JP2001224589A - 超音波撮像システム及びその方法 - Google Patents
超音波撮像システム及びその方法Info
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- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 走査変換器を使用せず、表示素子の画素に対
応する点で直接受信集束して映像データを表示するシス
テム及びその方法を提供する。 【解決手段】 オブジェクトを取り囲む予め決められた
各走査線上の点に集束されるべき超音波信号を送信し、
送信された超音波信号の反射信号を受信し格納し、一つ
の選択点を含んで仮像走査線上の複数の点からトランス
デューサ各々に到達した反射信号の特性を決定して表示
素子の該選択点に対する表示データを計算し、表示素子
の他の画素に対して上記過程を繰り返すことによって、
高画質の超音波映像を表示することができる。
応する点で直接受信集束して映像データを表示するシス
テム及びその方法を提供する。 【解決手段】 オブジェクトを取り囲む予め決められた
各走査線上の点に集束されるべき超音波信号を送信し、
送信された超音波信号の反射信号を受信し格納し、一つ
の選択点を含んで仮像走査線上の複数の点からトランス
デューサ各々に到達した反射信号の特性を決定して表示
素子の該選択点に対する表示データを計算し、表示素子
の他の画素に対して上記過程を繰り返すことによって、
高画質の超音波映像を表示することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像システムに関
し、特に、表示の画素に対応する点での受信集束を行う
超音波撮像システム及びその方法に関する。
し、特に、表示の画素に対応する点での受信集束を行う
超音波撮像システム及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波撮像システムは、超音波を目標オ
ブジェクトに出射してそれから反射された信号を処理す
ることによって、オブジェクトへの物理的な侵入なし
に、該オブジェクトの映像を取り出すことができ、医療
診断分野で広く用いられている。通常、超音波撮像シス
テムは超音波トランスデューサ列またはプローブを用い
て超音波オブジェクトに向けて発生し、それから反射さ
れた超音波を受信する。超音波トランスデューサ列から
発生される超音波パルスは、各トランスデューサにおけ
る超音波発生タイミングを調節することによって所定位
置に焦点が合わせられる。
ブジェクトに出射してそれから反射された信号を処理す
ることによって、オブジェクトへの物理的な侵入なし
に、該オブジェクトの映像を取り出すことができ、医療
診断分野で広く用いられている。通常、超音波撮像シス
テムは超音波トランスデューサ列またはプローブを用い
て超音波オブジェクトに向けて発生し、それから反射さ
れた超音波を受信する。超音波トランスデューサ列から
発生される超音波パルスは、各トランスデューサにおけ
る超音波発生タイミングを調節することによって所定位
置に焦点が合わせられる。
【０００３】図１は、各トランスデューサからの超音波
発生タイミングを調節して各トランスデューサから特定
点までの距離が異なり生じる伝搬遅延を補償することを
説明するための模式図である。図１に示したような順次
的タイミング調節によって、各トランスデューサからの
超音波パルスは特定点上に同時に至ることとなる。
発生タイミングを調節して各トランスデューサから特定
点までの距離が異なり生じる伝搬遅延を補償することを
説明するための模式図である。図１に示したような順次
的タイミング調節によって、各トランスデューサからの
超音波パルスは特定点上に同時に至ることとなる。
【０００４】また、各トランスデューサの超音波受信タ
イミングを順次的に調節して特定点から反射される超音
波信号を同時に受信することができる。即ち、あるトラ
ンスデューサから特定点までの距離が長ければ、該当ト
ランスデューサの受信遅延時間を増加して、他のトラン
スデューサと同様に超音波パルスを同時に受信すること
となる。
イミングを順次的に調節して特定点から反射される超音
波信号を同時に受信することができる。即ち、あるトラ
ンスデューサから特定点までの距離が長ければ、該当ト
ランスデューサの受信遅延時間を増加して、他のトラン
スデューサと同様に超音波パルスを同時に受信すること
となる。
【０００５】正確なオブジェクト映像を得るためには、
該オブジェクト上の多様な位置に超音波信号を集束させ
る必要がある。しかし、オブジェクト上のある一点に集
束される超音波パルスを送信した後、オブジェクト上の
他の点に超音波パルスを送信するためには、最も遠い位
置から反射された反射波を含んで全ての反射波を受信す
るまでに超音波パルス送信を待機しなければならない。
従って、送信集束点の個数を増加すると、映像取得に必
要な時間を増加させ、フレーム率を低下させる短所があ
る。各走査線が単一の点のみに送信集束する場合、フレ
ーム率は次の通り表現される。
該オブジェクト上の多様な位置に超音波信号を集束させ
る必要がある。しかし、オブジェクト上のある一点に集
束される超音波パルスを送信した後、オブジェクト上の
他の点に超音波パルスを送信するためには、最も遠い位
置から反射された反射波を含んで全ての反射波を受信す
るまでに超音波パルス送信を待機しなければならない。
従って、送信集束点の個数を増加すると、映像取得に必
要な時間を増加させ、フレーム率を低下させる短所があ
る。各走査線が単一の点のみに送信集束する場合、フレ
ーム率は次の通り表現される。
【数１】 ここで、ＦＲはフレーム率、Ｄは走査深さ、ｖは媒体内
の超音波伝搬速度、Ｎは走査線の個数である。上記式１
から分かるように、走査線の個数を増やすことはフレー
ム率を落とすので、これらの変数間にはトレードオフが
必要である。
の超音波伝搬速度、Ｎは走査線の個数である。上記式１
から分かるように、走査線の個数を増やすことはフレー
ム率を落とすので、これらの変数間にはトレードオフが
必要である。
【０００６】このため、図２に示したように、診断領域
全体をカーバするためにＮ個の走査線よりなる放射状走
査パターンが通常用いられ、所定の多数点に超音波がＮ
個走査線に沿って順次的に出射される。また、図２に示
したような放射状走査線パターンの外には、並列式走査
線パターンが広く用いられている。
全体をカーバするためにＮ個の走査線よりなる放射状走
査パターンが通常用いられ、所定の多数点に超音波がＮ
個走査線に沿って順次的に出射される。また、図２に示
したような放射状走査線パターンの外には、並列式走査
線パターンが広く用いられている。
【０００７】このような走査技法を用いる場合、各走査
線に対応する点のみで受信集束が行われ、オブジェクト
に対するデータ集まりを各走査線の対応点だけで可能と
なる。
線に対応する点のみで受信集束が行われ、オブジェクト
に対するデータ集まりを各走査線の対応点だけで可能と
なる。
【０００８】表示素子のスクリーンには、通常マトリク
ス状に配列された多数の画素が設けられ、各画素は映像
を形成するために表示データを有するべきである。図３
は、動的受信集束法によって取得したデータを用いて表
示素子の各画素に対する表示データを生成するための走
査変換器３２を説明する図面である。
ス状に配列された多数の画素が設けられ、各画素は映像
を形成するために表示データを有するべきである。図３
は、動的受信集束法によって取得したデータを用いて表
示素子の各画素に対する表示データを生成するための走
査変換器３２を説明する図面である。
【０００９】走査変換器３２は、走査線上の所定の点で
受信集束されたデータを格納し、殆どの表示素子で用い
られる水平走査線表示形式に変換する。動的受信集束技
法を用いて取得した目標オブジェクトに関するデータは
走査線上の集束点に制限される。これらの集束点は表示
素子で目標オブジェクトの映像を示し得る実際画素点と
必ず一致するものではない（以下、表示素子における画
素位置に対応する実際画素点を単に“画素点”と称
す）。従って、走査変換器３２は表示素子における全画
素に対する表示データを提供するために補間プロセスを
行わなければならない。例えば、図４に示したような放
射状の走査パターンにおいて、超音波信号が遠く進行す
