JP2000316854A - 超音波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波画像の画質を向上することが可能な超
音波装置を提供すること。 【解決手段】 振動子を複数並設した探触子と、各振動
子に印加するあるいは各振動子が受波した信号にフォー
カス位置に応じた遅延時間を設定する遅延設定手段とを
備え、該遅延時間を設定した受波信号から測定対象の超
音波像を形成する超音波装置において、前記遅延設定手
段は、前記振動子の位置に基づいて各振動子に設定する
遅延時間を計算する遅延演算手段を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波装置に関
し、特に、探触子の送波面側に配置される音響レンズ及
び音響整合層（マッチング層）によるフォーカスずれの
補正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】従来の超音波装置は、多数の振動子（振
動子素子）が配列され多チャンネルに形成された探触子
と、各振動子を駆動する送波信号を供給すると共に、各
振動子からの受波信号を電気的にフォーカスするため
に、焦点（受波フォーカス点）からの距離に応じた遅延
処理（整相）を行い受波信号の位相を揃えた後に、この
遅延処理後の受波信号を加算することによって所定方向
に指向性を有する超音波ビームを生成する超音波送受信
部と、反射深度に依存する受波信号強度の補正や、超音
波像の輪郭を強調する輪郭強調等の画像処理を行う画像
処理回路と、断層面内で順次走査された超音波ビームを
収集し１フレーム分の画像（超音波画像）を形成し該超
音波画像を表示装置用の信号に変換するデジタルスキャ
ンコンバータと、表示用の信号に基づいて超音波像を表
示画面上に表示する表示装置と、計測モード及び計測条
件等の入力を行う操作入力部とから構成されていた。

【０００３】超音波送受信部は、予め設定されたフォー
カス位置に超音波を集束（フォーカス）させるための遅
延時間をデータ（フォーカスデータ）として格納するフ
ォーカスデータ記憶手段と、計測条件に基づいてフォー
カスデータ記憶手段から遅延時間を読み出し設定するフ
ォーカス計算手段と、フォーカス計算手段で設定された
遅延時間に従った送波信号（送波フォーカス信号）を生
成し該送波信号を振動子に供給する送波手段と、各振動
子から出力された受波信号にフォーカス計算手段で設定
された遅延時間を与える受波整相手段と、受波整相後の
受波信号を加算し、所望の位置からの反射波を取り出す
加算手段とから構成されていた。

【０００４】従来の超音波装置では、表示のリアルタイ
ム性の確保及び超音波像の画質向上の観点から、受波時
の遅延時間を可変し集束点を時間と共に深い方に移動さ
せる、いわゆるダイナミックフォーカスと称される計測
手法が一般的に行われていた。ただし、受波信号に与え
る遅延時間は、アナログ整相方式の超音波装置では遅延
線の切り換えによって行われ、デジタル整相方式の超音
波装置ではサンプリング後の受波信号を格納するメモリ
等の格納手段からの読み出し時間差とその補間処理とに
よって行われていた。

【０００５】このダイナミックフォーカスを用いた超音
波装置では、超音波ビームの走査方向（ラスタ）毎に各
振動子に与える遅延時間が異なると共に、同一ラスタ内
の受波フォーカス点毎にも各振動子に与える遅延時間が
異なっていた。このために、全ての受波フォーカス点に
対応するフォーカスデータを限られた容量のフォーカス
データ記憶手段に格納するために、従来の超音波装置で
は、１ラスタ当たり５個所程度の受波フォーカス点にお
けるフォーカスデータを格納しておき、その間の受波フ
ォーカス点でのデータは前後の受波フォーカス点のデー
タから補間演算によって計算し使用していた。

