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TW202107114A - 用於超音波資料之仰角波束成型的方法和設備 - Google Patents

用於超音波資料之仰角波束成型的方法和設備 Download PDF

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TW202107114A
TW202107114A TW109111351A TW109111351A TW202107114A TW 202107114 A TW202107114 A TW 202107114A TW 109111351 A TW109111351 A TW 109111351A TW 109111351 A TW109111351 A TW 109111351A TW 202107114 A TW202107114 A TW 202107114A
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ultrasonic
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data
circuit
memory
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TW109111351A
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English (en)
Inventor
尼瓦達 Ｊ 桑雪茲
Original Assignee
美商蝴蝶網路公司
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Abstract

在此所述的技術特點是有關用於執行超音波資料的仰角波束成型的設備及方法。仰角波束成型可藉由不同類型的控制電路來加以實施。某些控制電路可被配置以控制記憶體以使得來自不同仰角通道的超音波資料與在所述記憶體中儲存的在不同時間所收集的超音波資料加總。某些控制電路可被配置以控制一降取樣器以利用不同的相位來降取樣來自不同仰角通道的超音波資料。某些控制電路可被配置以控制直接數位合成電路以將一不同的相位偏移加到藉由所述DDS電路產生的複數信號，以用於乘上來自不同仰角通道的超音波資料。

Description

用於超音波資料之仰角波束成型的方法和設備
在此所述的技術特點是大致有關於超音波資料的收集。某些特點是有關用於超音波資料的仰角波束成型的方法及設備。相關申請案之交互參照
本申請案是根據第35號美國法典第119條(e)項主張2019年4月3日申請、具有代理人文件編號B1348.70139US00且名稱為“用於超音波資料之仰角波束成型的方法和設備”的美國專利申請案序號62/828,603的益處，所述美國專利申請案茲在此以其整體納入作為參考。
超音波探頭可被利用來執行診斷成像及/或治療，其利用具有高於人可聽見的那些聲波頻率的聲波。超音波成像可被用來看見內部的軟組織的身體結構。當超音波脈衝被發送到組織之中時，具有不同振幅的聲波可在不同的組織介面處被反射回到朝向所述探頭。這些反射的聲波接著可被記錄，並且作為一影像來顯示給操作者。所述聲音信號的強度(振幅)以及所述波行進穿過身體所花的時間可提供被用來產生超音波影像的資訊。許多不同類型的影像可利用超音波裝置來加以形成。例如，影像可被產生，其係展示組織的二維橫截面、血液流動、組織隨著時間的運動、血液的位置、特定分子的存在、組織的硬度、或是一個三維區域的解剖學。
根據一特點，一種超音波裝置被提出，其包括：處理電路；以及控制電路，其被配置以控制所述處理電路來執行仰角波束成型，其中所述控制電路以及所述處理電路被設置在所述超音波裝置中的超音波單晶片上。
根據一特點，一種超音波裝置被提出，其包括：處理電路，所述處理電路包括：記憶體；降取樣器(decimator)；直接數位合成(DDS)電路；以及控制電路。所述控制電路包括以下的至少兩個：第一控制電路，其被配置以控制所述記憶體，使得在第一時間所收集的來自第一仰角通道的第一超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第二時間所收集的超音波資料加總，並且在所述第一時間所收集的來自第二仰角通道的第二超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第三時間所收集的超音波資料加總；第二控制電路，其被配置以控制所述降取樣器以利用第一相位來降取樣來自所述第一仰角通道的所述第一超音波資料，並且利用第二相位以降取樣來自所述第二仰角通道的所述第二超音波資料；以及第三控制電路，其被配置以控制所述DDS電路以將第一相位偏移加到藉由所述DDS電路所產生的複數信號以用於乘上來自第一仰角通道的第一超音波資料，並且將第二相位偏移加到藉由所述DDS電路所產生的所述複數信號以用於乘上來自第二仰角通道的第二超音波資料。所述第一控制電路、所述第二控制電路、以及所述第三控制電路中的至少兩個是分別被配置以控制所述處理電路來實施來自所述第一及第二仰角通道中之一的超音波資料的延遲的部分。
根據一特點，一種用於執行超音波資料的仰角波束成型的設備包括記憶體以及控制電路，其被配置以控制所述記憶體，使得在第一時間所收集的來自第一仰角通道的第一超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第二時間所收集的超音波資料加總，並且在所述第一時間所收集的來自第二仰角通道的第二超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第三時間所收集的超音波資料加總。
在某些實施例中，所述控制電路被配置以控制一位址，以用於從所述記憶體讀取所儲存的超音波資料並且用於寫入所加總的超音波資料至所述記憶體。在某些實施例中，所述記憶體進一步包括一位址計數器，所述控制電路被配置以提供值至所述記憶體，並且用於從所述記憶體讀取所儲存的超音波資料以及用於寫入所加總的超音波資料至所述記憶體的所述位址是所述位址計數器的目前值以及由所述控制電路所提供的所述值的總和。在某些實施例中，所述設備進一步包括儲存複數個值的暫存器，所述複數個值分別對應於所述第一及第二仰角通道中之一，並且所述控制電路被配置以從所述複數個值之間擷取所述值。在某些實施例中，所述值包括一固定值，其在來自所述第一及第二仰角通道的超音波資料的獲得期間並不改變。在某些實施例中，所述值包括一動態值，其在來自所述第一及第二仰角通道的超音波資料的獲得期間有所改變。在某些實施例中，所述設備進一步包括動態延遲產生電路，其被配置以即時地計算所述動態值。在某些實施例中，所述設備進一步包括動態延遲產生電路，其被配置以利用一CORDIC演算法來計算所述動態值。在某些實施例中，所述設備進一步包括動態延遲產生電路，其被配置以利用分段近似來計算所述動態值。在某些實施例中，所述設備進一步包括用於在所述超音波資料的獲得之前儲存所述動態值的儲存體。
根據另一特點，一種用於執行超音波資料的仰角波束成型的設備包括一降取樣器以及控制電路，其被配置以控制所述降取樣器來利用第一相位以降取樣來自第一仰角通道的第一超音波資料，並且利用第二相位以降取樣來自第二仰角通道的第二超音波資料。
