで拡張するために、状態機械と前述の初期値とを組み合わせて、次の形式の遅延関数又は位相関数を発生する。
【００４８】
【数１２】
0003700990.tif 000013
【００４９】
近軸近似の形式により開始点が与えられるが、１組の点で、正確に式（２８）の右辺の近似を解くことにより、より正確な解を得ることができる。３つのレンジｒp 、ｒq 及びｒr でＪ、Ｍ及びｍを解くことにより、すべてのレンジにわたって近似誤差が量子化誤差よりも小さくなる。即ち、アルゴリズムは事実上正確である。
【００５０】
Ｊ、Ｍ及びｍに対する一般解は、式（２９）、（３３）及び（３４）にそれぞれ示されている。ここで、ｒp は、状態機械の開始レンジであるｒ0 に等しくなるように選択されている。
【００５１】
【数１３】
0003700990.tif 000014
【００５２】
初期化は分散化演算を用いて実現される。γをチャンネル従属形の比例定数であるとして、次式のように、解のレンジがチャンネル位置ｘi に比例するように解のレンジを選択することにより、演算を分散することができる。必要なすべての演算は、３つの群に分離することができる。
【００５３】
【数１４】
0003700990.tif 000015
【００５４】
第１の群は、走査の前にシステムＣＰＵによって実行されるアレイの幾何学的配列、チャンネル従属及びビーム従属の演算を含んでいる。これらの演算の結果は、各々のチャンネルに関連するレジスタ６０にローデイングされる。
第２の群は、チャンネル従属形であるビーム従属形の演算を含んでいる。これらのビーム従属形の演算の結果は、ビーム形成制御器５０によって走査の間にすべてのチャンネルに送出される。送出された演算結果は走査の前にＣＰＵによって演算された後に、比較的小さな「ビーム」メモリに記憶され、走査中に読み出すことができる。代替的には、それらを走査中に実時間で発生することも可能である。
【００５５】
最後の群の演算は、最初の２つの群の演算の結果を用いた極めて簡単なビーム従属形の計算及びチャンネル従属形の計算である。それらは分散される。即ち、各々のチャンネルに関連する非常に簡単な論理６２（図５を参照）が、前のビームの間に、又はビームとビームとの間のむだ時間の間に並列に演算を実行する。これにより、各々のチャンネル及びビームについて複雑な演算を行わなければならない従来の設計に比べて、演算及びハードウェアが著しく削減される。一般的にこれらの「従来技術」のシステムでは、システムＣＰＵ又は設計ワークステーションにおいて走査の前にこれらの演算のすべてを実行し、大型のメモリに記憶しなければならない。
【００５６】
チャンネル従属形の変数は、１つだけある。即ち、アレイ面の中心に対する変換素子の位置ｘei である。分散処理に必要な他の変数は、曲率半径Ｒである。チャンネル従属変数は、走査前にチャンネルごとに記憶するか、又は走査中に送出することができる。
【００５７】
【数１５】
0003700990.tif 000016
【００５８】
【数１６】
0003700990.tif 000017
【００５９】
各々の走査線について、各々のチャンネルは、記憶されたチャンネル従属形の値を用いて、遅延状態機械を初期設定し、動作させて、ビーム従属形の値を送出しなければならない。ビーム当たりの必要な初期設定値は、Ｊ、ｍ、Ｍ及びｎ0 である。これらは、次のように決定される。
【００６０】
【数１７】
0003700990.tif 000018
【００６１】
ここで、Φi 、ｘi 及びｚi は、次のように定義される。
【００６２】
【数１８】
0003700990.tif 000019
【００６３】
凸プローブに必要な正弦及び余弦を除けば、すべての演算は少数の乗算−累算で行うことができる。必要とされる簡単な論理の例が図１１〜図１５に示されている。これらの演算は、演算結果が必要とされる走査線の前の走査線の間に行うことができ、これにより、所要演算速度は非常に遅くなる。図示するように、専用の論理を使用してもよいし、又は演算相互の間で多重乗算器を使用するか若しくは非常に簡単なマイクロプロセッサを使用することにより、論理を削減してもよい。この論理のすべては、送信信号及び受信信号に所要の遅延又は位相回転を加えるＦＩＦＯ又はコーディック・ロテータ（Cordic rotator）と一緒に、カスタム集積回路に高集積することができる。
【００６４】
チャンネルごとに、別々の送信状態機械と受信状態機械とを設けてもよい。ｎ番目の走査線の間に、受信状態機械がｎ番目のビームに対する遅延を発生し、送信状態機械が（ｎ＋１）番目のビームに対する遅延を発生する。同時に、チャンネル論理は（ｎ＋２）番目の送信初期化と共に、（ｎ＋１）番目の走査線の受信初期化の演算を行う。
【００６５】
