(57)【要約】【課題】超音波診断装置の送波ビームフォーマにおいて、システムクロックへの同期制御を行いながらも、システムクロックの周波数より高い精度での送波コントロールができるように改善する。【解決手段】ラッチ回路２２により正位相のシステムクロックＣＬＫに同期して基本パルス信号の遅延制御を行い、この遅延されたパルス信号をさらにラッチ回路２３に入力する。位相選択回路２４はＣＬＫの正位相と逆位相のいずれかを選択するもので、これによって選択された位相のＣＬＫに同期してラッチ回路２３が動作するため、ラッチ回路２３ではＣＬＫのハーフクロック単位での遅延が可能となる。このラッチ回路２３の入力パルス信号と出力パルス信号との間のＡＮＤ条件をとって出力を生じるＡＮＤ回路２６を設けてパルス信号の長さ（超音波周波数）をハーフクロック単位で定め、デューティ比を５０％とする。【選択図】図１
2006314436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムクロックの正位相と逆位相のいずれかを選択する位相選択手段と、選択された位相のシステムクロックに同期して動作するラッチ手段と、該ラッチ手段の入力信号と出力信号との間のＡＮＤ条件をとって出力を生じるＡＮＤ手段とを有する送波ビームフォーマを備えることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波を用いて生体内の画像情報等の診断情報を取得する超音波診断装置に関し、とくに超音波診断装置の送波ビームフォーマに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブから発生した超音波を患者身体内に入射し、その反射波を超音波プローブで受信してその受信信号を処理することによって、患者身体内の特定断層面での画像情報や血流速度情報などのさまざまな診断情報を得るものである。超音波プローブは、たとえば下記の特許文献１に示されているように、多数の超音波振動子（圧電素子）を並べたものからなり、各振動子をパルス駆動するとともに、その駆動タイミング（遅延時間）をコントロールすることによって、各振動子から発生した超音波によって合成された超音波ビームのフォーカスを定める。また、受波超音波ビームについても同様に、各振動子から出力される受信信号の遅延時間をコントロールすることによって、合成受波超音波ビームのフォーカスを定める。
【特許文献１】特開２００４−２７５６３５号公報
【０００３】
超音波の送波に関して図３を用いて説明すると、超音波プローブ３０において多数配列された超音波振動子３１の各々にパルサー（パルス駆動回路）３２を接続し、このパルサー３２の各々に送波ビームフォーマ３３からコントロールされたパルスを与える。この送波ビームフォーマ３３は、通常ＡＳＩＣ (Application Specified IC) やＦＰＧＡ (Field Programable Gate Alley) 等を用いて構成され、システムクロック（ＣＬＫ）に同期したデジタル制御により、入力された超音波周波数、波連数（パルス数）およびフォーカスに関するデータなどの設定データに応じて、遅延時間制御などの送波のフォーカシングコントロールを行う。
【０００４】
一般に、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の回路設計は同期設計という手法で設計され、システムクロックの周波数より高い精度で信号のコントロールをすることはできない。そのため、従来の送波ビームフォーマでは、送波フォーカスはシステムクロックの精度でコントロールされることとなり、システムクロックより高い精度でのコントロールは不可能である。また、超音波周波数もシステムクロックの１クロックを最小単位として定めざるを得ないので、これよりも高い精度で超音波周波数を定めることはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の課題は、システムクロックへの同期制御に依拠しながら、そのハーフクロックでの同期手法を導入することにより、システムクロックの周波数より高い精度での送波コントロールができるように改善した送波ビームフォーマを備える超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、この発明による超音波診断装置においては、システムクロックの正位相と逆位相のいずれかを選択する位相選択手段と、選択された位相のシステムクロックに同期して動作するラッチ手段と、該ラッチ手段の入力信号と出力信号との間のＡＮＤ条件をとって出力を生じるＡＮＤ手段とを有する送波ビームフォーマが備えられることが特徴となっている。
