特開 2022-165737 超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022165737

(43)【公開日】2022-11-01

(54)【発明の名称】超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20221025BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021071213

(22)【出願日】2021-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000189486

【氏名又は名称】上田日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸林 俊文

(72)【発明者】

【氏名】花岡 佑飛

(72)【発明者】

【氏名】藤木 俊昭

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601EE01

4C601EE13

4C601EE15

4C601HH21

4C601HH30

4C601JB02

4C601JB06

(57)【要約】

【課題】小型で低消費電力化を実現可能にできるアナログ遅延回路において、近距離から遠距離まで精度よく均一に超音波ビームをフォーカスすることを可能にした超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波ビームを送信又は受信するための振動素子が複数並べられた振動素子部１０と、振動素子によって受信された受信信号に対してアナログ遅延を施すアナログ遅延回路を含む送受信部１２と、を備え、アナログ遅延回路は、被検体内における超音波ビームのフォーカス点の深度に応じて変更される遅延時間を適用して受信信号に対してアナログ遅延を施す超音波診断装置１００とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波ビームを送信又は受信するための振動素子が複数並べられた振動素子部と、
前記振動素子によって受信された受信信号に対してアナログ遅延を施すアナログ遅延回路と、
を備え、
前記アナログ遅延回路は、被検体内における前記超音波ビームのフォーカス点の深度に応じて変更される遅延時間を適用して前記受信信号に対してアナログ遅延を施す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であって、
前記遅延時間は、前記フォーカス点の深度を複数の領域に分割し、前記領域毎に設定された遅延傾きに基づいて設定されることを特徴とする超音波診断装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の超音波診断装置であって、
前記アナログ遅延回路によって遅延された前記受信信号を前記振動素子のブロック毎にアナログ整相加算することを特徴とする超音波診断装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の超音波診断装置であって、
前記アナログ整相加算された前記ブロック毎の前記受信信号に対してデジタル遅延を施した上でデジタル整相加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１～４のいずれか１項に記載の超音波診断装置であって、
前記アナログ遅延回路は、複数のコンデンサと、前記コンデンサの各々に対して設けられた書き込み用スイッチ及び読み出し用スイッチと、を含み、
所定の周期で前記書き込み用スイッチを順に選択して、選択された前記書き込み用スイッチに対応する前記コンデンサに前記受信信号をサンプル及びホールドさせる第１シフトレジスタと、
前記受信信号をサンプル及びホールドさせてから前記遅延時間の後に前記読み出し用スイッチを順に選択して、前記コンデンサにホールドされている前記受信信号を読み出させる第２シフトレジスタと、
を含むアナログ遅延制御回路を備えることを特徴とする超音波診断装置。

【請求項6】

超音波ビームを送信又は受信するための振動素子が複数並べられた振動素子部と、
前記振動素子によって受信された受信信号に対してアナログ遅延を施すアナログ遅延回路と、を備える超音波診断装置の制御方法であって、
前記アナログ遅延回路において、被検体内における前記超音波ビームのフォーカス点の深度に応じて変更される遅延時間を適用して前記受信信号に対してアナログ遅延を施すことを特徴とする超音波診断装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波診断装置が広く用いられている。超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受信することで被検体の診断画像を生成し、ディスプレイに表示する。診断画像は、被検体の診断の他、被検体に対する施術にも用いられる。超音波診断装置では、測定用のプローブに回路を内蔵したハンディ型超音波プローブや超音波ビームを送信及び受信する振動素子を２次元に配置した２Ｄアレイ超音波プローブが開発されている。

【0003】

ハンディ型超音波プローブや２Ｄアレイ超音波プローブでは、開口部の振動素子によって送受信される超音波ビームをフォーカシングするために整相加算処理が行われる。整相加算処理では、図６に示すように、アナログ／デジタル変換回路の削減による消費電力の低減、信号線の削減等のために部分的にアナログ遅延処理を行い、チャンネル数を削減したうえで、デジタル遅延処理を施す構成が採用されている。

【0004】

アナログ遅延処理には、昔は遅延線によるアナログ遅延回路を用いていたが、現在は図７に示すように集積回路に実装可能なコンデンサによるアナログ遅延回路（ＡＤＬ又はＡＲＡＭと呼ぶ）が用いられている。このようなアナログ遅延回路では、入力側の選択スイッチによって選択されたコンデンサへの信号の書き込みと出力側の選択スイッチによって選択されたコンデンサからの読出しタイミングを変えることにより信号の遅延を実現している（特許文献１～３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１２１８０７号公報

