JPH11169365A - 超音波診断装置 - Google Patents
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- JPH11169365A JPH11169365A JP9328379A JP32837997A JPH11169365A JP H11169365 A JPH11169365 A JP H11169365A JP 9328379 A JP9328379 A JP 9328379A JP 32837997 A JP32837997 A JP 32837997A JP H11169365 A JPH11169365 A JP H11169365A
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- Remote Sensing (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディジタル回路を主体とする超音波診断装置
において、ディジタル参照信号の周波数を制御すること
が可能な技術を提供すること。 【解決手段】 超音波信号を送受波する複数個の超音波
振動子からなる探触子と、各超音波振動子が受波した受
信信号をディジタル信号に変換するディジタル変換手段
と、該ディジタル信号に参照信号を乗算するミキシング
手段と、乗算後のディジタル信号から特定の周波数の信
号のみを抽出するフィルタ手段と、該抽出後のディジタ
ル信号に各超音波振動子毎の位相差を揃える遅延を与え
るディジタル遅延手段と、前記遅延後のディジタル信号
を加算する加算手段とを有し、前記加算後の超音波信号
から検者が指示する超音波画像を構成し表示する超音波
診断装置において、受波フォーカス点位置に応じて、前
記参照信号の周波数を選択的に可変する周波数制御手段
を具備する。
において、ディジタル参照信号の周波数を制御すること
が可能な技術を提供すること。 【解決手段】 超音波信号を送受波する複数個の超音波
振動子からなる探触子と、各超音波振動子が受波した受
信信号をディジタル信号に変換するディジタル変換手段
と、該ディジタル信号に参照信号を乗算するミキシング
手段と、乗算後のディジタル信号から特定の周波数の信
号のみを抽出するフィルタ手段と、該抽出後のディジタ
ル信号に各超音波振動子毎の位相差を揃える遅延を与え
るディジタル遅延手段と、前記遅延後のディジタル信号
を加算する加算手段とを有し、前記加算後の超音波信号
から検者が指示する超音波画像を構成し表示する超音波
診断装置において、受波フォーカス点位置に応じて、前
記参照信号の周波数を選択的に可変する周波数制御手段
を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
関し、特に、超音波により物体を非破壊検査する装置あ
るいは医療診断に用いる超音波診断装置等において、被
検者および撮像部位によらずに高画質の断層像を得るた
めの信号処理のディジタル化に適用して有効な技術に関
するものである。
関し、特に、超音波により物体を非破壊検査する装置あ
るいは医療診断に用いる超音波診断装置等において、被
検者および撮像部位によらずに高画質の断層像を得るた
めの信号処理のディジタル化に適用して有効な技術に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波診断装置として、特に、デ
ィジタル信号処理を主体とした超音波診断装置は、図７
に示すように、複数個の振動子から構成される探触子７
０１、該探触子７０１で受波した超音波（反射波）をデ
ィジタル信号に変換するディジタル変換手段７０２、こ
のディジタル信号にディジタル参照信号を乗算するミキ
シング手段７０３、ミキシング後の信号から低周波成分
のみを抽出するフィルタ手段７０４、フィルタリング後
のディジタル信号に所定の遅延を与えるディジタル遅延
手段７０５、および、各探触子ごとに前述の各処理を行
ったディジタル信号を加算する加算手段７０６とから構
成されていた。
ィジタル信号処理を主体とした超音波診断装置は、図７
に示すように、複数個の振動子から構成される探触子７
０１、該探触子７０１で受波した超音波（反射波）をデ
ィジタル信号に変換するディジタル変換手段７０２、こ
のディジタル信号にディジタル参照信号を乗算するミキ
シング手段７０３、ミキシング後の信号から低周波成分
のみを抽出するフィルタ手段７０４、フィルタリング後
のディジタル信号に所定の遅延を与えるディジタル遅延
手段７０５、および、各探触子ごとに前述の各処理を行
ったディジタル信号を加算する加算手段７０６とから構
成されていた。
【０００３】次に、図７に基づいて、ディジタル信号処
理を主体とした従来の超音波診断装置における信号処理
動作を説明する。
理を主体とした従来の超音波診断装置における信号処理
動作を説明する。
【０００４】まず、図示しない被検体に送波する超音波
の送信信号をｕ(ｔ)、その中心周波数をωsとすると、
送信信号は下記の数１で示される。
の送信信号をｕ(ｔ)、その中心周波数をωsとすると、
送信信号は下記の数１で示される。
【０００５】
【数１】 ｕ(ｔ)＝Ａ(ｔ){exp(ｊωsｔ)＋exp(−ｊωsｔ)} ＝２Ａ(ｔ) cosωsｔ ただし、Ａ(ｔ)は送信信号の包絡線形状、ｔは時間、ｊ
2＝−１である。
2＝−１である。
【０００６】従って、数１の送信信号を探触子７０１で
発生し、同じ探触子７０１で被検体内で反射されてくる
反射信号（受波信号）を受信する。このとき、探触子７
０１の第ｎ番目の素子（超音波振動子）による受信信号
ｆn(ｔ)は、信号の伝搬時間をτnとすると、下記の数２
となる。
発生し、同じ探触子７０１で被検体内で反射されてくる
反射信号（受波信号）を受信する。このとき、探触子７
０１の第ｎ番目の素子（超音波振動子）による受信信号
ｆn(ｔ)は、信号の伝搬時間をτnとすると、下記の数２
となる。
【０００７】
【数２】 ｆn(ｔ)＝ｕ(ｔ−τn) ＝Ａ(ｔ−τn) [exp{ｊ(ωsｔ−φn)}＋exp{−ｊ(ωsｔ−φn)}] ただし、φn＝ωs・τnである。
【０００８】この数２で示される受信信号は、各振動子
ごとに接続されるディジタル変換手段７０２でディジタ
ルデータ（ディジタル信号）に変換される。なお、以降
の信号処理は全てディジタル信号処理となる。これによ
りアナログ信号処理に比べ、演算精度を向上させること
が可能となる。このディジタル変換手段７０２には一般
にＡ／Ｄ変換器が使用され、Ａ／Ｄ変換器のサンプリン
グ時間をＴとした場合、連続値である数２はディジタル
変換手段７０２により離散値である数３となる。
ごとに接続されるディジタル変換手段７０２でディジタ
ルデータ（ディジタル信号）に変換される。なお、以降
の信号処理は全てディジタル信号処理となる。これによ
りアナログ信号処理に比べ、演算精度を向上させること
が可能となる。このディジタル変換手段７０２には一般
にＡ／Ｄ変換器が使用され、Ａ／Ｄ変換器のサンプリン
グ時間をＴとした場合、連続値である数２はディジタル
変換手段７０２により離散値である数３となる。
【０００９】
【数３】 ただし、ｋは受波フォーカス時の各ビームにおけるフォ
ーカス点の位置を示し、本実施の形態においては、０≦
ｋ＜４０９６の自然数とした。従って、Ｔ＝４０ｎｓｅ
ｃ、音速を１５４０ｍ／ｓｅｃとすれば、数３は深さ１
２．５ｃｍまでの反射信号に対応することを示してい
る。なお、ｋの範囲はこれに限るものではない。
ーカス点の位置を示し、本実施の形態においては、０≦
ｋ＜４０９６の自然数とした。従って、Ｔ＝４０ｎｓｅ
ｃ、音速を１５４０ｍ／ｓｅｃとすれば、数３は深さ１
２．５ｃｍまでの反射信号に対応することを示してい
る。なお、ｋの範囲はこれに限るものではない。
【００１０】数３に示すディジタル変換された受信信号
とサンプリング時間Ｔで離散化されたディジタル参照信
号ｈｎ（ｋＴ)との乗算をミキシング手段７０３が行
う。ここで、ディジタル参照信号ｈn(ｋＴ)は受信信号
と同一周波数であり、下記の数４となる。
とサンプリング時間Ｔで離散化されたディジタル参照信
号ｈｎ（ｋＴ)との乗算をミキシング手段７０３が行
う。ここで、ディジタル参照信号ｈn(ｋＴ)は受信信号
と同一周波数であり、下記の数４となる。
【００１１】
【数４】ｈn(ｋＴ)＝exp(ｊωsｋＴ) 従って、ミキシング結果すなわち乗算結果ｇn(ｋＴ)
は、下記の数５となる。
は、下記の数５となる。
【００１２】
【数５】 ｇn(ｋＴ)＝ｆn(ｋＴ)・ｈn(ｋＴ) ＝Ａ(ｋＴ−τn)[exp{ｊ(２ωsｋＴ−φn)}＋exp(ｊφn)] 次に、フィルタ手段７０４が、数５の低周波成分のみを
