(57)【要約】      （修正有）【課題】医療診断装置など多チャネルの信号を送受信するシステムにおいて、多チャネル送受信回路の消費電力にともなう発熱で温度変動や電源電圧変動が生じ、これにより、チャネル間の回路特性にミスマッチが生じることによる画像の劣化を防止可能な装置を提供する。【解決手段】各チャネルを距離が近いもの同士が同一グループとなるようにグループ分けし、受信期間中、各グループ内に割り当てられたマスターチャネルには共通の補正用信号を投入し、それ以外の各スレーブチャネルには各受信信号を投入し、マスターチャネルの出力間を比較し続けることで、各グループの特性変動に追従した補正係数を探索し続け、各スレーブチャネルの出力を、その属するグループの上記補正係数で補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンプと、前記第１のアンプの出力側に第１のアナログデジタル変換器の入力側が電気的に接続され、
第２および第３のアンプと、前記第２および第３のアンプの出力側にそれぞれ、第２および第３のアナログデジタル変換器の入力側が電気的に接続され、
前記第１〜第３のアンプおよび前記第１〜第３のアナログデジタル変換器を有して、それらが第１の半導体基板上に集積されて、前記第１〜第３のアンプおよび前記第１〜第３のアナログデジタル変換器を含む第１のグループを構成し、
第４のアンプと、前記第４のアンプの出力側に第４のアナログデジタル変換器の入力側が電気的に接続され、
第５および第６のアンプと、前記第５および第６のアンプの出力側にそれぞれ、第５および第６のアナログデジタル変換器の入力側が電気的に接続され、
前記第４〜第６のアンプおよび前記第４〜第６のアナログデジタル変換器を有して、それらが第２の半導体基板上、または、前記第１の半導体基板上に集積されて、前記第４〜第６のアンプおよび前記第４〜第６のアナログデジタル変換器を含む第２のグループを構成し、
さらに、グループ間補正用信号発生器を備えており、前記グループ間補正用信号発生器の出力が、前記第１および第４のアンプにそれぞれ入力され、
さらに、第１、第２、第３および第４の医療診断信号を検出するための第１、第２、第３および第４の医療診断信号検出器が設けられ、前記第１、第２、第３および第４の医療診断信号検出器の出力がそれぞれ、前記第２、第３、第５および第６のアンプに、それぞれ入力され、
前記第２のグループのマスターチャネルとしての、前記第４のアナログデジタル変換器の出力側には、第１のグループ間補正係数探索手段が接続され、
前記第１のグループ間補正係数探索手段は、前記第４のアナログデジタル変換器の出力およびトップマスターチャネルとしての前記第１のアナログデジタル変換器の出力が入力されて、この２つの入力値を比較することにより、前記第１のグループ内の回路に対する前記第２のグループ内の回路の、利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する第１のミスマッチ量を探索することで、前記第２のグループ内の回路の利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域を補正するための、かつ、前記第１のミスマッチ量に比例、または、正比例した第１の補正係数を求めるものであり、
前記第５および第６のアナログデジタル変換器の出力側には、それぞれ、第１および第２のグループ間補正手段が接続され、前記第１および第２のグループ間補正手段に、それぞれ、前記第１の補正係数を入力することにより、前記第１および第２のグループ間補正手段は、前記第５および第６のアナログデジタル変換器の出力を、前記第１の補正係数を用いたデジタル加算演算、または、デジタル減算演算、または、デジタル乗算演算、または、デジタル除算演算により、それぞれグループ間補正するものであることを特徴とする医療診断信号検出装置。
【請求項２】
請求項１において、さらに、前記第５および第６のアナログデジタル変換器の出力側にそれぞれ、第１および第２のグループ内補正手段が接続され、
さらに、グループ内補正用信号発生器と第１、および、第２のグループ内補正係数探索手段を備えており、
グループ内補正係数探索時に、前記グループ内補正用信号発生器の出力が前記第４、および、第５、および第６のアンプに入力され、
前記グループ内補正係数探索時に、前記第１のグループ内補正係数探索手段に、前記第５のアナログデジタル変換器の出力および前記第２のグループのマスターチャネルとしての前記第４のアナログデジタル変換器の出力が入力されて、前記第１のグループ内補正係数探索手段は、この２つの入力値を比較することにより、前記第４のアンプに対する前記第５のアンプの利得、または、直流オフセット、または、周波数帯域に関する第２のミスマッチ量、または、前記第４のアナログデジタル変換器に対する前記第５のアナログデジタル変換器の利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する第３のミスマッチ量を探索することで、前記第２、または第３のミスマッチ量に比例、または、正比例した第１のグループ内補正係数を求め、
前記第３の医療診断信号を受信する期間において、前記第１のグループ内補正手段は、前記第１のグループ内補正係数を用いたデジタル加算演算、または、デジタル減算演算、または、デジタル乗算演算、または、デジタル除算演算により、前記第５のアナログデジタル変換器の出力をグループ内補正し、
前記グループ内補正係数探索時に、前記第２のグループ内補正係数探索手段に、前記第６のアナログデジタル変換器の出力および前記第２のグループのマスターチャネルとしての前記第４のアナログデジタル変換器の出力が入力されて、前記第２のグループ内補正係数探索手段は、この２つの入力値を比較することにより、前記第４のアンプに対する前記第６のアンプの利得、または、直流オフセット、または、周波数帯域に関する第４のミスマッチ量、または、前記第４のアナログデジタル変換器に対する前記第６のアナログデジタル変換器の利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する第５のミスマッチ量を探索することで、前記第４、または、第５のミスマッチ量に比例、または、正比例した第２のグループ内補正係数を求め、
前記第４の医療診断信号を受信する期間において、前記第２のグループ内補正手段は、前記第２のグループ内補正係数を用いたデジタル加算演算、または、デジタル減算演算、または、デジタル乗算演算、または、デジタル除算演算により、前記第６のアナログデジタル変換器の出力をグループ内補正するものであることを特徴とする医療診断信号検出装置。
【請求項３】
請求項１において、前記第１、または、第２、または、第３、または、第４の医療診断信号を、それぞれ、前記第１、または、第２、または、第３、または、第４の医療診断信号検出器と、それぞれ、前記第２、または、第３、または、第５、または、第６のアンプと、それぞれ、前記第２、または、第３、または、第５、または、第６のアナログデジタル変換器により受信しているバックグランドで、前記第１のグループ間補正係数探索手段が、前記第１のミスマッチ量を探索して、前記第１の補正係数を求めることを特徴とする医療診断信号検出装置。
【請求項４】
請求項２において、前記第１、または、第２、または、第３、または、第４の医療診断信号を、それぞれ、前記第１、または、第２、または、第３、または、第４の医療診断信号検出器と、それぞれ、前記第２、または、第３、または、第５、または、第６のアンプと、それぞれ、前記第２、または、第３、または、第５、または、第６のアナログデジタル変換器により受信しているバックグランドで、前記第１のグループ間補正係数探索手段が、前記第１のミスマッチ量を探索して、前記第１の補正係数を求めることを特徴とする医療診断信号検出装置。
【請求項５】
請求項４において、前記グループ内補正係数探索は、第１の医療診断信号を受信しておらず、かつ、第２の医療診断信号も受信していない期間、または、第３の医療診断信号を受信しておらず、かつ、第４の医療診断信号も受信していない期間に行うことを特徴とする医療診断信号検出装置。
【請求項６】
請求項１において、前記医療診断信号検出装置は、超音波診断本体装置、または、超音波診断プローブ、または、Ｘ線ＣＴ装置であることを特徴とする医療診断信号検出装置。
【請求項７】
請求項２において、前記医療診断信号検出装置は、超音波診断本体装置、または、超音波診断プローブ、または、Ｘ線ＣＴ装置であることを特徴とする医療診断信号検出装置。
【請求項８】
請求項１において、さらに、前記医療診断信号の源となる信号を送信する送信回路を備えており、前記利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する第１のミスマッチは、前記送信回路の電力損失による発熱で生じる温度変動により生じたものであることを特徴とする医療診断信号検出装置。
【請求項９】
請求項２において、さらに、前記医療診断信号の源となる信号を送信する送信回路を備えており、前記利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する第１のミスマッチは、前記送信回路の電力損失による発熱で生じる温度変動により生じたものであることを特徴とする医療診断信号検出装置。
【請求項１０】
第１のアンプと、前記第１のアンプの出力側に第１のアナログデジタル変換器の入力側が電気的に接続され、
第２および第３のアンプと、前記第２および第３のアンプの出力側にそれぞれ、第２および第３のアナログデジタル変換器の入力側が電気的に接続され、
前記第１〜第３のアンプおよび前記第１〜第３のアナログデジタル変換器を有して、それらが第１の半導体基板上に集積されて、前記第１〜第３のアンプおよび前記第１〜第３のアナログデジタル変換器を含む第１のグループを構成し、
第４のアンプと、前記第４のアンプの出力側に第４のアナログデジタル変換器の入力側が電気的に接続され、
第５および第６のアンプと、前記第５および第６のアンプの出力側にそれぞれ、第５および第６のアナログデジタル変換器の入力側が電気的に接続され、
前記第４〜第６のアンプおよび前記第４〜第６のアナログデジタル変換器を有して、それらが第２の半導体基板上、または、前記第１の半導体基板上に集積されて、前記第４〜第６のアンプおよび前記第４〜第６のアナログデジタル変換器を含む第２のグループを構成し、
さらに、グループ間補正用信号発生器を備えており、前記グループ間補正用信号発生器の出力が、前記第１および第４のアンプにそれぞれ入力され、
さらに、第１、第２、第３および第４の医療診断信号を検出するための第１、第２、第３および第４の医療診断信号検出器が設けられ、前記第１、第２、第３および第４の医療診断信号検出器の出力がそれぞれ、前記第２、第３、第５および第６のアンプに、それぞれ入力され、
前記第２のグループのマスターチャネルとしての、前記第４のアナログデジタル変換器の出力側には、第１のグループ間補正係数探索手段が接続され、
前記第１のグループ間補正係数探索手段は、前記第４のアナログデジタル変換器の出力およびトップマスターチャネルとしての前記第１のアナログデジタル変換器の出力が入力されて、この２つの入力値を比較することにより、前記第１のグループ内の回路に対する前記第２のグループ内の回路の、利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する第１のミスマッチ量を探索することで、前記第２のグループ内の回路の利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域を補正するための、かつ、前記第１のミスマッチ量に比例、または、正比例した第１の補正係数を求めるものであり、
前記第５および第６のアナログデジタル変換器の出力側には、それぞれ、第１および第２のグループ間補正手段が接続され、前記第１および第２のグループ間補正手段に、それぞれ、前記第１の補正係数を入力することにより、前記第１および第２のグループ間補正手段は、前記第５および第６のアナログデジタル変換器の出力を、前記第１の補正係数を用いたデジタル加算演算、または、デジタル減算演算、または、デジタル乗算演算、または、デジタル除算演算により、それぞれグループ間補正するものであることを特徴とする医療診断信号検出方法。
【請求項１１】