【特許文献2】特開２０１９－２０８９３９号公報

【特許文献3】特表２０１８－５０３４５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、デジタル遅延回路に比べて、アナログ遅延回路は、アナログ／デジタル変換回路を削減できることより小型化及び低消費電力化に有利である。しかしながら、アナログ遅延回路では、デジタル遅延回路で行われている細かい遅延処理によりダイナミックに遅延量を変えるダイナミックフォーカスが困難であった。したがって、アナログ遅延回路では、開口を構成する振動素子を分割して構成した小さなブロック毎でしか遅延処理を適用することができなかった。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の１つの態様は、超音波ビームを送信又は受信するための振動素子が複数並べられた振動素子部と、前記振動素子によって受信された受信信号に対してアナログ遅延を施すアナログ遅延回路と、を備え、前記アナログ遅延回路は、被検体内における前記超音波ビームのフォーカス点の深度に応じて変更される遅延時間を適用して前記受信信号に対してアナログ遅延を施すことを特徴とする超音波診断装置である。

【0008】

ここで、前記遅延時間は、前記フォーカス点の深度を複数の領域に分割し、前記領域毎に設定された遅延傾きに基づいて設定されることが好適である。

【0009】

また、前記アナログ遅延回路によって遅延された前記受信信号を前記振動素子のブロック毎にアナログ整相加算することが好適である。

【0010】

また、前記アナログ整相加算された前記ブロック毎の前記受信信号に対してデジタル遅延を施した上でデジタル整相加算することが好適である。

【0011】

また、前記アナログ遅延回路は、複数のコンデンサと、前記コンデンサの各々に対して設けられた書き込み用スイッチ及び読み出し用スイッチと、を含み、所定の周期で前記書き込み用スイッチを順に選択して、選択された前記書き込み用スイッチに対応する前記コンデンサに前記受信信号をサンプル及びホールドさせる第１シフトレジスタと、前記受信信号をサンプル及びホールドさせてから前記遅延時間の後に前記読み出し用スイッチを順に選択して、前記コンデンサにホールドされている前記受信信号を読み出させる第２シフトレジスタと、を含むアナログ遅延制御回路を備えることが好適である。

【0012】

本発明の別の態様は、超音波ビームを送信又は受信するための振動素子が複数並べられた振動素子部と、前記振動素子によって受信された受信信号に対してアナログ遅延を施すアナログ遅延回路と、を備える超音波診断装置の制御方法であって、前記アナログ遅延回路において、被検体内における前記超音波ビームのフォーカス点の深度に応じて変更される遅延時間を適用して前記受信信号に対してアナログ遅延を施すことを特徴とする超音波診断装置の制御方法である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、小型で低消費電力化を実現可能にできるアナログ遅延回路において、近距離から遠距離まで精度よく均一に超音波ビームをフォーカスすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。

【図2】超音波診断装置におけるフォーカス点と受信信号の遅延時間の関係を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係るアナログ遅延処理を説明する図である。

【図4】本発明の実施形態に係るアナログ遅延制御回路の構成を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係るデジタル遅延処理を説明する図である。

【図6】超音波診断装置における整相加算回路の構成の例を示す図である。

【図7】アナログ遅延回路の構成の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態に係る超音波診断装置１００は、図１に示すように、超音波プローブ１０２及び表示部１０４を含んで構成される。超音波プローブ１０２は、振動素子部１０、送受信部１２、アナログ／デジタル変換回路１４、信号処理部１６、制御部１８及び操作部２０を含んで構成される。

【0016】

振動素子部１０は、複数の振動素子を備える。振動素子部１０において、複数の振動素子は１次元又は２次元に配置される。振動素子部１０の各振動素子は、送受信部１２から出力された送信信号に応じて、送信信号を超音波に変換して被検体に送信する。また、振動素子部１０の各振動素子は、被検体で反射された超音波を受信し、電気信号に変換して送受信部１２に出力する。超音波診断装置１００による被検体の診断が行われる際には、振動素子部１０に含まれる複数の振動素子の中でビームの位置に応じて使用する振動素子を含む開口を走査するチャンネルローテーションが行われる。

