(57)【要約】  本ビームフォーミング方法は、所定のライン上に配列された複数の受信素子を含むプローブから得られた、対象領域のエコー信号を処理するビームフォーミング方法であって、前記複数の受信素子のうち少なくとも２つ以上の前記受信素子から得られた前記エコー信号を使用して、複数の種ビームを生成するステップ（Ｓ１）と、前記複数の種ビームを少なくとも１つ以上使用して、主ビームと複数の副ビームとを生成するステップ（Ｓ２）と、前記主ビームから、前記複数の副ビームの各々に所定の係数を乗じて減算し、前記対象領域の狭ビームを生成するステップ（Ｓ３）とを含み、前記主ビームの、前記対象領域に対する信号強度は、前記複数の副ビームの、前記対象領域に対する信号強度よりも大きい。
2012063481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のライン上に配列された複数の受信素子を含むプローブから得られた、対象領域のエコー信号を処理するビームフォーミング方法であって、
前記複数の受信素子のうち少なくとも２つ以上の前記受信素子から得られた前記エコー信号を使用して、複数の種ビームを生成する種ビーム生成ステップと、
前記複数の種ビームを少なくとも１つ以上使用して、主ビームと複数の副ビームとを生成するビーム合成ステップと、
前記主ビームから、前記複数の副ビームの各々に所定の係数を乗じて減算し、前記対象領域の狭ビームを生成する狭ビーム生成ステップとを含み、
前記主ビームの、前記対象領域に対する信号強度は、前記複数の副ビームの、前記対象領域に対する信号強度よりも大きい
ビームフォーミング方法。
【請求項２】
各々の前記種ビームを、前記少なくとも２つ以上の前記受信素子の組み合わせを互いに変えて得られた前記エコー信号を使用して生成する
請求項１に記載のビームフォーミング方法。
【請求項３】
前記種ビーム生成ステップにおいて、前記所定のラインの両端の２つの前記受信素子の間にある、少なくとも一つの前記受信素子で受信された前記エコー信号を利用しない
請求項１又は２に記載のビームフォーミング方法。
【請求項４】
少なくとも１つの前記種ビームにおける、メインローブのビーム幅は、全ての前記受信素子で得られた前記エコー信号を使用して生成されたビームにおける、メインローブのビーム幅よりも狭い
請求項１〜３の何れかに記載のビームフォーミング方法。
【請求項５】
前記ビーム合成ステップにおいて、前記主ビーム及び前記複数の副ビームを合成するために、少なくとも２種類以上の演算方法を使用する
請求項１〜４の何れかに記載のビームフォーミング方法。
【請求項６】
前記種ビーム生成ステップにおいて、少なくとも１つの前記種ビームを、全ての前記受信素子から得られた前記エコー信号を用いて生成する
請求項１〜４の何れかに記載のビームフォーミング方法。
【請求項７】
受信する前記エコー信号が使用される各々の前記受信素子は、前記エコー信号が使用される各受信素子のうちの両端の２つの受信素子に挟まれた領域における中心点に対して、受信する前記エコー信号が使用される他の受信素子の位置に対称な位置に存在する
請求項１〜６の何れかに記載のビームフォーミング方法。
【請求項８】
前記エコー信号が使用される２つの前記受信素子の間に存在する、前記エコー信号が使用されない前記受信素子の数が一定である
請求項１に記載のビームフォーミング方法。
【請求項９】
前記種ビーム生成ステップでは、各々の前記受信素子から得られる前記エコー信号を使用するかどうかを切り替える種ビームスイッチをＯＦＦとすることで、その受信素子を、前記種ビームを生成するのに寄与しない受信素子として選択し、連続した１つ以上の寄与しない前記受信素子を周期的に存在させる
請求項１〜８の何れかに記載のビームフォーミング方法。
【請求項１０】
前記ビーム合成ステップにおいて生成される、前記主ビームおよび前記複数の副ビームを含む前記ビームの個数が、生成される前記種ビームの個数よりも多い
請求項１〜９の何れかに記載のビームフォーミング方法。
【請求項１１】
生成される前記狭ビームは、前記主ビームの値から、複数の前記副ビームの各々の値に抑圧係数が乗じられた値の合計値が減算されて生成された、前記対象領域に対するビームである
請求項１〜１０の何れかに記載のビームフォーミング方法。
【請求項１２】
前記種ビーム生成ステップにおいて、前記受信素子から得られる前記エコー信号に、所定の時間幅と、所定の強度とを有する窓関数を乗算し、乗算後の前記エコー信号を用いて、前記種ビームを生成する
請求項１〜１１の何れかに記載のビームフォーミング方法。
【請求項１３】
前記対象領域として、第１対象領域と第２対象領域とが存在し、
体表から前記第２対象領域までの距離は、前記体表から前記第１対象領域までの距離よりも長く、
前記第２対象領域からの前記エコー信号が受信されて前記種ビームを生成する場合に選択される前記受信素子の開口数は、前記第１領域からの前記エコー信号が受信されて前記種ビームを生成する場合に選択される前記受信素子の開口数よりも大きい
請求項１〜１２の何れかに記載のビームフォーミング方法。
【請求項１４】
所定のライン上に配列された複数の受信素子を含むプローブから得られた、対象領域のエコー信号を処理する超音波診断装置であって、
前記複数の受信素子のうち少なくとも２つ以上の前記受信素子から得られた前記エコー信号を使用して、複数の種ビームを生成する種ビーム生成部と、
前記複数の種ビームを少なくとも１つ以上使用して、主ビームと複数の副ビームとを生成するビーム合成部と、
前記主ビームから、前記複数の副ビームの各々に所定の係数を乗じて減算し、前記対象領域の狭ビームを生成する狭ビーム生成部と、
前記狭ビーム生成部により生成された前記狭ビームの画像を生成する画像化部とを備え、
前記主ビームの、前記対象領域に対する信号強度は、前記複数の副ビームの、前記対象領域に対する信号強度よりも大きい
超音波診断装置。
【請求項１５】
前記画像化部により生成される前記画像のフレームレートが、第１フレームレートである場合に生成される前記副ビームの数が、前記第１のフレームレートよりも高い第２のフレームレートである場合に生成される前記副ビームの数よりも小さい
請求項１４に記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
所定のライン上に配列された複数の受信素子を含むプローブから得られた、対象領域のエコー信号をコンピュータに処理させるためのプログラムであって、
前記複数の受信素子のうち少なくとも２つ以上の前記受信素子から得られた前記エコー信号を使用して、複数の種ビームを生成する種ビーム生成ステップと、
前記複数の種ビームを少なくとも１つ以上使用して、主ビームと複数の副ビームとを生成するビーム合成ステップと、
前記主ビームから、前記複数の副ビームの各々に所定の係数を乗じて減算し、前記対象領域の狭ビームを生成する狭ビーム生成ステップとを前記コンピュータに実行させるための、
前記主ビームの、前記対象領域に対する信号強度は、前記複数の副ビームの、前記対象領域に対する信号強度よりも大きい
プログラム。
【請求項１７】
所定のライン上に配列された複数の受信素子を含むプローブから得られた、対象領域のエコー信号を処理する集積回路であって、
前記複数の受信素子のうち少なくとも２つ以上の前記受信素子から得られた前記エコー信号を使用して、複数の種ビームを生成する種ビーム生成部と、
前記複数の種ビームを少なくとも１つ以上使用して、主ビームと複数の副ビームとを生成するビーム合成部と、
前記主ビームから、前記複数の副ビームの各々に所定の係数を乗じて減算し、前記対象領域の狭ビームを生成する狭ビーム生成部とを備え、
前記主ビームの、前記対象領域に対する信号強度は、前記複数の副ビームの、前記対象領域に対する信号強度よりも大きい
集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、少なくとも、そのビームフォーミング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置では、受信した超音波のビームフォーミング方法として、一般的に、整相加算法と呼ばれる方法が使用されている（例えば、非特許文献１）。【０００３】
図２１は、従来の整相加算法を模式的に示すものである。【０００４】
従来の超音波診断装置は、超音波受信する複数の受信素子２１０１、各々の受信素子２１０１に付随する、信号に対して遅延処理を行う遅延部２１０２、そして、それら複数の遅延部２１０２からの出力信号を加算する加算部２１０３を有している。【０００５】
整相加算法では、それぞれの受信素子２１０１が受信する信号を、素子ごとに、その素子に付随する遅延部２１０２により遅延処理する。これらの遅延処理をした上で、遅延された複数の信号を、加算部２１０３により加算し、加算部２１０３から、それら複数の信号が加算された加算結果（信号２１０３ｘ）を出力している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】伊東正安、望月剛共著「超音波診断装置」コロナ社出版、２００２年８月２６日（Ｐ４２−Ｐ４５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の超音波診断装置のように、整相加算法によって、ビームフォーミングを行うと、観測しようとする領域に対して、受信ビームのメインローブに相当するビームを、十分に細く（指向性を高く）とることができない。このため、結果的に、超音波受信信号を表示した画像の分解能が向上しないで、分解能が低くなってしまうという問題があった。【０００８】
更に、観測しようとする領域以外の他の領域からの雑音信号が、観測領域の特性を示すビームに混入し、Ｓ／Ｎが低下してしまい、表示した画像の品質が劣化するという課題を有していた。【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、雑音を、より抑制した、より高品質な受信画像を実現し、また、超音波診断画像を高分解能化することができるビームフォーミング方法、及び超音波診断装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のビームフォーミング方法は、所定のライン上に配列された複数の受信素子を含むプローブから得られた、対象領域のエコー信号を処理するビームフォーミング方法であって、前記複数の受信素子のうち少なくとも２つ以上の前記受信素子から得られた前記エコー信号を使用して、複数の種ビームを生成する種ビーム生成ステップと、前記複数の種ビームを少なくとも１つ以上使用して、主ビームと複数の副ビームとを生成するビーム合成ステップと、前記主ビームから、前記複数の副ビームの各々に所定の係数を乗じて得られたビームを減算して、減算後のビームとして、前記対象領域の狭ビームを生成する狭ビーム生成ステップとを含み、前記主ビームの、前記対象領域に対する信号強度は、前記複数の副ビームのうちのそれぞれの前記副ビームでの、前記対象領域に対する信号強度よりも大きい。【００１１】
なお、上述された狭ビームは、例えば、そのビームにおけるメインローブ（図４Ｂ、５Ｂの範囲８１ｍ、８２ｍなどを参照）の幅が、適切な動作がされるのに必要な程度に狭いビームをいう。
【発明の効果】
【００１２】
