音響波取得装置
【課題】データ取り込みタイミングずれの影響を抑制し、高精度な画像データを生成可能な音響波取得装置を提供する。
【解決手段】被検体を伝搬した音響波をアナログ電気信号に変換する受信素子と、アナログ電気信号を基準クロック信号に従いデジタル電気信号に変換するＡＤ変換器と、データ処理装置を有し、画像データを生成する音響波取得装置であって、データ処理装置は、パラレルデータを記憶する第１のメモリと、記憶開始前から参照クロック信号のカウントを開始するカウント手段と、カウント手段のカウント値を記憶する第２のメモリと、記憶された値が所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段を有する音響波取得装置を用いる。
【解決手段】被検体を伝搬した音響波をアナログ電気信号に変換する受信素子と、アナログ電気信号を基準クロック信号に従いデジタル電気信号に変換するＡＤ変換器と、データ処理装置を有し、画像データを生成する音響波取得装置であって、データ処理装置は、パラレルデータを記憶する第１のメモリと、記憶開始前から参照クロック信号のカウントを開始するカウント手段と、カウント手段のカウント値を記憶する第２のメモリと、記憶された値が所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段を有する音響波取得装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響波取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体に光を照射すると、生体の光吸収に伴う生体組織の温度上昇・熱膨張により音響波が発生することが知られている。この現象を活用し、非侵襲で生体内を可視化しようとする光音響トモグラフィ(PAT: PhotoAcoustic Tomography)と呼ばれる技術が近年脚
光を浴びており、光音響トモグラフィ診断装置の臨床現場への適用が試られている。また、リアルタイム取得した光音響画像を一般の超音波画像と組み合わせることで、臨床現場における診断精度を大きく向上できると期待されている。
【０００３】
光音響トモグラフィ診断装置では、ターゲットとする被検体に光を照射し、それに伴って発生する音響波を複数の微小振動素子（受信素子）を配列した１次元、または２次元の微小振動子アレイにより受信する。１次元、または２次元の微小振動子アレイとしては、通常超音波（エコー）装置で用いられるプローブに類するものが使用されることが多い。
【０００４】
プローブへ到達した音響波は微小振動素子で電気信号に変換され、ＡＤ変換器でデジタルデータ化される。デジタルデータは、光音響トモグラフィ診断装置内のデータメモリに蓄積される。プローブで受信した音響波をデータメモリに蓄積するまでのこれら一連のプロセスは、光音響トモグラフィ診断装置と一般の超音波装置との間でほぼ同一である。
【０００５】
また、光音響トモグラフィにおける画像再構成においては、データメモリに蓄積されたデジタルデータに対し、様々なアルゴリズムの適用が可能であるが、一般に超音波装置の画像データ生成に用いられる整相加算と呼ばれる手法の適用も可能である。
このように、光音響トモグラフィ診断装置と超音波装置とでは装置構成やデータ処理手法に類似した部分が多いため、同一のシステムで光音響画像と一般の超音波画像双方を形成する試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１３８０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０１８７０９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シリアルデータと共にフレームクロック信号を出力するタイプのＡＤ変換器を用いて超音波装置を構成し、ＡＤ変換器の出力を超音波装置内のデータメモリに取り込む際、データ取り込みタイミングのずれが生ずることがある。このデータメモリへのデータ取り込みタイミングのずれは、ＡＤ変換器が出力するフレームクロック信号と、超音波装置内部の基準クロックとの位相関係のずれに起因するものである。
【０００８】
従来、シリアルデータと共にフレームクロック信号を出力するタイプのＡＤ変換器を用いた超音波装置において、データ取り込みタイミングずれが生じた状態では、光音響画像データあるいは超音波画像データを高精度で生成できないという課題があった。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、データ取り込みタイミングずれの影響を抑制し、高精度な画像データを生成可能な音響波取得装置を提供するこ
とにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体を伝搬した音響波を受信してアナログ電気信号に変換する複数の受信素子と、前記アナログ電気信号を基準クロック信号ごとにサンプリングしてシリアルデータとしてのデジタル電気信号に変換し、フレームクロック信号と共に前記シリアルデータを出力するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器より前記フレームクロック信号および前記シリアルデータが入力され、前記シリアルデータをパラレルデータに変換するデータ処理装置と、を有し、前記データ処理装置からの出力データを用いて画像データを生成する音響波取得装置であって、前記データ処理装置は、前記複数の受信素子のそれぞれに対応する前記パラレルデータを、前記フレームクロック信号と同じ周波数の書き込みクロック信号ごとに記憶する複数の第１のメモリと、前記第１のメモリが前記パラレルデータの記憶を開始する前から、前記基準クロック信号の複数倍の周波数を持つ参照クロック信号のカウントを開始するカウント手段と、前記カウント手段のカウント値を前記書き込みクロック信号ごとに記憶する第２のメモリと、前記第２のメモリに記憶された値が、所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段と、を有することを特徴とする音響波取得装置である。
【００１１】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、被検体を伝搬した音響波を受信してアナログ電気信号に変換する複数の受信素子と、前記アナログ電気信号を基準クロック信号ごとにサンプリングしてシリアルデータとしてのデジタル電気信号に変換し、フレームクロック信号と共に前記シリアルデータを出力するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器より前記フレームクロック信号および前記シリアルデータが入力され、前記シリアルデータをパラレルデータに変換するデータ処理装置と、を有し、前記データ処理装置からの出力データを用いて画像データを生成する音響波取得装置であって、前記データ処理装置は、前記複数の受信素子のそれぞれに対応する前記パラレルデータを、前記フレームクロック信号と同じ周波数の書き込みクロック信号ごとに記憶する複数の第１のメモリと、前記第１のメモリが前記パラレルデータの記憶を開始するのと同時に、前記書き込みクロック信号のカウントを開始するカウント手段と、前記カウント手段のカウント値を前記基準クロック信号の複数倍の周波数を持つ参照クロック信号ごとに記憶する第２のメモリと、前記第２のメモリに記憶された値が、所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段と、を有することを特徴とする音響波取得装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、データ取り込みタイミングずれの影響を抑制し、高精度な画像データを生成可能な音響波取得装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の、光音響ならびに超音波装置の構成を示す図。
【図１Ｂ】本発明の、受信ビーム成形装置と周辺回路を示す図。
【図１Ｃ】被検体領域内のターゲットと受信素子との位置関係を示す図。
【図２Ａ】本発明を適用しない場合の、理想的な動作シーケンスを示す図。
【図２Ｂ】本発明を適用しない場合の、理想的でない動作シーケンスを示す図。
【図３Ａ】第１の実施形態の、ずれ検知回路の構成を示す図。
【図３Ｂ】第１の実施形態の、理想的な動作シーケンスを示す図。
【図３Ｃ】第１の実施形態の、理想的でない動作シーケンスを示す図。
【図３Ｄ】第１の実施形態の、データ内容差異を示す図。
【図４Ａ】第２の実施形態の、ずれ検知回路の構成を示す図。
【図４Ｂ】第２の実施形態の、理想的な動作シーケンスを示す図。
