| 【発明の名称】 |
超音波診断装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】福喜多 博
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
|
| 【要約】 |
【課題】遅延加算処理における遅延時間の算出を簡単に行え、算出時間の短縮化を図りうる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】トランスデューサ１を有する探触子２、ｘ方向に並ぶ複数の第１の受信ビームを形成する第１の遅延加算部、ｙ方向に並ぶ複数の第２の受信ビームを形成する第２の遅延加算部を備え、更に、基準点１７、第２の受信ビーム形成のための受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４、及び仮想軸２１を設定し、各トランスデューサ１の中心と仮想軸２１とを最短の線分で結んだときの複数の交点２３を求める設定部を備えた超音波診断装置を用いる。受信焦点は、それを通る仮想線２０が送信音線軸１６と交わり、ｘ方向に垂直となるよう設定される。第２の遅延加算部は、各交点２３から基準点１７までの基準伝搬時間と、各交点２３から各受信焦点までの焦点伝搬時間とを算出し、各焦点伝搬時間について基準伝搬時間との差を算出して遅延加算処理を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する第１の方向及び第２の方向に沿ってマトリックス状に配列された複数のトランスデューサを有する探触子と、前記複数のトランスデューサそれぞれが検出した信号に対して遅延加算処理を行って、前記第１の方向に沿って並ぶ複数の受信ビームを形成する第１の遅延加算部と、前記第１の遅延加算部によって遅延加算処理された信号に対して更に遅延加算処理を行って、前記第２の方向に沿って並ぶ複数の受信ビームを形成する第２の遅延加算部とを備える超音波診断装置であって、
超音波ビームの送信音線軸上に位置する基準点と、前記第２の遅延加算部が前記第２の方向に沿って並ぶ複数の受信ビームを形成するための複数の仮想受信焦点と、前記送信音線軸と前記探触子の送受波面との交点を通り、且つ、前記第２の方向に平行な仮想軸とを設定し、前記仮想軸が通る又は前記仮想軸と隣接する複数のトランスデューサそれぞれの中心と前記仮想軸とを最短の線分で結んだときの、前記線分と前記仮想軸との複数の交点を求める設定部を更に備え、
前記複数の仮想受信焦点は、全ての仮想受信焦点を通る仮想線が、前記送信音線軸と交わり、且つ、前記第１の方向に垂直となるように設定され、
前記第２の遅延加算部は、前記複数の交点それぞれについて、前記交点から前記送信音線軸上に設定された基準点までの伝搬時間と、前記交点から前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの伝搬時間とを算出し、前記複数の受信焦点それぞれまでの伝搬時間について、前記基準点までの伝搬時間との差を算出し、算出した前記差を用いて前記遅延加算処理を行うことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記送信音線軸と前記探触子の送受波面との交点が、前記複数のトランスデューサの配列中心に位置しており、
前記複数の仮想受信焦点の位置が、前記配列中心から前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの距離が前記配列中心から前記基準点までの距離と等しくなるように、設定されている請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記第２の遅延加算部が、前記基準点までの伝搬時間を算出する第１の伝搬時間演算回路と、前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの伝搬時間を算出する第２の伝搬時間演算回路と、前記差を算出する減算回路とを備えている請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第２の遅延加算部が、前記基準点までの伝搬時間又は前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの伝搬時間を算出する伝搬時間演算回路と、前記基準点までの伝搬時間及び前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの伝搬時間のうち一方の伝搬時間を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記一方の伝搬時間と他方の伝搬時間とから前記差を算出する減算回路とを備えている請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記複数の仮想受信焦点の配置が、前記送信音線軸を基準に線対称となるように設定されており、
前記第２の遅延加算部が、更に、符号反転回路を備え、
前記符号反転回路は、互いに線対称の位置関係にある一対の仮想受信焦点のうち一方の仮想受信焦点について前記差が算出された場合に、算出した差の符号を反転させることによって、他方の仮想受信焦点についての前記差を算出する請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第２の遅延加算部が、更に、乗算回路を備え、
前記乗算回路は、前記複数の仮想受信焦点のうちの少なくとも一つについて前記差が算出された場合に、算出した差に予め設定された定数を乗じることによって、他の仮想受信焦点についての前記差を算出する請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記複数のトランスデューサが複数のグループにグループ分けされ、前記各グループは、前記複数のグループの配列が第１の方向及び第２の方向に沿ったマトリックス状となるように、隣り合う前記トランスデューサで構成され、
更に、前記グループ毎に複数の整相加算部が備えられており、前記整相加算部は対応するグループを構成するトランスデューサによって検出された信号を整相加算し、これを前記第１の遅延加算部に出力し、
前記第１の遅延加算部が、前記整相加算部が出力した信号に対して遅延加算処理を行い、