本構成により、従来よりも狭ビーム化が実現できる。その結果、本ビームフォーミング方法によりビームフォームされた信号を使用して画像を生成すると、分解能、及び画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、超音波診断装置の構成図である。
【図２】図２は、超音波診断装置の受信方法を示すブロック図である。
【図３】図３は、種ビーム生成部を示すブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、全受信素子を使用する場合の受信素子を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、全受信素子で得られる信号を用いて種ビームを生成する場合のビーム特性を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、一部の受信素子を使用する場合の受信素子を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、一部の受信素子で得られる信号を用いて種ビームを生成する場合のビーム特性を示す図である。
【図６】図６は、種ビームスイッチによる受信素子の選択例を示す図である。
【図７】図７は、ビーム合成部における演算ユニットを示す図である。
【図８】図８は、ビーム合成部を示すブロック図である。
【図９】図９は、狭ビーム生成部を示すブロック図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、全受信素子を使用する場合の受信部を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、一部の受信素子を使用する場合の受信部を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２における超音波診断装置を示す図である。
【図１２】図１２は、２次元プローブの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３におけるビームフォーミング方法の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態３におけるビームフォーミング方法の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態３におけるビームフォーミング方法の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態４における前処理部のブロック図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、受信素子と観測点との位置関係を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、受信波形の例を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、窓関数の例を示す図である。
【図１８】図１８は、窓関数形状の例（対称形の場合）を示す図である。
【図１９】図１９は、窓関数形状の例（片側のみ場合）を示す図である。
【図２０】図２０は、窓関数形状の例（非対称の場合）を示す図である。
【図２１】図２１は、従来のビームフォーミング方法を示す図である。
【図２２】図２２は、超音波診断装置の受信方法を示すブロック図である。
【図２３】図２３は、２次元に配列された受信素子でのビームフォーマのブロック図である。
【図２４】図２４は、本技術でのフローチャートである。
【図２５】図２５は、本技術でのブロック図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは、従来例での動作を示すグラフである。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、本技術での動作を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
実施形態のビームフォーミング方法は、所定のライン（図４Ａの直線１０１Ｌを参照）上に配列された複数の受信素子１０９（図２５）を含むプローブ部１０１から得られた、対象領域（図１の観測点１０１ｓを参照）のエコー信号（図２５の複数の信号２０５ａ）を処理するビームフォーミング方法であって、複数の受信素子１０９のうち少なくとも２つ以上の受信素子１０９から得られたエコー信号を使用して複数の種ビーム（信号２０２ｂ）を、種ビーム群生成部２０２Ｍが生成する種ビーム生成ステップと、生成された複数の種ビームのうちの少なくとも１つ以上の種ビームを使用して、それらの少なくとも１つ以上の種ビームから、主ビーム（主信号９２）と、複数の副ビーム（複数の副信号）とを生成するビーム合成ステップと、主ビームの強度から、所定の第１強度（第１強度とは、複数の副ビームのうちの各々の副ビームの強度に、その副ビームに対応する所定の係数を乗じた強度が合算（合計）された強度である）が減算された減算後の強度が、そのビームの強度である、前記対象領域の狭ビーム（信号１０５ａ）を生成する狭ビーム生成ステップとを含み、前記主ビーム（図５Ｂを参照）の、前記対象領域に対応する範囲（範囲８２ｍを参照）における信号（信号８２ｘを参照）の、所定の第２の強度（後述）に対する相対的な強度（相対強度）は、前記複数の副ビームのうちの何れの副ビームでの（図４Ｂを参照）、前記対象領域に対応する範囲（範囲８１ｍ）での信号（信号８１ｘを参照）の、上述の第２の強度に対する相対的な強度（相対強度）よりも大きい。なお、例えば、上述の相対強度とは、対象領域に対応する上述の範囲（範囲８２ｍ、８１ｍを参照）以外の他の範囲（範囲８２ｓ、８１ｓ）の信号（信号８１ｙ、８２ｙ）の強度（上述の第２の強度）に対する、相対的な強度をいう。なお、例えば、主ビームでは（図５Ｂ）、対象領域に対応する上述の範囲（範囲８２ｍ）が比較的狭いことにより、上述の相対強度が比較的大きい一方で、副ビームでは（図４Ｂ）、対象領域に対応する上述の範囲（範囲８１ｍ）が比較的広くて、上述の相対強度が比較的小さくてもよい。
【００１６】
このように、例えば次の動作がされてもよい。
【００１７】
つまり、生成されるビーム（信号１０５ａ）の強度が、主信号９２の強度から、副信号９１の強度が減算された減算後の強度でもよい。
【００１８】
なお、副信号９１は、例えば、先述された、合計がされた強度である第１の強度の信号などである。
【００１９】
主信号９２および副信号９１のうちのそれぞれの信号が生成されてもよい。
【００２０】
それぞれの生成される信号の強度は、複数の強度が合計された強度でもよい。
【００２１】
合計される複数の強度のうちのそれぞれの強度は、プローブ１０１からの複数のエコー信号２０５ａのうちの、その強度に対応するエコー信号２０５ａの強度に対して、係数が乗じられた強度でもよい。
【００２２】
乗じられる係数は、係数群に含まれる複数の係数のうちで、その係数が乗じられる強度のエコー信号２０５ａ、および、乗じられた後の強度が合計された強度の、生成される上述の信号に対応した係数でもよい。
【００２３】
利用される上述の係数群が、複数の係数群のうちから、実験などで特定された、比較的適切な係数群でもよい。
【００２４】
比較的適切な係数群は、例えば、その係数群が利用される際に生成されるビーム（信号１０５ａ）が、比較的適切である係数群等をいう。
【００２５】
比較的適切なビームは、例えば、そのビームでの、メインローブ（図５Ａの範囲８２Ｍを参照）の幅が、比較的狭く、かつ、そのビームでの、メインローブの信号（信号８２ｘを参照）の傾きが、比較的急峻であるビームをいう。
【００２６】
これにより、生成されるビーム（信号１０５ａ）が、より適切にできる。
【００２７】
ひいては、生成されるビーム（信号１０５ａ）から生成される画像１０６ａ（図１）の画質が、比較的高い分解能の画質などの、より高い画質にできる。
【００２８】
なお、各々の種ビームを生成するのに際して、少なくとも２つ以上の前記受信素子が組み合わせられた組み合わせについて、その種ビームでの組み合わせと、他の種ビームでの組み合わせとを互いに変えて、その種ビームを、その種ビームでの組み合わせでの各受信素子で得られたエコー信号を使用して生成してもよい。
【００２９】
以下、詳しく説明される。
【００３０】
図１に、超音波診断装置（装置１００）の構成を示す。
【００３１】
超音波診断装置は、プローブ部１０１と、Ｔ／Ｒスイッチ部１０２と、パルサー部１０３と、ＡＦＥ部１０４と、ビームフォーマ部１０５と、画像化部１０６と、表示部１０７と、操作部１０８などを備える。
【００３２】
プローブ部１０１は、生体に向けて超音波（超音波１０１ａ）の送信を行い、送信されたその超音波が反射した反射波（反射波１０１ｂ）を受信する。
【００３３】
Ｔ／Ｒスイッチ部１０２は、送信信号と受信信号とを、回路保護等の観点から、電気的にスイッチングする。
【００３４】
パルサー部１０３は、超音波の送信を促進する電気的な信号を発生させる。
【００３５】
ＡＦＥ部１０４は、超音波の、生体等からの反射波を受信し、受信された反射波に対して、信号の増幅などを施し、増幅などをした後の反射波を、ＡＤ変換により、デジタル信号列（信号列１０４ａ）に変換する。
【００３６】
ビームフォーマ部１０５は、受信した信号列から、アレイ信号処理によって、可視化したい領域に対するフォーカス処理に相当する、いわゆるビームフォーミングを実施する。
【００３７】
画像化部１０６は、ビームフォーマによって得られた信号（信号１０５ａ）から、表示画像を生成する。
【００３８】
表示部１０７は、画像化部１０６の出力（画像１０６ａ）を表示する。
【００３９】
また、本超音波診断装置は、例えば医師などの、この超音波診断装置を利用するユーザが、それらの一連の動作の制御をする操作を行う操作部１０８等を有する。
【００４０】
本実施形態の技術は、特に、超音波の受信信号（信号列１０４ａ）を演算して、診断画像を生成するためのビーム（信号１０５ａ）を生成するビームフォーマ部１０５に特徴を有する。そのため、ビームフォーマ部１０５に特化して、以下、その構成及び機能などを、詳しく説明する。
【００４１】
なお、本願の特徴部であるビームフォーマ部１０５以外の各構成については、詳細には説明しない。例えば、本技術が適用された装置の構成としては、従来の超音波診断装置の構成を使用可能である。例えば、従来の超音波診断装置におけるビームフォーマ部の構成として、本願のビームフォーマ部（ビームフォーマ部１０５）の構成を導入して、本技術が適用された超音波診断装置を作ることなども可能である。
【００４２】
なお、本願の超音波診断装置は、図１で示した構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、送信素子と受信素子とが異なる場合には、Ｔ／Ｒスイッチ部１０１は不要である。また、本装置の構成は、プローブ部１０１に、パルサー部１０３やＡＦＥ部１０４が内蔵される構成などであってもよい。
【００４３】
以下、本願の超音波診断装置におけるビームフォーミング部について実施の形態１で説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
図２は、実施の形態１のビームフォーマ部（図１のビームフォーマ部１０５）の構成を示す図である。
【００４５】