【図４Ｃ】第２の実施形態の、理想的でない動作シーケンスを示す図。
【図４Ｄ】第２の実施形態の、データ内容差異を示す図。
【図５Ａ】ずれが検知されていない場合の補正手段を示す図。
【図５Ｂ】ずれが検知された場合の補正手段を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明による光音響ならびに超音波装置の実施形態を詳細に説明する。本明細書で「光音響ならびに超音波装置」とは、光音響トモグラフィ診断および超音波診断の両方を実行可能な装置を指す。光音響トモグラフィ診断および超音波診断は、測定対象（被検体）を伝搬した超音波（音響波）を取得する点で共通するので、「光音響ならびに超音波装置」、光音響トモグラフィ診断装置および超音波装置は、いずれも「音響波取得装置」と呼ぶことができる。また、後述するように、本発明の音響波取得方法は「光音響ならびに超音波装置」のみならず、光音響トモグラフィ診断のみを行う装置および超音波診断のみを行う装置のいずれにも適用できる。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１Ａは、本発明の第１〜２の実施形態に係る光音響ならびに超音波装置１の構成を示す図である。
この光音響ならびに超音波装置１は、探触子２、ＡＤ変換器３、データ処理装置としての受信ビーム成形装置４、信号処理部５、画像処理部６、画像表示部７を有する。この光音響ならびに超音波装置１は、さらに、データメモリ制御回路８、重み付け係数供給回路９、制御用ＣＰＵ１０、光照射部１２、超音波送信部１１を有する。
【００１６】
光照射部１２は、制御用ＣＰＵ１０等の制御に従ってある一定のタイミングで被検体領域に光を照射する。光照射部１２によって被検体領域に光が照射されると、被検体内で光音響波が発生、伝播する。また、超音波送信部１１は、制御用ＣＰＵ１０等の制御に従って被検体領域に超音波を送信する。被検体内で発生、伝播した光音響波や、被検体に送信された超音波の反射波は、探触子２によって受信される。
【００１７】
受信された光音響波ならびに超音波は、探触子２によってアナログ電気信号に変換される。アナログ電気信号は、ＡＤ変換器３によってデジタル化され、デジタル電気信号に変換される。デジタル電気信号は、データ処理装置である受信ビーム成形装置４によって整相加算処理され、信号処理部５にてフィルタ処理・対数圧縮・包絡線検波等の処理を受ける。信号処理部では、扱う信号の性質に応じ適切な処理を施す。
【００１８】
さらに信号処理部の出力データは、画像処理部６に入力され、画像生成に必要な処理をされた後、画像データとなる。画像表示部７は、画像処理部６によって生成された画像データに従い光音響ならびに超音波画像を表示する。制御用ＣＰＵ１０は、各ブロックをコントロールするのに必要なデータ、コントロール信号を供給する。
【００１９】
データメモリ制御回路８-１〜８-Ｔは、受信信号の遅延データを処理し、受信ビーム成形装置４中のデータメモリの受信データ書き込み、または読み出し制御をおこなう。ここで、Ｔは受信ビーム成形装置４中に存在するデータメモリの数量を示す。重み付け係数供給回路９-１〜９-Ｘは、アポダイゼーション用の重み付けデータを処理し、受信ビーム成形装置４中の乗算器へ重み付け係数を供給する。また、Ｘは、受信ビーム成形装置４中に存在する、アポダイゼーション用の乗算器の数量を示す。
【００２０】
超音波送信部１１、光照射部１２は必ずしも両方を具備せねばならないものではない。本発明における超音波取得装置を、専ら超音波画像生成に用いる場合は、超音波送信部１１のみを具備すれば良い。或いは、本発明における超音波取得装置を、専ら光音響画像生成に用いる場合は、光照射部１２のみを具備すれば良い。
【００２１】
図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る受信ビーム成形装置４とその周辺回路を示す図である。ここでは、３２ｃｈの受信ビーム成形装置４において、整相加算する構成を例とする。
この受信ビーム成形装置４は、データメモリ１４−１〜１４−３２、アポダイゼーション用の乗算器１５−１〜１５−３２、そして加算回路８０を有する。データメモリ１４と乗算器１５は、各素子に対応する複数のＡＤ変換器３にそれぞれ対応している（すなわち探触子の複数の受信素子にそれぞれ対応している）。
受信ビーム成形装置４においては、必ずしも整相加算を行わなければならないものではない。データメモリ１４−１〜１４−３２に保存されたデータをそのまま上位ＣＰＵによって直接処理し、画像データを生成する構成としても良い。つまり、整相加算以外の画像再構成法（フーリエドメインでの逆投影や、繰り返し処理を行う逐次再構成法（iterative method）など）を用いても良い。
【００２２】
ＡＤ変換器３によってデジタル化されたデジタル電気信号はまずデータメモリ１４に取り込まれる。データメモリ制御回路８は、被検体領域内のターゲットピクセルまたはターゲットボクセル座標に基き、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル由来の受信デジタル電気信号が保存されているデータメモリアドレスをデータメモリ１４に供給する。被検体領域内のターゲットピクセルまたはターゲットボクセル由来の受信デジタル電気信号は、データメモリ制御回路８が出力したデータメモリアドレスに従ってデータメモリ１４より読み出され、受信ビーム成形装置４中の乗算器１５に出力される。
【００２３】
読み出し制御ブロック１９、遅延テーブル２０はデータメモリ制御回路８の構成要素である。遅延テーブル２０は、制御用ＣＰＵ１０から供給された遅延情報を保存する。読み出し制御ブロック１９は、遅延テーブル２０に保存された遅延情報に基き、データメモリアドレスを算出し、各データメモリ１４に供給する。
【００２４】
データメモリ１４におけるデータ書き込み、読み出し制御について詳細に説明する。
図１Ｃは、ターゲットとする被検体領域内のターゲットピクセルまたはターゲットボクセル３１と、受信素子アレイ３０、アレイ中の受信素子３２との位置関係の一例を示している。ターゲットピクセルまたはボクセル３１と、受信素子３２間の距離Dは、ある一定
の座標系の下、ターゲットピクセルまたはボクセル３１の座標（X１,Y１,Z１）と受信素
子３２の座標（X２,Y２,Z２）を決定すると、三平方の定理により即座に求まる。
【００２５】
また、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル３１と、アレイ中の受信素子３２間の距離Dを音速で除算することにより、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル
３１からアレイ中の受信素子３２までの、音響波到達時間が算出される。
ターゲットとする被検体領域内から光音響波または超音波を受信している間、データメモリ１４は各メモリアドレスに光音響波または超音波由来のデジタル電気信号を順次時系列で、しかもある一定の規則に従って記憶する。
【００２６】
こうして、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル３１からアレイ中の受信素子３２までの音響波到達時間と、データメモリ１４におけるデジタル電気信号の記憶の規則との関係が明らかとなる。よって、この関係からあるターゲットピクセルまたはターゲットボクセル由来のデジタル電気信号が記憶されたデータメモリアドレスを特定することができる。本発明では、データメモリ制御回路８が、データメモリアドレスをデータメモリ１４に供給する。そして、データメモリ１４は、データメモリ制御回路８より与えられたデータメモリアドレスに従い、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル３１由来のデジタル電気信号を乗算器１５に出力する。
【００２７】
重み付け係数供給回路９は、被検体領域内のターゲットピクセルまたはターゲットボクセル座標に基き、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセルに最適な窓関数重み係数を乗算器１５に供給する。データメモリ１４から乗算器１５に出力された受信デジタル信号は、アポダイゼーションのため、チャンネルごとに重み付け係数供給回路９が算出した窓関数重み係数を乗算され、加算回路８０へ出力される。こうして、最終的に３２ｃｈ分の整相加算が完了する。
【００２８】
図２Ａ、図２Ｂは、本発明の第１〜第２の実施形態に係る光音響ならびに超音波装置１における、ＡＤ変換器３と受信ビーム成形装置４の動作シーケンスを示す図である。
【００２９】
ＡＤ変換器３は、基準クロック信号の周波数（例えば50MHz）でアナログ電気信号のサ