前記設定部が、前記仮想軸が通る又は前記仮想軸と隣接する複数のグループそれぞれの中心と前記仮想軸とを最短の線分で結んだときの、前記線分と前記仮想軸との複数の交点を求める請求項１に記載の超音波診断装置。
|
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元アレイを備えた超音波診断装置に関し、特には被検体の３次元走査可能な超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波診断装置においては、複数のトランスデューサ（振動子）を列状又はマトリックス状に配列して構成されたアレイ型探触子が用いられている。また、超音波診断装置においては、各振動子をそれぞれ少しずつ異なったタイミングで励振し、各振動子から放射された超音波の波面が焦点付近で揃うようにして、超音波ビームを収束させるフォーカシング技術が利用されている。
【０００３】
アレイ型探触子のうち、複数の振動子がマトリックス状に配列されたものは「２次元アレイ」と呼ばれる。２次元アレイを用いた場合は、任意の方向に超音波ビームを偏向及び走査できることから、２次元アレイは３次元エコーデータの収集にも有用である。
【０００４】
また、超音波診断装置においては、実時間で超音波画像を表示するため、一回の超音波ビームの送信で複数の受信ビームを形成する並列受信処理が行われている。但し、並列受信処理を行うためには、受信チャンネル数×並列同時受信チャンネル数分の遅延回路が必要となる。また、３次元エコーデータを収集する場合は、並列同時受信チャンネル数が更に増加するため、膨大な数の遅延回路が必要となる。このような場合、装置の製造コストや消費電力等を増加させてしまう。
【０００５】
このため、超音波診断装置においては、遅延加算処理を前段と後段とに分けて、遅延回路数の低減化を図ることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この点について図１４を用いて説明する。図１４は、従来の超音波診断装置の概略構成を示す構成図である。なお、図１４においては、並列受信処理の説明のため、超音波ビームの形成や画像処理に関わる部分については省略している。
【０００６】
図１４に示すように、超音波診断装置は、２次元アレイ１０２を用いて超音波ビームの送受信を行う。２次元アレイ１０２は、複数のトランスデューサ（振動子）１０１を、互いに直交する２方向（行方向及び列方向）に沿ってマトリックス状に配列して形成されている。各トランスデューサ１０１は、超音波ビームを受信すると、それに対応する信号を出力する。
【０００７】
また、超音波診断装置は、列方向遅延加算回路１０３〜１０６と、行方向遅延加算回路１０７〜１０８とを備えており、列方向と行方向とに分けて遅延加算処理を行っている。列方向遅延加算回路１０３〜１０６は、列方向の並列同時受信処理を含む前段の遅延加算処理行う。行方向遅延加算回路１０７〜１０８は、行方向の並列同時受信処理を含む後段の遅延加算処理を行う。また、列方向遅延加算回路１０３〜１０６及び行方向遅延加算回路１０７〜１０８は、それぞれは、複数の遅延回路（図示せず）を備えている。
【０００８】
ここで、列方向のトランスデューサ１０１の数を「Ｍ」、行方向のトランスデューサ１０１の数を「Ｎ」、列方向の並列同時受信チャンネル数を「Ｋ」、行方向の並列同時受信チャンネル数を「Ｌ」とする。
【０００９】
列方向遅延加算回路１０３〜１０６それぞれは「Ｍ×Ｋ」回の遅延加算処理を行う。また、列数は行方向のトランスデューサ１０１の数「Ｎ」と一致するから、列方向遅延加算回路１０３〜１０６全体から、信号数が「Ｎ×Ｋ」個の信号群（時系列信号群）が一定時間毎に出力される。列方向遅延加算回路１０３〜１０６全体で必要な遅延回路の数は「Ｍ×Ｋ×Ｎ」個となる。
【００１０】
また、行方向遅延加算回路１０７〜１０８は、列方向遅延加算回路１０３〜１０６全体から出力された「Ｎ×Ｋ」個の時系列信号群に対して、行方向の遅延加算処理を行う。従って、行方向遅延加算回路１０７〜１０８全体で必要な遅延回路の数は、「Ｎ×Ｋ×Ｌ」個となる。
【００１１】
以上より、図１４に示す超音波診断装置において必要となる遅延回路の総数は、（Ｍ×Ｋ×Ｎ）＋（Ｎ×Ｋ×Ｌ）＝Ｎ×Ｋ×（Ｍ＋Ｌ）個である。一方、列方向と行方向とに分けない場合は、必要となる遅延回路の総数は（Ｎ×Ｋ×Ｍ×Ｌ）個となる。このことから、図１４に示す超音波診断装置によれば、行方向および列方向における並列受信処理を少ない回路規模で実現できる。
【特許文献１】特開２０００−２５４１２０号公報（第３頁−第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このように遅延加算処理を前段と後段とに分けて行った場合は、遅延加算処理、特に後段の遅延加算処理において、多くの時間を要してしまう。このため、後段の遅延加算処理における遅延時間の算出を短時間で行うことができる超音波診断装置が求められている。
【００１３】
本発明の目的は、上記問題を解消し、遅延加算処理における遅延時間の算出を簡単に行え、算出時間の短縮化を図りうる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明における超音波診断装置は、互いに直交する第１の方向及び第２の方向に沿ってマトリックス状に配列された複数のトランスデューサを有する探触子と、前記複数のトランスデューサそれぞれが検出した信号に対して遅延加算処理を行って、前記第１の方向に沿って並ぶ複数の受信ビームを形成する第１の遅延加算部と、前記第１の遅延加算部によって遅延加算処理された信号に対して更に遅延加算処理を行って、前記第２の方向に沿って並ぶ複数の受信ビームを形成する第２の遅延加算部とを備える超音波診断装置であって、超音波ビームの送信音線軸上に位置する基準点と、前記第２の遅延加算部が前記第２の方向に沿って並ぶ複数の受信ビームを形成するための複数の仮想受信焦点と、前記送信音線軸と前記探触子の送受波面との交点を通り、且つ、前記第２の方向に平行な仮想軸とを設定し、前記仮想軸が通る又は前記仮想軸と隣接する複数のトランスデューサそれぞれの中心と前記仮想軸とを最短の線分で結んだときの、前記線分と前記仮想軸との複数の交点を求める設定部を更に備え、前記複数の仮想受信焦点は、全ての仮想受信焦点を通る仮想線が、前記送信音線軸と交わり、且つ、前記第１の方向に垂直となるように設定され、前記第２の遅延加算部は、前記複数の交点それぞれについて、前記交点から前記送信音線軸上に設定された基準点までの伝搬時間と、前記交点から前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの伝搬時間とを算出し、前記複数の受信焦点それぞれまでの伝搬時間について、前記基準点までの伝搬時間との差を算出し、算出した前記差を用いて前記遅延加算処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