ビームフォーマ部は、受信部２０１と、複数の種ビーム生成部２０２と、ビーム合成部２０３と、狭ビーム生成部２０４とを備える。
【００４６】
受信部２０１は、複数の受信素子２０５からなる。
【００４７】
それぞれの受信素子２０５は、次の信号を受信する。
【００４８】
つまり、プローブで受信された、反射波１０１ｂの信号（図１の信号１０１ｃ）を受け取って、受け取った信号に対して、増幅と、デジタル信号に変換する、Ａ／Ｄ変換部による処理となどが行われた後の信号（信号２０５ａ）が受信される。
【００４９】
また、複数の種ビーム生成部２０２を備える。
【００５０】
それぞれの種ビーム生成部２０２は、その種ビーム生成部２０２に対応する組合わせに含まれる各受信素子２０５における受信信号列から、ビーム（種ビーム）を生成する。
【００５１】
なお、それぞれの種ビーム生成部２０２により、所定の組合せ（その種ビーム生成部２０２に対応する組合わせ）に含まれる各受信素子２０５での受信信号列を用いて生成されるこのビームを、本発明では種ビームと呼ぶ。
【００５２】
換言すれば、それぞれの種ビーム生成部２０２は、上記の受信部２０１から得られる複数の受信信号列に対して、予め設定した複数の組合わせ（使用される素子の組合わせ）のうちの、その種ビーム生成部２０２に対応する組合わせを用いて、種ビームを生成して、その種ビームのビーム形成を行う。
【００５３】
つまり、使用される素子の組合せが互いに異なる複数のビーム（ビーム２０２ｂ）が形成される。
【００５４】
また、それらの複数の種ビーム生成部２０２から出力された複数のビーム（種ビーム）を入力として、ビーム合成を行うビーム合成部２０３を備える。
【００５５】
また、ビーム合成部２０３でビーム合成された複数の合成ビーム、および、必要に応じて、種ビーム生成部２０２からの複数の種ビームを入力値として使用し、所定の表示対象エリアに対する狭ビーム（狭ビーム２０４ａ）を生成する狭ビーム生成部２０４を備える。
【００５６】
種ビーム生成部２０２では、複数ある受信素子のうち、全ての受信素子の受信信号を使用するか、又は、あえて、全ての受信素子の受信信号を用いず、一部の受信素子の受信信号のみを使用する。これにより、特定方向に対しての、受信ビームの指向性を向上させ、全ての受信素子を用いた場合と比較して、より鋭い指向性をもつビームを形成させる。
【００５７】
複数の種ビーム生成部２０２は、使用される受信素子の組合せが、少なくとも２種類以上になるように、それらの複数の種ビーム生成部２０２による複数の種ビームを生成し、指向性の異なる、複数の種ビーム（複数種類の種ビーム）を生成する。
【００５８】
ビーム合成部２０３は、これらの複数の種ビームに対して、加算、乗算、及び減算処理などの演算を施すことで、ビームのバリエーション（種類）を増加させる。この種ビームを、複数、加算、減算、乗算等をすることを、本発明ではビーム合成と呼ぶ。
【００５９】
次に、バリエーションが増やされた後の複数のビームを元に、対象領域を含む領域を示す信号強度が強く、狭指向性をもつビーム（本発明では「主ビーム」と呼ぶ）と、対象領域以外からのノイズを除去するために、対象領域のビームの強度が、低強度となるビーム（本発明では「副ビーム」、もしくは「ヌルビーム」と呼ぶ」）とを、それぞれ生成する。
【００６０】
次に、狭ビーム生成部２０４において、ビーム合成部２０３において生成された主ビームから、副ビームを減算することで、非対象領域に比して、対象領域に、より強い指向性をもつビームを生成する。
【００６１】
この構成により、全ての受信素子で得られた信号を整相加算する、従来のビームフォーミング方法に比べて、対象領域に対して、狭い指向性のビームを形成させることができる。その結果、対象領域以外からのノイズが抑圧され、ビームが細いため、高分解能な信号特性を得ることができる。
【００６２】
以下、受信信号の生成部、すなわちビームフォーマ部を構成する各部について、より詳細に説明する。なお、各部の構成は、下記に示す全ての構成を有するものに限定されるものではなく、装置の使用や設計に応じて、適宜、構成の簡略化等が可能であることは言うまでもない。
【００６３】
＜受信部＞
超音波信号の送信部により送信がされて、図示しないが、その送信によって、生体等に向けて送信された超音波信号は、生体の媒質の変化等によって、その変化の位置で反射し、反射した反射波が、受信部２０１によって受信される。
【００６４】
ここで、受信部２０１の受信素子の個数は、例えば、１つでもよいが、本実施形態では、複数の受信素子（受信素子２０５）からなる受信部２０１が設けられることを想定している。
【００６５】
受信部２０１では、一般に、アナログフロントエンド処理と呼ばれる一連の処理を実施する。
【００６６】
アナログフロントエンド処理とは、受信素子が、その受信素子が受信した超音波信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器等を用いて、デジタル信号に変換する一連の処理を意味する。
【００６７】
従って、受信部２０１からの出力信号は、各受信素子が受信し、増幅し、Ａ／Ｄ変換したデジタル信号列である。
【００６８】
なお、超音波の送信波としては、様々なものが提案されており、とくに拘らないが、説明上、一般的なパルス波を想定している。
【００６９】
受信部２０１から出力される複数のデジタル信号列（データ２０２ａ）は、それぞれの種ビーム生成部２０２に入力される。
【００７０】
入力されるデータ２０２ａは、受信部２０１における、それぞれの受信素子２０５からの信号を含んでなるデータである。
【００７１】
なお、上記において説明された構成は、受信部２０１の各受信素子により、超音波を受信する構成であるが、この構成に限られない。例えば、受信部２０１ではなく、超音波プローブ（図示せず）で超音波を受信してもよい。そして、受信部２０１は、各受信素子で得られた信号を、その受信部２０１に含まれる各受信素子で増幅、Ａ／Ｄ変換するものであってもよく、超音波の受信は、受信部２０１外で行われていても良い。また、受信部２０１は、ビームフォーミング部２０２ではなく、上述したように、アナログフロントエンドに相当するＡＦＥ部１０４に含まれるものなどであってもよい。
【００７２】
＜種ビーム生成部＞
種ビーム生成部２０２の構成及び動作について、図３を用いて説明する。
【００７３】
図３は、種ビーム生成部２０２ｘを示すブロック図である。
【００７４】
図３の種ビーム生成部２０２ｘは、図２に示される複数の種ビーム生成部２０２のうちの１つである。
【００７５】
なお、後で詳しく説明されるように、例えば、図２の複数の種ビーム生成部２０２のうちの、この図３の複数の種ビーム生成部２０２ｘ以外のそれぞれの種ビーム生成部２０２も、この図３の種ビーム生成部２０２の構成と同様の構成を有し、同様の動作を行う。
【００７６】
受信部３００は、図２における受信部２０１（又は、ビームフォーマ部１０５に入力される信号）に相当する。受信部３００の中に表示された各部位（各四角形）は、各受信素子（もしくは、各受信素子で受信した、それぞれの信号そのもの）を意味する。
【００７７】
種ビーム生成部２０２ｘは、種ビームスイッチ部３０１と、前処理部３０２と、遅延加算処理部３０３とを備える。
【００７８】
種ビームスイッチ部３０１では、受信部３００から（もしくはビームフォーマ部の外部から）得られる、各受信素子に対応した受信デジタル信号列（図２のデータ２０２ａ）の中から、所定の素子組合せの受信信号列のみを使用するためのスイッチである。
【００７９】
つまり、例えば、種ビームスイッチ部３０１により出力されるデータ３０１ａは、１以上の信号（信号列）が含まれてなる。それら１以上の信号は、入力されるデータ２０２ａに含まれる、複数の受信素子２０５からの信号（信号列）のうちで、この種ビーム生成部２０２ｘでの上述の組合わせに含まれる受信素子２０５からの信号（信号列）のみを含む。つまり、それらの１以上の信号は、その組合わせには含まれない受信素子２０５からの信号（信号列）を含まない。
【００８０】
なお、種ビームスイッチ３０１は、例えば、それぞれの受信素子２０５（図２）に対する接続を切り替えることにより、上述のような動作をする。また、種ビームスイッチ３０１は、例えば、各受信素子への接続を切り替えず、単に、使用する受信信号を、選択的に抽出するものなどであっても良い。なお、種ビーム生成部２０２ｘは、種ビームスイッチ３０１を有さず、制御部によって、使用する受信信号を選択的に抽出するものなどであっても良い。
【００８１】
例えば、図３では、種ビームスイッチ部３０１に示される複数の受信デジタル信号列のうち、この種ビームスイッチ部３０１で選択された受信素子、すなわち、種ビームの生成に使用される受信素子に相当する素子の受信デジタル信号列にのみ、ハッチングづけを行っている。ここでは、総受信素子数を２２としている。
【００８２】
なお、当然ながら、総受信素子数は、例示のために、この２２であるだけに過ぎず、この数に限定したものではなく、３２、４８、６４等々の場合が、より一般的である。
【００８３】
なお、このように、入力されるデータ２０２ａに含まれる信号の個数は、図３の受信部３００に含まれる四角形（受信素子）の個数（２２個）により示されるように、２２個でもよい。
【００８４】
そして、出力されるデータ３０１ａに含まれる信号の個数は、図３の種ビームスイッチ部３０１に含まれる、ハッチング付きの四角形の個数（８個）により示されるように、８個でもよい。
【００８５】
なお、本実施の形態では、プローブ１０１の超音波受信素子と、受信素子（信号列）とは、一対一で対応する例を示している。ただし、一つの受信素子が、その一つの受信素子に隣接する複数の超音波受信素子の信号を受信するものでなくてもよい。
【００８６】
種ビームスイッチ部３０１（もしくは制御部）は、全ての受信信号列の中から、一部の受信信号列（一部の受信素子２０５）を選択して、選択された一部の受信信号列（選択された一部の受信素子２０５のそれぞれからの信号）から、種ビームを生成する。
【００８７】
また、選択される２個の受信素子の間に、少なくとも１つ、種ビームの生成に使用されない受信素子が介在していることが好ましい。
【００８８】
従来のビームフォーミング方法のように、全ての受信素子の受信信号を使用した場合と、本実施の形態のように、複数の受信素子の信号のうちで、一部の信号のみを用いた場合とでは、使用する受信素子（受信信号）に対して、整相加算処理を行った場合において、次の通りである。つまり、一部の信号のみを用いる、本実施形態の場合での方が、メインローブがより細く、より狭い指向性のビーム特性を得ることが出来る（後述の図４、５参照）。
【００８９】
以下、従来の生成ビームと、本実施の形態での、種ビームの一例との対比を示す。
【００９０】
図４Ａ、図４Ｂに、従来のビームフォーミング方法のように、全ての受信素子の信号を使用した場合の信号特性を示す。
【００９１】
図４Ａは、受信部が、６４個の受信素子を具備し、それらの６４個の受信素子の全てからの信号を使用して、ビームを生成しているケース（先述された、従来の方法でのケース）を示す図である。
【００９２】
図４Ｂは、図４Ａでのように、全ての受信素子を使用した場合に、得られる信号が形成するビーム特性を示す図である。
【００９３】
この図４Ｂの横軸は、受信素子並びの方向（図４Ａにおける上下方向）での位置を示し、縦軸は、ビームの信号強度を示す。
【００９４】