ンプリングを行い、複数ビット幅のデジタル電気信号を出力する。ただし、複数ビット幅のデータを並列で受信ビーム成形装置４に転送すると、ＡＤ変換器３と受信ビーム成形装置４間の配線が多くなってしまう。そこで、本来あるビット幅を持つデータをパラレル-
シリアル変換しシリアルデータとして、1本のデータ線にシリアル出力するタイプのＡＤ
変換器が近年多く用いられている。本発明の光音響ならびに超音波装置１におけるＡＤ変換器３は、あるビット幅を持つデータをパラレル-シリアル変換し、シリアルデータとし
て受信ビーム成形装置４に転送するタイプのものであることを前提としている。
【００３０】
図２Ａは、本発明におけるＡＤ変換器３と受信ビーム成形装置４の理想的な動作状況の例を示した図である。
ＡＤ変換器３は、シリアルデータと、基準クロック信号より生成されるフレームクロック信号と、を出力する。受信ビーム成形装置４は、フレームクロック信号の1周期分の12
個のシリアルデータをシリアルパラレル変換し、12ビット幅のサンプリングデータ（パラレルデータ）を得る。加えて、受信ビーム成形装置４は、フレームクロック信号を基にフレームクロック信号と同じ周波数のデータメモリ書き込みクロックを生成する。受信ビーム成形装置４中のデータメモリでは、データメモリ書き込みクロックの立ち上がりエッジごとに、12ビット幅のサンプリングデータを記憶する。
【００３１】
データメモリへのデータ書き込み開始タイミングは、受信ビーム成形装置４の内部で用いられる基準クロック信号に同期して生成されるデータメモリ書き込みイネーブルによって決定される。
図２Ａにおける例では、パラレル変換後のデータ１を先頭として、データメモリへのデータ書き込みがなされる。
【００３２】
図２Ｂは、本発明におけるＡＤ変換器３と受信ビーム成形装置４の理想的でない動作状況の例を示した図である。
【００３３】
ＡＤ変換器３の出力するフレームクロック信号は、受信ビーム成形装置４の内部で用いられる基準クロック信号と同期していない。そのため、ＡＤ変換器３から受信ビーム成形装置４までの配線長、周辺温度による影響等により、基準クロック信号との位相関係のずれが起こり得る。ひいては、基準クロック信号を基に生成されるデータメモリ書き込みイネーブルと、フレームクロック信号を基に生成されるデータメモリ書き込みクロックとの位相関係のずれも起こり得る。
【００３４】
データメモリ書き込みイネーブルとデータメモリ書き込みクロックとの位相関係が図２Ｂのようになった場合、パラレル変換後のデータ0を先頭として、データメモリへのデー
タ書き込みがなされてしまう。しかし、受信ビーム成形装置４では、パラレル変換後のデータ1を先頭としてデータメモリへのデータ書き込みがなされるとの前提で、光音響画像
再構成や超音波画像データ生成のための整相加算が行われる。
【００３５】
よって、図２Ｂのような動作状況では、データ取りこみタイミングのずれたデータをもとに画像データを生成してしまい、光音響画像または超音波画像の画質劣化が懸念される。そこで、このようなデータ取り込みタイミングのずれを検知し、補正することが必要となる。
【００３６】
図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る、データ取り込みタイミングずれ検知回路の構成を示す図である。
データ取り込みタイミングずれ検知回路は、ダミーデータメモリ３３と、カウンタ３１、判定回路３４より構成される。
【００３７】
ダミーデータメモリ３３と、受信ビーム成形装置４の内部で用いられるデータメモリ３２とは、データメモリ書き込みイネーブルとデータメモリ書き込みクロックを共有する。ダミーデータメモリ３３へは、所定の周期で、カウンタ３１のカウンタ値が書き込みデータとして入力される。判定回路３４は、ダミーデータメモリ３３のデータを読み出し、データ取り込みタイミングのずれを検知する。
【００３８】
図３Ｂに、理想的なデータ取り込みタイミングにおける、データ取り込みタイミングずれ検知回路の動作を示す。
【００３９】
受信ビーム成形装置４では、基準クロック信号を基に、データメモリ書き込みイネーブルが立ち上がる１クロック前にカウンタイネーブルを立ち上げる。これによりカウント開始が可能になる。つまり、データメモリ３２がパラレルデータの記憶を開始する前から参照クロック信号のカウントを開始する。カウンタ３１は、カウンタイネーブルの立ち上がり後に、参照クロック信号の立ち上がりエッジごとにカウント値を１ずつインクリメントする。すなわち、カウント値を１つ増加させる。参照クロック信号としては、基準クロック信号を逓倍（複数倍）したものを用いることとする。
【００４０】
ダミーデータメモリでは、データメモリ書き込みクロックの立ち上がりエッジごとに、書き込みアドレスを1ずつインクリメントしながら、カウンタ値を記憶する。図３Ｂの例
では、ダミーデータメモリのアドレス0にカウンタ値7が、アドレス１にカウンタ値11が、アドレス2にカウンタ値15が書き込まれていく。
【００４１】
次に、図３Ｃに、理想的でないデータ取り込みタイミング、つまり、データ取り込みタイミングずれが生じた場合におけるデータ取り込みタイミングずれ検知回路の動作を示す。
【００４２】
この場合、データメモリ書き込みイネーブルの立ち上がり後すぐにデータメモリ書き込みクロックが立ち上がる。よって、ダミーデータメモリのアドレス0にカウンタ値4が、アドレス１にカウンタ値8が、アドレス2にカウンタ値12が書き込まれていく。
【００４３】
次に、図３Ｄに、理想的な動作状況（図３Ｂの場合）と、データ取り込みタイミングずれが生じた状況（図３Ｃの場合）の間における、ダミーデータメモリ３３のデータ内容差異を示す。
【００４４】
図３Ｂに示されるような、データ取り込みタイミングずれが生じていない動作状況では、アドレス0に7、アドレス1に11、そしてアドレス2に15が書き込まれている。
一方、図３Ｃに示される、データ取り込みタイミングずれが生じた状況では、アドレス0に4、アドレス1に8、そしてアドレス2に12が書き込まれている。
【００４５】
判定回路３４では、ダミーデータメモリのデータを読み出し、データ取り込みタイミングずれを判定する。具体的には、ダミーデータメモリのデータが所定の範囲にあるかどうかを比較することでデータ取り込みタイミングずれを判定する。ダミーデータメモリのデータが所定の範囲にない場合、ずれが生じたと判定される。データ取り込みタイミングずれが生じていると判定された場合は、ずれ検知フラグをHにし、データ取り込みタイミン
グずれが生じていることを他の回路、もしくは上位ＣＰＵに通知する。
【００４６】
ずれが生じていないと判定可能なカウンタ値は、フレームクロック信号の１周期内のシリアルデータのサンプリング数、データメモリ書き込みとカウンタのイネーブルのタイミング、および、参照クロック信号の周期に基づいて求めることができる。ずれの有無を判定する際には、判定回路が上記のカウンタ値をあらかじめ記憶しておくか、演算により求めておき、ダミーデータメモリに実際に書き込まれているカウント値と比較すれば良い。
【００４７】
図５Ａ、図５Ｂは、データ取り込みタイミングずれ補正手段の構成を示した図である。データ取り込みタイミングずれ補正手段は、図１Ａで述べたデータメモリ制御回路８−１〜８−Ｔ（図５Ａ、Ｂにおいては５１で表現する）に、加算器５２を接続したものとなる。データメモリ制御回路５１の出力を加算器５２に接続し、加算器５２の出力がデータメモリ32の読み出しアドレスとして供給される。
【００４８】
図５Ａは、データ取り込みタイミングずれが検知されていない場合を示す図である。加算器５２の入力は0にされ、加算器５２の出力は、データメモリ制御回路５１の出力と等
価となる。
一方、図５Ｂは、データ取り込みタイミングずれが検知された場合を示す図である（ずれ検知フラグがH）。データ取り込みタイミングずれが検知された場合、加算器５２の他
方の入力には補正値（この場合は1）が入力され、加算器５２の出力は、データメモリ制
御回路５１の出力をデータ取り込みずれ分補正したものとなる。つまり、データメモリから読みだすアドレスを補正することで、データ取り込みタイミングずれが補正される。
【００４９】
このように、データメモリ３３において、サンプリングデータ取り込みタイミングずれが生じた場合でも、データメモリ３３から所望のデータ（アドレス）を読み出し、画像データ生成に供することが可能となる。
また、データメモリ３３中のデータを転送し、上位ＣＰＵによって直接画像データ生成処理する場合、データメモリ制御回路５１の出力を補正しなくとも良い。その場合、上位ＣＰＵでデータメモリ３３におけるサンプリングデータ取り込みタイミングずれを考慮して画像データの生成を行えば良い。
【００５０】