上記本発明における超音波診断装置においては、前記送信音線軸と前記探触子の送受波面との交点が、前記複数のトランスデューサの配列中心に位置しており、前記複数の仮想受信焦点の位置が、前記配列中心から前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの距離が前記配列中心から前記基準点までの距離と等しくなるように、設定されている態様とできる。
【００１６】
また、上記本発明における超音波診断装置においては、前記第２の遅延加算部が、前記基準点までの伝搬時間を算出する第１の伝搬時間演算回路と、前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの伝搬時間を算出する第２の伝搬時間演算回路と、前記差を算出する減算回路とを備えている態様とすることもできる。
【００１７】
更に、上記本発明における超音波診断装置においては、前記第２の遅延加算部が、前記基準点までの伝搬時間又は前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの伝搬時間を算出する伝搬時間演算回路と、前記基準点までの伝搬時間及び前記複数の仮想受信焦点それぞれまでの伝搬時間のうち一方の伝搬時間を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記一方の伝搬時間と他方の伝搬時間とから前記差を算出する減算回路とを備えている態様とすることもできる。
【００１８】
また、上記本発明における超音波診断装置においては、前記複数の仮想受信焦点の配置が、前記送信音線軸を基準に線対称となるように設定されており、前記第２の遅延加算部が、更に、符号反転回路を備え、前記符号反転回路は、互いに線対称の位置関係にある一対の仮想受信焦点のうち一方の仮想受信焦点について前記差が算出された場合に、算出した差の符号を反転させることによって、他方の仮想受信焦点についての前記差を算出する態様とすることもできる。
【００１９】
更に、上記本発明における超音波診断装置においては、前記第２の遅延加算部が、更に、乗算回路を備え、前記乗算回路は、前記複数の仮想受信焦点のうちの少なくとも一つについて前記差が算出された場合に、算出した差に予め設定された定数を乗じることによって、他の仮想受信焦点についての前記差を算出する態様とすることもできる。
【００２０】
また、上記本発明における超音波診断装置においては、前記複数のトランスデューサが複数のグループにグループ分けされ、前記各グループは、前記複数のグループの配列が第１の方向及び第２の方向に沿ったマトリックス状となるように、隣り合う前記トランスデューサで構成され、更に、前記グループ毎に複数の整相加算部が備えられており、前記整相加算部は対応するグループを構成するトランスデューサによって検出された信号を整相加算し、これを前記第１の遅延加算部に出力し、前記第１の遅延加算部が、前記整相加算部が出力した信号に対して遅延加算処理を行い、前記設定部が、前記仮想軸が通る又は前記仮想軸と隣接する複数のグループそれぞれの中心と前記仮想軸とを最短の線分で結んだときの、前記線分と前記仮想軸との複数の交点を求める態様とすることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明における超音波診断装置によれば、一回の超音波ビームの送信で複数の受信ビームを形成する並列受信処理を行う場合に、従来に比べて、後段の遅延加算処理における遅延時間を簡単に算出することができる。よって、後段の遅延加算処理にかかる時間を短縮化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における超音波診断装置について、図１〜図８を参照しながら説明する。最初に、図１及び図２を用いて超音波診断装置の構成について説明する。図１は、実施の形態１における超音波診断装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２は、実施の形態１における超音波診断装置の探触子と遅延加算部の構成を示す斜視図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態１における超音波診断装置は、探触子２と、第１の遅延加算部３と、第２の遅延加算部４と、設定部５と、送信パルス発生部６と、画像処理部７と、表示部８とを備えている。また、超音波診断装置は、一回の超音波ビーム９の送信で複数の受信ビーム１０を形成する並列受信処理を行う。図１においてＦは超音波ビーム９の焦点面を示している。
【００２４】
送信パルス発生部６は、送信パルスを生成し、これを、探触子２を構成する複数のトランスデューサ１（図２参照）に出力する。この結果、探触子２から診断対象に向けて超音波ビームが照射される。第１の遅延加算部３及び第２の遅延加算部４は、超音波ビーム９の焦点面Ｆで反射された超音波エコーについて遅延加算処理を行って複数の受信ビーム１０を形成する。なお、第１の遅延加算部３及び第２の遅延加算部４による遅延加算処理については後述する。
【００２５】
画像処理部７は、第１の遅延加算部３及び第２の遅延加算部４によって形成された受信ビーム１０に基づいて、走査対象となった部位の断層画像を形成する。表示部８は、断層画像を表示するための表示装置である。表示装置としては、例えばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等が挙げられる。
【００２６】
また、図２に示すように、本実施の形態１においては、探触子２は２次元アレイである。複数のトランスデューサ１は、互いに直交する第１の方向（ｘ方向）及び第２の方向（ｙ方向）に沿ってマトリックス状に配列されている。各トランスデューサ１が超音波エコーを受信することによって検出した信号は、トランスデューサ１毎に信号線１３を介して第１の遅延加算部３へと出力される。