【0017】

送受信部１２は、振動素子部１０の各振動素子に対して超音波を送信させるための送信信号を生成して出力する。送受信部１２は、振動素子部１０において送信超音波ビームを出力する開口部となる振動素子を選択する。送受信部１２によって送信のための開口を構成する振動素子は走査され、チャンネルローテーションが行われる。また、送受信部１２は、開口を構成する各振動素子から発せられる超音波が被検体内の特定の位置で強め合うように、各振動素子に出力する送信信号の遅延時間を調整して振動素子部１０へ出力する。送信超音波ビームを出力するタイミングは、信号処理部１６から入力される送信タイミング信号ＳＴによって設定される。これによって、振動素子部１０の各振動素子からその特定の位置に向けて超音波による送信超音波ビームが出力される。

【0018】

また、送受信部１２は、被検体で反射され、振動素子部１０の各振動素子において受信された超音波の受信信号を受けて、受信信号に処理を施してアナログ／デジタル変換回路１４へ出力する。送受信部１２は、受信においても超音波ビームを受信する開口部となる振動素子を選択する。すなわち、送受信部１２によって受信のための開口を構成する振動素子は走査され、チャンネルローテーションが行われる。開口を構成する振動素子は、送信及び受信においてそれぞれ独立に選択することができる。送受信部１２は、受信された超音波に基づく電気信号が強め合うように、各振動素子から出力された電気信号をアナログ整相加算して出力信号を生成する。送受信部１２は、当該出力信号をアナログ／デジタル変換回路１４へ出力する。すなわち、送受信部１２における整相加算によって受信超音波ビームが形成され、その受信超音波ビームに応じた出力信号ＳＲ（ＳＲ０～ＳＲｎ）が送受信部１２からアナログ／デジタル変換回路１４に出力される。

【0019】

なお、以下の説明では、送信超音波ビーム及び受信超音波ビームを総称して「超音波ビーム」とする。

【0020】

また、送受信部１２において、タイム・ゲイン・コントロール回路（ＴＧＣ）を設けて、各振動素子における超音波の受信タイミングに応じて、当該超音波の振幅を調整する処理を施してもよい。また、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）やローパスフィルタ（ＬＰＦ）を設けて、送受信部１２からの出力信号に対してフィルタ処理を施してもよい。

【0021】

アナログ／デジタル変換回路１４は、送受信部１２からの出力信号ＳＲをアナログ信号からデジタル信号に変換して出力する。アナログ／デジタル変換回路１４の出力信号ＳＤは、信号処理部１６に入力される。アナログ／デジタル変換回路１４での処理は、信号処理部１６から制御される。

【0022】

信号処理部１６は、アナログ／デジタル変換回路１４から入力された信号に対してデジタル処理を施す。信号処理部１６は、例えば、デジタル信号を処理するデジタル回路やプログラムによって処理を実行するコンピュータ、これらの組み合わせとして構成することができる。

【0023】

信号処理部１６は、送受信部１２においてアナログ整相加算された信号について、さらにデジタル整相加算処理を適用する。また、信号処理部１６は、デジタル整相加算された信号に対して、ビームプロセスを適用することによって画像の輝度データを生成し、カラープロセスを適用することによって画像の流速データ及び分散データを生成する。ビームプロセス及びカラープロセスには、既存の超音波診断装置の画像処理技術を適用することができる。信号処理部１６によって生成された輝度データ、流速データ及び分散データは、データ圧縮処理等された後に制御部１８を介して表示部１０４へ出力される。

【0024】

さらに、信号処理部１６は、送受信部１２及びアナログ／デジタル変換回路１４に対して制御信号を生成して出力する。信号処理部１６は、送受信部１２に対して開口を構成する振動素子を設定するための選択情報を出力する。また、信号処理部１６は、アナログ／デジタル変換回路１４におけるアナログ整相加算を行う際にどれだけ信号をさせるかを設定するための遅延情報を出力する。また、信号処理部１６は、アナログ／デジタル変換回路１４におけるアナログ信号からデジタル信号への変換のためのパラメータを設定する制御信号を出力する。

【0025】

制御部１８は、超音波プローブ１０２の各部の制御を統合的に行う。制御部１８は、プログラムによって処理を実行するコンピュータにより構成することができる。制御部１８は、操作部２０を用いたユーザの操作情報に基づいて超音波プローブ１０２の全体的な制御を行う。例えば、操作部２０の診断ボタンがオンにされると信号処理部１６に対して超音波ビームを送出して診断を開始するように制御信号を出力し、診断ボタンがオフにされると信号処理部１６に対して超音波ビームを停止するように制御信号を出力する。また、制御部１８は、信号処理部１６から輝度データ、流速データ及び分散データを受信し、表示部１０４へ転送する処理を行う。表示部１０４との通信は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。