請求項１０において、さらに、前記第５および第６のアナログデジタル変換器の出力側にそれぞれ、第１および第２のグループ内補正手段が接続され、
さらに、グループ内補正用信号発生器と第１、および、第２のグループ内補正係数探索手段を備えており、
グループ内補正係数探索時に、前記グループ内補正用信号発生器の出力が前記第４、および、第５、および第６のアンプに入力され、
前記グループ内補正係数探索時に、前記第１のグループ内補正係数探索手段に、前記第５のアナログデジタル変換器の出力および前記第２のグループのマスターチャネルとしての前記第４のアナログデジタル変換器の出力が入力されて、前記第１のグループ内補正係数探索手段は、この２つの入力値を比較することにより、前記第４のアンプに対する前記第５のアンプの利得、または、直流オフセット、または、周波数帯域に関する第２のミスマッチ量、または、前記第４のアナログデジタル変換器に対する前記第５のアナログデジタル変換器の利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する
第３のミスマッチ量を探索することで、前記第２、または第３のミスマッチ量に比例、または、正比例した第１のグループ内補正係数を求め、
前記第３の医療診断信号を受信する期間において、前記第１のグループ内補正手段は、前記第１のグループ内補正係数を用いたデジタル加算演算、または、デジタル減算演算、または、デジタル乗算演算、または、デジタル除算演算により、前記第５のアナログデジタル変換器の出力をグループ内補正し、
前記グループ内補正係数探索時に、前記第２のグループ内補正係数探索手段に、前記第６のアナログデジタル変換器の出力および前記第２のグループのマスターチャネルとしての前記第４のアナログデジタル変換器の出力が入力されて、前記第２のグループ内補正係数探索手段は、この２つの入力値を比較することにより、前記第４のアンプに対する前記第６のアンプの利得、または、直流オフセット、または、周波数帯域に関する第４のミスマッチ量、または、前記第４のアナログデジタル変換器に対する前記第６のアナログデジタル変換器の利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する第５のミスマッチ量を探索することで、前記第４、または、第５のミスマッチ量に比例、または、正比例した第２のグループ内補正係数を求め、
前記第４の医療診断信号を受信する期間において、前記第２のグループ内補正手段は、前記第２のグループ内補正係数を用いたデジタル加算演算、または、デジタル減算演算、または、デジタル乗算演算、または、デジタル除算演算により、前記第６のアナログデジタル変換器の出力をグループ内補正するものであることを特徴とする医療診断信号検出方法。
【請求項１２】
請求項１０において、前記第１、または、第２、または、第３、または、第４の医療診断信号を、それぞれ、前記第１、または、第２、または、第３、または、第４の医療診断信号検出器と、それぞれ、前記第２、または、第３、または、第５、または、第６のアンプと、それぞれ、前記第２、または、第３、または、第５、または、第６のアナログデジタル変換器により受信しているバックグランドで、前記第１のグループ間補正係数探索手段が、前記第１のミスマッチ量を探索して、前記第１の補正係数を求めることを特徴とする医療診断信号検出方法。
【請求項１３】
請求項１１において、前記第１、または、第２、または、第３、または、第４の医療診断信号を、それぞれ、前記第１、または、第２、または、第３、または、第４の医療診断信号検出器と、それぞれ、前記第２、または、第３、または、第５、または、第６のアンプと、それぞれ、前記第２、または、第３、または、第５、または、第６のアナログデジタル変換器により受信しているバックグランドで、前記第１のグループ間補正係数探索手段が、前記第１のミスマッチ量を探索して、前記第１の補正係数を求めることを特徴とする医療診断信号検出方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記グループ内補正係数探索は、第１の医療診断信号を受信しておらず、かつ、第２の医療診断信号も受信していない期間、または、第３の医療診断信号を受信しておらず、かつ、第４の医療診断信号も受信していない期間に行うことを特徴とする医療診断信号検出方法。
【請求項１５】
請求項１において、さらに、グループ内補正用信号発生器と第１、および、第２のグループ内補正係数探索手段を備えており、
グループ内補正係数探索時に、前記グループ内補正用信号発生器の出力が前記第４、および、第５、および第６のアンプに入力され、
前記グループ内補正係数探索時に、前記第１のグループ内補正係数探索手段に、前記第５のアナログデジタル変換器の出力および前記第２のグループのマスターチャネルとしての前記第４のアナログデジタル変換器の出力が入力されて、前記第１のグループ内補正係数探索手段は、この２つの入力値を比較することにより、前記第４のアンプに対する前記第５のアンプの利得、または、直流オフセット、または、周波数帯域に関する第２のミスマッチ量、または、前記第４のアナログデジタル変換器に対する前記第５のアナログデジタル変換器の利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する第３のミスマッチ量を探索することで、前記第２、または第３のミスマッチ量に比例、または、正比例した第１のグループ内補正係数を求め、
前記第３の医療診断信号を受信する期間において、前記第１のグループ間補正手段は、前記第１の補正係数と前記第１のグループ内補正係数を用いたデジタル加算演算、または、デジタル減算演算、または、デジタル乗算演算、または、デジタル除算演算により、前記第５のアナログデジタル変換器の出力をグループ間およびグループ内補正し、
前記グループ内補正係数探索時に、前記第２のグループ内補正係数探索手段に、前記第６のアナログデジタル変換器の出力および前記第２のグループのマスターチャネルとしての前記第４のアナログデジタル変換器の出力が入力されて、前記第２のグループ内補正係数探索手段は、この２つの入力値を比較することにより、前記第４のアンプに対する前記第６のアンプの利得、または、直流オフセット、または、周波数帯域に関する第４のミスマッチ量、または、前記第４のアナログデジタル変換器に対する前記第６のアナログデジタル変換器の利得、または、直流オフセット、または、サンプリングタイミング、または、周波数帯域に関する第５のミスマッチ量を探索することで、前記第４、または第５のミスマッチ量に比例、または、正比例した第２のグループ内補正係数を求め、
前記第４の医療診断信号を受信する期間において、前記第２のグループ間補正手段は、前記第１の補正係数と前記第２のグループ内補正係数を用いたデジタル加算演算、または、デジタル減算演算、または、デジタル乗算演算、または、デジタル除算演算により、前記第６のアナログデジタル変換器の出力をグループ間およびグループ内補正するものであることを特徴とする医療診断信号検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療診断信号検出装置および医療診断信号検出方法に関し、特に、多チャネル信号を受信する信号検出装置および信号検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置などの医療診断装置やソナーなどでは、高精細な画像化を行うために、
多チャネルの信号の受信が必要になっている。多チャネルの受信回路に伴い、全チャネルトータルの電力損失が増加する。さらに、超音波診断装置等のように、多チャネルの送信回路も必要な場合は、これらの動作時の電力損失も大きい。したがって、上記の電力損失にともなう発熱の問題が今まで以上に深刻になると考えられる。すなわち、発熱によりモジュール内やＩＣチップ内で温度変動が起こり、さらに、温度変動に付随して生じる電源電圧変動も起こる。
【０００３】
温度変動により各チャネル内の回路を構成するＭＯＳトランジスタのしきい値電圧や移動度が変動する。これらの変動と電源電圧の変動により、アンプやアナログデジタル変換器の利得、直流（ＤＣ）オフセット電圧、周波数帯域が変動する。また、アナログデジタル変換器へサンプリング用クロックを供給するクロックバッファの遅延時間も変動するため、アナログデジタル変換器のサンプリングタイミングも変動する。
【０００４】
温度や電源電圧が全チャネルで一様になることは期待できないため、チャネル間の温度や電源電圧のミスマッチは、チャネル間の利得、直流オフセット電圧、周波数帯域、サンプリングタイミングのミスマッチを生じる。その結果として、最終的な画像にアーチファクト（偽像）が生じてしまい、医療診断やソナーの精度が低下する。
【０００５】
特開平４−１１４６３７号公報では、複数チャネルからなるシステムで、補正値検査時に、各チャネルに共通の基準電圧を投入し、各チャネルの出力値を取得する。次に、その結果にもとづいて、各チャネル内のアンプ間の利得ミスマッチを補正する補正値を求める。
【０００６】
受信時は、上記の通り補正値検査時に得た補正値を使用して各チャネル内のアンプの利得を調整することで、アンプ間の利得ミスマッチを解消する。しかし、この方法では、各チャネルの受信中は、補正用の基準電圧を投入できないため、補正値を検査できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１１４６３７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Takashi Oshima, Tomomi Takahashi and Taizo Yamawaki, "Novel sampling timing background calibration for time-interleaved A/D converters," IEEE 52nd International Midwest Symposium on Circuits ans Systems, pp. 361-364, Aug. 2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術の場合、信号の受信期間中は、共通の補正用信号を各チャネルの入力に投入できないため、チャネル間特性ミスマッチの補正値を検査できない。したがって、受信前の期間に得た補正値を使用するしかない。そのため、受信期間中の温度変動や電源電圧変動により、使用している補正値と実際の特性ミスマッチ量の間に齟齬、即ち、食い違いが生じる。その結果、各チャネルの出力間に特性ミスマッチが残り、画像にアーチファクトが生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
多チャネルのアナログ回路からなるシステムにおいて、各チャネルを例えば距離が近いもの同士が同一グループとなるように、複数のグループにグループ分けする。さらに、各グループ内で一つのチャネルは、受信を行わず補正係数の探索に専念する「マスター」チャネルに割り当てる。
【００１１】
信号の受信期間中に、各グループのマスターチャネルには共通の補正用信号を投入し、マスターチャネル以外の各「スレーブ」チャネルには各受信信号を投入する。受信期間中に、各グループのマスターチャネルの出力間を比較し続けることで、各グループの特性変動に追従した「グループ間補正係数」を探索し続ける。また、受信期間中に、各スレーブチャネルの出力を、その属するグループの上記グループ間補正係数を使用して補正する。
【発明の効果】
【００１２】
各チャネルが信号を受信している最中も、それらの出力を温度変動や電源電圧変動に追従して補正できるため、チャネル間の特性ミスマッチを安定的に解消でき、画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一の実施例を示す図面である。
【図２】本発明の第二の実施例を示す図面である。
【図３】本発明の第三の実施例を示す図面である。
【図４】本発明の第四の実施例を示す図面である。
【図５】本発明の第五の実施例を示す図面である。
【図６】本発明の第六の実施例を示す図面である。
【図７】本発明の第六の実施例を補足する図面である。
【図８】本発明の第七の実施例を示す図面である。
【図９】本発明の第八の実施例を示す図面である。
【図１０】本発明の第九の実施例を示す図面である。