【００２７】
第１の遅延加算部３は、各トランスデューサ１が検出した信号に対して遅延加算処理を行って、ｘ方向に沿って並ぶ複数の受信ビームを形成する。また、第２の遅延加算部４は、第１の遅延加算部３によって遅延加算処理が行われた信号に対して遅延加算処理を行って、第１の遅延加算部３が形成した複数の受信ビームそれぞれをｙ方向に沿って並ぶ複数の受信ビームに分割する。
【００２８】
本実施の形態１においては、第１の遅延加算部３は、ｘ方向のトランスデューサ１の列数と同数の第１の遅延加算回路１１を備えている。ｘ方向において同列にある複数のトランスデューサ１が検出した信号は一つのまとまりとして、一の第１の遅延加算回路１１によって遅延加算処理される。このため、第１の遅延加算部３によってｘ方向に並ぶ複数の受信ビームが形成されることになる。
【００２９】
また、各第１の遅延加算回路１１によって処理された信号は、信号線１４を介して、第２の遅延加算部４へと出力される。各第１の遅延加算回路１１の出力チャンネル数は、形成される受信ビームの数に合わせて設定されている。図２の例では、後述するように第１の遅延加算部３が形成する受信ビームの数が４本であるため、各第１の遅延加算回路１１の出力チャンネル数は「４」となっている。
【００３０】
また、本実施の形態１において、第２の遅延加算部４は、第１の遅延加算回路１１のチャンネル数と同数の第２の遅延加算回路１２を備えている。図２の例では、遅延回路１２の数は「４」である。また、ｘ方向において同位置にある各第１の遅延加算回路１１の出力チャンネルは、一つのまとまりとして、同一の第２の遅延加算回路１２に信号線１４によって接続されている。なお、図２中の最も左側に記載の第２の遅延加算回路１２における「１、２、・・・１６」は、入力チャンネル番号を示している。
【００３１】
このため、第１の遅延加算部３で形成された受信ビームは分割され、ｙ方向に並ぶ複数の受信ビームが形成されることになる。図２の例では、後述するように第２の遅延加算部４は、第１の遅延加算部３が形成した受信ビームを四つに分割するため、各第２の遅延加算回路１２の出力チャンネル数は「４」となっている。
【００３２】
設定部５は、第１の遅延加算部３及び第２の遅延加算部４が遅延加算処理する際に必要となる点の座標を設定し、これを第１の遅延加算部３と第２の遅延加算部４とに出力する。本実施の形態１においては、設定部５は、超音波ビームの送信音線軸上の基準点や、各受信ビームの受信焦点等の座標を設定する。なお、この点については後述する。
【００３３】
次に、図３〜図６を用いて、設定部５による座標の設定と、第１の遅延加算部３及び第２の遅延加算部４による遅延加算処理とについて更に具体的に説明する。図３は、実施の形態１における超音波診断装置の第１の遅延加算部による遅延加算処理のために設定される受信焦点を示す斜視図である。
【００３４】
図３に示すように、設定部５は、超音波ビームの送信音線軸１６と、その上に位置する基準点１７と、第１の遅延加算部３が形成する複数の受信ビームの受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４とを設定する。図３の例では、設定部５は、探触子２の送受波面との交点が複数のトランスデューサ１の配列中心１９となるように、送信音線軸１６を設定する。また、設定部５は、超音波ビームの焦点面Ｆ（図１参照）と送信音線軸１６との交点を基準点１７として設定する。
【００３５】
更に、設定部５は、受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４を通る仮想線１８が、送信音線軸１６と交わり、ｙ方向に垂直となるように、受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４を設定している。また、図３の例では、設定部５は、受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４の配置が、送信音線軸１６を基準に線対称となり、受信焦点Ｆｘ＿２とＦｘ＿３とを結ぶ線が送信音線軸１６上の基準点１７の近傍を通過するように設定を行っている。
【００３６】
なお、図３の例では、仮想線１８は直線であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、仮想線１８は、配列中心１９を中心とした円弧であって良い。この場合、受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４の位置は、配列中心１９から各受信焦点までの距離と配列中心１９から基準点１７までの距離とが等しくなるように設定される。また、仮想線１８が直線の場合であっても、実際には、配列中心１９から各受信焦点までの距離と配列中心１９から基準点１７までの距離とは等しいとみなすことができる。
【００３７】
その後、設定部５は、受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４の座標と、基準点１７の座標とを、第１の遅延加算部３を構成する各第１の遅延加算回路１１に出力する。これにより、各第１の遅延加算回路１１は、信号線１３によって接続された各トランスデューサ１について、遅延時間を算出する。
【００３８】
具体的には、第１の遅延加算回路１１は、接続されている各トランスデューサ１について、基準点１７までの伝搬時間と受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４までの伝搬時間とを算出する。更に、第１の遅延加算回路１１は、接続されている各トランスデューサ１について、受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４毎に、受信焦点までの伝搬時間と基準点１７までの伝搬時間との差を算出し、算出した差にバイアスデータを加えて正の値とする。このようにして求められた値が、遅延時間となる。
【００３９】
更に、各第１の遅延加算回路１１は、算出した遅延時間を用いて、トランスデューサ１が検出した信号に対して遅延処理を行い、更に遅延処理した信号を整相加算して加算処理を行う。
【００４０】
図４は、実施の形態１における超音波診断装置の第２の遅延加算部による遅延加算処理のために設定される受信焦点を示す斜視図である。図５は、図４に示す仮想軸とトランスデューサとを拡大して示す図である。