【0026】

操作部２０は、超音波プローブ１０２に対するユーザの操作を受け付ける。操作部２０は、スイッチ、ボタン、回転ツマミ、レバー等を含むことができる。操作部２０は、ユーザの操作に基づく操作情報を制御部１８に出力する。

【0027】

表示部１０４は、超音波診断の画像を表示する。表示部１０４は、ディスプレイ装置を含んで構成される。表示部１０４は、信号処理部１６において生成された輝度データ、流速データ及び分散データに基づいて被検体から得られた超音波画像を表示する。

【0028】

［受信フォーカシング処理］
以下、超音波診断装置１００における受信時の超音波ビームのフォーカシング処理について説明する。

【0029】

図２は、超音波プローブ１０２の振動素子部１０から受信される超音波ビームをフォーカシングする際に遅延計算を説明する図である。受信におけるフォーカシング処理は、振動素子部１０において開口を構成する振動素子から超音波ビームを送信し、被検体内のフォーカス点で反射した超音波ビームを振動素子で受信し、各振動素子からの信号に遅延を施した後に時相を合わせて整相加算することにより行われる。

【0030】

図２に示すように、各振動素子からの信号に対してアナログ遅延回路によって与える遅延量Ｒｏｕｎｄｔｒｉｐは、被検体内のフォーカス点までの深度Ｄｅｐｔｈ、開口中心と被検体内のフォーカス点への超音波ビームのなす角度θ、開口中心から受信振動素子までの距離Ｘａとすると数式（１）で表される。

【数1】

【0031】

図３は、フォーカス点の深さに対する各チャンネルにおける超音波ビームの往復時間の関係を示す。図３において、横軸は、振動素子部１０において現在の開口の中心に位置する振動素子が超音波ビームを送信し、被検体内のフォーカス点で反射された超音波ビームを受信するまでの時間（開口中心での受信時間）を示す。すなわち、横軸は、振動素子部１０の開口中心から被検体内のフォーカス点までの深度Ｄｅｐｔｈに対応する受信時間を示す。図３において、縦軸は、開口に含まれる振動素子で受信された超音波ビームの信号に対してアナログ遅延処理において与えるべき遅延時間を示す。

【0032】

図３には、振動素子部１０において開口に含まれる振動素子ｉに対する遅延時間を求めるための遅延カーブと、当該振動素子ｉに対してアナログ遅延処理（ＡＤＬ処理）を行った後のＡＤＬ出力信号ラインとが示されている。アナログ遅延回路において振動素子ｉの受信信号に対して施す遅延時間は、図３における振動素子ｉに対するＡＤＬ出力信号ラインと振動素子ｉに対する遅延時間を示す遅延カーブとの差で表される。

【0033】

なお、図３では、振動素子ｉに対する遅延時間を示す遅延カーブを示したが、他の振動素子に対してもそれぞれ同様に遅延時間を示す遅延カーブが設定される。遅延カーブは、例えば、数式（１）に基づいて開口中心から対象の振動素子までの距離Ｘａに応じて設定することが好適である。

【0034】

振動素子に対する遅延時間は、開口中心での受信時間に対して傾きが変化する。すなわち、振動素子に対する遅延時間は、被検体内のフォーカス点までの深度Ｄｅｐｔｈに対して傾きが変化する。具体的には、開口中心での受信時間（被検体内のフォーカス点までの深度Ｄｅｐｔｈに対応する時間）が大きくなるほど振動素子の遅延時間を示す遅延カーブの傾きは大きくすることが好適である。