このように本発明の第１の実施形態によれば、ＡＤ変換器３より出力されるフレームクロック信号と受信ビーム成形装置４内部の基準クロック信号の位相関係のずれによるサンプリングデータ取り込みタイミングずれを検知し、補正することが可能となる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
図４Ａは、本発明の第２の実施形態に係る、データ取り込みタイミングずれ検知回路の構成を示す図である。
データ取り込みタイミングずれ検知回路は、ダミーデータメモリ43と、カウンタ41、判定回路44より構成される。
【００５２】
ダミーデータメモリ４３と、受信ビーム成形装置４（データ処理装置）の内部で用いられるデータメモリ４２とは、データメモリ書き込みイネーブルを共有する。ダミーデータメモリ４３へは、カウンタ４１のカウンタ値が書き込みデータとして入力される。また、ダミーデータメモリ４３へは、書き込みクロックとして参照クロック信号が入力される。
参照クロック信号は、基準クロック信号を逓倍（複数倍）したものである。図４Ａでは、参照クロック信号として、50MHzの基準クロック信号を4逓倍した200MHzのクロックを例として示す。
【００５３】
カウンタ４１は、データメモリ４２とデータメモリ書き込みクロックを共有する。また、カウンタ４１は、データメモリ４２、ダミーデータメモリ４３とデータメモリ書き込みイネーブルを共有する。
判定回路４４は、ダミーデータメモリ４３のデータを読み出し、データ取り込みタイミングのずれを検知する。
【００５４】
図４Ｂに、理想的なデータ取り込みタイミングにおける、データ取り込みタイミングずれ検知回路の動作を示す。
【００５５】
受信ビーム成形装置４では、基準クロック信号を基に、データメモリ書き込みイネーブルを立ち上げる。カウンタ４１は、データメモリ書き込みイネーブルの立ち上がり後に、データメモリ書き込みクロックの立ち上がりエッジごとにカウント値を１ずつインクリメントする。すなわち、データメモリ４２がパラレルデータの記憶を開始するのと同時に、カウンタ４１はデータメモリ書き込みクロックのカウントを開始する。そして、データメモリ書き込みクロックの立ち上がりエッジごとにカウント値を１つ増加させる。
ダミーデータメモリ４３では、参照クロック信号の立ち上がりエッジごとに、書き込みアドレスをインクリメントしながら、カウンタ値を記憶する。図４Ｂの例では、ダミーデータメモリのアドレス0、1、2にカウンタ値0が、アドレス3、4、5、6にカウンタ値1が、
アドレス7、8、9、10にカウンタ値2が書き込まれていく。
【００５６】
次に、図４Ｃに、理想的でないデータ取り込みタイミング、つまり、データ取り込みタイミングずれが生じた場合におけるデータ取り込みタイミングずれ検知回路の動作を示す。
【００５７】
この場合、データメモリ書き込みイネーブルの立ち上がり後すぐにデータメモリ書き込みクロックが立ち上がる。よって、ダミーデータメモリのアドレス0、1、2、3にカウンタ値1が、アドレス4、5、6、7にカウンタ値2が、アドレス8、9、10、11にカウンタ値3が書
き込まれていく。
【００５８】
次に、図４Ｄに、理想的な動作状況（図４Ｂの場合）と、データ取り込みタイミングずれが生じた状況（図４Ｃの場合）の間における、ダミーデータメモリ４３のデータ内容差異を示す。
【００５９】
図４Ｂに示されるような、データ取り込みタイミングずれが生じていない動作状況では、アドレス0、1、2に0、アドレス3、4、5、6に1、そしてアドレス7、8に2が書き込まれている。
一方、図４Ｃに示される、データ取り込みタイミングずれが生じた状況では、アドレス0、1、2、3に1、アドレス4、5、6、7に2、そしてアドレス8に3が書き込まれている。
【００６０】
判定回路４４では、ダミーデータメモリのデータを読み出し、データ取り込みタイミングずれを判定する。データ取り込みタイミングずれが生じていると判定された場合は、ずれ検知フラグをHにし、データ取り込みタイミングずれが生じていることを他の回路、も
しくは上位ＣＰＵに通知する。
判定回路は、参照クロック信号の周期（逓倍数）、データメモリ書き込みイネーブルのタイミングおよびフレームクロック信号の周期から求められる、通常の（ずれが無い）場合のカウンタ値と、ダミーデータメモリの値を比較して判定を行うことができる。
【００６１】
データ取り込みタイミングずれ補正手段の構成、補正手法については、本発明の第１の実施形態と同様であるため、詳述しない。
【００６２】
このように本発明の第２の実施形態によれば、ＡＤ変換器３より出力されるフレームクロック信号と受信ビーム成形装置４内部の基準クロック信号の位相関係のずれに起因するサンプリングデータ取り込みタイミングずれを検知し、補正することが可能となる。
【００６３】
以上の記載において、データメモリは、本発明の第１のメモリに相当する。ダミーデータメモリは、本発明の第２のメモリに相当する。ターゲットピクセルまたはターゲットボクセルは、本発明のターゲット領域に相当する。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００６５】
１：光音響ならびに超音波装置，２：探触子，３：ＡＤ変換器，４：受信ビーム成形装置，５：信号処理部，６：画像処理部，１１：超音波送信部，１２：光照射部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響波取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体に光を照射すると、生体の光吸収に伴う生体組織の温度上昇・熱膨張により音響波が発生することが知られている。この現象を活用し、非侵襲で生体内を可視化しようとする光音響トモグラフィ(PAT: PhotoAcoustic Tomography)と呼ばれる技術が近年脚
光を浴びており、光音響トモグラフィ診断装置の臨床現場への適用が試られている。また、リアルタイム取得した光音響画像を一般の超音波画像と組み合わせることで、臨床現場における診断精度を大きく向上できると期待されている。
【０００３】
光音響トモグラフィ診断装置では、ターゲットとする被検体に光を照射し、それに伴って発生する音響波を複数の微小振動素子（受信素子）を配列した１次元、または２次元の微小振動子アレイにより受信する。１次元、または２次元の微小振動子アレイとしては、通常超音波（エコー）装置で用いられるプローブに類するものが使用されることが多い。
【０００４】
プローブへ到達した音響波は微小振動素子で電気信号に変換され、ＡＤ変換器でデジタルデータ化される。デジタルデータは、光音響トモグラフィ診断装置内のデータメモリに蓄積される。プローブで受信した音響波をデータメモリに蓄積するまでのこれら一連のプロセスは、光音響トモグラフィ診断装置と一般の超音波装置との間でほぼ同一である。
【０００５】
また、光音響トモグラフィにおける画像再構成においては、データメモリに蓄積されたデジタルデータに対し、様々なアルゴリズムの適用が可能であるが、一般に超音波装置の画像データ生成に用いられる整相加算と呼ばれる手法の適用も可能である。
このように、光音響トモグラフィ診断装置と超音波装置とでは装置構成やデータ処理手法に類似した部分が多いため、同一のシステムで光音響画像と一般の超音波画像双方を形成する試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１３８０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０１８７０９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シリアルデータと共にフレームクロック信号を出力するタイプのＡＤ変換器を用いて超音波装置を構成し、ＡＤ変換器の出力を超音波装置内のデータメモリに取り込む際、データ取り込みタイミングのずれが生ずることがある。このデータメモリへのデータ取り込みタイミングのずれは、ＡＤ変換器が出力するフレームクロック信号と、超音波装置内部の基準クロックとの位相関係のずれに起因するものである。
【０００８】
従来、シリアルデータと共にフレームクロック信号を出力するタイプのＡＤ変換器を用いた超音波装置において、データ取り込みタイミングずれが生じた状態では、光音響画像データあるいは超音波画像データを高精度で生成できないという課題があった。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、データ取り込みタイミングずれの影響を抑制し、高精度な画像データを生成可能な音響波取得装置を提供するこ
とにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体を伝搬した音響波を受信してアナログ電気信号に変換する複数の受信素子と、前記アナログ電気信号を基準クロック信号ごとにサンプリングしてシリアルデータとしてのデジタル電気信号に変換し、フレームクロック信号と共に前記シリアルデータを出力するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器より前記フレームクロック信号および前記シリアルデータが入力され、前記シリアルデータをパラレルデータに変換するデータ処理装置と、を有し、前記データ処理装置からの出力データを用いて画像データを生成する音響波取得装置であって、前記データ処理装置は、前記複数の受信素子のそれぞれに対応する前記パラレルデータを、前記フレームクロック信号と同じ周波数の書き込みクロック信号ごとに記憶する複数の第１のメモリと、前記第１のメモリが前記パラレルデータの記憶を開始する前から、前記基準クロック信号の複数倍の周波数を持つ参照クロック信号のカウントを開始するカウント手段と、前記カウント手段のカウント値を前記書き込みクロック信号ごとに記憶する第２のメモリと、前記第２のメモリに記憶された値が、所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段と、を有することを特徴とする音響波取得装置である。
【００１１】
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、被検体を伝搬した音響波を受信してアナログ電気信号に変換する複数の受信素子と、前記アナログ電気信号を基準クロック信号ごとにサンプリングしてシリアルデータとしてのデジタル電気信号に変換し、フレームクロック信号と共に前記シリアルデータを出力するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器より前記フレームクロック信号および前記シリアルデータが入力され、前記シリアルデータをパラレルデータに変換するデータ処理装置と、を有し、前記データ処理装置からの出力データを用いて画像データを生成する音響波取得装置であって、前記データ処理装置は、前記複数の受信素子のそれぞれに対応する前記パラレルデータを、前記フレームクロック信号と同じ周波数の書き込みクロック信号ごとに記憶する複数の第１のメモリと、前記第１のメモリが前記パラレルデータの記憶を開始するのと同時に、前記書き込みクロック信号のカウントを開始するカウント手段と、前記カウント手段のカウント値を前記基準クロック信号の複数倍の周波数を持つ参照クロック信号ごとに記憶する第２のメモリと、前記第２のメモリに記憶された値が、所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段と、を有することを特徴とする音響波取得装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、データ取り込みタイミングずれの影響を抑制し、高精度な画像データを生成可能な音響波取得装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の、光音響ならびに超音波装置の構成を示す図。
【図１Ｂ】本発明の、受信ビーム成形装置と周辺回路を示す図。
【図１Ｃ】被検体領域内のターゲットと受信素子との位置関係を示す図。
【図２Ａ】本発明を適用しない場合の、理想的な動作シーケンスを示す図。
【図２Ｂ】本発明を適用しない場合の、理想的でない動作シーケンスを示す図。
【図３Ａ】第１の実施形態の、ずれ検知回路の構成を示す図。
【図３Ｂ】第１の実施形態の、理想的な動作シーケンスを示す図。
【図３Ｃ】第１の実施形態の、理想的でない動作シーケンスを示す図。
【図３Ｄ】第１の実施形態の、データ内容差異を示す図。
【図４Ａ】第２の実施形態の、ずれ検知回路の構成を示す図。
【図４Ｂ】第２の実施形態の、理想的な動作シーケンスを示す図。
【図４Ｃ】第２の実施形態の、理想的でない動作シーケンスを示す図。
【図４Ｄ】第２の実施形態の、データ内容差異を示す図。
【図５Ａ】ずれが検知されていない場合の補正手段を示す図。
【図５Ｂ】ずれが検知された場合の補正手段を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明による光音響ならびに超音波装置の実施形態を詳細に説明する。本明細書で「光音響ならびに超音波装置」とは、光音響トモグラフィ診断および超音波診断の両方を実行可能な装置を指す。光音響トモグラフィ診断および超音波診断は、測定対象（被検体）を伝搬した超音波（音響波）を取得する点で共通するので、「光音響ならびに超音波装置」、光音響トモグラフィ診断装置および超音波装置は、いずれも「音響波取得装置」と呼ぶことができる。また、後述するように、本発明の音響波取得方法は「光音響ならびに超音波装置」のみならず、光音響トモグラフィ診断のみを行う装置および超音波診断のみを行う装置のいずれにも適用できる。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１Ａは、本発明の第１〜２の実施形態に係る光音響ならびに超音波装置１の構成を示す図である。
この光音響ならびに超音波装置１は、探触子２、ＡＤ変換器３、データ処理装置としての受信ビーム成形装置４、信号処理部５、画像処理部６、画像表示部７を有する。この光音響ならびに超音波装置１は、さらに、データメモリ制御回路８、重み付け係数供給回路９、制御用ＣＰＵ１０、光照射部１２、超音波送信部１１を有する。
【００１６】
光照射部１２は、制御用ＣＰＵ１０等の制御に従ってある一定のタイミングで被検体領域に光を照射する。光照射部１２によって被検体領域に光が照射されると、被検体内で光音響波が発生、伝播する。また、超音波送信部１１は、制御用ＣＰＵ１０等の制御に従って被検体領域に超音波を送信する。被検体内で発生、伝播した光音響波や、被検体に送信された超音波の反射波は、探触子２によって受信される。
【００１７】
受信された光音響波ならびに超音波は、探触子２によってアナログ電気信号に変換される。アナログ電気信号は、ＡＤ変換器３によってデジタル化され、デジタル電気信号に変換される。デジタル電気信号は、データ処理装置である受信ビーム成形装置４によって整相加算処理され、信号処理部５にてフィルタ処理・対数圧縮・包絡線検波等の処理を受ける。信号処理部では、扱う信号の性質に応じ適切な処理を施す。
【００１８】
さらに信号処理部の出力データは、画像処理部６に入力され、画像生成に必要な処理をされた後、画像データとなる。画像表示部７は、画像処理部６によって生成された画像データに従い光音響ならびに超音波画像を表示する。制御用ＣＰＵ１０は、各ブロックをコントロールするのに必要なデータ、コントロール信号を供給する。
【００１９】
データメモリ制御回路８-１〜８-Ｔは、受信信号の遅延データを処理し、受信ビーム成形装置４中のデータメモリの受信データ書き込み、または読み出し制御をおこなう。ここで、Ｔは受信ビーム成形装置４中に存在するデータメモリの数量を示す。重み付け係数供給回路９-１〜９-Ｘは、アポダイゼーション用の重み付けデータを処理し、受信ビーム成形装置４中の乗算器へ重み付け係数を供給する。また、Ｘは、受信ビーム成形装置４中に存在する、アポダイゼーション用の乗算器の数量を示す。
【００２０】
超音波送信部１１、光照射部１２は必ずしも両方を具備せねばならないものではない。本発明における超音波取得装置を、専ら超音波画像生成に用いる場合は、超音波送信部１１のみを具備すれば良い。或いは、本発明における超音波取得装置を、専ら光音響画像生成に用いる場合は、光照射部１２のみを具備すれば良い。
【００２１】
図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る受信ビーム成形装置４とその周辺回路を示す図である。ここでは、３２ｃｈの受信ビーム成形装置４において、整相加算する構成を例とする。
この受信ビーム成形装置４は、データメモリ１４−１〜１４−３２、アポダイゼーション用の乗算器１５−１〜１５−３２、そして加算回路８０を有する。データメモリ１４と乗算器１５は、各素子に対応する複数のＡＤ変換器３にそれぞれ対応している（すなわち探触子の複数の受信素子にそれぞれ対応している）。
受信ビーム成形装置４においては、必ずしも整相加算を行わなければならないものではない。データメモリ１４−１〜１４−３２に保存されたデータをそのまま上位ＣＰＵによって直接処理し、画像データを生成する構成としても良い。つまり、整相加算以外の画像再構成法（フーリエドメインでの逆投影や、繰り返し処理を行う逐次再構成法（iterative method）など）を用いても良い。
【００２２】
