(57)【要約】【課題】  波面同期サンプリング整相法において、複数の受信ビームを形成する。【解決手段】  超音波診断装置１は、被検体との間で超音波を送受する複数の振動子を配列してなる探触子１０と、各振動子により受信された受信信号をサンプリングクロックに同期してデジタル信号に変換するＡＤ変換部３２ａと、受信波面に同期させて前記サンプリングクロックを生成するクロック生成部３８と、ＡＤ変換部により変換されたデジタル信号を整相して加算する整相加算部と、加算された受信信号から超音波画像を構成する画像構成部とを備え、整相加算部は、ＡＤ変換されたデジタル信号をあらかじめ設定された複数の受信ビームに基づいて並列に整相処理し、整相処理された複数の受信ビームごとのデジタル信号を加算して、複数の受信ビームを形成する。【選択図】    図２
2008259891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体との間で超音波を送受する複数の振動子を配列してなる探触子と、前記各振動子により受信された受信信号をサンプリングクロックに同期してデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、受信波面に同期させて前記サンプリングクロックを生成するクロック生成部と、前記ＡＤ変換部により変換されたデジタル信号を整相して加算する整相加算部と、該加算された受信信号から超音波画像を構成する画像構成部とを備え、
前記整相加算部は、前記ＡＤ変換されたデジタル信号をあらかじめ設定された複数の受信ビームに基づいて並列に整相処理し、該整相処理された前記複数の受信ビームごとのデジタル信号を加算して、複数の受信ビームを形成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記整相加算部は、前記ＡＤ変換されたデジタル信号のそれぞれに対して前記複数の受信ビームごとに並列して複数設けられ、前記デジタル信号を遅延処理する遅延部と、該遅延部のそれぞれに対して設けられ、前記遅延処理されたデジタル信号を位相補正する位相補正部と、該位相補正された前記複数の受信ビームごとのデジタル信号を加算する加算部とを含んでなる請求項１の超音波診断装置。
【請求項３】
前記クロック生成部は、前記サンプリングクロックを前記受信信号の周波数に基づいて生成する手段を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記クロック生成部は、前記受信信号の周波数の４の自然数倍に相当する周波数を有するサンプリングクロックを生成することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に係り、具体的には超音波受信信号を受信波面に同期させてデジタル整相する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、被検体との間で超音波を送受する複数の振動子を配列してなる探触子を有し、その探触子を介して被検体から発生する反射エコー信号を受信し、その受信信号をサンプリングしてデジタル信号としてＡＤ変換し、変換された信号を整相加算して超音波画像を得る装置として知られている。
【０００３】
このような超音波診断装置のサンプリング法として、波面同期サンプリング整相法が知られている。波面同期サンプリング整相法とは、超音波の送信周波数に基づいて複数のサンプリングクロックを生成し、生成されたサンプリングクロックにサンプリング周期以下の微少遅延をそれぞれ施して多相のサンプリングクロックを生成する。そして、その多相のサンプリングクロックから受信波面に同期したサンプリングクロックを選択して受信信号をデジタル信号に変換するものである。
【０００４】
この波面同期サンプリング整相法では、サンプリングクロックとして、複素信号化を簡単に行えるように、超音波の送信周波数の４ｎ倍（ｎは自然数）に相当する周波数を有するものが用いられている。例えば、送信信号の中心周波数の４ｎ倍の周波数を有するサンプリングクロックを生成し、そのサンプリングクロックにより受信周波数をサンプリングする。そして、サンプリングにより出力されたデータをｎクロック分遅延することで容易に複素信号すなわち実数成分と虚数成分からなる信号を得て超音波画像を構成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２２４９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のように、超音波の送信信号の中心周波数に基づいて生成されたサンプリングクロックで受信信号をサンプリングすると、サンプリングデータ間の位相差には所定の値に対してズレが生じることがある。例えば、超音波信号は被検体内を伝播するとき減衰してその周波数が変移する。このとき、周波数が変移したにもかかわらず、その受信信号を送信周波数の４倍の周波数を有するサンプリングクロックでサンプリングすると、出力されるデータ間には所望の位相差すなわち９０°位相差に対してズレが生じる。そして、サンプリングデータを１クロック分遅延することで複素信号を抽出すると、抽出された複素信号には位相差のズレに起因して誤差が含まれる。その結果、超音波診断装置における空間分解能や感度が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、波面同期サンプリング整相法において、超音波受信信号の整相精度を改善して空間分解能や感度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の超音波装置は、被検体との間で超音波を送受する複数の振動子を配列してなる探触子と、各振動子により受信された受信信号をサンプリングクロックに同期してデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、受信波面に同期させたサンプリングクロックを生成するクロック生成部と、ＡＤ変換部により変換されたデジタル信号を整相して加算する整相加算部と、加算された受信信号から超音波画像を構成する画像構成部とを備え、クロック生成部は、サンプリングクロックを受信信号の周波数に基づいて生成する手段を含んで構成される。
【０００９】
これによれば、超音波が被検体内の媒体を伝播してその周波数帯域が変移するとき、その周波数の変移に追従してサンプリングクロックをクロック生成部により生成することができる。したがって、媒体内で超音波の周波数が変移したとしても、受信信号をＡＤ変換部により所望のサンプリング周波数でサンプリングを行うことができる。それゆえ、サンプリングデータにおいて複素の関係を有するデータ間の位相差を所定の値例えば９０°に精度よく合わせることができるので、誤差の少ない複素信号を得ることが可能になる。その結果、送信周波数に基づいてサンプリングクロックが生成される場合に比べ、受信周波数を整相するための位相精度を改善することができ、超音波診断装置における空間分解能や感度を向上させることができる。
【００１０】
例えば、受信信号の周波数の４倍に相当する周波数を有するようにサンプリングクロックを生成し、生成されたサンプリングクロックにより受信信号をサンプリングする。これにより、出力されるデータのうち隣接データ間すなわち複素関係を有するデータ間には、所定の位相差すなわち９０°位相差（１／４波長位相差）が精度よく保証される。したがって、複素関係を有する２つのデータからなる組を抽出して複素信号化を行えば、誤差の少ない複素信号を得ることができる。
【００１１】
また、受信信号の周波数の４倍に相当する周波数を有するサンプリングクロックに代えて、４ｎ倍（ｎ：自然数）に相当する周波数を有するサンプリングクロックを生成するようにしてもよい。このとき、複素関係を有する２つのデータは、ｎクロック分だけずれたものとなり、また、そのデータ間には９０°位相差が精度よく保証される。したがって、その位相差関係を有するデータをｎクロック分遅延することにより、誤差の少ない複素信号を得ることができる。
【００１２】