【０００６】一方、従来の探触子は、バッキング材と称
される吸音材上に短冊形の微小振動子を多数並べた構造
になっていた。各振動子は、バッキング材に最も近い側
から圧電素子、第一の音響整合層、第二の音響整合層及
び音響レンズ層が積層された構造となっていた。このた
めに、圧電素子から探触子の送波面側に向けて送波され
た超音波は、それぞれ材質が異なる第一及び第二の音響
整合層並びに音響レンズ層を介して測定対象に送波され
ることとなっていた。このために、圧電素子から送波さ
れた超音波が測定対象に到達するまでには、それぞれ異
なる音速を有する。これらの層を伝搬する際にその境界
面で超音波が屈折することが知られている。従って、従
来の超音波装置では、第一及び第二の音響整合層並びに
音響レンズ層での超音波の音速の変化及びそれに伴う屈
折を考慮した遅延時間をフォーカスデータとして、フォ
ーカスデータ記憶手段に格納していた。

【０００７】

【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。

【０００８】超音波装置は、一般的なＸ線撮影では映り
にくい軟部組織の描出性能に優れる、及びＸ線のような
放射線被曝を回避することができる等の特徴をもってい
るので、循環器、消化器、泌尿器及び産婦人科等の広範
囲への適用がなされ、さらなる高画質が切望されてい
る。

【０００９】高画質化の方法として、例えば、ダイナミ
ックフォーカスを用いた超音波装置では、時間と共に深
い方に移動させる集束点数すなわちフォーカス点数を増
やすことが考えられる。すなわち、第一及び第二の音響
整合層並びに音響レンズ層での超音波の屈折を考慮した
フォーカスデータ数を増やすことによって、所望の受波
フォーカス点で反射された超音波の強度（受波強度）を
確保し、感度及び分解能を向上させることが考えられ
る。

【００１０】しかしながら、従来の超音波装置で受波フ
ォーカス点数を増やすためには、１受波フォーカス点当
たり全振動子数分のフォーカスデータが必要となるの
で、十分な数の受波フォーカス点数を確保するために
は、膨大な記憶容量が必要となるという問題があった。
また、このために超音波装置の製造コストが上昇すると
いう問題があった。

【００１１】従来の超音波装置で受波フォーカス点を増
やす他の方法として、各境界面における屈折量及び音速
を受波フォーカス点の移動と共にリアルタイムに計算
し、得られた屈折量及び音速に基づいて各振動子に与え
る遅延時間を決定する方法が考えられる。各境界面にお
ける屈折量は、スネルの法則に従うことが周知である。

【００１２】しかしながら、各境界面における屈折量を
計算するためには、スネルの法則部よって導出された三
角関数等の項を持つ高元高次方程式を解かねばならず、
ワークステーションと称される比較的高性能の計算機を
用いて計算した場合であっても、１つの受波フォーカス
点当たり１分程度を計算時間を要し、超音波装置の特徴
の１つであるリアルタイム計測が実現できないという問
題があった。

【００１３】本発明の目的は、超音波画像の画質を向上
することが可能な超音波装置を提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、超音波画像の分解能
を向上させることが可能な技術を提供することにある。

【００１５】本発明のその他の目的は、全ての受波フォ
ーカス点に対応する振動子毎の遅延時間を高速に計算す
ることが可能な技術を提供することにある。

【００１６】本発明のその他の目的は、診断効率を向上
させるすることが可能な技術を提供することにある。

【００１７】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。

【００１８】

【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。

【００１９】（１）振動子を複数並設した探触子と、各
振動子に印加するあるいは各振動子が受波した信号にフ
ォーカス位置に応じた遅延時間を設定する遅延設定手段
とを備え、該遅延時間を設定した受波信号から測定対象
の超音波像を形成する超音波装置において、前記遅延設
定手段は、前記振動子の位置に基づいて各振動子に設定
する遅延時間を計算する遅延演算手段を具備する。

【００２０】（２）前述した（１）に記載の超音波装置
において、前記遅延演算手段は、フォーカス位置毎に最
適化された遅延物理パラメータを格納する格納手段と、
選択された遅延物理パラメータに基づいて各振動子に設
定する遅延時間を計算する演算手段とを具備する。

【００２１】（３）前述した（２）に記載の超音波装置
において、前記遅延物理パラメータは、前記探触子のフ
ォーカス位置の変数であると共に、前記振動子の位置を
遅延時間の変数とする関数であり、前記格納手段は前記
フォーカス位置の遅延時間を格納する第一の格納手段
と、前記フォーカス位置で特定される遅延物理パラメー
タを格納する第二の格納手段とを具備する。

