JPH0515532A - Phasing adder by software processing - Google Patents
Phasing adder by software processingInfo
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- JPH0515532A JPH0515532A JP3173820A JP17382091A JPH0515532A JP H0515532 A JPH0515532 A JP H0515532A JP 3173820 A JP3173820 A JP 3173820A JP 17382091 A JP17382091 A JP 17382091A JP H0515532 A JPH0515532 A JP H0515532A
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- sampling data
- sampling
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は超音波診断装置等で受波
ビームフォーミングを行なうソフトウェア処理による整
相加算器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phasing adder by software processing for performing received beam forming in an ultrasonic diagnostic apparatus or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来超音波診断装置等で使用しているデ
ジタル式ビームフォーミング装置としては、アナログ信
号用可変遅延回路とアナログ信号用加算器とをそのまま
デジタル回路に置換したものが多かった。図５は従来の
デジタル式受波ビームフォーミング装置のブロック構成
図であり、図において、１０はｎ個（例えば６４，１２
８，２５６個等）の送受波用振動子をアレイ配列した超
音波プローブである。２はプリアンプ（以下ＰＡとい
う）ユニットであり、前記超音波プローブ１０内の＃１
〜＃ｎ振動子にそれぞれ対応する＃１〜＃ｎＰＡを含
む。各ＰＡは対応する振動子からの受波信号をそれぞれ
個別に信号増幅して出力する。３はアナログ・デジタル
変換器（以下ＡＤＣという）ユニットであり、前記＃１
〜＃ｎＰＡにそれぞれ対応する＃１〜＃ｎＡＤＣを含
む。各ＡＤＣは外部から供給される標本化クロック信号
に基づき、入力アナログ信号を逐次デジタルデータに変
換して出力する。即ち各ＡＤＣは標本化周期毎にそれぞ
れ量子化された標本化データを出力する。2. Description of the Related Art Conventionally, most of the digital beam forming apparatuses used in ultrasonic diagnostic apparatuses and the like, the analog signal variable delay circuit and the analog signal adder are directly replaced by digital circuits. FIG. 5 is a block configuration diagram of a conventional digital receiving beam forming apparatus. In the figure, 10 is n (for example, 64, 12).
It is an ultrasonic probe in which transducers for transmitting and receiving waves (8,256, etc.) are arrayed. Reference numeral 2 is a preamplifier (hereinafter referred to as PA) unit, which is # 1 in the ultrasonic probe 10.
~ #N PAs corresponding to #n transducers are included. Each PA individually amplifies the received signal from the corresponding transducer and outputs it. 3 is an analog-digital converter (hereinafter referred to as ADC) unit,
~ # NPA corresponding to #nPA, respectively. Each ADC sequentially converts an input analog signal into digital data and outputs it based on a sampling clock signal supplied from the outside. That is, each ADC outputs quantized sampling data for each sampling period.
【０００３】図５の５はデジタル可変遅延ユニットであ
り、前記＃１〜＃ｎＡＤＣにそれぞれ対応する＃１〜＃
ｎデジタル可変遅延素子を含む。ここでデジタル可変遅
延素子としては例えばシフトレジスタまたはランダムア
クセスメモリ（以下ＲＡＭという）等が使用できる。シ
フトレジスタの場合には、外部から各シフトレジスタに
それぞれ供給される遅延制御信号が入力するデータをシ
フトクロック信号（前記標本化クロック信号と同一信号
としてよい）で何回シフトしたら出力させるかを制御す
るので、入力データをシフトクロック周期の任意の整数
倍だけ遅延させたタイミングに標本化データを出力させ
ることになる。またＲＡＭの場合には、各ＡＤＣから標
本化周期毎に逐次出力される標本化データをそれぞれ対
応するＲＡＭに順次書込んでおき、各ＲＡＭについてど
のタイミングに書込まれたデータを読出して出力するか
を個別に制御すれば、各ＲＡＭから読出されたデータ相
互間の遅延時間がそれぞれ制御されたことになる。６は
デジタル加算器であり、デジタル可変遅延ユニット５に
よりそれぞれ遅延時間が制御されて出力される複数のデ
ータの加算を行なう。デジタル加算器６は例えば、前段
がシフトレジスタかまたはＲＡＭかにより、同時に多数
のデータを加算するか、または２つのデータの加算を繰
返して全部のデータの総和を算出する等の構成とする。Reference numeral 5 in FIG. 5 denotes a digital variable delay unit, # 1 to # corresponding to the # 1 to #n ADCs.
n digital variable delay elements are included. Here, as the digital variable delay element, for example, a shift register or a random access memory (hereinafter referred to as RAM) can be used. In the case of a shift register, it controls how many times the data input by the delay control signal externally supplied to each shift register is shifted by the shift clock signal (may be the same signal as the sampling clock signal) before being output. Therefore, the sampling data is output at the timing when the input data is delayed by an arbitrary integral multiple of the shift clock cycle. In the case of a RAM, the sampling data sequentially output from each ADC in each sampling cycle is sequentially written in the corresponding RAM, and the data written at each RAM is read and output. If these are controlled individually, it means that the delay time between the data read from each RAM is controlled. Reference numeral 6 denotes a digital adder, which adds a plurality of data whose delay times are controlled by the digital variable delay unit 5 and output. The digital adder 6 is configured to add a large number of data at the same time, or repeat addition of two data to calculate the sum of all data, depending on whether the preceding stage is a shift register or a RAM.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来のデジタル式ビームフォーミング装置では、そ
の信号処理をほとんどハードウェア機器により行ってい
るため、装置が大規模となり高価格になるという問題点
があった。特にビーム形成結果として良質の画像を得る
ためには、各検出チャネル毎に設けたデジタル可変遅延
素子の遅延時間の分解能を良くする必要があり、その結
果標本化データを得るためのＡＤ変換器の高速化が要求
されることになる。例えば５０〜１００ＭＨｚ程度の速
度で標本化データの得られる高速ＡＤ変換器を用いたと
すると、装置が高価となり過ぎて市場で販売することが
困難であるという問題点があった。However, in the conventional digital beam forming apparatus as described above, since the signal processing is mostly performed by the hardware device, there is a problem that the apparatus becomes large-scale and expensive. there were. In particular, in order to obtain a high quality image as a beam forming result, it is necessary to improve the resolution of the delay time of the digital variable delay element provided for each detection channel, and as a result, the AD converter for obtaining the sampled data is required. Higher speed is required. For example, if a high-speed AD converter that can obtain sampled data at a speed of about 50 to 100 MHz is used, the device becomes too expensive and it is difficult to sell it on the market.
【０００５】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、超音波診断装置で受波ビームフォーミン
グを行なう場合に、高速ＡＤ変換器等の高価のハードウ
ェア機器を使用しなくとも、各検出チャネル毎に得られ
るエコー信号に与える遅延時間の分解能を向上させ、十
分に位相の整合したデータの加算により良質の画像を実
時間で得ることができるソフトウェア処理による整相加
算器を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and when receiving beam forming is performed by an ultrasonic diagnostic apparatus, it is possible to use an expensive hardware device such as a high speed AD converter without using an expensive hardware device. To obtain a phasing adder by software processing that can improve the resolution of the delay time given to the echo signal obtained for each detection channel and obtain a good quality image in real time by adding the data whose phases are sufficiently matched With the goal.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
ソフトウェア処理による整相加算器は、超音波診断装置
で受波ビームフォーミングを行なう整相加算器におい
て、超音波プローブ内の各検出素子から得られるそれぞ
れの受信信号を所定の標本化周期毎に量子化して標本化
データを得る標本化データ取得手段と、超音波送受波ビ
ームの走査による各音線に対応してそれぞれ設けられた
デジタル信号処理手段と、前記超音波送受波ビームの走
査に同期して前記各音線に対応してそれぞれ設けられデ
ジタル信号処理手段を順次選択し、該選択されたデジタ
ル信号処理手段に前記標本化データ取得手段により得ら
れた標本化データを供給するデジタルマルチプレクサと
を備え、且つ前記各デジタル信号処理手段は、前記デジ
タルマルチプレクサから供給される自己の担当音線につ
いての標本化データを格納する標本化デターメモリと、
前記担当音線についての整相加算の演算プログラムを記
憶するプログラムメモリと、前記プログラムメモリに記
憶された整相加算の演算プログラムに基づき前記標本化
データメモリに格納された標本化データをソフトウェア
処理して前記担当音線についての整相加算結果のデータ
を得るデジタル信号プロセッサと、前記デジタル信号プ
ロセッサがソフトウェア処理した整相加算結果のデータ
を一時記憶するイメージデータメモリとを含むものであ
る。A phasing adder by software processing according to a first aspect of the present invention is a phasing adder that performs received beam forming in an ultrasonic diagnostic apparatus, and each detection in an ultrasonic probe is performed. Sampling data acquisition means for quantizing each reception signal obtained from the element for each predetermined sampling period to obtain sampling data, and respectively provided corresponding to each sound ray by scanning of the ultrasonic transmission / reception beam The digital signal processing means and the digital signal processing means provided respectively corresponding to the respective sound rays in synchronization with the scanning of the ultrasonic transmission / reception beam are sequentially selected, and the sampling is performed by the selected digital signal processing means. A digital multiplexer for supplying the sampling data obtained by the data acquisition means, and each of the digital signal processing means includes the digital multiplexer. A sampling deterministic memory for storing sampled data for its assigned sound rays et supplied,
A program memory storing a phasing addition calculation program for the assigned sound ray, and software processing of the sampling data stored in the sampling data memory based on the phasing addition calculation program stored in the program memory. A digital signal processor for obtaining data of the phasing addition result for the assigned sound ray and an image data memory for temporarily storing the data of the phasing addition result processed by software by the digital signal processor.