この場合、受信信号の周波数の４倍に相当する周波数を有するサンプリングクロックを生成するクロック生成部の構成は、受信周波数に応じてサンプリングクロックを生成する手段と、生成された周波数のサンプリングクロックをサンプリング周期以下の微少時間づつ遅延させて複数のサンプリングクロックを生成する手段と、遅延処理された複数のサンプリングクロックから受信波面に同期するサンプリングクロックを選択して受信信号に対応するＡＤ変換器に付与する手段とを含むのがよい。さらに、受信周波数に応じてサンプリングクロックを生成するために、受信信号の周波数を検出する手段を設けるのが好ましい。このようにすれば、クロック生成部は、受信信号の周波数に追従してサンプリングクロックを生成することができる。したがって、生成したサンプリングクロックを受信波面に同期させてサンプリングを行うことにより、送信信号の周波数帯域が媒体内で変移したとしても、受信信号を所望のサンプリング周波数でサンプリングを行うことができる。その結果、サンプリングデータに遅延を施して複素信号化を行えば、誤差の少ない複素信号を得ることができる。
【００１３】
また、ＡＤ変換部により変換されたデジタル信号の位相を設定された位相補正係数に基づいて位相補正部に補正させるのがよい。これにより、整相加算部は、デジタル信号を加算処理する前に、サンプリングクロックの周波数の周期より微少な位相を調整することができる。したがって、整相するための位相精度をより一層改善することができ、誤差のない複素信号を抽出して超音波診断装置の空間分解能や感度をより一層向上させることが可能になる。
例えば、超音波受信周波数の４倍の周波数の周期をｋ分割した時間間隔Δｔより微少な位相φ（ｔ）について調整する。その結果、超音波受信信号の整相するための位相精度が改善され、超音波装置の空間分解能や感度が一層向上する。
【００１４】
この位相補正部は、受信信号に対し９０°位相差すなわち１／４波長位相差に遅延する遅延部と、位相補正データを生成する位相補正係数生成部と、遅延部からのデータと位相補正係数生成部からのデータを複素乗算する複素乗算部とを備えるのがよい。また、位相差すなわち１／４波長位相差に遅延する遅延部と、ＳＲＡＭなどのメモリからなるＬｏｏｋＵｐＴａｂｌｅ（ＬＵＴ）と、カウンタなどのＬＵＴアドレス制御部とを有するようにしてもよい。
【００１５】
ところで、超音波映像法には、高調波の受信周波数に基づいて画像を構成する生体非線形撮像法や造影ハーモニック映像法等が知られている。例えば、生体非線形撮像法とは、超音波が生体など非線型媒体を伝播することにより、送信周波数すなわち基本周波数の２倍や３倍などの高調波周波数となる反射信号を画像化するものである。また、造影ハーモニック映像法とは、数１０μｍ程度の気泡や油状のマイクロバブル等を血管に注入し、そのマイクロバブルが発する入射周波数に対して２倍や３倍などの高調波の出射周波数となる反射信号を受波し、その反射信号から良好な血流画像を得るものである。
【００１６】
このように、生体由来や造影剤由来の高調波成分を同時に複数帯域抽出して画像化したい場合がある。この場合、複数周波数帯域を同時に整相する整相加算部を設けるのがよい。さらに、その整相加算部には、高調波成分から抽出する周波数の数に対応した位相補正部と、位相補正部の信号から不要周波数帯域を除去する帯域フィルタを設けるのが好ましい。
【００１７】
例えば、受信信号が振動子により受信され、受信された信号がＡＤ変換部によりデジタル化され、デジタル信号が遅延部により遅延処理され、遅延処理された信号が複数の位相補正手段すなわち高調波成分から抽出する周波数の数に対応した位相補正部により各高周波成分ごとに位相補正され、位相補正された信号が帯域フィルタによりフィルタ処理されるようにするのが好ましい。
【００１８】
これにより、複数の周波数帯域を高周波成分ごとに同時に処理して画像化することができる。例えば、高調波から２次高調波成分と３次高調波成分を抽出して同時に画像化する場合、複数の位相補正部の一部を２次高調波用に割り当てるとともに、他の位相補正部を３次高調波用に割り当てる。これにより、各々の位相補正部を制御してフィルタ処理を施せば、受信信号の各高調波波面をそれぞれ同時に精度よく整相することができるので、同時に処理された２次高調波成分と３次高調波成分の画像の空間分解能と感度をより一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、波面同期サンプリング整相法において、超音波受信信号の整相精度を改善して空間分解能や感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を適用してなる超音波診断装置の実施形態について、図１乃至図４を用いて説明する。図１は本発明を適用した超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図２は整相加算部の構成例を示しており、図３はサンプリングクロック生成部の構成例を示している。図４は遅延制御部の構成例を示している。
【００２１】
図１に示すように、超音波診断装置１には、被検体との間で超音波を送受する複数の振動子を配列してなる探触子１０と、探触子１０に対して超音波を送信するための送信信号を生成する送信部１２と、被検体から発生する反射エコー信号を受信して増幅する受信部１４とが設けられている。また、受信部１４により増幅された信号を超音波受信波面に整相して加算する整相加算部１６と、整相加算処理された受信信号から超音波強度や超音波周波数等の情報を抽出する信号処理部１８とが備えられている。そして、信号処理部１８により抽出された情報から超音波画像を構成する画像処理部２０と、構成された画像を表示する表示部２２とが設けられている。また、各構成部を制御する制御部２４が備えられている。
【００２２】
図２に示すとおり、探触子１０は、超音波を送受信する複数の振動子２６ａ〜２６ｍと、振動子２６ａ〜２６ｍに各々対応した複数の可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）２８ａ〜２８ｍと、可変ゲインアンプ２８ａ〜２８ｍの各々に対応した複数の帯域制御フィルタ（ＡＡＦ）３０ａ〜３０ｍとを含んで構成されている。ここで、振動子２６ａ〜２６ｍは、超音波受信口径を構成して超音波信号を受信するものである。また、例えば可変ゲインアンプ２８ａは、振動子２６ａにより受信された受信信号に対して媒体伝播時の信号減衰を補正するものである。また、例えば帯域制御フィルタ３０ａは、可変ゲインアンプ２８ａにより減衰補正された信号の通過帯域を制限して周波数空間でエリアジングを抑制するものである。
【００２３】
また、整相加算部１６は、可変ゲインアンプ３０ａ〜３０ｍに各々対応した複数のＡＤ変換部（ＡＤＣ）３２ａ〜３２ｍと、ＡＤＣ３２ａ〜３２ｍに各々対応した複数の遅延部３４ａ〜３４ｍと、遅延部３４ａ〜３４ｍに各々対応した位相補正部３６ａ〜３６ｍと、ＡＤＣ３２ａ〜３２ｍの各々に付与するサンプリングクロッククロックを生成するクロック生成部３８と、遅延部３４ａ〜３４ｍを制御する遅延制御部４０と、位相補正部３６ａ〜３６ｍを制御する位相補正制御部４２と、位相補正部３６ａ〜３６ｍの各々から出力される受信信号を加算処理する加算部４４とを含んで構成されている。ここで、例えばＡＤＣ３２ａは、帯域制御フィルタ３０ａから出力されるアナログ信号をクロック生成部３８からのサンプリングクロックによりサンプリングしてデジタル信号に変換するものである。また、例えば遅延部３４ａは、遅延制御部４０の指令に基づいて、ＡＤＣ３２ａからの受信信号に対しサンプリングクロックの周期の整数倍の遅延を行うものである。また、例えば位相補正部３６ａは、位相補正制御部４２からの位相補正データに基づいて、遅延部３４からの超音波受信信号の位相を微調整して受信信号の波面の同相化を行うものである。
【００２４】
また、クロック生成部３８は、探触子１０により受信された受信信号の波面に同期し、かつ受信信号の中心周波数（ｆ０）対し４ｎ倍（ｎ：自然数）の周波数（以下、４ｎｆ０という。）を有したサンプリングクロックを生成して例えばＡＤ変換部３２ａに付与するものである。遅延制御部４０は、振動子２６ａ〜２６ｍの超音波信号の受信タイミングに応じて制御信号を例えば遅延部３４ａに出力するものである。位相補正制御部４２は、所望の位相精度に基づいた位相補正データを例えば位相補正部３６ａに出力するものである。
【００２５】
このように構成される超音波診断装置の動作について説明する。超音波診断装置１では、探触子１０を介して被検体に超音波が送信され、被検体から発生する反射エコー信号が受信部１４により受信され、受信された受信信号が整相加算部１６によりデジタル化して整相加算され、整相加算された受信信号から画像構成部２０により超音波画像が構成され、構成された画像が表示部２２に表示される。