ＡＤ変換器３によってデジタル化されたデジタル電気信号はまずデータメモリ１４に取り込まれる。データメモリ制御回路８は、被検体領域内のターゲットピクセルまたはターゲットボクセル座標に基き、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル由来の受信デジタル電気信号が保存されているデータメモリアドレスをデータメモリ１４に供給する。被検体領域内のターゲットピクセルまたはターゲットボクセル由来の受信デジタル電気信号は、データメモリ制御回路８が出力したデータメモリアドレスに従ってデータメモリ１４より読み出され、受信ビーム成形装置４中の乗算器１５に出力される。
【００２３】
読み出し制御ブロック１９、遅延テーブル２０はデータメモリ制御回路８の構成要素である。遅延テーブル２０は、制御用ＣＰＵ１０から供給された遅延情報を保存する。読み出し制御ブロック１９は、遅延テーブル２０に保存された遅延情報に基き、データメモリアドレスを算出し、各データメモリ１４に供給する。
【００２４】
データメモリ１４におけるデータ書き込み、読み出し制御について詳細に説明する。
図１Ｃは、ターゲットとする被検体領域内のターゲットピクセルまたはターゲットボクセル３１と、受信素子アレイ３０、アレイ中の受信素子３２との位置関係の一例を示している。ターゲットピクセルまたはボクセル３１と、受信素子３２間の距離Dは、ある一定
の座標系の下、ターゲットピクセルまたはボクセル３１の座標（X１,Y１,Z１）と受信素
子３２の座標（X２,Y２,Z２）を決定すると、三平方の定理により即座に求まる。
【００２５】
また、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル３１と、アレイ中の受信素子３２間の距離Dを音速で除算することにより、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル
３１からアレイ中の受信素子３２までの、音響波到達時間が算出される。
ターゲットとする被検体領域内から光音響波または超音波を受信している間、データメモリ１４は各メモリアドレスに光音響波または超音波由来のデジタル電気信号を順次時系列で、しかもある一定の規則に従って記憶する。
【００２６】
こうして、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル３１からアレイ中の受信素子３２までの音響波到達時間と、データメモリ１４におけるデジタル電気信号の記憶の規則との関係が明らかとなる。よって、この関係からあるターゲットピクセルまたはターゲットボクセル由来のデジタル電気信号が記憶されたデータメモリアドレスを特定することができる。本発明では、データメモリ制御回路８が、データメモリアドレスをデータメモリ１４に供給する。そして、データメモリ１４は、データメモリ制御回路８より与えられたデータメモリアドレスに従い、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセル３１由来のデジタル電気信号を乗算器１５に出力する。
【００２７】
重み付け係数供給回路９は、被検体領域内のターゲットピクセルまたはターゲットボクセル座標に基き、ターゲットピクセルまたはターゲットボクセルに最適な窓関数重み係数を乗算器１５に供給する。データメモリ１４から乗算器１５に出力された受信デジタル信号は、アポダイゼーションのため、チャンネルごとに重み付け係数供給回路９が算出した窓関数重み係数を乗算され、加算回路８０へ出力される。こうして、最終的に３２ｃｈ分の整相加算が完了する。
【００２８】
図２Ａ、図２Ｂは、本発明の第１〜第２の実施形態に係る光音響ならびに超音波装置１における、ＡＤ変換器３と受信ビーム成形装置４の動作シーケンスを示す図である。
【００２９】
ＡＤ変換器３は、基準クロック信号の周波数（例えば50MHz）でアナログ電気信号のサ
ンプリングを行い、複数ビット幅のデジタル電気信号を出力する。ただし、複数ビット幅のデータを並列で受信ビーム成形装置４に転送すると、ＡＤ変換器３と受信ビーム成形装置４間の配線が多くなってしまう。そこで、本来あるビット幅を持つデータをパラレル-
シリアル変換しシリアルデータとして、1本のデータ線にシリアル出力するタイプのＡＤ
変換器が近年多く用いられている。本発明の光音響ならびに超音波装置１におけるＡＤ変換器３は、あるビット幅を持つデータをパラレル-シリアル変換し、シリアルデータとし
て受信ビーム成形装置４に転送するタイプのものであることを前提としている。
【００３０】
図２Ａは、本発明におけるＡＤ変換器３と受信ビーム成形装置４の理想的な動作状況の例を示した図である。
ＡＤ変換器３は、シリアルデータと、基準クロック信号より生成されるフレームクロック信号と、を出力する。受信ビーム成形装置４は、フレームクロック信号の1周期分の12
個のシリアルデータをシリアルパラレル変換し、12ビット幅のサンプリングデータ（パラレルデータ）を得る。加えて、受信ビーム成形装置４は、フレームクロック信号を基にフレームクロック信号と同じ周波数のデータメモリ書き込みクロックを生成する。受信ビーム成形装置４中のデータメモリでは、データメモリ書き込みクロックの立ち上がりエッジごとに、12ビット幅のサンプリングデータを記憶する。
【００３１】
データメモリへのデータ書き込み開始タイミングは、受信ビーム成形装置４の内部で用いられる基準クロック信号に同期して生成されるデータメモリ書き込みイネーブルによって決定される。
図２Ａにおける例では、パラレル変換後のデータ１を先頭として、データメモリへのデータ書き込みがなされる。
【００３２】
図２Ｂは、本発明におけるＡＤ変換器３と受信ビーム成形装置４の理想的でない動作状況の例を示した図である。
【００３３】
ＡＤ変換器３の出力するフレームクロック信号は、受信ビーム成形装置４の内部で用いられる基準クロック信号と同期していない。そのため、ＡＤ変換器３から受信ビーム成形装置４までの配線長、周辺温度による影響等により、基準クロック信号との位相関係のずれが起こり得る。ひいては、基準クロック信号を基に生成されるデータメモリ書き込みイネーブルと、フレームクロック信号を基に生成されるデータメモリ書き込みクロックとの位相関係のずれも起こり得る。
【００３４】
データメモリ書き込みイネーブルとデータメモリ書き込みクロックとの位相関係が図２Ｂのようになった場合、パラレル変換後のデータ0を先頭として、データメモリへのデー
タ書き込みがなされてしまう。しかし、受信ビーム成形装置４では、パラレル変換後のデータ1を先頭としてデータメモリへのデータ書き込みがなされるとの前提で、光音響画像
再構成や超音波画像データ生成のための整相加算が行われる。
【００３５】
よって、図２Ｂのような動作状況では、データ取りこみタイミングのずれたデータをもとに画像データを生成してしまい、光音響画像または超音波画像の画質劣化が懸念される。そこで、このようなデータ取り込みタイミングのずれを検知し、補正することが必要となる。
【００３６】
図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る、データ取り込みタイミングずれ検知回路の構成を示す図である。
データ取り込みタイミングずれ検知回路は、ダミーデータメモリ３３と、カウンタ３１、判定回路３４より構成される。
【００３７】
ダミーデータメモリ３３と、受信ビーム成形装置４の内部で用いられるデータメモリ３２とは、データメモリ書き込みイネーブルとデータメモリ書き込みクロックを共有する。ダミーデータメモリ３３へは、所定の周期で、カウンタ３１のカウンタ値が書き込みデータとして入力される。判定回路３４は、ダミーデータメモリ３３のデータを読み出し、データ取り込みタイミングのずれを検知する。
【００３８】
図３Ｂに、理想的なデータ取り込みタイミングにおける、データ取り込みタイミングずれ検知回路の動作を示す。
【００３９】
受信ビーム成形装置４では、基準クロック信号を基に、データメモリ書き込みイネーブルが立ち上がる１クロック前にカウンタイネーブルを立ち上げる。これによりカウント開始が可能になる。つまり、データメモリ３２がパラレルデータの記憶を開始する前から参照クロック信号のカウントを開始する。カウンタ３１は、カウンタイネーブルの立ち上がり後に、参照クロック信号の立ち上がりエッジごとにカウント値を１ずつインクリメントする。すなわち、カウント値を１つ増加させる。参照クロック信号としては、基準クロック信号を逓倍（複数倍）したものを用いることとする。
【００４０】
ダミーデータメモリでは、データメモリ書き込みクロックの立ち上がりエッジごとに、書き込みアドレスを1ずつインクリメントしながら、カウンタ値を記憶する。図３Ｂの例