この図４Ｂにおいて示されるように、中央位置に、メインローブが現われる一方で、メインローブの両サイドでは、なだらかに減衰しており、サイドローブが、中央位置から離れるほど、より強く抑制されている。
【００９５】
図５Ａ、図５Ｂに、本実施の形態のビームフォーミング方法により生成される種ビームの一例を示す。
【００９６】
図５Ａは、使用される受信素子、および、使用されない受信素子を示す図である。
【００９７】
図５Ｂは、生成されるビームの形状を示す図である。
【００９８】
なお、この図５Ｂにおける縦軸、横軸については、それぞれ、図４Ｂでの縦軸、横軸と同様である。
【００９９】
図５Ａでは、使用する受信素子を、２つおきに設定した例を示している。
【０１００】
すなわち、種ビーム生成に利用する２つの受信素子の間に、２つの不使用の受信素子が存在している。
【０１０１】
なお、ここでは、使用される受信素子を、影付きで表示している。
【０１０２】
図５Ａのように、複数の受信素子（受信信号）の中から、一部の受信信号を選択して、種ビームを生成すると、図５Ｂのように、メインローブの幅が、従来例に比して、より狭くなっていることがわかる。
【０１０３】
一方で、サイドローブの信号も、従来例と比して、より強く発生していることが見て取れる。
【０１０４】
このように、一部の受信素子（受信信号）を選択して、種ビームを生成すると、従来よりも、指向性のより高いビームを得ることが出来る。
【０１０５】
一方で、サイドローブの信号も、従来例と比して、より強く発生することが考えられる。この問題については、例えば、後ほど詳述するビーム合成部等により解決してもよい。
【０１０６】
選択される受信信号のパターンとしては、数々の例が考えられるが、従来のビームフォーミング方法でのように、受信素子のうち、全ての受信信号を加算した場合のビーム形状と比較して、指向性が高い（メインローブの信号幅が狭い、代わりに、全ての素子を選択した場合と比較して、サイドローブのレベルが高くなる）信号を生成することを特徴とする。
【０１０７】
また、後述するビーム合成部等で、ビーム指向性パターンとして、複数のビーム指向性パターンを持ちたいなどの理由から選択するパターン（組合わせ）や、ヌルビームと呼ばれる、対象領域に対して、音響的死角を構成する生成信号の形成が可能な組合せなどから、使用される組合わせが選択してもよい。
【０１０８】
なお、指向性の高い信号であることは、メインローブの横幅が狭いことと同義であり、例えば、本実施の形態により形成された種ビームは、メインローブのピーク強度から１０ｄＢ〜１５ｄＢ小さい強度の範囲や、ピーク強度の７〜８割強度の強さの範囲に相当するメインローブの横幅が、従来例に比して狭くなっている。
【０１０９】
受信信号の組合せパターンは、上述したように、従来の生成信号と比較して、指向性が高い信号を生成する所定の組合せであれば、任意であるが、例えば、以下のような組合せ例（パターン１の組合わせ、パターン２の組合わせ、パターン３の組合わせ）が考えられる。
【０１１０】
図６は、使用される受信素子の組合わせのパターンを示す図である。
【０１１１】
（１）パターン１
図３の種ビームスイッチ３０１に、組合せパターンの一例を示す。
【０１１２】
図３では、選択される受信素子の受信信号が規則的に選択される場合のパターンが示される。
【０１１３】
パターン１は、この図３のパターンであり、図６における最も左の欄（表６Ｔの第１列）に示すように、選択される受信素子が、均等に配置されている組合せパターンである。
【０１１４】
具体的には、選択される２つの受信素子の間に存在する非選択の受信素子の数については、それらの２つの受信素子の組が、何れの組での数も同じ数であり、等しい（図６の例では２個）。
【０１１５】
つまり、次のような、選択される２つの受信素子（例えば、第１列での、上から４及び７番目の２個の受信素子）がある。すなわち、それらの２つの受信素子の間には、選択されない受信素子（５番目、６番目）のみがあり、選択される受信素子がない。このような２つの受信素子の組（４及び７番目の組、７及び１０番目の組など）について、何れの組での、上述された、その組の２つの受信素子の間にある、選択されない受信素子（５及び６番目、８及び９番目）の個数も、同じ個数（表６Ｔの第１列の例では２個）である。
【０１１６】
なお、その受信素子での信号が利用される受信素子が連続する個数（表６Ｔの第１列の例では１個）は、何個であってもよく、得られる信号が、全ての受信素子を使用した場合のビームよりも、指向性が高くなっている信号であればよい。
【０１１７】
（２）パターン２
パターン２（表６Ｔの第２列）は、受信素子の組合せに関して、使用する各受信素子の位置が、受信開口の中心（１１、１２番目の受信素子の間の箇所）からみて対称であり、何れの、使用される受信素子（１、２、４…番目）についても、その受信素子に対して、上述の中心の箇所に関して対称である受信素子（２２、２１、２０…番目）も利用されるパターンである。
【０１１８】
すなわち、使用される各受信素子を、上述の中心の箇所よりも上側の部分と、下側の部分と（両端部）に分けた場合に、その中心の箇所の上下に、同じ選択パターン（互いに対称な２つのパターン）が配置されている。つまり、上側の部分でのパターンは、下側の部分でのパターンに対して対称なパターンである。
【０１１９】
このパターン２により、音速不均一や、生体内の様々なノイズによる影響が、相対的に平均化される。このため、ビーム指向性を安定にすることが、比較的容易となる。
【０１２０】
また、先述の図５Ａのように、使用する各受信素子の両端部の素子（開口端素子）の中心の箇所１０１ｙ（図６第２列の例では、先述の通り、１１、１２番目の間の箇所）が、受信素子と、その受信素子に隣接する受信素子との境界（それら２つの受信素子の間の箇所）に位置する場合には、その境界の境界線に対して上下対称になるように、使用する受信素子が選択される。なお、必ずしも、中心の箇所１０１ｙに受信素子が位置する場合において、その受信素子が使用される必要は無く、使用されなくてもよい。つまり、あくまで、上下対称（左右対称）であれば良い。
【０１２１】
このパターン２でのように、使用する受信素子の組合わせに、上下対称性を持たせることにより、生成される種ビームの指向性を、より向上させることが可能になる。
【０１２２】
（３）パターン３
パターン３（図６の表６Ｔの第３列）では、各受信素子のうちで、最上部および最下部（両端部）の受信素子（表６Ｔの１番目、２２番目の受信素子）が選択されている。図３の種ビームスイッチ３０１に示されている選択パターンも、その一例である。
【０１２３】
一般に、２つの受信素子の間の間隔が最大であるなどして、それらの２つの受信素子の間の間隔（開口）が、より大きくなるほど、受信ビームのメインローブが、より細くなる。
【０１２４】
従って、サイドローブへの影響や、受信エネルギーの大きさを無視した場合、２つの受信素子のみを用いて、受信ビームを形成する場合においては、できるだけ、それらの２つの受信素子の間の間隔を大きくした方が、メインローブが細い、より狭い指向性のビームを得ることができる。
【０１２５】
なお、種ビームスイッチ部３０１において選択される１つ以上の受信信号(１つ以上の受信素子)は、少なくとも複数個（２個以上）の受信信号(受信素子)であることが好ましい。
【０１２６】
つまり、選択される受信素子の数が比較的多いと、受信ビームの総エネルギーが増えることから、受信信号の強度（閾値以上の強度）のある部分と、強度の無い部分のエネルギー差を、より大きく取ることができる。このため、選択される受信素子の数が多いほど、一般的に、Ｓ／Ｎや、画像表示した際のコントラストを、より向上することができる。
【０１２７】
なお、上述の種ビームスイッチ３０１により選択される受信素子（受信信号）の組合わせは、上記のパターン１〜３の何れかに該当する組合わせに限られない。つまり、受信素子の選択が行われる組合わせは、得られる種ビームのメインローブのビーム幅が、全ての受信素子を使用して生成された種ビームのビーム幅よりも狭く、より指向性の高い信号が得られる組合わせであれば良い。
【０１２８】
また、以上の例を組合せ、対象領域に対して、開口数を大きくし（上述のパターン３を参照）、規則的にし（パターン１を参照）、かつ、上下対称に、受信素子を間引くようにすることにより（パターン２を参照）、メインローブの細い生成信号を生成しても良い。
【０１２９】
ここで、ビーム幅とは、メインローブのピーク強度から、例えば、１５ｄＢ下の強度に対する方向（図４Ｂ、図５Ｂの横軸などを参照）の範囲の幅を意図している。
【０１３０】
図３を用いた種ビーム生成部２０２ｘの説明に戻る。
【０１３１】
種ビームスイッチ部３０１によって選択される受信信号列についての、先述された、使用される信号列の組合せが、少なくとも２つ以上存在している。
【０１３２】
例えば、図２のうち、一番上部の種ビーム生成部２０２と、上から２番目の種ビーム生成部２０２で生成される種ビームとの２つの種ビームの間では、使用される受信デジタル信号列（受信素子）の組合せ（上述）が異なっている。
【０１３３】
このように、複数の種ビーム生成部２０２による複数の種ビームのうちの少なくとも一部では、その一部におけるそれぞれの種ビームが、受信素子の一部から得られる信号を、選択的に使用して生成された、指向性の比較的高いビームである。
【０１３４】
なお、使用される受信素子（受信信号）の２つの間には、使用されない受信素子（受信信号）が少なくとも１つ存在していることが好ましい。また、使用される受信素子の組合せが、少なくとも２種類以上存在し、信号特性の異なる複数種類の種ビームが生成される。
【０１３５】
上記の例は、メインローブの幅が細い種ビームを、結果的に合成し得るような、指向性の比較的高い種ビームを生成する方法について述べた。
【０１３６】
一方で、対象領域以外に現れるノイズを除去するために、対象領域のビームの指向性が比較的低強度となるビームを、結果的に合成し得るようにする種ビームも、ある程度の数（種ビームの数として５，６程度以上）だけ、生成される。
【０１３７】
低指向性の種ビームが生成されることで、より十分に、対象領域以外のノイズを除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。なお、低指向性の種ビームの生成の要否は、生成される種ビームのビームパターンや、対象領域の位置等によって決定され、生成するかどうかは、任意である。
【０１３８】
最も右側（図６の表６Ｔの第６列）に図示されるパターン、及び、最も右側から２番目（第５列）に図示されるパターンでは、開口数が少なく（第６、第５列の何れでも１３個）、ビーム指向性は少し劣る。そして、後述のように、主ビーム及び副ビームの生成に必要であれば、このようなパターンでの動作をする種ビーム生成部２０２を、装置１００が備える複数の種ビーム生成部２０２のうちの一部に含んでも良い。
【０１３９】
なお、表６Ｔの第４列に図示するパターンについては、詳しい説明を省略する。
【０１４０】
種ビームスイッチ部３０１によって選択された受信デジタル信号列（図３のデータ３０１ａ）は、前処理部３０２（図３）に入力される。
【０１４１】
この前処理部３０２によって、この受信方法が、雑音や音速の変化等に対して、より十分にロバストになる特長を持たせるようにすることが可能となる。
【０１４２】
前処理部３０２は、実施の形態４で詳細に述べる。
【０１４３】
