(57)【要約】      （修正有）【課題】等価時間サンプリングを行なって、ベースバンド信号を出力する場合のメモリ容量の増大を抑止することができる信号処理装置及び超音波診断装置を提供すること。【解決手段】信号処理装置は、ＡＤＣ１２１２と、デュアルポートメモリ１２１５と、デシメータ１２１４とを備える。ＡＤＣは、超音波の反射波を等価時間サンプリングによってデジタル信号に変換する。デュアルポートメモリ１２１５は、ＡＤＣ１２１２による変換後のデジタル信号を記憶する。デシメータ１２１４は、デジタル信号を所定の出力レートにて間引き、デュアルポートメモリ１２１５を介することで等価時間サンプリングにおける所定のサンプリング周波数でのサンプリングの段階数と同数倍された出力時間をかけ、間引き後の信号を後段の受信ビームフォーマ１２２に出力するように制御する。【選択図】図２
2015096143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の反射波を等価時間サンプリングによってデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器による変換後のデジタル信号を記憶するデュアルポートメモリと、
前記デジタル信号を所定の出力レートにて間引き、前記デュアルポートメモリを介することで前記等価時間サンプリングにおける所定のサンプリング周波数でのサンプリングの段階数と同数倍された出力時間をかけ、前記間引き後の信号を後段の加算器に出力するように制御する間引き回路と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記デュアルポートメモリの書込み側にリードモディファイライト回路をさらに備え、
前記アナログデジタル変換器は、前記等価時間サンプリングとして、前記所定のサンプリング周波数で２段階のサンプリングを実行し、
前記デュアルポートメモリは、１波形から前記２段階でサンプリングされ、ベースバンド変換における、ＲＦ全サンプル分の半分の容量と略同一の容量を有し、
前記リードモディファイライト回路は、初期位相が可変された参照信号に基づくベースバンド変換によってそれぞれ変換されたベースバンド信号の加算処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記アナログデジタル変換器は、前記２段階のサンプリングのうちの第２段のサンプリングから開始し、
前記間引き回路は、ハーフバンドフィルタが適用されることを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記アナログデジタル変換器は、チャネルごとに複数設置され、前記チャネルごとに前記等価時間サンプリングの第１段のサンプリングと前記第２段のサンプリングとを任意に切り替えられることを特徴とする請求項２又は３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記アナログデジタル変換器は、前記等価時間サンプリングとして、前記所定のサンプリング周波数で２段階のサンプリングを実行し、
前記デュアルポートメモリは、１波形から前記２段階でサンプリングされた全サンプル分の容量と略同一の容量を有することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項６】
超音波を送信し、当該送信した超音波の反射波を受信する複数の振動素子を内蔵する超音波プローブと、
前記複数の振動素子ごとに設置され、自装置に接続される振動素子が受信した反射波を等価時間サンプリングによってデジタル信号に変換する複数のアナログデジタル変換器と、
前記複数のアナログデジタル変換器ごとに設置され、自装置に接続されるアナログデジタル変換器による変換後のデジタル信号を記憶する複数のデュアルポートメモリと、
前記複数のデュアルポートメモリごとに設置され、前記デジタル信号を所定の出力レートにて間引き、前記デュアルポートメモリを介することで前記等価時間サンプリングにおける所定のサンプリング周波数でのサンプリングの段階数と同数倍された出力時間をかけ、前記間引き後の信号を後段の加算器に出力するように制御する複数の間引き回路と、
を備えた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、信号処理装置及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置では、アナログの受信信号をＡＤコンバータにより所定のサンプリング周波数でサンプリングすることで、デジタル信号に変換している。ここで、ＡＤコンバータのナイキスト周波数を越える高周波数成分を含む繰り返し波形のアナログ信号をデジタル信号に変換する手法として、等価時間サンプリング（Equivalent-time  sampling）が知られている。等価時間サンプリングは、所定のサンプリング周波数によるサンプリングを開始タイミングをずらして複数Ｐｈａｓｅ実行することで、波形を正確に捕捉するサンプリングである。
