(57)【要約】【課題】超音波診断装置の受信部において、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器により生じるオフセットの影響を減少させる。【解決手段】超音波振動子１２が受信した受信信号を処理する際に、半数のチャンネルにおいてＡ／Ｄ変換器１８の前後それぞれにおいて信号の正負を反転させる。Ａ／Ｄ変換器の以前においては、平衡信号生成器１６の平衡出力信号の正負を入れ替えてＡ／Ｄ変換器に入力する。さらに、Ａ／Ｄ変換器の出力をインバータ２４で反転させる。２度、反転を行うことにより受信信号は元の信号に戻る。一方、Ａ／Ｄ変換器で発生したオフセットは、インバータ２４で１度反転されるのみなので、反転を行う場合と、反転を行わない場合とで相殺される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に送信された超音波を受信し、受信信号に基づき超音波画像を得る超音波診断装置であって、
複数チャンネルの受信信号ごとに、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手段と、
前記アナログデジタル変換を行う前に、前記複数チャンネルの半数の受信信号に対し、正負を反転させるアナログ反転手段と、
前記アナログ反転手段により受信信号の正負を反転させたチャンネルの受信信号に対し、前記アナログデジタル変換を行った後に正負を反転させるデジタル反転手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、前記アナログ反転とデジタル反転を行うチャンネルと、これらの反転処理を行わないチャンネルは交互に配列されていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波診断装置において、前記アナログ反転手段は、シングルエンド信号より平衡信号を生成する平衡信号生成器を含み、生成した平衡信号の正負を入れ替えて前記アナログデジタル変換手段に入力する手段であ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】
本発明は、生体内に送信された超音波を受信し、受信信号に基づき超音波画像を得る超音波診断装置であって、その受信信号の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、生体内に送信された超音波を、探触子に配列された複数の超音波振動子で受信して電気信号に変換し、この信号に基づき生体内部の断層画像などの画像を形成する。画像形成を行うために、個々の振動子からの受信信号は、アナログ信号からデジタル信号へ変換処理され、デジタル信号において整相加算される。整相加算、すなわち各デジタル信号に対し、それぞれ所定量の遅延をさせ加算を行うことにより受信ビームを形成することができる。
【０００３】
振動子からのアナログ信号をデジタル信号へ変換処理するアナログデジタル変換（以下Ａ／Ｄ変換と記す）器が、オフセット成分（ＤＣ成分）を有していると、整相加算によりそのオフセット成分が加算され、個々のオフセットが小さなものであっても、加算信号においては大きなものとなる場合がある。オフセットが大きくなると、それ以降の回路のダイナミックレンジを事実上狭めてしまう。下記特許文献１および特許文献２には、個々の振動子に対応したチャンネルごとにオフセット分を調整する技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９５８０５号公報
【特許文献２】特開２００２−８５４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の公報に記載された技術は、個々のチャンネルごとにオフセット分を調整するものであるが、超音波診断装置においてはチャンネル数は多く、個々に調整のための回路を設け、また調整を行うのは、大きな負担となる。
【０００６】
本発明は、簡易な構成により、Ａ／Ｄ変換器のオフセットの影響を小さくする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる超音波診断装置は、複数チャンネルの受信信号ごとに、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換を行う前に、前記複数チャンネルの半数の受信信号に対し、正負を反転させるアナログ反転手段と、前記アナログ反転手段により受信信号の正負を反転させたチャンネルの受信信号に対し、前記Ａ／Ｄ変換を行った後に正負を反転させるデジタル反転手段とを有している。
【０００８】
また、前記アナログ反転とデジタル反転を行うチャンネルと、これらの反転処理を行わないチャンネルは交互に配列されるようにできる。
【０００９】
また、前記アナログ反転手段は、シングルエンド信号より平衡信号を生成する平衡信号生成器を含み、生成した平衡信号の正負を入れ替えて前記Ａ／Ｄ変換手段に入力する手段とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構成で、Ａ／Ｄ変換器のオフセットの影響を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の超音波診断装置の要部構成を示すブロック図である。超音波探触子１０には、複数、例えば４８、９６個などの多数の超音波振動子１２が配列されており、これらの超音波振動子１２は送信回路（不図示）からの信号により駆動され、生体内に超音波を送信する。超音波振動子１２は、更に生体内で反射した超音波を受信して、電気信号に変換する。この電気信号は、診断装置の本体１４に送られ、信号処理が行われる。個々の超音波振動子１２に対して、それぞれに受信回路が設けられており、１個の超音波振動子１２に対応する受信回路をチャンネルと呼ぶ。したがって、９６個の超音波振動子１２を備えた装置は、９６チャンネルの受信回路を備えている。
【００１２】