【００４１】
図４に示すように、設定部５は、図３に示した点に加え、第２の遅延加算部４が形成する複数の受信ビームの受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４と、仮想軸２１との設定も行う。設定部５は、受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４を通る仮想線２０が、送信音線軸１６と交わり、且つ、ｘ方向に垂直となるように、受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４を設定する。
【００４２】
なお、第２の遅延加算部４は第１の遅延加算部３が遅延加算処理した信号に対して遅延加算処理を行う。このため、受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４は、実際の受信ビームの受信焦点ではなく、仮想の受信焦点（仮想受信焦点）である。この点については後述する。
【００４３】
図４の例においても、設定部５は、受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４の配置が、送信音線軸１６を基準に線対称となり、受信焦点Ｆｙ＿２とＦｙ＿３とを結ぶ線が送信音線軸１６上の基準点１７の近傍を通過するように設定を行っている。
【００４４】
なお、図４の例でも、図３の例と同様に、仮想線２０は直線であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、仮想線２０も、配列中心１９を中心とした円弧であって良い。この場合、受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４の位置も、配列中心１９から各受信焦点までの距離と配列中心１９から基準点１７までの距離とが等しくなるように設定される。また、仮想線２０が直線の場合であっても、実際には、配列中心１９から各受信焦点までの距離と配列中心１９から基準点１７までの距離とは等しいとみなすことができる。
【００４５】
また、設定部５は、送信音線軸２６と探触子２の送受波面との交点（配列中心１９）を通り、ｙ方向と並行となるように仮想軸（ｙ´軸）２１を設定する。更に、図５に示すように、設定部５は、仮想軸２１を設定した後、仮想軸２１と隣接する複数のトランスデューサ１それぞれの中心２２と仮想軸２１とを最短の線分２４で結んだときの、線分２４と仮想軸２１との複数の交点２３を求める。なお、仮想軸２１がトランスデューサ１上を通るときは、設定部５は、仮想軸２１が通るトランスデューサ１について交点を求めることになる。
【００４６】
その後、設定部５は、受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４の座標と、基準点１７の座標と、複数の交点２３の座標とを、第２の遅延加算部４を構成する各第２の遅延加算回路１２に出力する。これにより、各第２の遅延加算回路１２は、遅延時間を算出し、遅延加算処理を行う。
【００４７】
以下に、第２の遅延加算回路１２による遅延時間の算出について図６を用いて説明する。図６は、第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路の回路構成を示すブロック図である。なお、図６においては、第２の遅延加算回路１２の一部分のみが示されている。また、以下の説明においては、適宜、図２、図４及び図５を参酌する。
【００４８】
図６に示すように、第２の遅延加算回路１２（図２参照）は、伝搬時間演算回路２５と、基準伝搬時間演算回路２６と、減算回路２７と、加算回路２８とを備えている。伝搬時間演算回路２５には、設定部５が出力した、受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４の座標と、仮想軸２１上の複数の交点２３の座標とが入力される。伝搬時間演算回路２５は、入力された座標に基づき、各交点２３について、各交点２３から受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４それぞれまでの超音波の伝搬時間（焦点伝搬時間）を算出する。伝搬時間演算回路２５は、算出した焦点伝搬時間を減算回路２７に出力する。
【００４９】
基準伝搬時間演算回路２６には、設定部５が出力した、基準点１７の座標と、仮想軸２１上の複数の交点２３の座標とが入力される。基準伝搬時間演算回路２６は、各交点２３から基準点１７までの超音波の伝搬時間（基準伝搬時間）を算出する。基準伝搬時間演算回路２６は、算出した基準伝搬時間を減算回路２７に出力する。
【００５０】
減算回路２７は、伝搬時間演算回路２５によって算出された全ての焦点伝搬時間について、交点２３毎に、基準伝搬時間との差を算出する。また、減算回路２７は、算出した焦点伝搬時間と基準伝搬時間との差を加算回路２８に出力する。加算回路２８は、入力された差にバイアスデータを加えて正の値とし、得られた値を遅延時間として出力する。その後、第２の遅延加算回路１２は、加算回路２８から出力された遅延時間を用いて、遅延加算処理を行う。
【００５１】
図７は、図６に示す減算回路８の出力の一例を示す図である。図７において、横軸は、第２の遅延加算部４を構成する第２の遅延加算回路１２の入力チャンネル番号１〜１６を示している。縦軸は、図５に示す減算回路８の出力（遅延時間）を示している。また、図７中に示す各出力はそれぞれ焦点座標Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４の場合に対応している。
【００５２】
図７に示すように、減算回路８の出力において、Ｆｙ＿１における値とＦｙ＿４における値とは、符号が反転した関係にある。同様に、Ｆｙ＿２における値とＦｙ＿３における値も、符号が反転した関係にある。更に、図７に示すように、例えばＦｙ＿１における値に１／３を乗じれば、入力チャンネルが同じ場合のＦｙ＿２における値を近似的に求めることができる。同様に、Ｆｙ＿４における値に１／３を乗じれば、入力チャンネルが同じ場合のＦｙ＿３における値を近似的に求めることができる。
【００５３】