【0035】

本実施の形態では、開口中心での受信時間を複数の領域に分割し、それぞれの領域において振動素子の遅延時間を示す遅延カーブに対して一定の傾き（遅延傾き）を設定する。図３では、開口中心での受信時間を可変長の３つの領域に分割し、第１領域ｓｅｇ１に対して遅延傾き１（ＲＸ＿ＳＬＯＰ１）、第２領域ｓｅｇ２に対して遅延傾き２（ＲＸ＿ＳＬＯＰ２）、第３領域ｓｅｇ３に対して遅延傾き３（ＲＸ＿ＳＬＯＰ３）を設定した例を示している。すなわち、開口中心での受信時間が第１領域ｓｅｇ１の時間範囲に該当する場合、振動素子ｉに対する遅延時間は、第１領域ｓｅｇ１における開口中心での受信時間に対応する振動素子ｉに対するＡＤＬ出力信号と遅延傾き１（ＲＸ＿ＳＬＯＰ１）を有する遅延カーブとの差に設定される。同様に、開口中心での受信時間が第２領域ｓｅｇ２の時間範囲に該当する場合、振動素子ｉに対する遅延時間は、第２領域ｓｅｇ２における開口中心での受信時間に対応する振動素子ｉに対するＡＤＬ出力信号と遅延傾き２（ＲＸ＿ＳＬＯＰ２）を有する遅延カーブとの差に設定される。さらに、開口中心での受信時間が第３領域ｓｅｇ３の時間範囲に該当する場合、振動素子ｉに対する遅延時間は、第３領域ｓｅｇ３における開口中心での受信時間に対応する振動素子ｉに対するＡＤＬ出力信号と遅延傾き３（ＲＸ＿ＳＬＯＰ３）を有する遅延カーブとの差に設定される。

【0036】

なお、開口中心での受信時間を分割する領域は第１領域ｓｅｇ１、第２領域ｓｅｇ２、第３領域ｓｅｇ３の３つに限定されるものではなく、開口中心での受信時間を２つ以上の領域に分割してそれぞれの領域に対して遅延傾きを設定するものであればよい。

【0037】

このように、被検体内のフォーカス点までの深度Ｄｅｐｔｈに対応する受信時間に応じて可変調の直線近似（ＰＷＬ：Ｐｉｅｃｅ Ｗｉｓｅ Ｌｉｎｅａｒ）で受信信号に対する遅延時間を制御することによって、後述するアナログ遅延回路で使用されるデータ数を低減することができる。

【0038】

また、被検体内のフォーカス点までの深度Ｄｅｐｔｈが０から所定値までは超音波診断装置１００による測定の対象外の範囲として処理してもよい。当該所定値をＣｈ受信開始深度と示す。すなわち、Ｃｈ受信開始深度に対応する受信時間を測定開始点（図３では、ＣＨ受信開始ＲＸ＿ＳＴＡＲＴと示す）とし、Ｃｈ受信開始深度に対応する受信時間を第１領域ｓｅｇ１の始点と一致させればよい。具体的には、開口中心での受信時間が０から第１領域ｓｅｇ１までの領域までの範囲については振動素子において受信された超音波ビームの信号をクリアしてもよい。例えば、送受信部１２に設けたタイム・ゲイン・コントロール回路（ＴＧＣ）によって、開口中心での受信時間が０から第１領域ｓｅｇ１までの領域において振動素子により受信された超音波ビームの信号の振幅を０にすればよい。

【0039】

図４は、本実施の形態における送受信部１２に含まれるアナログ遅延制御回路２００の構成を示す。アナログ遅延制御回路２００は、深度カウンタ３０、比較器３２、選択器３４、レートマルチプライヤー３６、第１シフトレジスタ３８及び第２シフトレジスタ４０を含んで構成される。

【0040】

アナログ遅延制御回路２００は、図７に示したアナログ遅延回路に含まれるコンデンサの各々に対する書き込み用スイッチ（ＷＳＷ）及び読み出し用スイッチ（ＲＳＷ）のオン／オフ制御を行う。すなわち、書き込み用スイッチ（ＷＳＷ）をオンにして超音波ビームの受信信号をコンデンサに書き込んだ後に書き込み用スイッチ（ＷＳＷ）をオフにして受信信号のサンプル／ホールド処理を行う。その後、適切な遅延時間後に読み出し用スイッチ（ＲＳＷ）をオンにしてコンデンサに書き込まれた受信信号を読み出すリード処理を行った後、読み出し用スイッチ（ＲＳＷ）をオフにする制御を行う。これによって、超音波ビームの受信信号に対して適切なアナログ遅延処理を施すことができる。

【0041】

なお、本実施の形態では、図７に示すようにアナログ遅延回路にはコンデンサ、書き込み用スイッチＷＳＷ（ＷＳＷ０～ＷＳＷ１２７）及び読み出し用スイッチＲＳＷ（ＲＳＷ０～ＲＳＷ１２７）の組み合わせが１２８個含まれる構成を例に説明する。ただし、これに限定されるものではなく、受信信号に対する遅延時間に応じて組み合わせの個数を変更すればよい。