るほど隣接した走査線間の間隔が増加するため、走査線
上の点に対応しない画素点の数が増加するようになる。
その結果、各画素点に対する表示データは動的集束によ
って直に集められないことになる。走査変換器３２は各
画素に対する表示データを該当画素に最近した走査線上
の集束点を用いて補間して決定する。並列式走査線パタ
ーンの場合には、表示素子の画素中には走査線上の各点
と一致しない画素もある。従って、そのような並列式走
査線パターンの場合にも前述した走査変換器が必要とな
る。
受信集束されたデータを格納し、殆どの表示素子で用い
られる水平走査線表示形式に変換する。動的受信集束技
法を用いて取得した目標オブジェクトに関するデータは
走査線上の集束点に制限される。これらの集束点は表示
素子で目標オブジェクトの映像を示し得る実際画素点と
必ず一致するものではない（以下、表示素子における画
素位置に対応する実際画素点を単に“画素点”と称
す）。従って、走査変換器３２は表示素子における全画
素に対する表示データを提供するために補間プロセスを
行わなければならない。例えば、図４に示したような放
射状の走査パターンにおいて、超音波信号が遠く進行す
るほど隣接した走査線間の間隔が増加するため、走査線
上の点に対応しない画素点の数が増加するようになる。
その結果、各画素点に対する表示データは動的集束によ
って直に集められないことになる。走査変換器３２は各
画素に対する表示データを該当画素に最近した走査線上
の集束点を用いて補間して決定する。並列式走査線パタ
ーンの場合には、表示素子の画素中には走査線上の各点
と一致しない画素もある。従って、そのような並列式走
査線パターンの場合にも前述した走査変換器が必要とな
る。
【００１０】図５は、従来の動的受信集束技法を用いる
超音波撮像システムのブロック図である。超音波トラン
スデューサ列５１は走査線上の所定の点に焦点が含まれ
る超音波信号を順次的に送信する。一つの走査線に対す
る超音波送信が完了した後に、各トランスデューサは反
射される超音波信号を受信し、ビーム形成部５２は走査
線上の多数の点から受信した超音波を集束する。
超音波撮像システムのブロック図である。超音波トラン
スデューサ列５１は走査線上の所定の点に焦点が含まれ
る超音波信号を順次的に送信する。一つの走査線に対す
る超音波送信が完了した後に、各トランスデューサは反
射される超音波信号を受信し、ビーム形成部５２は走査
線上の多数の点から受信した超音波を集束する。
【００１１】このビーム形成部５２の動作に対しては図
６を参照して詳しく説明する。図６は、従来の超音波撮
像システムにおいて受信集束の際、超音波伝搬遅延時間
の計算を説明するための模式図であって、全体Ｍ個のト
ランスデューサの中からＭ個のチャンネルが送受信両方
にて用いられる場合の例である。ここで、Ｍ個のチャン
ネルは、半径Ｒ（ｍｍ）及び送信角度θｍａｘにて曲線
アレイに配列される。図６中の座標に各々位置したＭ個
のチャンネルまたはトランスデューサを利用して深さＺ
だけ離れた実際走査線６１上の点（ｘ，ｙ）で受信集束
する場合に、超音波信号が点（ｘ，ｙ）から反射され点
(ｘｅｍ，ｙｅｍ)に位置するｍ番目のトランスデューサ
まで到達するのにかかる伝搬遅延時間は下記式のように
表現される。
６を参照して詳しく説明する。図６は、従来の超音波撮
像システムにおいて受信集束の際、超音波伝搬遅延時間
の計算を説明するための模式図であって、全体Ｍ個のト
ランスデューサの中からＭ個のチャンネルが送受信両方
にて用いられる場合の例である。ここで、Ｍ個のチャン
ネルは、半径Ｒ（ｍｍ）及び送信角度θｍａｘにて曲線
アレイに配列される。図６中の座標に各々位置したＭ個
のチャンネルまたはトランスデューサを利用して深さＺ
だけ離れた実際走査線６１上の点（ｘ，ｙ）で受信集束
する場合に、超音波信号が点（ｘ，ｙ）から反射され点
(ｘｅｍ，ｙｅｍ)に位置するｍ番目のトランスデューサ
まで到達するのにかかる伝搬遅延時間は下記式のように
表現される。
【数２】
【００１２】ｍ番目のトランスデューサに至る全てのＲ
Ｆ信号の中、点（ｘ，ｙ）から反射された信号を読出す
ためには、送信を始めてから受信するまで必要とする時
間を考慮しなければならない。上記式において、ｔ
ｔ,ｄｍは送信後、点（ｘ，ｙ）に到達するまでかかる
時間であり、ｔｒ,ｄｍは超音波信号が点（ｘ，ｙ）か
ら反射されてからｍ番目のトランスデューサに到達する
までかかる時間である。送信時には全てのトランスデュ
ーサからの超音波信号が実際走査線上６１の予め定めら
れた点に同時に到達するように、各トランスデューサの
送信タイミングを調節する。従って、送信時、各トラン
スデューサから実際走査線６１上の点（ｘ，ｙ）に到達
するのにかかる時間は全て同一であると仮定し得る。そ
のような伝搬遅延時間を用いて、各トランスデューサは
点（ｘ，ｙ）から反射されて受信した信号を読出し、こ
れらの受信信号を組合せすることによって点（ｘ，ｙ）
での受信集束データを求めることができる。
Ｆ信号の中、点（ｘ，ｙ）から反射された信号を読出す
ためには、送信を始めてから受信するまで必要とする時
間を考慮しなければならない。上記式において、ｔ
ｔ,ｄｍは送信後、点（ｘ，ｙ）に到達するまでかかる
時間であり、ｔｒ,ｄｍは超音波信号が点（ｘ，ｙ）か
ら反射されてからｍ番目のトランスデューサに到達する
までかかる時間である。送信時には全てのトランスデュ
ーサからの超音波信号が実際走査線上６１の予め定めら
れた点に同時に到達するように、各トランスデューサの
送信タイミングを調節する。従って、送信時、各トラン
スデューサから実際走査線６１上の点（ｘ，ｙ）に到達
するのにかかる時間は全て同一であると仮定し得る。そ
のような伝搬遅延時間を用いて、各トランスデューサは
点（ｘ，ｙ）から反射されて受信した信号を読出し、こ
れらの受信信号を組合せすることによって点（ｘ，ｙ）
での受信集束データを求めることができる。
【００１３】図５を再び参照すれば、各走査線上の多数
の点に対する受信集束を反復することによって、目標オ
ブジェクトの映像データ５３が得られる。この映像デー
タ５３は信号処理及び走査変換器５４にて表示素子の各
画素に対応する値に変換される。ビーム形成部５２は各
走査線上の点で受信集束されたデータを格納する。この
過程にて反射信号に含まれた情報の一部が失われる。即
ち、図４に示したように、ビーム形成部５２は隣接した
走査線間の画素点に関連するデータは提供しないため、
走査変換器５４は隣接した走査線の映像データに基づく
補間を通じてこれらの点に対する映像データを生成す
る。しかしながら、そのような補間法は図５に示したよ
うに、歪曲された映像５５をもたらす。
の点に対する受信集束を反復することによって、目標オ
ブジェクトの映像データ５３が得られる。この映像デー
タ５３は信号処理及び走査変換器５４にて表示素子の各
画素に対応する値に変換される。ビーム形成部５２は各
走査線上の点で受信集束されたデータを格納する。この
過程にて反射信号に含まれた情報の一部が失われる。即
ち、図４に示したように、ビーム形成部５２は隣接した
走査線間の画素点に関連するデータは提供しないため、
走査変換器５４は隣接した走査線の映像データに基づく
補間を通じてこれらの点に対する映像データを生成す
る。しかしながら、そのような補間法は図５に示したよ
うに、歪曲された映像５５をもたらす。
【００１４】このため、走査線の数を増やして隣接した
走査線間の間隔が狭く維持されるようにしなければなら
ないが、これはリアルタイムで且つ高速フレーム率が必
須な超音波撮像システムには不適合である。従って、走
査線の数を増やすことなく、映像の歪曲を防止すること
ができる超音波撮像システムが要求される。
走査線間の間隔が狭く維持されるようにしなければなら
ないが、これはリアルタイムで且つ高速フレーム率が必
須な超音波撮像システムには不適合である。従って、走
査線の数を増やすことなく、映像の歪曲を防止すること
ができる超音波撮像システムが要求される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、走査変換器を使用せず、画素点（即ち、表示素
子の画素に対応する診断領域内の点）で直接受信集束し
たデータを表示する超音波撮像システム及びその方法を
提供することにある。
目的は、走査変換器を使用せず、画素点（即ち、表示素
