專利名稱：：超聲波接收模塊、方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是有關(guān)于一種超聲波接收模塊、方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：一般而言，超聲波波束成像器包括傳送端與接收端兩個(gè)部分。傳送端主要控制每一個(gè)通道所需的時(shí)序以達(dá)到波束聚焦及偏移的效果，并給予每個(gè)通道不同的權(quán)重值以提升成像品質(zhì)。接收端則針對(duì)每個(gè)通道接收到的信號(hào)進(jìn)行延遲加總(delayandsum,DAS)的動(dòng)作。所謂的延遲加總是指探頭上的各個(gè)通道相對(duì)于聚焦點(diǎn)位置的路徑長(zhǎng)度不同，因而施加延遲補(bǔ)償使得信號(hào)可以得到最大的相加性干涉。如此一來(lái)，超聲波波束成像器取得任意的信號(hào)組合以提供主控器產(chǎn)生灰階影像或是血液流動(dòng)信息等。目前某些商用超聲波成像裝置的探頭通道數(shù)依規(guī)格與應(yīng)用而不盡相同，需要進(jìn)一步考慮相容性或可擴(kuò)充性。某些裝置更對(duì)于每一通道的信號(hào)都需要一組后級(jí)的處理單元以進(jìn)行后續(xù)的成像運(yùn)算處理。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種超聲波接收模塊、方法及系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種超聲波接收模塊，包括N組位移暫存器陣列、一延遲控制器、N個(gè)先入先出緩沖器、一時(shí)間多工器、一乘法器以及一累加器，N為正整數(shù)。N組位移暫存器陣列用以分別儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)N個(gè)通道的N個(gè)回波信號(hào)，每一組位移暫存器陣列包括延遲濾波單元與用以儲(chǔ)存回波信號(hào)的串接的M個(gè)位移暫存器，M為正整數(shù)。延遲控制器用以依據(jù)一延遲表決定每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間，并給定一組系數(shù)至延遲濾波單元以對(duì)M個(gè)位移暫存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算而得到一輸出值。N個(gè)先入先出緩沖器耦接至N組位移暫存器陣列以分別暫存N個(gè)輸出值。時(shí)間多工器用以依據(jù)每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間依序切換輸出N個(gè)輸出值。乘法器用以將從時(shí)間多工器接收的輸出值乘上對(duì)應(yīng)該通道的一權(quán)重值作為一校正值。累加器用以累加N個(gè)校正值作為一成像值。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種超聲波接收方法，包括下列步驟。分別儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)N個(gè)通道的N個(gè)回波信號(hào)于N組位移暫存器陣列，每一組位移暫存器陣列包括延遲濾波單元與用以儲(chǔ)存回波信號(hào)的串接的M個(gè)位移暫存器，N及M為正整數(shù)。利用一延遲控制器給定一組系數(shù)至延遲濾波單元以對(duì)M個(gè)位移暫存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算而得到一輸出值。利用N個(gè)先入先出緩沖器以暫存N個(gè)輸出值。利用延遲控制器以依據(jù)一延遲表決定每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間，并據(jù)以控制一時(shí)間多工器依序切換輸出N個(gè)輸出值。利用一乘法器以將從時(shí)間多工器接收的輸出值乘上對(duì)應(yīng)該通道的一權(quán)重值為作一校正值。利用一累加器以累加N個(gè)校正值作為一成像值。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出一種超聲波接收系統(tǒng)，包括S個(gè)孔徑單元、一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、S個(gè)如前述的超聲波接收模塊、S個(gè)先入先出緩沖器以及一加法器，S為正整數(shù)。每一個(gè)孔徑單元包括N個(gè)孔徑元件以接收N個(gè)回波，N為正整數(shù)。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元用以轉(zhuǎn)換SXN個(gè)回波為SXN個(gè)回波信號(hào)。S個(gè)超聲波接收模塊分別對(duì)應(yīng)至S個(gè)孔徑單元，并用以得到S個(gè)成像值。S個(gè)先入先出緩沖器用以暫存S個(gè)成像值。加法器用以加總S個(gè)成像值。