では、ダミーデータメモリのアドレス0にカウンタ値7が、アドレス１にカウンタ値11が、アドレス2にカウンタ値15が書き込まれていく。
【００４１】
次に、図３Ｃに、理想的でないデータ取り込みタイミング、つまり、データ取り込みタイミングずれが生じた場合におけるデータ取り込みタイミングずれ検知回路の動作を示す。
【００４２】
この場合、データメモリ書き込みイネーブルの立ち上がり後すぐにデータメモリ書き込みクロックが立ち上がる。よって、ダミーデータメモリのアドレス0にカウンタ値4が、アドレス１にカウンタ値8が、アドレス2にカウンタ値12が書き込まれていく。
【００４３】
次に、図３Ｄに、理想的な動作状況（図３Ｂの場合）と、データ取り込みタイミングずれが生じた状況（図３Ｃの場合）の間における、ダミーデータメモリ３３のデータ内容差異を示す。
【００４４】
図３Ｂに示されるような、データ取り込みタイミングずれが生じていない動作状況では、アドレス0に7、アドレス1に11、そしてアドレス2に15が書き込まれている。
一方、図３Ｃに示される、データ取り込みタイミングずれが生じた状況では、アドレス0に4、アドレス1に8、そしてアドレス2に12が書き込まれている。
【００４５】
判定回路３４では、ダミーデータメモリのデータを読み出し、データ取り込みタイミングずれを判定する。具体的には、ダミーデータメモリのデータが所定の範囲にあるかどうかを比較することでデータ取り込みタイミングずれを判定する。ダミーデータメモリのデータが所定の範囲にない場合、ずれが生じたと判定される。データ取り込みタイミングずれが生じていると判定された場合は、ずれ検知フラグをHにし、データ取り込みタイミン
グずれが生じていることを他の回路、もしくは上位ＣＰＵに通知する。
【００４６】
ずれが生じていないと判定可能なカウンタ値は、フレームクロック信号の１周期内のシリアルデータのサンプリング数、データメモリ書き込みとカウンタのイネーブルのタイミング、および、参照クロック信号の周期に基づいて求めることができる。ずれの有無を判定する際には、判定回路が上記のカウンタ値をあらかじめ記憶しておくか、演算により求めておき、ダミーデータメモリに実際に書き込まれているカウント値と比較すれば良い。
【００４７】
図５Ａ、図５Ｂは、データ取り込みタイミングずれ補正手段の構成を示した図である。データ取り込みタイミングずれ補正手段は、図１Ａで述べたデータメモリ制御回路８−１〜８−Ｔ（図５Ａ、Ｂにおいては５１で表現する）に、加算器５２を接続したものとなる。データメモリ制御回路５１の出力を加算器５２に接続し、加算器５２の出力がデータメモリ32の読み出しアドレスとして供給される。
【００４８】
図５Ａは、データ取り込みタイミングずれが検知されていない場合を示す図である。加算器５２の入力は0にされ、加算器５２の出力は、データメモリ制御回路５１の出力と等
価となる。
一方、図５Ｂは、データ取り込みタイミングずれが検知された場合を示す図である（ずれ検知フラグがH）。データ取り込みタイミングずれが検知された場合、加算器５２の他
方の入力には補正値（この場合は1）が入力され、加算器５２の出力は、データメモリ制
御回路５１の出力をデータ取り込みずれ分補正したものとなる。つまり、データメモリから読みだすアドレスを補正することで、データ取り込みタイミングずれが補正される。
【００４９】
このように、データメモリ３３において、サンプリングデータ取り込みタイミングずれが生じた場合でも、データメモリ３３から所望のデータ（アドレス）を読み出し、画像データ生成に供することが可能となる。
また、データメモリ３３中のデータを転送し、上位ＣＰＵによって直接画像データ生成処理する場合、データメモリ制御回路５１の出力を補正しなくとも良い。その場合、上位ＣＰＵでデータメモリ３３におけるサンプリングデータ取り込みタイミングずれを考慮して画像データの生成を行えば良い。
【００５０】
このように本発明の第１の実施形態によれば、ＡＤ変換器３より出力されるフレームクロック信号と受信ビーム成形装置４内部の基準クロック信号の位相関係のずれによるサンプリングデータ取り込みタイミングずれを検知し、補正することが可能となる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
図４Ａは、本発明の第２の実施形態に係る、データ取り込みタイミングずれ検知回路の構成を示す図である。
データ取り込みタイミングずれ検知回路は、ダミーデータメモリ43と、カウンタ41、判定回路44より構成される。
【００５２】
ダミーデータメモリ４３と、受信ビーム成形装置４（データ処理装置）の内部で用いられるデータメモリ４２とは、データメモリ書き込みイネーブルを共有する。ダミーデータメモリ４３へは、カウンタ４１のカウンタ値が書き込みデータとして入力される。また、ダミーデータメモリ４３へは、書き込みクロックとして参照クロック信号が入力される。
参照クロック信号は、基準クロック信号を逓倍（複数倍）したものである。図４Ａでは、参照クロック信号として、50MHzの基準クロック信号を4逓倍した200MHzのクロックを例として示す。
【００５３】
カウンタ４１は、データメモリ４２とデータメモリ書き込みクロックを共有する。また、カウンタ４１は、データメモリ４２、ダミーデータメモリ４３とデータメモリ書き込みイネーブルを共有する。
判定回路４４は、ダミーデータメモリ４３のデータを読み出し、データ取り込みタイミングのずれを検知する。
【００５４】
図４Ｂに、理想的なデータ取り込みタイミングにおける、データ取り込みタイミングずれ検知回路の動作を示す。
【００５５】
受信ビーム成形装置４では、基準クロック信号を基に、データメモリ書き込みイネーブルを立ち上げる。カウンタ４１は、データメモリ書き込みイネーブルの立ち上がり後に、データメモリ書き込みクロックの立ち上がりエッジごとにカウント値を１ずつインクリメントする。すなわち、データメモリ４２がパラレルデータの記憶を開始するのと同時に、カウンタ４１はデータメモリ書き込みクロックのカウントを開始する。そして、データメモリ書き込みクロックの立ち上がりエッジごとにカウント値を１つ増加させる。
ダミーデータメモリ４３では、参照クロック信号の立ち上がりエッジごとに、書き込みアドレスをインクリメントしながら、カウンタ値を記憶する。図４Ｂの例では、ダミーデータメモリのアドレス0、1、2にカウンタ値0が、アドレス3、4、5、6にカウンタ値1が、
アドレス7、8、9、10にカウンタ値2が書き込まれていく。
【００５６】
次に、図４Ｃに、理想的でないデータ取り込みタイミング、つまり、データ取り込みタイミングずれが生じた場合におけるデータ取り込みタイミングずれ検知回路の動作を示す。
【００５７】
この場合、データメモリ書き込みイネーブルの立ち上がり後すぐにデータメモリ書き込みクロックが立ち上がる。よって、ダミーデータメモリのアドレス0、1、2、3にカウンタ値1が、アドレス4、5、6、7にカウンタ値2が、アドレス8、9、10、11にカウンタ値3が書
き込まれていく。
【００５８】
次に、図４Ｄに、理想的な動作状況（図４Ｂの場合）と、データ取り込みタイミングずれが生じた状況（図４Ｃの場合）の間における、ダミーデータメモリ４３のデータ内容差異を示す。
【００５９】
図４Ｂに示されるような、データ取り込みタイミングずれが生じていない動作状況では、アドレス0、1、2に0、アドレス3、4、5、6に1、そしてアドレス7、8に2が書き込まれている。
一方、図４Ｃに示される、データ取り込みタイミングずれが生じた状況では、アドレス0、1、2、3に1、アドレス4、5、6、7に2、そしてアドレス8に3が書き込まれている。
【００６０】
判定回路４４では、ダミーデータメモリのデータを読み出し、データ取り込みタイミングずれを判定する。データ取り込みタイミングずれが生じていると判定された場合は、ずれ検知フラグをHにし、データ取り込みタイミングずれが生じていることを他の回路、も
しくは上位ＣＰＵに通知する。
判定回路は、参照クロック信号の周期（逓倍数）、データメモリ書き込みイネーブルのタイミングおよびフレームクロック信号の周期から求められる、通常の（ずれが無い）場合のカウンタ値と、ダミーデータメモリの値を比較して判定を行うことができる。
【００６１】
データ取り込みタイミングずれ補正手段の構成、補正手法については、本発明の第１の実施形態と同様であるため、詳述しない。
【００６２】
このように本発明の第２の実施形態によれば、ＡＤ変換器３より出力されるフレームクロック信号と受信ビーム成形装置４内部の基準クロック信号の位相関係のずれに起因するサンプリングデータ取り込みタイミングずれを検知し、補正することが可能となる。
【００６３】