子の画素に対応する診断領域内の点）で直接受信集束し
たデータを表示する超音波撮像システム及びその方法を
提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の好適実施例による超音波撮像システム
は、表示素子と、超音波信号をオブジェクトに向けて送
信する複数のトランスデューサと、前記送信された超音
波信号に応じて、前記トランスデューサ各々により受信
された信号を格納する格納手段と、前記格納手段に格納
された信号を用いて、前記表示素子の各画素に対応す
る、前記オブジェクトの選択点で受信集束された超音波
信号の値を計算して前記表示素子に表示する信号処理手
段とを含むことを特徴とする。本発明の他の好適実施例
による超音波撮像方法は、超音波信号をオブジェクトに
向けて送信し、該オブジェクトから反射される超音波信
号を受信して前記オブジェクトの映像を表示する方法で
あって、前記オブジェクトを取り囲む予め決められた各
走査線上の点に集束されるべき超音波信号を送信する段
階と、前記送信された超音波信号の反射信号を受信し格
納する段階と、選択点を含んで、仮像走査線上の複数の
点から前記トランスデューサ各々に到達した前記反射信
号の特性を決定することによって、前記表示素子の画素
に対応する前記オブジェクトの前記選択点に対する表示
データを計算する段階と、前記表示素子の他の画素に対
して上記の段階を繰り返す段階を含み、前記反射信号は
前記予め決められた走査線のうち、前記仮像走査線に最
も隣接した走査線に送信された前記超音波信号に対応す
る。
めに、本発明の好適実施例による超音波撮像システム
は、表示素子と、超音波信号をオブジェクトに向けて送
信する複数のトランスデューサと、前記送信された超音
波信号に応じて、前記トランスデューサ各々により受信
された信号を格納する格納手段と、前記格納手段に格納
された信号を用いて、前記表示素子の各画素に対応す
る、前記オブジェクトの選択点で受信集束された超音波
信号の値を計算して前記表示素子に表示する信号処理手
段とを含むことを特徴とする。本発明の他の好適実施例
による超音波撮像方法は、超音波信号をオブジェクトに
向けて送信し、該オブジェクトから反射される超音波信
号を受信して前記オブジェクトの映像を表示する方法で
あって、前記オブジェクトを取り囲む予め決められた各
走査線上の点に集束されるべき超音波信号を送信する段
階と、前記送信された超音波信号の反射信号を受信し格
納する段階と、選択点を含んで、仮像走査線上の複数の
点から前記トランスデューサ各々に到達した前記反射信
号の特性を決定することによって、前記表示素子の画素
に対応する前記オブジェクトの前記選択点に対する表示
データを計算する段階と、前記表示素子の他の画素に対
して上記の段階を繰り返す段階を含み、前記反射信号は
前記予め決められた走査線のうち、前記仮像走査線に最
も隣接した走査線に送信された前記超音波信号に対応す
る。
【００１７】本発明による受信集束法は、各トランスデ
ューサにより受信された全てのＲＦデータを格納し、こ
のデータを用いて各画素に対応する点にて受信集束を直
接に行う。それによって従来制限された走査線に用いら
れた補間法によって生じる映像歪曲を大きく減らすこと
ができる。また、本発明は広範囲の送信角を有する高フ
レーム率、高分解能のシステムに有用であり、ディジタ
ル走査変換器のような高価のハードウェアを設けられな
い小型システムにも有用である。
ューサにより受信された全てのＲＦデータを格納し、こ
のデータを用いて各画素に対応する点にて受信集束を直
接に行う。それによって従来制限された走査線に用いら
れた補間法によって生じる映像歪曲を大きく減らすこと
ができる。また、本発明は広範囲の送信角を有する高フ
レーム率、高分解能のシステムに有用であり、ディジタ
ル走査変換器のような高価のハードウェアを設けられな
い小型システムにも有用である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て、図面を参照しながらより詳しく説明する。
て、図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００１９】本発明の一実施例による、画素点で直接受
信集束する原理を図７を参照しながら説明する。図７は
超音波撮像システムで実際走査線上にいない画素点で受
信集束する場合の伝搬遅延時間の算を説明するための図
面である。図７に示したように、表示素子の画素に対応
する際診断領域内の点(即ち、画素点)が実際走査線６１
上に存在しないことも有り得る。本発明は、送信集束さ
れ実際走査線上の画素点のみで超音波信号を受信集束す
ることではなく、全ての画素点から超音波信号を受信集
束することを特徴とする。
信集束する原理を図７を参照しながら説明する。図７は
超音波撮像システムで実際走査線上にいない画素点で受
信集束する場合の伝搬遅延時間の算を説明するための図
面である。図７に示したように、表示素子の画素に対応
する際診断領域内の点(即ち、画素点)が実際走査線６１
上に存在しないことも有り得る。本発明は、送信集束さ
れ実際走査線上の画素点のみで超音波信号を受信集束す
ることではなく、全ての画素点から超音波信号を受信集
束することを特徴とする。
【００２０】超音波信号が任意の点（ｘｉｌ，ｙｊｌ）
から反射されて点（ｘｅｍ，ｙｅｍ）に位置するｍ番目
のトランスデューサまで到達するのにかかる伝搬遅延時
間は下記式のようである。ここで、任意点（ｘｉｌ，ｙ
ｊｌ）は必ず表示画面の画素点に対応することはない。
から反射されて点（ｘｅｍ，ｙｅｍ）に位置するｍ番目
のトランスデューサまで到達するのにかかる伝搬遅延時
間は下記式のようである。ここで、任意点（ｘｉｌ，ｙ
ｊｌ）は必ず表示画面の画素点に対応することはない。
【数３】 ここで、ｔｔ,ｄｍは送信後に点（ｘｉｌ，ｙｊｌ）に
到達するまでかかる伝搬時間であり、ｔｒ,ｄｍは超音
波信号が点（ｘｉｌ，ｙｊｌ）から反射された後、ｍ番
目のトランスデューサに到達するまでかかる伝搬時間で
ある。
到達するまでかかる伝搬時間であり、ｔｒ,ｄｍは超音
波信号が点（ｘｉｌ，ｙｊｌ）から反射された後、ｍ番
目のトランスデューサに到達するまでかかる伝搬時間で
ある。
【００２１】上記式を用いて所定の画素点からの伝搬時
間が計算されれば、この計算された時間に基づいて画素
点（ｘｉｌ，ｙｊｌ）から反射されてトランスデューサ
に到達した超音波信号が読出される。Ｍ個のトランスデ
ューサ各々に対して、式３を用いて画素点（ｘｉｌ，ｙ
ｊｌ）から反射されて受信された信号を読出す。読出し
た信号を組合せすることによって、該当画素点から反射
された超音波信号の特性が生成できる。こうして、結
局、表示素子の全ての画素に対する表示データを補間な
どの処理なく直接求められる。
間が計算されれば、この計算された時間に基づいて画素
点（ｘｉｌ，ｙｊｌ）から反射されてトランスデューサ
に到達した超音波信号が読出される。Ｍ個のトランスデ
ューサ各々に対して、式３を用いて画素点（ｘｉｌ，ｙ
ｊｌ）から反射されて受信された信号を読出す。読出し
た信号を組合せすることによって、該当画素点から反射
された超音波信号の特性が生成できる。こうして、結
局、表示素子の全ての画素に対する表示データを補間な
どの処理なく直接求められる。
【００２２】図８は、画素点に隣接した実際走査線を用
いて表示画面の画素に対する表示データを求める方法を
説明するための模式図である。所定の走査線に対する送
受信のために、総Ｎ個のチャンネル中でＭ個のチャンネ
ルまたはトランスデューサを用い、半径Ｒ（ｍｍ）、走
査の角度θｍａｘ，走査深さＤ（ｍｍ）にて曲面配列さ
れたアレイを用いる場合を説明する。本発明の方法では
先ず曲面配列アレイから入力されたＲＦデータを次の通
り格納する。頂点（ｘＡ，ｙＡ）を中心に放射状に△θ
だけ離れて分布するＮ個の走査線のうちの一つに超音波
信号を送信集束した後に、Ｍ個のトランスデューサ各々
によって受信された信号を所定の周波数ｆｓでサンプリ
ングして格納する。図８において四角形の枠８６は超音
波映像が最終に表示されるべき表示画面であって、Ｎｘ
×Ｎｙだけの基本画素からなっており、Ｎｘは１列当た
りの画素数であり、Ｎｙは１行当たりの画素数である。
いて表示画面の画素に対する表示データを求める方法を