【０００３】
また、近年、ＡＤコンバータと、その後段に続く、ベースバンド（Baseband）変換／デシメーション（decimation）機能を統合したアナログフロントエンド（Analog Front-end：ＡＦＥ）が一般的に使用されている。しかしながら、従来技術では、等価時間サンプリングを行なって、ベースバンド信号を出力する場合に、メモリ容量が増大する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０７２８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、等価時間サンプリングを行なって、ベースバンド信号を出力する場合のメモリ容量の増大を抑止することができる信号処理装置及び超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の信号処理装置は、アナログデジタル変換器と、デュアルポートメモリと、間引き回路とを備える。アナログデジタル変換器は、超音波の反射波を等価時間サンプリングによってデジタル信号に変換する。デュアルポートメモリは、前記アナログデジタル変換器による変換後のデジタル信号を記憶する。間引き回路は、前記デジタル信号を所定の出力レートにて間引き、前記デュアルポートメモリを介することで前記等価時間サンプリングにおける所定のサンプリング周波数でのサンプリングの段階数と同数倍された出力時間をかけ、前記間引き後の信号を後段の受信ビームフォーマに出力するように制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置を説明するための図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る受信部の構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るアナログフロントエンドにおけるタイムチャートの一例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係るアナログフロントエンドにおけるタイムチャートの一例を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る受信部の構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係るアナログフロントエンドにおけるタイムチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、本願の開示する信号処理装置及び超音波診断装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下では、本願に係る信号処理装置であるアナログフロントエンドを含む超音波診断装置を例に挙げて説明する。また、以下に示す実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とから構成される。
【００１０】
超音波プローブ１は、複数の振動素子（圧電振動素子）が内蔵されており、これら複数の振動素子は、後述する装置本体１０が有する送信部１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。さらに、これら複数の振動素子は、被検体Ｐからの反射波を受信し、受信した反射波を電気的アナログ信号に変換する。また、超音波プローブ１は、振動素子に設けられる整合層と、振動素子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。
【００１１】
超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの生体組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波は、超音波プローブ１が有する複数の振動素子にて受信される。受信された反射波信号（電気的アナログ信号）の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１２】
モニタ２は、超音波診断装置の操作者が入力装置３を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像を表示したりする。
【００１３】
入力装置３は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボールなどを有し、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。