また、上述したように、第２の遅延加算部４を構成する第２の遅延加算回路１２は、第１の遅延加算部３が遅延加算処理した信号に対して加算処理を行うため、第１の遅延加算部３が形成した受信ビームは分割される。本実施の形態１においては、第１の遅延加算部３が形成した受信ビームは４つに分割され、微小角の４方向に偏向される。具体的には、図８に示すように、最終的に形成された受信ビームの受信焦点２９の位置は、受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４及びＦｙ＿１〜Ｆｙ＿４から偏向した位置となる。
【００５４】
このように、本実施の形態１においては、第２の遅延加算部４が形成する受信ビームは１６（４×４）本となる。つまり、結果的に、本実施の形態における超音波診断装置においては、第１の遅延加算部３と第２の遅延加算部４とによって、４×４の２次元遅延加算出力が得られる。
【００５５】
以上のように本実施の形態１における超音波診断装置によれば、第２の遅延加算部４による後段の遅延加算処理において、遅延時間を簡単に算出することができる。よって、第２の遅延加算部４による遅延加算処理にかかる時間を短縮化することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における超音波診断装置について、図９を参照しながら説明する。本実施の形態２における超音波診断装置は、第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路の構成が異なる以外は、実施の形態１における超音波診断装置と同様に構成されている。図９は、実施の形態２における超音波診断装置の第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路の回路構成を示すブロック図である。
【００５７】
なお、図９においても、図６と同様に、第２の遅延加算回路の一部分のみが示されている。また、図９において図６で用いられた符号が付された部分は、図６において同一の符号が付された部分と同様の部分である。更に、以下の説明においては、適宜図４及び図５を参酌する。
【００５８】
図９に示すように、本実施の形態２においては、第２の遅延加算回路は、基準伝搬時間演算回路（図６参照）を備える代わりに、メモリ（記憶手段）３２を備えている。また、伝搬時間演算回路３１に、設定部５が出力した、受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４（図４参照）の座標と、仮想軸２１上の複数の交点２３（図５参照）の座標と、基準点１７の座標（図４参照）とが入力される。
【００５９】
伝搬時間演算回路３１は、先ず、各交点２３から基準点１７までの超音波の伝搬時間（基準伝搬時間）を算出する。伝搬時間演算回路３１は、算出した基準伝搬時間をメモリ３２に出力し、これを格納させる。次に、伝搬時間演算回路３１は、各交点２３について、各交点２３から受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４それぞれまでの超音波の伝搬時間（焦点伝搬時間）を算出する。伝搬時間演算回路３１は、算出した焦点伝搬時間を減算回路２７に出力する。
【００６０】
減算回路２７は、メモリ３２に格納されている基準伝搬時間を読み出し、伝搬時間演算回路３１によって算出された全ての焦点伝搬時間について、交点２３毎に、基準伝搬時間との差を算出する。また、減算回路２７は、算出した焦点伝搬時間と基準伝搬時間との差を加算回路２８に出力する。加算回路２８は、入力された差にバイアスデータを加えて正の値とし、得られた値を遅延時間として出力する。その後、実施の形態１と同様に、本実施の形態２においても、第２の遅延加算回路は、加算回路２８から出力された遅延時間を用いて、遅延加算処理を行う。
【００６１】
以上のように、本実施の形態２における超音波診断装置においては、第２の遅延加算回路は、基準伝搬時間演算回路の代わりにメモリを備えている。このため、本実施の形態２における超音波診断装置によれば、第２の遅延加算回路の構成を実施の形態１に比べて簡略化でき、超音波診断装置のコストの低減や処理速度の向上を図ることができる。
【００６２】
また、本実施の形態２における超音波診断装置においても、実施の形態１における超音波診断装置と同様に、従来に比べて、第２の遅延加算部による後段の遅延加算処理において、遅延時間を簡単に算出することができる。よって、第２の遅延加算部による遅延加算処理にかかる時間を短縮化することができる。
【００６３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における超音波診断装置について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、実施の形態３における超音波診断装置の第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路の回路構成を示すブロック図である。
【００６４】
なお、図１０においても、図６と同様に、第２の遅延加算回路の一部分のみが示されている。また、図１０において図９で用いられた符号が付された部分は、図９において同一の符号が付された部分と同様の部分である。更に、以下の説明においては、適宜図４及び図５を参酌する。
【００６５】
図１０に示すように、本実施の形態３における超音波診断装置においては、第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路は、符号変換回路３３を備えている。なお、これ以外は、実施の形態２における超音波診断装置と同様に構成されている。
【００６６】
本実施の形態３においては、減算回路２７によって算出された焦点伝搬時間と基準伝搬時間との差は、符号変換回路３３へと出力される。符号変換回路３３は、互いに線対称の位置関係にある一対の受信焦点（例えばＦｙ＿１とＦｙ＿４、又はＦｙ＿２とＦｙ＿３）のうち一方の受信焦点について差が算出された場合に、算出した差の符号を反転させて、他方の仮想受信焦点についての差を算出する。
【００６７】
具体的には、実施の形態１において図７に示したように、Ｆｙ＿１における値とＦｙ＿４における値とは符号が反転した関係にある。よって、符号変換回路３３は、受信焦点Ｆｙ＿１についての差が出力されてきた場合は、出力されてきた値の符号を変換しないで加算回路２８に出力すると共に、出力されてきた値の符号を変換した値を受信焦点Ｆｙ＿４の値として加算回路２８に出力する。