在某些實施例中，所述降取樣器包含用於決定所述降取樣器何時輸出樣本的計數器，並且所述控制電路被配置以提供值至所述計數器。在某些實施例中，所述降取樣器對於每一個仰角通道包含一個計數器。在某些實施例中，所述設備進一步包括儲存複數個值的暫存器，所述複數個值分別對應於所述第一及第二仰角通道中之一，並且所述控制電路被配置以從所述複數個值之間擷取所述值。在某些實施例中，所述值包括一固定值，其在來自所述第一及第二仰角通道的超音波資料的獲得期間並不改變。在某些實施例中，所述控制電路進一步被配置以提供一動態值至所述計數器，以用於加上所述計數器、或是從所述計數器減去，其中所述動態值是在來自所述第一及第二仰角通道的超音波資料的獲得期間改變。在某些實施例中，所述設備進一步包括動態延遲產生電路，其被配置以即時地計算所述動態值。在某些實施例中，所述設備進一步包括動態延遲產生電路，其被配置以利用一CORDIC演算法來計算所述動態值。在某些實施例中，所述設備進一步包括動態延遲產生電路，其被配置以利用分段近似來計算所述動態值。在某些實施例中，所述設備進一步包括用於在所述超音波資料的獲得之前儲存所述動態值的儲存體。在某些實施例中，所述設備進一步包括一級聯積分梳形(CIC)濾波器，其包含所述降取樣器。在某些實施例中，所述CIC濾波器包含接在所述降取樣器之後的前饋配置中的減法器及延遲級。在某些實施例中，所述控制電路進一步被配置以控制所述降取樣器以在不同的時脈週期下將樣本定時到所述減法器以及所述延遲暫存器中。在某些實施例中，所述設備進一步包括一級聯積分梳形(CIC)濾波器，其包含所述降取樣器，所述CIC濾波器包含接在所述降取樣器之後的前饋配置中的減法器及延遲級，並且所述控制電路進一步被配置以根據所述動態值來控制所述降取樣器以在不同的時脈週期下將樣本定時到所述減法器以及所述延遲暫存器中。
根據另一特點，一種用於執行超音波資料的仰角波束成型的設備包括直接數位合成(DDS)電路以及控制電路，其被配置以控制所述DDS電路以將第一相位偏移加到藉由所述DDS電路所產生的複數信號以用於乘上來自第一仰角通道的第一超音波資料，並且將第二相位偏移加到藉由所述DDS電路所產生的所述複數信號以用於乘上來自第二仰角通道的第二超音波資料。
在某些實施例中，所述DDS電路包含DDS相位計數器，並且所述控制電路被配置以提供值至所述DDS相位計數器。在某些實施例中，所述DDS電路對於每一個仰角通道包含一個DDS相位計數器。在某些實施例中，所述設備進一步包括儲存複數個值的暫存器，所述複數個值分別對應於所述第一及第二仰角通道中之一，並且所述控制電路被配置以從所述複數個值之間擷取所述值。在某些實施例中，所述值包括一固定值，其在來自所述第一及第二仰角通道的超音波資料的獲得期間並不改變。在某些實施例中，所述控制電路進一步被配置以提供一動態值至所述DDS相位計數器，以用於加上所述DDS相位計數器、或是從所述DDS相位計數器減去，其中所述動態值是在來自所述第一及第二仰角通道的超音波資料的獲得期間有所改變。在某些實施例中，所述設備進一步包括動態延遲產生電路，其被配置以即時地計算所述動態值。在某些實施例中，所述設備進一步包括動態延遲產生電路，其被配置以利用一CORDIC演算法來計算所述動態值。在某些實施例中，所述設備進一步包括動態延遲產生電路，其被配置以利用分段近似來計算所述動態值。在某些實施例中，所述設備進一步包括用於在所述超音波資料的獲得之前儲存所述動態值的儲存體。
根據另一特點，一種用於執行超音波資料的仰角波束成型的設備包括一記憶體、一降取樣器、直接數位合成(DDS)電路、以及控制電路，所述控制電路包括以下的至少兩個：第一控制電路，其被配置以控制所述記憶體，使得在第一時間所收集的來自第一仰角通道的第一超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第二時間所收集的超音波資料加總，並且在所述第一時間所收集的來自第二仰角通道的第二超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第三時間所收集的超音波資料加總；第二控制電路，其被配置以控制所述降取樣器以利用第一相位來降取樣來自所述第一仰角通道的所述第一超音波資料，並且利用第二相位以降取樣來自所述第二仰角通道的所述第二超音波資料；以及第三控制電路，其被配置以控制所述DDS電路以將第一相位偏移加到藉由所述DDS電路所產生的複數信號以用於乘上來自第一仰角通道的第一超音波資料，並且將第二相位偏移加到藉由所述DDS電路所產生的所述複數信號以用於乘上來自第二仰角通道的第二超音波資料。所述第一控制電路、所述第二控制電路、以及所述第三控制電路中的至少兩個是分別被配置以實施來自所述第一及第二仰角通道中之一的超音波資料的延遲的部分。
在某些實施例中，藉由所述第一控制電路實施的延遲的第一解析度小於藉由所述第二控制電路實施的延遲的第二解析度。在某些實施例中，藉由所述第一控制電路實施的延遲的第一解析度小於藉由所述第三控制電路實施的延遲的第三解析度。在某些實施例中，藉由所述第二控制電路實施的延遲的第二解析度小於藉由所述第三控制電路實施的延遲的第三解析度。在某些實施例中，所述設備進一步包括至少一類比至數位轉換器(ADC)，其被配置以fADC 的速率來數位地轉換來自所述第一及第二仰角通道的所述超音波資料，所述降取樣器的降取樣率是D，並且藉由所述第一控制電路實施的延遲的第一解析度是D/fADC 。在某些實施例中，所述設備進一步包括至少一類比至數位轉換器(ADC)，其被配置以fADC 的速率來數位地轉換來自所述第一及第二仰角通道的超音波資料，並且藉由所述第二控制電路實施的延遲的第二解析度是1/fADC 。在某些實施例中，所述DDS電路被配置以產生具有頻率fDDS 的正弦波形，所述DDS電路包含具有BDDS 的解析度的DDS相位計數器，並且藉由所述第三控制電路實施的延遲的第三解析度是1/(fDDS BDDS )。
在某些實施例中，所述延遲包含第一延遲部分，其包括被截切至所述第一控制電路的第一解析度的一最接近倍數的所述延遲，留下第一剩餘部分，其中所述第一延遲部分是藉由所述第一控制電路來加以實施；第二延遲部分，其包括被截切至所述第二控制電路的第二解析度的一最接近倍數的所述第一剩餘部分，留下第二剩餘部分，其中所述第二延遲部分是藉由所述第二控制電路來加以實施；以及第三延遲部分，其包括被截切至所述第三控制電路的第三解析度的一最接近倍數的所述第二剩餘部分，其中所述第三延遲部分是藉由所述第三控制電路來加以實施。在某些實施例中，所述延遲包含：第一延遲部分，其包括被截切至所述第一控制電路的第一解析度的一最接近倍數的所述延遲，留下第一剩餘部分，其中所述第一延遲部分是藉由所述第一控制電路來加以實施；以及第二延遲部分，其包括被截切至所述第二控制電路的第二解析度的一最接近倍數的所述第一剩餘部分，留下第二剩餘部分，其中所述第二延遲部分是藉由所述第二控制電路來加以實施。在某些實施例中，所述延遲包含第一延遲部分，其包括被截切至所述第一控制電路的第一解析度的一最接近倍數的所述延遲部分，留下第一剩餘部分，其中所述第一延遲部分是藉由所述第一控制電路來加以實施；以及第三延遲部分，其包括被截切至所述第三控制電路的第三解析度的一最接近倍數的所述第一剩餘部分，其中所述第三延遲部分是藉由所述第三控制電路來加以實施。在某些實施例中，所述延遲包含第二延遲部分，其包括被截切至所述第二控制電路的第二解析度的一最接近倍數的所述延遲，留下第二剩餘部分，其中所述第二延遲部分是藉由所述第二控制電路來加以實施；以及第三延遲部分，其包括被截切至所述第三控制電路的第三解析度的一最接近倍數的所述第二剩餘部分，其中所述第三延遲部分是藉由所述第三控制電路來加以實施。
根據另一特點，一種用於執行超音波資料的仰角波束成型的設備包括一記憶體、直接數位合成(DDS)電路、以及控制電路，所述控制電路包括第一控制電路，其被配置以控制所述記憶體，使得在第一時間所收集的來自第一仰角通道的第一超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第二時間所收集的超音波資料加總，並且在所述第一時間所收集的來自第二仰角通道的第二超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第三時間所收集的超音波資料加總；以及第二控制電路，其被配置以控制所述DDS電路以將第一相位偏移加到藉由所述DDS電路所產生的複數信號以用於乘上來自第一仰角通道的第一超音波資料，並且將第二相位偏移加到藉由所述DDS電路所產生的所述複數信號以用於乘上來自第二仰角通道的第二超音波資料，其中所述第一控制電路以及所述第二控制電路分別被配置以實施來自所述第一及第二仰角通道中之一的超音波資料的延遲的部分。