【００１４】
装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置であり、図１に示すように、送信部１１と、受信部１２と、Ｂモード処理部１３と、ドプラ処理部１４と、画像生成部１５と、画像メモリ１６と、画像合成部１７と、制御部１８と、内部記憶部１９とを有する。
【００１５】
送信部１１は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために用いられる振動素子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、送信部１１は、被検体Ｐ内の生体組織における焦点と各振動素子との距離に応じた遅延時間により、各振動素子に供給する駆動信号のタイミングを制御することで、被検体内の所定の焦点にビームフォームした超音波を送信する（送信ビームフォーム）。
【００１６】
受信部１２は、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって受信信号を生成する。超音波プローブ１の各振動素子は、同一の焦点からの反射波を、焦点と各振動素子との距離に応じた時間差で受信する。そこで、受信部１２は、超音波受信における受信指向性を制御するために、被検体Ｐ内の生体組織における焦点と各振動素子との距離に応じた遅延時間により、各振動素子において時間的に異なって受信された所定の焦点からの反射波信号それぞれの位相（時間）を合わせて加算（整相加算）する。これにより、受信部１２は、焦点の合った１本の受信信号（受信ビーム）を生成する（受信ビームフォーム）。なお、受信部１２は、開口計算回路により受信開口制御も行なうことができる。
【００１７】
ここで、第１の実施形態に係る受信部１２は、反射波信号に対して等価時間サンプリングを実行してアナログフロントエンド（ＡＦＥ）を含む。そして、第１の実施形態に係る受信部１２に含まれるアナログフロントエンドは、等価時間サンプリングを行なって、ベースバンド信号を出力する場合のメモリ容量の増大を抑止するように構成される。なお、第１の実施形態に係る受信部１２については、後に詳述する。
【００１８】
Ｂモード処理部１３は、受信部１２から受信信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。
【００１９】
ドプラ処理部１４は、受信部１２から受け取った受信信号から速度情報を周波数解析して、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。
【００２０】
画像生成部１５は、Ｂモード処理部１３が生成したＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像や、ドプラ処理部１４が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、または、これらの組み合わせ画像としてのドプラ画像を超音波画像として生成する。
【００２１】
ここで、画像生成部１５は、一般的には、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示画像としての超音波画像を生成する。また、画像生成部１５は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）などを行なう。
【００２２】
画像メモリ１６は、画像生成部１５が生成した超音波画像を記憶するメモリである。
【００２３】
画像合成部１７は、画像生成部１５が生成した超音波画像を、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマークなどと合成し、ビデオ信号としてモニタ２に出力する。
【００２４】
制御部１８は、超音波診断装置における処理全体を制御する。具体的には、制御部１８は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１９から読込んだ各種制御プログラムに基づき、送信部１１、受信部１２、Ｂモード処理部１３、ドプラ処理部１４および画像生成部１５の処理を制御したり、画像メモリ１６が記憶する超音波画像や、画像合成部１７が合成した画像などをモニタ２にて表示するように制御したりする。
【００２５】
内部記憶部１９は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルや各種ボディマークなどの各種データを記憶する。また、内部記憶部１９は、必要に応じて、画像メモリ１６が記憶する画像の保管などにも使用される。なお、内部記憶部１９が記憶するデータは、図示しないインターフェース回路を経由して、外部の周辺装置へ転送するができる。