【発明の効果】
【０００７】
超音波診断装置の送波ビームフォーマにはラッチ手段が備えられており、このラッチ手段は、位相選択手段によって選択された位相のシステムクロックに同期して動作するようになっている。そのため、正位相のシステムクロックに同期してラッチ手段を動作させるか、逆位相のシステムクロックに同期してラッチ手段を動作させるかを選択することによって、パルス信号をシステムクロックの１個分の半分（ハーフクロック）で遅延させることが可能となる。この場合、パルス信号の全体がシステムクロックの１クロック分あるいはハーフクロック分で遅延されることになり、パルス信号の長さ（超音波周波数）は変わらないので、その長さをハーフクロック単位で定めることはできない。そこで、ラッチ手段の入力パルス信号と出力パルス信号との間のＡＮＤ条件をとることとして、パルス信号の長さについてもハーフクロック単位で定めることができるようにし、これによってパルス信号のデューティ比を５０％にすることができるようにしている。したがって、システムクロックのハーフクロック単位での超音波周波数制御および遅延時間制御が可能となり、システムクロックによる同期制御を行いながらも、システムクロックの周波数の倍精度での超音波周波数制御および遅延時間制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
つぎに、この発明を実施した超音波診断装置について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
この発明の一実施例にかかる超音波診断装置では、図１に示すような、基本パルス発生ブロック１１と、ラッチブロック１２と、ラッチコントロールブロック１３とを有する送波ビームフォーマが備えられている。この送波ビームフォーマでは、設定データから、超音波周波数、波連数（パルス数）およびディレイ量を示す変数ＳＤＬＹを得る。超音波周波数は、システムクロックＣＬＫの個数に対応する周期で表わされる。波連数は超音波振動波の数であり、パルス数である。ＳＤＬＹは基準タイミングからの各振動子ごとの遅延量であり、ＣＬＫの１クロックの半分つまりハーフクロックを単位とする。そのため、ＳＤＬＹの表わすＬＳＢがハーフクロックを示し、２ビット目以上がクロックを示す。
【００１０】
基本パルス発生ブロック１１は、カウンタなどからなるパルス発生回路２１を備え、上記の超音波周波数と波連数とに基づいたパルス信号を発生してつぎのラッチブロック１２に送るとともに、ＳＤＬＹのＬＳＢ信号をラッチブロック１２に出力する。
【００１１】
ラッチブロック１２には、ＣＬＫに同期して動作するラッチ回路２２が備えられ、入力されたパルス信号がＣＬＫでラッチされて出力される。同時にこのラッチブロック１２からは最終段のラッチコントロールブロック１３でのＣＬＫの位相選択信号ＸＬＳＢを出力する。この位相選択信号ＸＬＳＢは、つぎのラッチコントロールブロック１３において、正位相のＣＬＫで信号がラッチされるか、逆位相のＣＬＫで信号がラッチされるかを選択するフラグを意味する。
【００１２】
ラッチコントロールブロック１３には、位相選択回路２４を経たＣＬＫに同期して動作するラッチ回路２３と、信号選択回路２５と、ＡＮＤ回路２６とが含まれている。位相選択回路２４は、位相選択信号ＸＬＳＢに応じて正位相または逆位相のＣＬＫを選択するもので、これによって選択された位相のＣＬＫがラッチ回路２３に送られる。これにより、ＸＬＳＢによってコントロールされた位相選択回路２４で正位相か逆位相に選択されたＣＬＫに同期して動作することになる。
【００１３】
たとえば超音波周波数がＣＬＫの３個分の周期で表わされ、波連数が２、ＳＤＬＹがクロック２個分の場合、各波形は図２の（イ）のようになる。ラッチブロック１２から出力されるパルス信号Ａは図２（イ）のＡのように長さがクロック３個分となっている２個のパルスとなる。このパルス信号Ａの立ち上がり・立ち下がりエッジのタイミングは、ＣＬＫの立ち上がりタイミングに同期している。
【００１４】