【００２６】
ここで、図３を参照してクロック生成部３８を詳細に説明する。クロック生成部３８は、超音波受信信号の周波数に対して４ｎ倍の周波数を有するサンプリングクロックを生成する４ｎｆ０生成部４６と、４ｎｆ０生成部４６からのサンプリングクロックを遅延する位相遅延部４８と、位相遅延部４８からのサンプリングクロックを選択してＡＤＣ３２ａ〜３２ｍに付与するクロック選択部５０と、４ｎｆ０生成部４６と位相遅延部４８とクロック選択部５０を制御する制御部５２とを含んで構成されている。
【００２７】
ここで、４ｎｆ０生成部４６は、水晶発振器等からなる発振器５４と、レジスタやＤＬＬ等からなる分周部５６と、分周部５６からの出力より駆動するカウンタ５８ａ〜５８ｉと、分周部５６からの出力により駆動するクロックセレクタ６０とを含んで構成されている。
【００２８】
位相遅延部４８は、サンプリング周期以下の微少時間Δｔ遅延するタップをそれぞれｋ個備えたパルス遅延線６２ａ〜６２ｊと、遅延線６２ａ〜６２ｊのうちから１つの遅延線例えば６２ａを制御部５２の指令に応じて選択する遅延線セレクタ６４とを含んで構成されている。クロック選択部５０は、制御部５２の指令に基づいて、位相遅延部４８により遅延されたクロックを所定のＡＤＣへ出力するクロックセレクタ６６ａ〜６６ｍを備えて構成されている。
【００２９】
制御部５２は、Ｂｕｓに接続されたアドレス判定部６８と、アドレスカウンタ７０と、アドレス判定部６８又はアドレスカウンタ７０からの信号により所定のアドレスを出力するアドレスセレクタ７４と、Ｂｕｓからの要求が書込みなのか読込なのかを判定してデータの流れる方向を制御するデータバッファ７２と、ＳＲＡＭやＤＲＡＭ等の記憶素子で構成されており、４ｎｆ０生成部４６のクロックセレクタ６０と位相遅延部６４の遅延線セレクタ６４とクロック選択部５０のクロックセレクタ６６ａ〜６６ｍを制御するためのデータを保持するデータ保持部７６ａ〜７６ｍを含んで構成されている。
【００３０】
このように構成されるクロック生成部４８の動作について説明する。まず、４ｎｆ０クロックを生成する動作を説明する。４ｎｆ０生成部４６では、発振器５４によりマスタークロック（ｍｃｌｋ）が発生される。発生したマスタークロックは分周部５６により分周クロック（ｓｃｌｋ）に分周される。分周された分周クロックは、駆動クロックとしてカウンタ５８ａ〜５８ｉとクロックセレクタ６０に入力される。駆動クロックが入力されたカウンタ５８ａ〜５８ｉにより各々のカウント数がカウントされて周波数の異なる複数ｉ個の４ｎｆ０が生成される。ここで、分周の度合いとカウンタの数を調整することにより任意に周波数を作ることができるようになっている。そして、クロックセレクタ６０によりカウンタ５８ａ〜５８ｉにより生成された複数の４ｎｆ０のうちから１つの４ｎｆ０が、超音波が媒体を伝播するとき生じる周波数の変移に応じて選択される。すなわち、超音波受信信号の周波数が検出され、検出された受信周波数の４ｎ倍の周波数を有するサンプリングクロックに最も近いサンプリングクロックが、生成された複数ｉ個の４ｎｆ０から１つ選択される。このような手順により４ｎｆ０クロックが生成される。
【００３１】
次に、位相補正部４８の動作について説明する。クロックセレクタ６０により選択された４ｎｆ０クロックは、例えば、パルス遅延線６２ａによりサンプリング周期以下の微少時間Δｔ１間隔で複数ｋ個の位相が異なる４ｎｆ０クロックが生成される。この場合、遅延線セレクタ６４は、超音波が媒体を伝播して変移した周波数のサンプリング周期以下の微少時間Δｔを有するように、パルス遅延線６２ａ〜６２ｊのうちからパルス遅延線６２ａを選択している。このような手順により所望のΔｔを有したパルス遅延線により遅延された複数ｋ位相の４ｎｆ０クロックが得られる。
【００３２】
クロック選択部５０の動作について説明する。遅延線セレクタ６４により得られたサンプリング周期以下の微少時間Δｔ間隔で複数ｋ個の位相が異なる４ｎｆ０クロックのうちから、振動子２６ａ〜２６ｍで受信した受信信号の波面に最も同期した４ｎｆ０クロックが例えばクロックセレクタ６６ａにより選択される。そして、選択された４ｎｆ０クロックが例えばＡＤＣ３２ａに付与される。
【００３３】
また、制御部５２について説明する。アドレス判定部６８により制御データを格納するための所定のアドレスか否かが判定され、所定アドレスの場合にアドレスセレクタ７４を介して例えばデータ保持部７６ａに制御データが出力される。また、データバッファ７２によりＢｕｓからの要求が書込なのか読込なのかが判定されてデータの流れ方向が制御される。アドレスカウンタ７０により超音波が媒体を伝播するタイミングで４ｎｆ０クロックでカウント値が変化することにより、データ保持部７６ａの読み出しアドレスが生成される。そして、アドレスセレクタ７４により、アドレスカウンタ７０とアドレス判定部６８からのアドレスが判定に従い例えばデータ保持部７６ａのアドレスとして選択される。
【００３４】
すなわち、制御部５２では、アドレス判定部６８によりＢＵＳを利用して制御データが所定のアドレスに書き込まれる。そして、超音波が媒体を伝播するタイミングで４ｎｆ０クロックでアドレスカウンタ７０のカウント値を変化させ、そのカウント値から読み出しアドレスを生成する。生成されたアドレスに基づいてアドレスセレクタ７４を介してデータ保持部７６ａ〜７６ｍから制御データを読み出す。読み出された制御データはクロックセレクタ６０と遅延線セレクタ６４とクロックセレクタ６６ａ〜６６ｍとを制御する。なお、揮発性の記憶素子からなるデータ保持部７６ａ〜７６ｍを用いた制御部５２を説明したが、これに代えて、不揮発性のＲＯＭからなるデータ保持部を制御部に用いてもよい。
【００３５】
このように、クロック生成部３８は、超音波が被検体内の媒体を伝播してその周波数が変移するとき、その周波数の変移に追従してサンプリングクロックを生成することができる。このとき、生成されたサンプリングクロックは超音波受信周波数の４ｎ倍の周波数を有するとともに、受信信号の波面に精度よく同期したものとなっている。したがって、媒体内で超音波の周波数が変移したとしても、受信信号を例えばＡＤＣ３２ａにより所望のサンプリング周波数で正確にサンプリングを行うことができる。それゆえ、出力データ間の位相差が所定の値例えば９０°位相差に精度よく合わせることができるので、そのデータを設定クロック分だけ遅延処理を施せば、誤差の少ない複素信号を得ることができる。その結果、超音波が媒体伝播の際に生じる減衰起因する周波数が移動した信号や非線形信号に対し、送信周波数に基づいてサンプリングクロックを生成する場合に比べ、受信信号を整相するための位相精度を改善することができ、超音波診断装置における空間分解能や感度を向上させることができる。
【００３６】
ここで、図４を参照して整相加算部１６における遅延部３４ａ〜３４ｍと遅延制御部４０について説明する。遅延部３４ａ〜３４ｍの各々は、ＳＲＡＭやＤＲＡＭ等の記憶素子から構成されている。遅延制御部４０は、Ｂｕｓに接続されたアドレス判定部７８と、アドレスカウンタ８２と、アドレス判定部７８又はアドレスカウンタ８２からの信号により所定のアドレスを出力するアドレスセレクタ８０と、Ｂｕｓからの要求が書込みなのか読込なのかを判定してデータの流れる方向を制御するデータバッファ８１と、アドレスセレクタ８０からのアドレスに基づいて遅延データを保持する遅延データメモリ８３とを含んで構成されている。また、遅延データメモリ８３の遅延データに基づいて書込アドレス発生部８８ａ〜８８ｍのアドレス値を変更する書込許可部８４と、遅延データメモリ８３の遅延データに基づいて読込アドレス発生部９０ａ〜９０ｍのアドレス値を変更する読込許可部８６とが設けられている。ここで、遅延データメモリ８３は、ＳＲＡＭやＤＲＡＭ等のメモリから構成されており、書込許可部８４と読込許可部８６は、論理ゲートやＬＵＴ等から構成されている。また、書込アドレス発生部８８ａ〜８８ｍは、カウンタ等から構成されている。
【００３７】
まず、遅延制御部４０は、図３で示したクロック生成部３８の制御部５２と同様に、アドレス判定部７８とアドレスカウンタ８２とデータバッファ８１とアドレスセレクタ８０により、Ｂｕｓを介して所定のアドレス時に遅延データが遅延データメモリ８３に書き込まれる。そして、超音波が媒体を伝播するタイミングで遅延データメモリ８３がアドレスカウンタ値で読み出される。読み出された遅延データは、書込許可部８４と読込許可部８６の状態によって、書込アドレス発生部８８ａ〜８８ｍと読込アドレス発生部９０ａ〜９０ｍのアドレス値が変更される。また、書込許可部８４と読込許可部８６により、その各状態に応じて許可信号ＷＥＮＡ、ＲＥＮＡや、クロックＷＣＬＫ、ＲＣＬＫが例えば遅延部３４ａに出力される。