抽出する。フィルタ手段７０４は、例えば累加器や積和
演算器により構成することができる。これにより乗算結
果ｇn(ｋＴ)は、下記の数６となる。
抽出する。フィルタ手段７０４は、例えば累加器や積和
演算器により構成することができる。これにより乗算結
果ｇn(ｋＴ)は、下記の数６となる。
【００１３】
【数６】ｇn(ｋＴ)＝Ａ(ｋＴ−τn) exp(ｊφn) 次に、ディジタル遅延手段７０５により数６をτn遅延
させると同時にexp(−ｊφn)を乗算する。ディジタル遅
延手段７０５の出力をＶn(ｋＴ)とすると、下記の数７
となる。
させると同時にexp(−ｊφn)を乗算する。ディジタル遅
延手段７０５の出力をＶn(ｋＴ)とすると、下記の数７
となる。
【００１４】
【数７】 この数７より明らかなように、ディジタル遅延後の信号
Ｖn(ｋＴ)はｎに依存しないため、振動子すなわち素子
によらず一定である。
Ｖn(ｋＴ)はｎに依存しないため、振動子すなわち素子
によらず一定である。
【００１５】従って、加算手段７０６により全素子でＶ
n(ｋＴ)を加算した最終結果は、各信号の位相が一致す
ることから大きく成長する。一方、目的方向以外からの
信号は、各信号が相互に位相差を有することから消滅す
る。
n(ｋＴ)を加算した最終結果は、各信号の位相が一致す
ることから大きく成長する。一方、目的方向以外からの
信号は、各信号が相互に位相差を有することから消滅す
る。
【００１６】以上の処理を一般に整相加算と呼ぶ。この
整相加算処理により、目的方向に超音波ビームを収束す
ることができる。
整相加算処理により、目的方向に超音波ビームを収束す
ることができる。
【００１７】以上の信号処理方式を開示した文献として
は、米国特許第４１４００２２号、特許第１３３３３７
０号および米国特許第４９８３９７０号がある。
は、米国特許第４１４００２２号、特許第１３３３３７
０号および米国特許第４９８３９７０号がある。
【００１８】また一般に受信信号の周波数スペクトル
は、送信信号の周波数スペクトルに比べ広い。スペクト
ルが最大となる周波数は送受信で共通だが、受信スペク
トルではωsの整数倍周波数にも極大値を生じる。近年
では、送信信号周波数の整数倍の周波数を有する受信信
号を画像化する、一般に高調波イメージングと称される
手法が盛んに行われている。この場合数４の周波数はω
sの整数倍とする必要がある。
は、送信信号の周波数スペクトルに比べ広い。スペクト
ルが最大となる周波数は送受信で共通だが、受信スペク
トルではωsの整数倍周波数にも極大値を生じる。近年
では、送信信号周波数の整数倍の周波数を有する受信信
号を画像化する、一般に高調波イメージングと称される
手法が盛んに行われている。この場合数４の周波数はω
sの整数倍とする必要がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【００２０】探触子７０１から被検体に照射される超音
波は、一般的には、所定の幅の周波数スペクトルを有し
ている。このとき、超音波はその周波数が高いほど減衰
が大きくなるので、受波時のフォーカス点位置が深くな
るほど受波時における受信信号の高周波成分が弱くな
る、すなわち、受信信号の中心周波数が低くなることが
知られている。しかしながら、図７に示す従来のディジ
タル回路を主体とする超音波診断装置では、フォーカス
点の深さに関係なくミキシング時におけるディジタル参
照信号ｈn(ｋＴ)の中心周波数ωSを送波時における中心
周波数と同一としているので、受波フォーカス時の受波
信号の検出効率が低下してしまい超音波画像の画質が低
下してしまうという問題があった。
波は、一般的には、所定の幅の周波数スペクトルを有し
ている。このとき、超音波はその周波数が高いほど減衰
が大きくなるので、受波時のフォーカス点位置が深くな
るほど受波時における受信信号の高周波成分が弱くな
る、すなわち、受信信号の中心周波数が低くなることが
知られている。しかしながら、図７に示す従来のディジ
タル回路を主体とする超音波診断装置では、フォーカス
点の深さに関係なくミキシング時におけるディジタル参
照信号ｈn(ｋＴ)の中心周波数ωSを送波時における中心
周波数と同一としているので、受波フォーカス時の受波
信号の検出効率が低下してしまい超音波画像の画質が低
下してしまうという問題があった。
【００２１】さらには、高調波イメージングを行うため
には、前述するように、中心周波数ωsの整数倍のデー
タを選択する必要があるが、従来のディジタル回路を主
体とする超音波診断装置では、ミキシング時におけるデ
ィジタル参照信号の中心周波数ωsが固定されているの
で、受信信号から所定の中心周波数の信号すなわちデー
タを選択することができないという問題があった。すな
わち、従来のディジタル回路を主体とする超音波診断装
置では、高調波イメージングを行うことができなかっ
た。
には、前述するように、中心周波数ωsの整数倍のデー
タを選択する必要があるが、従来のディジタル回路を主
体とする超音波診断装置では、ミキシング時におけるデ
ィジタル参照信号の中心周波数ωsが固定されているの
で、受信信号から所定の中心周波数の信号すなわちデー
タを選択することができないという問題があった。すな
わち、従来のディジタル回路を主体とする超音波診断装
置では、高調波イメージングを行うことができなかっ
た。
【００２２】本発明の目的は、ディジタル回路を主体と
する超音波診断装置において、ディジタル参照信号の周
波数を制御することが可能な技術を提供することにあ
る。
する超音波診断装置において、ディジタル参照信号の周
波数を制御することが可能な技術を提供することにあ
る。
【００２３】本発明の他の目的は、ディジタル回路を主
体とする超音波診断装置において、高調波イメージング
を行うことが可能な技術を提供することにある。
体とする超音波診断装置において、高調波イメージング
を行うことが可能な技術を提供することにある。
【００２４】本発明のその他の目的は、ディジタル回路
を主体とする超音波診断装置において、周波数の異なる
複数ビーム同時形成を行うことが可能な技術を提供する
ことにある。
を主体とする超音波診断装置において、周波数の異なる
複数ビーム同時形成を行うことが可能な技術を提供する
ことにある。
【００２５】本発明のその他の目的は、ディジタル回路
を主体とする超音波診断装置における超音波画像の画質
を向上することが可能な技術を提供することにある。
を主体とする超音波診断装置における超音波画像の画質
を向上することが可能な技術を提供することにある。
【００２６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【００２８】（１）超音波信号を送受波する複数個の超
音波振動子からなる探触子と、各超音波振動子が受波し
た受信信号をディジタル信号に変換するディジタル変換
手段と、該ディジタル信号に参照信号を乗算するミキシ
ング手段と、乗算後のディジタル信号から特定の周波数
の信号のみを抽出するフィルタ手段と、該抽出後のディ
ジタル信号に各超音波振動子毎の位相差を揃える遅延を
与えるディジタル遅延手段と、前記遅延後のディジタル
信号を加算する加算手段とを有し、前記加算後の超音波
信号から検者が指示する超音波画像を構成し表示する超
音波診断装置において、受波フォーカス点位置に応じ
て、前記参照信号の周波数を選択的に可変する周波数制
御手段を具備する。
音波振動子からなる探触子と、各超音波振動子が受波し
た受信信号をディジタル信号に変換するディジタル変換
手段と、該ディジタル信号に参照信号を乗算するミキシ
ング手段と、乗算後のディジタル信号から特定の周波数
の信号のみを抽出するフィルタ手段と、該抽出後のディ
ジタル信号に各超音波振動子毎の位相差を揃える遅延を
与えるディジタル遅延手段と、前記遅延後のディジタル
信号を加算する加算手段とを有し、前記加算後の超音波
信号から検者が指示する超音波画像を構成し表示する超
音波診断装置において、受波フォーカス点位置に応じ
て、前記参照信号の周波数を選択的に可変する周波数制
御手段を具備する。
【００２９】前述した手段によれば、一般的な超音波断
層像の撮像を行う場合では、周波数制御手段が受波フォ
ーカス点位置に応じてミキシング手段に与える参照信号
の周波数を、たとえば、減少関数にしたがって与えるこ
とによって、ミキシング手段は受波フォーカス点位置に
応じて変化する受信信号の中心周波数に対応したミキシ
ング処理を行うことができるので、超音波画像の画質を
向上することができる。
層像の撮像を行う場合では、周波数制御手段が受波フォ