【０００７】本発明の請求項２に係るソフトウェア処理
による整相加算器は、超音波診断装置で受波ビームフォ
ーミングを行なう整相加算器において、超音波プローブ
内の各検出素子から得られるそれぞれの受信信号を所定
の標本化周期毎に量子化して標本化データを得る標本化
データ取得手段と、超音波送受波ビームの走査による各
音線のそれぞれ隣合う複数の音線を１単位の音線群と
し、該１単位の音線群に対応してそれぞれ設けられたデ
ジタル信号処理手段と、前記超音波送受波ビームの走査
に同期して前記１単位の音線群に対応してそれぞれ設け
られデジタル信号処理手段を順次選択し、該選択された
デジタル信号処理手段に前記標本化データ取得手段によ
り得られた標本化データを供給するデジタルマルチプレ
クサを備え、且つ前記各デジタル信号処理手段は、前記
デジタルマルチプレクサから供給される自己の担当する
１単位の音線群についての標本化データを格納する標本
化デターメモリと、前記担当する１単位の音線群につい
ての整相加算の演算プログラムを記憶するプログラムメ
モリと、前記プログラムメモリに記憶された整相加算の
演算プログラムに基づき前記標本化データメモリに格納
された標本化データをソフトウェア処理して前記担当す
る１単位の音線群についての整相加算結果のデータを得
るデジタル信号プロセッサと、前記デジタル信号プロセ
ッサがソフトウェア処理した整相加算結果のデータを一
時記憶するイメージデータメモリとを含むものである。A phasing adder by software processing according to a second aspect of the present invention is a phasing adder for performing received beam forming in an ultrasonic diagnostic apparatus, wherein each phasing adder is obtained from each detection element in an ultrasonic probe. Sampling data acquisition means for obtaining the sampling data by quantizing the received signal for each predetermined sampling period, and a plurality of sound rays adjacent to each sound ray by scanning of the ultrasonic transmission / reception beam And a digital signal processing means respectively provided corresponding to the sound ray group of 1 unit, and provided corresponding to the sound ray group of 1 unit in synchronization with the scanning of the ultrasonic transmission / reception beam. A digital multiplexer for sequentially selecting the digital signal processing means and supplying the selected digital signal processing means with the sampling data obtained by the sampling data acquisition means, and Each digital signal processing means stores a sampling data memory for storing the sampling data of the sound ray group of one unit which it is in charge of, which is supplied from the digital multiplexer, and the alignment of the sound ray group of one unit, which is in charge of the sampling data. A program memory for storing a calculation program for phase addition, and software processing of the sampling data stored in the sampling data memory based on the calculation program for phasing addition stored in the program memory. The digital signal processor includes a digital signal processor that obtains data of the phasing addition result for the sound ray group, and an image data memory that temporarily stores the data of the phasing addition result that is software processed by the digital signal processor.
【０００８】本発明の請求項３に係るソフトウェア処理
による整相加算器は、前記請求項２に係るソフトウェア
処理による整相加算器において、前記超音波プローブ内
の各検出素子から得られる受信信号を周波数変換した中
間周波数またはベースバンドの低周波信号を所定の標本
化周期毎に量子化して標本化データを得る標本化データ
取得手段を備えたものである。A phasing adder by software processing according to claim 3 of the present invention is the phasing adder by software processing according to claim 2, wherein a received signal obtained from each detection element in the ultrasonic probe is received. The apparatus further comprises sampling data acquisition means for obtaining the sampling data by quantizing the frequency-converted intermediate frequency or baseband low-frequency signal for each predetermined sampling period.
【０００９】本発明の請求項４に係るソフトウェア処理
による整相加算器は、前記請求項２または請求項３に係
るソフトウェア処理による整相加算器において、前記各
デジタル信号処理手段は、前記デジタルマルチプレクサ
から供給される自己の担当する１単位の音線群について
の標本化データを格納する際に、標本化データと共にそ
の音線番号または方位角等のデータ識別情報を格納する
標本化データメモリを含むものである。A phasing adder by software processing according to claim 4 of the present invention is the phasing adder by software processing according to claim 2 or 3, wherein each digital signal processing means is the digital multiplexer. When storing the sampling data for the sound ray group of one unit which is in charge of its own, the sampling data memory for storing the data identification information such as the sound ray number or the azimuth angle is included together with the sampling data. It is a waste.
【００１０】[0010]
【作用】本請求項１の発明においては、超音波診断装置
で受波ビームフォーミングを行なう整相加算器におい
て、標本化データ取得手段は超音波プローブ内の各検出
素子から得られるそれぞれの受信信号を所定の標本化周
期毎に量子化して標本化データを得る。デジタル信号処
理手段は超音波送受波ビームの走査による各音線に対応
してそれぞれ設けられる。デジタルマルチプレクサは前
記超音波送受波ビームの走査に同期して前記各音線に対
応してそれぞれ設けられデジタル信号処理手段を順次選
択し、該選択されたデジタル信号処理手段に前記標本化
データ取得手段により得られた標本化データを供給す
る。また前記各デジタル信号処理手段は標本化データメ
モリ、プログラムメモリ、デジタル信号プロセッサ及び
イメージデータメモリを含み、前記標本化データメモリ
は前記デジタルマルチプレクサから供給される自己の担
当音線についての標本化データを格納する。前記プログ
ラムメモリは前記担当音線についての整相加算の演算プ
ログラムを記憶し、前記デジタル信号プロセッサは前記
プログラムメモリに記憶された整相加算の演算プログラ
ムに基づき前記標本化データメモリに格納された標本化
データをソフトウェア処理して前記担当音線についての
整相加算結果のデータを得る。イメージデータメモリは
前記デジタル信号プロセッサがソフトウェア処理した整
相加算結果のデータを一時記憶する。According to the invention of claim 1, in the phasing adder for performing the received beam forming in the ultrasonic diagnostic apparatus, the sampling data acquisition means has the respective received signals obtained from the respective detection elements in the ultrasonic probe. Is quantized every predetermined sampling period to obtain sampled data. The digital signal processing means is provided corresponding to each sound ray by scanning the ultrasonic transmission / reception beam. Digital multiplexers are provided corresponding to the respective sound rays in synchronization with the scanning of the ultrasonic transmission / reception beam, and sequentially select digital signal processing means, and the sampling data acquisition means is applied to the selected digital signal processing means. The sampling data obtained by is supplied. Further, each of the digital signal processing means includes a sampling data memory, a program memory, a digital signal processor and an image data memory, and the sampling data memory supplies sampling data for its own sound ray supplied from the digital multiplexer. Store. The program memory stores a phasing addition calculation program for the assigned sound ray, and the digital signal processor stores a sample stored in the sampling data memory based on the phasing addition calculation program stored in the program memory. The processed data is processed by software to obtain the data of the phasing addition result for the assigned sound ray. The image data memory temporarily stores the data of the phasing addition result processed by software by the digital signal processor.