説明するための模式図である。所定の走査線に対する送
受信のために、総Ｎ個のチャンネル中でＭ個のチャンネ
ルまたはトランスデューサを用い、半径Ｒ（ｍｍ）、走
査の角度θｍａｘ，走査深さＤ（ｍｍ）にて曲面配列さ
れたアレイを用いる場合を説明する。本発明の方法では
先ず曲面配列アレイから入力されたＲＦデータを次の通
り格納する。頂点（ｘＡ，ｙＡ）を中心に放射状に△θ
だけ離れて分布するＮ個の走査線のうちの一つに超音波
信号を送信集束した後に、Ｍ個のトランスデューサ各々
によって受信された信号を所定の周波数ｆｓでサンプリ
ングして格納する。図８において四角形の枠８６は超音
波映像が最終に表示されるべき表示画面であって、Ｎｘ
×Ｎｙだけの基本画素からなっており、Ｎｘは１列当た
りの画素数であり、Ｎｙは１行当たりの画素数である。
【００２３】以下、画素点（ｘｉ，ｙｊ）に最も隣接し
た一つの実際走査線に対するＲＦデータを用いて直接受
信集束する場合を説明する（１≦ｉ≦Ｎｘ，１≦ｊ≦Ｎ
ｙ）。先ず、画素点（ｘｉ，ｙｊ）と頂点（ｘＡ，
ｙＡ）とをつなぐ仮想走査線に最も隣接し、次の条件を
満す実際走査線を求める。
た一つの実際走査線に対するＲＦデータを用いて直接受
信集束する場合を説明する（１≦ｉ≦Ｎｘ，１≦ｊ≦Ｎ
ｙ）。先ず、画素点（ｘｉ，ｙｊ）と頂点（ｘＡ，
ｙＡ）とをつなぐ仮想走査線に最も隣接し、次の条件を
満す実際走査線を求める。
【数４】 ここで、θｘiｙiは画素点ｘｉ，ｙｊと頂点ｘＡ，ｙＡ
をつなぐ仮想走査線と第１走査線との間の角度であり、
θｋはｋ番目の実際走査線と第１走査線との間の角度で
ある。仮想走査線に最も近接した実際走査線が求められ
ると、画素点（ｘｉ，ｙｊ）での受信集束データを得る
ため、超音波信号がｋ番目の実際走査線に送信集束した
後、受信されたＲＦデータが用いられる。
をつなぐ仮想走査線と第１走査線との間の角度であり、
θｋはｋ番目の実際走査線と第１走査線との間の角度で
ある。仮想走査線に最も近接した実際走査線が求められ
ると、画素点（ｘｉ，ｙｊ）での受信集束データを得る
ため、超音波信号がｋ番目の実際走査線に送信集束した
後、受信されたＲＦデータが用いられる。
【００２４】画素点（ｘｉ，ｙｊ）に対する表示データ
を得るため、仮想走査線上の画素点（ｘｉ，ｙｊ）を含
むＬ個の点（ｘｉｌ，ｙｊｌ〜ｘｉＬ，ｙｊＬ）で受信
集束したデータを求める。選択した画素の周りの多数画
素に対するデータが必要であることは、画素点（ｘｉ，
ｙｊ）の受信集束データを直接用いず、Ｌ個の点で形成
された包絡線波形を用いて画素点の表示データを決定す
るためである。即ち、仮想走査線上の画素点（ｘｉｌ，
ｙｊｌ）より画素点（ｘｉＬ，ｙｊＬ）までのＬ個の点
に対する超音波信号情報が受信集束によって求められ
た。このような情報によって表現された波形は図９に示
したように決まる。関心のある画素点で実際の検出信号
が小丸９１に表現されるが、画素に対する有効データは
波形上で丸９２に表現される。上記の過程を表示素子の
画面を構成する全ての画素点を対して繰り返すことによ
って、目標オブジェクトに対する映像が獲得できる。
を得るため、仮想走査線上の画素点（ｘｉ，ｙｊ）を含
むＬ個の点（ｘｉｌ，ｙｊｌ〜ｘｉＬ，ｙｊＬ）で受信
集束したデータを求める。選択した画素の周りの多数画
素に対するデータが必要であることは、画素点（ｘｉ，
ｙｊ）の受信集束データを直接用いず、Ｌ個の点で形成
された包絡線波形を用いて画素点の表示データを決定す
るためである。即ち、仮想走査線上の画素点（ｘｉｌ，
ｙｊｌ）より画素点（ｘｉＬ，ｙｊＬ）までのＬ個の点
に対する超音波信号情報が受信集束によって求められ
た。このような情報によって表現された波形は図９に示
したように決まる。関心のある画素点で実際の検出信号
が小丸９１に表現されるが、画素に対する有効データは
波形上で丸９２に表現される。上記の過程を表示素子の
画面を構成する全ての画素点を対して繰り返すことによ
って、目標オブジェクトに対する映像が獲得できる。
【００２５】図１０は、画素点で直接受信集束する超音
波撮像装置の一つの実施例を示すブロック図である。ト
ランスデューサ列における受信信号はＡＤＣ１０２にて
サンプリング周波数ｆｓでサンプリングされデジタル信
号に変換され、ＲＦフレームメモリ１０３に格納され
る。ＲＦフレームメモリ１０３には全てのトランスデュ
ーサの受信したＲＦデータが格納されている。一つの映
像フレームを表示するためＲＦフレームメモリ１０３に
格納されるデータは、一つの走査線に対する送信集束の
後、Ｍ個のトランスデューサの受信するＲＦ信号をサン
プリング周波数ｆ ｓでサンプリングする過程を、Ｎ個の
走査線全てに対して行うことで求められる。走査深さが
Ｄであるとき、１つのフレームのＲＦデータを格納する
ために必要とするメモリの容量は式５のようである。
波撮像装置の一つの実施例を示すブロック図である。ト
ランスデューサ列における受信信号はＡＤＣ１０２にて
サンプリング周波数ｆｓでサンプリングされデジタル信
号に変換され、ＲＦフレームメモリ１０３に格納され
る。ＲＦフレームメモリ１０３には全てのトランスデュ
ーサの受信したＲＦデータが格納されている。一つの映
像フレームを表示するためＲＦフレームメモリ１０３に
格納されるデータは、一つの走査線に対する送信集束の
後、Ｍ個のトランスデューサの受信するＲＦ信号をサン
プリング周波数ｆ ｓでサンプリングする過程を、Ｎ個の
走査線全てに対して行うことで求められる。走査深さが
Ｄであるとき、１つのフレームのＲＦデータを格納する
ために必要とするメモリの容量は式５のようである。
【数５】
【００２６】各画素の表示データを発生する信号処理部
１０４はビーム形成部（Ｂ／Ｆ），１０５、包絡線検出
部１０６及びログ補償部１０７を含む。ビーム形成部１
０５ではＲＦフレームメモリ１０３内に格納されたＲＦ
データを用いて、画素点（ｘ ｉ，ｙｊ）と頂点（ｘＡ，
ｙＡ）とを連結する仮想走査線上の多数の点で動的受信
集束されたデータを計算して包絡線検出部１０６に提供
する。
１０４はビーム形成部（Ｂ／Ｆ），１０５、包絡線検出
部１０６及びログ補償部１０７を含む。ビーム形成部１
０５ではＲＦフレームメモリ１０３内に格納されたＲＦ
データを用いて、画素点（ｘ ｉ，ｙｊ）と頂点（ｘＡ，
ｙＡ）とを連結する仮想走査線上の多数の点で動的受信
集束されたデータを計算して包絡線検出部１０６に提供
する。
【００２７】図１０に図示した実施例では、包絡線検出
方式として直角復調方式を用いる。しかし、本発明はこ
れに限定されることなく、その他の包絡線検出方式が用
いられてもよい。診断領域内で超音波信号は全ての周波
数に対して同一の割合で減衰するわけではない。高周波
超音波信号は低周波超音波信号に比べて急激に減衰し、
超音波信号は進行距離が増加するほど高周波成分が減少
する。従って、ビーム形成部１０５からの出力信号は、
受信された超音波信号の進行距離によって通過帯域の変
化する動的帯域通過フィルタを通過させることが好まし
い。図１０に示した実施例では、ビーム形成部１０５の
出力信号に乗算されるサイン又はコサイン信号の周波数
ω０と低周波通過フィルタの遮断周波数ｆｃとを変化さ
せることによって、動的帯域通過フィルタの機能が包絡
線検出部１０６で行なわれる。これと異なり、動的帯域
通過フィルタを別途に用いることができる。
方式として直角復調方式を用いる。しかし、本発明はこ
れに限定されることなく、その他の包絡線検出方式が用
いられてもよい。診断領域内で超音波信号は全ての周波
数に対して同一の割合で減衰するわけではない。高周波
超音波信号は低周波超音波信号に比べて急激に減衰し、
超音波信号は進行距離が増加するほど高周波成分が減少
する。従って、ビーム形成部１０５からの出力信号は、
受信された超音波信号の進行距離によって通過帯域の変
化する動的帯域通過フィルタを通過させることが好まし
い。図１０に示した実施例では、ビーム形成部１０５の
出力信号に乗算されるサイン又はコサイン信号の周波数
ω０と低周波通過フィルタの遮断周波数ｆｃとを変化さ
せることによって、動的帯域通過フィルタの機能が包絡
線検出部１０６で行なわれる。これと異なり、動的帯域
通過フィルタを別途に用いることができる。
【００２８】包絡線検出部１０６からの出力信号はログ
補償部１０７を経て表示素子１０８に供給される。ログ
補償部１０７は包絡線検出部１０６と表示素子１０８と