実施の形態１における受信方法では、前処理部３０２では、例えば、特に処理を施さなくてもよい。
【０１４４】
なお、図３では、説明の便宜上から、この前処理部３０２を記載した。つまり、種ビーム生成部２０２ｘは、この前処理部３０２を備えなくてもよいし、後述の実施の形態３などで詳しく説明されるように、備えてもよい。
【０１４５】
前処理部３０２からの出力信号列（装置１００が、前処理部３０２を有していない場合には、種ビームスイッチ部３０１により選択された受信信号列（データ３０１ａ））は、遅延加算処理部３０３に入力される。
【０１４６】
遅延加算処理部３０３では、種ビームスイッチ部３０１で選択された受信素子に対応する、前処理部３０２からの出力信号列（実施の形態１では、前処理部３０２では特に処理を施さない）に対して、いわゆる遅延加算処理をして、種ビーム出力列（データ２０２ｂ）とする。
【０１４７】
行われる遅延加算処理は、例えば、単なる、当該技術分野では公知である公知技術が流用されただけのものなどでもよく、より具体的には、例えば、以下で示される一般式での処理などでもよい。
【０１４８】
つまり、受信素子の番号をｉとして、受信素子番号１が、観測したい領域（ＲＯＩ、Region of Interest）に対して、最も距離の離れた素子であるとした場合において、互いに隣接する２つの素子の間のピッチをｄとし、ビーム角度をθ（θが０の時、素子列に対して垂直方向）とし、音速をｃとした場合、受信素子ｉに対する遅延量は、次の数式１で表すことができる。
【０１４９】
【数１】
2012063481.tif 000003
【０１５０】
素子ｉが受信する受信信号列を、ｘｉとした場合、時刻ｔに対するＲＯＩの整相加算値は、次の数式２で表すことができる。
【０１５１】
【数２】
2012063481.tif 000004
【０１５２】
それに対して、本願の種ビーム生成部２０２では、種ビームスイッチ部３０１を有することから、種ビームＰのＲＯＩに対する整相加算値は、次の数式３で表される。
【０１５３】
【数３】
2012063481.tif 000005
【０１５４】
ここで、種ビームＰに対する種ビームスイッチ部３０１のスイッチは、次の数式４で表される。
【０１５５】
【数４】
2012063481.tif 000006
【０１５６】
なお、生成される種ビームについては、何れの種ビームも、種ビームスイッチ部３０１により、一部の受信素子が間欠的に選択されて生成された種ビームであるのではなくてもよい。すなわち、それぞれの信号が、種ビームとして生成された信号である複数の信号のうちの一部は、全受信素子を使用した種ビームでもよい。つまり、生成される複数の種ビームには、全受信素子が使用された種ビームが含まれていても良く、一部の種ビームの指向性が、全受信素子を使用して生成した種ビームの指向性と略同等であってもよい。
【０１５７】
＜ビーム合成部＞
図２を用いての説明に戻る。それぞれの種ビーム生成部２０２で生成された種ビーム出力列は、ビーム合成部２０３へと入力される。
【０１５８】
まず、ビーム合成部２０３の目的と概要について説明する。
【０１５９】
このビーム合成部２０３の目的は、後述の狭ビーム生成部２０４（図２）が用いる、対象領域の強度が強い主ビームと、対象領域の強度が、主ビームよりも低い複数の副ビームとを生成することにある。
【０１６０】
すなわち、このビーム合成部２０３の入力となるビームは、前述の種ビームである。このことから、１つ以上の種ビームを基に、対象領域に対して、比較的強い強度で、狭い指向性をもつ主ビームを生成することを、ビーム合成部２０３の目的は含む。そして、１つ以上の種ビームを基に、対象領域以外の他の領域からのノイズを除去するための、対象領域のビームの指向性が低強度となる副ビームを生成することも、ビーム合成部２０３の目的は含む。
【０１６１】
なお、対象領域の指向性が低強度となる副ビームの一例は、ヌルビームと呼ばれ、ヌルビームは、指向性特性として、音響的死角（反射音を受信しない死角）を構成する。
【０１６２】
ここで、本実施の形態で生成される種ビームを使用して形成されたヌルビームを生成すれば、全ての受素子を用いた遅延加算での、メインローブの幅と比較して、より鋭い、より狭い幅の死角のビーム指向性の形成が可能である。
【０１６３】
よって、複数の種ビームを用いて演算処理をすれば、複数の方向に対して、比較的鋭い指向性形成が可能となる。
【０１６４】
この結果、対象領域を含む限られた領域のビームの指向性が低強度、もしくはヌル（強度が０）となるビーム形成が期待できる。
【０１６５】
個々の種ビームでは、メインローブの指向性が高い一方で、サイドローブが、様々なレベルで、かつ、様々な指向性で、存在している。このため、種ビームの合成によって、メインローブだけでなく、サイドローブの制御を行う必要がある。
【０１６６】
そこで、ビーム合成部２０３で、主ビーム及び副ビームの生成を行うために、複数の種ビームを基に、複数の指向性のバリエーションのビームを生成する。
【０１６７】
ビーム合成部２０３では、種ビーム同士の乗算や加算、又は減算等をすることで、主ビームだけでなく、サイドローブの制御（除去）が可能なビームを生成することができる。
【０１６８】
ビーム合成部２０３の構成、及び動作の詳細について、図７、および図８を用いて説明する。
【０１６９】
ビーム合成部２０３は、複数のビーム合成ユニットを含む。
【０１７０】
図７は、装置１００を示す図である。
【０１７１】
まず、図７で、ビーム合成ユニットについて説明する。
【０１７２】
ビーム合成ユニット（ビーム演算ユニット）は、複数の種ビーム、および、ビーム合成ユニットからの出力である複数のビームを入力として、入力である複数のビームに対して、所定の演算を行う。
【０１７３】
また、必要に応じて、入力された複数のビームのうちの夫々に対して、重み係数で重み付けして、ビームを演算する。演算方法としては、例えば、加算、乗算、減算、又は期待値演算などを使用する。なお、重み付けとは、複数の種ビームを使用して、演算を行う際、それらの複数の種ビームのそれぞれの種ビームに付与される係数が、その種ビームの値（強度の値）に乗算されることを意味している。
【０１７４】
なお、入力されるビームの重み付けが必要ない場合には、重み付け係数を１としても良い。
【０１７５】
複数のビーム合成ユニットのうちの１つである重み付けビーム加算ユニット７０１は、下記の数式５で示されるような処理をして、ビーム合成を行う。
【０１７６】
【数５】
2012063481.tif 000007
【０１７７】
重み付けビーム乗算ユニット７０２は、複数の種ビーム、および、ビーム合成ユニットからの出力である複数の合成ビームを入力として、入力された複数のビームの夫々に対して、重み係数で重み付けをして、重み係数と、ビームとを乗算する。この重み付けビーム乗算ユニット７０２は、数式６のようにしてビーム合成を行う。
【０１７８】
【数６】
2012063481.tif 000008
【０１７９】
種ビーム、および、ビーム合成ユニットからの出力である合成ビームを入力として、ビーム期待値演算ユニット７０３は、下記の数式７で示されるような演算処理を行う。
【０１８０】
【数７】
2012063481.tif 000009
【０１８１】
ここで、ビーム期待値演算ユニット７０３で演算された結果は、例えば、図示しない機能ブロックによる、ビームのエネルギー調整の処理などに用いられる。
【０１８２】
図８は、装置１００を示す図である。
【０１８３】
次に、これらのビーム合成ユニットを用いて行われる処理について説明される。以下では、図８を用いて、ビーム合成部２０３の動作を説明する。
【０１８４】
ビーム合成部２０３は、主ビームを生成する主ビーム合成ユニット８０２、及び、対象領域のヌルビームを生成する副ビーム合成ユニット８０３を有する。また、主ビームの生成、及び、副ビームの生成のために、ビームのバリエーションを増加させる必要があれば、暫定ビーム合成部８０１を有していても良い。
【０１８５】
暫定ビーム合成部８０１では、８種類の種ビーム（例えばｓｂｍ１からｓｂｍ８）を入力として、上述された重み付けビーム加算ユニットや、重み付けビーム乗算ユニット、および、ビーム期待値演算ユニットを用いて、暫定ビーム（例えばｔｂｍ１からｔｂｍ５）を合成する。なお、暫定ビームの合成は、ビーム合成部２０３において必須ではないが、所定数の種ビームから、適宜、種ビームを合成して、所定方向に指向性の高いビームを新たに生成することができる点で有効である。
【０１８６】
なお、各演算ユニットでの重み付け係数は全て１であっても良いし、実装においての係数として、重み付け係数を予め与えて、与えられた重み付け係数に基づいた動作をさせても良いし、ユーザが、係数値を選択できる構成で、装置１００を作成しても良い。
【０１８７】
主ビーム合成ユニット８０２では、暫定ビーム合成部８０１で得られた複数の暫定ビームのうち、例えば、３つの暫定ビームを用いて、重み付けビーム乗算ユニットを用いての、主ビーム（ｍｂｍ）を合成する処理を行う。
【０１８８】
例えば、ｔｂｍ１，ｔｂｍ３，ｔｂｍ４を用いて、主ビームを合成する。
【０１８９】
ただし、主ビームの合成方法は、この演算方法に限定されない。
【０１９０】
主ビームの合成の方法は、何れかの１つの演算方法を用いる方法に限られるものではない。つまり、特定領域において指向性が高く、かつ、強度が高い主ビームを構成するために、例えば、種ビームの幅（例えば半値幅）などによって、複数の演算方法のうちの、何れの１つ以上の演算を組合わせるかを決定し、決定された組合わせによる方法で、主ビームの合成をしてもよい。
【０１９１】
次に、副ビーム合成ユニット８０３では、主ビーム（ｍｂｍ）と、所定の暫定ビームとを用いつつ、重み付け加算ユニットを用いて、副ビームの合成を行う。なお、図８では、暫定ビームＸを用いて合成した副ビームを、副ビームＸ（ｓｂｂｍＸ）とした。
【０１９２】
なお、主ビームが合成される時と同様に、副ビームを合成する時にも、暫定ビームを用いるかどうかは、任意である。また、用いられる演算方法は、何れか一つの演算方法に限られるものではない。なお、種ビームを、直接、主ビームの生成、及び、副ビームの生成に使用してもよい。
【０１９３】
また、主ビームの合成では、生成された複数の種ビームを用いる必要が、必ずしもあるわけではなく、例えば、一つの種ビームの信号を、そのまま主ビームとして使用しても良い。
【０１９４】
以上のように、ビーム合成部２０３は、種ビーム生成部２０２により生成された種ビームのバリエーションよりも、ビームのバリエーション数を増加させた上で、これらのビームや、必要に応じて種ビームそのものを使用して、主ビーム及び副ビームを生成する。
【０１９５】
なお、本明細書中では、説明の便宜上、ビーム合成ユニット（ビーム演算ユニット）という構成を記載しているが、単に、その構成により行われる処理が、ビーム合成部２０４に含まれる信号回路上で計算される処理に含まれれば足りることは言うまでもない。
【０１９６】
＜狭ビーム生成部＞
次に、狭ビーム生成部２０４（図２）について述べる。
【０１９７】
狭ビーム生成部２０４は、ビーム合成部２０３で得られた複数の副ビームを加算することで、対象領域以外からのノイズを除去するための、対象領域のビームの指向性が、低強度となるビームを合成する。
【０１９８】
本願では、このビームを、抑圧ビームと呼ぶ。
【０１９９】