【図１１】本発明の第十の実施例を示す図面である。
【図１２】本発明の第十の実施例を補足する図面である。
【図１３】本発明の第十一の実施例を示す図面である。
【図１４】本発明の第十一の実施例を補足する図面である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
本発明の第一の実施例を図１で説明する。
【００１５】
本発明の第一の概念は下記の通りである。まず、多チャネルのアナログ回路を有するシステムにおいて、各チャネルを例えば、物理的な距離が近いもの同士が同一グループとなるように、Ｎ個のグループにグループ分けする。
【００１６】
さらに、各グループ内で一番上側に記載のチャネルを、受信を行わず補正係数の探索に専念する「マスター」チャネルに割り当てる。信号の受信期間中に、各グループのマスターチャネルには共通のグループ間補正用信号を投入し、マスターチャネル以外の各「スレーブ」チャネルには各受信信号を投入する。
【００１７】
受信期間中に、各グループのマスターチャネルの出力間を比較し続けることで、各グループの特性変動に追従した「グループ間補正係数」を探索し続ける。また、信号の受信期間中に、各スレーブチャネルの出力を、その属するグループの上記グループ間補正係数で補正する。本実施例は、本発明の上記第一の概念を超音波診断装置で実現する方法を開示している。以下、詳細な構成と動作を説明する。
【００１８】
各チャネルの受信部は、アンプと後続するアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ）を有して構成される。各グループはＭ個（ここで、Ｍは自然数である。）のチャネルで構成され、例えば、１番上側のチャネルがマスターチャネル、それ以外のチャネルがスレーブチャネルである。図１に示す通りである。各グループに含まれるチャネル数Ｍは同一の数である必要はなく、それぞれ異なってよいが、説明の便宜上、全て同じ、Ｍ個のチャネル数とした。重要なのは、互いの物理的な距離が相対的に近いチャネル同士が同一グループとなるようにグループ分けしている点であり、これにより、同一グループに属する全てのチャネルの温度変動と電源電圧変動は、同程度であるとみなしている。
【００１９】
まず、マスターチャネルの接続を説明する。グループ間補正用信号発生器１００の出力は、スイッチ５０１を経由してアンプアンプ１０３に入力され、アンプ１０３の出力はアナログデジタル変換器１０６に入力される。ここで、アンプ１０３とアナログデジタル変換器１０６はグループ１のマスターチャネルであり、特に「トップマスター」チャネルと呼ぶことにする。
【００２０】
同様に、グループ間補正用信号発生器１００の出力は、スイッチ５０６を経由してアンプ２０３に入力され、アンプ２０３の出力はアナログデジタル変換部２０６に入力される。ここで、アンプ２０３とアナログデジタル変換器２０６はグループ２のマスターチャネルである。
【００２１】
同様に、グループ間補正用信号発生器１００の出力は、スイッチ５１１を経由してアンプ３０３に入力され、アンプ３０３の出力はアナログデジタル変換部３０６に入力される。ここで、アンプ３０３とアナログデジタル変換器３０６はグループ３のマスターチャネルである。
【００２２】
次に、スレーブチャネルの接続を説明する。送信回路４０１はスイッチ５０２を経由して圧電素子１０１に接続される。また、圧電素子１０１はスイッチ５０３を経由してアンプ１０４にも接続される。アンプ１０４の出力はアナログデジタル変換器１０７に入力される。ここで、送信回路４０１はグループ１のスレーブチャネル１の送信回路である。また、アンプ１０４とアナログデジタル変換器１０７はグループ１のスレーブチャネル１の受信回路である。アナログデジタル変換器１０７の出力はグループ間補正を行われず、そのまま、グループ１のスレーブチャネル１の出力となる。
【００２３】
同様に、送信回路４０２はスイッチ５０４を経由して圧電素子１０２に接続される。また、圧電素子１０２はスイッチ５０５を経由してアンプ１０５にも接続される。アンプ１０５の出力はアナログデジタル変換器１０８に入力される。ここで、送信回路４０２はグループ１のスレーブチャネルＭ−１の送信回路である。また、アンプ１０５とアナログデジタル変換器１０８はグループ１のスレーブチャネルＭ−１の受信回路である。アナログデジタル変換器１０８の出力はグループ間補正を行われず、そのまま、グループ１のスレーブチャネルＭ−１の出力となる。
【００２４】
同様に、送信回路４０３はスイッチ５０７を経由して圧電素子２０１に接続される。また、圧電素子２０１はスイッチ５０８を経由してアンプ２０４にも接続される。アンプ２０４の出力はアナログデジタル変換器２０７に入力される。ここで、送信回路４０３はグループ２のスレーブチャネル１の送信回路である。また、アンプ２０４とアナログデジタル変換器２０７はグループ２のスレーブチャネル１の受信回路である。
【００２５】
同様に、送信回路４０４はスイッチ５０９を経由して圧電素子２０２に接続される。また、圧電素子２０２はスイッチ５１０を経由してアンプ２０５にも接続される。アンプ２０５の出力はアナログデジタル変換器２０８に入力される。ここで、送信回路４０４はグループ２のスレーブチャネルＭ−１の送信回路である。また、アンプ２０５とアナログデジタル変換器２０８はグループ２のスレーブチャネルＭ−１の受信回路である。
【００２６】
同様に、送信回路４０５はスイッチ５１２を経由して圧電素子３０１に接続される。また、圧電素子３０１はスイッチ５１３を経由してアンプ３０４にも接続される。アンプ３０４の出力はアナログデジタル変換器３０７に入力される。ここで、送信回路４０５はグループＮのスレーブチャネル１の送信回路である。また、アンプ３０４とアナログデジタル変換器３０７はグループＮのスレーブチャネル１の受信回路である。
【００２７】
同様に、送信回路４０６はスイッチ５１４を経由して圧電素子３０２に接続される。また、圧電素子３０２はスイッチ５１５を経由してアンプ３０５にも接続される。アンプ３０５の出力はアナログデジタル変換器３０８に入力される。ここで、送信回路４０６はグループＮのスレーブチャネルＭ−１の送信回路である。また、アンプ３０５とアナログデジタル変換器３０８はグループＮのスレーブチャネルＭ−１の受信回路である。
【００２８】
次に、グループ間デジタル補正に関わる接続を説明する。アナログデジタル変換器１０６の出力（トップマスターチャネルの出力）とアナログデジタル変換器２０６の出力（グループ２のマスターチャネルの出力）はグループ間補正係数探索部２０９に入力される。アナログデジタル変換器２０７の出力（グループ２のスレーブチャネル１の補正前出力）はグループ間補正部２１０に入力される。グループ間補正部２１０には、グループ間補正係数探索部２０９の出力も入力される。グループ間補正部２１０の出力が、グループ２のスレーブチャネル１の補正後出力となる。
【００２９】
また、アナログデジタル変換器２０８の出力（グループ２のスレーブチャネルＭ−１の補正前出力）はグループ間補正部２１１に入力される。グループ間補正部２１１には、グループ間補正係数探索部２０９の出力も入力される。グループ間補正部２１１の出力が、グループ２のスレーブチャネルＭ−１の補正後出力となる。
【００３０】
同様に、アナログデジタル変換器１０６の出力（トップマスターチャネルの出力）とアナログデジタル変換器３０６の出力（グループＮのマスターチャネルの出力）はグループ間補正係数探索部３０９に入力される。アナログデジタル変換器３０７の出力（グループＮのスレーブチャネル１の補正前出力）はグループ間補正部３１０に入力される。グループ間補正部３１０には、グループ間補正係数探索部３０９の出力も入力される。グループ間補正部３１０の出力が、グループＮのスレーブチャネル１の補正後出力となる。
【００３１】
また、アナログデジタル変換器３０８の出力（グループＮのスレーブチャネルＭ−１の補正前出力）はグループ間補正部３１１に入力される。グループ間補正部３１１には、グループ間補正係数探索部３０９の出力も入力される。グループ間補正部３１１の出力が、グループＮのスレーブチャネルＭ−１の補正後出力となる。
【００３２】
なお、図に記載されていないスレーブチャネル２からスレーブチャネルＭ−２とグループ３からグループＮ−１に関しても同様な接続および構成となる。
【００３３】
次に各動作を説明する。まず、グループ間補正係数探索動作を説明する。スイッチ５０１、５０６、５１１がオンになり、グループ間補正用信号発生器１００で生成されたグループ間補正用信号がトップマスターチャネルおよびグループ２からグループＮの各マスターチャネルに同時に入力され、それぞれのチャネルのアンプで信号の増幅が行われ、さらに、アナログデジタル変換器でアナログ信号からデジタル信号に変換される。また、グループ間補正係数探索部２０９には、トップマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力とグループ２のマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力が入力されており、グループ間補正係数探索部２０９において、両者の差分にもとづいて、グループ１に対するグループ２の回路特性のミスマッチ量を探索する。得られた探索値は補正係数として、グループ間補正係数探索部２０９から、グループ２内の各スレーブチャネルのグループ間補正部２１０、２１１に供給される。
【００３４】
同様に、グループ間補正係数探索部３０９には、トップマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力とグループＮのマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力が入力されており、グループ間補正係数探索部３０９において、両者の差分にもとづいて、グループ１に対するグループＮの回路特性のミスマッチ量を探索する。得られた探索値は補正係数として、グループ間補正係数探索部３０９から、グループＮ内の各スレーブチャネルのグループ間補正部３１０、３１１に供給される。なお、グループ３からグループＮ−１も同様に上記のグループ間補正係数探索が行われる。また、上記の回路特性のミスマッチ量とは、グループ１に対する他のグループの利得、直流オフセット電圧、周波数帯域、サンプリングタイミングなどのミスマッチ量である。
【００３５】
次に、送受信の動作を説明する。送信期間中、スイッチ５０２、５０４、５０７、５０９、５１２、５１４がオンになり、各グループ内の各スレーブチャネルの送信回路で生成された高電圧パルスまたは高電圧アナログ信号が、各圧電素子に印加される。圧電素子は、圧電効果により、印加された高電圧を振動に変換する。圧電素子は被検体（超音波診断を受信している人体）の体表面に押し付けられているため、上記の振動が体表面を通じて体内に超音波として伝搬する。以上が送信動作である。
【００３６】
体内を伝搬する超音波は体内の臓器などにより複雑に反射され、再び体表面を通じて各スレーブチャネルの各圧電素子により受信される。圧電素子は、受信した超音波反射波を圧電効果により電気信号に変換する。受信期間中、スイッチ５０１、５０６、５１１、スイッチ５０３、５０５、５０８、５１０、５１３、５１５がオンになり、スイッチ５０２、５０４、５０７、５０９、５１２、５１４はオフになっている。各スレーブチャネルの圧電素子で電気信号に変換された受信信号は、アンプに入力され、そこで信号増幅が行われ、後続するアナログデジタル変換器によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００３７】
さらに、グループ１以外のグループに属するスレーブチャネルでは、以下の通り、グループ間デジタル補正が行われる。すなわち、グループ２のスレーブチャネルの場合、アナログデジタル変換器でデジタル化された信号は、後続するグループ間補正部によりデジタル演算処理で補正される。補正に使用する補正係数は、上記のグループ間補正係数探索動作によりグループ間補正係数探索部２０９から供給されている。
【００３８】
したがって、グループ２の各スレーブチャネルのグループ間補正部の出力では、グループ１に対するグループ２の利得、直流オフセット電圧、周波数帯域、サンプリングタイミングなどのミスマッチが対応する補正係数により補正されている。同様に、グループＮのスレーブチャネルの場合、アナログデジタル変換器でデジタル化された信号は、後続するグループ間補正部によりデジタル演算処理で補正される。補正に使用する補正係数は、上記のグループ間補正係数探索動作によりグループ間補正係数探索部３０９から供給されている。