在某些實施例中，藉由所述第一控制電路實施的延遲的第一解析度小於藉由所述第二控制電路實施的延遲的第二解析度。在某些實施例中，所述設備進一步包括至少一類比至數位轉換器(ADC)，其被配置以fADC 的速率來數位地轉換來自所述第一及第二仰角通道的所述超音波資料，所述降取樣器的降取樣率是D，並且藉由所述第一控制電路實施的延遲的第一解析度是D/fADC 。
在某些實施例中，所述DDS電路被配置以產生具有頻率fDDS 的正弦波形，所述DDS電路包含具有BDDS 的解析度的DDS相位計數器，並且藉由所述第二控制電路實施的延遲的第二解析度是1/(fDDS BDDS )。在某些實施例中，所述延遲包含第一延遲部分，其包括被截切至所述第一控制電路的第一解析度的一最接近倍數的所述延遲，留下第一剩餘部分，其中所述第一延遲部分是藉由所述第一控制電路來加以實施；以及第二延遲部分，其包括被截切至所述第二控制電路的第二解析度的一最接近倍數的所述第一剩餘部分，留下第二剩餘部分，其中所述第二延遲部分是藉由所述第二控制電路來加以實施。
根據另一特點，一種設備，其包括控制電路以用於控制在手持式超音波探頭中的處理電路以執行仰角波束成型。在某些實施例中，所述控制電路以及所述處理電路被設置在所述手持式超音波探頭中的超音波單晶片上。
根據另一特點，一種設備，其包括控制電路以用於控制處理電路以在超音波資料上執行仰角波束成型，其中所述處理電路是在資料路徑的的部分中，其在所述超音波資料進行類比至數位的轉換之後，並且在所述超音波資料至記憶體的儲存之前。
某些特點包含一種執行所述動作的方法，所述設備被配置以執行所述動作。
近來在超音波技術上的進步已經使得大陣列的超音波換能器(具有沿著仰角及方位角維度的大量的換能器)能夠被納入到一積體電路之上，以形成一超音波單晶片。此種超音波單晶片可形成手持式超音波探頭的核心。所述大的超音波換能器陣列可容許此種手持式超音波探頭能夠在成像技術以及臨床使用方面具有先進的功能。針對超音波單晶片的進一步說明，可見於2017年6月19日申請並且公開為美國專利申請案公開號2017-0360399A1(並且被讓與給本申請案的受讓人)的美國專利申請案號15/626,711，其名稱為“通用的超音波成像裝置以及相關的設備及方法”，以其整體被納入在此作為參考。
例如是三維的超音波成像的某些成像技術可能需要沿著一超音波陣列的仰角維度的超音波資料的波束成型。儘管習知的仰角波束成型可在超音波探頭所耦接到的主機裝置上執行，並且可在類比域中、或是在數位資料至記憶體的儲存之後執行，但是此記載內容描述已經是超音波單晶片的資料路徑的部分，並且尤其是所述資料路徑的在類比超音波資料至數位的轉換之後，但是在超音波資料至記憶體的儲存之前的一部分的處理電路是如何可以被擴增控制電路，所述控制電路被配置以控制所述處理電路以實施仰角波束成型。例如，控制電路可控制記憶體、濾波器、以及其它信號處理電路以執行其標準操作以外的波束成型。因此，仰角波束成型可在超音波探頭本身上，並且尤其是在超音波單晶片上執行，因而執行仰角波束成型所需的額外電路數量可被降低。
應該體認到的是，在此所述的實施例可用許多方式的任一種來加以實施。特定的實施方式的例子只是為了舉例說明的目的而被提供在以下。應該體認到的是，這些實施例以及所提供的特點/功能可個別地、全部一起、或是用兩個或多個的任意組合來加以利用，因為在此所述的技術特點並未在此方面受到限制。
圖1描繪用於藉由超音波裝置接收到的超音波資料的一範例的資料路徑100。所述超音波裝置可包含具有一方位角維度以及一仰角維度的一陣列的超音波換能器。所述方位角維度可以是所述換能器陣列的平行於藉由所述超音波裝置所形成的超音波影像的主要切面方向的維度。所述仰角維度可以是所述換能器陣列的正交於藉由所述超音波裝置所形成的超音波影像的主要切面方向的維度。所述資料路徑100包含處理電路103、粗略延遲控制電路114、細微延遲控制電路116、超細延遲控制電路118、固定延遲暫存器儲存電路120、以及動態延遲產生電路122。所述處理電路103包括類比至數位轉換器(ADC)102、直接數位合成(DDS)電路104、一乘法器106、一級聯積分梳形(CIC)濾波器108、記憶體110、以及一加法器112。所述資料路徑100的全部電路可以是在一手持式超音波探頭、或者例如是貼片或藥丸的另一種類型的超音波裝置中的一超音波單晶片裝置內。
應該體認到的是，在某些實施例中，在所述資料路徑100中可有電路的某些共用、且/或每一個構件可有超過在圖1中所示者更多的實例。例如，在某些實施例中，每兩個ADC 102可有一乘法器106以及一CIC濾波器108。
所述ADC 102的輸出耦接至所述乘法器106的一輸入。所述DDS電路104的輸出耦接至所述乘法器106的一第二輸入。所述乘法器106的輸出耦接至所述CIC濾波器108的輸入。所述CIC濾波器108的輸出耦接至所述加法器112的一輸入。所述加法器112的輸出耦接至所述記憶體110的一資料輸入(DIN)端子。所述記憶體110的一資料輸出(DOUT)端子耦接至所述加法器112的一第二輸入。所述超細延遲控制電路118耦接至所述DDS電路104的一輸入。所述細微延遲控制電路116耦接至所述CIC濾波器108的一輸入。所述粗略延遲控制電路114耦接至所述記憶體110的一位址(ADDR)輸入。所述固定延遲暫存器儲存電路120耦接至所述超細延遲控制電路118、所述細微延遲控制電路116、以及所述粗略延遲控制電路114的輸入。所述動態延遲產生電路122耦接至所述超細延遲控制電路118、所述細微延遲控制電路116、以及所述粗略延遲控制電路114的輸入。
所述ADC 102可被配置以轉換類比超音波資料成為數位超音波資料。所述ADC 102的每一個可被配置以轉換藉由一不同的仰角通道接收到的類比超音波資料。例如，在沿著一超音波換能器陣列的仰角維度的不同位置處可有多個超音波換能器，並且所述ADC 102的每一個可被配置以轉換來自所述超音波換能器中之一的超音波資料。作為另一例子的是，在沿著一超音波換能器陣列的仰角維度的不同位置處可有多個群組的超音波換能器，並且所述ADC 102的每一個可被配置以轉換來自所述超音波換能器群組中之一的超音波資料。儘管圖1描繪四個ADC 102用於四個仰角通道，但是可有更多或較少的仰角通道，並且因此可有更多或較少的ADC 102。
所述DDS電路104可被配置以轉換來自所述ADC 102的超音波資料(在其已經被數位化之後)的頻率。例如，若來自所述ADC 102的超音波資料佔用某一頻帶的頻率，則所述DDS電路104可被配置以調變來自所述ADC 102的超音波資料，使得其佔用一不同頻帶的頻率，例如是具有一較低中心頻率的一頻帶的頻率。所述DDS電路104可被配置以產生用於形成一複數信號
Figure 02_image001
的數位正弦波形，其中ωDDS = 2πfDDS 是所關注的中心頻率。為了產生這些數位正弦波形，所述DDS電路104可包含一DDS相位計數器(或是如同將會在以下加以描述的，超過一個的DDS相位計數器)。所述DDS相位計數器的值可被用在正弦及/或餘弦查看電路，以產生所述複數信號
Figure 02_image001
的正弦及餘弦部分。所述DDS相位計數器的增量值可以是成比例於1/ωDDS 。
所述乘法器106可被配置以相乘來自所述ADC 102的超音波資料(在其已經被數位化之後)與利用藉由所述DDS電路所產生的正弦波形的複數信號
Figure 02_image001
。尤其，為了實現此乘法，所述乘法器106可使用正交調變。
所述CIC濾波器108可被配置以濾波所述超音波資料(在其已經被調變之後)。在某些實施例中，所述CIC濾波器108可被配置為一低通濾波器，以移除所述超音波資料的高頻影像。
如上所述，多個ADC 102可共用單一乘法器106以及CIC濾波器108。例如，每兩個ADC 102可有一乘法器106以及一CIC濾波器108。在此例子中，每一個乘法器106及CIC濾波器可在所述ADC 102的轉換速率的四倍下被定時。這是因為在所述乘法步驟之前可有來自一ADC 102的實數值的信號變成“同相”(實數)以及“反相”(複數)部分的轉換。因此，兩個ADC 102的輸出可能導致有兩個實數信號以及兩個虛數信號，亦即總數4個信號在所述ADC 102的轉換速率的四倍下被處理。這些信號的每一個接著可管線化到單一乘法器106的乘法級中，並且接著到所述CIC濾波器108中。