の動的範囲の差異を補償するためのものである。
補償部１０７を経て表示素子１０８に供給される。ログ
補償部１０７は包絡線検出部１０６と表示素子１０８と
の動的範囲の差異を補償するためのものである。
【００２９】前述したように、一つの画素点に受信集束
する動作を表示素子の全ての画素に対して繰り返すこと
によって一つの画面が表示される。ＲＦフレームメモリ
１０３は各々が一つの映像フレームデータを格納できる
複数のメモリからなり、リアルタイムで映像が表示でき
るようにすることが望ましい。即ち、一つのフレームメ
モリに格納されているデータを用いて表示映像を発生さ
せる間、他のフレームメモリは次のフレームに対するＲ
Ｆデータを格納することである。
する動作を表示素子の全ての画素に対して繰り返すこと
によって一つの画面が表示される。ＲＦフレームメモリ
１０３は各々が一つの映像フレームデータを格納できる
複数のメモリからなり、リアルタイムで映像が表示でき
るようにすることが望ましい。即ち、一つのフレームメ
モリに格納されているデータを用いて表示映像を発生さ
せる間、他のフレームメモリは次のフレームに対するＲ
Ｆデータを格納することである。
【００３０】上記の実施例では一つの画素に対するデー
タを得るために選択した画素点に最も隣接した一つの実
際走査線を利用したが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。例えば、画素点(ｘｉ，ｙｊ)の両方に隣接し
たｋ番目の走査線と(ｋ＋１)番目の走査線を利用しても
よい。
タを得るために選択した画素点に最も隣接した一つの実
際走査線を利用したが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。例えば、画素点(ｘｉ，ｙｊ)の両方に隣接し
たｋ番目の走査線と(ｋ＋１)番目の走査線を利用しても
よい。
【００３１】図１１は、２つの隣接した実際走査線を用
いて画素点で受信集束したデータを求める実施例を説明
するためのブロック図である。図１１に示した実施例
は、ＲＦフレームメモリのデータの中からｋ番目の実際
走査線に対するＲＦデータを処理する部分と(ｋ＋１)番
目の実際走査線に対するＲＦデータを処理する部分を含
み、包絡線検出データに重み付け１１１を加える。この
実施例においては、包絡線検出部１０６で動的帯域通過
フィルタリングを行うことが望ましい。図１１に示した
ように、重み付けｗｋ及びｗｋ＋１は式６によって決定
されることができる。
いて画素点で受信集束したデータを求める実施例を説明
するためのブロック図である。図１１に示した実施例
は、ＲＦフレームメモリのデータの中からｋ番目の実際
走査線に対するＲＦデータを処理する部分と(ｋ＋１)番
目の実際走査線に対するＲＦデータを処理する部分を含
み、包絡線検出データに重み付け１１１を加える。この
実施例においては、包絡線検出部１０６で動的帯域通過
フィルタリングを行うことが望ましい。図１１に示した
ように、重み付けｗｋ及びｗｋ＋１は式６によって決定
されることができる。
【数６】 ここで、θｋ， θｋ＋１は各々ｋ番目及び(ｋ＋１)番
目の走査線が１番目の走査線となす角度を示す。図１０
について前述したように、ＲＦフレームメモリは各々が
一つの映像フレームに対するデータを格納できる複数の
メモリからなり、リアルタイムで映像が表示できるよう
にすることが望ましい。
目の走査線が１番目の走査線となす角度を示す。図１０
について前述したように、ＲＦフレームメモリは各々が
一つの映像フレームに対するデータを格納できる複数の
メモリからなり、リアルタイムで映像が表示できるよう
にすることが望ましい。
【００３２】図１２は、本発明の一実施例による、受信
集束技法を説明するためのフロー図である。ステップ１
２１０では超音波撮像システムが初期化され、走査深
さ、全走査線の数Ｎ等のシステムパラメタが決定され
る。また、本発明による受信集束技法を具現するため、
表示素子のｘ軸及びｙ軸方向の画素数Ｎｘ及びＮｙ、仮
想走査線上の点の数Ｌ、一つの画素データを求めるため
に用いられる隣接した実際走査線の数Ｎｓなどが決定さ
れる。
集束技法を説明するためのフロー図である。ステップ１
２１０では超音波撮像システムが初期化され、走査深
さ、全走査線の数Ｎ等のシステムパラメタが決定され
る。また、本発明による受信集束技法を具現するため、
表示素子のｘ軸及びｙ軸方向の画素数Ｎｘ及びＮｙ、仮
想走査線上の点の数Ｌ、一つの画素データを求めるため
に用いられる隣接した実際走査線の数Ｎｓなどが決定さ
れる。
【００３３】ステップ１２２０では各走査線に対する送
信集束を行った後に、Ｎｃ個のトランスデューサによっ
て受信されたＲＦ信号をＲＦフレームメモリに格納す
る。前述したように、ＲＦフレームメモリは各々が一つ
の映像フレームに対するデータが格納できる複数のメモ
リからなっており、一つのメモリに格納されているデー
タを用いてステップ１２３０にて行う間、他のメモリは
次のフレームに対するＲＦデータを格納するようにする
ことができる。
信集束を行った後に、Ｎｃ個のトランスデューサによっ
て受信されたＲＦ信号をＲＦフレームメモリに格納す
る。前述したように、ＲＦフレームメモリは各々が一つ
の映像フレームに対するデータが格納できる複数のメモ
リからなっており、一つのメモリに格納されているデー
タを用いてステップ１２３０にて行う間、他のメモリは
次のフレームに対するＲＦデータを格納するようにする
ことができる。
【００３４】ステップ１２３０にて、変数ｉが１よりＮ
ｘ間にあると決定すると、次のステップ１２４０に進行
する。変数ｉが１よりＮｘ間になければ、これは一つの
映像を構成する全ての画素データを求めたということを
意味するので、ｉを１に設定してステップ１２２０に復
帰し、次の画面を形成するためのＲＦ信号を格納する。
ｘ間にあると決定すると、次のステップ１２４０に進行
する。変数ｉが１よりＮｘ間になければ、これは一つの
映像を構成する全ての画素データを求めたということを
意味するので、ｉを１に設定してステップ１２２０に復
帰し、次の画面を形成するためのＲＦ信号を格納する。
【００３５】ステップ１２４０にて、変数ｊが１よりＮ
ｙ間にあれば、次のステップ１２５０に進行する。変数
ｊが１よりＮｙ間になければ、これはｙ軸方向の一つの
ラインを構成する全ての画素データを求めたということ
を意味する。従って、ｊを１に設定してｉを一つ増加さ
せた後、ステップ１２３０にリターンして次のラインが
処理されるようにする。
ｙ間にあれば、次のステップ１２５０に進行する。変数
ｊが１よりＮｙ間になければ、これはｙ軸方向の一つの
ラインを構成する全ての画素データを求めたということ
を意味する。従って、ｊを１に設定してｉを一つ増加さ
せた後、ステップ１２３０にリターンして次のラインが
処理されるようにする。
【００３６】ステップ１２５０では画素点(ｘｉ，ｙｊ)
が、超音波撮像システムによって表示できる領域内にあ
るかを決定する。図８に示したように、表示素子の長方
形画面には超音波撮像システムによって形成される放射
状の映像部分以外の部分８７が存在する。現在処理する
画素点(ｘｉ，ｙｊ)がこの表示不可能な領域８７内にあ
れば、ｊを一つ増加させてステップ１２４０に復帰し、
次の画素点に対して動作を繰り返す。画素点(ｘｉ，ｙ
ｊ)が表示可能な領域内にあれば、ステップ１２６０で
画素点(ｘｉ，ｙｊ)に隣接したＮｓ個の実際走査線に対
するＲＦデータを用いて、画素点(ｘｉ，ｙｊ)で受信集
束して表示データを求める。
が、超音波撮像システムによって表示できる領域内にあ
るかを決定する。図８に示したように、表示素子の長方
形画面には超音波撮像システムによって形成される放射
状の映像部分以外の部分８７が存在する。現在処理する
画素点(ｘｉ，ｙｊ)がこの表示不可能な領域８７内にあ
れば、ｊを一つ増加させてステップ１２４０に復帰し、
次の画素点に対して動作を繰り返す。画素点(ｘｉ，ｙ
ｊ)が表示可能な領域内にあれば、ステップ１２６０で
画素点(ｘｉ，ｙｊ)に隣接したＮｓ個の実際走査線に対
するＲＦデータを用いて、画素点(ｘｉ，ｙｊ)で受信集
束して表示データを求める。
【００３７】ステップ１２６０にて求める表示データ
は、ステップ１２７０にて表示メモリに格納される。ス
テップ１２７０にて画素点(ｉ，ｊ)に対する表示データ