なお、複数の副ビームに、重み付き演算を施して、抑圧ビームを生成してもよい。
【０２００】
なお、抑圧ビームに付加する係数を、本願では「抑圧係数」と呼ぶ。
【０２０１】
主ビームでは、対象領域の強度が高いが、まだ十分に、対象領域に対して、ビームが狭くできていない。そこで、狭ビーム生成部２０４では、抑圧ビームを生成した上で、主ビームから、生成された抑圧ビームを減算する。この方法により、最終的に、対象領域に対して、十分にビームが狭く、かつ、強度が高いビーム信号を得ることが出来る。
【０２０２】
最終的に生成される信号を、狭ビームと呼ぶ。
【０２０３】
狭ビームとは、対象領域の指向性および強度が高く、かつ、対象領域外の他の領域の指向性および強度が低い信号のことを意味している。
【０２０４】
狭ビーム生成部２０４（図２）の動作について、図９を用いて説明する。
【０２０５】
ビーム合成部２０３は、狭ビーム生成部２０４に、少なくとも、ビーム合成部２０３で生成した主ビーム、副ビームを入力する。
【０２０６】
また、必要に応じて、暫定ビームも入力する。
【０２０７】
ビーム生成部２０４は、これらの、入力された各ビームの信号を使用し、適宜、前述のビーム合成ユニット（ビーム演算ユニット）等を用いたビーム合成を行うことで、主ビーム及び抑圧ビームを生成する。
【０２０８】
例えば、抑圧ビームは、複数の副ビームおよび暫定ビームを入力として、重み付けビーム加算ユニット９０１を用いて生成される。
【０２０９】
ここでは、加算ユニットとして説明したが、抑圧ビームの生成時の演算は、必ずしも加算である必要はなく、乗算であってもよいし、加算及び乗算の組合せであってよい。
【０２１０】
一方、主ビームは、主ビーム前処理ユニット９０２に入力され、この入力がされた主ビーム前処理ユニット９０２により、修正主ビームが出力される。
【０２１１】
なお、本願では、この主ビーム前処理ユニット９０２の出力信号を、説明の便宜上、修正主ビームと呼ぶ。
【０２１２】
主ビーム前処理ユニット９０２では、抑圧ビームとのエネルギーを調整する処理などする。
【０２１３】
なお、抑圧ビームは、主ビーム前処理ユニット９０２の入力の１つとされて、この主ビーム前処理ユニット９０２での、エネルギー調整に用いられてもよい。
【０２１４】
ここで、エネルギー調整とは、主ビームの総エネルギーが、抑圧ビームの総エネルギーと、少なくともオーダー単位で、一致するように、演算をすることを意味している。
【０２１５】
また、主ビームのメインローブの強度エネルギーが、抑圧ビームのメインローブの強度エネルギーと、少なくとも、オーダー単位で一致するように演算してもよい。
【０２１６】
なお、必要がない場合には、種ビームを、主ビーム前処理ユニット９０２に入力する必要はない。
【０２１７】
なお、重み付けビーム加算ユニット９０１からの信号が、主ビーム前処理ユニット８９１に入力され、主ビームではなく、抑圧ビームのエネルギーが調整されてもよい。
【０２１８】
なお、より具体的には、例えば、ビーム合成部２０３の複数の演算ユニットを経た合成ビームが、種ビームを起点として、重み付けビーム乗算ユニット、重み付けビーム加算ユニットを夫々何度経て、主ビームとなったか、また、抑圧ビームも同様に、夫々何度経たかを鑑み、これらに応じて、エネルギー調整を行ってもよい。例えば、主ビームの生成に、重み付けビーム乗算ユニットが４回用いられ、副ビームの生成に、重み付けビーム乗算ユニットが２回用いられるのであるならば、主ビーム前処理ユニット８０２により、主ビームを平方根処理することで、見かけ上の演算オーダーを合わせることができる。
【０２１９】
このようにして得られた、主ビーム前処理ユニット８０２から得られる出力を、修正主ビームとする。
【０２２０】
最後に、抑圧ビームと、修正主ビームとを入力として、重み付けビーム減算ユニット８０３では、下記の数式８で示されるような処理をして、目的の狭ビーム（図２のデータ２０４ａ）を得る。
【０２２１】
【数８】
2012063481.tif 000010
【０２２２】
ここで、重み付けビーム加算ユニット８０１および、重み付けビーム減算ユニット８０３における重み係数は、得られる狭ビームの指向性や、雑音の抑圧度合いに大きく影響を与えるものである。そこで、予め決定した係数を用いる場合には、適切な係数を設定しておけば、ユーザの負担なく、安定的な狭ビームを提供することが可能である。このことで、超音波診断装置として、この装置に、画像を描画させた場合においても、高品位な画質の画像を提供できる。
【０２２３】
動的に学習しながら、適切な抑圧係数を決定して、用いる場合には、アダプティブフィルターを、各種ビームや、暫定ビーム、及び各ユニット７０１を通過した信号が入力される位置に、配置してもよい。その上で、制御部は、重み係数を、学習動作により決定してもよい。例えば、所定の副ビームに付与される重み係数を増加させ、狭ビームの指向性が向上される場合には、引き続き、重み係数を増加させる。ある時点で、狭ビームの指向性が低下し始めると、重み係数の増加をストップし、そのときに設定されている重み係数と、それ以前に設定された重み係数との間の値の係数になるように、重み係数を設定する。この場合、別途、係数の推定をする場合や、学習を行い、夫々の副ビームや暫定ビームがもつ、ビームの指向性パターンを使って、固定された係数を使用する場合よりも高い雑音抑圧効果などが期待できる。
【０２２４】
重み係数を、幾つかの組での係数、もしくは、夫々の組での係数に可変にでき、それを、ユーザが選択できる場合には、算術演算による雑音抑圧効果ではなく、ユーザの主観判断により、画質調整が可能となる。
【０２２５】
なお、複数のビームが得られた場合、それらの複数のビームでの係数の重みが同じ重みで、それらの重みに基づいて、加算、乗算をするのではなくてもよい。例えば、そのビームについては、素子群が形成する開口の各素子のうちで、中心周辺の素子の使用される数が、比較的多いビームについて、そのビームでの重みを大きくすると、一般に、Ｓ／Ｎ向上が期待できる。つまり、受信部２０１に含まれる複数の受信素子のうち、中心の受信素子を含むｘ個（ｘ：正の整数）の受信素子うちの、使用している受信素子の数が、ｙ個（ｙは正の整数、かつｙ≦ｘ−１）の種ビーム信号よりも、それらのｘ個の受信素子のうちの、使用している受信素子の数が、ｚ個（ｚは正の整数、かつｚ＞ｙ）である種ビームの方について、より重い重み付けをして、計算がされることが好ましい。これにより、雑音に対して比較的強いビームがつくれる。
【０２２６】
一方で、中心から比較的遠い最大開口周辺において、使用されている受信素子の数が多い場合には、抑圧ビーム特性の優れたビームがつくれる。つまり、受信部２０１に含まれる複数の受信素子のなかで、両端部から、ｘ個（ｘ：正の整数）の受信素子のがある。これらのｘ子の受信素子のうちの、使用している受信素子の数がｙ個（ｙは正の整数、かつｙ≦ｘ−１）である種ビーム信号よりも、それらのｘ個の受信素子のうちの、使用している受信素子の数がｚ個（ｚは正の整数、かつｚ＞ｙ）である種ビームの方について、より重い重み付けをして、計算がされることが好ましい。
【０２２７】
種ビームに付与する重み付けを適宜変化させることで、より、生成されるビームのＳ／Ｎ特性を向上させることが可能になる。
【０２２８】
また、幾つかの、副ビームや暫定ビームの重みを０とすれば、制御するビームの数を結果的に減らすことで、ユーザが、選択的に、得たい画質を、簡便に切り替えることが可能となる。
【０２２９】
図２における種ビーム生成部２０２、ビーム合成部２０３、そして狭ビーム生成部２０４での工程を具備する受信方法、いわゆるビームフォーミングの方法により、従来の生成ビームに比して、指向性がより高く、Ｓ／Ｎ比のより良好なビーム特性を得ることが出来る。
【０２３０】
このビームフォーミング方法を使用する超音波装置、及びビームフォーム部を具備した超音波装置では、従来の、整相加算を用いていた超音波診断装置に比べて、より高い分解能を有し、雑音がより抑圧された、より高品位な画像を提供することが可能となる。
【０２３１】
なお、実施の形態１では、ビーム合成部２０３で、主ビーム及び副ビームを生成し、狭ビーム生成部２０４で、主ビーム及び副ビームを用いて、演算をして、狭ビームを合成した。しかし、主ビーム及び副ビームを一旦生成する必要は無く、種ビームから直接、狭ビームを生成する構成（すなわち、ビーム合成部２０３と、狭ビーム合成部２０４とが分けられず、一体とされる）ビームフォーマ部１０５が用いられてもよい。すなわち、例えば、主ビーム及び副ビームを一旦生成して、生成された主ビーム及び副ビームから生成される狭ビームが、主ビーム及び副ビームを一旦生成せずに、種ビームから直接、生成されてもよい。
【０２３２】
図２２は、ビーム合成・狭ビーム生成部２２０３などを示す図である。
【０２３３】
つまり、その場合の構成では、この図２２に示すように、受信部２０１、種ビーム生成部２０２、およびビーム合成・狭ビーム生成部２２０３があるという構成で、受信部２０１、種ビーム生成部２２０３は、図２で示したものと同一でもよい。そして、ビーム合成部・狭ビーム生成部２２０３のみが、図２と違ってもよい。一方で、図２に示したビーム合成部２０３および狭ビーム生成部２０４で実施する一連の処理を、ビーム合成部・狭ビーム生成部２２０３で実施するという違いだけがあり、行われる演算そのものに差はなくてもよい。
【０２３４】
なお、種ビームスイッチ部３０１を用いて、使用する受信素子の組合せを切り替える際に、対象領域の深さ（受信素子列からみた、対象領域の最短距離）が比較的深い場合には、受信開口をより大きくとり、比較的浅い場合には、逆に受信開口をより小さくとるなどしてもよい。つまり、種ビームスイッチ部３０１が、対象領域の深さに連動して、受信開口の大小を制御し、それに伴い、実際に使用する受信素子の組合せを変えてよい。
【０２３５】
例えば、対象領域として、第１対象領域と、第１対象領域よりも、体表からの距離がより深い位置に位置する第２対象領域とが存在する場合がある。この場合に、第２対象領域からの信号に対して種ビームを生成する場合に選択される、受信素子の開口数は、第１領域からの信号に対して種ビームを生成する場合に選択される、受信素子の開口数よりも大きく設定されている。
【０２３６】
この場合の効果としては、次の点が挙げられる。つまり、対象領域が浅い場合には、受信開口を大きくとっても、対象領域以外からのノイズを拾うばかりで、有効な受信信号として使用可能な受信信号を受信する素子が、対象領域近傍の素子に限定されてしまう。このことから、受信開口を、むしろ、より小さくした方が、より高Ｓ／Ｎなビームが形成できる。上述の場合の効果としては、より高Ｓ／Ｎなビームが形成できる点が挙げられる。
【０２３７】
なお、前述のように、ビーム合成部２０３によって、ビームのバリエーションを増やすことで、一般的に、対象領域以外の他の領域からのノイズを抑圧し、また、対象領域において、狭ビームを生成する効果をもたらす。ここで、ビームのバリエーションを増やすことは、それに伴う、乗算や加算の処理を増やすことにもつながる。一方で、超音波診断装置においては、フレームレートと呼ばれる、単位時間当りに何枚の断層画像を提供できるかが、一つの、画像診断情報の評価指標として、重要な評価指標ともなっている。そのため、できるだけ高いフレームレートが望まれるのが一般である。従って、フレームレートを高くすることを優先する場合には、有限の演算処理能力の超音波装置において、ビームのバリエーションを減らすことで、ビームフォーマにおける演算を小さくすることで、フレームレートを高めることができる。また、フレームレートが、第１フレームレートにおける副ビームの生成数が、第１のフレームレートよりも高い第２のフレームレートにおける副ビームの生成数よりも小さくなるように設定される。