【００２２】（４）前述した（１）乃至（３）３の内の
何れかに記載の超音波装置において、前記振動子の位置
を変数とする遅延関数は、前記圧電素子の送波面側に配
置される薄膜層に起因する超音波の屈折及び音速の変化
を考慮した各フォーカス点毎の関数を近似した関数であ
る。

【００２３】前述した（１）〜（４）に記載の超音波装
置は、探触子の物理パラメータをフォーカス位置の変数
とすると共に、フォーカス位置の変数値である探触子の
物理パラメータで特定される関数を遅延関数とすること
によって、フォーカス位置の増加に伴うデータ数の増加
を探触子の物理パラメータのみとすることができるの
で、さらに容易にフォーカス位置数を増加することが可
能となる。その結果、超音波画像の分解能を向上させる
ことができるので、超音波画像の画質を向上させること
ができる。また、超音波画像の画質が向上できるので、
診断効率を向上させることができる。

【００２４】

【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。

【００２５】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。

【００２６】図１は本発明の一実施の形態である超音波
装置の概略構成を説明するための図であり、１は探触
子、２は超音波送受信部、３は画像処理手段、４はデジ
タルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）、５は画像表示手
段、６は制御回路、７は操作入力手段、８はフォーカス
計算回手段、９はフォーカスデータ記憶手段、１０は送
波フォーカス手段、１１は送波手段、１２は受波フォー
カス手段、１３は初段増幅手段を示す。

【００２７】図１において、探触子１は、駆動信号に応
じた超音波を発生し測定対象に超音波を送波すると共
に、該測定対象内で反射された超音波を受波し、その音
圧に応じた電気信号を受波信号として出力する周知の探
触子であり、例えば、リニア走査型の探触子である。

【００２８】超音波送受信部２は、送波フォーカス手段
１０、送波手段１１、受波フォーカス手段１２、及び初
段増幅手段１３からなる周知の超音波送受部であり、探
触子を駆動する駆動信号を供給すると共に、探触子１か
ら出力される受波信号から所定方向に指向性を有する超
音波ビームを生成する。

【００２９】送波フォーカス手段１０は、フォーカスデ
ータ記憶手段９から供給された遅延時間情報（フォーカ
スデータ）に基づいて、各振動子毎の送波信号を生成す
る周知の送波フォーカス手段である。また、送波手段１
１は、送波フォーカス手段１０で生成された送波信号に
基づいて、探触子を駆動するための高電圧信号である駆
動信号を生成する周知の送波手段である。

【００３０】初段増幅手段１３は、探触子１からの微弱
信号を増幅するための周知の増幅手段である。

【００３１】受波フォーカス手段１２は、各振動子から
の受波信号にそれぞれ所定量の遅延を与える図示しない
周知の受波整相手段と、受波整相後の受波信号である遅
延処理後の受波信号を加算することによって所望の方向
から来た超音波のみを超音波ビームとして検出する図示
しない周知の加算手段とから構成されている。本実施の
形態の受波フォーカス手段は、フォーカスデータ記憶手
段９からの遅延時間情報に基づいて、遅延処理した受波
信号から超音波ビームを生成し、画像処理手段３に出力
する。

【００３２】画像処理手段３は、被検体に送波された超
音波の深度に依存する受波信号強度の補正、受波信号強
度と表示時の明るさとの関係を補正するいわゆるグレイ
スケール補正、及び画像の輪郭を強調する輪郭強調（エ
ンハンスメント）等の画像処理を行う周知の画像処理手
段３である。

【００３３】ＤＳＣ４は、画像処理手段３から出力され
る信号である補正後の超音波ビームを、例えば、デジタ
ル信号に変換し画像表示手段５の表示周期の超音波画像
に変換すると共に、該超音波画像と計測条件や表示倍率
等の表示情報とを合成し表示画像を生成する周知のＤＳ
Ｃであり、表示画像を画像表示手段５の入力形式に変換
し出力する。