【００３８】
なお、図４に示される遅延制御部４０を説明したが、これに限られるものではない。例えば、図５は遅延制御部の他の構成例を示している。図５に示すとおり、遅延部３４ａ〜３４ｍの各々がＡＤＣ３２ａ〜３２ｍからの受信信号が入力されるシフトレジスタ９２と、シフトレジスタ９２からの信号が入力されるセレクタ９３により構成される場合、遅延制御部４１は、図４に示した書込許可部８４と、読込許可部８６と、書込アドレス発生部８８ａ〜８８ｍと、読込アドレス発生部９０ａ〜９０ｍとを用いず、アドレス判定部７８と、アドレスセレクタ８０と、データバッファ８１と、アドレスカウンタ８２と、ＳＲＡＭやＤＲＡＭ等のメモリからなる遅延データメモリ８３から構成される。
【００３９】
このような遅延部３４ａ〜３４ｍと遅延制御部４０によれば、超音波受信信号の周波数の４ｎ倍の周波数を有し、かつ超音波受信信号の波面に同期した４ｎｆ０クロックの周期間隔で超音波受信信号に粗遅延処理を施すことができ、超音波受信信号の同相化を図ることができる。
【００４０】
次に、図６及び図７を参照して位相補正部３６ａ〜３６ｍと位相補正制御部４２を説明する。図６は位相補正部３６ａの構成例を示しており、図７は位相補正制御部の構成例を示している。図６に示すとおり、位相補正部３６ａは、シフトレジスタなどからなる遅延部９４と、遅延部９４からの複素信号と位相補正データとを乗算する複素乗算部９５とを含んで構成されている。このとき、複素乗算部９５は、超音波受信信号ｘ（ｔ）の実数成分と補正データの実数成分を乗算する乗算部９６ａと、超音波受信信号ｘ（ｔ）の実数成分と補正データの虚数成分を乗算する乗算部９６ｂと、超音波受信信号ｘ（ｔ）の虚数成分と補正データの実数成分を乗算する乗算部９６ｃと、超音波受信信号ｘ（ｔ）の虚数成分と補正データの虚数成分を乗算する乗算部９６ｄと、乗算部９６ｂの乗算結果を符号反転部９８により反転した結果と乗算部９６ｃの乗算結果とを加算する加算部１００ａと、乗算部９６ａの乗算結果と乗算部９６ｄの乗算結果を加算する加算部１００ｂとを備えて構成されている。
【００４１】
また、図７に示すとおり、位相補正制御部４２は、Ｂｕｓに接続されたアドレス判定部１０２と、アドレスカウンタ１０４と、アドレス判定部１０２又はアドレスカウンタ１０４からの信号により所定のアドレスを出力するアドレスセレクタ１０８と、Ｂｕｓからの要求が書込みなのか読込なのかを判定してデータの流れる方向を制御するデータバッファ１０６と、アドレスセレクタ１０８からのアドレスに基づいて位相データを保持する位相補正メモリ１１０とを含んで構成されている。位相補正メモリ１１０の後段にはシフトレジスタ１１２とラッチレジスタ１１３ａ〜１１３ｍが設けられている。ここで、位相補正メモリ１１０は、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなど記憶素子から構成されている。
【００４２】
このように位相補正制御部４２により位相補正データが位相補正部３６ａに出力される。つまり、位相補正制御部４２は、図３で示したクロック生成部３８の制御部５２と同様に、アドレス判定部１０２とアドレスカウンタ１０４とデータバッファ１０６とアドレスセレクタ１０８により、Ｂｕｓを介して所定のアドレス時に位相補正データが位相補正メモリ１１０に書き込まれる。そして、超音波が媒体を伝播するタイミングで位相補正メモリ１１０に格納された位相補正データがアドレスカウンタ値で読み出される。読み出された位相補正データは、シフトレジスタ１１２により振動子２６ａ〜２６ｍにそれぞれ対応するラッチレジスタ１１３ａ〜１１３ｍにデータを保持するためにシフトされる。シフトされた位相補正データは、ラッチレジスタ１１３ａ〜１１３ｍによりラッチタイミングで保持されて位相補正部３６ａに出力される。
【００４３】
一方、位相補正部３６ａでは、４ｎｆ０クロックで動作する遅延部９４により超音波受信信号がｎクロック遅延を施され、複素信号が抽出される。そして、抽出された複素信号と位相補正制御部４２からの位相補正データとが複素乗算部９５により複素乗算される。これにより、超音波受信信号は位相補正データに基づいて位相補正されるので、整相精度を向上させることができる。
【００４４】
このような複素乗算処理について数式を用いて説明する。超音波受信信号ｘ（ｔ）は数１式のように表すと、受信信号ｘ（ｔ）は遅延部９４によりｎクロック遅延されるので、遅延された受信信号ｘ（ｔ−ｎ）は数２式のように表される。ここで、サンプリング周波数が４ｎｆ０クロックなので、数３式の関係が成り立っている。また、振幅Ａ（ｔ）がＡ（ｔ−ｎ）と近似している場合、ｘ（ｔ−ｎ）は数４式のように示される。したがって、数１式と数４式は複素の関係となるので、数５式のように表される。すなわち、数５式に示すように、超音波受信信号ｘ（ｔ）は遅延部９４によりｎクロック遅延されて複素データとなる。また、位相補正制御部４２の例えばラッチレジスタ１１３ａから出力される位相補正データを数６式のように表すと、数６式と数５式を乗算する複素乗算部９５の出力Ｙ（ｔ）は、数７式のように示される。すなわち、数７式に示されるように、複素乗算部９５からの出力Ｙ（ｔ）は位相φ（ｔ）だけ位相回転して補正された値になる。
【００４５】
【数１】
2008259891.tif 000003
【００４６】
【数２】
2008259891.tif 000004
【００４７】
【数３】
2008259891.tif 000005
【００４８】
【数４】
2008259891.tif 000006
【００４９】
【数５】
2008259891.tif 000007
【００５０】
【数６】
2008259891.tif 000008
【００５１】
【数７】
2008259891.tif 000009
このように位相補正部３６ａ〜３６ｍは、Δｔ間隔より微少な位相φ（ｔ）に基づいて位相を調整することができるので、超音波受信信号の整相精度をより一層向上させることができる。ここで、Δｔとは、クロック生成部３８により超音波受信周波数の４ｎ倍の周波数の周期がｋ分割された時間間隔をいう。したがって、例えば、所望の位相精度が波長λ／１２８である場合、ｎ＝４、ｋ＝４、φ（ｔ）分割数＝２とすることによりその位相精度を得ることができる。また、超音波受信信号の高調波撮像において高周波数帯域を画像化するとき、ｎを大きく取れずに超音波受信信号の整相精度が低下する場合がある。例えば、ＡＤＣ３２ａの最大サンプリング周波数が６０Ｍｈｚで、超音波受信周波数が１５Ｍｈｚの場合、ｎ＝１となるので整相精度が低下する。この場合、φ（ｔ）分割数＝８とすることにより、λ／１２８の位相精度を実現することができる。このように、位相補正部３６ａによれば、高周波数帯域を画像化する場合、位相精度を改善することができる。
【００５２】
以上、本実施形態によれば、超音波が被検体内の媒体を伝播してその周波数が変移するとき、その周波数の変移に追従させてサンプリングクロックをクロック生成部３８により生成することができる。したがって、媒体内で超音波の周波数が変移したとしても、受信信号をＡＤＣ３２ａ〜３２ｍにより受信周波数の４ｎ倍の周波数を有するサンプリングクロックでサンプリングを行うことができる。それゆえ、出力されたデータにおいて複素の関係を有するデータ間の位相差を９０°にすることができる。そのデータを遅延部３４ａ〜３４ｍによりｎクロック分だけ遅延処理を施せば、誤差の少ない複素信号を得ることができる。その結果、超音波診断装置の空間分解能や感度を向上させることができる。
【００５３】
また、整相加算部１６は、デジタル信号を加算する前にその位相を位相補正部３６ａ〜３６ｍにより微調整して整相しているので、位相の整相精度を向上させることができ、超音波受信信号をより一層同相化することができる。例えば、超音波受信信号を同相化する場合、超音波受信周波数の４倍の周波数の周期をｋ分割した時間間隔Δｔにより整相するだけでなく、そのΔｔより微少な位相φ（ｔ）を調整することにより整相を行うことができる。その結果、整相精度が改善するため、超音波装置の空間分解能や感度をより一層向上させることができる。
【００５４】