を表示メモリに格納した後には、ｊを一つ増加させてス
テップ１２４０に復帰し、次の画素点に対するデータを
求めて表示メモリに格納する動作を繰り返す。表示メモ
リに格納されたデータはステップ１２８０で表示素子に
表示する。
は、ステップ１２７０にて表示メモリに格納される。ス
テップ１２７０にて画素点(ｉ，ｊ)に対する表示データ
を表示メモリに格納した後には、ｊを一つ増加させてス
テップ１２４０に復帰し、次の画素点に対するデータを
求めて表示メモリに格納する動作を繰り返す。表示メモ
リに格納されたデータはステップ１２８０で表示素子に
表示する。
【００３８】図１３は、図１２のステップ１２６０(即
ち、Ｎｓ個の隣接した実際走査線に対するＲＦデータを
用いて画素点(ｘｉ，ｙｊ)で受信集束されたデータを求
める動作)を詳細に説明するフロー図である。ステップ
１３１０にて画素点(ｘｉ，ｙ ｊ)に隣接したＮｓ個の実
際走査線を選択し、各走査線に対する重み付けを決定す
る。例えば仮想走査線と各実際走査線との各距離に半比
例する値を重み付けとして用いることができる。
ち、Ｎｓ個の隣接した実際走査線に対するＲＦデータを
用いて画素点(ｘｉ，ｙｊ)で受信集束されたデータを求
める動作)を詳細に説明するフロー図である。ステップ
１３１０にて画素点(ｘｉ，ｙ ｊ)に隣接したＮｓ個の実
際走査線を選択し、各走査線に対する重み付けを決定す
る。例えば仮想走査線と各実際走査線との各距離に半比
例する値を重み付けとして用いることができる。
【００３９】ステップ１３２０にて変数ｋ，ｃ，ｍを各
々１と設定し、Ｌ個の累算器のアレイＡｃｃ［ｍ］をク
リアさせる。変数ｋは画素点(ｘｉ，ｙｊ)に隣接したＮ
ｓ個の実際走査線各々を識別するために用いられる。変
数ｃは一つの実際走査線に超音波信号を送信集束と、反
射された信号を受信するＮｃ個のトランスデューサ各々
を識別するために用いられる。変数ｍは包絡線検出のた
めに用いられる、画素点(ｘｉ，ｙｊ)を含む仮想走査線
上のＬ個の受信集束点各々を表示するために用いられ
る。
々１と設定し、Ｌ個の累算器のアレイＡｃｃ［ｍ］をク
リアさせる。変数ｋは画素点(ｘｉ，ｙｊ)に隣接したＮ
ｓ個の実際走査線各々を識別するために用いられる。変
数ｃは一つの実際走査線に超音波信号を送信集束と、反
射された信号を受信するＮｃ個のトランスデューサ各々
を識別するために用いられる。変数ｍは包絡線検出のた
めに用いられる、画素点(ｘｉ，ｙｊ)を含む仮想走査線
上のＬ個の受信集束点各々を表示するために用いられ
る。
【００４０】図１３に示したフロー図は３個のループを
含む。第１ループはステップ１３５０〜Ｓ１３８０から
なり、第２ループは第１ループを含んでステップ１３４
０〜Ｓ１３９０からなる。第２ループが１回実行される
間、第１ループがＬ回繰り返えされる。第３ループは第
２ループを含んでステップ１３３０〜Ｓ１３１０からな
る。第３ループが１回実行される間、第２ループがＮｃ
回繰り返えされる。第３ループはＮｓ回繰り返えされ
る。
含む。第１ループはステップ１３５０〜Ｓ１３８０から
なり、第２ループは第１ループを含んでステップ１３４
０〜Ｓ１３９０からなる。第２ループが１回実行される
間、第１ループがＬ回繰り返えされる。第３ループは第
２ループを含んでステップ１３３０〜Ｓ１３１０からな
る。第３ループが１回実行される間、第２ループがＮｃ
回繰り返えされる。第３ループはＮｓ回繰り返えされ
る。
【００４１】第１ループはｋ番目の実際走査線に送信集
束した後に、Ｎｃ個のトランスデューサの中でｃ番目の
トランスデューサの受信したＲＦデータが仮想走査線上
のＬ個の点で受信集束されたデータに寄与する値を計算
する。第１ループの動作を理解するため、図８を参照し
て画素点(ｘｉ，ｙｊ)を含む仮想走査線上のＬ個の点
(ｘｉ１，ｙｊ１)より(ｘｉＬ，ｙＬ)で受信集束された
データを求める順序を説明する。ｍが１である場合、ス
テップ１３６０にて超音波信号が(ｘｉ，ｙｊ)から反射
されてｃ番目のトランスデューサに到達する伝搬遅延時
間を計算する。ステップ１３７０にては、ステップ１３
６０にて計算された伝搬遅延時間を用いて点(ｘｉ１，
ｙｊ１)から反射されてｃ番目のトランスデューサの受
信したＲＦデータを読出した後、ｋ番目の実際走査線に
対する重み付けを乗算してＡｃｃ［１］に累算する。ス
テップ１３８０にてｍを１増加させてステップ１３５０
に復帰して第１ループを繰り返す。ｍが２であるため、
点(ｘｉ２，ｙｊ２)に対して上記動作を繰返し、計算さ
れた値をＡｃｃ［２］に累算する。第１ループをＬ回繰
り返すことによって、仮想走査線上のＬ個の点に対して
重み付けがされた結果を累算器に累算する。
束した後に、Ｎｃ個のトランスデューサの中でｃ番目の
トランスデューサの受信したＲＦデータが仮想走査線上
のＬ個の点で受信集束されたデータに寄与する値を計算
する。第１ループの動作を理解するため、図８を参照し
て画素点(ｘｉ，ｙｊ)を含む仮想走査線上のＬ個の点
(ｘｉ１，ｙｊ１)より(ｘｉＬ，ｙＬ)で受信集束された
データを求める順序を説明する。ｍが１である場合、ス
テップ１３６０にて超音波信号が(ｘｉ，ｙｊ)から反射
されてｃ番目のトランスデューサに到達する伝搬遅延時
間を計算する。ステップ１３７０にては、ステップ１３
６０にて計算された伝搬遅延時間を用いて点(ｘｉ１，
ｙｊ１)から反射されてｃ番目のトランスデューサの受
信したＲＦデータを読出した後、ｋ番目の実際走査線に
対する重み付けを乗算してＡｃｃ［１］に累算する。ス
テップ１３８０にてｍを１増加させてステップ１３５０
に復帰して第１ループを繰り返す。ｍが２であるため、
点(ｘｉ２，ｙｊ２)に対して上記動作を繰返し、計算さ
れた値をＡｃｃ［２］に累算する。第１ループをＬ回繰
り返すことによって、仮想走査線上のＬ個の点に対して
重み付けがされた結果を累算器に累算する。
【００４２】ステップ１３９０にてｃを１増加させ、ｍ
を１に設定した後、第１ループをＬ回繰り返すことによ
って、次のトランスデューサの受信したデータを用いて
Ｌ個の点を対する集束データ値を累算する。第２ループ
をＮｃ回繰り返すことによって、ｋ番目の実際走査線に
送信集束した時、Ｎｃ個のトランスデューサの受信した
全てのＲＦデータがＬ個の点で受信集束されたデータに
寄与する値が計算される。第３ループをＮｓ回繰り返す
ことによって、Ｎｓ個の実際走査線全てに対するデータ
を用いてＬ個の点で受信集束された最終的なデータが計
算される。
を１に設定した後、第１ループをＬ回繰り返すことによ
って、次のトランスデューサの受信したデータを用いて
Ｌ個の点を対する集束データ値を累算する。第２ループ
をＮｃ回繰り返すことによって、ｋ番目の実際走査線に
送信集束した時、Ｎｃ個のトランスデューサの受信した
全てのＲＦデータがＬ個の点で受信集束されたデータに
寄与する値が計算される。第３ループをＮｓ回繰り返す
ことによって、Ｎｓ個の実際走査線全てに対するデータ
を用いてＬ個の点で受信集束された最終的なデータが計
算される。
【００４３】全てのループの繰り返しが終了されれば、
Ｌ個の累算器Ａｃｃ［ｍ］には画素点(ｘｉ，ｙｊ)を含
む仮想走査線上のＬ個の点で受信集束されたデータが格
納される。ステップ１４１５にて累算器に格納されたデ
ータを帯域通過フィルタに通過させる。ステップ１４２
０にて帯域通過フィルタを通過したデータから包絡線を
検出し、ステップ１４３０にてログ補償する。図１０を
参照して述べたように、包絡線検出ステップ１４２０に
ては動的帯域通過フィルタの機能を同時に行うことも可
能である。
Ｌ個の累算器Ａｃｃ［ｍ］には画素点(ｘｉ，ｙｊ)を含
む仮想走査線上のＬ個の点で受信集束されたデータが格
納される。ステップ１４１５にて累算器に格納されたデ
ータを帯域通過フィルタに通過させる。ステップ１４２
０にて帯域通過フィルタを通過したデータから包絡線を
検出し、ステップ１４３０にてログ補償する。図１０を
参照して述べたように、包絡線検出ステップ１４２０に
ては動的帯域通過フィルタの機能を同時に行うことも可
能である。
【００４４】前記したような本発明に対する実施例では
特定構造の超音波撮像システムに対して説明したが、こ
れは本発明がより容易に理解できるようにするためであ
り、本発明の範囲は特定の実施例に限定されることでは
なく多様な変形が可能である。
特定構造の超音波撮像システムに対して説明したが、こ