圖2更詳細描繪根據在此所述的某些實施例的CIC濾波器108。所述CIC濾波器108包含一系列的積分器級224、接著是一降取樣器226、接著是一系列的梳狀級228。所述積分器級224的每一個包含具有回授配置的具有延遲1的一延遲級232以及一加法器230。所述梳狀級228的每一個包含具有前饋配置的具有延遲M的一延遲級234以及一減法器236。所述CIC濾波器108被配置以濾波器一信號x(t)，以產生一經濾波的信號y(t)。所述降取樣器226具有降取樣率D。因此，若在所述CIC濾波器108的輸入的超音波資料的速率是fADC (亦即，所述ADC 102的取樣速率)，則在所述CIC濾波器108的輸出(並且因此在所述記憶體110的輸入)的超音波資料的速率可以是fADC /D。所述降取樣器226可包含一計數器(或是如同將會在以下加以描述的，超過一個的計數器)，其是以所述超音波資料進入所述CIC濾波器108的速率而從0計數到一臨界值，並且當所述計數器到達所述臨界值時，所述降取樣器226可從所述積分器級224的最後一個取樣所述超音波資料，輸出該樣本至所述梳狀級228的第一個，並且重置所述計數器。
回到圖1，所述記憶體110可被配置以儲存所述超音波資料(在其已經被濾波之後)。在某些實施例中，所述記憶體110可被配置為一靜態隨機存取記憶體(SRAM)，儘管其它類型的記憶體亦可被使用。所述記憶體110可包含一位址計數器，其根據以超音波資料被輸入至所述記憶體110的速率(尤其是fADC /D)來運行的一時脈來增量。所述記憶體110可被配置以在所述DOUT端子輸出被儲存在所述記憶體110中的在所述位址計數器以及所述ADDR端子所提供的資料的總和的一位址處的資料。所述記憶體110可被配置以將在所述DIN端子被輸入的資料寫入至所述記憶體110中的在所述位址計數器以及所述ADDR端子所提供的資料的總和的位址處。
所述加法器112可被配置以將所述超音波資料(在其已經被濾波之後)加到在所述記憶體110的DOUT輸出處的已經從所述記憶體110的一特定位址(根據所述ADDR端子)被擷取的資料，並且在所述記憶體110的DIN輸入處提供所述總和以被寫入所述記憶體110的相同位址。因此，所述加法器112以及記憶體110可被配置為累加電路。若在所述ADDR端子所提供的資料是0，則所述記憶體110可累加在所述記憶體110中的目前位址的資料。若在所述ADDR端子所提供的資料不是零，則所述記憶體110可累加在所述記憶體110中的目前位址之前或是之後的一位址的資料。
所述粗略延遲控制電路114、所述細微延遲控制電路116、以及所述超細延遲控制電路118可被配置以控制所述處理電路103來實施仰角波束成型。尤其，所述粗略延遲控制電路114、所述細微延遲控制電路116、以及所述超細延遲控制電路118可被配置以引入延遲到不同的仰角通道接收到的超音波資料中，並且用於不同的仰角通道的延遲可以是不同的。
所述粗略延遲控制電路114可被配置以引入在比所述細微延遲控制電路116及超細延遲控制電路118較粗略的解析度下的延遲。所述粗略延遲控制電路114可控制所述記憶體110，使得來自不同仰角通道的超音波資料可與在所述記憶體110中儲存的在不同時間所收集的超音波資料加總。例如，在時間t1 所收集的來自一仰角通道的超音波資料可與在所述記憶體110中儲存的在時間t2 所收集的超音波資料加總，而在時間t1 所收集的來自另一仰角通道的超音波資料可與在所述記憶體110中儲存的在時間t3 所收集的超音波資料加總。因此，所述粗略延遲控制電路114可藉由改變在所述記憶體110中的用於來自所述仰角通道的每一個(亦即，來自所述ADC 102的每一個)的超音波資料的目標位址來實施延遲。由於在所述記憶體110中的每一個位址可根據所述位址計數器而對應於一時間，所述位址計數器以fADC /D的速率運行，因此由所述粗略延遲控制電路114所提供的最小延遲解析度可以是D/fADC 。
為了實施在超音波資料獲得的開始時被決定並且在整個所述獲得期間並不改變的一固定延遲，所述固定延遲暫存器儲存電路120可包含針對所述仰角通道的每一個儲存一值的一暫存器。對於來自每一個仰角通道的超音波資料，所述粗略延遲控制電路114可從所述固定延遲暫存器儲存電路120擷取對應於所述仰角通道的值，並且將其提供在所述記憶體110的ADDR端子。如上所述，所述記憶體110可被配置以累加在所述記憶體110中的在所述位址計數器以及在所述ADDR端子提供的資料的總和的一位址處的資料。由於在所述記憶體110中的每一個位址可根據所述位址計數器而對應於一時間，因此累加在所述記憶體110中的在所述記憶體110中的目前位址之後的一位址的資料可對應於引入一延遲(其可以是一前進或是一延緩)到所述記憶體110中正被累加的資料。為了實施在整個所述獲得期間改變的一動態延遲，在某些實施例中，所述動態延遲產生電路122可被配置以提供對應於所述仰角通道的一動態值至所述粗略延遲控制電路114，而不是所述固定延遲暫存器儲存電路120提供一固定值。在某些實施例中，所述動態延遲產生電路122可被配置以提供一動態值至所述粗略延遲控制電路114，其可被配置以在提供所產生的總和至所述記憶體110的ADDR端子之前將對於由所述固定延遲暫存器儲存電路120所提供的固定延遲增加或減去所述動態值。
所述細微延遲控制電路116可被配置以引入在比所述超細延遲控制電路118較粗略的一解析度，但是在比所述粗略延遲控制電路114較細微的一解析度下的延遲。所述細微延遲控制電路116可控制所述CIC濾波器108，使得來自不同仰角通道的超音波資料可利用不同的相位而被降取樣。換言之，來自一仰角通道的超音波資料可利用一相位而被降取樣，並且來自另一仰角通道的超音波資料可利用另一相位而被降取樣。當降取樣時，在所述CIC濾波器108中的降取樣器226可具有D種選擇(其中D是所述降取樣器226的降取樣率)，以供所述輸出樣本饋送至所述梳狀級228。用於所述輸出樣本的不同選擇可有效地實施一延遲。例如，若D = 4，則所述降取樣器226可饋送來自一仰角通道的超音波資料的具有指標0、4、8等的樣本至所述梳狀級228，而所述降取樣器226可饋送來自另一仰角通道的超音波資料的具有指標1、5、9等的樣本至所述梳狀級228。在包含一CIC濾波器108的共用的某些實施例中，為了對於所述輸出樣本作出不同的選擇，所述降取樣器226可包含多個計數器，每一個所共用的仰角通道各有一個，並且所述計數器的每一個可被初始化至一不同值。當所述降取樣器226處理來自一仰角通道的資料，並且所述仰角通道的計數器到達一臨界值時，所述降取樣器226可輸出一樣本。在包含一CIC濾波器108的共用的某些實施例中，為了對於所述輸出樣本作出不同的選擇，所述降取樣器226可包含單一計數器以及一加法器，其被配置以將所述計數器值加到正被處理的仰角通道所特有的一值。當來自所述加法器的總和到達一臨界值時，所述降取樣器226可輸出一樣本。由於進入所述CIC濾波器108的超音波資料的速率是fADC ，因此由所述細微延遲控制電路116所提供的最小延遲解析度可以是1/fADC 。