ーカス点位置に応じてミキシング手段に与える参照信号
の周波数を、たとえば、減少関数にしたがって与えるこ
とによって、ミキシング手段は受波フォーカス点位置に
応じて変化する受信信号の中心周波数に対応したミキシ
ング処理を行うことができるので、超音波画像の画質を
向上することができる。
【００３０】また、たとえば、周波数制御手段が前述し
た参照信号の周波数を所定倍した周波数を有する参照信
号をミキシング手段に与えることによって、所定倍の周
波数に対応した受信信号の超音波画像を計測するいわゆ
る高調波イメージングを行うことができ、また、その画
質を向上することができる。
た参照信号の周波数を所定倍した周波数を有する参照信
号をミキシング手段に与えることによって、所定倍の周
波数に対応した受信信号の超音波画像を計測するいわゆ
る高調波イメージングを行うことができ、また、その画
質を向上することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明
する。
施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明
する。
【００３２】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。
【００３３】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の超音波診断装置の概略構成を説明するための図で
あり、１０１は探触子、１０２はディジタル変換手段、
１０３はミキシング手段、１０４はフィルタ手段、１０
５はディジタル遅延手段、１０６は加算手段、１０７は
周波数制御手段を示す。ただし、探触子１０１、ディジ
タル変換手段１０２、フィルタ手段１０４、ディジタル
遅延手段１０５および加算手段１０６は周知の手段を用
いる。すなわち、従来の超音波診断装置と同様の構成と
なるので、その詳細についての説明は省略する。また、
本実施の形態１では、ディジタル変換手段１０２、ミキ
シング手段１０３、フィルタ手段１０４およびディジタ
ル遅延手段１０５は、超音波振動子と同数個設けられて
おり、それぞれが対応する超音波振動子に接続されてい
る。
態１の超音波診断装置の概略構成を説明するための図で
あり、１０１は探触子、１０２はディジタル変換手段、
１０３はミキシング手段、１０４はフィルタ手段、１０
５はディジタル遅延手段、１０６は加算手段、１０７は
周波数制御手段を示す。ただし、探触子１０１、ディジ
タル変換手段１０２、フィルタ手段１０４、ディジタル
遅延手段１０５および加算手段１０６は周知の手段を用
いる。すなわち、従来の超音波診断装置と同様の構成と
なるので、その詳細についての説明は省略する。また、
本実施の形態１では、ディジタル変換手段１０２、ミキ
シング手段１０３、フィルタ手段１０４およびディジタ
ル遅延手段１０５は、超音波振動子と同数個設けられて
おり、それぞれが対応する超音波振動子に接続されてい
る。
【００３４】図１において、ミキシング手段１０３は、
ディジタル変換手段１０２から入力されるディジタル信
号（ディジタル受波信号）と周波数制御手段１０７から
入力されるディジタル参照信号とを乗算しその結果をフ
ィルタ手段１０４に出力する手段であり、たとえば、周
知のディジタル積算器によって構成する。
ディジタル変換手段１０２から入力されるディジタル信
号（ディジタル受波信号）と周波数制御手段１０７から
入力されるディジタル参照信号とを乗算しその結果をフ
ィルタ手段１０４に出力する手段であり、たとえば、周
知のディジタル積算器によって構成する。
【００３５】周波数制御手段１０７は、たとえば、図２
の本実施の形態１の超音波診断装置の詳細構成を説明す
るための図に示すように、ミキシングデータ演算手段１
０９とミキシングデータ記憶手段１１０とから構成され
る。図２において、ミキシングデータ演算手段１０９
は、受波フォーカス時の各ビームにおけるフォーカス点
の位置ｋの全てについて、ディジタル参照信号ｈn（ｋ
Ｔ）を計算する演算手段であり、たとえば、周知の情報
処理装置上で動作するプログラムで実現する。
の本実施の形態１の超音波診断装置の詳細構成を説明す
るための図に示すように、ミキシングデータ演算手段１
０９とミキシングデータ記憶手段１１０とから構成され
る。図２において、ミキシングデータ演算手段１０９
は、受波フォーカス時の各ビームにおけるフォーカス点
の位置ｋの全てについて、ディジタル参照信号ｈn（ｋ
Ｔ）を計算する演算手段であり、たとえば、周知の情報
処理装置上で動作するプログラムで実現する。
【００３６】ただし、ｎは探触子１０１における各超音
波振動子を識別するために設けた番号であり、Ｔはディ
ジタル変換手段１０２の図示しないＡ／Ｄ変換器のサン
プリング時間である。
波振動子を識別するために設けた番号であり、Ｔはディ
ジタル変換手段１０２の図示しないＡ／Ｄ変換器のサン
プリング時間である。
【００３７】また、ミキシングデータ記憶手段１１０
は、ミキシングデータ演算手段１０９が計算した各ディ
ジタル参照信号ｈn（ｋＴ）を格納しておき、ミキシン
グ手段１０３の読み出し指示に基づいて、格納するディ
ジタル参照信号ｈn（ｋＴ）をミキシング手段１０３に
出力する周知の記憶手段であり、たとえば、周知の半導
体メモリを用いる。
は、ミキシングデータ演算手段１０９が計算した各ディ
ジタル参照信号ｈn（ｋＴ）を格納しておき、ミキシン
グ手段１０３の読み出し指示に基づいて、格納するディ
ジタル参照信号ｈn（ｋＴ）をミキシング手段１０３に
出力する周知の記憶手段であり、たとえば、周知の半導
体メモリを用いる。
【００３８】一般的に、ミキシング手段１０３が用いる
ディジタル参照信号ｈn（ｋＴ）は、送信ごとに変化し
ない。従って、前述するように、ミキシングデータ演算
手段１０９が予め計算したディジタル参照信号をミキシ
ングデータ記憶手段１１０に格納しておく。そこで、必
要に応じてミキシング手段１０３が格納されるディジタ
ル参照信号を読み出すことによって、超音波の送信（送
波）ごとにディジタル参照信号ｈn（ｋＴ）を計算する
場合と比較して、高速撮影が可能となる。
ディジタル参照信号ｈn（ｋＴ）は、送信ごとに変化し
ない。従って、前述するように、ミキシングデータ演算
手段１０９が予め計算したディジタル参照信号をミキシ
ングデータ記憶手段１１０に格納しておく。そこで、必
要に応じてミキシング手段１０３が格納されるディジタ
ル参照信号を読み出すことによって、超音波の送信（送
波）ごとにディジタル参照信号ｈn（ｋＴ）を計算する
場合と比較して、高速撮影が可能となる。
【００３９】次に、図１および図２に基づいて、本実施
の形態１の超音波診断装置の動作を説明する。
の形態１の超音波診断装置の動作を説明する。
【００４０】中心周波数がωsの送信信号をｕ(ｔ)とす
ると、数１に示すように近似できるのは前述した通りで
ある。
ると、数１に示すように近似できるのは前述した通りで
ある。
【００４１】本実施の形態１の超音波診断装置において
は、図示しない送波信号発生手段からの駆動信号に基づ
いて、数１で示す超音波すなわち送信信号を探触子１０
１で発生して図示しない被検体に送波し、被検体内から
反射されてきた超音波を探触子１０１で受波信号すなわ
ち反射信号として受信（受波）する。
は、図示しない送波信号発生手段からの駆動信号に基づ
いて、数１で示す超音波すなわち送信信号を探触子１０
１で発生して図示しない被検体に送波し、被検体内から
反射されてきた超音波を探触子１０１で受波信号すなわ
ち反射信号として受信（受波）する。
【００４２】このとき、探触子１０１の第ｎ番目の素子
（超音波振動子）による受信信号をｆn(ｔ)、被検体内
の信号すなわち超音波の伝搬時間をτnとし、さらに受
信信号周波数の時間変化を考慮すると、この受信信号ｆ
n(ｔ)は下記の数８となる。
（超音波振動子）による受信信号をｆn(ｔ)、被検体内
の信号すなわち超音波の伝搬時間をτnとし、さらに受
信信号周波数の時間変化を考慮すると、この受信信号ｆ
n(ｔ)は下記の数８となる。
【００４３】
【数８】 ただし、φn＝ωs(ｔ)・τnである。また、受信信号を
表す三角関数の周波数がｔの関数ωs(ｔ)で表される場
合、三角関数の位相項はωs(ｔ)の積分値である。ただ
し、本実施の形態においては、注目する反射信号の整相
加算領域ではωs(ｔ)はほぼ一定とみなし、定数として
積分することによって、以下の説明を簡単化する。
表す三角関数の周波数がｔの関数ωs(ｔ)で表される場
合、三角関数の位相項はωs(ｔ)の積分値である。ただ
し、本実施の形態においては、注目する反射信号の整相