【００３９】
したがって、グループＮの各スレーブチャネルのグループ間補正部の出力では、グループ１に対するグループＮの利得、直流オフセット電圧、周波数帯域、サンプリングタイミングなどのミスマッチが対応する補正係数により補正されている。
【００４０】
各種のミスマッチは以下の原因で生じる。すなわち、多チャネル化の進展により消費電力が増加し、それにともなう発熱により温度変動が生じる。さらに、温度変動に付随して電源電圧変動も生じる。温度変動により、各チャネル内のアンプやアナログデジタル変換器を構成するＭＯＳトランジスタのしきい値電圧や移動度が変動する。これらの変動と電源電圧の変動により、アンプとアナログデジタル変換器の利得、直流オフセット電圧、周波数帯域などが変動する。
【００４１】
また、アナログデジタル変換器へサンプリング用クロックを供給するクロックバッファの遅延時間も変動するため、アナログデジタル変換器のサンプリングタイミングも変動する。多チャネルを収容するモジュール内やチップ内において、温度変動や電源電圧変動の生じ方はそれぞれ場所に応じて異なると考えられる。しかし、上記の通り、互いに距離が近いチャネル同士が同一グループとなるようにグループ分けすることで、同一グループに属する全てのチャネルに関して、その温度変動や電源電圧変動の生じ方は一様とみなせると期待できる。
【００４２】
上記のグループ間補正係数探索動作は、受信期間中も含め、常時、行い続ける。トップマスターチャネルやグループ２以降の各グループのマスターチャネルは超音波信号を受信する必要が無いため、受信期間中もグループ間補正係数探索動作に専念してよい。そのため、受信期間中に各スレーブチャネルが超音波信号を受信処理しているバックグランドで、各グループのグループ間補正係数の探索を遂行し続ける。同一グループ内の温度と電源電圧は一様とみなせるため、各グループのグループ間補正係数はそのグループに属する全てのスレーブチャネルの補正に有効である。また、各グループのグループ間補正係数は、受信期間中も探索し続けられるため、温度変動や電源電圧変動に追従できる。したがって、受信期間中、チャネル間の特性ミスマッチを安定的に解消でき、画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。
【００４３】
以上は超音波診断装置の場合の実施例であるが、ソナーの場合も同様な構成となり、本発明の同様な実施形態が可能である。また、Ｘ線ＣＴ装置、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴなどの医療診断装置も同様に多チャネル信号を受信するシステムであり、本実施例から、送信回路と送信動作の部分を取り除き、かつ、Ｘ線信号やガンマ線信号の受信用に、各圧電素子をフォトダイオードに置換することで、本発明の同様な実施形態が可能である。
【実施例２】
【００４４】
本発明の第二の実施例を図２で説明する。実施例１と同様に、本発明の第一の概念を以下の通り実装している。すなわち、多チャネルのアナログ回路からなるシステムにおいて、各チャネルを例えば距離が近いもの同士が同一グループとなるように、Ｎ個のグループにグループ分けする。
【００４５】
さらに、各グループ内で一番上側に記載のチャネルを、受信を行わず補正係数の探索に専念する「マスター」チャネルに割り当てる。信号の受信期間中に、各グループのマスターチャネルには共通のグループ間補正用信号を投入し、マスターチャネル以外の各「スレーブ」チャネルには各受信信号を投入する。受信期間中に、各グループのマスターチャネルの出力間を比較し続けることで、各グループの特性変動に追従した「グループ間補正係数」を探索し続ける。また、受信期間中に、各スレーブチャネルの出力を、その属するグループの上記グループ間補正係数で補正する。
【００４６】
本実施例では、本発明の第二の概念として、さらに、受信期間以外の期間に、マスターチャネルとその属するグループ内の各スレーブチャネルの間の特性ミスマッチを補正する「グループ内補正係数」を探索しておく。
【００４７】
これは、グループ内のマスターチャネルとスレーブチャネルに共通のグループ内補正用信号を投入し、それらの出力を比較することで、探索する。受信期間中は、各スレーブチャネルの出力に、上記のグループ間補正係数による補正とともに、グループ内補正係数による補正を行う。本実施例では、超音波診断装置を一例として、本発明の上記第一、第二の概念を実現する方法を開示している。以下、詳細な構成と動作を説明する。
【００４８】
各チャネルの受信部は、アンプと後続するアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ）で構成される。各グループはＭ個のチャネルで構成され、１番上側のチャネルがマスターチャネル、それ以外のチャネルがスレーブチャネルである。各グループに含まれるチャネル数は同一である必要はなく、それぞれ異なってよいが、説明の便宜上、全てＭ個のチャネル数とした。重要なのは、互いに距離が近いチャネル同士が同一グループとなるようにグループ分けしている点であり、これにより、同一グループに属する全てのチャネルの温度変動と電源電圧変動は同程度であるとみなしている。
【００４９】
まず、マスターチャネルの接続を説明する。グループ間補正用信号発生器１００の出力は、スイッチ５０１を経由してアンプ１０３に入力され、アンプ１０３の出力はアナログデジタル変換器１０６に入力される。ここで、アンプ１０３とアナログデジタル変換器１０６はグループ１のマスターチャネル、すなわち、トップマスターチャネルである。
【００５０】
同様に、グループ間補正用信号発生器１００の出力は、スイッチ５０６を経由してアンプ２０３に入力され、アンプ２０３の出力はアナログデジタル変換部２０６に入力される。ここで、アンプ２０３とアナログデジタル変換器２０６はグループ２のマスターチャネルである。
【００５１】
同様に、グループ間補正用信号発生器１００の出力は、スイッチ５１１を経由してアンプ３０３に入力され、アンプ３０３の出力はアナログデジタル変換部３０６に入力される。ここで、アンプ３０３とアナログデジタル変換器３０６はグループ３のマスターチャネルである。
【００５２】
次に、スレーブチャネルの接続を説明する。送信回路４０１はスイッチ５０２を経由して圧電素子１０１に接続される。また、圧電素子１０１はスイッチ５０３を経由してアンプ１０４にも接続される。アンプ１０４の出力はアナログデジタル変換器１０７に入力される。ここで、送信回路４０１はグループ１のスレーブチャネル１の送信回路である。また、アンプ１０４とアナログデジタル変換器１０７はグループ１のスレーブチャネル１の受信回路である。
【００５３】
同様に、送信回路４０２はスイッチ５０４を経由して圧電素子１０２に接続される。また、圧電素子１０２はスイッチ５０５を経由してアンプ１０５にも接続される。アンプ１０５の出力はアナログデジタル変換器１０８に入力される。ここで、送信回路４０２はグループ１のスレーブチャネルＭ−１の送信回路である。また、アンプ１０５とアナログデジタル変換器１０８はグループ１のスレーブチャネルＭ−１の受信回路である。
【００５４】
同様に、送信回路４０３はスイッチ５０７を経由して圧電素子２０１に接続される。また、圧電素子２０１はスイッチ５０８を経由してアンプ２０４にも接続される。アンプ２０４の出力はアナログデジタル変換器２０７に入力される。ここで、送信回路４０３はグループ２のスレーブチャネル１の送信回路である。また、アンプ２０４とアナログデジタル変換器２０７はグループ２のスレーブチャネル１の受信回路である。
【００５５】
同様に、送信回路４０４はスイッチ５０９を経由して圧電素子２０２に接続される。また、圧電素子２０２はスイッチ５１０を経由してアンプ２０５にも接続される。アンプ２０５の出力はアナログデジタル変換器２０８に入力される。ここで、送信回路４０４はグループ２のスレーブチャネルＭ−１の送信回路である。また、アンプ２０５とアナログデジタル変換器２０８はグループ２のスレーブチャネルＭ−１の受信回路である。
【００５６】
同様に、送信回路４０５はスイッチ５１２を経由して圧電素子３０１に接続される。また、圧電素子３０１はスイッチ５１３を経由してアンプ３０４にも接続される。アンプ３０４の出力はアナログデジタル変換器３０７に入力される。ここで、送信回路４０５はグループＮのスレーブチャネル１の送信回路である。また、アンプ３０４とアナログデジタル変換器３０７はグループＮのスレーブチャネル１の受信回路である。
【００５７】
同様に、送信回路４０６はスイッチ５１４を経由して圧電素子３０２に接続される。また、圧電素子３０２はスイッチ５１５を経由してアンプ３０５にも接続される。アンプ３０５の出力はアナログデジタル変換器３０８に入力される。ここで、送信回路４０６はグループＮのスレーブチャネルＭ−１の送信回路である。また、アンプ３０５とアナログデジタル変換器３０８はグループＮのスレーブチャネルＭ−１の受信回路である。
【００５８】
本実施例では、さらに、グループ１用のグループ内補正用信号発生器１１１を備えており、その出力は、スイッチ５１６、５１７、５１８を経由して、グループ１のマスター（トップマスター）チャネルと各スレーブチャネルのアンプ１０３、１０４、１０５の入力に、それぞれ接続されている。
【００５９】
同様に、グループ２用のグループ内補正用信号発生器２１４を備えており、その出力は、スイッチ５１９、５２０、５２１を経由して、グループ２のマスターチャネルと各スレーブチャネルのアンプ２０３、２０４、２０５の入力に、それぞれ接続されている。
【００６０】
同様に、グループＮ用のグループ内補正用信号発生器３１４を備えており、その出力は、スイッチ５２２、５２３、５２４を経由して、グループＮのマスターチャネルと各スレーブチャネルのアンプ３０３、３０４、３０５の入力に、それぞれ接続されている。
【００６１】
次に、グループ間デジタル補正とグループ内デジタル補正に関わる構成を説明する。本実施例では、実施例１のグループ間補正部に加え、グループ内補正部を備える。アナログデジタル変換器１０６の出力（トップマスターチャネルの出力）とアナログデジタル変換器２０６の出力（グループ２のマスターチャネルの出力）はグループ間補正係数探索部２０９に入力される。グループ間補正係数探索部２０９は、グループ２のグループ間補正係数をグループ間補正部２１０、２１１に対して出力する。同様に、アナログデジタル変換器１０６の出力（トップマスターチャネルの出力）とアナログデジタル変換器３０６の出力（グループＮのマスターチャネルの出力）はグループ間補正係数探索部３０９に入力される。グループ間補正係数探索部３０９は、グループＮのグループ間補正係数をグループ間補正部３１０、３１１に対して出力する。
【００６２】
グループ１のスレーブチャネル１のアナログデジタル変換器１０７の出力はグループ内補正部１０９に入力される。グループ内補正部１０９には、グループ１のマスター（トップマスター）チャネルの出力も入力される。グループ内補正部１０９の出力が、グループ１のスレーブチャネル１の補正後出力となる。また、グループ１のスレーブチャネルＭ−１のアナログデジタル変換器１０８の出力はグループ内補正部１１０に入力される。グループ内補正部１１０には、グループ１のマスター（トップマスター）チャネルの出力も入力される。グループ内補正部１１０の出力が、グループ１のスレーブチャネルＭ−１の補正後出力となる。
【００６３】
グループ２のスレーブチャネル１のアナログデジタル変換器２０７の出力はグループ内補正部２１２に入力される。グループ内補正部２１２には、グループ２のマスターチャネルの出力も入力される。グループ内補正部２１２の出力はグループ間補正部２１０に入力される。グループ間補正部２１０の出力が、グループ２のスレーブチャネル１の補正後出力となる。同様に、グループ２のスレーブチャネルＭ−１のアナログデジタル変換器２０８の出力はグループ内補正部２１３に入力される。グループ内補正部２１３には、グループ２のマスターチャネルの出力も入力される。グループ内補正部２１３の出力はグループ間補正部２１１に入力される。グループ間補正部２１１の出力が、グループ２のスレーブチャネルＭ−１の補正後出力となる。