【００１１】本請求項２の発明においては、超音波診断
装置で受波ビームフォーミングを行なう整相加算器にお
いて、標本化データ取得手段は超音波プローブ内の各検
出素子から得られるそれぞれの受信信号を所定の標本化
周期毎に量子化して標本化データを得る。そして超音波
送受波ビームの走査による各音線のそれぞれ隣合う複数
の音線を１単位の音線群とし、該１単位の音線群に対応
してそれぞれデジタル信号処理手段が設けられる。デジ
タルマルチプレクサは前記超音波送受波ビームの走査に
同期して前記１単位の音線群に対応してそれぞれ設けら
れデジタル信号処理手段を順次選択し、該選択されたデ
ジタル信号処理手段に前記標本化データ取得手段により
得られた標本化データを供給する。また前記各デジタル
信号処理手段は標本化データメモリ、プログラムメモ
リ、デジタル信号プロセッサ及びイメージデータメモリ
を含み、前記標本化データメモリは前記デジタルマルチ
プレクサから供給される自己の担当する１単位の音線群
についての標本化データを格納する。前記プログラムメ
モリは前記担当する１単位の音線群についての整相加算
の演算プログラムを記憶し、前記デジタル信号プロセッ
サは前記プログラムメモリに記憶された整相加算の演算
プログラムに基づき前記標本化データメモリに格納され
た標本化データをソフトウェア処理して前記担当する１
単位の音線群についての整相加算結果のデータを得る。
イメージデータメモリは前記デジタル信号プロセッサが
ソフトウェア処理した整相加算結果のデータを一時記憶
する。According to the present invention of claim 2, in the phasing adder for performing the received beam forming in the ultrasonic diagnostic apparatus, the sampling data acquisition means has respective reception signals obtained from the respective detection elements in the ultrasonic probe. Is quantized every predetermined sampling period to obtain sampled data. A plurality of sound rays adjacent to each sound ray due to scanning of the ultrasonic transmission / reception beam are set as one unit sound ray group, and digital signal processing means is provided corresponding to each one unit sound ray group. Digital multiplexers are provided corresponding to the sound ray groups of one unit in synchronization with the scanning of the ultrasonic transmission / reception beam, and sequentially select digital signal processing means, and the sampling is performed by the selected digital signal processing means. The sampling data obtained by the data acquisition means is supplied. Further, each of the digital signal processing means includes a sampling data memory, a program memory, a digital signal processor and an image data memory, and the sampling data memory is for a sound ray group of one unit, which is in charge of itself and is supplied from the digital multiplexer. Stores the sampled data of. The program memory stores a phasing addition calculation program for the one unit sound ray group in charge, and the digital signal processor stores the sampling data memory based on the phasing addition calculation program stored in the program memory. Software processing the sampled data stored in
Obtain the data of the phasing addition result for the unit sound ray group.
The image data memory temporarily stores the data of the phasing addition result processed by software by the digital signal processor.
【００１２】本請求項３の発明においては、前記請求項
２の発明における標本化データ取得手段が前記超音波プ
ローブ内の各検出素子から得られる受信信号を周波数変
換した中間周波数またはベースバンドの低周波信号を所
定の標本化周期毎に量子化して標本化データを得る。According to a third aspect of the present invention, the sampling data acquisition means according to the second aspect of the present invention frequency-converts a reception signal obtained from each detection element in the ultrasonic probe, or a low base band. The frequency signal is quantized every predetermined sampling period to obtain sampled data.
【００１３】本請求項４の発明においては、前記請求項
２または請求項３の発明における前記各デジタル信号処
理手段に含まれる標本化データメモリが、前記デジタル
マルチプレクサから供給される自己の担当する１単位の
音線群についての標本化データを格納する際に、標本化
データと共にその音線番号または方位角等のデータ識別
情報を格納する。In the present invention of claim 4, the sampling data memory included in each of the digital signal processing means in the invention of claim 2 or 3 is in charge of 1 supplied from the digital multiplexer. When storing the sampling data for a unit sound ray group, the data identification information such as the sound ray number or the azimuth angle is stored together with the sampling data.
【００１４】[0014]
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すデジタル式受
波ビームフォーミング装置のブロック構成図である。同
図において、１０はこの例では６４個の送受波用振動子
をアレイ配列した超音波プローブである。２０は送受信
部であり、内部にＰＡユニット２、ＡＤＣユニット３、
ドライバユニット４及び標本化クロック信号発生器（図
２に図示せず）等を含む。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram of a digital receiving beam forming apparatus showing an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 10 is an ultrasonic probe in which 64 transducers for transmission and reception are arrayed in an array in this example. Reference numeral 20 denotes a transmitter / receiver, which internally has a PA unit 2, an ADC unit 3,
A driver unit 4 and a sampling clock signal generator (not shown in FIG. 2) are included.
【００１５】図２は図１の送受信部の主要構成ブロック
図であり、図において、ＰＡユニット２及びＡＤＣユニ
ット３は図５と同一のものである。ドライバユニット４
は送波ビームフォーマ３０から供給される６４チャネル
分の送信信号をそれぞれ電力増幅して対応する振動子を
個別に駆動する６４個のドライバを含んでいる。この例
においては＃１〜＃６４ドライバがそれぞれ駆動する超
音波送信周波数を５ＭＨｚとし、ナイキストのサンプリ
ング理論と、汎用ＡＤＣの応答速度を考慮して、各ＡＤ
Ｃに供給する標本化クロック信号の周波数は２０ＭＨｚ
とする。また各ＡＤＣにより逐次量子化される標本化デ
ータは８ビットのデータとする。FIG. 2 is a block diagram of the main configuration of the transmission / reception unit of FIG. 1, in which the PA unit 2 and the ADC unit 3 are the same as those in FIG. Driver unit 4
Includes 64 drivers for individually amplifying the power of the transmission signals of 64 channels supplied from the transmission beam former 30 and individually driving the corresponding transducers. In this example, the ultrasonic transmission frequency driven by each of the # 1 to # 64 drivers is set to 5 MHz, the Nyquist sampling theory and the response speed of the general-purpose ADC are taken into consideration, and each AD is considered.
The frequency of the sampling clock signal supplied to C is 20 MHz
And The sampled data that is sequentially quantized by each ADC is 8-bit data.
【００１６】図１の３０は送波ビームフォーマであり、
送波トリガー信号から前記ドライバユニット４へ出力す
る６４チャネル分の送信信号のそれぞれのタイミングを
制御して、超音波ビーム走査において指定された音線の
方位及び距離に送波ビームの集束を行なわせるものであ
る。Reference numeral 30 in FIG. 1 denotes a transmitting beam former,
The timing of each of the transmission signals for 64 channels output from the transmission trigger signal to the driver unit 4 is controlled to focus the transmission beam at the azimuth and distance of the sound ray designated in the ultrasonic beam scanning. It is a thing.
【００１７】４０はデジタルマルチプレクサ（またはデ
ータ分配器）である。この例においては、超音波の送受
波ビームの走査は＃１音線から番号順に＃６４音線まで
の６４本の音線の繰返し巡回走査とする。デジタルマル
チプレクサ４０は前記超音波送受波ビームの走査に同期
して前記各音線に対応してそれぞれ設けられた６４個の
デジタル信号処理部を順次選択し、この選択されたデジ
タル信号処理部に送受信部２０から逐次出力される６４
チャネル分の標本化データを供給するものである。即ち
前記超音波ビームの巡回走査に同期して、送受信部２０
から出力される標本化データを＃１デジタル信号処理部
１０１から順番に＃６４デジタル信号処理部１６４まで
分配し、走査が一巡すると、再び＃１デジタル信号処理
部１０１に戻って標本化データの分配を繰返すものであ
る。Reference numeral 40 is a digital multiplexer (or data distributor). In this example, the ultrasonic transmission / reception beam is scanned by repeating cyclic scanning of 64 sound rays from the # 1 sound ray to the # 64 sound ray in numerical order. The digital multiplexer 40 sequentially selects 64 digital signal processing units provided corresponding to the respective acoustic lines in synchronization with the scanning of the ultrasonic transmission / reception beam, and transmits / receives to / from the selected digital signal processing unit. 64 that are sequentially output from the unit 20
It supplies sampling data for channels. That is, the transmitting / receiving unit 20 is synchronized with the cyclic scanning of the ultrasonic beam.
The sampled data output from the # 1 digital signal processing unit 101 is sequentially distributed to the # 64 digital signal processing unit 164, and when one scan is completed, the sampling data is returned to the # 1 digital signal processing unit 101 again and the sampling data is distributed. Is repeated.
【００１８】図１の１０１〜１６４はそれぞれ＃１〜＃
６４デジタル信号処理部であり、この例では超音波の送
受波ビームの走査による音線が６４本あるとしたので、
前記６４本の各音線に対応してそれぞれ同一構成のデジ
タル信号処理部が１個ずつ設けられている。そして送受
波ビームが＃１音線を走査するときには、デジタルマル
チプレクサ４０から６４チャネル分の標本化データが＃
１デジタル信号処理部１０１に供給され、＃２音線を走
査するときには、デジタルマルチプレクサ４０から前記
標本化データは＃２デジタル信号処理部１０２に供給さ
れる。このようにして各デジタル信号処理部には、自己
の担当する１つの音線についての全チャネルの標本化デ
ータが供給されることになる。Reference numerals 101 to 164 in FIG. 1 denote # 1 to #, respectively.