以上の記載において、データメモリは、本発明の第１のメモリに相当する。ダミーデータメモリは、本発明の第２のメモリに相当する。ターゲットピクセルまたはターゲットボクセルは、本発明のターゲット領域に相当する。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００６５】
１：光音響ならびに超音波装置，２：探触子，３：ＡＤ変換器，４：受信ビーム成形装置，５：信号処理部，６：画像処理部，１１：超音波送信部，１２：光照射部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を伝搬した音響波を受信してアナログ電気信号に変換する複数の受信素子と、
前記アナログ電気信号を基準クロック信号ごとにサンプリングしてシリアルデータとしてのデジタル電気信号に変換し、フレームクロック信号と共に前記シリアルデータを出力するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器より前記フレームクロック信号および前記シリアルデータが入力され、前記シリアルデータをパラレルデータに変換するデータ処理装置と、
を有し、前記データ処理装置からの出力データを用いて画像データを生成する音響波取得装置であって、
前記データ処理装置は、
前記複数の受信素子のそれぞれに対応する前記パラレルデータを、前記フレームクロック信号と同じ周波数の書き込みクロック信号ごとに記憶する複数の第１のメモリと、
前記第１のメモリが前記パラレルデータの記憶を開始する前から、前記基準クロック信号の複数倍の周波数を持つ参照クロック信号のカウントを開始するカウント手段と、
前記カウント手段のカウント値を前記書き込みクロック信号ごとに記憶する第２のメモリと、
前記第２のメモリに記憶された値が、所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段と、
を有することを特徴とする音響波取得装置。
【請求項２】
被検体を伝搬した音響波を受信してアナログ電気信号に変換する複数の受信素子と、
前記アナログ電気信号を基準クロック信号ごとにサンプリングしてシリアルデータとしてのデジタル電気信号に変換し、フレームクロック信号と共に前記シリアルデータを出力するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器より前記フレームクロック信号および前記シリアルデータが入力され、前記シリアルデータをパラレルデータに変換するデータ処理装置と、
を有し、前記データ処理装置からの出力データを用いて画像データを生成する音響波取得装置であって、
前記データ処理装置は、
前記複数の受信素子のそれぞれに対応する前記パラレルデータを、前記フレームクロック信号と同じ周波数の書き込みクロック信号ごとに記憶する複数の第１のメモリと、
前記第１のメモリが前記パラレルデータの記憶を開始するのと同時に、前記書き込みクロック信号のカウントを開始するカウント手段と、
前記カウント手段のカウント値を前記基準クロック信号の複数倍の周波数を持つ参照クロック信号ごとに記憶する第２のメモリと、
前記第２のメモリに記憶された値が、所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段と、
を有することを特徴とする音響波取得装置。
【請求項３】
前記判定手段によって、前記第２のメモリに記憶された値が前記所定の範囲にないと判定された場合、前記タイミングずれを補正するように前記複数の第１のメモリからの読み出しアドレスを補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の音響波取得装置。
【請求項４】
前記判定手段によって、前記第２のメモリに記憶された値が前記所定の範囲にないと判定された場合、前記タイミングずれを補正するように前記画像データを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の音響波取得装置。
【請求項５】
被検体を伝播した音響波とは、光を照射された被検体から発生する音響波である
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【請求項６】
被検体を伝播した音響波とは、被検体に送信された音響波が反射したものである
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【請求項１】
被検体を伝搬した音響波を受信してアナログ電気信号に変換する複数の受信素子と、
前記アナログ電気信号を基準クロック信号ごとにサンプリングしてシリアルデータとしてのデジタル電気信号に変換し、フレームクロック信号と共に前記シリアルデータを出力するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器より前記フレームクロック信号および前記シリアルデータが入力され、前記シリアルデータをパラレルデータに変換するデータ処理装置と、
を有し、前記データ処理装置からの出力データを用いて画像データを生成する音響波取得装置であって、
前記データ処理装置は、
前記複数の受信素子のそれぞれに対応する前記パラレルデータを、前記フレームクロック信号と同じ周波数の書き込みクロック信号ごとに記憶する複数の第１のメモリと、
前記第１のメモリが前記パラレルデータの記憶を開始する前から、前記基準クロック信号の複数倍の周波数を持つ参照クロック信号のカウントを開始するカウント手段と、
前記カウント手段のカウント値を前記書き込みクロック信号ごとに記憶する第２のメモリと、
前記第２のメモリに記憶された値が、所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段と、
を有することを特徴とする音響波取得装置。
【請求項２】
被検体を伝搬した音響波を受信してアナログ電気信号に変換する複数の受信素子と、
前記アナログ電気信号を基準クロック信号ごとにサンプリングしてシリアルデータとしてのデジタル電気信号に変換し、フレームクロック信号と共に前記シリアルデータを出力するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器より前記フレームクロック信号および前記シリアルデータが入力され、前記シリアルデータをパラレルデータに変換するデータ処理装置と、
を有し、前記データ処理装置からの出力データを用いて画像データを生成する音響波取得装置であって、
前記データ処理装置は、
前記複数の受信素子のそれぞれに対応する前記パラレルデータを、前記フレームクロック信号と同じ周波数の書き込みクロック信号ごとに記憶する複数の第１のメモリと、
前記第１のメモリが前記パラレルデータの記憶を開始するのと同時に、前記書き込みクロック信号のカウントを開始するカウント手段と、
前記カウント手段のカウント値を前記基準クロック信号の複数倍の周波数を持つ参照クロック信号ごとに記憶する第２のメモリと、
前記第２のメモリに記憶された値が、所定の範囲にあるかどうかを比較しタイミングずれを判定する判定手段と、
を有することを特徴とする音響波取得装置。
【請求項３】
前記判定手段によって、前記第２のメモリに記憶された値が前記所定の範囲にないと判定された場合、前記タイミングずれを補正するように前記複数の第１のメモリからの読み出しアドレスを補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の音響波取得装置。
【請求項４】
前記判定手段によって、前記第２のメモリに記憶された値が前記所定の範囲にないと判定された場合、前記タイミングずれを補正するように前記画像データを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の音響波取得装置。
【請求項５】
被検体を伝播した音響波とは、光を照射された被検体から発生する音響波である
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【請求項６】
被検体を伝播した音響波とは、被検体に送信された音響波が反射したものである
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の音響波取得装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−１３９４７５（Ｐ２０１２−１３９４７５Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８４（Ｐ２０１１−１１８４）
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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