為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉一實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下:圖1繪示依照一實(shí)施例的超聲波接收模塊的方塊圖。圖2繪示依照一實(shí)施例的內(nèi)插運(yùn)算的示意圖。圖3繪示依照一實(shí)施例的超聲波接收系統(tǒng)的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明10:孔徑元件15:孔徑單元20:模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元100:超聲波接收模塊110_1110_4:位移暫存器陣列R1-Rm:位移暫存器114_1114_4:延遲濾波單元120:延遲控制器130_1130_4、310:先入先出緩沖器140:時(shí)間多工器150:乘法器160:累加器300:超聲波接收系統(tǒng)320:加法器。具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提出的超聲波接收模塊、方法及系統(tǒng)，每一個(gè)接收模塊可獨(dú)立處理多個(gè)通道的回波信號(hào)，且多個(gè)接收模塊可組合以處理更多通道或多線獲取(multiplelineacquisition,MLA)模式下的更多回波信號(hào)。請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示依照一實(shí)施例的超聲波接收模塊的方塊圖。于圖1中，以N等于4為例做說(shuō)明，然并不限于此，N為正整數(shù)。超聲波接收模塊100包括N組位移暫存器陣列110_1110_4、一延遲控制器120、N個(gè)先入先出(FIFO)緩沖器130_1130_4、一時(shí)間多工器140、一乘法器150以及一累加器(accumulator)160。于圖1中，N個(gè)孔徑兀件(apertureelement)10接收對(duì)應(yīng)于N個(gè)通道的N個(gè)回波。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元20轉(zhuǎn)換此N個(gè)回波為對(duì)應(yīng)于N個(gè)通道的N個(gè)回波信號(hào)。每一組位移暫存器陣列110_1110_4包括一延遲濾波單元(delayfilterunit)與串接的M個(gè)位移暫存器R1Rm，M為正整數(shù)且可由后續(xù)欲進(jìn)行的內(nèi)插處理決定M的數(shù)值。每一個(gè)通道的回波信號(hào)依時(shí)序儲(chǔ)存至對(duì)應(yīng)的位移暫存器R1-Rm中。延遲控制器120從一延遲表(delaytable)讀取所欲還原的深度點(diǎn)中每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間，并依據(jù)所需的精確度給定每個(gè)通道中延遲濾波單元對(duì)應(yīng)的一組系數(shù)，以對(duì)M個(gè)位移暫存器R1Rm的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算而得到一輸出值。其中，此組系數(shù)中的M個(gè)系數(shù)值為2的冪次方，例如為20、2'2'..。請(qǐng)參照?qǐng)D2，其繪示依照一實(shí)施例的內(nèi)插運(yùn)算的示意圖。于圖2中，iniinM為位移暫存器R1Rm中的數(shù)值，而C1Cm為延遲控制器120所給定的系數(shù)。在此實(shí)施例中，系數(shù)C1Cm為2的冪次方，搭配位移的運(yùn)算可得乘法的效果。由于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元20取樣頻率的限制，取樣后的數(shù)值其對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間僅為取樣頻率的倍數(shù)，因此需要延遲控制器120依據(jù)延遲表中的數(shù)值給定此組系數(shù)以進(jìn)行輔助的內(nèi)插運(yùn)算來(lái)得到精確的時(shí)間延遲。當(dāng)位移暫存器R1-Rm填滿之后，利用管線并行的特性，即可在每個(gè)時(shí)脈周期(ClockCycle)得到內(nèi)插運(yùn)算后的一輸出值。N個(gè)先入先出緩沖器130_1130_4耦接至N組位移暫存器陣列110_1110_4，并分別暫存N個(gè)輸出值以調(diào)節(jié)速度。由于每一個(gè)通道接收到回波的時(shí)間不同，故時(shí)間多工器140利用時(shí)間分工的方式，依據(jù)每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間依序切換輸出對(duì)應(yīng)的輸出值至后級(jí)的乘法器以進(jìn)行切趾(apodization)運(yùn)算。乘法器150將從時(shí)間多工器140接收的輸出值乘上對(duì)應(yīng)通道的一權(quán)重值以減低旁瓣(sidelobe)效應(yīng)而得到一校正值，此權(quán)重值例如由一切趾控制器所決定。