【０２３８】
また、演算処理能力がそもそも小さい超音波診断装置においては、ビームフォーマを所望のフレームレートで実行することが困難である場合が想定される。この場合においても、ビームのバリエーションの数を減らすことで、所望のフレームレートで演算処理能力が小さい超音波診断装置においても、本願のビームフォーマを提供し得る。
【０２３９】
（実施の形態２）
実施の形態２では、超音波診断装置について図１１を用いて説明する。
【０２４０】
図１１は、超音波診断装置を示す図である。
【０２４１】
プローブ１１０１は、送受信部（図示せず）からの信号に基づいて、例えばフェーズドアレイ方式等により、対象物に対して、超音波ビームを走査する。
【０２４２】
プローブ１１０１は、１次元方向に並んだ複数の超音波受信素子からなる列が、少なくとも一列配置されている。
【０２４３】
プローブ１１０１は、一次元方向に並んだ複数の超音波受信素子のうちの一部（全て）の受信素子を用いて、超音波の送信を行い、対象物からの反射信号を受信する。なお、使用される超音波は、１次元方向に並んだ複数の超音波受信素子のうちの全ての受信素子である必要は必ずしもない。
【０２４４】
図１０Ａ、図１０Ｂのそれぞれは、超音波の送受信に使用される受信素子の一例を示す図である。
【０２４５】
図１０Ａ、図１０Ｂでは、送受信に使用される受信素子を、ハッチング付きで示している。
【０２４６】
図１０Ａは、開口数が最大となるように、両端部の各受信素子を使用しているプローブ１１０１を示している。
【０２４７】
一方で、例えば図１０Ｂに示されるように、両端部の各受信素子を使用せず、必要とされる、所定の領域の受信素子のみを使用しても良い。
【０２４８】
なお、本実施の形態の超音波診断装置は、プローブ１１０１から得た信号を利用して、対象物の画像を出力するものであればよく、プローブ１１０１が、超音波診断装置の構成に含まれないものであっても良い。
【０２４９】
次に、プローブ１１０１から得た受信信号、いわゆるエコー信号は、ビームフォーマ部１１０２に入力される。ビームフォーマ部１１０２に入力されたエコー信号は、まず、種ビーム生成部１１０３において、処理される。この処理で、入力されたエコー信号から、複数の種ビームが生成される。
【０２５０】
種ビーム生成部１１０２では、各受信素子で生成される信号のうち、種ビームの生成に利用する信号が選択される。
【０２５１】
例えば、生成される複数の種ビームのうちに含まれる第１の種ビーム（種ビーム１）の生成には、図６（先述）の一番左端（表６Ｔの第１列）に示すような信号パターンを使用してもよい。そして、第２の種ビーム（種ビーム２）の生成には、左から２番目（表６Ｔの第２列）に示すようなパターンで、受信素子の信号を使用する。
【０２５２】
なお、何種類のパターンを使用して種ビームを生成するかは任意であるが、少なくとも２種類のパターンを使用して、少なくとも２種類の種ビームの生成を行っている。
【０２５３】
また、受信素子の信号の選択パターンは任意であるが、生成される種ビームは、次の特徴を有する。その特徴とは、全ての受信素子で得た信号を利用して生成されるビームでのメインローブの幅よりも、生成される種ビームでの、メインローブの幅が、より狭いとの特徴である。メインローブの幅が、より狭いとは、少なくとも、そのメインローブの底部の幅、または、ピークの強度より、１０ｄＢ下（この値に限定されない）の強度での幅において、より狭いことであるとする。
【０２５４】
なお、種ビームを生成する具体的な構成としては、何れか一つの構成に限られるものではない。例えば、それぞれの種ビームを生成する信号回路に、使用する受信素子の信号を切り替えるスイッチング部が接続されており、各種ビームごとに、スイッチング部が切り替えられることにより、使用される信号を切り替える構成としても良い。また、ビームフォーマ部１１０２に接続された制御部１１０９が、各種ビームを生成する信号回路ごとに、入力する信号を適宜振り分けてもよい。
【０２５５】
次に、種ビーム生成部１１０２で形成された複数の種ビームは、ビーム合成部１１０４に入力される。ビーム合成部１１０４により、入力された複数の種ビームから、対象領域からの信号強度が強く、かつ指向性が高い信号特性を有する主ビームと、対象領域からの信号強度が弱く、かつ指向性が弱い副ビームを含む、複数のビームが形成される。
【０２５６】
ビーム合成部１１０４で生成された、主ビーム、及び副ビームを含む複数のビームは、狭ビーム生成部１１０５に入力される。そして、狭ビーム生成部１１０５において、主ビームと副ビームとを含む複数のビームを用いて、演算が行われる。その演算により、対象領域の信号強度が高く、かつ対象領域の周辺領域の信号が除去された狭ビームが得られる。その演算は、主ビームから、適宜、対象領域の周辺領域の信号を除去するようにする演算である。
【０２５７】
次に、ビームフォーマ部１１０２で生成された狭ビームは、画像生成部１１０６に入力される。
【０２５８】
画像生成部１１０６は、ビームフォーマ部１１０２から得た受信信号に対して、一定の信号処理を施すことにより、断層画像を生成する。例えば、画像生成部１１０６は、送受信部からの電気信号を、Ａ／Ｄ変換等することにより、受信素子群による１回の走査ごとに、例えば、128×2000画素（１画素当たり１０ビット程度の輝度分解能）の画像データからなる、グレースケールの断層画像を生成する。
【０２５９】
なお、図１１には図示しないが、一定範囲の輝度値分布となるように、画像生成部１１０６で生成された断層画像を正規化する正規化部や、診断のリアルタイム性を保持するリアルタイム制御部、また、画像生成部１１０６で生成された複数の断層画像を組合わせて、それらの複数の断層画像から特定される３Ｄ画像を生成する３Ｄ画像構成部、等を有していてもよい。
【０２６０】
また、画像生成部１１０６で生成された断層画像を一時的に保持するデータ保存部１１０７（シネメモリ）を有していてもよい。
【０２６１】
例えば、正規化部は、例えば、断層画像における輝度値分布のダイナミックレンジを、一定に保つ処理と、分散を一定値以内にする処理などを行う。
【０２６２】
また、データ保存部１１０７、画像生成部１１０６や、上述の正規化部により、新たな断層画像（正規化された断層画像）が生成される度に、生成された、それらの複数の断層画像が含まれてなる画像群を、そのまま、又は、圧縮・符号化を施した後に、動画像として保持する、メモリやＭＰＥＧエンコーダ等があってもよい。
【０２６３】
また、このデータ保存部１１０７は、次のことを実現する役割を果たしてもよい。そのこととは、高いフレームレートによる、断層画像の連続サンプリングが行われたために、後続する処理がリアルタイムに追随できない場合において、画像データを取りこぼすことなく、一旦蓄えておき、後で、画像表示や画像処理（輪郭抽出等）を実行することである。データ保存部１１０７は、このことを実現するためのデータ記録装置としての役割も果たしてもよい。
【０２６４】
例えば、一般の超音波診断装置のフレームレートは、毎秒１０〜３０フレームであるが、近年の心臓循環器分野では、毎秒６０フレームあるいはそれ以上のレートが求められるようになってきており、数拍動分の断層画像を、高速に連続サンプリングして一旦蓄積しておき、後でスクリーニングする、といった用途に活用される。
【０２６５】
また、リアルタイム制御部は、画像生成部１１０６や画像表示部１１０８での各処理が一定のフレームレート（例えば、毎秒３０フレーム）で同期して繰り返されるように、各構成要素に対して、繰り返してトリガーを発する割り込み制御回路等からなり、フレームレート制御部を有する。
【０２６６】
フレームレート制御部は、各構成要素での処理状態（完了したか否か）や、内部メモリの空き容量等を監視することにより、何れかの構成要素での処理において、一定基準以上の余裕が確保されない状態となっていることを検出する。そして、フレームレート制御部は、この検出をした場合に、フレームレートを低下させる等のレート調整を行う。
【０２６７】
これによって、処理負荷の大きい断層画像が、突発的に発生した場合や、繰り返し処理が発生した場合等においては、フレームレートが低下することとなり、断層画像の部分的欠落や、容積が計測されない等の異常の発生が回避される。
【０２６８】
次に、画像生成部１１０６で生成された断層画像は、画像表示部１１０８に出力される。
【０２６９】
画像表示部１１０８は、グラフィックアクセラレータやスキャンコンバーター等からなり、画像生成部１１０６で得られた、断層画像や動画像、輪郭などの画像を、表示装置に表示する。
【０２７０】
なお、画像表示部１１０８は、超音波診断装置に含まれず、外部の構成であってもよい。また、超音波診断装置は、パラレルインタフェース回路等からなるデジタル出力部を有し、画像生成部１１０６で得られた各種画像や容積等を、デジタル信号として、パソコン等の外部機器に出力してもよい。
【０２７１】
本実施の形態の超音波診断装置は、指向性が強く、かつ指向性パターンが、少なくとも２種類以上存在する種ビームを生成している。そして、この種ビームを利用して、対象領域の指向性が強い主ビームと、対象領域の指向性が弱い副ビームとを生成し、これらのビームを演算することで、最終的に、対象領域の指向性が高く、その周辺領域の信号強度が抑圧された電気信号を得ることが可能になる。この信号を用いて画像を生成することで、コントラストがより明瞭な、高品質な画像を生成することが可能になる。
【０２７２】
こうして、例えばある局面などにおいて、装置１００（超音波診断装置、図１、図２５などを参照）において、次の動作がされてもよい。
【０２７３】
すなわち、画像表示部１０７により、画像１０６ａ（図１）が表示されてもよい。
【０２７４】
表示される画像１０６ａにおける、例えば生体などである観測対象（被検体）１０１ｘにある、観測がされる観測点１０１ｓの箇所に、その観測点１０１ｓのデータが表示されてもよい。
【０２７５】
例えば、画像１０６ａにおける、その箇所の色、濃度などが、そのデータを示す濃度等であることにより、その箇所で、そのデータが表示されてもよい。
【０２７６】
そして、観測点１０１ｓからの反射波であるエコー信号（図２、図２５の信号２０５ａ）が、プローブ部１０１に設けられた複数の受信素子１０９（図２５）のうちのそれぞれの受信素子１０９により受信されてもよい。
【０２７７】
なお、例えば、観測点１０１ｓに、比較的堅い物がある場合における、受信されるエコー信号の値は、ない場合における値とは異なる値である。
【０２７８】
そして、上述された、表示されるデータが、受信された、それらの複数のエコー信号から特定されるデータでもよい。
【０２７９】
そして、このデータを示す、図２５、図１などに示される信号（生成信号、狭信号、狭ビーム）１０５ａが生成されてもよい。
【０２８０】
そして、生成された生成信号１０５ａにより示されるデータが、画像１０６ａにおける上述の箇所に表示されてもよい。
【０２８１】
しかしながら、以下のような第１の信号と、第２の信号とが考えられる。
【０２８２】