【００６４】
グループＮのスレーブチャネル１のアナログデジタル変換器３０７の出力はグループ内補正部３１２に入力される。グループ内補正部３１２には、グループＮのマスターチャネルの出力も入力される。グループ内補正部３１２の出力はグループ間補正部３１０に入力される。グループ間補正部３１０の出力が、グループＮのスレーブチャネル１の補正後出力となる。同様に、グループＮのスレーブチャネルＭ−１のアナログデジタル変換器３０８の出力はグループ内補正部３１３に入力される。グループ内補正部３１３には、グループ２のマスターチャネルの出力も入力される。グループ内補正部３１３の出力はグループ間補正部３１１に入力される。グループ間補正部３１１の出力が、グループＮのスレーブチャネルＭ−１の補正後出力となる。
【００６５】
なお、図に記載されていないスレーブチャネル２からスレーブチャネルＭ−２とグループ３からグループＮ−１に関しても同様な接続および構成となる。
【００６６】
次に各動作を説明する。まず、本実施例の特徴であるグループ内補正係数探索動作を説明する。グループ内補正係数探索動作は受信期間以外に行う。グループ内補正係数探索にはマスターチャネルだけでなく各スレーブチャネルも参加するため、その間は受信を行えない。グループ内補正係数探索時は、スイッチ５１６、５１７、５１８、５１９、５２０、５２１、５２２、５２３、５２４がオンになり、スイッチ５０１、５０６、５１１とスイッチ５０３、５０５、５０８、５１０、５１３、５１５はオフになる。
【００６７】
これにより、グループ１用のグループ内補正用信号発生器１１１で生成されるグループ内補正用信号が、グループ１のマスター（トップマスター）チャネルと各スレーブチャネルのアンプに入力され、それぞれのチャネルのアンプで信号の増幅が行われ、さらに、アナログデジタル変換器でアナログ信号からデジタル信号に変換される。また、グループ内補正部１０９には、グループ１のスレーブチャネル１のアナログデジタル変換器の出力とグループ１のマスター（トップマスター）チャネルの出力が入力されており、グループ内補正部１０９において、両者の差分にもとづいて、グループ１のマスター（トップマスター）チャネルに対するグループ１のスレーブチャネル１の回路特性のミスマッチ量を探索し、得られた探索値を補正係数として、グループ内補正部１０９の内部に格納しておく。
【００６８】
同様に、グループ内補正部１１０には、グループ１のスレーブチャネルＭ−１のアナログデジタル変換器の出力とグループ１のマスター（トップマスター）チャネルの出力が入力されており、グループ内補正部１１０において、両者の差分にもとづいて、グループ１のマスター（トップマスター）チャネルに対するグループ１のスレーブチャネルＭ−１の回路特性のミスマッチ量を探索し、得られた探索値を補正係数として、グループ内補正部１１０の内部に格納しておく。
【００６９】
同様に、グループ２用のグループ内補正用信号発生器２１４で生成されるグループ内補正用信号が、グループ２のマスターチャネルと各スレーブチャネルのアンプに入力され、それぞれのチャネルのアンプで信号の増幅が行われ、さらに、アナログデジタル変換器でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００７０】
また、グループ内補正部２１２には、グループ２のスレーブチャネル１のアナログデジタル変換器の出力とグループ２のマスターチャネルの出力が入力されており、グループ内補正部２１２において、両者の差分にもとづいて、グループ２のマスターチャネルに対するグループ２のスレーブチャネル１の回路特性のミスマッチ量を探索し、得られた探索値を補正係数として、グループ内補正部２１２の内部に格納しておく。同様に、グループ内補正部２１３には、グループ２のスレーブチャネルＭ−１のアナログデジタル変換器の出力とグループ２のマスターチャネルの出力が入力されており、グループ内補正部２１３において、両者の差分にもとづいて、グループ２のマスターチャネルに対するグループ２のスレーブチャネルＭ−１の回路特性のミスマッチ量を探索し、得られた探索値を補正係数として、グループ内補正部２１３の内部に格納しておく。
【００７１】
同様に、グループＮ用のグループ内補正用信号発生器３１４で生成されるグループ内補正用信号が、グループＮのマスターチャネルと各スレーブチャネルのアンプに入力され、それぞれのチャネルのアンプで信号の増幅が行われ、さらに、アナログデジタル変換器でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００７２】
また、グループ内補正部３１２には、グループＮのスレーブチャネル１のアナログデジタル変換器の出力とグループＮのマスターチャネルの出力が入力されており、グループ内補正部３１２において、両者の差分にもとづいて、グループＮのマスターチャネルに対するグループＮのスレーブチャネル１の回路特性のミスマッチ量を探索し、得られた探索値を補正係数として、グループ内補正部３１２の内部に格納しておく。
【００７３】
同様に、グループ内補正部３１３には、グループＮのスレーブチャネルＭ−１のアナログデジタル変換器の出力とグループＮのマスターチャネルの出力が入力されており、グループ内補正部３１３において、両者の差分にもとづいて、グループＮのマスターチャネルに対するグループＮのスレーブチャネルＭ−１の回路特性のミスマッチ量を探索し、得られた探索値を補正係数として、グループ内補正部３１３の内部に格納しておく。なお、図に記載されていないスレーブチャネル２からスレーブチャネルＭ−２とグループ３からグループＮ−１も同様に上記のグループ内補正係数探索が行われる。
【００７４】
また、上記の回路特性のミスマッチ量とは、マスターチャネルに対するスレーブチャネルの利得、直流オフセット電圧、周波数帯域、サンプリングタイミングなどのミスマッチ量である。
【００７５】
次に、グループ間補正係数探索動作を説明する。スイッチ５０１、５０６、５１１がオンになり、グループ間補正用信号発生器１００で生成されたグループ間補正用信号がトップマスターチャネルおよびグループ２からグループＮの各マスターチャネルに同時に入力され、それぞれのチャネルのアンプで信号の増幅が行われ、さらに、アナログデジタル変換器でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００７６】
また、グループ間補正係数探索部２０９には、トップマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力とグループ２のマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力が入力されており、グループ間補正係数探索部２０９において、両者の差分にもとづいて、グループ１に対するグループ２の回路特性のミスマッチ量を探索する。得られた探索値は補正係数として、グループ間補正係数探索部２０９から、グループ２内の各スレーブチャネルのグループ間補正部２１０、２１１に供給される。
【００７７】
同様に、グループ間補正係数探索部３０９には、トップマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力とグループＮのマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力が入力されており、グループ間補正係数探索部３０９において、両者の差分にもとづいて、グループ１に対するグループＮの回路特性のミスマッチ量を探索する。得られた探索値は補正係数として、グループ間補正係数探索部３０９から、グループＮ内の各スレーブチャネルのグループ間補正部３１０、３１１に供給される。なお、グループ３からグループＮ−１も同様に上記のグループ間補正係数探索が行われる。また、上記の回路特性のミスマッチ量とは、グループ１に対する他のグループの利得、直流オフセット電圧、周波数帯域、サンプリングタイミングなどのミスマッチ量である。
【００７８】
次に、送受信の動作を説明する。送信期間中、スイッチ５０２、５０４、５０７、５０９、５１２、５１４がオンになり、各グループ内の各スレーブチャネルの送信回路で生成された高電圧パルスまたは高電圧アナログ信号が、各圧電素子に印加される。圧電素子は、圧電効果により、印加された高電圧を振動に変換する。圧電素子は被検体（超音波診断を受信している人体）の体表面に押し付けられているため、上記の振動が体表面を通じて体内に超音波として伝搬する。以上が送信動作である。
【００７９】
体内を伝搬する超音波は生体（人体を含むか、または、人体を含まない場合のいずれか一方の意味に用いる。）または人体の体内の臓器などにより複雑に反射され、再び体表面を通じて各スレーブチャネルの各圧電素子により受信される。圧電素子は、受信した超音波反射波を圧電効果により電気信号に変換する。受信期間中、スイッチ５０１、５０６、５１１、スイッチ５０３、５０５、５０８、５１０、５１３、５１５がオンになり、スイッチ５０２、５０４、５０７、５０９、５１２、５１４、５１６、５１７、５１８、５１９、５２０、５２１、５２２、５２３、５２４はオフになっている。各スレーブチャネルの圧電素子で電気信号に変換された受信信号は、アンプに入力され、そこで信号増幅が行われ、後続するアナログデジタル変換器によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００８０】
さらに、各グループにおいて、以下の通り、グループ内デジタル補正が行われる。すなわち、グループ１のスレーブチャネル１は、グループ内補正部１０９によりデジタル演算処理で補正される。補正に使用する補正係数は、上記のグループ内補正係数探索動作期間にグループ内補正部１０９において探索され格納された補正係数である。また、グループ１のスレーブチャネルＭ−１は、グループ内補正部１１０によりデジタル演算処理で補正される。補正に使用する補正係数は、上記のグループ内補正係数探索動作期間にグループ内補正部１１０において探索され格納された補正係数である。
【００８１】
同様に、グループ２のスレーブチャネル１は、グループ内補正部２１２によりデジタル演算処理で補正される。補正に使用する補正係数は、上記のグループ内補正係数探索動作期間にグループ内補正部２１２において探索され格納された補正係数である。また、グループ２のスレーブチャネルＭ−１は、グループ内補正部２１３によりデジタル演算処理で補正される。補正に使用する補正係数は、上記のグループ内補正係数探索動作期間にグループ内補正部２１３において探索され格納された補正係数である。
【００８２】
同様に、グループＮのスレーブチャネル１は、グループ内補正部３１２によりデジタル演算処理で補正される。補正に使用する補正係数は、上記のグループ内補正係数探索動作期間にグループ内補正部３１２において探索され格納された補正係数である。また、グループＮのスレーブチャネルＭ−１は、グループ内補正部３１３によりデジタル演算処理で補正される。補正に使用する補正係数は、上記のグループ内補正係数探索動作期間にグループ内補正部３１３において探索され格納された補正係数である。
【００８３】
さらに、グループ１以外のグループに属するスレーブチャネルでは、以下の通り、グループ間デジタル補正が行われる。すなわち、上記の通りグループ内補正部で補正された信号は、後続するグループ間補正部におけるデジタル演算処理でさらに補正される。グループ２のスレーブチャネルのグループ間補正部の場合、補正に使用する補正係数は、上記のグループ間補正係数探索動作によりグループ間補正係数探索部２０９から供給されている。また、グループＮのスレーブチャネルのグループ間補正部の場合、補正に使用する補正係数は、上記のグループ間補正係数探索動作によりグループ間補正係数探索部３０９から供給されている。
【００８４】
各種のミスマッチは以下の原因で生じる。すなわち、多チャネル化の進展により消費電力が増加し、それにともなう発熱により温度変動が生じる。さらに、温度変動に付随して電源電圧変動も生じる。温度変動により、各チャネル内のアンプやアナログデジタル変換器を構成するＭＯＳトランジスタのしきい値電圧や移動度が変動する。これらの変動と電源電圧の変動により、アンプとアナログデジタル変換器の利得、直流オフセット電圧、周波数帯域などが変動する。
【００８５】