加算領域ではωs(ｔ)はほぼ一定とみなし、定数として
積分することによって、以下の説明を簡単化する。
【００４４】次に、探触子１０１で受信された受信信号
すなわち数８で表される受信信号は、ディジタル変換手
段１０２でディジタルデータ（ディジタル信号）に変換
され、以降の信号処理は全てディジタル信号処理とな
る。これによって、アナログ信号処理に比べて、演算精
度を向上させることが可能となる。ディジタル変換手段
１０２には、一般的に周知のＡ／Ｄ変換器が使用され、
このＡ／Ｄ変換器のサンプリング時間をＴとすれば、連
続値である数８はディジタル変換手段１０２により離散
値である下記の数９となる。
すなわち数８で表される受信信号は、ディジタル変換手
段１０２でディジタルデータ（ディジタル信号）に変換
され、以降の信号処理は全てディジタル信号処理とな
る。これによって、アナログ信号処理に比べて、演算精
度を向上させることが可能となる。ディジタル変換手段
１０２には、一般的に周知のＡ／Ｄ変換器が使用され、
このＡ／Ｄ変換器のサンプリング時間をＴとすれば、連
続値である数８はディジタル変換手段１０２により離散
値である下記の数９となる。
【００４５】
【数９】 ｆn(ｋＴ)＝ｕ(ｋＴ−τn) ＝Ａ(ｋＴ−τn)[exp{ｊ(ωs(ｋＴ)ｋＴ−φn)} ＋exp{−ｊ(ωs(ｋＴ)ｋＴ−φn)}] ＝２Ａ(ｋＴ−τn) cos[ωs(ｋＴ)ｋＴ−φn] ただし、ｋは受波フォーカス時の各ビームにおけるフォ
ーカス点を示し、本実施の形態においては、０≦ｋ＜４
０９６の自然数とした。従って、本実施の形態において
は、Ｔ＝４０ｎｓｅｃ、音速を１５４０ｍ／ｓｅｃとす
れば、数９が深さ１２．５ｃｍまでの反射信号に対応す
るのは、前述した数３と同様である。
ーカス点を示し、本実施の形態においては、０≦ｋ＜４
０９６の自然数とした。従って、本実施の形態において
は、Ｔ＝４０ｎｓｅｃ、音速を１５４０ｍ／ｓｅｃとす
れば、数９が深さ１２．５ｃｍまでの反射信号に対応す
るのは、前述した数３と同様である。
【００４６】次に、ディジタル変換された受信信号数９
とサンプリング時間Ｔで離散化されたディジタル参照信
号ｈn(ｋＴ)との乗算をミキシング手段１０３により行
う。ただし、この場合におけるディジタル参照信号ｈ
n(ｋＴ)は、ミキシングデータ記憶手段１１０から入力
される。
とサンプリング時間Ｔで離散化されたディジタル参照信
号ｈn(ｋＴ)との乗算をミキシング手段１０３により行
う。ただし、この場合におけるディジタル参照信号ｈ
n(ｋＴ)は、ミキシングデータ記憶手段１１０から入力
される。
【００４７】ここで、ディジタル参照信号ｈn(ｋＴ)
は、下記の数１０となる。
は、下記の数１０となる。
【００４８】
【数１０】ｈn(ｋＴ)＝exp(ｊωm(ｋＴ)ｋＴ) ミキシング信号を表す三角関数の周波数がｔの関数ω
m(ｔ)で表される場合、三角関数の位相項はωm(ｔ)の積
分値である。従って、本実施の形態においては、数８と
同様に、注目する反射信号の整相加算領域ではωm(ｔ)
はほぼ一定とみなし、定数として積分することによっ
て、数１０を得た。ここで、数９のωs(ｋＴ)は一般に
深さとともに小さくなるので、数１０の周波数ωm(ｋ
Ｔ)もこれに追随することが望ましく、本実施の形態１
においては、ミキシングデータ演算手段１０９が、ω
m(ｋＴ)≒ωs(ｋＴ)となるように、ωm(ｋＴ)を制御す
る。これにより、ミキシングデータ記憶手段１１０は、
ωm(ｋＴ)≒ωs(ｋＴ)となるように、格納するωm(ｋ
Ｔ)をミキシング手段１０３に出力する。
m(ｔ)で表される場合、三角関数の位相項はωm(ｔ)の積
分値である。従って、本実施の形態においては、数８と
同様に、注目する反射信号の整相加算領域ではωm(ｔ)
はほぼ一定とみなし、定数として積分することによっ
て、数１０を得た。ここで、数９のωs(ｋＴ)は一般に
深さとともに小さくなるので、数１０の周波数ωm(ｋ
Ｔ)もこれに追随することが望ましく、本実施の形態１
においては、ミキシングデータ演算手段１０９が、ω
m(ｋＴ)≒ωs(ｋＴ)となるように、ωm(ｋＴ)を制御す
る。これにより、ミキシングデータ記憶手段１１０は、
ωm(ｋＴ)≒ωs(ｋＴ)となるように、格納するωm(ｋ
Ｔ)をミキシング手段１０３に出力する。
【００４９】図３は本実施の形態１におけるミキシング
手段が用いるディジタル参照信号の模式図を示したもの
であり、数１０のωm(ｋＴ)がｋに関して単調減少関数
の場合を示している。この図３から明らかなように、本
実施の形態１においては、ｋの増加に伴って、ωm(ｋ
Ｔ)が減少する。
手段が用いるディジタル参照信号の模式図を示したもの
であり、数１０のωm(ｋＴ)がｋに関して単調減少関数
の場合を示している。この図３から明らかなように、本
実施の形態１においては、ｋの増加に伴って、ωm(ｋ
Ｔ)が減少する。
【００５０】たとえば、送信信号の中心周波数ωsが
３．５ＭＨｚの場合には、数１０におけるωm(ｋＴ)の
具体例として、下記の数１１が考えられる。
３．５ＭＨｚの場合には、数１０におけるωm(ｋＴ)の
具体例として、下記の数１１が考えられる。
【００５１】
【数１１】
【００５２】この数１１では、最も浅い個所からの反射
信号（ｋ＝０の時）の場合には、受信信号の中心周波数
はωm(ｋＴ)＝３．５ＭＨｚであり、その後深さととも
に周波数が線形で減り、最も深い個所からの反射信号
（ｋ＝４０９５の時）の場合には、受信信号の中心周波
数はωm(ｋＴ)＝２．５ＭＨｚになる。
信号（ｋ＝０の時）の場合には、受信信号の中心周波数
はωm(ｋＴ)＝３．５ＭＨｚであり、その後深さととも
に周波数が線形で減り、最も深い個所からの反射信号
（ｋ＝４０９５の時）の場合には、受信信号の中心周波
数はωm(ｋＴ)＝２．５ＭＨｚになる。
【００５３】また、他の例として、浅い距離からの応答
では、画像化する受波の中心周波数を送波の中心周波数
より高くすることも考えられる。この場合には、ωm(ｋ
Ｔ)は例えば下記の数１２により計算される。
では、画像化する受波の中心周波数を送波の中心周波数
より高くすることも考えられる。この場合には、ωm(ｋ
Ｔ)は例えば下記の数１２により計算される。
【００５４】
【数１２】
【００５５】この数１２では、ｋ＝０における中心周波
数はωm(ｋＴ)＝４．５ＭＨｚであり、ｋ＝４０９５に
おける中心周波数波ではωm(ｋＴ)＝２．５ＭＨｚとな
る。なお、この数１１および数１２ではωm(ｋＴ)をｋ
の１次関数として減少させたが、２次関数で減少させる
ことも可能である。その場合には、数１１および数１２
はそれぞれ下記の数１３および数１４となる。
数はωm(ｋＴ)＝４．５ＭＨｚであり、ｋ＝４０９５に
おける中心周波数波ではωm(ｋＴ)＝２．５ＭＨｚとな
る。なお、この数１１および数１２ではωm(ｋＴ)をｋ
の１次関数として減少させたが、２次関数で減少させる
ことも可能である。その場合には、数１１および数１２
はそれぞれ下記の数１３および数１４となる。
【００５６】
【数１３】
【００５７】
【数１４】
【００５８】ただし、中心周波数ωm(ｋＴ)は以上に示
すような１次あるいは２次関数に限定されることはな
く、ｋの３次関数以上であっても構わない。さらには、
他の関数で表現されても構わない。この場合には、超音
波の一般的な性質として、深い個所からの反射信号ほど
中心周波数が低くなるので、ωm(ｋＴ)はｋに関して単
調減少関数であることが望ましいがそれに限るものでな
い。
すような１次あるいは２次関数に限定されることはな
く、ｋの３次関数以上であっても構わない。さらには、
他の関数で表現されても構わない。この場合には、超音
波の一般的な性質として、深い個所からの反射信号ほど
中心周波数が低くなるので、ωm(ｋＴ)はｋに関して単
調減少関数であることが望ましいがそれに限るものでな
い。
【００５９】従って、ミキシング手段１０３の出力は、
当該ミキシング手段１０３における乗算結果をｇn(ｋ
Ｔ)とすると、下記の数１５となる。
当該ミキシング手段１０３における乗算結果をｇn(ｋ
Ｔ)とすると、下記の数１５となる。
【００６０】
【数１５】 ｇn(ｋＴ)＝ｆn(ｋＴ)・ｈn(ｋＴ) ＝Ａ(ｋＴ−τn)[exp{ｊ((ωm(ｋＴ)＋ωs(ｋＴ))ｋＴ−φn)} ＋exp{ｊ((ωm(ｋＴ)−ωs(ｋＴ))ｋＴ＋φn)}] 次に、フィルタ手段１０４が、数１５の低周波成分のみ
を抽出する。ここで、本実施の形態１では、ωm(ｋＴ)
≒ωs(ｋＴ)が成立するので、フィルタ手段１０４の出
力は下記の数１６となる。
を抽出する。ここで、本実施の形態１では、ωm(ｋＴ)
≒ωs(ｋＴ)が成立するので、フィルタ手段１０４の出