さらに、従来、超音波受信信号の高調波撮像において高周波数帯域を画像化する場合、ｎの値を大きく取れず整相精度が低下する場合がある。しかし、位相補正部３６ａ〜３６ｍにより位相分割数を調整すれば、所望の位相精度を得ることができる。すなわち、位相補正部３６ａ〜３６ｍにより整相加算部１６の整相精度を改善することができるので、高調波撮像においても、空間分解能や感度を向上させることができる。
【００５５】
以上、本実施形態について説明したが、これに限られるものではない。例えば、図８は、位相補正部と位相補正制御部の他の実施例を示している。図８に示すように、位相補正部１２０は、超音波受信信号Ｘ（ｔ）に対し９０°位相遅延を施す遅延部１２２と、複素乗算処理を行うＬＵＴ１２４とを含んで構成されている。また、位相補正制御部１１４は、超音波受信期間中に４ｎｆ０クロック同期でカウントを行ってＬＵＴ１２４のアドレスを生成するカウンタ１１６と、４ｎｆ０クロックをｐクロック遅延する遅延部１１８とを含んで構成されている。なお、ここで、遅延部１２２はシフトレジスタなどから構成されており、ＬＵＴ１２４は、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなどの記憶素子から構成されている。
【００５６】
このような位相補正制御部１１４と位相補正部１２０において、カウンタ１１６は、超音波受信期間中に４ｎｆ０クロック同期でカウントしてＬＵＴ１２４のアドレスを生成する。また、遅延部１１８は、カウンタ１１６の信号から９０°遅延した位相になるようにｐクロック遅延する。これにより、所望の複素の位相補正データを生成することができる。
【００５７】
そして、生成された補正データに基づいて超音波受信信号の位相を補正する。例えば、超音波受信信号Ｘ（ｔ）は、遅延部１２２によりｎクロック分遅延されて複素信号となる。遅延部１２２からの複素信号は、位相補正制御部１４４からの位相補正データとＬＵＴ１２４により複素乗算される。したがって、ＬＵＴ１２４からの出力は、位相が補正された超音波受信信号Ｙ（ｔ）になる。
【００５８】
また、図９と図１０を用いて位相補正部と位相補正制御部の他の実施例を説明する。図９は、位相補正部の構成例を示しており、図１０は、位相補正制御部の構成例を示している。図９に示すとおり、位相補正部１２６は、図６に示された位相補正部３６ａに類似した構成となっている。つまり、位相補正部１２６は、シフトレジスタなどからなる遅延部９４と、複素乗算部９５とを含んで構成されている。複素乗算部９５は、乗算部９６ａ〜９６ｄと、符号反転部９８と、加算部１００ａ、１００ｂとにより構成されている。
【００５９】
また、図１０に示すとおり、位相補正制御部１２８は、図７に示された位相補正制御部４２に類似した構成となっている。つまり、位相補正制御部４２は、アドレス判定部１０２と、アドレスカウンタ１０４と、データバッファ１０６と、アドレスセレクタ１０８と、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなど記憶素子からなる位相補正メモリ１１０とを含んで構成されている。
【００６０】
図６の位相補正制御部３６ａでは、補正データとして位相補正データejφ(t)を用いて遅延部３４からの出力データを補正したが、図９の位相補正部１２６では、その位相補正データに代えて、位相補正制御部１２８からの周波数補正データe-j(2πfs(t)t)を用いて遅延部３４からの出力データを補正している。つまり、超音波受信信号Ｘ（ｔ）は、遅延部３４によりｎクロック遅延処理を施されて複素信号となる。遅延部３４からの複素信号と位相補正制御部１２８からの周波数補正データとを複素乗算部９５により乗算することにより、周波数が補正された出力Ｙ（ｔ）を得ることができる。このとき、出力Ｙ（ｔ）は数８式のように表される。したがって、所定の周波数補正データに基づいて超音波受信信号の周波数帯域を移動することができるので、超音波信号が媒体内で減衰してその周波数帯域が変移した場合でも、整相するための位相精度を改善することができる。その結果、超音波装置の空間分解能や感度を向上させることができる。なお、ここでｆｓ＝ｆ０であれば、超音波受信周波数帯域をベースバンドへシフトすることになる。さらに、ｎ＝２の場合には数９式の示す８つの値を繰り返すことにより実現することができる。
【００６１】
【数８】
2008259891.tif 000010
【００６２】
【数９】
2008259891.tif 000011
【００６３】
また、図１１と図１２を用いて位相補正部と位相補正制御部の他の実施例を説明する。図１１は、位相補正部の構成例を示しており、図１２は、位相補正制御部の構成例を示している。図１１に示されている位相補正部１３０は、図６及び図９に示された位相補正部３６ａに類似して構成されている。つまり、位相補正部１３０は、シフトレジスタなどからなる遅延部９４と、複素乗算部９５とを含んで構成されている。複素乗算部９５は、乗算部９６ａ〜９６ｄと、符号反転部９８と、加算部１００ａ、１００ｂとを含んで構成されている。図１２に示されている位相補正制御部１３２は、図７及び図１０に示された位相補正制御部４２に類似して構成されている。つまり、位相補正制御部１３２は、位相補正制御部４２は、アドレス判定部１０２と、アドレスカウンタ１０４と、データバッファ１０６と、アドレスセレクタ１０８と、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなど記憶素子からなる位相補正メモリ１１０とを含んで構成されている。
【００６４】
図６の位相補正部３６ａでは補正データとして位相補正データejφ(t)を用いて補正を行い、また、図１０の位相補正制御部１２８では周波数補正データe-j(2πfs(t)t)を用いて補正を行うことにしている。それに代えて、図１１に示される位相補正部１３０では、位相補正データと周波数補正データを乗算した値e-j(2πfs(t)+φ(t))を用いて補正を行うことにしている。このとき、複素乗算部９５の出力Ｙ（ｔ）は、数１１式のように表される。すなわち、超音波受信信号は、位相補正データと同時に周波数補正データにより補正されるので、整相するための位相精度をより一層改善することができる。その結果、超音波装置の空間分解能や感度をより一層向上させることができる。
【００６５】
【数１０】
2008259891.tif 000012
また、図１３を用いて位相補正制御部の他の実施例を説明する。図１３は、超音波受信信号の位相と周波数を補正する補正制御部１３３の構成例を示している。補正制御部１３３は、位相補正データを出力する位相補正制御部１３４と、周波数補正データを出力する周波数補正制御部１３６と、位相補正データと周波数補正データを複素乗算する乗算部１３８とを含んで構成されている。
【００６６】
位相補正制御部１３４は、図７に示す位相補正制御部４２と同様に、アドレス判定部１０２と、アドレスカウンタ１０４と、データバッファ１０６と、アドレスセレクタ１０８と、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなど記憶素子からなる位相補正メモリ１１０と、シフトレジスタ１１２と、ラッチレジスタ１１３ａ〜１１３ｍとを含んで構成されている。また、周波数補正制御部１３６は、アドレス判定部１０２と、アドレスカウンタ１０４と、データバッファ１０６と、アドレスセレクタ１０８と、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなど記憶素子からなる周波数メモリ１４０とを含んで構成されている。そして、乗算部１３８は、複素信号の実数成分を乗算する複素乗算部１３８ａ、複素信号の虚数成分を乗算する複素乗算部１３８ｂとを含んで構成されている。
【００６７】
このように構成される補正制御部１３３では、位相補正メモリ１１０からの位相補正データと周波数メモリ１４０からの周波数補正データが乗算部１３８により乗算される。乗算された補正データは例えば位相補正部３６ａに出力される。したがって、補正制御部１３３からの補正データに基づいて超音波受信信号の整相精度を向上することができる。このように、補正制御部１３３では、位相補正メモリ１１０と周波数メモリ１４０を分割して設けることができる。
【００６８】