【００２６】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、以下に説明する受信部１２を有することで、等価時間サンプリングを行なって、ベースバンド信号を出力する場合のメモリ容量の増大を抑止することが可能となるように構成される。ここで、まず、従来技術において、等価時間サンプリングを行なって、ベースバンド信号を出力する際に、メモリ容量が増大する場合について説明する。
【００２７】
例えば、従来技術において、等価時間サンプリングを行なってベースバンド信号を出力する場合には、通常のリアルタイムサンプリングで実行される所定の出力レートでのデシメーション（例えば、１／２デシメーション）を行なうために、１波形分のすべてのデータが必要となる。一例を挙げると、所定のサンプリング周波数で２段階（２Ｐｈａｓｅ）の等価時間サンプリングを行なう場合には、２Ｐｈａｓｅ分のデータが必要になる。
【００２８】
ここで、等価時間サンプリングでは、通常のリアルタイムサンプリングとサンプリング周波数が同一である場合、データ量がＰｈａｓｅ数倍となる。すなわち、ＡＦＥから受信ビームフォーマへの出力バス帯域が通常と同じ場合、データ量が増加した分だけ出力に時間を要することとなる。例えば、通常のリアルタイムサンプリングを実行する場合と比較して、受信ビームフォーマへのデータの出力にＰｈａｓｅ数倍の時間がかかることとなる。したがって、メモリを占有する時間が長くなるため、デシメーションを実行しながら、受信ビームフォーマへデータを同時に出力するために、少なくとも２波形分のメモリが必要となる。
【００２９】
そこで、本願に係る超音波診断装置では、図２に示すアナログフロントエンドを有すことでメモリ容量の増加を抑止することを可能にする。図２は、第１の実施形態に係る受信部１２の構成の一例を示す図である。例えば、図２に示すように、受信部１２は、アナログフロントエンド１２１と、受信ビームフォーマ１２２とを有し、超音波プローブ１から受信した反射波信号に対して等価時間サンプリングによるサンプリングを実行した後、ベースバンド変換、デシメーションを実行して受信ビームフォーマ１２２に出力される。
【００３０】
ここで、アナログフロントエンド１２１は、図２に示すように、プリアンプ１２１１と、ＡＤＣ１２１２と、直交検波部１２１３と、デシメータ１２１４と、デュアルポートメモリ１２１５と、リードモディファイライト（Read-modify-write）回路１２１６とを有する。
【００３１】
プリアンプ１２１１は、超音波プローブ１の振動素子によって受信された反射波信号をチャネルごと（或いは、振動素子ごと）に増幅してゲイン調整を行なう。ＡＤＣ１２１２は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換することでゲイン補正された反射波信号をデジタルデータに変換する。ここで、ＡＤＣ１２１２は、超音波の反射波を等価時間サンプリングによってデジタル信号に変換する。例えば、ＡＤＣ１２１２は、等価時間サンプリングとして、所定のサンプリング周波数で２Ｐｈａｓｅのサンプリングを実行する。
【００３２】
直交検波部１２１３は、ＡＤＣ１２１２の出力信号に対して、図示しない局部発信器によって発生された参照信号を用いた直交検波処理を行なうことで、ＡＤＣ１２１２の出力信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。
【００３３】
デシメータ１２１４は、直交検波部１２１３から出力された信号（Ｉ信号及びＱ信号）に対して間引き処理を実行する。ここで、デシメータ１２１４は、間引き処理に際して、間引き処理を行う前に、所定のフィルタリング処理を行うことによって信号の周波数帯域をナイキスト周波数以下に制限する。デシメータ１２１４は、このフィルタリング処理により、折り返しによるノイズの発生を抑制する。例えば、デシメータ１２１４は、通常のＦＩＲ（Finite  Impulse  Response）デジタルフィルタや、ＦＩＲハーフバンドフィルタによりフィルタリング処理を実行する。
【００３４】
デュアルポートメモリ１２１５は、ＡＤＣ１２１２による変換後のデジタル信号を記憶する。具体的には、デュアルポートメモリ１２１５は、デシメータ１２１４による間引き処理後のベースバンド信号を記憶する。また、デュアルポートメモリ１２１５は、リードモディファイライト回路１２１６によって自身から読み出され、改変されたベースバンド信号を記憶する。
【００３５】
リードモディファイライト回路１２１６は、デュアルポートメモリ１２１５によって記憶された第１Ｐｈａｓｅの間引き処理後のベースバンド信号を読み出し、第２Ｐｈａｓｅの間引き処理後のベースバンド信号と加算した後、デュアルポートメモリ１２１５の同一アドレスに再度書き込む。なお、図２においては、受信部１２に単一のアナログフロントエンド１２１のみが示されているが、実際には、超音波プローブ１の振動素子それぞれに対応するアナログフロントエンド１２１が設置される。