力は下記の数１６となる。
【００６１】
【数１６】ｇn(ｋＴ)＝Ａ(ｋＴ−τn) exp(ｊφn) 次に、ディジタル遅延手段１０５が、入力されたディジ
タル信号すなわち数１６をτn遅延させると同時にexp
(−ｊφn)を乗算する。ここで、ディジタル遅延手段１
０５の出力をＶn(ｋＴ)とすると、下記の数１７とな
る。
タル信号すなわち数１６をτn遅延させると同時にexp
(−ｊφn)を乗算する。ここで、ディジタル遅延手段１
０５の出力をＶn(ｋＴ)とすると、下記の数１７とな
る。
【００６２】
【数１７】 このとき、数１６および数１７は、従来の超音波診断装
置における数６、数７と同じである。すなわち、本発明
によれば受信信号の周波数に時間変化がある場合であっ
ても、加算手段１０６に入力される信号Ｖn(ｋＴ)は、
素子すなわち超音波振動子によらず一定となる。従っ
て、加算手段１０６により全素子でＶn(ｋＴ)を加算し
た最終結果は、各振動子で受信した信号の位相が一致す
ることから大きく成長する。一方、目的方向以外からの
受信信号は、各受信信号が相互に位相差を有することか
ら消滅することになる。
置における数６、数７と同じである。すなわち、本発明
によれば受信信号の周波数に時間変化がある場合であっ
ても、加算手段１０６に入力される信号Ｖn(ｋＴ)は、
素子すなわち超音波振動子によらず一定となる。従っ
て、加算手段１０６により全素子でＶn(ｋＴ)を加算し
た最終結果は、各振動子で受信した信号の位相が一致す
ることから大きく成長する。一方、目的方向以外からの
受信信号は、各受信信号が相互に位相差を有することか
ら消滅することになる。
【００６３】この加算手段１０６から出力された信号
（ディジタル加算信号）は、図示しない表示制御手段の
Ｄ／Ａ変換器で、まずアナログ信号に変換され、その
後、表示用ビデオ信号に変換されて図示しない表示手段
に出力されて、この表示手段に超音波画像として表示さ
れる。
（ディジタル加算信号）は、図示しない表示制御手段の
Ｄ／Ａ変換器で、まずアナログ信号に変換され、その
後、表示用ビデオ信号に変換されて図示しない表示手段
に出力されて、この表示手段に超音波画像として表示さ
れる。
【００６４】次に、本実施の形態１の超音波診断装置に
おいて、高調波イメージングに対応する場合について述
べる。ただし、送信信号は数１と同じである。
おいて、高調波イメージングに対応する場合について述
べる。ただし、送信信号は数１と同じである。
【００６５】最も振幅の大きいディジタル変換された受
信信号は数９で表されるが、高調波イメージングでは中
心周波数ωsの整数倍、特にωsの２倍の周波数を有する
受信信号に着目する。この受信信号は、下記の数１８で
表される。ここでも注目する反射信号の整相加算領域で
は、簡単化のために、２ωs(ｔ)はほぼ一定とみなし、
定数として積分した。
信信号は数９で表されるが、高調波イメージングでは中
心周波数ωsの整数倍、特にωsの２倍の周波数を有する
受信信号に着目する。この受信信号は、下記の数１８で
表される。ここでも注目する反射信号の整相加算領域で
は、簡単化のために、２ωs(ｔ)はほぼ一定とみなし、
定数として積分した。
【００６６】
【数１８】 ｆn(ｋＴ)＝ｕ(ｋＴ−τn) ＝Ａ(ｋＴ−τn)[exp{ｊ(２ωs(ｋＴ)ｋＴ−φn)} ＋exp{−ｊ(２ωs(ｋＴ)ｋＴ−φn)}] ただし、φn＝２ωs(ｔ)・τnである。
【００６７】本発明では、周波数制御手段１０７がω
m(ｋＴ)≒２ωs(ｋＴ)となるようωm(ｋＴ)を制御す
る。すなわち、ミキシングデータ演算手段１０９が、ω
m（ｋＴ）≒２ωs（ｋＴ）として、ディジタル参照信号
を計算し、該計算値をミキシングデータ記憶手段１１０
に格納しておく。この場合、離散化されたディジタル参
照信号ｈn(ｋＴ)は、下記の数１９となる。
m(ｋＴ)≒２ωs(ｋＴ)となるようωm(ｋＴ)を制御す
る。すなわち、ミキシングデータ演算手段１０９が、ω
m（ｋＴ）≒２ωs（ｋＴ）として、ディジタル参照信号
を計算し、該計算値をミキシングデータ記憶手段１１０
に格納しておく。この場合、離散化されたディジタル参
照信号ｈn(ｋＴ)は、下記の数１９となる。
【００６８】
【数１９】ｈn(ｋＴ)＝exp(ｊ２ωs(ｋＴ)ｋＴ) 従って、ミキシング手段１０３による数１８と数１９と
の積は、下記の数２０となる。
の積は、下記の数２０となる。
【００６９】
【数２０】 ｇn(ｋＴ)＝ｆn(ｋＴ)・ｈn(ｋＴ) ＝Ａ(ｋＴ−τn)[exp{ｊ(４ωs(ｋＴ)ｋＴ−φn)} ＋exp(ｊφn)] よって、フィルタ手段１０４の出力は数１６と同様とな
り、さらにはディジタル遅延手段１０５の出力は数１７
と同様となり、本実施の形態１の超音波診断装置では、
周波数２ωs(ｋＴ)での包絡線形状が画像化できる。一
方、最も振幅の大きい信号は数９となるので、数９と数
１９との積も生じ、出力ｇn(ｋＴ)は下記の数２１とな
る。
り、さらにはディジタル遅延手段１０５の出力は数１７
と同様となり、本実施の形態１の超音波診断装置では、
周波数２ωs(ｋＴ)での包絡線形状が画像化できる。一
方、最も振幅の大きい信号は数９となるので、数９と数
１９との積も生じ、出力ｇn(ｋＴ)は下記の数２１とな
る。
【００７０】
【数２１】 ｇn(ｋＴ)＝ｆn(ｋＴ)・ｈn(ｋＴ) ＝Ａ(ｋＴ−τn)[exp{ｊ(３ωs(ｋＴ)ｋＴ−φn)} ＋exp{ｊ(ωs(ｋＴ)ｋＴ＋φn)}] ここで、数２１は低周波成分を持たないので、フィルタ
手段１０４において減衰する。ただし、フィルタ手段１
０４による数２１の減衰効果が不十分な場合には、ディ
ジタル変換手段１０２の前に周知のアナログフィルタを
挿入し、当該アナログフィルタによって受信信号の２ω
s成分のみを抽出してもよい。
手段１０４において減衰する。ただし、フィルタ手段１
０４による数２１の減衰効果が不十分な場合には、ディ
ジタル変換手段１０２の前に周知のアナログフィルタを
挿入し、当該アナログフィルタによって受信信号の２ω
s成分のみを抽出してもよい。
【００７１】このように、本実施の形態１の超音波診断
装置では、高調波イメージングを行うことが可能であ
る。
装置では、高調波イメージングを行うことが可能であ
る。
【００７２】以上説明したように、本実施の形態１の超
音波診断装置では、数１０における周波数ωm(ｋＴ)の
減少を、たとえば、数１１〜１４で示す減少関数で近似
し、該減少関数に基づいたディジタル参照信号ｈn(ｋ
Ｔ)をミキシングデータ演算手段１０９が予め計算し、
該計算値をミキシングデータ記憶手段１１０に格納して
おき、ミキシング手段１０３がディジタル変換手段１０
２から入力される計測値のｋの値に応じて、当該計測値
のｋの値に対応するディジタル参照信号をミキシングデ
ータ記憶手段１１０から読み出して、計測値（ディジタ
ル信号）と読み出し値（ディジタル参照信号）との乗算
を行うことによって、探触子１の各振動子が受信した受
信信号の中心周波数に対応したミキシング処理を行うこ
とができる。従って、超音波画像の画質を向上すること
ができる。
音波診断装置では、数１０における周波数ωm(ｋＴ)の
減少を、たとえば、数１１〜１４で示す減少関数で近似
し、該減少関数に基づいたディジタル参照信号ｈn(ｋ
Ｔ)をミキシングデータ演算手段１０９が予め計算し、
該計算値をミキシングデータ記憶手段１１０に格納して
おき、ミキシング手段１０３がディジタル変換手段１０
２から入力される計測値のｋの値に応じて、当該計測値
のｋの値に対応するディジタル参照信号をミキシングデ
ータ記憶手段１１０から読み出して、計測値（ディジタ
ル信号）と読み出し値（ディジタル参照信号）との乗算
を行うことによって、探触子１の各振動子が受信した受
信信号の中心周波数に対応したミキシング処理を行うこ
とができる。従って、超音波画像の画質を向上すること
ができる。
【００７３】このとき、本実施の形態１の超音波診断装
置では、ミキシングデータ演算手段１０９がｋに対し
て、ωm（ｋＴ）≒２ωs（ｋＴ）としてディジタル参照
信号を計算し、該計算結果をミキシングデータ記憶手段
１１０に格納しておくので、ミキシング手段１０３がｋ
に従って読み出したディジタル参照信号ｈn（ｋＴ）
は、数１９を満たす値となる。従って、本実施の形態１
の超音波診断装置では、ミキシング手段１０３の出力は
数２０で示される値となり、フィルタ手段１０４の出力
は数１６に示す値となるので、被検体内で反射される深
さに対応した高調波イメージングを行うことが可能とな
る。この場合においても、ミキシング手段１０３は受信
信号の中心周波数に対応したミキシング処理を行うこと