64 digital signal processing units, and in this example, it is assumed that there are 64 sound rays due to the scanning of the transmission / reception beam of ultrasonic waves.
One digital signal processor having the same configuration is provided for each of the 64 sound rays. When the transmitted / received beam scans the # 1 sound ray, the sampling data for 64 channels from the digital multiplexer 40 is #.
The sampling data is supplied from the digital multiplexer 40 to the # 2 digital signal processing unit 102 when the # 2 sound ray is scanned. In this way, each digital signal processing unit is supplied with the sampling data of all the channels for one sound ray that it is in charge of.
【００１９】図３は図１のデジタル信号処理部の構成ブ
ロック図であり、図において５１は標本化データメモリ
である。各デジタル信号処理部は自己の担当する音線の
走査期間中に、デジタルマルチプレクサ４０から標本化
周期（前記サンプリングレートを２０ＭＨｚとした場合
には、５０ｎsec ）毎に供給される６４チャネル分の標
本化データ（前記各チャネルの１データは８ビットのデ
ータである）を標本化データメモリ５１に逐次格納させ
る。従って標本化データメモリ５１はＲＡＭにより構成
することができる。またこの例では格納する標本化デー
タは送信周波数の５ＭＨｚを中心とするＲＦエコーデー
タである。（しかし標本化データはＲＦエコーデータの
代りに周波数のダウンコンバートされたＩＦ（中間周波
数）エコーデータやベースバンドデータとしてもよい。
この場合の実施例について後述する。）FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the digital signal processing section shown in FIG. 1. In the figure, 51 is a sampling data memory. Each digital signal processing unit samples 64 channels supplied from the digital multiplexer 40 at every sampling period (50 nsec when the sampling rate is 20 MHz) during the scanning period of the sound ray which it is in charge of. Data (1 data of each channel is 8-bit data) is sequentially stored in the sampling data memory 51. Therefore, the sampled data memory 51 can be composed of a RAM. Further, in this example, the sampling data to be stored is RF echo data centered on the transmission frequency of 5 MHz. (However, the sampled data may be frequency down-converted IF (intermediate frequency) echo data or baseband data instead of the RF echo data.
An example of this case will be described later. )
【００２０】図３の５２はデジタルシグナルプロセッサ
（以下ＤＳＰという）、またはマイクロプロセッサ（以
下ＣＰＵという）であり、あらかじめ記憶された信号処
理プログラムに従い高速で整相加算の演算を行なうＬＳ
Ｉ素子である。またこのＤＳＰは後述する所定時間内に
前記整相加算の演算を可能とする専用ＤＳＰのＬＳＩ，
汎用ＤＳＰのＬＳＩ、複数のＣＰＵ用ＬＳＩ、もしくは
ＣＰＵのＬＳＩと拡張数値プロセッサＬＳＩとの組合せ
等のいずれにより構成されるものでもよい。Reference numeral 52 in FIG. 3 denotes a digital signal processor (hereinafter referred to as DSP) or a microprocessor (hereinafter referred to as CPU), which performs phasing addition operation at high speed in accordance with a signal processing program stored in advance.
It is an I element. Further, this DSP is an LSI of a dedicated DSP that enables calculation of the phasing addition within a predetermined time described later,
It may be configured by any one of a general-purpose DSP LSI, a plurality of CPU LSIs, or a combination of a CPU LSI and an extended numerical processor LSI.
【００２１】５３はプログラムメモリであり、ＤＳＰ５
２が実行する整相加算の信号処理プログラムを記憶する
メモリである。従ってプログラムメモリ５３は例えばリ
ードオンリメモリ（以下ＲＯＭという）により構成する
ことができる。５４はイメージデータメモリでありＤＳ
Ｐ５２が実行した整相加算の演算結果のイメージデータ
を一時記憶するメモリである。従ってイメージデータメ
モリ５４は例えばｄｕａｌ ｐｏｒｔ付ＲＡＭ等により
構成することができる。Reference numeral 53 is a program memory, which is a DSP 5
2 is a memory for storing a signal processing program for phasing addition executed by the second embodiment. Therefore, the program memory 53 can be composed of, for example, a read only memory (hereinafter referred to as ROM). 54 is an image data memory, DS
This is a memory for temporarily storing the image data of the operation result of the phasing addition executed by P52. Therefore, the image data memory 54 can be constituted by, for example, a RAM with a dual port.
【００２２】図１の６０はレベル圧縮及び検波部であ
り、送受波ビームの走査に従い各音線に対応するデジタ
ル信号処理部から順次出力される各音線毎のデータを、
例えば対数圧縮によりレベルを圧縮し、この圧縮後のデ
ータを検波して、この検波されたビデオデータを出力す
るものである。７０はデジタルスキャンコンバータ（以
下ＤＳＣという）であり、レベル圧縮及び検波部から出
力される各音線毎のビデオデータを表示器の１画面分記
憶し、これを走査変換して表示部８０に供給する。従っ
てＤＳＣ７０は少くとも表示部８０の１画面分のフレー
ムメモリを有するＲＡＭ及び走査変換回路等により構成
される。８０は表示部であり、例えばカラーまたはモノ
クロＣＲＴ表示器等により構成される。Reference numeral 60 in FIG. 1 denotes a level compression and detection unit, which outputs data for each sound ray sequentially output from the digital signal processing unit corresponding to each sound ray according to the scanning of the transmitted and received beams.
For example, the level is compressed by logarithmic compression, the compressed data is detected, and the detected video data is output. Reference numeral 70 denotes a digital scan converter (hereinafter referred to as DSC), which stores video data for each sound ray output from the level compression and detection unit for one screen of the display unit, scan-converts this, and supplies it to the display unit 80. To do. Therefore, the DSC 70 is composed of at least a RAM having a frame memory for one screen of the display unit 80, a scan conversion circuit, and the like. Reference numeral 80 denotes a display unit, which is composed of, for example, a color or monochrome CRT display device.
【００２３】最初に、受波ビームフォーミングを行なう
ための整相加算の信号処理について説明する。整相加算
を広義に解釈すると、開口合成的手法（Ｓｙｎｔｈｅｔ
ｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅ）も含めてコンボリューシヨン演
算の一種ということになる。またＸ線ＣＴのビーム走査
における信号処理ではフィルタードコンボリューション
が採用されているが、超音波のビームフォーミングにも
これが適用される。この信号処理をリコンストラクショ
ン（合成処理）と呼んでもよいし、ホログラムを解析し
てイメージ信号を得るといってもよい。この場合のプリ
（前置）フィルタは、ダイナミックアパーチュア（重付
け係数の時間による変更）の場合や、波形歪の等化器
（イコライザ）の場合や、またはダイナミックフィルタ
（周波数特性の付与）の場合等がある。また分散圧縮方
式を採用する場合には、その圧縮側のマッチドフィルタ
とすることもできる。いずれにしろ各検出素子から標本
化周期毎にそれぞれ得られる標本化データにどのような
重付け処理をしてその総和を求めるかという積和演算処
理を行なうことになる。First, the signal processing of phasing addition for performing received beam forming will be described. A broad interpretation of phasing addition is the synthetic aperture method (Synthet).
icAperture) is a kind of convolution operation. Further, although filtered convolution is adopted in signal processing in beam scanning of X-ray CT, this is also applied to beam forming of ultrasonic waves. This signal processing may be called reconstruction (combining processing), or it may be said that an image signal is obtained by analyzing a hologram. In this case, the pre-filter is a dynamic aperture (changing the weighting coefficient with time), an equalizer for waveform distortion (equalizer), or a dynamic filter (giving frequency characteristics). Etc. When the distributed compression method is adopted, it can be used as a matched filter on the compression side. In any case, the product-sum calculation process of what kind of weighting process is performed on the sampled data obtained from each detection element for each sampling period to obtain the sum thereof is performed.