また、アナログデジタル変換器へサンプリング用クロックを供給するクロックバッファの遅延時間も変動するため、アナログデジタル変換器のサンプリングタイミングも変動する。多チャネルを収容するモジュール内やチップ内において、温度変動や電源電圧変動の生じ方はそれぞれ場所に応じて異なると考えられる。しかし、上記の通り、互いに距離が近いチャネル同士が同一グループとなるようにグループ分けすることで、同一グループに属する全てのチャネルに関して、その温度変動や電源電圧変動の生じ方は一様とみなせると期待できる。
【００８６】
上記のグループ間補正係数探索動作は、受信期間中も含め、常時、行い続ける。トップマスターチャネルやグループ２以降の各グループのマスターチャネルは超音波信号を受信する必要が無いため、受信期間中もグループ間補正係数探索動作に専念してよい。そのため、受信期間中に各スレーブチャネルが超音波信号を受信処理しているバックグランドで、各グループのグループ間補正係数の探索を遂行し続ける。同一グループ内の温度と電源電圧は一様とみなせるため、各グループのグループ間補正係数はそのグループに属する全てのスレーブチャネルの補正に有効である。また、各グループのグループ間補正係数は、受信期間中も探索し続けられるため、温度変動や電源電圧変動に追従できる。
【００８７】
各種のミスマッチの原因として、温度変動や電源電圧変動以外に、製造バラツキがある。ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧、ゲート長、ゲート幅のバラツキ、抵抗素子の抵抗値のバラツキ、容量素子の容量値のバラツキ、配線抵抗、配線容量のバラツキなどである。これらのバラツキにより、アンプとアナログデジタル変換器の利得、直流オフセット電圧、周波数帯域がばらつく。
【００８８】
また、アナログデジタル変換器のサンプリングタイミングもばらつく。同一グループ内の各チャネル（マスターチャネルとスレーブチャネル）の温度と電源電圧は同程度とみなせるため、同一グループ内のチャネル間での回路特性のミスマッチは、上記の製造バラツキに起因するものである。上記のグループ内補正は、この製造バラツキに起因するグループ内の回路特性ミスマッチを補正する目的である。
【００８９】
そのために、上記の通り、グループ内補正係数探索動作期間において、同一グループ内のマスターチャネルと各スレーブチャネルに共通のグループ内補正用信号を印加して、マスターチャネルに対する各スレーブチャネルの回路特性ミスマッチを補正係数として探索しておき、受信期間中にそれらの補正係数を使用して補正する。製造バラツキに起因するグループ内の回路特性ミスマッチは、厳密には、温度や電源電圧に依存して変化するが、近似的に、温度や電源電圧によらず一定であるとみなせる。したがって、受信期間に先立ついずれかの期間を上記のグループ内補正係数探索動作期間として、グループ内補正係数探索を行っておけば、その時に得られた補正係数は、グループ内補正係数探索動作期間と受信期間で温度や電源電圧が異なっていたとしても、受信期間中も依然として有効であると考えられる。
【００９０】
以上から、グループ間デジタル補正とグループ内デジタル補正の組み合わせにより、製造バラツキがある場合でも、受信期間中、チャネル間の特性ミスマッチを安定的に解消でき、画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。
【００９１】
以上は超音波診断装置の場合の実施例であるが、ソナーの場合も同様な構成となり、本発明の同様な実施形態が可能である。また、Ｘ線ＣＴ装置、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴなどの医療診断装置も同様に多チャネル信号を受信するシステムであり、本実施例から、送信回路と送信動作の部分を取り除き、かつ、Ｘ線信号やガンマ線信号の受信用に、各圧電素子をフォトダイオードに置換することで、本発明の同様な実施形態が可能である。
【実施例３】
【００９２】
本実施例では、実施例２におけるグループ内補正部１０９、１１０、２１２、２１３、３１２、３１３の動作について、図３を用いて説明する。
【００９３】
各スレーブチャネルのアナログデジタル変換器の出力が乗算器６０１に入力される。また、利得補正係数探索部６００の出力は利得補正係数値であり、これも乗算器６０１に入力される。両者は乗算器６０１で乗算され、乗算器６０１の出力が減算器６０２に入力される。また、ＤＣオフセット補正係数探索部６０４の出力はＤＣオフセット補正係数値であり、これも減算器６０２に入力される。減算器６０２において、乗算器６０１の出力からＤＣオフセット補正係数値が減算され、グループ内補正後の出力となる。
【００９４】
同時に、グループ内補正後の出力は減算器６０３に入力される。減算器６０３には、当該スレーブチャネルと同一のグループに属するマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力も入力される。減算器６０３において、グループ内補正後の出力からマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力が減算され、その減算結果が「誤差」となる。前記誤差は利得補正係数探索部６００に入力される。利得補正係数探索部６００には、当該スレーブチャネルのアナログデジタル変換器の出力も入力される。
【００９５】
利得補正係数探索部６００は、前記誤差とスレーブチャネルのアナログデジタル変換器の出力にもとづいて、非特許文献１と同様な方法で前記の利得補正係数値を探索し、乗算器６０１に供給する。
【００９６】
また、前記誤差はＤＣオフセット補正係数探索部６０４にも入力される。ＤＣオフセット補正係数探索部６０４は、前記誤差にもとづいて、非特許文献１と同様な方法で前記ＤＣオフセット補正係数値を探索し、減算器６０２に供給する。
【００９７】
利得補正係数値は、マスターチャネルに対する当該スレーブチャネルの利得ミスマッチに対応した値であり、これを乗算器６０１において信号に乗算することで、利得ミスマッチをデジタル的に補償している。また、ＤＣオフセット補正係数値は、マスターチャネルに対する当該スレーブチャネルのＤＣオフセットミスマッチに対応した値であり、これを減算器６０２において信号から減算することで、ＤＣオフセットミスマッチをデジタル的に補償している。
【００９８】
以上の動作は、受信期間に先立つグループ内補正係数探索動作期間に行われ、同期間内において一定時間経過の後、利得補正係数値とＤＣオフセット補正係数値は真値に収束する。利得補正係数値の収束値は、同期間終了後もそのまま利得補正係数探索部６００の内部に格納され、受信期間中にグループ内補正のために使用される。
【００９９】
同様に、ＤＣオフセット補正係数値の収束値は、同期間終了後もそのままＤＣオフセット補正係数探索部６０４の内部に格納され、受信期間中にグループ内補正にされる。受信期間中のグループ内補正も図３の構成で行われるが、補正係数値の探索は行わず、前記の通り格納された利得補正係数値とＤＣオフセット補正係数値をそれぞれ用いて、乗算器６０１と減算器６０２による演算で補正される。
【実施例４】
【０１００】
本実施例では、実施例１や実施例２におけるグループ間補正係数探索部２０９、３０９の動作について、図４を用いて説明する。
【０１０１】
グループ２からグループＮの各マスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力は、乗算器６０１に入力される。また、利得補正係数探索部６００の出力は利得補正係数値であり、これも乗算器６０１に入力される。両者は乗算器６０１で乗算され、乗算器６０１の出力が減算器６０２に入力される。
【０１０２】
また、ＤＣオフセット補正係数探索部６０４の出力はＤＣオフセット補正係数値であり、これも減算器６０２に入力される。減算器６０２において、乗算器６０１の出力からＤＣオフセット補正係数値が減算され、その減算結果は減算器６０３に入力される。減算器６０３には、グループ１のマスターチャネル（トップマスターチャネル）のアナログデジタル変換器の出力も入力される。減算器６０３において、前記減算結果からトップマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力が減算され、その減算結果が「誤差」となる。前記誤差は利得補正係数探索部６００に入力される。利得補正係数探索部６００には、当該マスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力も入力される。
【０１０３】
利得補正係数探索部６００は、前記誤差と当該マスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力にもとづいて、非特許文献１と同様な方法で前記の利得補正係数値を探索し、乗算器６０１に供給する。
【０１０４】
また、前記誤差はＤＣオフセット補正係数探索部６０４にも入力される。ＤＣオフセット補正係数探索部６０４は、前記誤差にもとづいて、非特許文献１と同様な方法で前記ＤＣオフセット補正係数値を探索し、減算器６０２に供給する。
【０１０５】
利得補正係数値は、トップマスターチャネルに対する当該マスターチャネルの利得ミスマッチに対応した値であり、これを乗算器６０１において信号に乗算することで、利得ミスマッチをデジタル的に補償している。また、ＤＣオフセット補正係数値は、トップマスターチャネルに対する当該マスターチャネルのＤＣオフセットミスマッチに対応した値であり、これを減算器６０２において信号から減算することで、ＤＣオフセットミスマッチをデジタル的に補償している。
【０１０６】
受信期間中、以上の動作が継続的に行われ、得られる補正係数値は、実施例１、２の通り、当該マスターチャネルの属するグループ内の各スレーブチャネルのグループ間補正部に供給され続け、その補正係数値を使用して、グループ間補正部において補正が行われる。補正係数値は受信期間中の温度変動や電源電圧変動に追従できるため、受信期間中、チャネル間の特性ミスマッチを安定的に解消でき、画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。
【０１０７】
なお、各グループ間補正部は図４の乗算器６０１と減算器６０２だけからなる構成である。乗算器６０１において、グループ間補正係数探索部から出力される利得補正係数値と乗算を行い、乗算出力を得る。さらに、減算器６０２において、前記乗算出力から、グループ間補正係数探索部から出力されるＤＣオフセット補正係数値を減算する。減算器６０２の出力がグループ間補正部の出力となる。
【実施例５】
【０１０８】
本実施例では、実施例２におけるグループ内補正部１０９、１１０、２１２、２１３、３１２、３１３の動作について、図５を用いて説明する。本実施例は、実施例３にサンプリングタイミング補正係数探索機能を追加したものである。
【０１０９】
各スレーブチャネルのアナログデジタル変換器の出力が乗算器６０１に入力される。また、利得補正係数探索部６００の出力は利得補正係数値であり、これも乗算器６０１に入力される。両者は乗算器６０１で乗算され、乗算器６０１の出力が減算器６０２に入力される。また、ＤＣオフセット補正係数探索部６０４の出力はＤＣオフセット補正係数値であり、これも減算器６０２に入力される。減算器６０２において、乗算器６０１の出力からＤＣオフセット補正係数値が減算され、その減算結果は微分器６０７および減算器６０５に入力される。減算器６０５には、乗算器６０６の出力である「サンプリングタイミング補正項値」も入力される。減算器６０５において、減算器６０２の出力から前記サンプリングタイミング補正項値が減算され、その減算結果がグループ内補正後の出力となる。
【０１１０】
同時に、グループ内補正後の出力は減算器６０３に入力される。減算器６０３には、当該スレーブチャネルと同一のグループに属するマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力も入力される。減算器６０３において、グループ内補正後の出力からマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力が減算され、その減算結果が「誤差」となる。前記誤差は利得補正係数探索部６００に入力される。利得補正係数探索部６００には、当該スレーブチャネルのアナログデジタル変換器の出力も入力される。
【０１１１】