【００６８】
同様に、図７から分かるように、Ｆｙ＿２における値とＦｙ＿３における値も符号が反転した関係にある。よって、符号変換回路３３は、受信焦点Ｆｙ＿２についての差が出力されてきた場合は、出力されてきた値の符号を変換しないで加算回路２８に出力すると共に、出力されてきた値の符号を変換した値を受信焦点Ｆｙ＿３の値として加算回路２８に出力する。
【００６９】
加算回路２８は、入力された差にバイアスデータを加えて正の値とし、得られた値を遅延時間として出力する。その後、実施の形態１と同様に、本実施の形態３においても、第２の遅延加算回路は、加算回路２８から出力された遅延時間を用いて、遅延加算処理を行う。
【００７０】
以上のように、本実施の形態３における超音波診断装置は、第２の遅延加算回路が符号変換回路３３を備えるため、実施の形態１及び２に比べて、第２の遅延加算回路が行う演算処理の回数を減らすことができる。このため、本実施の形態３における超音波診断装置によれば、実施の形態１及び２に比べて更なる処理速度の向上を図ることができる。
【００７１】
また、本実施の形態３における超音波診断装置においても、実施の形態１における超音波診断装置と同様に、従来に比べて、第２の遅延加算部による後段の遅延加算処理において、遅延時間を簡単に算出することができる。よって、第２の遅延加算部による遅延加算処理にかかる時間を短縮化することができる。
【００７２】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における超音波診断装置について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、実施の形態４における超音波診断装置の第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路の回路構成を示すブロック図である。
【００７３】
なお、図１１においても、図６と同様に、第２の遅延加算回路の一部分のみが示されている。また、図１１において図９で用いられた符号が付された部分は、図９において同一の符号が付された部分と同様の部分である。更に、以下の説明においては、適宜図４及び図５を参酌する。
【００７４】
図１１に示すように、本実施の形態４における超音波診断装置においては、第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路は、乗算換回路３４を備えている。なお、これ以外は、実施の形態２における超音波診断装置と同様に構成されている。
【００７５】
本実施の形態４においては、減算回路２７によって算出された焦点伝搬時間と基準伝搬時間との差は、乗算回路３４へと出力される。乗算回路３４は、受信焦点Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４のうち少なくとも一つについて、焦点伝搬時間と基準伝搬時間との差が算出された場合に、算出した差に予め設定された定数を乗じることによって、他の受信焦点についての差を算出する。
【００７６】
具体的には、実施の形態１において図７に示したように、Ｆｙ＿１における値に１／３を乗じれば、入力チャンネルが同じ場合のＦｙ＿２における値を近似的に求めることができる。よって、乗算回路３４は、受信焦点Ｆｙ＿１についての差が出力されてきた場合は、出力されてきた値をそのまま加算回路２８に出力すると共に、出力されてきた値に定数（１／３）を乗じ、得られた値を受信焦点Ｆｙ＿２の値として加算回路２８に出力する。
【００７７】
同様に、図７から分かるように、Ｆｙ＿４における値に１／３を乗じれば、入力チャンネルが同じ場合のＦｙ＿３における値を近似的に求めることができる。よって、乗算回路３４は、受信焦点Ｆｙ＿４についての差が出力されてきた場合は、出力されてきた値をそのまま加算回路２８に出力すると共に、出力されてきた値に定数（１／３）を乗じ、得られた値を受信焦点Ｆｙ＿３の値として加算回路２８に出力する。
【００７８】
加算回路２８は、入力された差にバイアスデータを加えて正の値とし、得られた値を遅延時間として出力する。その後、実施の形態１と同様に、本実施の形態４においても、第２の遅延加算回路は、加算回路２８から出力された遅延時間を用いて、遅延加算処理を行う。
【００７９】
以上のように、本実施の形態４における超音波診断装置においては、第２の遅延加算回路に乗算回路３４が備えられている。このため、本実施の形態４においても、実施の形態３と同様に、実施の形態１及び２に比べて、第２の遅延加算回路が行う演算処理の回数を減らすことができる。このため、本実施の形態４における超音波診断装置においても、実施の形態１及び２に比べて更なる処理速度の向上を図ることができる。
【００８０】
また、本実施の形態４における超音波診断装置においても、実施の形態１における超音波診断装置と同様に、従来に比べて、第２の遅延加算部による後段の遅延加算処理において、遅延時間を簡単に算出することができる。よって、第２の遅延加算部による遅延加算処理にかかる時間を短縮化することができる。
【００８１】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態の５における超音波診断装置について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、実施の形態５における超音波診断装置の探触子を示す斜視図である。図１３は、実施の形態５における超音波診断装置の探触子と第１の遅延加算部との構成を示すブロック図である。なお、図１２において図３及び図４で用いられた符号が付された部分は、図３及び図４において同一の符号が付された部分と同様の部分である。
【００８２】
図１２に示すように、本実施の形態５においても、実施の形態１と同様に、探触子２は複数のトランスデューサ１をｘ方向及びｙ方向に沿ってマトリックス状に配列して構成されている。また、本実施の形態５における超音波診断装置も、実施の形態１における超音波診断装置と同様に、第１の遅延加算部、第２の遅延加算部、設定部、画像処理部、及び表示部（図１参照）を備えている。
【００８３】
但し、図１２に示すように、本実施の形態５においては、実施の形態１と異なり、複数のトランスデューサ１は、複数のグループ３５にグループ分けされている。また、各グループ３５は、隣り合うトランスデューサ１で構成されており、複数のグループ３５の配列はｘ方向及びｙ方向に沿ったマトリックス状となっている。図１２の例では、各グループ３４は隣り合う４個のトランスデューサ１で構成されている。