當(dāng)每一個(gè)通道皆完成對(duì)應(yīng)的權(quán)重值運(yùn)算后，累加器160累加N個(gè)校正值作為一成像值。當(dāng)超聲波接收模塊可以處理的N個(gè)通道數(shù)少于實(shí)際使用的通道數(shù)時(shí)，可以使用多個(gè)超聲波接收模塊來(lái)完成波束成像。請(qǐng)參照?qǐng)D3，其繪示依照一實(shí)施例的超聲波接收系統(tǒng)的示意圖。超聲波接收系統(tǒng)300包括S個(gè)孔徑單元15、一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元20、S個(gè)超聲波接收模塊100、S個(gè)先入先出緩沖器310以及一加法器320，S為正整數(shù)。每一個(gè)孔徑單元包括N個(gè)孔徑元件以接收N個(gè)回波。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元20轉(zhuǎn)換SXN個(gè)回波為SXN個(gè)回波信號(hào)。S個(gè)超聲波接收模塊100分別對(duì)應(yīng)至S個(gè)孔徑單元10，并用以得到S個(gè)成像值。由于每一個(gè)超聲波接收模塊的處理速度不一，S個(gè)先入先出緩沖器310用以暫存S個(gè)成像值以達(dá)到時(shí)間上的一致性。是故，加法器320可以在相同時(shí)間內(nèi)加總S個(gè)成像值，以得到對(duì)應(yīng)某一個(gè)深度點(diǎn)的波束輸出。舉例來(lái)說(shuō)，若超聲波接收系統(tǒng)300對(duì)應(yīng)至32個(gè)通道，而每一個(gè)超聲波接收模塊100可以處理對(duì)應(yīng)8個(gè)通道的回波，如此僅需4組超聲波接收模塊100即可實(shí)現(xiàn)32通道的波束成象功能。若超聲波波束成像器的接收端使用1:Y的多線獲取模式，亦不用更改超聲波接收模塊100的硬件結(jié)構(gòu)而采用Y組超聲波接收模塊100即可以達(dá)到擴(kuò)充的需求。本發(fā)明更提出一種超聲波接收方法，包括下列步驟。分別儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)N個(gè)通道的N個(gè)回波信號(hào)于N組位移暫存器陣列，每一組位移暫存器陣列包括延遲濾波單元與用以儲(chǔ)存回波信號(hào)的串接的M個(gè)位移暫存器，N及M為正整數(shù)。利用一延遲控制器給定一組系數(shù)至延遲濾波單元以對(duì)M個(gè)位移暫存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算而得到一輸出值。利用N個(gè)先入先出緩沖器以暫存N個(gè)輸出值。利用延遲控制器以依據(jù)一延遲表決定每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間，并據(jù)以控制一時(shí)間多工器依序切換輸出N個(gè)輸出值。利用一乘法器以將從時(shí)間多工器接收的輸出值乘上對(duì)應(yīng)該通道的一權(quán)重值作為一校正值。利用一累加器以累加N個(gè)校正值作為一成像值。上述超聲波接收方法的原理已詳述于超聲波接收模塊100及其相關(guān)內(nèi)容中，故于此不再重述。本發(fā)明上述實(shí)施例所揭露的超聲波接收模塊、方法及系統(tǒng)，每一個(gè)接收模塊可獨(dú)立處理多個(gè)通道的回波信號(hào)，且多個(gè)接收模塊可組合以處理更多通道或多線獲取模式下的更多回波信號(hào)。此外，利用位移暫存器陣列接收回波信號(hào)不僅可以避免存儲(chǔ)器繁雜的讀寫(xiě)計(jì)算，更可利用管線并行的方式在每個(gè)時(shí)間周期內(nèi)完成內(nèi)插運(yùn)算而達(dá)到精確的延遲需求。更進(jìn)一步地，利用時(shí)間多工的方式每次切換一組通道進(jìn)行切趾運(yùn)算，可以簡(jiǎn)化成每一個(gè)超聲波接收模塊中的所有通道僅需共同一組后級(jí)的乘法器，可以有效的減少硬件資源。綜上所述，雖然本發(fā)明已以多個(gè)實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種超聲波接收模塊,包括:N組位移暫存器陣列，用以分別儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)N個(gè)通道的N個(gè)回波信號(hào)，每一組位移暫存器陣列包括一延遲濾波單元與用以儲(chǔ)存該回波信號(hào)的串接的M個(gè)位移暫存器，N及M為正整數(shù)；一延遲控制器，用以依據(jù)一延遲表決定每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間，并給定一組系數(shù)至該延遲濾波單元以對(duì)該M個(gè)位移暫存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算而得到一輸出值；N個(gè)先入先出緩沖器，耦接至該N組位移暫