利得補正係数探索部６００は、前記誤差とスレーブチャネルのアナログデジタル変換器の出力にもとづいて、非特許文献１と同様な方法で前記の利得補正係数値を探索し、乗算器６０１に供給する。
【０１１２】
また、前記誤差はＤＣオフセット補正係数探索部６０４にも入力される。ＤＣオフセット補正係数探索部６０４は、前記誤差にもとづいて、非特許文献１と同様な方法で前記ＤＣオフセット補正係数値を探索し、減算器６０２に供給する。
【０１１３】
また、前記誤差はサンプリングタイミング補正係数探索部６０８にも入力される。サンプリングタイミング補正係数探索部６０８には微分器６０７の出力（すなわち、信号の微分値）も入力される。サンプリングタイミング補正係数探索部６０８は、前記誤差と微分器６０７の出力にもとづいて、非特許文献１と同様な方法でサンプリングタイミング補正係数値を探索し、乗算器６０６に出力する。乗算器６０６は、微分器６０７の出力とサンプリングタイミング補正係数値を乗算し、その乗算結果を前記サンプリングタイミング補正項値として減算器６０５に出力する。
【０１１４】
利得補正係数値は、マスターチャネルに対する当該スレーブチャネルの利得ミスマッチに対応した値であり、これを乗算器６０１において信号に乗算することで、利得ミスマッチをデジタル的に補償している。また、ＤＣオフセット補正係数値は、マスターチャネルに対する当該スレーブチャネルのＤＣオフセットミスマッチに対応した値であり、これを減算器６０２において信号から減算することで、ＤＣオフセットミスマッチをデジタル的に補償している。また、サンプリングタイミング補正係数値は、マスターチャネルに対する当該スレーブチャネルのサンプリングタイミングミスマッチに対応した値であり、これを乗算器６０６において信号の微分値に乗算することで、サンプリングタイミングミスマッチにともなうアナログデジタル変換器のサンプリング誤差電圧（サンプリングタイミング補正項値）を得ており、これを減算器６０５において減算することで、サンプリングタイミングミスマッチをデジタル的に補償している。
【０１１５】
以上の動作は、受信期間に先立つグループ内補正係数探索動作期間に行われ、同期間内において一定時間経過の後、利得補正係数値、ＤＣオフセット補正係数値、サンプリングタイミング補正係数値は真値に収束する。利得補正係数値の収束値は、同期間終了後もそのまま利得補正係数探索部６００の内部に格納され、受信期間中にグループ内補正のために使用される。同様に、ＤＣオフセット補正係数値の収束値は、同期間終了後もそのままＤＣオフセット補正係数探索部６０４の内部に格納され、受信期間中にグループ内補正に使用される。同様に、サンプリングタイミング補正係数値の収束値は、同期間終了後もそのままサンプリングタイミング補正係数探索部６０８の内部に格納され、受信期間中にグループ内補正に使用される。
【０１１６】
受信期間中のグループ内補正も図５の構成で行われるが、補正係数値の探索は行わず、前記の通り格納された利得補正係数値、ＤＣオフセット補正係数値、サンプリングタイミング補正係数値をそれぞれ用いて、乗算器６０１、減算器６０２、微分器６０７、乗算器６０６、減算器６０５による演算で補正される。
【０１１７】
なお、上記のサンプリングタイミング補正係数値は、アナログデジタル変換器間のサンプリングタイミングミスマッチ量に加えて、アンプ間やアナログデジタル変換器間の周波数帯域ミスマッチによる実効的なサンプリングタイミングずれの影響も自動的に含んでいる。したがって、本構成により、アナログデジタル変換器のサンプリングタイミングミスマッチとともに、アンプやアナログデジタル変換器の周波数帯域ミスマッチも補正することができる。
【実施例６】
【０１１８】
本実施例では、実施例１や実施例２におけるグループ間補正係数探索部２０９、３０９の動作について、図６を用いて説明する。本実施例は、実施例４にサンプリングタイミング補正係数探索機能を追加したものである。
【０１１９】
グループ２からグループＮの各マスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力は、乗算器６０１に入力される。また、利得補正係数探索部６００の出力は利得補正係数値であり、これも乗算器６０１に入力される。両者は乗算器６０１で乗算され、乗算器６０１の出力が減算器６０２に入力される。
【０１２０】
また、ＤＣオフセット補正係数探索部６０４の出力はＤＣオフセット補正係数値であり、これも減算器６０２に入力される。減算器６０２において、乗算器６０１の出力からＤＣオフセット補正係数値が減算され、その減算結果は微分器６０７および減算器６０５に入力される。減算器６０５には、乗算器６０６の出力である「サンプリングタイミング補正項値」も入力される。減算器６０５において、減算器６０２の出力から前記サンプリングタイミング補正項値が減算され、その減算結果が減算器６０３に入力される。
【０１２１】
減算器６０３には、グループ１のマスターチャネル（トップマスターチャネル）のアナログデジタル変換器の出力も入力される。減算器６０３において、前記減算結果からトップマスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力が減算され、その減算結果が「誤差」となる。前記誤差は利得補正係数探索部６００に入力される。利得補正係数探索部６００には、当該マスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力も入力される。
【０１２２】
利得補正係数探索部６００は、前記誤差と当該マスターチャネルのアナログデジタル変換器の出力にもとづいて、非特許文献１と同様な方法で前記の利得補正係数値を探索し、乗算器６０１に供給する。
【０１２３】
また、前記誤差はＤＣオフセット補正係数探索部６０４にも入力される。ＤＣオフセット補正係数探索部６０４は、前記誤差にもとづいて、非特許文献１と同様な方法で前記ＤＣオフセット補正係数値を探索し、減算器６０２に供給する。
【０１２４】
また、前記誤差はサンプリングタイミング補正係数探索部６０８にも入力される。サンプリングタイミング補正係数探索部６０８には微分器６０７の出力（すなわち、信号の微分値）も入力される。サンプリングタイミング補正係数探索部６０８は、前記誤差と微分器６０７の出力にもとづいて、非特許文献１と同様な方法でサンプリングタイミング補正係数値を探索し、乗算器６０６に出力する。乗算器６０６は、微分器６０７の出力とサンプリングタイミング補正係数値を乗算し、その乗算結果を前記サンプリングタイミング補正項値として減算器６０５に出力する。
【０１２５】
利得補正係数値は、トップマスターチャネルに対する当該マスターチャネルの利得ミスマッチに対応した値であり、これを乗算器６０１において信号に乗算することで、利得ミスマッチをデジタル的に補償している。また、ＤＣオフセット補正係数値は、トップマスターチャネルに対する当該マスターチャネルのＤＣオフセットミスマッチに対応した値であり、これを減算器６０２において信号から減算することで、ＤＣオフセットミスマッチをデジタル的に補償している。
【０１２６】
また、サンプリングタイミング補正係数値は、トップマスターチャネルに対する当該マスターチャネルのサンプリングタイミングミスマッチに対応した値であり、これを乗算器６０６において信号の微分値に乗算することで、サンプリングタイミングミスマッチにともなうアナログデジタル変換器のサンプリング誤差電圧（サンプリングタイミング補正項値）を得ており、これを減算器６０５において減算することで、サンプリングタイミングミスマッチをデジタル的に補償している。受信期間中、以上の動作が継続的に行われ、得られる補正係数値は、実施例１、２の通り、当該マスターチャネルの属するグループ内の各スレーブチャネルのグループ間補正部に供給され続け、その補正係数値を使用して、グループ間補正部において補正が行われる。補正係数値は受信期間中の温度変動や電源電圧変動に追従できるため、受信期間中、チャネル間の特性ミスマッチを安定的に解消でき、画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。
【０１２７】
なお、各グループ間補正部は図６の乗算器６０１、減算器６０２、微分器６０７、乗算器６０６、減算器６０５だけからなる構成である。乗算器６０１において、グループ間補正係数探索部から出力される利得補正係数値と乗算を行い、乗算出力を得る。
【０１２８】
さらに、減算器６０２において、前記乗算出力から、グループ間補正係数探索部から出力されるＤＣオフセット補正係数値を減算する。この減算結果は微分器６０７で微分され、微分された信号は乗算器６０６において、グループ間補正係数探索部から出力されるサンプリングタイミング補正係数値と乗算される。さらに、減算器６０５において、前記減算結果からこの乗算結果が減算される。減算器６０５の出力がグループ間補正部の出力となる。
なお、上記のサンプリングタイミング補正係数値は、アナログデジタル変換器間のサンプリングタイミングミスマッチ量に加えて、アンプ間やアナログデジタル変換器間の周波数帯域ミスマッチによる実効的なサンプリングタイミングずれの影響も自動的に含んでいる。したがって、本構成により、アナログデジタル変換器のサンプリングタイミングミスマッチとともに、アンプやアナログデジタル変換器の周波数帯域ミスマッチも補正することができる。  微分器６０７は、例えば、図７に示したＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）デジタルフィルタの構成で容易に実現できる。その構成と動作は、非特許文献１に開示された通りである。
【０１２９】
入力は、定数倍器７０６、１サンプル遅延器７０１、２サンプル遅延器７０２、３サンプル遅延器７０３、（Ｋ−１）サンプル遅延器７０４、Ｋサンプル遅延器７０５に接続される。ここで、Ｋ＋１がＦＩＲフィルタとしてのタップ数となる。各遅延器７０１、７０２、７０３、７０４の出力は、それぞれ、定数倍器７０７、７０８、７０９、７１０、７１１に入力される。
【０１３０】
さらに、各定数倍器７０６、７０７、７０８、７０９、７１０、７１１の出力は加算器７１２に入力され、加算器７１２はそれらを全て加算して出力する。加算器７１２の出力が微分器６０７の出力であり、入力信号を微分した信号を出力する。各定数倍器７０６、７０７、７０８、７０９、７１０、７１１は、その入力にタップ係数値ｔａｐ０、ｔａｐ１、ｔａｐ２、ｔａｐ３、ｔａｐＫ−１、ｔａｐＫをそれぞれ乗算して出力する。具体的には、（１）式で表される各タップ係数値とすることで、図７の構成で、微分の伝達関数（ｊ・２πｆ）を実現できる。次の数１で表す。なお、ｆＣＬＫは動作クロック周波数である。
【０１３１】
【数１】
2015154798.tif 000003
タップ数が大きいほど、すなわち、Ｋが大きいほど微分値の精度が良くなるが、微分器の回路実装面積と消費電力が増加する。非特許文献１に開示された通り、数１で表される値に窓関数処理を施した値を実際の各タップ係数値とすることで、数十のタップ数で十分な微分値の精度を確保できる。
【実施例７】
【０１３２】
本発明の第七の実施例として、上記の各実施例における動作タイミングを図８の通り開示する。本実施例は、超音波診断装置とソナーに適用できる。これらのシステムでは、超音波の送信と受信が交互に行われる。図８の一番上に示した通り、送受信動作に相関して、温度変動や電源電圧変動が各チャネルで生じると考えられる。
【０１３３】
図８の「送信オン」波形がハイ電圧の期間に超音波の送信が、「受信オン」波形がハイ電圧の期間に超音波の受信が行われる。送信期間と受信期間における構成と動作は、実施例１や実施例２などで説明した通りである。
【０１３４】
図８の「グループ内補正係数探索」波形がハイ電圧の期間に、実施例２などで説明したグループ内補正係数探索動作が行われる。本実施例では、グループ内補正係数探索動作は、超音波の送受信が開始される前の期間「初期補正期間」のみ行っている。また、実施例１、２などで説明したグループ間補正係数探索動作は、グループ内補正係数探索動作終了後、送受信動作のバックグランドで継続的に行われる。
【０１３５】
グループ内補正係数探索動作は初期補正期間にしか行わないため、動作シーケンスを単純化できる利点がある。この初期補正期間としては、例えば、装置システムの起動時間を充てることができる。
【０１３６】