超音波振動子１２からの受信信号は、いわゆるシングルエンド信号であり、この信号を平衡信号生成器１６にて対をなす平衡信号に変換する。シングルエンド信号は、基準の値からの差として、刻々の信号の値を表すものであるのに対し、平衡信号は対称な二つの波形の差として信号の値を表すものである。平衡信号に変換された受信信号はＡ／Ｄ変換器１８に送られるが、このとき半数のチャンネルにおいては、極性を反転させて、Ａ／Ｄ変換器１８に入力される。図１においては、上から奇数番目のチャンネルは、平衡信号生成器１６とＡ／Ｄ変換器１８の正端子同士、負端子同士が接続されるが、偶数番目のチャンネルは、正端子と負端子、負端子と正端子が接続されている。この偶数番目のチャンネルの接続によって、Ａ／Ｄ変換器１８に入力される受信信号は、正負が反転された信号となる。つまり、平衡信号生成器１６とＡ／Ｄ変換器１８の接続の方法がアナログ信号を反転処理するものとなっている。
【００１３】
奇数番目のＡ／Ｄ変換器１８の出力は遅延器２０に送られ、ここで所定の遅延量が与えられて更に加算器２２に送られる。偶数番目のＡ／Ｄ変換器１８の出力については、前述のように入力が正負反転しているので、これも正負が反転しており、これを再度反転させるために、インバータ２４が設けられている。すなわち、偶数番目のＡ／Ｄ変換器１８の出力は、インバータ２４にて正負が反転された後、遅延器２０に入力される。遅延器２０においては、奇数番目のチャンネルと同様、所定の遅延量が与えられて加算器２２に送られる。インバータ２４は、Ａ／Ｄ変換器１８のデジタル出力の各ビットを反転させて、信号の反転を行う。超音波振動子１２からの受信信号は、２度の反転処理を経ることにより元の波形に戻る。一方、各Ａ／Ｄ変換器１８で発生するオフセットは、これらが等しいとすれば、偶数番目のチャンネルにおいてインバータ２４を介しているために、奇数番目のチャンネルと偶数番目のチャンネルとで正負が異なる値となる。したがって、これらを加算することで、オフセットが相殺される。
【００１４】
加算器２２で加算された信号は、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）などの画像処理に係る回路に送られ、超音波画像の形成が行われる。この画像形成については、周知の技術を利用することができ、説明は省略する。
【００１５】
実際には、各チャンネルのＡ／Ｄ変換器１８のオフセットが等しくなるわけではないが、同一ロットで生産されたＡ／Ｄ変換器１８のオフセットは、近い値となると考えられ、半数のチャンネルのオフセットが反転すれば、加算結果は小さな値となることが期待できる。また、常に、全ての超音波振動子１２で超音波の送受信を行っていれば、反転を行うチャンネルと、通常のチャンネルをどのような順序で配置してもよい。しかし、送受信の開口制御、すなわち送受信に関与する振動子を限定する場合があり、この場合には、通常のチャンネルと反転するチャンネルとを交互に配置しておくことにより、開口の範囲により加算後のオフセットの変化を少なくすることができる。例えば、全４８チャンネルの場合、開口制御により１回の送受信に係る超音波振動子が連続する２４個である場合、第１番目から第２４番目の振動子が送受信に関与する場合と、第１３番目から第３６番目が関与する場合と、第２５番目から第４８番目が関与する場合などそれぞれで、同数の通常のチャンネルと反転のチャンネルが含まれることが必要である。これを達成するためには、通常のチャンネルと反転のチャンネルを交互に配置すればよいことが分かる。なお、超音波探触子１０上の振動子１２の配列順序と、本体１４の受信回路のチャンネルの配列順序は、通常同じ並びになっており、受信回路のチャンネルが通常・反転で交互に配置されるということは、振動子も、通常のチャンネルに接続されるものと、反転のチャンネルに接続されるものとが交互に配列される。
【００１６】
図２は、受信信号およびこの信号を処理した処理信号の波形を示す図である。上段、すなわち（ａ）および（ｂ）は、反転処理を行わない通常のチャンネルの信号波形、下段（ｃ）〜（ｆ）は、反転処理を行うチャンネルの信号波形を示している。また、図には、ダイナミックレンジの上限（＋ＦＳ）、下限（−ＦＳ）が合わせて示されている。
【００１７】
通常のチャンネル、反転のチャンネルの双方に対し、（ａ）と（ｃ）に示されるように同じ波形の信号（振幅Ａ）を入力する。このときの信号波形は、ダイナミックレンジの中央値を中心としており、ダイナミックレンジの上限、下限に対して同等の余裕がある。通常のレンジにおいては、入力信号に対してＡ／Ｄ変換処理がなされ、＋δのオフセットを有する（ｂ）に示す波形を得る。また、オフセット分だけダイナミックレンジ上限側に余裕がなくなっている。
【００１８】
一方、反転のチャンネルにおいては、入力信号に対して、まず反転処理がなされ、（ｄ）に示す波形を得る。続いて、Ａ／Ｄ変換処理がなされ（ｅ）に示し波形が得られる。この波形は、各Ａ／Ｄ変換器のオフセットが等しいと想定しているので、（ｄ）の波形に対して＋δのオフセットを有する波形である。そして、再度反転処理を行い、（ｆ）に示す波形を得る。（ｂ）と（ｆ）の波形を比較すると、オフセット、すなわち直流成分の正負が異なるが、交流成分は同一の波形が得られている。したがって、（ｂ）と（ｆ）を加算した信号と、本来の入力信号である（ａ）と（ｃ）を加算した信号とは等しくなる。つまり、加算された信号からは、オフセットの影響を排除することができる。
【００１９】
以上の実施形態においては、通常処理のチャンネルも、反転処理のチャンネルも平衡信号生成器１６を通過しており、単に接続方法が異なっているだけであるので、反転処理の有無によって信号の位相が変化することはない。また、インバータ２４についても、１クロック周期以内に、全ビットの反転処理が終了すれば、事実上遅延は生ぜず、実際に１周期以内に処理は終了する。
【００２０】
以上の実施形態においては、平衡信号の正負を入れ替えることでアナログ信号の反転処理を実現したが、シングルエンド信号を反転させる反転回路を用いて反転処理を行うように構成することもできる。この場合には、反転回路の位相遅れを調整することが必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の超音波診断装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における信号処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２２】
１２  超音波振動子、１６  平衡信号生成部、１８  Ａ／Ｄ変換器、２０  遅延器、２２  加算器、２４  インバータ。
【図１】
2005334300.tif 000003
【図２】
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