【００３４】画像表示手段５は、例えば、ＣＲＴを用い
たテレビモニタや液晶表示装置等の周知の表示装置であ
り、計測された超音波画像を表示する。

【００３５】制御手段６は、例えば、当該装置の操作パ
ネルとして供される操作入力手段７から入力された計測
条件や探触子の種別等の情報に基づいて、本実施の形態
の超音波装置の動作を制御する周知の制御手段である。

【００３６】フォーカス計算手段８は、探触子種別及び
フォーカス条件である制御手段６から指示された送受波
時におけるフォーカス位置情報等に基づいて、送受波時
における各振動子毎の遅延時間を随時演算する演算手段
であり、例えば、本実施の形態の超音波装置を構成する
情報処理装置に接続される磁気ディスク装置や光ディス
ク装置あるいはメモリと称される半導体メモリ等の外部
記憶装置と、この情報処理装置上で動作するプログラム
によって実現可能である。ただし、フォーカス計算手段
８の詳細については、後述する。なお、本願明細書中に
おけるフォーカス条件とは、探触子の送受波面である振
動子前面の形状が、あたかも凹面状に形成されているが
ごとく超音波を送受波させるために送波信号及び受波信
号に与える時間差を算出する際に必要となる、例えば、
探触子種別、走査方式、及び送受波時のフォーカス位置
情報（フォーカス点数を含む）等の情報である。

【００３７】フォーカスデータ記憶手段９は、例えば、
本実施の形態の超音波装置を構成する情報処理装置に搭
載される主メモリや磁気ディスク装置あるいは光磁気デ
ィスク装置等の外部記憶装置等によって構成されてお
り、フォーカス計算手段８で計算された各振動子毎の遅
延時間を格納する。ただし、フォーカスデータ記憶手段
９が格納する遅延時間は、従来の超音波装置での遅延時
間の格納とは異なり、操作入力手段７で指示されたフォ
ーカス条件を満たす遅延時間のみを格納することができ
る容量があれば十分である。

【００３８】次に、図１に基づいて、本実施の形態の超
音波装置で断層像（Ｂモード像）を得る場合の動作を説
明する。ただし、説明を簡単にするために、送波を固定
焦点で行い、受波を１ラスタ当たり１６の受波フォーカ
ス点で行うダイナミックフォーカス動作の場合について
説明する。

【００３９】本実施の形態の超音波装置の動作開始は操
作入力手段７からの計測開始指示であり、この計測開始
指示で制御手段６は予め設定された手順に基づいて、各
手段に動作指示を出力する。

【００４０】まず、フォーカス計算手段８が、制御手段
６から入力（指示）されたフォーカス条件に基づいて、
送受波時における各振動子毎の遅延時間を演算し、得ら
れた遅延時間をフォーカスデータ記憶手段９に出力し記
憶させる。

【００４１】フォーカス計算手段８による遅延時間の演
算が終了すると、次に、送波フォーカス手段１０は指定
された送波周波数の超音波信号を生成し、この超音波信
号に各振動子毎の遅延時間を与えた信号を送波信号とし
て送波手段１１に供給する。このときの遅延時間は、フ
ォーカスデータ記憶手段９から読み出された遅延時間情
報に基づいており、この遅延時間情報は振動子の前面で
ある送波面に配置される音響レンズ並びに第一及び第二
の音響整合層の境界面での屈折及び各層での音速の変化
を考慮したのもとなっている。

【００４２】送波手段１１では、送波フォーカス手段１
０から供給された送波信号から振動子の駆動電圧である
高電圧の信号（駆動信号）を生成し、探触子１の各振動
子に供給する。

【００４３】駆動信号が供給された探触子１の各振動子
からは駆動信号に従った超音波が送波される。このと
き、本実施の形態の探触子では、送波面側から音響レン
ズ、第一の音響整合層、第二の音響整合層、及び圧電素
子という異なる材料からなる層が順番に積層された短冊
状の振動子が、探触子の長軸方向に並設された構造とな
っている。よって、圧電素子で発生された超音波は、第
二の音響整合層、第一の音響整合層、及び音響レンズを
それぞれ伝搬した後に、測定対象内に送波されることと
なる。すなわち、それぞれの層の境界面において、スネ
ルの法則に従った屈折を繰り返した後に、測定対象内に
送波されることとなる。