グループ間補正係数探索動作にもとづくグループ間デジタル補正と、グループ内補正係数探索動作にもとづくグループ内デジタル補正の組み合わせにより、製造バラツキがある場合でも、受信期間中、チャネル間の特性ミスマッチを安定的に解消でき、画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。
【実施例８】
【０１３７】
本発明の第八の実施例として、上記の実施例１から６における動作タイミングを図９の通り開示する。本実施例は、超音波診断装置とソナーに適用できる。これらのシステムでは、超音波の送信と受信が交互に行われる。図９の一番上に示した通り、送受信動作に相関して、温度変動や電源電圧変動が各チャネルで生じると考えられる。図９の「送信オン」波形がハイ電圧の期間に超音波の送信が、「受信オン」波形がハイ電圧の期間に超音波の受信が行われる。送信期間と受信期間における構成と動作は、実施例１や実施例２などで説明した通りである。図９の「グループ内補正係数探索」波形がハイ電圧の期間に、実施例２などで説明したグループ内補正係数探索動作が行われる。本実施例では、グループ内補正係数探索動作は、超音波の送受信が開始される前の期間「初期補正期間」に加えて、送信期間中（「追加補正期間」と表示）も行う。また、実施例１、２などで説明したグループ間補正係数探索動作は、受信期間中にバックグランドで継続的に行われる。
【０１３８】
グループ内補正係数探索動作を送信期間中も行うため、受信期間の開始直前の温度、電源電圧の状態での各補正係数値を得ることができ、それらを受信期間中のグループ内補正に使用できる。製造バラツキに起因するグループ内の回路特性ミスマッチは、厳密には、温度や電源電圧に依存して変化するため、受信期間中の温度と電源電圧にできる限り近い状態で補正係数値を探索するのが望ましい。
【０１３９】
本実施例では、受信期間の開始直前までグループ内の各補正係数値を探索できるため、得られた補正係数値は、受信期間中のグループ内の回路特性ミスマッチを精度良く補正できる。
【０１４０】
グループ間補正係数探索動作にもとづくグループ間デジタル補正と、グループ内補正係数探索動作にもとづくグループ内デジタル補正の組み合わせにより、製造バラツキがある場合でも、受信期間中、チャネル間の特性ミスマッチを安定的に解消でき、画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。
【実施例９】
【０１４１】
本発明の第九の実施例を図１０に示す。
【０１４２】
本実施例は、超音波診断装置とソナーに適用できる。本実施例では、実施例２において、各スレーブチャネルの出力にデジタル整相加算部とデジタル処理部を追加している。これにより、超音波診断装置やソナーとして完結した構成となる。
【０１４３】
各スレーブチャネルの出力はデジタル整相加算部１０００にそれぞれ入力される。デジタル整相加算部１０００の出力はデジタル処理部１００１に入力される。
【０１４４】
各構成と動作は実施例２で説明した通りであり、これにより、各スレーブチャネルの出力では回路特性の互いのミスマッチが補正され、等価的にミスマッチのない理想的な状態になっている。
【０１４５】
デジタル整相加算部１０００では、各スレーブチャネルの出力をデジタル演算により各々所定の遅延量だけ遅延させ、その後、遅延された各スレーブチャネルの信号を加算する。各スレーブチャネルの各圧電素子１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２で受信される各超音波信号は、それぞれ遅延量が異なっている。それらの遅延量は被検体の内部の構造情報を反映している。この遅延量の差異をデジタル整相加算部１０００における上記の遅延処理により補償して、各スレーブチャネルの信号の位相をそろえ、これにより、上記の加算後の信号振幅を増強できる。
【０１４６】
スレーブチャネル間の回路特性ミスマッチを補正しない場合、デジタル整相加算部１０００における上記の「整相」動作が有効に機能しなくなってしまう。例えば、スレーブチャネル間にサンプリングタイミングミスマッチがあると、デジタル整相加算部１０００内で設定した前記所定の遅延量に対して、サンプリングタイミングミスマッチ量が加算された値が実質的な遅延量となってしまう。これにより、整相の精度が低下する。
【０１４７】
本発明では、実施例１や２などに開示した通り、受信期間中、チャネル間の特性ミスマッチを安定的に解消でき、良好な整相精度を維持できるため、画像上のアーチファクトの発生を抑制できる。
【実施例１０】
【０１４８】
図１１に、本発明の第十の実施例を示す。本実施例は、実施例２において、グループ分けの単位をチップ単位とした例を開示している。
【０１４９】
Ｎ個の半導体チップ（ＩＣ）で構成される超音波診断装置などの医療診断装置やソナーなどにおいて、各チップは１個のマスターチャネルとＭ−１個のスレーブチャネルを含んでおり、合計でＮ＊（Ｍ−１）チャネルの超音波信号（または、それ以外の種類の信号）を送受信できる（受信のみでもよい）。チップあたりのチャネル数、Ｍがそれほど大きくない場合、チップ面積やチップあたりの消費電力は比較的小さいため、チップ内の温度や電源電圧が近似的に一様であるとみなせる。そこで、実施例２におけるグループ分けの単位をチップ単位とし、チップ１内の各チャネルをグループ１、チップ２内の各チャネルをグループ２、チップＮ内の各チャネルをグループＮに割り当てている。
【０１５０】
なお、チップあたりのチャネル数、Ｍが大きい場合は、チップ面積やチップあたりの消費電力が大きいため、チップ内の温度や電源電圧が一様であるとは期待できない。その場合は、１チップ内に複数のグループを形成する。その際、互いに距離が近いチャネル同士が同一グループとなるようにグループ分けし、これにより、同一グループに属する全てのチャネルの温度と電源電圧が一様である、すなわち、温度変動と電源電圧変動が同程度であるとみなせる状態にすればよい。
【０１５１】
また、チップあたりのチャネル数、Ｍが大きい場合、図１２のように、各チャネルへの電源配線の長さに大きな差が出てくる場合がある。特に、同図のように一本の基幹電源配線で電源を引き回す場合である。チップ面積を削減するために、電源配線のレイアウト面積を極力削減する必要があり、上記のような電源配線にしばしばならざるを得ない。この場合、チップの電源供給端子８００のすぐ近くに配置されたチャネルに関しては、そのチャネルまでの電源配線長は短い。逆に、チップの電源供給端子８００から遠くに配置されたチャネルほど、そのチャネルまでの電源配線長が長くなる。
【０１５２】
そこで、そのような場合には、図１２のように、チップの電源供給端子８００から上記の基幹電源配線に沿って、順番にグループを割り当てていく。これにより、同一グループ内に属するチャネルに関しては、チップの電源供給端子８００からの電源配線長が互いに同程度となる。その結果、電源配線抵抗にともなう各チャネルの電源電圧降下も互いに同程度となるため、グループ内の各チャネルの電源電圧は一様とみなせる。したがって、実施例１、２などで開示された補正を適用できる。
【実施例１１】
【０１５３】
本発明の第十一の実施例を図１３および図１４で説明する。本実施例は、実施例２と同じ構成を複数の市販チップなどを用いて実現する例である。本実施例では、チップ１からチップＮは受信回路のみ含んでおり、送信回路（Ｔｘ）は別のチップ、またはモジュールとなっている。図１３のマルチプレクサ部９００は、図１４内に示した構成であり、内部にマルチプレクサＩＣ９０１を備える。マルチプレクサＩＣ９０１は、複数のアナログスイッチ９０２、９０３、９０４、９０５、９０６、９０７、９０８、９０９、９１０、９１１、９１２、９１３、９１４、９１５、９１６、９１７、９１８を並列に実装したＩＣチップであり、市販品を利用してもよい。以上の構成により、実施例２と同じ構成を安価な市販チップの組み合わせにより実現できる。各動作は実施例２と同様である。
【０１５４】
なお、以上の各実施例は、各チャネルの受信回路がアンプとアナログデジタル変換器で構成される例であるが、アンプの前、または、後ろにフィルタなどのアナログ回路が挿入されている場合でも、本発明を有効に適用できる。
【０１５５】
また、以上で説明した超音波診断装置の構造や機能は、超音波診断本体装置内に実装される場合もあれば、超音波診断本体装置にケーブルや無線で接続されるプローブ（超音波診断プローブ）内に実装される場合もある。さらに、超音波診断本体装置と超音波診断プローブの両方に実装される場合もある。本発明は、これら全ての場合に対しても有効に適用できる。
【０１５６】
また、以上の各実施例では、グループ内補正部とグループ間補正部は別々のブロックとして記載されているが、両者で演算器を共有することも可能である。例えば、図５に示したグループ内補正部の内部の各演算器（乗算器６０１、減算器６０２、微分器６０７、乗算器６０６、減算器６０５）は、グループ間補正部の内部の該当するそれぞれの演算器の代わりに用いることができる。その場合は、グループ間補正係数探索部で得た利得補正係数値、ＤＣオフセット補正係数値、サンプリングタイミング補正係数値を、グループ内補正部に供給し、グループ内補正部は、グループ内補正係数探索動作時に自ら得た各補正係数値に、グループ間補正係数探索部から供給された各補正係数値を加味し、それにより得られた新しい各補正係数値を用いて、上記演算器（乗算器６０１、減算器６０２、微分器６０７、乗算器６０６、減算器６０５）により、グループ内補正とグループ間補正を一括して行うことができる。その際、上記の新しい利得補正係数値とは、グループ内の利得補正係数値にグループ間の利得補正係数値を乗算した値とすればよい。また、上記の新しいＤＣオフセット補正係数値とは、グループ内のＤＣオフセット補正係数値にグループ間のＤＣオフセット補正係数値を加算した値とすればよい。同様に、上記の新しいサンプリングタイミング補正係数値とは、グループ内のサンプリングタイミング補正係数値にグループ間のサンプリングタイミング補正係数値を加算した値とすればよい。
【符号の説明】
【０１５７】
１００：  グループ間補正用信号発生器
１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２：  圧電素子
１０３、１０４、１０５：  アンプ
２０３、２０４、２０５：  アンプ
３０３、３０４、３０５：  アンプ
１０６、１０７、１０８：  アナログデジタル変換器
２０６、２０７、２０８：  アナログデジタル変換器
３０６、３０７、３０８：  アナログデジタル変換器
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６：  送信回路
５０１、５０６、５１１：  スイッチ
５０３、５０５、５０８、５１０、５１３、５１５：  スイッチ
５０２、５０４、５０７、５０９、５１２、５１４：  スイッチ
２０９、３０９：  グループ間補正係数探索部
２１０、２１１、３１０、３１１：  グループ間補正部
５１６、５１７、５１８：  スイッチ
５１９、５２０、５２１：  スイッチ
５２２、５２３、５２４：  スイッチ
１１１、２１４、３１４：  グループ内補正用信号発生器
１０９、１１０、２１２、２１３、３１２、３１３：  グループ内補正部
６００：  利得補正係数探索部
６０１：  乗算器
６０２、６０３：  減算器
６０４：  ＤＣオフセット補正係数探索部
６０５：  減算器
６０６：  乗算器
６０７：  微分器
６０８：  サンプリングタイミング補正係数探索部
７０１：  １サンプル遅延器
７０２：  ２サンプル遅延器
７０３：  ３サンプル遅延器
７０４：  （Ｋ−１）サンプル遅延器
７０５：  Ｋサンプル遅延器
７０６、７０７、７０８、７０８、７０９、７１０、７１１：  定数倍器
７１２：  加算器
１０００：  デジタル整相加算部
１００１：  デジタル処理部
８００：  電源供給端子
９００：  マルチプレクサ部
９０１：  マルチプレクサＩＣ
９０２、９０３、９０４、９０５、９０６、９０７、９０８、９０９、９１０、９１１、９１２、９１３、９１４、９１５、９１６、９１７、９１８：  スイッチ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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