ができるので、超音波画像の画質を向上することができ
る。
置では、ミキシングデータ演算手段１０９がｋに対し
て、ωm（ｋＴ）≒２ωs（ｋＴ）としてディジタル参照
信号を計算し、該計算結果をミキシングデータ記憶手段
１１０に格納しておくので、ミキシング手段１０３がｋ
に従って読み出したディジタル参照信号ｈn（ｋＴ）
は、数１９を満たす値となる。従って、本実施の形態１
の超音波診断装置では、ミキシング手段１０３の出力は
数２０で示される値となり、フィルタ手段１０４の出力
は数１６に示す値となるので、被検体内で反射される深
さに対応した高調波イメージングを行うことが可能とな
る。この場合においても、ミキシング手段１０３は受信
信号の中心周波数に対応したミキシング処理を行うこと
ができるので、超音波画像の画質を向上することができ
る。
【００７４】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２の超音波診断装置の概略構成を説明するための図で
あり、関数選択手段１０８を除く他の構成は、実施の形
態１の超音波診断装置と同様である。従って、本実施の
形態２においては、関数選択手段１０８以外の詳細な説
明は省略する。ただし、本実施の形態２の周波数制御手
段１０７は、関数選択手段１０８から出力される関数に
基づいて、ディジタル参照信号を演算する。
態２の超音波診断装置の概略構成を説明するための図で
あり、関数選択手段１０８を除く他の構成は、実施の形
態１の超音波診断装置と同様である。従って、本実施の
形態２においては、関数選択手段１０８以外の詳細な説
明は省略する。ただし、本実施の形態２の周波数制御手
段１０７は、関数選択手段１０８から出力される関数に
基づいて、ディジタル参照信号を演算する。
【００７５】関数選択手段１０８は、たとえば、予め設
定した２つの関数ｆ1(ｋＴ)，ｆ2(ｋＴ)の内で、周波制
御手段１０７から出力されるｋに従って、当該２つの関
数の一方の側を出力する選択手段であり、たとえば、関
数を格納する周知の格納手段と入力されるｋ値に従って
２つの関数の内のどちらか一方の側の関数を選択し出力
する周知の選択手段とから構成される。ただし、本実施
の形態２においては、２つの関数をそれぞれ下記の数２
２および数２３のどちらも定数とする。
定した２つの関数ｆ1(ｋＴ)，ｆ2(ｋＴ)の内で、周波制
御手段１０７から出力されるｋに従って、当該２つの関
数の一方の側を出力する選択手段であり、たとえば、関
数を格納する周知の格納手段と入力されるｋ値に従って
２つの関数の内のどちらか一方の側の関数を選択し出力
する周知の選択手段とから構成される。ただし、本実施
の形態２においては、２つの関数をそれぞれ下記の数２
２および数２３のどちらも定数とする。
【００７６】
【数２２】ｆ1(ｋＴ)＝ω1
【００７７】
【数２３】ｆ2(ｋＴ)＝ω2 次に、図５に本実施の形態２の超音波診断装置における
関数選択手段１０８の動作を説明するための図を示し、
以下、図５に基づいて、本実施の形態２の超音波診断装
置の動作を説明する。
関数選択手段１０８の動作を説明するための図を示し、
以下、図５に基づいて、本実施の形態２の超音波診断装
置の動作を説明する。
【００７８】図５において、５００、５０２、５０４は
ディジタル変換手段１０２の出力データの内でｋが偶数
（０、２、４、・・・）のもの、５０１、５０３、５０
５はディジタル変換手段１０２の出力データの内でｋが
奇数（１、３、５、・・・）のものを示す。すなわち、
本実施の形態２の関数選択手段１０８は、ｋが偶数の場
合では数２２を選択し、ｋが奇数の場合では数２３を選
択する。
ディジタル変換手段１０２の出力データの内でｋが偶数
（０、２、４、・・・）のもの、５０１、５０３、５０
５はディジタル変換手段１０２の出力データの内でｋが
奇数（１、３、５、・・・）のものを示す。すなわち、
本実施の形態２の関数選択手段１０８は、ｋが偶数の場
合では数２２を選択し、ｋが奇数の場合では数２３を選
択する。
【００７９】関数選択手段１０８によって選択された関
数は、数１０のωm(ｋＴ)として、周波数制御手段１０
７が用いる。これにより、図５（ａ）に示す１つの受信
信号列から図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、
受信信号の１データごとに異なる周波数（ω1とω2）で
の包絡線形状が画像化できる、すなわち、２つの超音波
ビームを同時に形成できる。なお、選択される関数の数
を３個以上とすれば、１つの受信信号列から３つ以上の
超音波ビームを同時に形成できることはいうまでもな
い。また、関数選択手段１０８が格納する関数すなわち
選択される関数は定数である必要はなく、ｋのいかなる
関数でもよいことはいうまでもない。
数は、数１０のωm(ｋＴ)として、周波数制御手段１０
７が用いる。これにより、図５（ａ）に示す１つの受信
信号列から図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、
受信信号の１データごとに異なる周波数（ω1とω2）で
の包絡線形状が画像化できる、すなわち、２つの超音波
ビームを同時に形成できる。なお、選択される関数の数
を３個以上とすれば、１つの受信信号列から３つ以上の
超音波ビームを同時に形成できることはいうまでもな
い。また、関数選択手段１０８が格納する関数すなわち
選択される関数は定数である必要はなく、ｋのいかなる
関数でもよいことはいうまでもない。
【００８０】次に、前述する異なる周波数での複数超音
波ビームの同時形成の応用例として、１回の送信による
送波多段フォーカスを行う場合について、本実施の形態
２の超音波診断装置の動作を説明する。
波ビームの同時形成の応用例として、１回の送信による
送波多段フォーカスを行う場合について、本実施の形態
２の超音波診断装置の動作を説明する。
【００８１】送波多段フォーカスでは各送波フォーカス
で各素子のパルス送信時間を調節し、フォーカス点を異
なる個所に移動させる。そのため、全ての送信信号が同
一周波数の場合、送波フォーカス段数と同じ回数の送信
が必要となる。これは、異なる個所にフォーカス点を持
つ同一周波数のパルスを同時に送信すると、受信を分離
できなくなるためである。
で各素子のパルス送信時間を調節し、フォーカス点を異
なる個所に移動させる。そのため、全ての送信信号が同
一周波数の場合、送波フォーカス段数と同じ回数の送信
が必要となる。これは、異なる個所にフォーカス点を持
つ同一周波数のパルスを同時に送信すると、受信を分離
できなくなるためである。
【００８２】よって、フォーカス点ごとに送信信号の周
波数を変えれば、１回の送信で同時に複数個所にフォー
カスを結ばせることが可能となる。例えば、周波数ω1
で第１の個所にフォーカス点を持つ信号（下記の数２４
で示す）を送信し、周波数ω 2で第２の個所にフォーカ
ス点を持つ信号（下記の数２５で示す）を送信する。こ
こで、図６（ａ）に示すように、２つのフォーカス点６
０１，６０２を同一方向としその深さ６１１，６１２を
変えることによって、１度の送信による送波多段フォー
カスが実現できる。一方、図６（ｂ）に示すように、２
つのフォーカス点６０１，６０２の方向６１１，６１２
を変えることによって、送受信でフォーカス点が変化す
る複数ビーム形成とすることもできる。ただし、図６に
おいて、６１１は周波数ω1の超音波ビーム、６１２は
周波数ω2の超音波ビーム、６０１は第１のフォーカス
点、６０２は第２のフォーカス点を示す。
波数を変えれば、１回の送信で同時に複数個所にフォー
カスを結ばせることが可能となる。例えば、周波数ω1
で第１の個所にフォーカス点を持つ信号（下記の数２４
で示す）を送信し、周波数ω 2で第２の個所にフォーカ
ス点を持つ信号（下記の数２５で示す）を送信する。こ
こで、図６（ａ）に示すように、２つのフォーカス点６
０１，６０２を同一方向としその深さ６１１，６１２を
変えることによって、１度の送信による送波多段フォー
カスが実現できる。一方、図６（ｂ）に示すように、２
つのフォーカス点６０１，６０２の方向６１１，６１２
を変えることによって、送受信でフォーカス点が変化す
る複数ビーム形成とすることもできる。ただし、図６に
おいて、６１１は周波数ω1の超音波ビーム、６１２は
周波数ω2の超音波ビーム、６０１は第１のフォーカス
点、６０２は第２のフォーカス点を示す。
【００８３】
【数２４】 ｕ1(ｔ)＝Ａ1(ｔ) {exp(ｊω1ｔ)＋exp(−ｊω1ｔ)}
【００８４】
【数２５】 ｕ2(ｔ)＝Ａ2(ｔ) {exp(ｊω2ｔ)＋exp(−ｊω2ｔ)} なお、Ａ1(ｔ)は送信信号ｕ1(ｔ)の包絡線形状、Ａ