【００３６】
受信ビームフォーマ１２２は、超音波プローブ１の振動素子それぞれに対応するアナログフロントエンド１２１に含まれるデュアルポートメモリ１２１５それぞれから読み出した信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。この加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。ここで、受信ビームフォーマ１２２による信号の読み出しは、デュアルポートメモリ１２１５を介することで、等価時間サンプリングにおける所定のサンプリング周波数でのサンプリングのＰｈａｓｅ数と同数倍された出力時間をかけて実行されることとなる。
【００３７】
以下、図３及び図４を用いて、第１の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１による等価時間サンプリングと信号の流れについて説明する。図３及び図４は、第１の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１におけるタイムチャートの一例を示す図である。ここで、図３及び図４においては、デシメータ１２１４によるフィルタリング処理にハーフバンドフィルタを用いる場合について示す。また、図３及び図４においては、２Ｐｈａｓｅの等価時間サンプリングが実行され、１／２デシメーションが実行された場合の例について示す。また、図３及び図４は、それぞれ第１Ｐｈａｓｅと第２Ｐｈａｓｅとをまとめたタイムチャートと、それぞれ分けたタイムチャートとを示す。また、図３及び図４においては、横方向に時間軸を示す。
【００３８】
例えば、アナログ信号に対して２Ｐｈａｓｅの等価時間サンプリング（「第１Ｐｈａｓｅ：１、３、５、…、Ｎ−３、Ｎ−１」、「第２Ｐｈａｓｅ：２、４、６、…、Ｎ−２、Ｎ」）が実行されＮ個のサンプリングが実行されると、直交検波部１２１３において、局部発信器によって初期位相がＰｈａｓｅごとに可変された参照信号が発せられ、Ｎ個のサンプルそれぞれに乗算されることで、図３の最上段に示すベースバンド信号（図中、Baseband  sample  index）に変換される。
【００３９】
そして、変換されたベースバンド信号に対して、図３の中段に示すタップ数１５のハーフバンドフィルタのフィルタ係数が順次乗算された後、間引き処理されて、デュアルポートメモリ１２１５に格納される（図中、Filtered  and  decimated  sample  index）。ここで、第１の実施形態に係るデシメータ１２１４においては、ハーフバンドフィルタによってフィルタリング処理が実行されることから、フィルタ係数が対称性を有し、かつ、中心係数を除く１つおきの係数が「０」となる。そのため、図中の偶数番目のフィルタ係数が「０」となり、「８」を中心係数として、左右の奇数番目のフィルタ係数が同一となる。
【００４０】
上述した内容の詳細について、図４を用いて説明する。上述したように、図４は、図３における第１Ｐｈａｓｅと第２Ｐｈａｓｅとをそれぞれ分けたタイムチャートを示す。図４の１ｓｔ  Ｐｈａｓｅに示すように、第１の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１においては、まず、デュアルポートメモリ１２１５に対して第１ポートから偶数番目の間引き処理後の信号が書き込まれる。そして、図４の２ｎｄ  Ｐｈａｓｅに示すように、リードモディファイライト回路１２１６によって奇数番目の間引き処理後の信号が第１ポートを介してデュアルポートメモリ１２１５に書き込まれる。デュアルポートメモリ１２１５の第１ポートは、第１Ｐｈａｓｅと第２Ｐｈａｓｅとで上記した書込み処理が交互に実行される。
【００４１】
そして、デュアルポートメモリ１２１５の第２ポートにおいては、２ｎｄ  Ｐｈａｓｅでのリードモディファイライト処理が完了した直後から受信ビームフォーマ１２２への信号の読み出しが開始される（図中、output（read）Timing）。ここで、受信ビームフォーマ１２２への信号の読み出しは、次の波形の第１Ｐｈａｓｅ完了までの２波形分の期間をかけて実行される。これにより、デュアルポートメモリ１２１５に求められる容量は、ベースバンド信号における「Ｎ／２」サンプル分となり、ＲＦで等価時間サンプリングされた全サンプルの半分のサンプル数相当の容量となる。上記は、通常ベースバンド信号変換後にイメージ周波数成分除去のため２以上のデシメーションを行なうためである。ベースバンドではＩ／Ｑセットで１サンプルになるため、メモリ物理容量としてはＲＦで全サンプル分を保存するのと同等の容量となる。また実際にはメモリ読み出しのレイテンシなどのために Ｎ／２強サンプル数分の容量が必要となる場合がある。