また、図１４を用いて整相加算部の他の実施例を説明する。図２の整相加算部１６では、振動子２６ａ〜２６ｍの数に対応させて位相補正部３６ａ〜３６ｍが設けられているが、それに代えて、図１４の整相加算部１４２では、画像化に使用する周波数帯域の数と振動子２６ａ〜２６ｍの数とを乗算した数の位相補正部１４６ａ〜１４６ｍ・１４７ａ〜１４７ｍが設けられている。すなわち、図２の整相加算部１６では振動子２６ａ〜２６ｍの設置個数と位相補正部３６ａ〜３６ｍの設置個数が等しいのに対し、図１４の整相加算部１４２では、振動子２６ａ〜２６ｍの設置個数の２倍に相当する数の位相補正部１４４ａ〜１４４ｍ・１４５ａ〜１４５ｍが設けられている。
【００６９】
図１４に示すとおり、整相加算部１４２は、振動子２６ａ〜２６ｍの数に対応したＡＤ変換部３２ａ〜３２ｍと、ＡＤ変換部３２ａ〜３２ｍの数に対応した遅延部３４ａ〜３４ｍとが設けられている。そして、遅延部３４ａ〜３４ｍの各々の後段には２つの位相補正部が設けられている。例えば、遅延部３４ａの後段には位相補正部１４４ａと位相補正部１４５ａが設けられており、遅延部３４ｍの後段には位相補正部１４４ｍと位相補正部１４５ｍが設けられている。また、位相補正部１４４ａ〜１４４ｍ・１４５ａ〜１４５ｍの数に対応させてフィルタ１４６ａ〜１４６ｍ・１４７ａ〜１４７ｍが設けられている。例えば、位相補正部１４４ａにはフィルタ１４６ａが取り付けられており、位相補正部１４５ａにはフィルタ１４７ａが取り付けられている。また、フィルタ１４６ａ〜１４６ｍ・１４７ａ〜１４７ｍの後段にはＡＤ変換部３２ａ〜３２ｍの個数と同じ数のレート変換部１４８ａ〜１４８ｍが設けられている。例えば、フィルタ１４６ａとフィルタ１４７ａの出力はレート変換部１４８ａに入力され、フィルタ１４６ｍとフィルタ１４７ｍの出力はレート変換部１４８ｍに入力されるようになっている。そして、レート変換部１４８ａ〜１４８ｂからの出力を加算処理する加算部４４が設けられている。なお、フィルタ１４６ａ〜１４６ｍは、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタなどからなる帯域フィルタにより構成されている。また、レート変換部１４８ａ〜１４８ｍは、デシメータやセレクタなどから構成されている。
【００７０】
このように構成される整相加算部１４２は、２種類の周波数帯域を画像化することができる。例えば、生体非線形映像法のように超音波が生体など非線形媒体を伝播することにより送信周波数（基本周波数ｆ０）の２倍や３倍の高調波周波数となる反射信号を画像化する場合がある。このとき、各高調波周波数の４ｎｆ０の公倍数例えば、２４ｆ０とすると、２次高調波はｎ＝３、３次高調波はｎ＝４としてサンプリングクロックを設定することができる。設定されたサンプリングクロックにより超音波受信信号がＡＤＣ３２ａ〜３２ｍによりサンプリングされる。このとき、位相補正部１４４ａ〜１４４ｍを２次高調波用に割当て制御するとともに、位相補正部１４５ａ〜１４５ｍを３次高調波用に割り当て制御する。ことにより、超音波受信信号の各高調波波面に各々整相することができ、２種類の周波数帯域を同時に画像化することができる。
【００７１】
すなわち、本実施形態の整相加算部１４２によれば、高調波を用いた撮像法に所望される受信周波数に対して十分なサンプリング周波数を有することができるとともに、振動子２６ａ〜２６ｍの各受信信号を整相するための位相精度を向上することができる。さらに、生体由来や造影剤由来の高調波成分を同時に複数帯域抽出して複数の高周波成分を画像化することができる。
【００７２】
また、フィルタ処理された信号がレート変換部１４８ａ〜１４８ｍにより例えばレートを１／２にデシメーションされて１信号２時系列信号に変換されるので、後段に設置された信号処理部１８の回路規模を低減することができる。
【００７３】
さらに、図１５を用いて位相補正部の他の実施例を説明する。図１５は２種類の周波数帯域を同時に処理する位相補正部１４３の構成例を示している。図１４の位相補正部１４２では、例えば位相補正部１４４ａ、フィルタ１４６ａ、レート変換部１４８ａ、加算部４４という順に各構成要素が設けられていたのに対し、図１５の位相補正部１４３では、例えば位相補正部１４４ａ、加算部１５０ａ、フィルタ１５２ａ、レート変換部１５４という順に各構成要素が設けられている。
【００７４】
すなわち、図１５に示すとおり、位相補正部１４３には、超音波受信信号をサンプリングするＡＤＣ３２ａ〜３２ｍと、ＡＤＣ３２ａ〜３２ｍの数に相当する遅延部３４ａ〜３４ｍとが設けられている。また、遅延部３４ａ〜３４ｍに２次高調波用に割り当てられた位相補正部１４４ａ〜１４４ｍと３次高調波用に割り当てられた位相補正部１４５ａ〜１４５ｍとがそれぞれ１個ずつ設けられている。例えば、遅延部３４ａには位相補正部１４４ａと位相補正部１４５ａとが設けられており、遅延部３４ｍには位相補正部１４４ｍと位相補正部１４５ｍとが設けられている。そして、位相補正部１４４ａ〜１４４ｍからの出力を加算処理する加算部１５０ａと、位相補正部１４５ａ〜１４５ｍからの出力を加算処理する加算部１５０ｂとが設けられている。また、加算部１５０ａの後段にフィルタ１５２ａが設けられており、加算部１５２ｂの後段にフィルタ１５２ｂが設けられている。そして、フィルタ１５２ａからの出力とフィルタ１５２ｂからの出力をレート変換するレート変換部１５４が備えられている。このような構成にすれば、図１４に示される位相補正部１４２の場合に比べ、フィルタやレート変換部の数を低減することができる。
【００７５】
なお、図１４及び図１５では、２種類の周波数帯域を画像化する場合の位相補正部１４２及び位相補正部１４３について説明したが、これに限られるものではない。例えば、３種類以上の周波数帯域を画像化する場合、位相補正部、加算部、フィルタ等の設置数を必要に応じて増加すればよい。
【００７６】
また、図１６を用いて位相補正部の他の実施例を説明する。図１６は２本の受信ビームを形成する場合の位相補正部１４３の構成例を示している。位相補正部１５６には、振動子の数に対応したＡＤＣ３２ａ〜３２ｍが設けられており、各々のＡＤＣに遅延部１５８ａ〜１５８ｍと遅延部１６０ａ〜１６０ｍがそれぞれ１個ずつ設けられている。例えば、ＡＤＣ３２ａには遅延部１５８ａと遅延部１６０ａとが設けられており、ＡＤＣ３２ｍには遅延部１５８ｍと遅延部１６０ｍとが設けられている。また、遅延部１５８ａ〜１５８ｍの数に対応して位相補正部１４４ａ〜１４４ｍが設けられており、遅延部１６０ａ〜１６０ｍの数に対応して位相補正部１４５ａ〜１４５ｍが設けられている。そして、位相補正部１４４ａ〜１４４ｍからの出力を加算する加算部１５０ａと、位相補正部１４５ａ〜１４５ｍからの出力を加算する加算部１５０ｂとが設けられている。加算部１５０ａの後段にはフィルタ１５２ａが設けられており、加算部１５０ｂの後段にはフィルタ１５２ｂが設けられている。そのフィルタ１５２ａとフィルタ１５２ｂの出力をレート変換するレート変換部１５４とが設けられている。なお、フィルタ１５２ａ〜１５２ｂは、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタなどからなる帯域フィルタにより構成されている。また、レート変換部１５４は、デシメータやセレクタなどから構成されている。
【００７７】
まず、超音波受信信号をサンプリングするＡＤＣ３２ａ〜３２ｍのサンプリングクロックすなわち４ｎｆ０クロックが、第１のビームと第２のビームに係る超音波受信信号の波面の間に調整される。そのサンプリングクロックによりサンプリングされたデジタル信号がＡＤＣ３２ａ〜３２ｍからそれぞれ出力される。そして、例えばＡＤＣ３２ａから出力された信号のうち第１のビームに係る信号は遅延部１５８ａにより遅延処理される一方、ＡＤＣ３２ａから出力された信号のうち第２のビームに係る信号は遅延部１６０ａにより遅延処理される。遅延部１５８ａ〜１５８ｍにより遅延された受信信号は位相補正部１４４ａ〜１４４ｍによりそれぞれ位相補正され、位相補正された信号は加算部１５０ａにより加算される。また、遅延部１６０ａ〜１６０ｍにより遅延された受信信号は位相補正部１４５ａ〜１４５ｍによりそれぞれ位相補正され、位相補正された信号は加算部１５０ｂにより加算される。加算部１５０ａにより加算された第１のビームに係る信号はフィルタ１５２ａにより不要周波数帯域が除去され、フィルタ処理された信号はレート変換部１５４によりレート変換される。また、加算部１５０ｂにより加算された第２のビームに係る信号はフィルタ１５２ｂによりフィルタ処理され、フィルタ処理された信号はレート変換部１５４によりレート変換される。
【００７８】