為了實施在超音波資料獲得的開始時被決定並且在整個所述獲得期間並不改變的一固定延遲，所述固定延遲暫存器儲存電路120可具有一暫存器，其針對於所述仰角通道的每一個儲存一值。針對於來自每一個仰角通道的超音波資料，所述細微延遲控制電路116可從所述固定延遲暫存器儲存電路120擷取對應於所述仰角通道的值。在某些實施例中，所述細微延遲控制電路116可提供所述值至所述降取樣器226的專用於該仰角通道的一計數器。在某些實施例中，所述細微延遲控制電路114可提供所述值至一加法器，其被配置以將所述值加到所述降取樣器226的單一計數器的值。為了實施在整個所述獲得期間有所改變的一動態延遲，在某些實施例中，所述動態延遲產生電路122可被配置以提供對應於所述仰角通道的一動態值至所述細微延遲控制電路116，並且所述細微延遲控制電路116可被配置以從對應於所述仰角通道的計數器增加或減去此動態值。此可使得所述計數器較早或較晚輸出一樣本。較早輸出一樣本可對應於一縮短延遲，而較晚輸出一樣本可對應於一增長延遲。若所述細微延遲控制電路116被配置以在降取樣的輸出樣本之間單純增量或減量一計數器，則此可能會由於在所述梳狀級228中的減法器236利用一不正確的“過去”值而造成一“假信號(glitch)”。為了減輕此問題，所述細微延遲控制電路116可被配置以分開被傳送至第一延遲暫存器234的值、以及被傳送至所述第一減法器236的值。尤其，所述細微延遲控制電路116可被配置以確保被傳送至所述第一減法器236的值相對從所述第一延遲暫存器234出來的樣本是同相的，並且確保進入所述第一延遲暫存器234的樣本反映所要的新相位調整(phasing)。換言之，所述細微延遲控制電路116可被配置以控制所述降取樣器226在不同的時脈週期下饋送樣本至所述第一減法器236以及所述第一延遲暫存器234。
舉例而言，考量所述降取樣器226的降取樣率是D = 3，所述第一延遲暫存器234的延遲是M = 2，並且1樣本的動態延緩延遲是所要的。因此，所述細微延遲控制電路116可被配置以從所述降取樣計數器減去1，使得所述降取樣計數器重新對準到一較晚的相位調整。所述降取樣器226先前已可發出每一個樣本指標是i = 0 mod 3的樣本，但是在引入所述動態延遲之後，所述降取樣器226可發出樣本指標是i = 1 mod 3的樣本。然而，所述梳狀級228可被填入與原始相位對準的樣本。因此，對於接下來的M = 2的輸出樣本，所述細微延遲控制電路116可被配置以控制所述降取樣器226以輸出對準至新相位的一樣本到所述第一延遲暫存器234中，但是輸出與先前的相位對準的一樣本到所述第一減法器236中。例如，若所述降取樣器226已經饋送具有指標0及3的樣本到所述第一延遲暫存器234中，則在1的動態延遲的引入之後，所述細微延遲控制電路116可控制所述降取樣器226以饋送具有指標6及9的樣本到所述減法器236中，但是饋送具有指標7及10的樣本到所述第一延遲暫存器234中，在此之後，所述細微延遲控制電路116可控制所述降取樣器226繼續利用所述新相位。此例子被描繪在以下的表中：
ADC樣本指標 細微延遲 輸出樣本指標至減法器 輸出樣本指標至第一延遲暫存器
0 0 0 0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 3 3
4 0 3 3
5 0 3 3
6 1 6 7
7 1 6 7
8 1 6 7
9 1 9 10
10 1 9 10
11 1 9 10
12 1 13 13
13 1 13 13
14 1 13 13
表1：為了動態的細微延遲，藉由降取樣器而被饋送至所述減法器以及第一延遲暫存器的樣本指標的例子
應該體認到的是，在此實施的延遲值只能夠在M個輸出樣本之後才生效，因為在所述動態延遲的引入時點，在所述CIC濾波器108的管線中可能已經有M個具有先前的延遲值的樣本。所述粗略延遲控制電路114、所述細微延遲控制電路116、以及所述超細延遲控制電路118可協調動態延遲的引入，使得所述細微延遲相對所述粗略或超細延遲是早M個樣本被引入。
所述超細延遲控制電路118可被配置以引入在比所述粗略延遲控制電路114以及所述細微延遲控制電路116更細的一解析度下的延遲。所述超細延遲控制電路118可被配置以控制所述DDS電路104以將一不同相位偏移加到藉由所述DDS電路104產生的複數信號，以用於乘上來自不同仰角通道的超音波資料。換言之，一相位偏移可被加到來自一仰角通道的超音波資料，並且另一相位偏移可被加到來自另一仰角通道的超音波資料。對於窄頻帶信號或是小延遲τ而言，f(t-τ) ≈ e-iωτ f(t)。換言之，一信號f(t)的一延遲τ可藉由將f(t)乘上e-iωτ 來加以實施。如上所述，所述DDS電路104以及所述乘法器106可以是已經被配置以將所述超音波資料乘上
Figure 02_image003
。所述超細延遲控制電路118可被配置以藉由對於每一個仰角通道將一不同偏移加到用於乘法的波形來實施一延遲，因而所述超音波資料變成是乘上
Figure 02_image005
。例如，來自一仰角通道的超音波資料可乘上
Figure 02_image007
，來自另一仰角通道的超音波資料可乘上
Figure 02_image009
。如上所述，為了產生數位正弦波形以用於形成複數信號，所述DDS電路104可包含一DDS相位計數器，所述DDS相位計數器的值可被用在正弦及/或餘弦電路。在包含一乘法器106的共用的某些實施例中，所述DDS電路104可包含多個DDS相位計數器，每一個共用的仰角通道各有一個，並且所述DDS相位計數器的每一個可被初始化至一不同值，在其被所述DDS電路104利用之際，其提供所述延遲τ。當所述乘法器106正在處理來自一特定仰角通道的資料時，所述乘法器106可將所述資料乘以根據來自所述DDS電路104在利用所述仰角通道的DDS相位計數器時的波形所形成的一複數信號。在包含一乘法器106的共用的某些實施例中，所述DDS電路104可包含單一DDS相位計數器以及一加法器，其被配置以將所述DDS相位計數器值加到至正被處理的仰角通道專用的一值。
為了實施在超音波資料獲得的開始時被決定並且在整個所述獲得期間並不改變的一固定延遲，所述固定延遲暫存器儲存電路120可具有一暫存器，其針對於所述仰角通道的每一個儲存一值。對於來自每一個仰角通道的超音波資料，所述超細延遲控制電路118可被配置以從所述固定延遲暫存器儲存電路120擷取對應於所述仰角通道的值。在某些實施例中，所述超細延遲控制電路118可被配置以提供所述值至所述DDS電路104中專用於該仰角通道的一DDS相位計數器。在某些實施例中，所述超細延遲控制電路118可被配置以提供所述值至一加法器，其被配置以將所述值加到所述DDS電路104的單一DDS相位計數器的值。由所述超細延遲控制電路118提供的最小延遲解析度可受限於所述DDS相位計數器的解析度BDDS ，使得所述最小延遲解析度是1/(fDDS BDDS )。
為了實施在整個所述獲得期間改變的一動態延遲，在某些實施例中，所述動態延遲產生電路122可被配置以提供對應於所述仰角通道的一動態值至所述超細延遲控制電路118，並且所述超細延遲控制電路118可被配置以從對應於所述仰角通道的DDS相位計數器增加或減去此動態值。
在某些實施例中，在所述固定延遲暫存器儲存電路120中的暫存器可儲存用於每一個仰角通道的值，使得用於一仰角通道的一任意延遲ΔT可被分解成Δtcoarse 、ΔTfine 、ΔThyperfine ，其中ΔT = ΔTcoarse + ΔTfine + ΔThyperfine 。ΔTcoarse 可藉由截切ΔT至D/fADC 的最接近倍數，並且據此選擇用於所述粗略延遲暫存器的一值而被計算出。等於在ΔT以及D/fADC 的最接近倍數之間的差值的第一剩餘部分可被計算出。ΔTfine 可藉由截切所述第一剩餘部分至1/fADC 的最接近倍數，並且據此選擇用於所述細微延遲暫存器的一值而被計算出。等於在所述第一剩餘部分以及1/fADC 的最接近倍數之間的差值的第二剩餘部分可被計算出。ΔThyperfine 可藉由截切所述第二剩餘部分至最接近的DDS相位偏移，並且據此選擇用於所述超細延遲暫存器的一值而被計算出。在某些實施例中，粗略、細微、以及超細延遲的一子集合可被利用。例如，若只有粗略及超細延遲被利用，於是ΔTcoarse 可如上所述地被計算出，而ΔThyperfine 可藉由截切所述第一剩餘部分至最接近的DDS相位偏移，並且據此選擇用於所述超細延遲暫存器的一值而被計算出。
在某些實施例中，所述粗略延遲控制電路114、所述細微延遲控制電路116、以及所述超細延遲控制電路118的一子集合可被預設在所述資料路徑100中。例如，所述資料路徑100可不包含所述粗略延遲控制電路114、不包含所述細微延遲控制電路116、不包含所述超細延遲控制電路118、不包含所述粗略延遲控制電路114或細微延遲控制電路116、不包含所述粗略延遲控制電路114或超細延遲控制電路118、或是不包含所述細微延遲控制電路116或超細延遲控制電路118。