このパルス信号Ａは、ラッチコントロールブロック１３のラッチ回路２３に送られる。ここではＬＳＤＹがクロック２個分で、ＬＳＢおよびＸＬＳＢは「０」であるから、位相選択回路２４では正のＣＬＫが選択され、ラッチ回路２３は正のＣＬＫに同期して動作する。そのため、ラッチ回路２３から出力されるパルス信号Ｂは、図２（イ）のＢのように１クロック分だけ送れて生じることとなり、基準のタイミングより２クロック分遅延したものとなる。このパルス信号Ｂの立ち上がり・立ち下がりエッジのタイミングは、正位相のＣＬＫの立ち上がりタイミングに同期している。このパルス信号Ｂが信号選択回路２５で選択されてパルサー３２に送られ、これに接続された振動子がパルス駆動されることになる。
【００１５】
これに対して、図２の（ロ）の波形は、超音波周波数がクロック２．５個分、波連数が２、ＳＤＬＹがクロック１．５個分の場合を示す。この場合は、基本パルス発生ブロック１１のパルス発生回路２１から発生されラッチブロック１２を経て出力されるパルス信号Ａは、図２（ロ）のＡで示すようになる。このパルス信号Ａは２個のパルスからなり、クロック１個分遅延したものとなるが、クロック３個分のＨｉｇｈ部と２個分のＬｏｗ部とを持つ。基本パルス発生ブロック１１およびラッチブロック１２は正位相のＣＬＫに同期しているため、パルス信号Ａの立ち上がりおよび立ち下がりエッジのタイミングは正位相のＣＬＫの立ち上がりタイミングとなっている。
【００１６】
ここで、ＳＤＬＹがクロック１．５個分であるため、ＬＳＢおよびＸＬＳＢは「１」となっており、位相選択回路２４では逆位相のＣＬＫが選択されている。そのため、ラッチ回路２３は逆位相のＣＬＫの立ち上がりタイミングに同期して動作することとなり、ラッチ回路２３から出力されるパルス信号Ｂは、図２（ロ）のＢに示すように入力パルス信号Ａに対してハーフクロック分遅延したものとなり、基準タイミングからの遅延時間がクロック１．５個分となる。ただ、このパルス信号Ｂの長さは入力されたパルス信号Ａのままで、ディーティ比が５０％になっていない。そこで、ＡＮＤ回路２６により、出力パルス信号Ｂと元の入力パルス信号Ａとの間のＡＮＤをとって、図２（ロ）Ｃに示すようなパルス信号Ｃを得る。このパルス信号Ｃは、基準タイミングからの遅延時間がクロック１．５個分となっており、しかも長さ２．５クロック分で立ち下がったものとなり、デューティ比は５０％となっている。このパルス信号Ｃが信号選択回路２５で選択されてパルサー３２に送られる。
【００１７】
超音波周波数およびＳＤＬＹの値として他の値をとる場合、たとえば超音波周波数がクロック１．５個分、ＳＤＬＹがクロック２．５個分の場合などについても、同様にデューティ比５０％のパルス信号を得ることができる。このように超音波周波数をハーフクロックを単位に定めることができるとともに、ＳＤＬＹについてもハーフクロックを単位として定めることができ、しかもそれらの各場合にデューティ比を５０％にすることができる。
【００１８】
なお、上記の説明はこの発明の一実施例に関するものであって、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で、具体的な構成などは種々に変更できることはいうまでもない。たとえば、上記ではラッチ回路２２、２３、位相選択回路２４、信号選択回路２５、ＡＮＤ回路２６等をハードウェア的に表現しているが、ソフトウェアにより構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明にかかる超音波診断装置によれば、送波ビームフォーマにおいて、システムクロックのハーフクロック単位での超音波周波数制御および遅延時間制御ができるので、システムクロックによる同期制御を行いながらも、システムクロックの周波数の倍という高精度での超音波周波数制御および遅延時間制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施例のブロック図。
【図２】同実施例における波形図。
【図３】超音波診断装置の超音波送波系を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２１】
１１………………基本パルス発生ブロック
１２………………ラッチブロック
１３………………ラッチコントロールブロック
２１………………パルス発生回路
２２、２３………ラッチ回路
２４………………位相選択回路
２５………………信号選択回路
２６………………ＡＮＤ回路
３０………………超音波プローブ
３１………………超音波振動子
３２………………パルサー（パルス駆動回路）
３３………………送波ビームフォーマ
【図１】
2006314436.tif 000003
【図２】
2006314436.tif 000004
【図３】
2006314436.tif 000005