このような位相補正部１５６によれば、フィルタ１５２ａにより第１のビームを位相補正して形成すると同時に、フィルタ１５２ｂにより第２のビームを位相補正して形成することができる。すなわち、波面同期サンプリング整相法において、受信信号を整相するための位相精度を向上させるとともに、同時に複数ビームを形成することができる。その結果、画像のフレームレートや空間分解能を向上させることができる。なお、３本以上のビームを形成する場合は、遅延部、位相補正部、加算部、フィルタ部の数を必要に応じて増加すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明を適用してなる超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】整相加算部の構成例を示している。
【図３】サンプリングクロック生成部の構成例を示している。
【図４】遅延制御部の構成例を示している。
【図５】遅延制御部の他の構成例を示している。
【図６】位相補正部の構成例を示している。
【図７】位相補正制御部の構成例を示している。
【図８】位相補正部と位相補正制御部の他の構成例を示している。
【図９】受信信号の周波数帯域を補正する位相補正部の構成例を示している。
【図１０】受信信号の周波数帯域を補正する位相補正制御部の他の構成例を示している。
【図１１】受信信号の位相と周波数帯域を補正する位相補正部の構成例を示している。
【図１２】受信信号の位相と周波数帯域を補正する位相補正制御部の他の構成例を示している。
【図１３】受信信号の位相と周波数帯域を補正する位相補正制御部の他の構成例を示している。
【図１４】整相加算部の他の構成例を示している。
【図１５】整相加算部の他の構成例を示している。
【図１６】整相加算部の他の構成例を示している。
【符号の説明】
【００８０】
１    超音波診断装置
１０    探触子
１６    整相加算部
１８    信号処理部
２０    画像構成部
２２    表示部
２４    制御部
２６ａ  振動子
３２ａ  ＡＤＣ
３４ａ  遅延部
３６ａ  位相補正部
３８    クロック生成部
４０    遅延制御部
４２    位相補正制御部
４６    ４ｎｆ０生成部
４８    位相遅延部
５０    クロック選択部
５２    制御部
【図１】
2008259891.tif 000013
【図２】
2008259891.tif 000014
【図３】
2008259891.tif 000015
【図４】
2008259891.tif 000016
【図５】
2008259891.tif 000017
【図６】
2008259891.tif 000018
【図７】
2008259891.tif 000019
【図８】
2008259891.tif 000020
【図９】
2008259891.tif 000021
【図１０】
2008259891.tif 000022
【図１１】
2008259891.tif 000023
【図１２】
2008259891.tif 000024
【図１３】
2008259891.tif 000025
【図１４】
2008259891.tif 000026
【図１５】
2008259891.tif 000027
【図１６】
2008259891.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月3日(2008.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
しかしながら、従来の超音波診断装置は、波面同期サンプリング整相法において複数の受信ビームを形成することについては考慮されていない。また、上記特許文献１のように、超音波の送信信号の中心周波数に基づいて生成されたサンプリングクロックで受信信号をサンプリングすると、サンプリングデータ間の位相差には所定の値に対してズレが生じることがある。例えば、超音波信号は被検体内を伝播するとき減衰してその周波数が変移する。このとき、周波数が変移したにもかかわらず、その受信信号を送信周波数の４倍の周波数を有するサンプリングクロックでサンプリングすると、出力されるデータ間には所望の位相差すなわち９０°位相差に対してズレが生じる。そして、サンプリングデータを１クロック分遅延することで複素信号を抽出すると、抽出された複素信号には位相差のズレに起因して誤差が含まれる。その結果、超音波診断装置における空間分解能や感度が低下するおそれがある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の目的は、波面同期サンプリング整相法において複数の受信ビームを形成することにある。他の目的は、波面同期サンプリング整相法において複数の受信ビームを形成し、かつ超音波受信信号の整相精度を改善して空間分解能や感度を向上させることにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の超音波装置は、被検体との間で超音波を送受する複数の振動子を配列してなる探触子と、各振動子により受信された受信信号をサンプリングクロックに同期してデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、受信波面に同期させたサンプリングクロックを生成するクロック生成部と、ＡＤ変換部により変換されたデジタル信号を整相して加算する整相加算部と、加算された受信信号から超音波画像を構成する画像構成部とを備え、整相加算部は、ＡＤ変換されたデジタル信号をあらかじめ設定された複数の受信ビームに基づいて並列に整相処理し、この整相処理された複数の受信ビームごとのデジタル信号を加算して、複数の受信ビームを形成することを特徴とする。より具体的には、整相加算部は、ＡＤ変換されたデジタル信号のそれぞれに対して複数の受信ビームごとに並列して複数設けられ、デジタル信号を遅延処理する遅延部と、この遅延部のそれぞれに対して設けられ、遅延処理されたデジタル信号を位相補正する位相補正部と、この位相補正された複数の受信ビームごとのデジタル信号を加算する加算部とを含んで構成することができる。また、クロック生成部は、サンプリングクロックを受信信号の周波数に基づいて生成する手段を含んで構成することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
これによれば、波面同期サンプリング整相法において複数の受信ビームを形成することができる。また、超音波が被検体内の媒体を伝播してその周波数帯域が変移するとき、その周波数の変移に追従してサンプリングクロックをクロック生成部により生成することができる。したがって、媒体内で超音波の周波数が変移したとしても、受信信号をＡＤ変換部により所望のサンプリング周波数でサンプリングを行うことができる。それゆえ、サンプリングデータにおいて複素の関係を有するデータ間の位相差を所定の値例えば９０°に精度よく合わせることができるので、誤差の少ない複素信号を得ることが可能になる。その結果、送信周波数に基づいてサンプリングクロックが生成される場合に比べ、受信周波数を整相するための位相精度を改善することができ、超音波診断装置における空間分解能や感度を向上させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明によれば、波面同期サンプリング整相法において複数の受信ビームを形成することができる。また、波面同期サンプリング整相法において複数の受信ビームを形成し、かつ超音波受信信号の整相精度を改善して空間分解能や感度を向上させることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明を適用してなる超音波診断装置の実施形態の基本構成について、図１乃至図４を用いて説明する。図１は本発明を適用した超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図２は整相加算部の構成例を示しており、図３はサンプリングクロック生成部の構成例を示している。図４は遅延制御部の構成例を示している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