存器陣列以分別暫存該N個(gè)輸出值；一時(shí)間多工器，用以依據(jù)每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間依序切換輸出該N個(gè)輸出值；一乘法器，用以將從該時(shí)間多工器接收的該輸出值乘上對(duì)應(yīng)該通道的一權(quán)重值作為一校正值；以及一累加器，用以累加該N個(gè)校正值作為一成像值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波接收模塊，其中該N個(gè)回波信號(hào)是由一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換通過(guò)N個(gè)孔徑元件的N個(gè)回波而得到。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波接收模塊，其中該組系數(shù)的M個(gè)系數(shù)值各為2的冪次方。4.一種超聲波接收方法，包括:分別儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)N個(gè)通道的N個(gè)回波信號(hào)于N組位移暫存器陣列，每一組位移暫存器陣列包括一延遲濾波單元與用以儲(chǔ)存該回波信號(hào)的串接的M個(gè)位移暫存器，N及M為正整數(shù)；利用一延遲控制器給定一組系數(shù)至該延遲濾波單元以對(duì)該M個(gè)位移暫存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算而得到一輸出值；利用N個(gè)先入先出緩沖器以暫存該N個(gè)輸出值；利用該延遲控制器以依據(jù)一延遲表決定每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間，并據(jù)以控制一時(shí)間多工器依序切換輸出該N個(gè)輸出值；利用一乘法器以將從該時(shí)間多工器接收的該輸出值乘上對(duì)應(yīng)該通道的一權(quán)重值作為一校正值；以及利用一累加器以累加該N個(gè)校正值作為一成像值。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波接收方法，還包括:利用一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換通過(guò)N個(gè)孔徑元件的N個(gè)回波而得到該N個(gè)回波信號(hào)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波接收方法，其中該組系數(shù)的M個(gè)系數(shù)值各為2的冪次方。7.一種超聲波接收系統(tǒng)，包括:S個(gè)孔徑單元，每一個(gè)孔徑單元包括N個(gè)孔徑元件以接收N個(gè)回波，S及N為正整數(shù)；一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用以轉(zhuǎn)換該SXN個(gè)回波為SXN個(gè)回波信號(hào)；S個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波接收模塊，分別對(duì)應(yīng)至該S個(gè)孔徑單元，并用以得到S個(gè)成像值；S個(gè)先入先出緩沖器，用以暫存該S個(gè)成像值；以及一加法器,用以加總該S個(gè)成像值。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波接收系統(tǒng)，其中該組系數(shù)的M個(gè)系數(shù)值各為2的冪次方。全文摘要一種超聲波接收模塊、方法及系統(tǒng)。分別儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)N個(gè)通道的N個(gè)回波信號(hào)于N組位移暫存器陣列，每一組位移暫存器陣列包括延遲濾波單元與M個(gè)位移暫存器。利用一延遲控制器給定一組系數(shù)至延遲濾波單元以對(duì)M個(gè)位移暫存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算而得到一輸出值。利用N個(gè)先入先出緩沖器以暫存N個(gè)輸出值。利用延遲控制器以依據(jù)一延遲表決定每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間，并據(jù)以控制一時(shí)間多工器依序切換輸出N個(gè)輸出值。利用一乘法器以將從時(shí)間多工器接收的輸出值乘上對(duì)應(yīng)該通道的一權(quán)重值作為一校正值。利用一累加器以累加N個(gè)校正值作為一成像值。文檔編號(hào)G10K11/18GK103093749SQ201110399168公開(kāi)日2013年5月8日申請(qǐng)日期2011年12月5日優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日發(fā)明者李建儒申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院