在某些實施例中，所述動態時間延遲τ可根據以下“至來源的距離”方程式而被計算出：
τ(t, y) =
Figure 02_image011
=
Figure 02_image013
=
Figure 02_image015
，其中y是每一仰角通道固定的，c是音速，並且t代表目前樣本的時間並且動態地演進。
在某些實施例中，用於每一個樣本所需的動態延遲參數可被儲存(例如，儲存在動態延遲暫存器電路中(未顯示在圖式中))。在某些實施例中，所述動態延遲產生電路122可被配置以即時地計算所述動態延遲，其可能牽涉到某些近似。一旦所述動態延遲產生電路122已經計算出τ，所述動態延遲產生電路122可被配置以用上述方式來將τ拆開成為粗略、細微、及/或超細延遲以得到ΔTcoarse 、ΔTfine 、以及ΔThyperfine ，並且提供這些動態延遲至所述粗略延遲控制電路114、所述細微延遲控制電路116、及/或所述超細延遲控制電路118。
在某些實施例中，所述動態延遲產生電路122可被配置以利用一CORDIC(座標旋轉數位電腦)演算法，以即時地計算τ。在此種實施例中，所述CORDIC旋轉向量的x分量可從以上的動態延遲方程式被初始化至t，並且所述y可從以上的動態延遲方程式被初始化至y/c。對於所述向量的每一個連續旋轉，所述向量的x及y分量可根據以下方程式而被計算出：
xi+1 = xi - yi · di · 2-1
yi+1 = yi + xi · di · 2-1
若yi ≥ 0，則di = -1，若yi ＜ 0，則di = 1。
在連續旋轉下，Y可逼近0，並且x可逼近A
Figure 02_image017
。因此，所述動態延遲產生電路122可藉由利用所述CORDIC演算法以計算x來計算
Figure 02_image017
。在某些實施例中，所述增益因數A根據利用所述CORDIC演算法所執行的疊代數量而可以是固定的。在某些實施例中，包含一乘法器、或是一固定移位及相加電路的電路可被配置以從所述計算消除此增益因數A。在某些實施例中，軟體可被配置以從所述計算消除此增益因數A。在執行這些計算中，所述動態延遲產生電路122可利用所述演變速率t而被程式化、或是可導出其(例如，利用一乘法器以及一可程式化的ADC時脈速率、或是利用軟體以及一暫存器)。所述動態延遲產生電路122可利用對於y/c的值而被程式化，以容許有不同的音速或是校正透鏡效應。
在某些實施例中，所述動態延遲產生電路122可被配置以利用分段線性近似來計算τ。在此種實施例中，一查看表可針對於沿著在以上針對τ的方程式所表示的延遲曲線的關鍵點來儲存值，並且所述動態延遲產生電路122可利用線性內插法來計算沿著所述延遲曲線的其它點的值。尤其，在一給定的時間延遲t0 附近，針對於τ的方程式在一時間t0 +t可根據以下方程式來加以近似：
τ(t0 + t, y) ≈ τ(t0 , y) +
Figure 02_image019
= τ(t0 , y) + γ(t0 , y)t，其中γ(t0 , y) =
Figure 02_image021
。
所述查看表(其例如可被儲存在未顯示於圖式中的動態延遲暫存器電路內)可針對於沿著在以上針對τ的方程式所表示的延遲曲線的數個點t0 來儲存τ(t0 , y)以及γ(t0 , y)。在某些實施例中，所述動態延遲產生電路122可利用一可變速率累加器來計算γ(t0 , y)t。此累加器可以是可變速率的，其在於其可以是一可實施不同斜率的計數器。在某些實施例中，可利用較高階的多項式近似。在此種實施例中，多個計數器可被利用，其中計數器的數量是依據所述階而定，並且一個計數器的增量值(亦即，所述計數器在一時脈週期增量的量)可來自另一計數器的輸出。
在某些實施例中，可利用用於延遲的更複雜方程式，例如是考量透鏡曲率或是利用使聚焦區的尺寸增加的近似的方程式。在某些實施例中，可利用在任意時間下給予任意延遲的一記憶體。
圖3描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑300。所述資料路徑300是與所述資料路徑100相同的，不同之處在於所述資料路徑300缺少所述細微延遲控制電路116。因此，所述粗略延遲控制電路114以及所述超細延遲控制電路118可被配置以控制所述處理電路103以實施仰角波束成型。在某些實施例中，在所述固定延遲暫存器儲存電路120中的暫存器可儲存針對於每一個仰角通道的值，使得針對於一仰角通道的一任意延遲ΔT可被分解成ΔTcoarse 以及ΔThyperfine ，其中ΔT = ΔTcoarse + ΔThyperfine 。ΔTcoarse 可藉由截切ΔT至D/fADC 的最接近倍數，並且據此選擇用於所述粗略延遲暫存器的一值而被計算出。等於在ΔT以及D/fADC 的最接近倍數之間的差值的第一剩餘部分可被計算出。ΔThyperfine 可藉由截切所述第一剩餘部分至最接近的DDS相位偏移，並且據此選擇用於所述超細延遲暫存器的一值而被計算出。
圖4描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑400。所述資料路徑300是與所述資料路徑100相同的，不同之處在於所述資料路徑400缺少所述超細延遲控制電路118。因此，所述粗略延遲控制電路114以及所述細微延遲控制電路116可被配置以控制所述處理電路103以實施仰角波束成型。在某些實施例中，在所述固定延遲暫存器儲存電路120中的暫存器可儲存針對於每一個仰角通道的值，使得針對於一仰角通道的一任意延遲ΔT可被分解成ΔTcoarse 以及ΔTfine ，其中ΔT = ΔTcoarse + ΔTfine 。ΔTcoarse 可藉由截切ΔT至D/fADC 的最接近倍數，並且據此選擇用於所述粗略延遲暫存器的一值而被計算出。等於在ΔT以及D/fADC 的最接近倍數之間的差值的第一剩餘部分可被計算出。ΔTfine 可藉由截切所述第一剩餘部分至1/fADC 的最接近倍數，並且據此選擇用於所述細微延遲暫存器的一值而被計算出。
圖5描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑500。所述資料路徑500是與所述資料路徑100相同的，不同之處在於所述資料路徑500缺少所述粗略延遲控制電路114。因此，所述細微延遲控制電路116以及所述超細延遲控制電路118可被配置以控制所述處理電路103以實施仰角波束成型。在某些實施例中，在所述固定延遲暫存器儲存電路120中的暫存器可儲存針對於每一個仰角通道的值，使得針對於一仰角通道的一任意延遲ΔT可被分解成ΔTfine 以及ΔThyperfine ，其中ΔT = ΔTfine + ΔThyperfine 。ΔTfine 可藉由截切所述ΔT至1/fADC 的最接近的倍數，並且據此選擇用於所述細微延遲暫存器的一值而被計算出。等於在ΔT以及D/fADC 的最接近倍數之間的差值的第一剩餘部分可被計算出。ΔThyperfine 可藉由截切所述第一剩餘部分至最接近的DDS相位偏移，並且據此選擇用於所述超細延遲暫存器的一值而被計算出。
圖6描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑600。所述資料路徑600是與所述資料路徑100相同的，不同之處在於所述資料路徑600缺少所述細微延遲控制電路116以及所述超細延遲控制電路118。因此，所述粗略延遲控制電路114可被配置以控制所述處理電路103以實施仰角波束成型。用於在所述固定延遲暫存器儲存電路120中的粗略延遲暫存器的一值可根據所要的延遲ΔT來加以選擇。
圖7描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑700。所述資料路徑700是與所述資料路徑100相同的，不同之處在於所述資料路徑700缺少所述粗略延遲控制電路114以及所述超細延遲控制電路118。因此，所述細微延遲控制電路116可被配置以控制所述處理電路103以實施仰角波束成型。用於在所述固定延遲暫存器儲存電路120中的細微延遲暫存器的一值可根據所要的延遲ΔT來加以選擇。