【００４４】本実施の形態では、前述するように、送波
フォーカス手段１０から出力された送波信号に、各層の
境界面における屈折を考慮した遅延時間が与えられてい
るので、測定対象内に送波された超音波は予め設定され
たフォーカス点位置で正確に集束する。

【００４５】測定対象内で反射された反射波は、探触子
１で受波され受波信号として初段増幅手段１３に出力さ
れる。このとき、探触子１で受波された反射波は、送波
時とは逆の順番で、音響レンズ、第一の音響整合層、第
二の音響整合層をそれぞれ伝搬した後に、圧電素子で受
波信号に変換される。従って、送波時と同様に、反射波
は各層の境界面でそれぞれ屈折された後に、圧電素子に
到達することとなる。

【００４６】初段増幅手段１３で増幅された受波信号
は、受波フォーカス手段１２の各受波整相手段で遅延処
理がなされた後に、加算され画像処理手段３に出力され
る。本実施の形態では、送波時と同様に、各受波整相手
段における遅延時間は、フォーカスデータ記憶手段９か
ら読み出された遅延情報に基づいており、音響レンズ、
第一及び第二の音響整合層の各境界面での屈折を考慮し
た遅延時間となっている。従って、受波フォーカス点か
ら各圧電素子に至るまでの経路途中で反射波が屈折する
ことに起因する受波信号の位相ずれを正確に補正するこ
とができる。

【００４７】画像処理手段３に入力された受波信号は、
受波フォーカス点の深度に応じた受波信号強度補正、グ
レイスケール補正、及び輪郭強調等の補正が施された後
に、ＤＳＣ４に出力される。ＤＳＣ４に入力された受波
信号は、まず、デジタル信号に変換された後に、順次メ
モリに格納され、１枚分の断層画像が収集できた時点
で、断層像は画像表示手段５に出力され、表示画面上に
超音波断層画像として表示される。 （フォーカス原理）図２は超音波装置でのフォーカス位
置と各振動子位置との関係を説明するための図である。
まず、図２に基づいて、探触子１の送波面に配置した音
響レンズ並びに第一及び第二の音響整合層の境界面での
屈折及び各層での音速の変化が起こらない場合におけ
る、第ｒ番目のラスタ位置でのフォーカス位置と各振動
子に与える遅延時間とについて説明する。ただし、以下
の説明では、超音波の送受波に使用される振動子数が７
個のリニア走査型の探触子の場合について説明するが、
これに限定されることはなく、コンベックス型等の他の
走査形式の探触子でもよいことはいうまでもない。ま
た、セクタ型の探触子のように、全ての振動子で超音波
の送受を行う場合でもよいことはいうまでもない。さら
には、送波時にも適用できることはいうまでもない。

【００４８】図２から明らかなように、例えば、ラスタ
３２上のＡ３で示される第３番目のフォーカス位置の場
合、最も早く反射波が到達する第ｒ番目の振動子３１
と、最も遅く反射波が到達する第ｒ−３番目及び第ｒ＋
３番目の振動子３１とでは、測定対象内での音速をｖと
した場合、下記の式１の時間差が生じることとなる。た
だし、ａ３はフォーカス位置Ａ３から第ｒ番目の振動子
前面までの距離であり、Ｒ３は第ｒ番目の振動子から第
ｒ＋３番目の振動子までの距離である。

【００４９】

【数１】 ここで、振動子ピッチと称される各振動子間の距離を変
化させた場合、距離Ｒ３は変化することとなる。従っ
て、フォーカス位置及び音速を固定した場合、最も早く
反射波が到達する第Ｒ番目の振動子を基準とした時の時
間差は、振動子ピッチの関数となる。すなわち、各振動
子の遅延時間は、振動子ピッチの関数として表すことが
できる。このときの各振動子に与える遅延時間の関数
は、式１の第ｒ番目の振動子３１から第ｒ＋３番目の振
動子３１までの距離Ｒ３を、振動子ピッチ×３に置き変
えた、下記の式２で示す関数となる。