【0042】

また、開口中心での受信時間を第１領域ｓｅｇ１、第２領域ｓｅｇ２、第３領域ｓｅｇ３の３つの可変調領域に分割して遅延傾きを直線近似して処理する例とする。ただし、これに限定されるものではなく、３つ以外の可変調領域に分割した場合も同様に処理することができる。

【0043】

深度カウンタ３０は、超音波を送信してから振動素子にて超音波を受信するまでの時間を計測するためのカウンタである。深度カウンタ３０は、超音波を送信してから振動素子にて超音波を受信するまでクロックをカウントする。当該カウント数は、図３における横軸のフォーカス点までの深度に対応する受信時間に対応する。深度カウンタ３０は、計測した受信時間を比較器３２へ出力する。

【0044】

比較器３２は、深度カウンタ３０で計測された深度に対応する受信時間の入力を受けて、当該受信時間に応じてチャンネル受信信号ＣＨＳＴ、アナログ遅延出力開始信号ＡＤＬＳＴ、セグメント切替信号ＳＣを出力する。比較器３２には、Ｃｈ受信開始時間、アナログ遅延開始時間、開口を構成する各振動素子の遅延カーブにおける第１領域Ｓｅｇ１，第２領域Ｓｅｇ２，第３領域Ｓｅｇ３の時間範囲の設定値が入力される。比較器３２は、深度カウンタ３０から入力された受信時間がＣｈ受信開始時間に達すると、チャンネル受信信号ＣＨＳＴを第１シフトレジスタ３８へ出力する。また、比較器３２は、深度カウンタ３０から入力された受信時間がアナログ遅延開始時間に達すると、アナログ遅延出力開始信号ＡＤＬＳＴをレートマルチプライヤー３６及び第２シフトレジスタ４０へ出力する。また、比較器３２は、深度カウンタ３０から入力された受信時間が第１領域Ｓｅｇ１，第２領域Ｓｅｇ２，第３領域Ｓｅｇ３の時間範囲のいずれに該当するかを確認し、第１領域Ｓｅｇ１，第２領域Ｓｅｇ２，第３領域Ｓｅｇ３のうち当該受信時間が該当する領域を示すセグメント切替信号ＳＣを選択器３４及びレートマルチプライヤー３６へ出力する。

【0045】

選択器３４は、比較器３２からセグメント切替信号ＳＣを受信すると、第１領域Ｓｅｇ１，第２領域Ｓｅｇ２，第３領域Ｓｅｇ３のうちセグメント切替信号ＳＣで示される領域に該当する遅延傾きをレートマルチプライヤー３６へ出力する。具体的には、セグメント切替信号ＳＣが第１領域Ｓｅｇ１を示している場合には遅延傾き１を出力し、第２領域Ｓｅｇ２を示している場合には遅延傾き２を出力し、第３領域Ｓｅｇ３を示している場合には遅延傾き３を出力する。

【0046】

レートマルチプライヤー３６は、選択器３４から受信した第１領域Ｓｅｇ１，第２領域Ｓｅｇ２，第３領域Ｓｅｇ３のうち１つの遅延傾きの加算を繰り返し、第２シフトレジスタ４０のシフトを遅らせるための遅延クロック信号ＣＹを生成して出力する。遅延クロック信号ＣＹは、第２シフトレジスタ４０へ出力される。

【0047】

第１シフトレジスタ３８は、アナログ遅延回路に含まれる書き込み用スイッチＷＳＷ（ＷＳＷ０～ＷＳＷ１２７）をオン／オフ制御する。第１シフトレジスタ３８は、比較器３２からチャンネル受信信号ＣＨＳＴを受けて、書き込み用スイッチＷＳＷ（ＷＳＷ０～ＷＳＷ１２７）のオン／オフ制御を開始する。すなわち、第１シフトレジスタ３８は、チャンネル受信信号ＣＨＳＴを受信すると、まず書き込み用スイッチＷＳＷ０をオンにする制御信号を出力する。その後、設定された書き込み間隔に対応するクロックに同期させて、書き込み用スイッチＷＳＷ０をオフする制御信号を出力すると共に書き込み用スイッチＷＳＷ１をオンする制御信号を出力する、書き込み用スイッチＷＳＷ１をオフする制御信号を出力すると共に書き込み用スイッチＷＳＷ２をオンする制御信号を出力する・・・と順番をシフトさせながら書き込み用スイッチＷＳＷ（ＷＳＷ０～ＷＳＷ１２７）を１つずつオンにする制御信号を出力する。これによって、アナログ遅延回路のＡＤＬ入力によってコンデンサが順に充電され、受信信号がサンプル／ホールドされる。