【００２４】前記整相加算処理を行うに際しては、、ま
ずＰｈａｓｅ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ Ｃｏｒｒｅｃｔ
ｉｏｎ（以下ＰＡＣという、位相補正即ち整相の意）処
理、ないし古典的表現でのレトロディレクティブアレイ
処理が行われていることが好ましい。前記ＰＡＣ処理を
するには、先ず着信波面の位相の不整成分を検出する必
要があるが、これは前記リコンストラクション処理にお
ける積和演算の行程と並行して次のように行なうことが
できる。即ちあるエコー帰投時刻のリコンストラクショ
ン結果のデータ値（即ち整相加算結果のデータ値）を得
るためには、アパーチュアに含まれるすべての各検出素
子から得られるある時間関係の標本化データに重付け処
理を行ない重付けデータを算出し、これらの重付けデー
タの総和として求めた累積データと個々の重付けデータ
との間、もしくは前記重付けデータ相互の間の位相角に
差があれば、この差がＰｈａｓｅ Ａｂｅｒｒａｔｉｏ
ｎの結果生じた誤差であるとみなしてこれを補正するよ
うにする。When performing the phasing addition processing, first, Phase Aberration Correct is performed.
It is preferable that ion (hereinafter referred to as PAC) phase correction, that is, phasing, or retrodirective array processing in a classical expression is performed. In order to perform the PAC processing, it is first necessary to detect an irregular component of the phase of the incoming wavefront, which can be performed in parallel with the step of the product-sum operation in the reconstruction processing as follows. That is, in order to obtain the data value of the reconstruction result at a certain echo return time (that is, the data value of the phasing addition result), weighting is applied to the sampling data of a certain time relation obtained from all the detection elements included in the aperture. The weighted data is calculated by performing processing, and if there is a difference in the phase angle between the cumulative data obtained as the sum of these weighted data and the individual weighted data, or between the weighted data, The difference is Phase Aberratio
It is assumed that the error occurs as a result of n and is corrected.
【００２５】図４は本発明の整相加算を説明する模式図
であり、同図は＃１ＣＨ〜＃６４ＣＨまでの各受信チャ
ネルから標本化時刻ｔ1 ，ｔ2 ……毎に量子化されて得
られた標本化データが白丸で示される。ここで各標本化
時刻毎のエコーの標本化データは、既に復調されたベー
スバンドの複素データ（実数部と虚数部とを有する複素
数のデータ）であるとする。この場合図の実線の円弧で
示されるサミングアップラインが指定波面、即ちある瞬
間に実行すべきコンボリューションのカーネル（Ｋｅｒ
ｎｅｌ，１つの解）を与える。そしてこの指定波面上の
黒地の正方形が重付けデータとして示され、整相処理後
の重付けデータをサミングアップラインに沿って集計し
た累積データが整相加算結果のデータ（複素データ）と
なる。前記整相加算処理は、例えば１２８点の複素ＦＩ
Ｒ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓ
ｅ，有限インパルス応答）フィルタ処理と等価な処理で
ある。そしてこのＦＩＲフィルタ処理と並行して前記Ｐ
ＡＣ処理（整相処理）を行なう手法を説明する。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the phasing addition of the present invention, which is quantized at each sampling time t 1 , t 2 ... From each reception channel from # 1CH to # 64CH. The obtained sampling data are indicated by white circles. Here, it is assumed that the echo sampling data at each sampling time is already demodulated baseband complex data (complex number data having a real number part and an imaginary number part). In this case, the summing up line indicated by the solid arc in the figure is the designated wavefront, that is, the convolution kernel (Ker to be executed at a certain moment.
nel, one solution). The black square on the designated wavefront is shown as the weighting data, and the accumulated data obtained by summing the weighted data after the phasing processing along the summing up line is the data (complex data) of the phasing addition result. The phasing addition process is performed by, for example, 128-point complex FI.
R (Finite Impulse Responses)
e, finite impulse response) This is a process equivalent to the filter process. Then, in parallel with this FIR filter processing, the P
A method of performing AC processing (phase adjusting processing) will be described.
【００２６】図４に示される各チャネル毎の重付けデー
タは、指定波面上の黒地の正方形をはさんで時間軸上で
隣合う白丸で示される２つの標本化データからその距離
の比（即ち時間の比）に応じた重付け（スカラー積）演
算を行なうことにより得られる。このようにして得られ
た各チャネル毎の重付けデータ（複素データである）相
互の間の位相角、またはこれらの重付けデータの総和と
して求めた累積データと個々の重付けデータとの間の位
相角に差があれば、Ｐｈａｓｅ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ
があったか、または不要な干渉成分があったことにな
る。この位相角の差を各チャネル（即ち各検出素子）毎
に適当な距離分だけ平均化した平均値を作り、この平均
値に基づき個々の重付けデータの位相角を補正する処理
がＰＡＣ処理である。The weighting data for each channel shown in FIG. 4 is a ratio of distances from two sampled data indicated by white circles adjacent to each other on the time axis across a black square on the designated wavefront (that is, It is obtained by performing a weighting (scalar product) operation according to the time ratio. The phase angle between the weighted data (complex data) for each channel obtained in this way, or between the cumulative data obtained as the sum of these weighted data and the individual weighted data If there is a difference in phase angle, Phase Aberration
Or there was an unwanted interference component. The PAC process is a process for correcting the phase angle of each weighting data based on this average value by averaging the difference in the phase angle for each channel (that is, each detecting element) by an appropriate distance. is there.
【００２７】前記ＰＡＣ処理は前記ＦＩＲフィルタ相当
の処理を実行中に、プログラムフローの途中の寄り道的
処理として実行することができ、これが最も有効な処理
法である。また前記ＰＡＣ処理のために必要な位相補正
の作業とは、具体的には標本化データを成す複素数値の
絶対値はかえないでその偏角（つまり位相）のみを変化
させる作業に該当し、従ってθを補正量として次の様な
回転演算のための係数を乗ずる作業である。The PAC process can be executed as a detour process in the middle of the program flow while the process corresponding to the FIR filter is being executed, and this is the most effective processing method. Further, the work of the phase correction necessary for the PAC processing specifically corresponds to a work of changing only the argument (that is, the phase) without changing the absolute value of the complex value forming the sampling data, Therefore, it is a work for multiplying a coefficient for the following rotation calculation with θ as a correction amount.
【数１】 [Equation 1]
【００２８】別の処理方法として、サミングアップライ
ンの方をＰｈａｓｅ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎに合わせて
歪ませるという手法も考えることができる。しかしこの
手法も結局、データの重付け加算、即ち積和演算の一種
であり本質的な差ではない。但しプログラムとして表現
されたときに、その処理手順の順序や、意味付け、命名
法等が多少異なるのみである。これはソフトウェアによ
る整相加算処理を正しく、広義に解釈することにより、
上記いずれの処理方法も含まれることが理解できる。即
ちデジタルないし標本化時系列信号の処理においては、
標本化データがＲＦエコーデータ、ＩＦエコーデータ、
またはベースバンドデータのいずれでもよい。例えばＲ
Ｆエコーデータの場合には、時間軸上でサミングアップ
ラインの直前の２つの標本化データと直後の２つの標本
化データ、即ち４つの標本化データからサミングアップ
ライン位置における重付けデータ（実数データ及び虚数
データ）を得るようにすれば、ベースバンドエコーの場
合と等価の処理になる。As another processing method, a method of distorting the summing up line according to the Phase Aberration can be considered. However, this method is also a kind of weighted addition of data, that is, a product-sum operation, and is not an essential difference. However, when expressed as a program, the order of the processing procedures, meanings, nomenclature, etc. are only slightly different. This is because the phasing addition processing by software is interpreted correctly and in a broad sense.
It can be understood that any of the above processing methods is included. That is, in the processing of digital or sampled time series signals,
Sampling data is RF echo data, IF echo data,
Alternatively, either baseband data may be used. For example R
In the case of F echo data, two sampling data immediately before the summing up line and two sampling data immediately after the summing up line on the time axis, that is, four sampling data, weighted data at the summing up line position (real number data) And imaginary number data), the processing is equivalent to that of the baseband echo.
【００２９】超音波の送受波ビームの走査による各音線
毎に設けられた各デジタル信号処理部は、内部のプログ
ラムメモリ５３に前記詳細に説明した整相加算の演算プ
ログラムを記憶している。そして各ＤＳＰ５２はこのプ
ログラムメモリ５３に記憶された演算処理プログラムに
従い、自己の担当する音線についての整相加算演算をソ
フトウェア処理により所定時間内に実行する。例えば＃
１デジタル信号処理部１０１は、超音波の送受波ビーム
が＃１音線上にある期間中には標本化周期毎に６４チャ
ネル分の標本化データを標本化データメモリ５１に順次
格納し、ビーム走査が＃２音線から＃６４音線まで移り
再び＃１音線に戻ってくるまでの期間中に、即ち実時間
の６４倍の時間内に整相加算演算処理を行ない、その処
理結果のイメージデータをイメージデータメモリ５４に
格納すればよいことになる。Each digital signal processing unit provided for each sound ray by scanning of the transmitting and receiving beams of ultrasonic waves stores an arithmetic program for phasing addition described in detail in the internal program memory 53. Then, each DSP 52 executes a phasing addition operation for the sound ray that it is in charge of by software processing within a predetermined time in accordance with the operation processing program stored in the program memory 53. For example #
The 1 digital signal processing unit 101 sequentially stores the sampling data for 64 channels in the sampling data memory 51 for each sampling period during the period when the ultrasonic transmission / reception beam is on the # 1 sound ray, and performs beam scanning. Is performed from the # 2 sound line to the # 64 sound line and back to the # 1 sound line again, that is, the phasing addition calculation processing is performed within 64 times the real time, and an image of the processing result The data may be stored in the image data memory 54.