【００５０】

【数２】 従って、本実施の形態では、図３に示すように、音響レ
ンズ並びに第一及び第二の音響整合層による超音波の屈
折及び音速変化を考慮した時の各振動子に与える遅延時
間を示した関数の内で、特に、第ｎ番目のフォーカス位
置における関数ｇ_nを、同じ第ｎ番目のフォーカス位置
に対する関数であり、超音波の屈折及び音速変化を考慮
しない式２に示すような、低元低次方程式である振動子
ピッチの関数ｆ（ｘ（ｎ））に置き換えることによっ
て、遅延時間の計算に対する負荷を低減させる。また、
フォーカス位置の変化に伴う変数を振動子ピッチという
データ量の小さい情報とすることによって、フォーカス
位置の増加に伴うデータ量を最小限に抑えることが可能
となる。ただし、本実施の形態の関数ｆ（ｘ（ｎ））に
おけるｘ（ｎ）は、第ｎ番目のフォーカス位置に相当す
る振動子ピッチを示す。

【００５１】次に、図３に基づいて、本実施の形態の関
数ｆ（ｘ（ｎ））の算出手順を説明する。以下に示す手
順で計算された振動子ピッチｘ（ｎ）は、オフラインに
て本実施の形態の超音波装置による超音波計測時には、
予め設定されているものである。また、本実施の形態に
おける受波フォーカス点数は、Ｎとする。

【００５２】まず、図３に示すように、音響レンズ並び
に第一及び第二の音響整合層による超音波の屈折及び音
速変化を考慮した時における、第ｎ番目のフォーカス位
置での各振動子に与える遅延時間を示した関数ｇ_nを計
算する。

【００５３】次に、音響レンズ並びに第一及び第二の音
響整合層による超音波の屈折及び音速変化を考慮しない
場合における、第ｎ番目のフォーカス位置における各振
動子と遅延時間との関数ｆ（ｘ（ｎ））の振動子ピッチ
を変数とし、矢印で示すように、関数ｇ_nにフィッティ
ングすなわち最適化させる。

【００５４】具体的には、音響レンズ並びに第一及び第
二の音響整合層による超音波の屈折及び音速変化を考慮
した時における、第１〜Ｎ番目の各フォーカス位置毎
に、各振動子に与える遅延時間Ｔｎを計算する。次に、
音響レンズ並びに第一及び第二の音響整合層による超音
波の屈折及び音速変化を考慮しない場合における関数ｆ
（ｘ（ｎ））に対して、第１〜Ｎ番目のフォーカス位置
毎に振動子ピッチを変数とし、先の遅延時間Ｔｎと振動
子とのプロット点に近似させる。このときの、振動子ピ
ッチｘ（ｎ）を各フォーカス点に関する関数ｆ（ｘ
（ｎ））の変数とする。

【００５５】なお、本実施の形態においては、音響レン
ズ並びに第一及び第二の音響整合層による超音波の屈折
及び音速変化を考慮した場合であって、各フォーカス位
置毎の各振動子位置と該各振動子に与える遅延時間Ｔｎ
の関数ｇ_nにおけるフォーカス位置に相当する変数とし
て、探触子の物理パラメータである振動子ピッチを用い
ることとしたが、近似式における関数ｇ_nのフォーカス
位置に相当する変数として、例えば、リニア走査型の探
触子では振動子ピッチやラインアドレス等であり、コン
ベックス走査型の探触子では、振動子ピッチや送波面の
曲率半径等でもよいことはいうまでもない。さらには、
図２及び式１から明らかなように、計測時に使用する音
速を近似式における関数ｇ_nのフォーカス位置に相当す
る変数としてもよいことはいうまでもない。