2(ｔ)は送信信号ｕ2(ｔ)の包絡線形状である。
2(ｔ)は送信信号ｕ2(ｔ)の包絡線形状である。
【００８５】従って、第１のフォーカス点からの情報を
多く含む受信信号は、下記の数２６となる。
多く含む受信信号は、下記の数２６となる。
【００８６】
【数２６】 ｆn1(ｋＴ)＝ｕ1(ｋＴ−τn1) ＝Ａ(ｋＴ−τn1) [exp{ｊ(ω1ｋＴ−φn1)} ＋exp{−ｊ(ω1ｋＴ−φn1)}] 一方、第２のフォーカス点からの情報を多く含む受信信
号は、下記の数２７となる。
号は、下記の数２７となる。
【００８７】
【数２７】 ｆn2(ｋＴ)＝ｕ2(ｋＴ−τn2) =A(ｋＴ−τn2) [exp{ｊ(ω2ｋＴ−φn2)} ＋exp{−ｊ(ω2ｋＴ−φn2)}] ただし、数２６および数２７において、第１のフォーカ
ス点からの信号の伝搬時間をτn1、第２のフォーカス点
からの信号の伝搬時間をτn2とした。また、φn1＝ω1
・τn1、φn2＝ω2・τn2であり、ここでは簡単のため
受信信号の周波数変化は考慮していない。
ス点からの信号の伝搬時間をτn1、第２のフォーカス点
からの信号の伝搬時間をτn2とした。また、φn1＝ω1
・τn1、φn2＝ω2・τn2であり、ここでは簡単のため
受信信号の周波数変化は考慮していない。
【００８８】ここで、実際の受信信号は数２６と数２７
との和信号として探触子１の各振動子で受信されるの
で、関数選択手段１０８が偶数番目の受信データではω
m(ｋＴ)として数２２を選択し、奇数番目の受信データ
ではωm(ｋＴ)として数２３を選択することによって、
１つの受信信号列から数２６と数２７を交互に抽出でき
ることになる。すなわち、前述する数１０において、ｋ
が偶数の場合には関数選択手段１０８がω1を選択する
ので、ωm（ｋＴ）≒ω1となる。一方、ｋが奇数の場合
には関数選択手段１０８がω2を選択するので、ωm（ｋ
Ｔ）≒ω2となる。従って、周波数制御手段１０７は、
ミキシング手段１０３に入力されるディジタル信号から
所望の周波数の信号を抽出するのに適したディジタル参
照信号を供給することができる。これにより、２つの個
所にフォーカス点を持つ超音波ビームを、１つの受信信
号列から同時に形成できることになる。なお、奇数番目
のデータによる画像信号と、偶数番目のデータによる画
像信号は、ｋが異なるので深さが１データずつずれてい
るので、厳密には表示するときに補正が必要となること
はいうまでもない。
との和信号として探触子１の各振動子で受信されるの
で、関数選択手段１０８が偶数番目の受信データではω
m(ｋＴ)として数２２を選択し、奇数番目の受信データ
ではωm(ｋＴ)として数２３を選択することによって、
１つの受信信号列から数２６と数２７を交互に抽出でき
ることになる。すなわち、前述する数１０において、ｋ
が偶数の場合には関数選択手段１０８がω1を選択する
ので、ωm（ｋＴ）≒ω1となる。一方、ｋが奇数の場合
には関数選択手段１０８がω2を選択するので、ωm（ｋ
Ｔ）≒ω2となる。従って、周波数制御手段１０７は、
ミキシング手段１０３に入力されるディジタル信号から
所望の周波数の信号を抽出するのに適したディジタル参
照信号を供給することができる。これにより、２つの個
所にフォーカス点を持つ超音波ビームを、１つの受信信
号列から同時に形成できることになる。なお、奇数番目
のデータによる画像信号と、偶数番目のデータによる画
像信号は、ｋが異なるので深さが１データずつずれてい
るので、厳密には表示するときに補正が必要となること
はいうまでもない。
【００８９】この実施の形態２の超音波診断装置におけ
る他の例としては、スペックル除去が考えられる。スペ
ックルとは、生体内での超音波信号同士の干渉模様であ
り、実際には反射体の存在しない個所に強い応答が出現
し、診断上好ましくない場合がある。ここで、スペック
ルは干渉模様であるため、送信信号の周波数が変化する
と出現個所も変化する。一方、実際の反射体からの信号
は送信信号の周波数が変化しても同じ場所に出現する。
よって、この性質を利用する。すなわち、周波数の異な
る２つの送信信号による同一個所からの反射信号同士を
加算することによって、実際の反射体からの信号は強め
合い、スペックル信号は弱め合うので、画面上のスペッ
クルを低減できることが知られている。
る他の例としては、スペックル除去が考えられる。スペ
ックルとは、生体内での超音波信号同士の干渉模様であ
り、実際には反射体の存在しない個所に強い応答が出現
し、診断上好ましくない場合がある。ここで、スペック
ルは干渉模様であるため、送信信号の周波数が変化する
と出現個所も変化する。一方、実際の反射体からの信号
は送信信号の周波数が変化しても同じ場所に出現する。
よって、この性質を利用する。すなわち、周波数の異な
る２つの送信信号による同一個所からの反射信号同士を
加算することによって、実際の反射体からの信号は強め
合い、スペックル信号は弱め合うので、画面上のスペッ
クルを低減できることが知られている。
【００９０】よって、図４に示す本実施の形態２の超音
波診断装置において、第１のフォーカス点と第２のフォ
ーカス点とを一致させ、１つの受信信号列から同時に形
成される周波数ω1と周波数ω2との２つの超音波ビーム
を加算することにより、リアルタイムでスペックルを低
減できる。
波診断装置において、第１のフォーカス点と第２のフォ
ーカス点とを一致させ、１つの受信信号列から同時に形
成される周波数ω1と周波数ω2との２つの超音波ビーム
を加算することにより、リアルタイムでスペックルを低
減できる。
【００９１】以上説明したように、本実施の形態２の超
音波診断装置では、周波数制御手段１０７のミキシング
データ演算手段１０９がミキシング用のデータとなるデ
ィジタル参照信号ｈn（ｋＴ）を計算するに際して使用
する関数を関数選択手段１０８が格納しておき、ｋに基
づいてミキシングデータ演算手段１０９がディジタル参
照信号を計算し、該計算値を周波数制御手段１０７のミ
キシングデータ記憶手段１１０に格納しておき、ミキシ
ング手段１０３がディジタル変換手段１０２から入力さ
れる計測値に応じて、当該計測値に対応するディジタル
参照信号をミキシングデータ記憶手段１１０から読み出
して、計測値（ディジタル信号）と読み出し値（ディジ
タル参照信号）との乗算を行うことによって、探触子１
の各振動子が受信した受信信号の中心周波数に対応した
ミキシング処理、すなわち、１つの受信信号列からｋの
値に応じて、周波数の異なる超音波ビームを分離するこ
とができる。
音波診断装置では、周波数制御手段１０７のミキシング
データ演算手段１０９がミキシング用のデータとなるデ
ィジタル参照信号ｈn（ｋＴ）を計算するに際して使用
する関数を関数選択手段１０８が格納しておき、ｋに基
づいてミキシングデータ演算手段１０９がディジタル参
照信号を計算し、該計算値を周波数制御手段１０７のミ
キシングデータ記憶手段１１０に格納しておき、ミキシ
ング手段１０３がディジタル変換手段１０２から入力さ
れる計測値に応じて、当該計測値に対応するディジタル
参照信号をミキシングデータ記憶手段１１０から読み出
して、計測値（ディジタル信号）と読み出し値（ディジ
タル参照信号）との乗算を行うことによって、探触子１
の各振動子が受信した受信信号の中心周波数に対応した
ミキシング処理、すなわち、１つの受信信号列からｋの
値に応じて、周波数の異なる超音波ビームを分離するこ
とができる。
【００９２】なお、本実施の形態においては、ｋの範囲
を０≦ｋ＜４０９６としたが、これに限定されることは
なく、他の範囲でもよいことはいうまでもない。
を０≦ｋ＜４０９６としたが、これに限定されることは
なく、他の範囲でもよいことはいうまでもない。
【００９３】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。
【００９４】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。
【００９５】（１）ディジタル回路を主体とする超音波
診断装置において、ディジタル参照信号の周波数を制御
することができる。
診断装置において、ディジタル参照信号の周波数を制御
することができる。
【００９６】（２）ディジタル回路を主体とする超音波
診断装置において、高調波イメージングを行うことがで
きる。
診断装置において、高調波イメージングを行うことがで
きる。
【００９７】（３）ディジタル回路を主体とする超音波
診断装置において、周波数の異なる複数ビーム同時形成
を行うことができる。
診断装置において、周波数の異なる複数ビーム同時形成
を行うことができる。