【００３０】いまエコーのサンプリングレートを２０Ｍ
Ｈｚ、即ち標本化周期を５０ｎsecとすると、この時間
は通常のＤＳＰの１命令サイクルタイムの上限に近い値
であるが、１つの標本化データがＤＳＰ５２の１命令で
処理可能と考えてよい。また標本化データがＲＦエコー
データの場合に１音線の整相加算に要する処理命令の数
は、プローブのエレメント数と時間軸上の標本化デター
数との積の回数となる。従ってこの例における６４エレ
メントのフェーズドアレイの場合、実時間の６４倍の時
間があればＤＳＰ５２がプログラム処理により１音線の
受波整相加算処理を完了させることができる。Now, the echo sampling rate is set to 20M.
If Hz, that is, the sampling period is 50 nsec, this time is a value close to the upper limit of one instruction cycle time of a normal DSP, but one sampled data can be considered to be processed by one instruction of the DSP 52. When the sampled data is RF echo data, the number of processing instructions required for phasing addition of one sound ray is the number of products of the number of probe elements and the number of sampled data on the time axis. Therefore, in the case of the 64-element phased array in this example, the DSP 52 can complete the reception phasing addition processing of one sound ray by the program processing if the time is 64 times the real time.
【００３１】図１の例においては、デジタル信号処理部
を６４個の各音線毎に設けるようにしたので、各デジタ
ル信号処理部はビーム走査が一巡するまでの間に自己の
担当する音線についての受波整相加算処理を完了させる
ことができ、装置全体としてはビーム走査のすべての音
線についての処理を実時間で行なうことが可能となる。
この各音線毎に整相加算処理されたデータが各デジタル
信号処理部内のイメージデータメモリ５４から読出さ
れ、この読出されたデータがＲＦエコーデータの場合に
は、レベル圧縮及び検波部６０で圧縮検波された後に、
ＤＳＣ部７０に供給される。またイメージデータメモリ
５４から読出されたデータがベースバンドデータの場合
には、直接ＤＳＣ部７０に供給される。ＤＳＣ部７０は
表示器１画面分のデータを記憶し、これを走査変換して
表示部８０により表示させる。これらの動作は従来装置
と同一のため詳細説明は省略する。In the example of FIG. 1, since the digital signal processing section is provided for each of the 64 sound lines, each digital signal processing section is in charge of its own sound line until one round of beam scanning is completed. The received wave phasing addition processing can be completed, and the processing as a whole for all sound rays of the beam scanning can be performed in real time in the entire apparatus.
The data subjected to the phasing addition processing for each sound ray is read from the image data memory 54 in each digital signal processing section, and when the read data is RF echo data, it is compressed by the level compression and detection section 60. After being detected,
It is supplied to the DSC unit 70. When the data read from the image data memory 54 is baseband data, it is directly supplied to the DSC unit 70. The DSC unit 70 stores data for one screen of the display, scan-converts the data, and displays it on the display unit 80. Since these operations are the same as those of the conventional device, detailed description thereof will be omitted.
【００３２】図１の実施例においては、１つの音線、即
１単位の送受波ビームについてのエコーデータは１つの
デジタル信号処理部または１つのＤＳＰにより処理され
る例を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。例えばＤＳＰ５２のデータ処理能力に余裕が無い場
合には、１単位の信号処理系にＤＳＰが複数存在し、１
音線のＲＦエコーの時系列データを多少重複さるように
複数区間に分割して、この分割された区間毎に個別のＤ
ＳＰが処理するようにしてもよい。In the embodiment shown in FIG. 1, the echo data for one sound ray and one unit of transmission / reception beam immediately is processed by one digital signal processing unit or one DSP. Is not limited to this. For example, if the DSP 52 does not have enough data processing capacity, one unit of signal processing system has a plurality of DSPs.
The time-series data of the RF echo of the sound ray is divided into a plurality of sections so as to be overlapped to some extent, and each divided section has an individual D.
It may be processed by the SP.
【００３３】ここで本発明の別の実施例ついて説明す
る。これは各デジタル信号処理部またはＤＳＰ５２のデ
ータ処理能力に余裕を持たせることにより、２本以上の
複数の音線についてのエコーデータを１つのデジタル信
号処理部により処理して、複数の音線についての整相加
算結果のデータが得られるようなシステム構成とするこ
とである。この場合デジタル信号処理部の数が減少する
ことにより装置のコストが低減される効果がある。また
必ずしも１つのデジタル信号処理部（または１つのＤＳ
Ｐ）により２本または３本の音線のデータを処理する代
りに、例えば協調する２つまたは３つのデジタル信号処
理部により５本または７本の音線のデータを処理するよ
うにしても、システム全体としてデジタル信号処理部の
数の低減効果はあることになる。Now, another embodiment of the present invention will be described. This is because each digital signal processing unit or the DSP 52 has a margin in data processing capacity, so that echo data for two or more sound lines is processed by one digital signal processing unit, and a plurality of sound lines are processed. The system configuration is such that data of the phasing addition result of is obtained. In this case, there is an effect that the cost of the apparatus is reduced by reducing the number of digital signal processing units. Also, one digital signal processing unit (or one DS
Instead of processing the data of two or three sound rays by P), for example, the data of five or seven sound rays may be processed by two or three digital signal processing units which cooperate with each other. Therefore, there is an effect of reducing the number of digital signal processing units in the entire system.
【００３４】このように複数の音線についてのエコーデ
ータを１つのデジタル信号処理部により処理する場合に
は、お互に隣合う２本以上の音線をまとめて１単位の音
線群として、この１単位の音線群のエコーデータを１つ
のメモリ領域に記憶し、１つのＤＳＰで処理するのが好
ましい。その理由は方位角が隣合っている音線の方が、
離れた方位角の音線の場合よりも整相加算の処理が似て
いるので、プログラムに共通部分が生じ同一の処理プロ
グラムを共用することができる点の利点があるからであ
る。When echo data of a plurality of sound rays are processed by one digital signal processing unit as described above, two or more sound rays adjacent to each other are collected as a unit of a sound ray group. It is preferable that the echo data of the sound ray group of one unit is stored in one memory area and processed by one DSP. The reason is that the sound rays with adjacent azimuth angles are
This is because the processing of phasing addition is more similar to that of the case of sound rays having azimuths apart from each other, so that there is an advantage in that a common part occurs in the programs and the same processing program can be shared.
【００３５】勿論ビーム走査の各音線毎に合成すべき方
位角が異なり、またダイナミックフォーカス、ダイナミ
ックアパーチュア及びスライデイングフイルタ等も各音
線毎に行なう必要があるので、デジタル信号処理部内の
プログラムメモリ５３に格納される引用変数は音線によ
り変ってくる。具体的には標本化データメモリ５１内に
標本化データを格納する物理的アドレスが、超音波プロ
ーブ１０内の各エレメント番号とエコーの帰投時刻とを
表わしているので、このアドレスの引用変数が音線番号
や方位角等により変わってくる。しかし音線番号が決ま
ると、これらの引用変数を決めることができるので、標
本化データと共にその音線番号または方位角等の必要情
報を併記して標本化デターメモリ５１に記憶するように
すれば、ＤＳＰ５２は上記必要情報を参照して走行前に
引用変数を決めて信号処理を開始することができる。Of course, the azimuth angle to be combined differs for each sound ray of beam scanning, and dynamic focus, dynamic aperture, sliding filter, etc. must be performed for each sound ray, so the program memory in the digital signal processing section is required. The citation variable stored in 53 varies depending on the sound ray. Specifically, since the physical address for storing the sampled data in the sampled data memory 51 represents each element number in the ultrasonic probe 10 and the return time of the echo, the reference variable of this address is the sound. It depends on the line number and azimuth. However, when the sound ray number is determined, these citation variables can be determined. Therefore, if necessary information such as the sound ray number or the azimuth angle is written together with the sampling data and stored in the sampling data memory 51. , DSP 52 can refer to the necessary information, determine a citation variable before traveling, and start signal processing.