れは本発明がより容易に理解できるようにするためであ
り、本発明の範囲は特定の実施例に限定されることでは
なく多様な変形が可能である。
【００４５】例えば、本発明の実施例では放射状に配置
された走査線に送信集束したことを説明したが、これに
限定されるのではない。並列式走査線に送信集束する超
音波撮像システムも広く用いられており、このような装
置でも画素点は走査線上に存在しないことも有り得る。
本発明はこのような超音波撮像システムにも有効に適用
することができ、画素点で直接受信集束することによっ
て映像の質が改善できる。
された走査線に送信集束したことを説明したが、これに
限定されるのではない。並列式走査線に送信集束する超
音波撮像システムも広く用いられており、このような装
置でも画素点は走査線上に存在しないことも有り得る。
本発明はこのような超音波撮像システムにも有効に適用
することができ、画素点で直接受信集束することによっ
て映像の質が改善できる。
【００４６】また、本発明の実施例では送信時に超音波
信号を各走査線上の一点のみに集束したが、これに限定
されず、超音波信号が特定点に集束されないように送信
する場合、即ち、送信時に超音波信号をディーフォーカ
スする場合にも適用され得る。
信号を各走査線上の一点のみに集束したが、これに限定
されず、超音波信号が特定点に集束されないように送信
する場合、即ち、送信時に超音波信号をディーフォーカ
スする場合にも適用され得る。
【００４７】図１４は、送信時に超音波信号をディーフ
ォーカスするため各トランスデューサに加える時間遅延
を説明するための図面である。図１４に示したように、
ディーフォーカスされた超音波信号は超音波トランスデ
ューサ列１４１０の後にある一つの仮想点１４２０から
発生したように放射形に進行する。仮想点１４２０から
特定の瞬間に出発した超音波信号が各トランスデューサ
に到達する時、各トランスデューサで超音波信号を送信
すれば、送信された超音波信号は仮想点１４２０から発
生したように放射形に進行する。仮想点１４２０と最も
隣接した超音波トランスデューサ１４１０４が最も優先
して超音波信号を送信する。仮想点１４２０から距離の
遠いトランスデューサであるこそ遅く超音波信号を送信
する。例えば、超音波トランスデューサ１４１０１の送
信時点は超音波トランスデューサ１４１０４の送信時点
と比較して遅れるが、その遅延時間は式７のようであ
る。
ォーカスするため各トランスデューサに加える時間遅延
を説明するための図面である。図１４に示したように、
ディーフォーカスされた超音波信号は超音波トランスデ
ューサ列１４１０の後にある一つの仮想点１４２０から
発生したように放射形に進行する。仮想点１４２０から
特定の瞬間に出発した超音波信号が各トランスデューサ
に到達する時、各トランスデューサで超音波信号を送信
すれば、送信された超音波信号は仮想点１４２０から発
生したように放射形に進行する。仮想点１４２０と最も
隣接した超音波トランスデューサ１４１０４が最も優先
して超音波信号を送信する。仮想点１４２０から距離の
遠いトランスデューサであるこそ遅く超音波信号を送信
する。例えば、超音波トランスデューサ１４１０１の送
信時点は超音波トランスデューサ１４１０４の送信時点
と比較して遅れるが、その遅延時間は式７のようであ
る。
【数７】 ここで、Ｌ１は仮想の点１４２０から超音波トランスデ
ューサ１４１０１までの距離であり、Ｌ４は仮想の点１
４２０から超音波トランスデューサ１４１０４までの距
離であり、ｖは超音波信号の電波速度である。
ューサ１４１０１までの距離であり、Ｌ４は仮想の点１
４２０から超音波トランスデューサ１４１０４までの距
離であり、ｖは超音波信号の電波速度である。
【００４８】超音波信号がディーフォーカスされるよう
に送信された後に、各トランスデューサの受信した信号
が格納される。送信された信号が画素点から反射されて
各トランスデューサの受信するまでの伝搬遅延時間を計
算する。計算された伝搬遅延時間を考慮して格納された
各トランスデューサの受信信号を加算することによっ
て、画素点に集束された超音波信号の値を求める。
に送信された後に、各トランスデューサの受信した信号
が格納される。送信された信号が画素点から反射されて
各トランスデューサの受信するまでの伝搬遅延時間を計
算する。計算された伝搬遅延時間を考慮して格納された
各トランスデューサの受信信号を加算することによっ
て、画素点に集束された超音波信号の値を求める。
【００４９】超音波信号が走査線上の一点に集束される
ようにする場合、その点から遠く離れた画素点における
画質が低下される短所がある。しかし、前述したように
送信時に超音波信号をディーフォーカスする場合には画
素点の位置による画質低下を防止できるという長所があ
る。
ようにする場合、その点から遠く離れた画素点における
画質が低下される短所がある。しかし、前述したように
送信時に超音波信号をディーフォーカスする場合には画
素点の位置による画質低下を防止できるという長所があ
る。
【００５０】上記において、本発明の好適な実施の形態
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００５１】
【発明の効果】従って、本発明によれば、表示素子にお
ける各画素に対応する点で直接受信集束することによっ
て、別の走査変換器を必要とせず、信号処理部を簡潔に
できる等のハードウェア側面で有利であり、走査変換器
で発生する映像の歪曲を除去することによって改善され
た画質の超音波映像を得ることができる。更に、本発明
は、従来技術に比べて、全ての画素点で超音波信号を受
信集束するため、表示素子の画素の個数が増加する場合
にも画質が顕著に改善できる。
ける各画素に対応する点で直接受信集束することによっ
て、別の走査変換器を必要とせず、信号処理部を簡潔に
できる等のハードウェア側面で有利であり、走査変換器
で発生する映像の歪曲を除去することによって改善され
た画質の超音波映像を得ることができる。更に、本発明
は、従来技術に比べて、全ての画素点で超音波信号を受
信集束するため、表示素子の画素の個数が増加する場合
にも画質が顕著に改善できる。
【図１】三つの異なる遅延モードを有する従来のトラン
スデューサ列を示す模式図である。
スデューサ列を示す模式図である。
【図２】超音波信号の送信の際、放射状の走査線上の一
点に超音波信号を順次的に集束する固定集束技法を説明
するための模式図である。
点に超音波信号を順次的に集束する固定集束技法を説明
するための模式図である。
【図３】各トランスデューサからの受信集束信号を表示
データに変換する走査変換器の機能を説明するためのブ
ロック図である。
データに変換する走査変換器の機能を説明するためのブ
ロック図である。
【図４】実際走査線上に位置せず、該実際走査線間に位
置する画素点を図面である。
置する画素点を図面である。
【図５】従来の動的受信集束技法を用いた超音波撮像シ
ステムのブロック図である。
ステムのブロック図である。
【図６】従来の超音波撮像システムにおいて受信集束時
の伝搬遅延時間を計算する過程を説明するための模式図
である。
の伝搬遅延時間を計算する過程を説明するための模式図
である。
【図７】本発明による超音波撮像システムによって、実
際走査線上に存在しない画素点で動的受信集束時の伝搬
遅延時間を計算する過程を説明するための模式図であ
る。
際走査線上に存在しない画素点で動的受信集束時の伝搬
遅延時間を計算する過程を説明するための模式図であ
る。
【図８】本発明によって、隣接する実際走査線のデータ
を用いて、各画素に対する表示データを求める過程を説
明するための模式図である。
を用いて、各画素に対する表示データを求める過程を説
明するための模式図である。
【図９】本発明によって、受信集束したＲＦ信号の値と
包絡線上の値を比較する過程を説明するための模式図で
ある。
包絡線上の値を比較する過程を説明するための模式図で
ある。
【図１０】本発明によって、画素点で直接受信集束する
ための超音波撮像システムのブロック図である。
ための超音波撮像システムのブロック図である。
【図１１】本発明によって、隣接した２つの実際走査線
を利用して画素データを求める超音波撮像システムのブ
ロック図である。
を利用して画素データを求める超音波撮像システムのブ
ロック図である。