【0048】

第２シフトレジスタ４０は、アナログ遅延回路に含まれる読み出し用スイッチＲＳＷ（ＲＳＷ０～ＲＳＷ１２７）をオン／オフ制御する。第２シフトレジスタ４０は、比較器３２からアナログ遅延出力開始信号ＡＤＬＳＴを受けて、読み出し用スイッチＲＳＷ（ＲＳＷ０～ＲＳＷ１２７）のオン／オフ制御を開始する。すなわち、第２シフトレジスタ４０は、アナログ遅延出力開始信号ＡＤＬＳＴを受信すると、まず読み出し用スイッチＲＳＷ０をオンにする制御信号を出力する。その後、レートマルチプライヤー３６から入力された遅延クロック信号ＣＹに同期させて、読み出し用スイッチＲＳＷ０をオフする制御信号を出力すると共に読み出し用スイッチＲＳＷ１をオンする制御信号を出力する、読み出し用スイッチＲＳＷ１をオフする制御信号を出力すると共に読み出し用スイッチＲＳＷ２をオンする制御信号を出力する・・・と順番をシフトさせながら読み出し用スイッチＲＳＷ（ＲＳＷ０～ＲＳＷ１２７）を１つずつオンにする制御信号を出力する。これによって、アナログ遅延回路のコンデンサにサンプル／ホールドされている受信信号がＡＤＬ出力として読み出される。

【0049】

以上のようなアナログ遅延制御回路２００におけるアナログ遅延処理によって、アナログ遅延回路のＡＬＤ入力を被検体内のフォーカス点までの深度Ｄｅｐｔｈに応じた遅延時間だけ遅延させることができる。送受信部１２では、開口を構成する各振動素子において受信された超音波ビームの受信信号の各々に対してこのようにアナログ遅延処理を適用したうえで、開口に含まれる振動素子群を複数に分割したブロック毎に遅延された受信信号をアナログ整相加算して出力信号ＳＲ（ＳＲ０～ＳＲｎ）を出力する。

【0050】

図５は、信号処理部１６におけるデジタル整相加算処理を説明するための図である。図５において、横軸は、振動素子部１０において現在の開口の中心に位置する振動素子が超音波ビームを送信し、被検体内のフォーカス点で反射された超音波ビームを受信するまでの時間（開口中心での受信時間）を示す。図５において、縦軸は、信号処理部１６に含まれる受信データの先入先出処理における書き込みと読み出しの間の時間、すなわち開口に含まれる振動素子で受信された超音波ビームの信号データに対してデジタル遅延処理において与えるべき遅延時間を示す。

【0051】

信号処理部１６では、図５に示すように、送受信部１２から出力された各ブロック（Ｂｌｏｃｋ０～Ｂｌｏｃｋ ｎ）の出力信号ＳＲ（Ｓ０～ＳＲｎ）に対して、それぞれデジタル遅延時間（Ｂｌｏｃｋ０遅延～Ｂｌｏｃｋ ｎ遅延）を施してデジタル整相加算してＤＢＦ出力として出力する。なお、受信時間（深度）が０未満のデータについては０にクリアすればよい。

【0052】

以上のように、本実施の形態における超音波診断装置１００では、送受信部１２におけるアナログ遅延処理において被検体内のフォーカス点までの深度に応じて受信信号の遅延時間を調整することによってダイナミックフォーカスが可能となる。すなわち、デジタル遅延回路に比べて小型化及び低消費電力化に有利であるアナログ遅延回路を用いて、超音波ビームの受信信号に対してダイナミックフォーカスが可能となる。

【符号の説明】

【0053】

１０ 振動素子部、１２ 送受信部、１４ アナログ／デジタル変換回路、１６ 信号処理部、１８ 制御部、２０ 操作部、３０ 深度カウンタ、３２ 比較器、３４ 選択器、３６ レートマルチプライヤー、１００ 超音波診断装置、１０２ 超音波プローブ、１０４ 表示部、２００ アナログ遅延制御回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】