上述した好ましい実施例は、例示のために開示したものである。超音波イメージングのためのビーム形成の技術分野の当業者は、変更及び変形を容易に考え付き得る。本発明の並列分散制御構成は、任意のビーム形成方法に適用可能であり、ビーム形成の方法には限定はされないが、次のものを含んでいる。即ち、中間周波数ミクサ若しくはベースバンド復調器を使用しているタップ遅延線及び位相回転の一方又は両方を有しているアナログ・ビーム形成器（位相回転は、比較的狭い帯域幅の信号に対する時間遅延の近似として使用されることが多い。）、並びに位相回転のため、ＦＩＦＯ及びコーディック・ローテータの一方若しくは両方、復調器、又は中間周波数ミキサを使用しているディジタル・ビーム形成器である。特許請求の範囲で用いられているように、「遅延」という用語は、時間遅延、タップ遅延又は位相回転を含んでいる。更に、本発明の広い概念によれば、ビーム形成器の構成によっては、遅延を明示的に累積する必要がなく、初期遅延及び遅延増分のみを用いてもよい。例えば、ＦＩＦＯは、初期長さに設定した後に、読み出しアドレスを１クロック・サイクルの間保持すると共に、書き込みアドレスを増加させることにより、遅延増分ごとに１だけ長くすることができる。特許請求の範囲は、このような変更及び変形をすべて包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の実時間超音波イメージング・システム内の主要な機能サブシステムを示すブロック図である。
【図２】図１のシステムのための典型的な１２８チャンネルのビーム形成器のブロック図である。
【図３】図２に示す従来のビーム形成器におけるチャンネル処理のブロック図である。
【図４】１０２４個の走査線及びＮ個の制御パラメータに対する典型的な受信チャンネル又は送信チャンネルの制御のブロック図である。
【図５】本発明による簡単な論理を用いた受信チャンネル又は送信チャンネルの制御のブロック図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は直線／扇状変換器及び曲線状変換器に対するビーム形成の幾何学的配列をそれぞれ示す図である。
【図７】本発明による遅延発生器の状態機械アルゴリズムを示す流れ図である。
【図８】本発明の好ましい一実施例による遅延発生器の状態機械の１つの可能な具体例を示す論理図であって、この遅延発生器に含まれているカウントダウン・タイマを示す論理図である。
【図９】本発明の好ましい一実施例による遅延発生器の状態機械の１つの可能な具体例を示す論理図であって、この遅延発生器に含まれている状態機械の中心部を示す論理図である。
【図１０】本発明の好ましい一実施例による遅延発生器の状態機械の１つの可能な具体例を示す論理図であって、この遅延発生器に含まれている遅延累算器を示す論理図である。
【図１１】本発明の好ましい実施例による各々の送信ビーム又は受信ビームに対するチャンネル論理を示す論理図である。
【図１２】本発明の好ましい実施例による各々の送信ビーム又は受信ビームに対するチャンネル論理を示す論理図である。
【図１３】本発明の好ましい実施例による各々の送信ビーム又は受信ビームに対するチャンネル論理を示す論理図である。
【図１４】本発明の好ましい実施例による各々の送信ビーム又は受信ビームに対するチャンネル論理を示す論理図である。
【図１５】本発明の好ましい実施例による各々の送信ビーム又は受信ビームに対するチャンネル論理を示す論理図である。
【符号の説明】
１０  変換器アレイ
１２  変換器素子
２６  送信／受信スイッチ
３０  表示モニタ
３２  変換器／補間器
３４  受信ビーム形成部
３５  ビーム形成チャンネル
３６  加算器
４０、４２  遅延手段
５０  ビーム形成制御器
６０  レジスタ
６２  ビーム形成遅延論理
６４  遅延発生器
【図１】
0003700990.tif 000020
【図２】
0003700990.tif 000021
【図３】
0003700990.tif 000022
【図４】
0003700990.tif 000023
【図５】
0003700990.tif 000024
【図６】
0003700990.tif 000025
【図７】
0003700990.tif 000026
【図８】
0003700990.tif 000027
【図９】
0003700990.tif 000028
【図１０】
0003700990.tif 000029
【図１１】
0003700990.tif 000030
【図１２】
0003700990.tif 000031
【図１３】
0003700990.tif 000032
【図１４】
0003700990.tif 000033
【図１５】
0003700990.tif 000034