圖8描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑800。所述資料路徑800是與所述資料路徑100相同的，不同之處在於所述資料路徑800缺少所述粗略延遲控制電路。因此，所述超細延遲控制電路118可被配置以控制所述處理電路103以實施仰角波束成型。用於在所述固定延遲暫存器儲存電路120中的超細延遲暫存器的一值可根據所要的延遲ΔT來加以選擇。
圖9描繪根據在此所述的某些實施例的在此所述的資料路徑的任一個的一下游部分的一個例子。所述記憶體110的DOUT端子耦接至通訊電路924的輸入端子。所述通訊電路924的輸出端子耦接至後置處理電路926的輸入端子。所述通訊電路924可被配置以發送來自所述記憶體110的資料至所述後置處理電路926，並且可包含例如能夠透過一通訊鏈路來發送資料的電路，所述通訊鏈路例如是通用串列匯流排(USB)通訊鏈路、串列-解串列器(SerDes)鏈路、或是無線鏈路(例如，採用所述IEEE 802.11標準的鏈路)。因此，所述通訊電路924可透過一USB通訊鏈路(例如，一電纜線)或是透過一SerDes通訊鏈路來耦接至所述後置處理電路926。所述後置處理電路926可被配置以在超音波資料已經被儲存在所述記憶體110中之後來後置處理所述超音波資料，並且可包含例如用於相加、再量化、雜訊整形、波形移除、影像形成、以及後端處理的電路。在某些實施例中，所述記憶體110以及所述通訊電路924可位在一超音波單晶片上，而所述後置處理電路926可位在所述超音波單晶片耦接到的一個別電子裝置上(例如，一現場可程式化閘陣列(FPGA)裝置)。在某些實施例中，所述記憶體110以及所述通訊電路924可位在一超音波探頭上，而所述後置處理電路926可位在所述超音波探頭耦接到的一主機裝置上。
圖10描繪根據在此所述的某些實施例的在此所述的資料路徑的任一個的一下游部分的另一個例子。所述記憶體110的DOUT端子耦接至後置處理電路1026的輸入端子。所述後置處理電路1026的輸出端子耦接至所述通訊電路1024的輸入端子。所述通訊電路1024可被配置以發送來自所述後置處理電路1026的資料至另一電子裝置，例如是主機裝置或FPGA，並且可包含例如能夠透過一通訊鏈路來發送資料的電路，所述通訊鏈路例如是通用串列匯流排(USB)通訊鏈路、串列-解串列器(SerDes)鏈路、或是無線鏈路(例如，採用所述IEEE 802.11標準的鏈路)。所述後置處理電路1026可被配置以在超音波資料已經被儲存在所述記憶體110中之後後置處理所述超音波資料，並且可包含例如用於相加、再量化、雜訊整形、波形移除、影像形成、以及後端處理的電路。在某些實施例中，所述記憶體110、所述後置處理電路1026、以及所述通訊電路1024可位在一超音波單晶片上。在某些實施例中，所述記憶體110、所述後置處理電路1026、以及所述通訊電路1024可位在一超音波探頭上。
圖11描繪根據在此所述的某些實施例的一超音波單晶片可被設置在其中的一範例的手持式超音波探頭1100。在所述手持式超音波探頭1100中的超音波單晶片可包含在此所述的任一資料路徑的全部電路。
圖12描繪根據在此所述的某些實施例的一超音波單晶片可被設置在其中的一範例的超音波貼片1200。所述超音波貼片1200耦接至一對象1202。在所述超音波貼片1200中的超音波單晶片可包含在此所述的任一資料路徑的全部電路。
圖13描繪根據在此所述的某些實施例的一超音波單晶片可被設置在其中的一範例的超音波藥丸1300。在所述超音波藥丸1300中的超音波單晶片可包含在此所述的任一資料路徑的全部電路。
所述手持式超音波探頭1100、所述超音波貼片1200、以及所述超音波藥丸1300的進一步說明可見於2017年6月19日申請的美國專利申請案號15/626,711中，其名稱為“通用的超音波成像裝置以及相關的設備及方法”，並且公開為美國專利申請案公開號20170360399 A1(並且被讓與給本申請案的受讓人)。
各種發明概念都可被體現為一或多個程序，其之例子已經加以提供。被執行作為每一個程序的部分的動作可用任何適當的方式來排序。因此，其中動作是以一不同於所描繪的順序而被執行的實施例可加以建構，其可包含同時執行某些動作，即使在舉例說明的實施例中被展示為順序動作也是如此。再者，所述程序中的一或多個可加以組合及/或省略，並且所述程序中的一或多個可包含額外步驟。
本記載內容的各種特點可單獨地、組合地、或是用並未在先前敘述的實施例中所明確論述的各種配置來加以利用，並且因此在其應用上並未受限於在先前說明中所闡述、或是在圖式中所描繪的構件的細節及配置。例如，在一實施例中敘述的特點可用任何方式來和在其它實施例中所敘述的特點加以組合。
除非另有清楚相反的指出，否則如同在此的說明書中以及在請求項中所用的不定冠詞“一”都應該被理解為表示“至少一個”。
如同在此的說明書中以及在請求項中所用的措辭"及/或"應該被理解為表示因此聯合的元件中的"任一或是兩者"，亦即元件在某些情形中是結合地存在，而在其它情形中則是分離地存在。利用“及/或”所表列的多個元件應該用相同方式來加以解釋，亦即因此聯合的元件中的“一或多個”。藉由“及/或”子句明確所指出的元件之外的其它元件可選配地存在，不論其是否相關於或不相關於那些明確所指出的元件。
如同在此的說明書中以及在請求項中所用的，參照一或多個元件的一列表的措辭"至少一個"應該被理解為表示選自所述元件列表中的任一個或多個元件之至少一元件，但是不一定包含明確地被表列在所述元件列表內的每一個元件的至少一個，而且並不排除在所述元件列表中之元件的任意組合。此定義亦容許在所述措辭"至少一個"所參照到的元件列表內明確所指出的元件之外的元件可選配地存在，不論其是否相關於或不相關於那些明確所指出的元件。
例如是“第一”、“第二”、“第三”等的序數術語在請求項中修飾一請求項元件的使用本身並不意謂一請求項元件相對另一請求項元件的任何優先、在先、或順序、或是一種方法的動作被執行所用的時間順序，而是只被使用作為標籤來區別具有某一名稱的一請求項元件與具有一相同名稱(但是為了該序數術語而使用)的另一元件，以區別該些請求項元件而已。
如同在此所用的，對於介於兩個端點之間的一數值的參照應該被理解為涵蓋其中所述數值可具有所述端點的任一個的情況。例如，除非另有指出，否則陳述一特徵具有介於A到B之間或是介於約A到B之間的一值應該被理解為表示所指出的範圍包含所述端點A及B。
所述術語“大約”及“大致”在某些實施例中可被用來表示在一目標值的±20%之內、在某些實施例中是在一目標值的±10%之內、在某些實施例中是在一目標值的±5%之內、以及另外在某些實施例中是在一目標值的±2%之內。所述術語“大約”及“大致”可包含所述目標值。
再者，在此使用的措辭及術語是為了說明目的，因而不應該被視為限制性的。“包含”、“包括”、或是“具有”、“內含”、“涉及”、以及其變化例在此的使用意謂涵蓋被列出在後面的項目及其等同例、以及額外項目。
以上已經敘述至少一實施例的數個特點，將體認到的是各種改變、修改、以及改良將輕易地被熟習此項技術者所思及。此種改變、修改、以及改良亦意欲為了此記載內容之目的。於是，先前說明及圖式只是舉例而已。
100:資料路徑 102:類比至數位轉換器(ADC) 103:處理電路 104:直接數位合成(DDS)電路 106:乘法器 108:級聯積分梳形(CIC)濾波器 110:記憶體 112:加法器 114:粗略延遲控制電路 116:細微延遲控制電路 118:超細延遲控制電路 120:固定延遲暫存器儲存電路 122:動態延遲產生電路 224:積分器級 226:降取樣器 228:梳狀級 230:加法器 232:延遲級 234:延遲級/第一延遲暫存器 236:減法器 300:資料路徑 400:資料路徑 500:資料路徑 600:資料路徑 700:資料路徑 800:資料路徑 924:通訊電路 926:後置處理電路 1024:通訊電路 1026:後置處理電路 1100:手持式超音波探頭 1200:超音波貼片 1300:超音波藥丸
各種特點及實施例將會參考以下範例且非限制性圖式來加以描述。應該體認到的是，所述圖式並不一定按照比例繪製。出現在多個圖式中的項目在它們所出現的所有圖式中都藉由相同或類似的元件符號來加以指出。