【００３６】さらに複数の音線についてのエコーデータ
を１つのデジタル信号処理部により処理する場合には、
処理プログラムの共用のみならずエコーデータを共用し
て処理を行なうことができる。これはビームフォーミン
グの一手法であるマルチビームフォーミングと呼ばれた
ものに相当する。即ち１つのフェーズトアレイを複数の
サブアレイに分割し、サブアレイ毎にリコンストラクシ
ョンの処理を行ない、その後サブアレイの合成結果に位
相や遅延時間の分布処理を行って多様に合成し最終結果
を得る方法である。Further, when echo data for a plurality of sound rays is processed by one digital signal processing section,
The processing can be performed not only by sharing the processing program but also by sharing the echo data. This corresponds to what is called multi-beam forming, which is a method of beam forming. That is, one phased array is divided into a plurality of sub-arrays, reconstruction processing is performed for each sub-array, and then the composited results of the sub-arrays are subjected to phase and delay time distribution processing to variously combine to obtain the final result. is there.
【００３７】次に各デジタル信号処理部またはＤＳＰ５
２のデータ処理能力に余裕を持たせる具体的な方法を説
明する。図１の実施例においは、各デジタル信号処理部
内の標本化データメモリ５１に格納するデータは、超音
波プローブ１０内の各検出素子から得られるそれぞれの
受信信号を高速のサンプリングレート（前例では２０Ｍ
Ｈｚ）により量子化したＲＦエコーデータを格納した例
を示した。この場合データのサンプル数が多いのでＤＳ
Ｐの処理能力の関係から１本の音線のデータは１つのＤ
ＳＰにより処理するようにした。しかし前記ＲＦエコー
データの代わりに、ＲＦ信号の周波数をダウンコンバー
トしたＩＦ（中間周波数）エコーデータやベースバンド
データを格納するようにすれば、サンプリングレートを
ＲＦエコーデータの場合の１／２〜１／４程度に低下さ
せ、必然的に標本化データ数を同程度に減少させること
ができる。このように演算を要するデータ数の減少によ
り、演算処理時間も減少するからＤＳＰの処理能力には
余裕ができる。従って隣合う２本または２本以上の音線
についての標本化データを１つのメモリ領域に格納し、
１つのＤＳＰによりまとめて処理することが具体的に可
能となる。なお、標本化データとしてベースバンドのデ
ータを標本化データメモリ５１に格納する場合には、図
１のレベル圧縮及び検波部６０は送受信部２０内に含ま
れる構成となり、各デジタル信号処理部内のイメージデ
ータメモリ５４の出力が直接ＤＳＣ部７０に供給され
る。Next, each digital signal processor or DSP 5
A specific method for giving a margin to the data processing capacity of No. 2 will be described. In the embodiment shown in FIG. 1, the data stored in the sampling data memory 51 in each digital signal processing unit is such that each received signal obtained from each detection element in the ultrasonic probe 10 has a high sampling rate (20M in the previous example).
An example in which RF echo data quantized by (Hz) is stored is shown. In this case, the number of data samples is large, so DS
The data of one sound ray is one D because of the processing capability of P.
It was processed by SP. However, if IF (intermediate frequency) echo data obtained by down-converting the frequency of the RF signal or baseband data is stored instead of the RF echo data, the sampling rate is 1/2 to 1 of that of the RF echo data. Therefore, the number of sampled data can be inevitably reduced to the same level. Since the number of data items that need to be calculated is reduced as described above, the calculation processing time is also reduced, so that the processing capacity of the DSP has a margin. Therefore, the sampling data of two or more adjacent sound rays are stored in one memory area,
It is specifically possible to collectively process with one DSP. When the baseband data is stored in the sampled data memory 51 as the sampled data, the level compression and detection unit 60 of FIG. 1 is included in the transmission / reception unit 20, and the image in each digital signal processing unit is shown. The output of the data memory 54 is directly supplied to the DSC unit 70.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、超音波診
断装置で受波ビームフォーミングを行なう整相加算器に
おいて、超音波送受波ビームの走査による各音線にそれ
ぞれ対応して音線数と等しい数のデジタル信号処理手段
を設け、前記各デジタル信号処理手段はそれぞれ自己の
担当する音線に係る超音波プローブ内の各検出素子から
それぞれ標本化周期毎に得られる標本化データを受理す
ると、これらのデータを一旦標本化データメモリに記憶
後、デジタル信号プロセッサはビーム走査が一巡する時
間内に、プログラムメモリに記憶した演算処理プログラ
ムに基づき、ソフトウェア処理による整相加算演算を行
ない、その演算結果のデータを出力するようにしたの
で、高速ＡＤ変換器等の高価なハードウェア機器を使用
しなくとも十分に位相の整合した良質の画像をソフトウ
ェア処理により実時間で得ることができる効果がある。As described above, according to the present invention, in the phasing adder for performing the receiving beam forming in the ultrasonic diagnostic apparatus, the sound ray corresponding to each sound ray by the scanning of the ultrasonic transmitting / receiving beam is transmitted. The number of digital signal processing means is equal to the number, and each digital signal processing means receives sampling data obtained at each sampling cycle from each detection element in the ultrasonic probe associated with the sound ray that it is in charge of. Then, after temporarily storing these data in the sampling data memory, the digital signal processor performs the phasing addition operation by the software processing based on the operation processing program stored in the program memory within the time when the beam scanning makes one round. Since the data of the calculation result is output, it is possible to perform the calculation sufficiently without using expensive hardware equipment such as a high-speed AD converter. Image an effect can be obtained in real time by software processing of matched quality.
【００３９】また本発明によれば、超音波診断装置で受
波ビームフォーミングを行なう整相加算器において、超
音波送受波ビームの走査による各音線のそれぞれ隣合う
複数の音線を１単位の音線群とし、該１単位の音線群に
対応してそれぞれデジタル信号処理手段を設け、前記各
デジタル信号処理手段はそれぞれ自己の担当する１単位
の音線群に係る超音波プローブ内の各検出素子からそれ
ぞれ標本化周期毎に得られる標本化データを受理する
と、これらのデータを一旦標本化データメモリに記憶
後、デジタル信号プロセッサはビーム走査が一巡する時
間内に、プログラムメモリに記憶した演算処理プログラ
ムに基づき、ソフトウェア処理による整相加算演算を行
ない、その演算結果のデータを出力するようにしたの
で、前記良質の画像を実時間で得られると共に、システ
ム全体としてデジタル信号処理手段の数を減少させ装置
のコストを低減できる効果がある。Further, according to the present invention, in the phasing adder for performing the received beam forming in the ultrasonic diagnostic apparatus, a plurality of adjacent acoustic lines of each acoustic line due to the scanning of the ultrasonic transmission / reception beam are regarded as one unit. A sound ray group is provided with digital signal processing means corresponding to the sound ray group of one unit, and each digital signal processing means is provided in each ultrasonic probe associated with the sound ray group of one unit that it is in charge of. Upon receiving the sampling data obtained from the detection element at each sampling cycle, after storing these data in the sampling data memory once, the digital signal processor performs the operation stored in the program memory within the time when the beam scanning makes one cycle. Based on the processing program, the phasing addition operation by software processing is performed and the data of the operation result is output. With obtained between an effect of reducing the cost of the allowed device reduces the number of digital signal processing means as a whole system.
【００４０】また本発明によれば、前記超音波プローブ
内の各検出素子から得られる受信信号を周波数変換した
中間周波数またはベースバンドの低周波信号を所定の標
本化周期毎に量子化して標本化データを得るようにした
ので、標本化データ数の低減による演算処理時間の短縮
により、前記デジタル信号処理手段の数の減少を容易に
実現できる効果がある。According to the present invention, the intermediate frequency or baseband low frequency signal obtained by frequency-converting the received signal obtained from each detection element in the ultrasonic probe is quantized and sampled at every predetermined sampling period. Since the data is obtained, the number of digital signal processing means can be easily reduced by shortening the calculation processing time by reducing the number of sampled data.
【００４１】また本発明によれば、前記１単位の音線群
毎に設けられた前記各デジタル信号処理手段は、前記デ
ジタルマルチプレクサから供給される自己の担当する１
単位の音線群についての標本化データを格納する際に、
標本化データと共にその音線番号または方位角等のデー
タ識別情報を格納するようにしたので、各音線について
の整相加算演算プログラムについての共通部分が生じ、
プログラムを格納するメモリ容量を減少させることがで
きる効果がある。Further, according to the present invention, each of the digital signal processing means provided for each of the sound ray groups of one unit is in charge of its own 1 supplied from the digital multiplexer.