【００５６】（フォーカス計算手段）図４は本実施の形
態のフォーカス計算手段の概略構成を説明するための図
であり、以下、図４に基づいて、本実施の形態のフォー
カス計算手段８における遅延時間情報の導出手順を説明
する。図４において、ＲＯＭ４１は、例えば、入力され
た送受波時のフォーカス位置毎に探触子の物理的なパラ
メータを最適化した遅延時間の関数における各フォーカ
ス位置に対応する振動子ピッチｘ（ｎ）を記憶したテー
ブルデータを格納する周知の記憶手段であり、例えば、
磁気ディスク装置や光ディスク装置、あるいは半導体を
用いた不揮発性メモリ等の外部記憶装置等を用いること
によって、実現可能である。ただし、ＲＯＭ４１に格納
される各フォーカス位置に対応する振動子ピッチｘ
（ｎ）は、探触子種別によって異なるものであり、当該
超音波装置で使用可能な探触子について、各フォーカス
位置に対応する振動子ピッチｘ（ｎ）を記憶したテーブ
ルデータを格納される。ただし、ＲＯＭ４１は当該超音
波装置を構成する情報処理装置に常時接続される外部記
憶装置に限定されることはなく、例えば、当該超音波装
置で使用される探触子に配置した半導体を用いた不揮発
性メモリ等を用いた記憶手段にテーブルデータとして格
納しておいてもよいことはいうまでもない。

【００５７】演算手段４２は、ＲＯＭ４１より与えられ
た振動子ピッチｘ（ｎ）に基づいて、各振動子に与える
遅延時間を計算する周知の演算手段であり、例えば、当
該超音波装置を構成する情報処理装置上で動作するプロ
グラムによって実現可能である。

【００５８】次に、図５に本実施の形態のフォーカス計
算手段における近似式の特定手順を説明するための動作
フローを示し、以下、図５に基づいて、本実施の形態の
フォーカス計算手段８の動作を説明する。

【００５９】本フローの開始すなわちフォーカス計算手
段８の動作開始は、制御手段６からのフォーカス位置情
報（フォーカス点数情報）である。

【００６０】まず、制御手段６から入力されたフォーカ
ス位置情報に基づいて検索し、ＲＯＭ４１は第０番目の
フォーカス位置ｎ＝０に相当する振動子ピッチｘ（０）
を特定する。次に、演算手段４２は、式２で示す式にこ
の振動子ピッチｘ（０）を適用し、第０番目の受波フォ
ーカス位置に対応する近似式ｆ（ｘ（０））を得る。次
に、この近似式ｆ（ｘ（０））を遅延時間情報としてフ
ォーカスデータ記憶手段９に出力し、該フォーカスデー
タ記憶手段９に記憶させる。

【００６１】第０番目のフォーカス位置に対応する近似
式ｆ（ｘ（０））を演算手段４２に出力したＲＯＭ４１
は、次に、フォーカス位置であるｎ＝０に１を加算し、
その結果すなわちｎ＋１の演算結果がＮと等しいか否か
を判定する（ステップ５２）。

【００６２】ステップ５２の判定において、０＋１（ｎ
＝ｎ＋１）がＮと等しい場合には、処理を終了する。

【００６３】一方、ステップ５２の判定において、０＋
１がＮと等しくない場合には、ＲＯＭ４１は１を加算し
て得られた０＋１＝１（ｎ＝ｎ＋１）をフォーカス位置
とし、ステップ５１に戻り、第１番目のフォーカス位置
ｎ＝１に相当する振動子ピッチｘ（１）を特定する。次
に、演算手段４２は、式２で示す式にこの振動子ピッチ
ｘ（１）を適用し、第１番目の受波フォーカス位置に対
応する近似式ｆ（ｘ（１））を得る。次に、この近似式
ｆ（ｘ（１））を遅延時間情報として出力する（ステッ
プ５１）。

【００６４】このように、ＲＯＭ４１は、フォーカス位
置ｎがフォーカス点数Ｎに達するまで、順次フォーカス
位置ｎに１を加算し、全てのフォーカス位置の近似式を
求め、フォーカスデータ記憶手段９に出力する。