【図１２】本発明によって動的受信集束技法を説明する
ためのフロー図である。
ためのフロー図である。
【図１３】図１２中のステップ１２６０の動作を詳しく
説明するためのフロー図である。
説明するためのフロー図である。
【図１４】送信の際、超音波信号をディフォーカスする
ため各トランスデューサに与えられる伝搬遅延時間を説
明するための模式図である。
ため各トランスデューサに与えられる伝搬遅延時間を説
明するための模式図である。
１０１ 超音波トランスデューサ列 １０２ Ａ／Ｄ変換器 １０３ ＲＦフレームメモリ １０５ ビーム形成器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ソン テ キョン 大韓民国 ソウル トクビョルシ ソチョ ク チャムウォンドン 66−３ ドンアア パート105ドン1403ホ
Claims (8)
- 【請求項１】 超音波撮像システムであって、表示素子
と、超音波信号をオブジェクトに向けて送信する複数の
トランスデューサと、前記送信された超音波信号に応じ
て、前記トランスデューサ各々により受信された信号を
格納する格納手段と、前記格納手段に格納された信号を
用いて、前記表示素子の各画素に対応する、前記オブジ
ェクトの選択点で受信集束された超音波信号の値を計算
して前記表示素子に表示する信号処理手段とを含む超音
波撮像システム。 - 【請求項２】 前記複数のトランスデューサが走査線上
の一点にて超音波信号を送信集束しそれからの反射信号
を受信し、前記信号処理手段が、前記トランスデューサ
各々が仮像走査線上の複数の点から反射される信号を受
信するとき、前記走査線に送信された前記超音波信号に
応じて前記反射信号の特性を決定し、前記仮像走査線は
前記選択点を有し、前記選択点に対する表示データを求
めるために実際走査線に最も隣接することを特徴とする
請求項１に記載の超音波撮像システム。 - 【請求項３】 前記複数のトランスデューサが各走査線
上の画素点で超音波信号に対する送信集束を行い、前記
信号処理手段が前記各トランスデューサが仮像走査線上
の複数の点から反射される信号を受信するとき、前記複
数の走査線のうちの少なくとも二つに送信された前記超
音波信号に応じて前記反射信号の特性を決定し、前記仮
像走査線は前記選択点を有し、前記選択点に対する表示
データを求めるために前記少なくとも二つの走査線間に
あることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像シス
テム。 - 【請求項４】 前記複数の点からの前記反射信号の特性
が、前記少なくとも二つの走査線のうちのいずれか1つ
に前記超音波信号が送信集束されることによって重み付
けされることを特徴とする請求項３記載の超音波撮像シ
ステム。 - 【請求項５】 超音波撮像システムであって、表示素子
と、各々が異なる時間遅延を有し、超音波信号をオブジ
ェクトに向けて送信して前記超音波信号がディーフォー
カスされるようにする複数のトランスデューサと、前記
送信された超音波信号に応じて、前記トランスデューサ
各々により受信された反射信号を格納する格納手段と、
選択点を含んで、仮像走査線上の複数の点から前記トラ
ンスデューサ各々に到達した前記反射信号の特性を決定
することによって、前記表示素子の画素に対応する前記
オブジェクトの前記選択点に対する表示データを求める
信号処理手段とを含むことを特徴とする超音波撮像シス
テム。 - 【請求項６】 超音波信号をオブジェクトに向けて送信
し、該オブジェクトから反射される超音波信号を受信し
て前記オブジェクトの映像を表示する方法であって、前
記オブジェクトを取り囲む予め決められた各走査線上の
点に集束されるべき超音波信号を送信する第１段階と、
前記送信された超音波信号の反射信号を受信し格納する
第２段階と、選択点を含んで、仮像走査線上の複数の点
から前記トランスデューサ各々に到達した前記反射信号
の特性を決定することによって、前記表示素子の画素に
対応する前記オブジェクトの前記選択点に対する表示デ
ータを計算する第３段階と、前記表示素子の他の画素に
対して前記第３段階を繰り返す第４段階とを含み、前記
反射信号が、前記予め決められた走査線のうち、前記仮
像走査線に最も隣接した走査線に送信された前記超音波
信号に対応することを特徴とする超音波撮像方法。 - 【請求項７】 前記第３段階が、前記複数の走査線の少
なくとも二つに送信集束された前記超音波信号に応じて
前記複数の点からの前記反射信号を用い、前記仮像走査
線が前記少なくとも二つの走査線間に位置することを特
徴とする請求項６に記載の超音波撮像システム。 - 【請求項８】 超音波信号をオブジェクトに向けて送信
し、該オブジェクトから反射される超音波信号を受信し
て前記オブジェクトの映像を表示する方法であって、異
なる時間遅延にて超音波信号をオブジェクトに向けて送
信して前記超音波信号をディーフォーカスさせる第１段
階と、前記送信された超音波信号の反射信号を受信し格
納する第２段階と、前記格納された信号を用いて、表示
素子の画素に対応する前記オブジェクトの一点における
受信収束超音波信号を計算する第３段階と、前記表示素
子の他の画素に対して前記第３段階を繰り返す第４段階
とを含むことを特徴とする超音波撮像方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2000-7236 | 2000-02-16 | ||
| KR10-2000-0007236A KR100369955B1 (ko) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 표시 장치의 화소에 해당하는 점에서 수신 집속하는초음파 영상 시스템 및 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=19646851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (5)
| Country | Link |
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| EP (1) | EP1126288B1 (ja) |
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| US20040135902A1 (en) * | 2003-01-09 | 2004-07-15 | Eventshots.Com Incorporated | Image association process |
| JP2008536578A (ja) | 2005-04-14 | 2008-09-11 | ヴェラゾニックス，インコーポレーテッド | ピクセル指向処理による超音波画像処理システム |
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| CN111248940B (zh) * | 2020-03-31 | 2022-06-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | 超声成像***的驱动方法、超声成像***及存储介质 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR950003601B1 (ko) * | 1991-06-08 | 1995-04-14 | 한국과학기술원 | 파이프라인을 이용한 샘플링 지연에 의한 초음파 영상신호의 집속방법과 샘플링 클럭발생기 |
| US5235982A (en) * | 1991-09-30 | 1993-08-17 | General Electric Company | Dynamic transmit focusing of a steered ultrasonic beam |
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- 2001-02-16 US US09/785,968 patent/US6648824B2/en not_active Expired - Lifetime
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