【００４２】
すなわち、第１の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１においては、メモリ容量を等価時間サンプリングされたＲＦ全サンプルの半分のサンプル分の容量に抑えることができる。なお、上述した例では、デシメータ１２１４におけるフィルタリング処理にハーフバンドフィルタを用いる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、フィルタリング処理に通常のＦＩＲデジタルフィルタを用いる場合であってもよい。かかる場合には、ハーフバンドフィルタに見られた中心タップ以外のフィルタ係数「０」の特徴がないため、デュアルポートメモリ１２１５の第２ポートにおける信号の読み出しまでに、フィルタのタップ数／４サンプル期間のレンテンシがかかることとなる。この追加レイテンシにより、必要なメモリ容量は増加する場合がある。
【００４３】
上述したように、第１の実施形態によれば、ＡＤＣ１２１２は、超音波の反射波を等価時間サンプリングによってデジタル信号に変換する。デュアルポートメモリ１２１５は、ＡＤＣ１２１２による変換後のデジタル信号を記憶する。デシメータ１２１４は、デジタル信号を所定の出力レートにて間引き、デュアルポートメモリ１２１５を介することで等価時間サンプリングにおける所定のサンプリング周波数でのサンプリングのＰｈａｓｅ数と同数倍された出力時間をかけ、間引き後の信号を後段の受信ビームフォーマ１２２に出力するように制御する。従って、第１の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１は、等価時間サンプリングを行なって、ベースバンド信号を出力する場合のメモリ容量の増大を抑止することを可能にする。
【００４４】
また、第１の実施形態によれば、ＡＤＣ１２１２は、等価時間サンプリングとして、所定のサンプリング周波数で２段階のサンプリングを実行する。デュアルポートメモリ１２１５は、１波形から２段階でサンプリングされ、ベースバンド変換における、ＲＦ全サンプルの半分の容量と略同一の容量を有する。リードモディファイライト回路１２１６は、初期位相が可変された参照信号に基づくベースバンド変換によってそれぞれ変換されたベースバンド信号の加算処理を実行する。従って、第１の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１は、メモリ容量の増大を容易に抑止することを可能にする。
【００４５】
また、第１の実施形態によれば、ＡＤＣ１２１２は、２段階のサンプリングのうちの第２Ｐｈａｓｅのサンプリングから開始する。そして、デシメータ１２１４は、ハーフバンドフィルタが適用される。従って、第１の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１は、レイテンシを最小にすることを可能にする。
【００４６】
また、第１の実施形態よれば、超音波プローブ１は、超音波を送信し、当該送信した超音波の反射波を受信する複数の振動素子を内蔵する。複数のＡＤＣ１２１２は、複数の振動素子ごとに設置され、自装置に接続される振動素子が受信した反射波を等価時間サンプリングによってデジタル信号に変換する。複数のデュアルポートメモリ１２１５は、複数のＡＤＣ１２１２ごとに設置され、自装置に接続されるＡＤＣ１２１２による変換後のデジタル信号を記憶する。複数のデシメータ１２１４は、複数のデュアルポートメモリ１２１５ごとに設置され、デジタル信号を所定の出力レートにて間引き、デュアルポートメモリ１２１５を介することで等価時間サンプリングにおける所定のサンプリング周波数でのサンプリングのＰｈａｓｅ数と同数倍された出力時間をかけ、間引き後の信号を後段の受信ビームフォーマ１２２に出力するように制御する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、サイズやコストを低減させることを可能にする。
【００４７】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態においては、デュアルポートメモリを、ベースバンド信号を記憶する位置に配置する場合について説明した。第２の実施形態では、デュアルポートメモリを、ＲＦ信号を記憶する位置に配置する場合について説明する。第２の実施形態においては、第１の実施形態と比較して、デュアルポートメモリの配置と、格納される信号とが異なる。以下、これを中心に説明する。
【００４８】