【００６５】操作者が装置を用いて超音波走査を行う場
合に、前述する手順で演算されフォーカスデータ記憶手
段９に格納されたフォーカス情報（近似式）が読み込ま
れ、対応するフォーカス点に応じた遅延時間が計算さ
れ、該フォーカス点に応じた適切なフォーカスが結ばれ
ることとなる。

【００６６】以上説明したように、本実施の形態の超音
波装置では、音響レンズ並びに第一及び第二の音響整合
層による影響を、スネルの法則に基づく厳密な遅延時間
を、高元高次の方程式を解くことなく、各振動子とフォ
ーカス位置との間での超音波の伝搬時間及び伝搬経路に
直接関わる音速や探触子の物理的パラメータである振動
子ピッチで最適化した関数を用いたことによって、音響
レンズ並びに第一及び第二の音響整合層による影響を補
正することができるので、遅延時間の計算負荷を大きく
低減することができる。従って、各振動子に与える遅延
時間の計算にかかる時間を短縮することが可能となるの
で、探触子種別や計測条件の変更を行った場合でもリア
ルタイム計測が可能となる。その結果、全ての探触子種
別及び計測条件に対応した遅延データを保持する必要が
なくなるので、遅延データ量の増大化を伴うフォーカス
位置の増加を容易に行うことができ、超音波像の高画質
化を達成することができる。

【００６７】ただし、本実施の形態の超音波装置は、受
波信号に与える遅延時間を各振動子から信号線に接続さ
れる図示しない遅延線の切り換えによって行う、アナロ
グ整相方式の超音波装置について説明したが、これに限
定されることはなく、探触子１から出力された受波信号
をデジタル信号に変換し、この変換後の受波信号を一時
的に格納するメモリ等からなる画像情報格納手段からの
読み出し時間差とその補間処理とによって遅延処理を行
うデジタル整相方式の超音波装置にも適用可能なことは
いうまでもない。

【００６８】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。

【００６９】

【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。

【００７０】（１）超音波画像の画質を向上することが
できる。

【００７１】（２）超音波画像の分解能を向上させるこ
とができる。

【００７２】（３）全ての受波フォーカス点に対応する
振動子毎の遅延時間を高速に計算することができる。

【００７３】（４）診断効率を向上させるすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である超音波装置の概略
構成を説明するための図である。

【図２】超音波装置でのフォーカス位置と各振動子位置
との関係を説明するための図である。

【図３】本実施の形態の超音波装置における受波フォー
カス点毎の振動子位置と各振動子に与える遅延時間との
関係を説明するための図である。

【図４】本実施の形態のフォーカス計算手段の概略構成
を説明するための図である。

【図５】本実施の形態のフォーカス計算手段における近
似式の特定手順を説明するための動作フローである。

【符号の説明】

１…探触子、２…超音波送受信部、３…画像処理回路、
４…デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）、５…画像
表示部、６…制御回路、７…操作入力部、８…フォーカ
ス計算回路、９…フォーカスデータ記憶回路、１０…送
波フォーカス回路、１１…送波回路、１２…受波フォー
カス回路、１３…初段増幅回路、３１…振動子、３２…
ラスタ、４１…ＲＯＭ、４２…演算手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G047 AC13 BA03 BC13 DA02 DB04 DB05 EA01 EA07 EA09 EA12 GB02 GB16 GB17 GB25 GB29 GF18 GF19 GF22 GG09 GG16 GG21 GG39 GG41 GH01 GH04 GH07 GH17 GJ00 4C301 AA01 AA02 BB01 BB02 CC02 EE01 EE07 EE10 EE13 GB04 GB05 GB22 GB24 GB27 HH24 HH25 HH37 JB03 JB13 JB17 JC08 JC16 KK03 KK31 LL04 LL05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子を複数並設した探触子と、各振動
   子に印加するあるいは各振動子が受波した信号にフォー
   カス位置に応じた遅延時間を設定する遅延設定手段とを
   備え、該遅延時間を設定した受波信号から測定対象の超
   音波像を形成する超音波装置において、 前記遅延設定手段は、前記振動子の位置に基づいて各振
   動子に設定する遅延時間を計算する遅延演算手段を具備
   することを特徴とする超音波装置。