When storing the sampling data for the sound ray group of the unit,
Since the data identification information such as the sound ray number or the azimuth angle is stored together with the sampled data, there is a common part of the phasing addition calculation program for each sound ray,
This has the effect of reducing the memory capacity for storing the program.
【図１】本発明の一実施例を示すデジタル式受波ビーム
フォーミング装置のブロック構成図である。FIG. 1 is a block configuration diagram of a digital receiving beam forming apparatus showing an embodiment of the present invention.
【図２】図１の送受信部の主要構成ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a main configuration of a transmission / reception unit in FIG.
【図３】図１のデジタル信号処理部の構成ブロック図で
ある。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a digital signal processing unit shown in FIG.
【図４】本発明の整相加算を説明する模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating phasing addition of the present invention.
【図５】従来のデジタル式ビームフォーミング装置の構
成ブロック図である。FIG. 5 is a configuration block diagram of a conventional digital beam forming apparatus.
２ ＰＡユニット ３ ＡＤＣユニット ５ デジタル可変遅延ユニット ６ デジタル加算器 １０ 超音波プローブ ２０ 送受信部 ３０ 送波ビームフォーマ ４０ デジタルマルチプレクサ ５１ 標本化データメモリ ５２ ＤＳＰ ５３ プログラムメモリ ５４ イメージデータメモリ ６０ レベル圧縮及び検波部 ７０ ＤＳＣ部 ８０ 表示部 １０１〜１６４ ＃１〜＃６４デジタル信号処理部 2 PA unit 3 ADC unit 5 Digital variable delay unit 6 digital adder 10 Ultrasonic probe 20 transceiver 30 Transmission beamformer 40 digital multiplexer 51 Sampling data memory 52 DSP 53 program memory 54 image data memory 60 level compression and detection section 70 DSC Department 80 Display 101-164 # 1- # 64 Digital Signal Processing Unit
Claims (4)
グを行なう整相加算器において、 超音波プローブ内の各検出素子から得られるそれぞれの
受信信号を所定の標本化周期毎に量子化して標本化デー
タを得る標本化データ取得手段と、 超音波送受波ビームの走査による各音線に対応してそれ
ぞれ設けられたデジタル信号処理手段と、 前記超音波送受波ビームの走査に同期して前記各音線に
対応してそれぞれ設けられデジタル信号処理手段を順次
選択し、該選択されたデジタル信号処理手段に前記標本
化データ取得手段により得られた標本化データを供給す
るデジタルマルチプレクサとを備え、 前記各デジタル信号処理手段は、前記デジタルマルチプ
レクサから供給される自己の担当音線についての標本化
データを格納する標本化デターメモリと、 前記担当音線についての整相加算の演算プログラムを記
憶するプログラムメモリと、 前記プログラムメモリに記憶された整相加算の演算プロ
グラムに基づき前記標本化データメモリに格納された標
本化データをソフトウェア処理して前記担当音線につい
ての整相加算結果のデータを得るデジタル信号プロセッ
サと、 前記デジタル信号プロセッサがソフトウェア処理した整
相加算結果のデータを一時記憶するイメージデータメモ
リとを含むことを特徴とするソフトウェア処理による整
相加算器。1. A phasing adder for performing received beam forming in an ultrasonic diagnostic apparatus, wherein each received signal obtained from each detection element in an ultrasonic probe is quantized and sampled at a predetermined sampling cycle. Sampling data acquisition means for obtaining data, digital signal processing means respectively provided corresponding to each sound ray by scanning of the ultrasonic transmitting / receiving beam, and each of the sounds in synchronization with the scanning of the ultrasonic transmitting / receiving beam. A digital multiplexer for sequentially selecting the digital signal processing means provided corresponding to the lines and supplying the selected digital signal processing means with the sampling data obtained by the sampling data acquisition means; The digital signal processing means stores sampling data for sampling its own sound ray supplied from the digital multiplexer. A program memory for storing a phasing addition calculation program for the assigned sound ray; and sampling data stored in the sampling data memory based on the phasing addition calculation program stored in the program memory. A digital signal processor for performing software processing to obtain data of a phasing addition result for the assigned sound ray; and an image data memory for temporarily storing the phasing addition result data processed by the digital signal processor by software. A phasing adder by software processing.
グを行なう整相加算器において、 超音波プローブ内の各検出素子から得られるそれぞれの
受信信号を所定の標本化周期毎に量子化して標本化デー
タを得る標本化データ取得手段と、 超音波送受波ビームの走査による各音線のそれぞれ隣合
う複数の音線を１単位の音線群とし、該１単位の音線群
に対応してそれぞれ設けられたデジタル信号処理手段
と、 前記超音波送受波ビームの走査に同期して前記１単位の
音線群に対応してそれぞれ設けられデジタル信号処理手
段を順次選択し、該選択されたデジタル信号処理手段に
前記標本化データ取得手段により得られた標本化データ
を供給するデジタルマルチプレクサを備え、 前記各デジタル信号処理手段は、前記デジタルマルチプ
レクサから供給される自己の担当する１単位の音線群に
ついての標本化データを格納する標本化データメモリ
と、 前記担当する１単位の音線群についての整相加算の演算
プログラムを記憶するプログラムメモリと、 前記プログラムメモリに記憶された整相加算の演算プロ
グラムに基づき前記標本化データメモリに格納された標
本化データをソフトウェア処理して前記担当する１単位
の音線群についての整相加算結果のデータを得るデジタ
ル信号プロセッサと、 前記デジタル信号プロセッサがソフトウェア処理した整
相加算結果のデータを一時記憶するイメージデータメモ
リとを含むことを特徴とするソフトウェア処理による整
相加算器。2. A phasing adder that performs received beam forming in an ultrasonic diagnostic apparatus, samples each reception signal obtained from each detection element in an ultrasonic probe by quantizing it at a predetermined sampling cycle. Sampling data acquisition means for obtaining data and a plurality of sound rays adjacent to each sound ray by scanning of the ultrasonic transmission / reception beam are set as a sound ray group of one unit, and each sound ray group corresponds to the sound ray group of one unit. Digital signal processing means provided, and in synchronization with the scanning of the ultrasonic transmission / reception beam, the digital signal processing means provided respectively corresponding to the sound ray group of one unit are sequentially selected, and the selected digital signal The processing means includes a digital multiplexer for supplying the sampling data obtained by the sampling data acquisition means, and each of the digital signal processing means includes a digital multiplexer from the digital multiplexer. A sampling data memory for storing the sampling data for the sound ray group of one unit which is in charge of the self, and a program memory for storing the operation program of the phasing addition for the sound ray group of the one unit in charge , The data of the phasing addition result for the one unit sound ray group in charge by software processing the sampling data stored in the sampling data memory based on the phasing addition calculation program stored in the program memory. And a image data memory for temporarily storing the data of the phasing addition result processed by the digital signal processor, the phasing adder by software processing.
得られる受信信号を周波数変換した中間周波数またはベ
ースバンドの低周波信号を所定の標本化周期毎に量子化
して標本化データを得る標本化データ取得手段を備えた
ことを特徴とする請求項２記載のソフトウェア処理によ
る整相加算器。3. Sampling for obtaining sampling data by quantizing an intermediate frequency or a baseband low frequency signal obtained by frequency-converting a reception signal obtained from each detection element in the ultrasonic probe for every predetermined sampling period. The phasing adder by software processing according to claim 2, further comprising data acquisition means.
ジタルマルチプレクサから供給される自己の担当する１
単位の音線群についての標本化データを格納する際に、
標本化データと共にその音線番号または方位角等のデー
タ識別情報を格納する標本化データメモリを備えたこと
を特徴とする請求項２または請求項３記載のソフトウェ
ア処理による整相加算器。4. Each of the digital signal processing means is in charge of its own 1 supplied from the digital multiplexer.
When storing the sampling data for the sound ray group of the unit,
4. The phasing adder according to claim 2 or 3, further comprising a sampling data memory for storing data identification information such as sound ray number or azimuth angle together with the sampling data.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/687,037 US5216516A (en) | 1990-04-27 | 1991-04-16 | Orthogonal transformation arithmetic unit |
| JP3173820A JPH0515532A (en) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | Phasing adder by software processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3173820A JPH0515532A (en) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | Phasing adder by software processing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0515532A true JPH0515532A (en) | 1993-01-26 |
Family
ID=15967761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3173820A Pending JPH0515532A (en) | 1990-04-27 | 1991-07-15 | Phasing adder by software processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0515532A (en) |
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| JP2010017456A (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | Ultrasonic diagnosing device |
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-
1991
- 1991-07-15 JP JP3173820A patent/JPH0515532A/en active Pending
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