図５は、第２の実施形態に係る受信部の構成の一例を示す図である。図５に示すように、第２の実施形態に係る受信部１２は、アナログフロントエンド１２１ａを有する。アナログフロントエンド１２１ａは、図５に示すように、ＡＤＣ１２１２と、直交検波部１２１３との間にデュアルポートメモリ１２１７を有する。すなわち、第２の実施形態に係るデュアルポートメモリ１２１７は、ＡＤＣ１２１２から出力されるＲＦ信号を記憶する。
【００４９】
図６は、第２の実施形態に係るアナログフロントエンドにおけるタイムチャートの一例を示す図である。図６においては、２Ｐｈａｓｅの等価時間サンプリングが実行され、１／２デシメーションが実行された場合の例について示す。また、図６においては、デシメーションのフィルタリング処理にタップ数が「３」のフィルタが用いられる場合について示す。また、図６においては、横方向に時間軸を示す。例えば、第２の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１ａにおいては、図６に示すように、送信クロック（ＴＸＣＬ）をトリガにして、ＡＤＣ１２１２にて等価時間サンプリングが実行される。
【００５０】
そして、ＡＤＣ１２１２は、第１ＰｈａｓｅのＲＦ信号（図中、２段目、（vector-1/phase-1））をデュアルポートメモリ１２１７の第１ポートから書き込む。さらに、ＡＤＣ１２１２は、第２ＰｈａｓｅのＲＦ信号（図中、２段目、（vector-1/phase-2））をデュアルポートメモリ１２１７の第１ポートから書き込む。
【００５１】
ここで、第２Ｐｈａｓｅの最初のＲＦ信号（図中２）がデュアルポートメモリ１２１７の第１ポートから書き込まれると、直交検波部１２１３は、デュアルポートメモリ１２１７の第２ポートからＲＦ信号を読み出して、順次、ベースバンド信号に変換する。そして、デシメータ１２１４は、ベースバンド信号を３つずつ用いて間引き処理を実行する。図６に示すように、第２の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１ａにおいては、デュアルポートメモリ１２１７の容量は、全サンプル分の容量と略同一の容量で済むこととなる。
【００５２】
上述したように、第２の実施形態によれば、ＡＤＣ１２１２は、等価時間サンプリングとして、所定のサンプリング周波数で２段階のサンプリングを実行する。デュアルポートメモリ１２１７は、１波形から２段階でサンプリングされた全サンプル分の容量と略同一の容量を有する。従って、第２の実施形態に係るアナログフロントエンド１２１ａは、等価時間サンプリングを行なって、ベースバンド信号を出力する場合のメモリ容量の増大をより抑止することを可能にする。
【００５３】
（第３の実施形態）
さて、これまで第１及び第２の実施形態について説明したが、上記した第１及び第２の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００５４】
上述した第１の実施形態では、１チャネルに１つのアナログフロントエンド１２１を備える場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、アナログフロントエンド１２１が複数集積されて複数チャネルに対応する場合であってもよい。例えば、アナログフロントエンド１２１においてＡＤＣ１２１２がチャネルごとに複数設置され、チャネルごとに等価時間サンプリングの第１Ｐｈａｓｅのサンプリングと第２Ｐｈａｓｅのサンプリングとを任意に切り替えられる場合であってもよい。
【００５５】
例えば、図４におけるベースバンド信号とフィルタ係数との乗算において、第１Ｐｈａｓｅの４つの乗算と、第２Ｐｈａｓｅの１つの乗算とを、複数チャネルでＰｈａｓｅを切替えながら実行することで、乗算器の数を減らすことができる。これにより、例えば、ベースバンド信号の間引き処理前のフィルタリング処理において、乗算器を効率よく利用することができ、Ｄｉｅ小面積及び省電力化を実現することができる。
【００５６】
以上説明したとおり、実施形態によれば、本実施形態の信号処理装置及び超音波診断装置は、ベースバンド信号を出力する場合のメモリ容量の増大を抑止することを可能にする。
【００５７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１  超音波プローブ
２  モニタ
３  入力装置
１０  装置本体
１１  送信部
１２  受信部
１２１、１２１ａ  アナログフロントエンド
１２１２  ＡＤＣ
１２１３  直交検波部
１２１４  デシメータ
１２１５、１２１７  デュアルポートメモリ
１２１６  リードモディファイライト回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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