以上、本実施形態の基本構成によれば、超音波が被検体内の媒体を伝播してその周波数が変移するとき、その周波数の変移に追従させてサンプリングクロックをクロック生成部３８により生成することができる。したがって、媒体内で超音波の周波数が変移したとしても、受信信号をＡＤＣ３２ａ〜３２ｍにより受信周波数の４ｎ倍の周波数を有するサンプリングクロックでサンプリングを行うことができる。それゆえ、出力されたデータにおいて複素の関係を有するデータ間の位相差を９０°にすることができる。そのデータを遅延部３４ａ〜３４ｍによりｎクロック分だけ遅延処理を施せば、誤差の少ない複素信号を得ることができる。その結果、超音波診断装置の空間分解能や感度を向上させることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
以上、本実施形態の基本構成について説明したが、これに限られるものではない。例えば、図８は、位相補正部と位相補正制御部の他の実施例を示している。図８に示すように、位相補正部１２０は、超音波受信信号Ｘ（ｔ）に対し９０°位相遅延を施す遅延部１２２と、複素乗算処理を行うＬＵＴ１２４とを含んで構成されている。また、位相補正制御部１１４は、超音波受信期間中に４ｎｆ０クロック同期でカウントを行ってＬＵＴ１２４のアドレスを生成するカウンタ１１６と、４ｎｆ０クロックをｐクロック遅延する遅延部１１８とを含んで構成されている。なお、ここで、遅延部１２２はシフトレジスタなどから構成されており、ＬＵＴ１２４は、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなどの記憶素子から構成されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
また、図１４を用いて整相加算部の参考例を説明する。図２の整相加算部１６では、振動子２６ａ〜２６ｍの数に対応させて位相補正部３６ａ〜３６ｍが設けられているが、それに代えて、図１４の整相加算部１４２では、画像化に使用する周波数帯域の数と振動子２６ａ〜２６ｍの数とを乗算した数の位相補正部１４６ａ〜１４６ｍ・１４７ａ〜１４７ｍが設けられている。すなわち、図２の整相加算部１６では振動子２６ａ〜２６ｍの設置個数と位相補正部３６ａ〜３６ｍの設置個数が等しいのに対し、図１４の整相加算部１４２では、振動子２６ａ〜２６ｍの設置個数の２倍に相当する数の位相補正部１４４ａ〜１４４ｍ・１４５ａ〜１４５ｍが設けられている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
すなわち、本参考例の整相加算部１４２によれば、高調波を用いた撮像法に所望される受信周波数に対して十分なサンプリング周波数を有することができるとともに、振動子２６ａ〜２６ｍの各受信信号を整相するための位相精度を向上することができる。さらに、生体由来や造影剤由来の高調波成分を同時に複数帯域抽出して複数の高周波成分を画像化することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
さらに、図１５を用いて整相加算部の他の参考例を説明する。図１５は２種類の周波数帯域を同時に処理する整相加算部１４３の構成例を示している。図１４の整相加算部１４２では、例えば位相補正部１４４ａ、フィルタ１４６ａ、レート変換部１４８ａ、加算部４４という順に各構成要素が設けられていたのに対し、図１５の整相加算部１４３では、例えば位相補正部１４４ａ、加算部１５０ａ、フィルタ１５２ａ、レート変換部１５４という順に各構成要素が設けられている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
すなわち、図１５に示すとおり、整相加算部１４３には、超音波受信信号をサンプリングするＡＤＣ３２ａ〜３２ｍと、ＡＤＣ３２ａ〜３２ｍの数に相当する遅延部３４ａ〜３４ｍとが設けられている。また、遅延部３４ａ〜３４ｍに２次高調波用に割り当てられた位相補正部１４４ａ〜１４４ｍと３次高調波用に割り当てられた位相補正部１４５ａ〜１４５ｍとがそれぞれ１個ずつ設けられている。例えば、遅延部３４ａには位相補正部１４４ａと位相補正部１４５ａとが設けられており、遅延部３４ｍには位相補正部１４４ｍと位相補正部１４５ｍとが設けられている。そして、位相補正部１４４ａ〜１４４ｍからの出力を加算処理する加算部１５０ａと、位相補正部１４５ａ〜１４５ｍからの出力を加算処理する加算部１５０ｂとが設けられている。また、加算部１５０ａの後段にフィルタ１５２ａが設けられており、加算部１５２ｂの後段にフィルタ１５２ｂが設けられている。そして、フィルタ１５２ａからの出力とフィルタ１５２ｂからの出力をレート変換するレート変換部１５４が備えられている。このような構成にすれば、図１４に示される整相加算部１４２の場合に比べ、フィルタやレート変換部の数を低減することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
なお、図１４及び図１５では、２種類の周波数帯域を画像化する場合の整相加算部１４２及び整相加算部１４３について説明したが、これに限られるものではない。例えば、３種類以上の周波数帯域を画像化する場合、位相補正部、加算部、フィルタ等の設置数を必要に応じて増加すればよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
また、図１６を用いて整相加算部の実施例を説明する。図１６は２本の受信ビームを形成する場合の整相加算部１５６の構成例を示している。整相加算部１５６には、振動子の数に対応したＡＤＣ３２ａ〜３２ｍが設けられており、各々のＡＤＣに遅延部１５８ａ〜１５８ｍと遅延部１６０ａ〜１６０ｍがそれぞれ１個ずつ設けられている。例えば、ＡＤＣ３２ａには遅延部１５８ａと遅延部１６０ａとが設けられており、ＡＤＣ３２ｍには遅延部１５８ｍと遅延部１６０ｍとが設けられている。また、遅延部１５８ａ〜１５８ｍの数に対応して位相補正部１４４ａ〜１４４ｍが設けられており、遅延部１６０ａ〜１６０ｍの数に対応して位相補正部１４５ａ〜１４５ｍが設けられている。そして、位相補正部１４４ａ〜１４４ｍからの出力を加算する加算部１５０ａと、位相補正部１４５ａ〜１４５ｍからの出力を加算する加算部１５０ｂとが設けられている。加算部１５０ａの後段にはフィルタ１５２ａが設けられており、加算部１５０ｂの後段にはフィルタ１５２ｂが設けられている。そのフィルタ１５２ａとフィルタ１５２ｂの出力をレート変換するレート変換部１５４とが設けられている。なお、フィルタ１５２ａ〜１５２ｂは、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタなどからなる帯域フィルタにより構成されている。また、レート変換部１５４は、デシメータやセレクタなどから構成されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
このような整相加算部１５６によれば、フィルタ１５２ａにより第１のビームを位相補正して形成すると同時に、フィルタ１５２ｂにより第２のビームを位相補正して形成することができる。すなわち、波面同期サンプリング整相法において、受信信号を整相するための位相精度を向上させるとともに、同時に複数ビームを形成することができる。その結果、画像のフレームレートや空間分解能を向上させることができる。なお、３本以上のビームを形成する場合は、遅延部、位相補正部、加算部、フィルタ部の数を必要に応じて増加すればよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
【図１】本発明を適用してなる超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】整相加算部の構成例を示している。
【図３】サンプリングクロック生成部の構成例を示している。
【図４】遅延制御部の構成例を示している。
【図５】遅延制御部の他の構成例を示している。
【図６】位相補正部の構成例を示している。
【図７】位相補正制御部の構成例を示している。
【図８】位相補正部と位相補正制御部の他の構成例を示している。
【図９】受信信号の周波数帯域を補正する位相補正部の構成例を示している。
【図１０】受信信号の周波数帯域を補正する位相補正制御部の他の構成例を示している。
【図１１】受信信号の位相と周波数帯域を補正する位相補正部の構成例を示している。
【図１２】受信信号の位相と周波数帯域を補正する位相補正制御部の他の構成例を示している。
【図１３】受信信号の位相と周波数帯域を補正する位相補正制御部の他の構成例を示している。
【図１４】整相加算部の参考例を示している。
【図１５】整相加算部の参考例を示している。
【図１６】整相加算部の実施例を示している。