[圖1]描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的一範例的資料路徑；
[圖2]更詳細描繪根據在此所述的某些實施例的在圖1的資料路徑中的一級聯積分梳形(CIC)濾波器；
[圖3]描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑；
[圖4]描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑；
[圖5]描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑；
[圖6]描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑；
[圖7]描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑；
[圖8]描繪根據在此所述的某些實施例的用於藉由一超音波裝置接收到的超音波資料的另一範例的資料路徑；
[圖9]描繪根據在此所述的某些實施例的在此所述的資料路徑的任一個的一下游部分的一個例子；
[圖10]描繪根據在此所述的某些實施例的在此所述的資料路徑的任一個的一下游部分的一個例子；
[圖11]描繪根據在此所述的某些實施例的一超音波單晶片可被設置在其中的一範例的手持式超音波探頭；
[圖12]描繪根據在此所述的某些實施例的一超音波單晶片可被設置在其中的一範例的超音波貼片；以及
[圖13]描繪根據在此所述的某些實施例的一超音波單晶片可被設置在其中的一範例的超音波藥丸。
100:資料路徑
102:類比至數位轉換器(ADC)
103:處理電路
104:直接數位合成(DDS)電路
106:乘法器
108:級聯積分梳形(CIC)濾波器
110:記憶體
112:加法器
114:粗略延遲控制電路
116:細微延遲控制電路
118:超細延遲控制電路
120:固定延遲暫存器儲存電路
122:動態延遲產生電路

Claims (20)

  1. 一種超音波裝置，其包括： 處理電路；以及 控制電路，其被配置以控制所述處理電路來執行仰角波束成型， 其中所述控制電路以及所述處理電路被設置在所述超音波裝置中的超音波單晶片上。
  2. 如請求項1之超音波裝置，其中所述超音波單晶片被設置在貼片內。
  3. 如請求項1之超音波裝置，其中： 所述控制電路被配置以控制所述處理電路來在超音波資料上執行仰角波束成型，其中所述處理電路是在資料路徑的部分中，所述部分是在所述超音波資料從類比至數位的轉換之後，並且在所述超音波資料至記憶體的儲存之前或是與在所述超音波資料至所述記憶體的所述儲存同時。
  4. 如請求項1之超音波裝置，其中所述超音波裝置包括手持式超音波探頭。
  5. 如請求項1之超音波裝置，其中： 所述處理電路包括記憶體；以及 所述控制電路被配置以控制所述記憶體，使得在第一時間所收集的來自第一仰角通道的第一超音波資料和在所述記憶體中儲存的在第二時間所收集的超音波資料加總，並且在所述第一時間所收集的來自第二仰角通道的第二超音波資料和在所述記憶體中儲存的在第三時間所收集的超音波資料加總。
  6. 如請求項5之超音波裝置，其中所述控制電路被配置以控制用於從所述記憶體讀取在所述記憶體中所儲存的在第二時間所收集的超音波資料以及用於寫入所加總的超音波資料至所述記憶體的位址，所加總的所述超音波資料藉由加總在第一時間所收集的來自第一仰角通道的所述第一超音波資料與在所述記憶體中所儲存的在第二時間所收集的所述超音波資料所形成。
  7. 如請求項6之超音波裝置，其中： 所述記憶體進一步包括位址計數器； 所述控制電路被配置以提供值至所述記憶體；以及 用於從所述記憶體讀取在所述記憶體中所儲存的在第二時間所收集的超音波資料以及用於寫入藉由加總在第一時間所收集的來自第一仰角通道的所述第一超音波資料與在所述記憶體中所儲存的在第二時間所收集的所述超音波資料所形成的所加總的所述超音波資料至所述記憶體的所述位址是所述位址計數器的目前值以及由所述控制電路提供的所述值的總和。
  8. 如請求項7之超音波裝置，其中： 所述超音波裝置進一步包括儲存複數個值的暫存器，所述複數個值分別對應於所述第一仰角通道及所述第二仰角通道中之一；以及 所述控制電路被配置以從所述複數個值之間擷取由所述控制電路提供的所述值。
  9. 如請求項1之超音波裝置，其中： 所述處理電路包括降取樣器；以及 所述控制電路被配置以控制所述降取樣器來利用第一相位以降取樣來自第一仰角通道的第一超音波資料，並且利用第二相位以降取樣來自第二仰角通道的第二超音波資料。
  10. 如請求項9之超音波裝置，其中： 所述降取樣器包含用於決定何時所述降取樣器輸出樣本的計數器；以及 所述控制電路被配置以提供值至所述計數器。
  11. 如請求項10之超音波裝置，其中所述降取樣器對於每一個仰角通道包含一計數器。
  12. 如請求項10之超音波裝置，其中： 所述超音波裝置進一步包括儲存複數個值的暫存器，所述複數個值分別對應於所述第一仰角通道及所述第二仰角通道中之一；以及 所述控制電路被配置以從所述複數個值之間擷取由所述控制電路提供的所述值至所述計數器。
  13. 如請求項9之超音波裝置，其進一步包括級聯積分梳形(CIC)濾波器，其包含所述降取樣器。
  14. 如請求項13之超音波裝置，其中所述CIC濾波器包含接在所述降取樣器之後的前饋配置中的減法器以及延遲級。
  15. 如請求項14之超音波裝置，其中所述控制電路進一步被配置以控制所述降取樣器以在不同的時脈週期下將樣本定時到所述減法器以及所述延遲級中。
  16. 如請求項1之超音波裝置，其中： 所述處理電路包括直接數位合成(DDS)電路；以及 所述控制電路被配置以控制所述DDS電路以將第一相位偏移加到藉由所述DDS電路產生的複數信號以用於乘上來自第一仰角通道的第一超音波資料，並且將第二相位偏移加到藉由所述DDS電路產生的所述複數信號以用於乘上來自第二仰角通道的第二超音波資料。
  17. 如請求項16之超音波裝置，其中： 所述DDS電路包含DDS相位計數器；以及 所述控制電路被配置以提供值至所述DDS相位計數器。
  18. 如請求項17之超音波裝置，其中所述DDS電路對於每一個仰角通道包含一個DDS相位計數器。
  19. 如請求項17之超音波裝置，其中： 所述超音波裝置進一步包括儲存複數個值的暫存器，所述複數個值分別對應於所述第一仰角通道及所述第二仰角通道中之一；以及 所述控制電路被配置以從所述複數個值之間擷取要提供至所述DDS相位計數器的所述值。
  20. 一種超音波裝置，其包括： 處理電路，其包括： 記憶體； 降取樣器； 直接數位合成(DDS)電路；以及 控制電路，其包括以下的至少兩個： 第一控制電路，其被配置以控制所述記憶體，使得在第一時間所收集的來自第一仰角通道的第一超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第二時間所收集的超音波資料加總，並且在所述第一時間所收集的來自第二仰角通道的第二超音波資料與在所述記憶體中儲存的在第三時間所收集的超音波資料加總； 第二控制電路，其被配置以控制所述降取樣器以利用第一相位來降取樣來自所述第一仰角通道的所述第一超音波資料，並且利用第二相位以降取樣來自所述第二仰角通道的所述第二超音波資料；以及 第三控制電路，其被配置以控制所述DDS電路以將第一相位偏移加到藉由所述DDS電路產生的複數信號以用於乘上來自所述第一仰角通道的所述第一超音波資料，並且將第二相位偏移加到藉由所述DDS電路產生的所述複數信號以用於乘上來自所述第二仰角通道的所述第二超音波資料；並且其中 所述第一控制電路、所述第二控制電路、以及所述第三控制電路中的至少兩個分別被配置以控制所述處理電路來實施來自所述第一仰角通道及所述第二仰角通道中之一的超音波資料的延遲的部分。
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