【００９８】（４）ディジタル回路を主体とする超音波
診断装置における超音波画像の画質を向上することがで
きる。
診断装置における超音波画像の画質を向上することがで
きる。
【図１】本発明の実施の形態１の超音波診断装置の概略
構成を説明するための図である。
構成を説明するための図である。
【図２】本実施の形態１の超音波診断装置の詳細構成を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図３】本実施の形態１におけるミキシング手段が用い
るディジタル参照信号の模式図である。
るディジタル参照信号の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態２の超音波診断装置の概略
構成を説明するための図である。
構成を説明するための図である。
【図５】本実施の形態２の超音波診断装置における関数
選択手段１０８の動作を説明するための図である。
選択手段１０８の動作を説明するための図である。
【図６】本実施の形態２の超音波診断装置における多段
フォーカス動作を説明するための図である。
フォーカス動作を説明するための図である。
【図７】従来のディジタル信号処理を主体とした超音波
診断装置の概略構成を説明するための図である。
診断装置の概略構成を説明するための図である。
１０１…探触子、１０２…ディジタル変換手段、１０３
…ミキシング手段、１０４…フィルタ手段、１０５…デ
ィジタル遅延手段、１０６…加算手段、１０７…周波数
制御手段、１０８…関数選択手段、１０９…ミキシング
データ演算手段、１１０…ミキシングデータ記憶手段。
…ミキシング手段、１０４…フィルタ手段、１０５…デ
ィジタル遅延手段、１０６…加算手段、１０７…周波数
制御手段、１０８…関数選択手段、１０９…ミキシング
データ演算手段、１１０…ミキシングデータ記憶手段。
Claims (6)
- 【請求項１】 超音波信号を送受波する複数個の超音波
振動子からなる探触子と、各超音波振動子が受波した受
信信号をディジタル信号に変換するディジタル変換手段
と、該ディジタル信号に参照信号を乗算するミキシング
手段と、乗算後のディジタル信号から特定の周波数の信
号のみを抽出するフィルタ手段と、該抽出後のディジタ
ル信号に各超音波振動子毎の位相差を揃える遅延を与え
るディジタル遅延手段と、前記遅延後のディジタル信号
を加算する加算手段とを有し、前記加算後の超音波信号
から検者が指示する超音波画像を構成し表示する超音波
診断装置において、 受波フォーカス点位置に応じて、前記参照信号の周波数
を選択的に可変する周波数制御手段を具備することを特
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、 前記周波数制御手段は、前記参照信号の振幅が正弦波に
従う関数とし、当該関数の周波数を前記受波フォーカス
点位置に従う関数として可変する手段を具備することを
特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の超音波診断装置におい
て、 前記受波フォーカス点位置に従う関数は、当該受波フォ
ーカス点位置と探触子との間隔が増加に従って、減少す
る単調減少関数であることを特徴とする超音波診断装
置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の超音波診断装置におい
て、 前記受波フォーカス点位置に従う関数を複数個格納し、
受波フォーカス点位置に応じて複数個の関数の内から１
つの関数を選択する関数選択手段を具備し、前記周波数
制御手段は前記関数選択手段が選択した関数に基づい
て、当該受波フォーカス点における前記参照信号を計算
することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の超音波診断装置におい
て、 前記関数選択手段は、受波フォーカス点位置に対応する
関数を選択する際に、予め設定した関数を当該受波フォ
ーカス点毎に周期的に選択することを特徴とする超音波
診断装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし５の内のいずれか１項に
記載の超音波診断装置において、 前記周波数制御手段は、予め前記参照信号を計算するミ
キシングデータ演算手段と、該計算値を格納しておき、
前記ミキシング手段からの出力要求に従って格納する計
算値を参照信号として前記ミキシング手段に出力するミ
キシングデータ記憶手段とを具備することを特徴とする
超音波診断装置。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9328379A JPH11169365A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 超音波診断装置 |
| DE69839062T DE69839062T2 (de) | 1997-11-28 | 1998-11-27 | Vorrichtung zur ultraschall-diagnose |
| EP98955955A EP1042985B1 (en) | 1997-11-28 | 1998-11-27 | Ultrasonic diagnosis device |
| JP2000522848A JP4589527B2 (ja) | 1997-11-28 | 1998-11-27 | 超音波診断装置 |
| PCT/JP1998/005340 WO1999027858A1 (fr) | 1997-11-28 | 1998-11-27 | Dispositif de diagnostic ultrasonore |
| US09/555,044 US6383140B1 (en) | 1997-11-28 | 1998-11-27 | Ultrasonic diagnosis device |
| US10/090,821 US6659951B2 (en) | 1997-11-28 | 2002-03-06 | Ultrasonic diagnosis device |
| US10/090,820 US6572550B2 (en) | 1997-11-28 | 2002-03-06 | Ultrasonic diagnosis device |
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|---|---|---|---|
| JP9328379A JPH11169365A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 超音波診断装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP9328379A Pending JPH11169365A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 超音波診断装置 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| DE (1) | DE69839062T2 (ja) |
| WO (1) | WO1999027858A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009268622A (ja) * | 2008-05-02 | 2009-11-19 | Univ Of Tsukuba | 超音波測定装置 |
| JP2010017456A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 超音波診断装置 |
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Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
| JPH11169365A (ja) * | 1997-11-28 | 1999-06-29 | Hitachi Medical Corp | 超音波診断装置 |
| JP2001327492A (ja) * | 2000-05-24 | 2001-11-27 | Hitachi Medical Corp | 超音波診断装置 |
| JP4177955B2 (ja) * | 2000-08-30 | 2008-11-05 | 株式会社日立メディコ | 超音波診断装置及び超音波信号の処理方法 |
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