【００８４】
また、図１３に示すように、本実施の形態５における超音波診断装置は、グループ３５毎に複数の整相加算部３６を備えている。整相加算部３６は、対応するグループを構成するトランスデューサ（Ｐ１〜Ｐ４）１によって検出された信号を整相加算し、整相加算した信号を第１の遅延加算回路１１に出力する。
【００８５】
なお、図１３の例では、整相加算部３６は、回路規模が小さいため、超音波診断装置の操作者が手に持って操作するプローブハンドル３７に備えられている。また、プローブハンドル３７には探触子２も備えられている。
【００８６】
このため、本実施の形態１においては、第１の遅延加算回路１１は、整相加算部３６が出力した信号に対して遅延加算処理を行う。また、設定部（図１参照）は、実施の形態１と同様に仮想軸２１（ｙ´軸）を設定する。但し、設定部は、仮想軸２１が通る又は仮想軸２１と隣接する複数のグループ３５それぞれの中心３８と仮想軸２１とを最短の線分で結んだときの、この線分と仮想軸２１との複数の交点３９を求める。更に、第２の遅延加算部４は、各交点３９について、焦点伝搬時間と基準伝搬時間とを算出する。
【００８７】
なお、本実施の形態５における超音波診断装置は、上述した点以外は、実施の形態１における超音波診断装置と同様に構成されており、又同様に機能する。つまり、本実施の形態５においても、設定部によって受信焦点Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４（図３参照）及びＦｙ＿１〜Ｆｙ＿４（図４参照）が設定される。第１の遅延加算部（第１の遅延加算回路１１）及び第２の遅延加算部（第２の遅延加算回路）は、これらの受信焦点に基づいて遅延加算処理を行う。
【００８８】
このように本実施の形態５においては、トランスデューサ１がグループ化されるため、探触子２と第１の遅延加算部（第１の遅延加算回路１１）とを接続する信号線１３の本数を実施の形態１に比べて少なくすることができる。よって、本実施の形態５における超音波診断装置を用いれば、第１の遅延加算回路１１を構成する回路の数を低減できるため、チップ面積の縮小化を図ることができる。また、このため、第１の遅延加算部と第２の遅延加算部として機能するチップの実装を容易に高密度化できる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上のように、本発明における超音波診断装置によれば、後段の遅延加算処理にかかる時間を短縮化することができる。このため、本発明における超音波診断装置は、被検体を３次元的に走査して、３次元画像を表示する場合に有用となる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施の形態１における超音波診断装置の全体構成を概略的に示すブロック図
【図２】実施の形態１における超音波診断装置の探触子と遅延加算部の構成を示す斜視図
【図３】実施の形態１における超音波診断装置の第１の遅延加算部による遅延加算処理のために設定される受信焦点を示す斜視図
【図４】実施の形態１における超音波診断装置の第２の遅延加算部による遅延加算処理のために設定される受信焦点を示す斜視図
【図５】図４に示す仮想軸とトランスデューサとを拡大して示す図
【図６】第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路の回路構成を示すブロック図
【図７】図６に示す減算回路８の出力の一例を示す図
【図８】仮想の受信焦点と実際の受信焦点とを対比して示す図
【図９】実施の形態２における超音波診断装置の第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路の回路構成を示すブロック図
【図１０】実施の形態３における超音波診断装置の第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路の回路構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態４における超音波診断装置の第２の遅延加算部を構成する第２の遅延加算回路の回路構成を示すブロック図
【図１２】実施の形態５における超音波診断装置の探触子を示す斜視図
【図１３】実施の形態５における超音波診断装置の探触子と第１の遅延加算部との構成を示すブロック図
【図１４】従来の超音波診断装置の概略構成を示す構成図
【符号の説明】
【００９１】
１ トランスデューサ
２ 探触子
３ 第１の遅延加算部
４ 第２の遅延加算部
５ 設定部
６ 送信パルス発生部
７ 画像処理部
８ 表示部
９ 超音波ビーム
１０ 受信ビーム
１１ 第１の遅延加算回路
１２ 第２の遅延加算回路
１３、１４、１５ 信号線
１６ 送信音線軸
１７ 基準点
１８、２０ 受信焦点を通る仮想線
１９ 配列中心
２１ 仮想軸
２２ トランスデューサの中心
２３ 交点
２４ トランスデューサの中心と仮想軸とを最短で結ぶ線分
２５、３１ 伝搬時間演算回路
２６ 基準伝搬時間演算回路
２７ 減算回路
２８ 加算回路
２９ 最終的に形成された受信ビームの受信焦点
３２ メモリ
３３ 符号変換回路
３４ 乗算回路
３５ グループ
３６ 整相加算部
３７ プローブハンドル
３８ グループの中心
３９ グループの中心と仮想軸とを最短で結ぶ線分の仮想軸上の交点
Ｆｘ＿１〜Ｆｘ＿４、Ｆｙ＿１〜Ｆｙ＿４ 受信焦点
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地
|
| 【出願日】 |
平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１１０００００４０
【氏名又は名称】特許業務法人池内・佐藤アンドパートナーズ
|
| 【公開番号】 |
特開２００６−１６７２０６（Ｐ２００６−１６７２０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１８年６月２９日（２００６．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願２００４−３６４７６１（Ｐ２００４−３６４７６１） |
|