すなわち、信号（上述の生成信号１０５ａなど）における、それぞれの角度（図４Ｂ、図５Ｂのグラフにおける横軸を参照）の信号強度（それぞれのグラフの縦軸を参照）がある。
【０２８３】
上述の角度とは、プローブ部１０１から、対象点１０１ｓ（図１など）を向いた、真正面の方向１０１ｐ（図１）からの角度１０１ｒをいう。
【０２８４】
このような角度の範囲として、メインローブの範囲（図４Ｂの範囲８１ｍ、図５Ｂの範囲８２ｍなど）と、サイドローブの範囲（図４Ｂの範囲８１ｓ、図５Ｂの範囲８２ｓなど）とがある。
【０２８５】
なお、メインローブの範囲は、これら図４Ｂ、図５Ｂで示されるように、例えば、ピークの強度（図４Ｂの強度８１ｈ、図５Ｂの強度８２ｈなど）に対して、所定の割合（図４Ｂでは、６０／８０＝０．７５、つまり７５％の割合）の強度以上の強度である角度の範囲である。
【０２８６】
そして、サイドローブの範囲とは、上述された、メインローブの範囲以外の範囲をいう。
【０２８７】
なお、例えば、ピークの強度（強度８１ｈ、８２ｈなど）の角度（横軸）は、先述された真正面の方向１０１ｐの角度などである。
【０２８８】
すなわち、上述の第１の信号は、全ての受信素子１０９からの信号２０５ａから生成される信号であり、例えば、その信号の値（強度）は、全ての信号２０５ａ（図４Ａを参照）の値が加算された値（平均された値）である（図４Ｂ、図２１の従来例（整相加算法の例）における、加算結果の信号２１０３ｘなどを参照）。
【０２８９】
このような第１の信号では、次の通りである。
【０２９０】
すなわち、このような第１の信号における、メインローブの範囲（図４Ｂの範囲８１ｍ）の幅（範囲８１ｍの横軸方向の長さ）は、比較的広い（長い）幅である。
【０２９１】
このため、上述された、生成される生成信号１０５ａが、もしも、このような第１の信号であると（図２１の従来例を参照）、生成信号１０５ａにより示されるデータが、比較的広い幅におけるそれぞれの角度でのデータから特定されるデータであり、示されるデータを表示する上述の画像１０６ａの分解能が、低くなってしまう。
【０２９２】
そこで、生成される生成信号１０５ａが、このような第１の信号であること（図２１の従来例を参照）は、回避される。
【０２９３】
すなわち、複数の信号（種ビーム）２０２ｂ（図２５、２など）が生成される。
【０２９４】
複数の受信素子１０９は、直線１０１Ｌ（図４Ａ）上における、その受信素子１０９の順序の位置に配置され、その直線１０１Ｌ上に、複数の受信素子１０９が配列される。
【０２９５】
なお、図４Ａでは、直線１０１Ｌの矢印線として、図示の便宜上から、比較的短い矢印線が、模式的に示されている。
【０２９６】
なお、この直線１０１Ｌは、例えば、観測点１０１ｓへの、プローブからの方向１０１ｐ（正面の方向）に対して、垂直な方向などである。
【０２９７】
そして、複数の受信素子１０９は、この直線１０１Ｌにおける、最も一端の側（例えば、図４Ａでの、最も上側）にある受信素子１０１ｇと、最も他端の側（最も下側）にある受信素子１０１ｈとからなる両端の２つの受信素子１０９を含む。
【０２９８】
そして、１つ以上の受信素子１０９が組合わせられた、受信素子１０９の組合わせとして、次のような組合わせ（図５Ａでの組合わせなど）がある。
【０２９９】
つまり、その組合わせに含まれる１つ以上の受信素子１０９が、上述された両端の２つの受信素子１０９の間にある１つ以上の受信素子１０９（図５Ａでの受信素子１０１ｉなど）を含まない組合わせがある。
【０３００】
なお、例えば、上述された、組合わせに含まれる１つ以上の受信素子１０９は、上述された、両端の２つの受信素子１０９を含む１つ以上の受信素子１０９などである。
【０３０１】
先述された、生成される生成信号１０５ａ（種ビーム）は、このような、１つ以上の受信素子１０９を含まない組合わせに含まれるそれぞれの受信素子１０９での信号２０５ａ（図２５など）から生成される信号である。
【０３０２】
つまり、生成される生成信号１０５ａの値（強度）は、その組合わせでのそれぞれの信号２０５ａの値が合計された合計値でもよいし、それぞれの信号２０５ａの値に対して、その信号２０５ａでの係数が乗じられた値が合計された合計値などでもよい。
【０３０３】
そして、互いに異なる２つ以上の組合わせでの、互いに異なる２つ以上の信号２０５ａ（種ビーム）が生成される。
【０３０４】
なお、こうして、２つ以上の信号２０５ａが含まれてなる信号群２０２ｂａ（図２５）が生成される。
【０３０５】
なお、生成される信号２０５ａ（種ビーム）の個数は、例えば、５、６個でもよい。実験によれば、上述の個数が、このような比較的少ない個数でも、適切な動作がされることが確認された。
【０３０６】
そして、これらの２つ以上の信号２０５ａから、信号（主信号、主ビーム）９２と、信号（副信号、副ビーム）９１とが生成される（図２５などを参照）。
【０３０７】
なお、これらの主信号９２、副信号９１のうちのそれぞれの信号は、例えば、生成された２つ以上の信号２０５ａ（種ビーム）のうちの１つなどでもよい。
【０３０８】
なお、主信号９２、副信号９１のそれぞれの信号について、その信号を生成するとは、例えば、生成された２つ以上の信号２０５ａ（種ビーム）のうちから、その信号である信号２０５ａ（種ビーム）を取得することでもよい。
【０３０９】
また、主信号９２、副信号９１のそれぞれの信号の値は、例えば、２つ以上の信号２０５ａ（種ビーム）のうちの１つ以上の信号２０５ａの値が合計された合計値（平均値）などでもよい。
【０３１０】
また、主信号９２、副信号９１のそれぞれの信号の値は、例えば、それらの１つ以上の信号２０５ａの値に、その値の係数が乗じられた値が合計された合計値などでもよい。
【０３１１】
そして、その信号の値（強度）が、生成された主信号９２（例えば、図９の主信号（主ビーム）９２ｂ）の値から、生成された副信号９１（副信号（副ビーム）９１ｂ）の値が減算された値（強度）である第１の減算後の信号（例えば、図９の生成信号１０５ａなど）がある。
【０３１２】
なお、具体的には、図９に示されるように、主信号９２として、修正される前の、比較的低い精度の主信号９２ａと、修正がされた後の、比較的高い精度の主信号９２ｂとがあるうちの、後者の修正後の主信号９２ｂからの減算が行われてもよい。
【０３１３】
同様に、図９に示されるように、副信号９１として、修正（補正、調整）がされる前の、比較的低い精度の副信号９１ａと、修正がされた後の、比較的高い精度の副信号９１ｂとがあるうちの、後者の、修正後の副信号９１ｂが減算されてもよい。
【０３１４】
そして、このような第１の減算後の信号として、２つ以上の第１の減算後の信号が考えられる。
【０３１５】
ここで、主信号９２からの減算がされる副信号９１の値である上述の合計値での、その合計値へと合計がされる際に乗じられる先述の各係数に含まれる係数がある。
【０３１６】
一方の第１の減算後の信号は、その第１の減算後の信号におけるこの係数の値が、別の他方の第１の減算後の信号におけるこの係数の値とは異なる値で、異なる値の係数での合計値での副信号９１が減算された信号などである。
【０３１７】
そして、このような２つ以上の第１の減算後の信号のうちに、次のような第２の減算後の信号（図９の生成信号１０５ａ）が含まれることが確認された。つまり、殆どの場合には（通常の場合には）含まれることが確認された。
【０３１８】
その第２の減算後の信号とは、その第２の減算後の信号での、メインローブの範囲（図５Ｂの範囲８２ｍを参照）の幅が、先述された、全ての受信素子１０９からの信号２０５ａによる第１の信号での、メインローブの範囲８１ｍの幅よりも狭い信号である。
【０３１９】
そして、その第２の減算後の信号とは、その第２の減算後の信号での、サイドローブの範囲（範囲８２ｓを参照）での強度（例えば、その強度の平均値など）が、先述された、全ての受信素子１０９からの信号２０５ａによる第１の信号での、サイドローブの範囲８１ｓでの強度以下で、十分に低い信号である。
【０３２０】
すなわち、先述された第２の信号とは、上述の２つ以上の第１の減算後の信号のうちの、このような、メインローブの範囲の幅が狭く、サイドローブの範囲での強度が十分に低くて、比較的適切である第１の減算後の信号（第２の減算後の信号）である。
【０３２１】
すなわち、先述された、生成されて、その信号により示されるデータが、画像１０６ａにおいて表示される生成信号１０５ａ（狭信号、狭ビーム：図１、図９図２５など）は、このような第２の信号である。
【０３２２】
これにより、生成される生成信号１０５ａでの、メインローブの範囲の幅が狭くできて、画像１０６ａの分解能が高くできる。
【０３２３】
しかも、適切な第２の減算後の信号である先述の第２の信号は、単に、メインローブの範囲の幅が狭いだけに止まらず、サイドローブの範囲での強度が十分に低い信号である。
【０３２４】
このため、こうして、分解能が高くされて、生成される生成信号１０５ａでの、メインローブの範囲の幅が狭くされるにも関わらず、サイドローブの範囲での強度が、十分に低い強度に維持される。
【０３２５】
これにより、サイドローブの範囲での強度が十分に低くなくて、生成される生成信号１０５ａに含まれるノイズが大きくなってしまうことが回避され、ひいては、その生成信号１０５ａによる上述の画像１０６ａに含まれるノイズが大きくなってしまうことが回避される。
【０３２６】
すなわち、生成される生成信号１０５ａのノイズが小さくでき、ひいては、画像１０６ａに含まれるノイズが小さくできる。
【０３２７】
これにより、分解能の高さと、ノイズの小ささとが両立できる。
【０３２８】
なお、主信号９２は、例えば、先述された、両端の２つの受信素子１０９（図４Ａの２つの受信素子１０１ｇ、１０１ｈを参照）の間にある１つ以上の受信素子１０９（図５Ａでの受信素子１０１ｉなど）を含まない、歯抜けの組合わせでの信号でもよい。
【０３２９】
つまり、主信号９２は、そのような組合わせに含まれるそれぞれの受信素子１０９の信号２０５ａ（図２５）が加算（平均）された信号などでもよい。
【０３３０】
なお、主信号９２は、例えば、先述された、全ての受信素子１０９からの信号２０５ａが加算された（平均された）信号などでもよい。なお、この点については、適宜、先述の従来例の図２１における信号２１０３ｘなども参照されたい。
【０３３１】
これにより、主信号９２が、十分に多くの受信素子２０９での信号２０５ａからの信号にされて、主信号９２の安定性を、より高めたり、精度を、より高くしたりできる。
【０３３２】
本技術での分解能が、従来例での分解能よりも高いことを見積もるのに、実験がされた。
【０３３３】
この実験では、観測がされる対象である観測対象１０１ｘ（図１）は、互いに平行に貼られた２つのワイヤである。
【０３３４】
図２６Ａは、図２１の従来例における強度のグラフを示す図である。
【０３３５】
図２６Ｂは、本技術での強度のグラフを示す図である。
【０３３６】
本技術（図２６Ｂ）では、一方のワイヤによる、信号の強度のピーク７２ａが観測されると共に、その信号７２ａの角度１０１ｒ（図１を参照、グラフの横軸）の近傍の角度において、他方のワイヤによる、強度のピーク７２ｂも観測された。
【０３３７】
他方、従来例（図２６Ａ）では、２つのワイヤに対応する２つのピーク（図２６Ｂのピーク７２ａ、７２ｂを参照）が観測されず、１つのピーク７１のみが観測された。
【０３３８】
こうして、本技術では、従来例よりも高い分解能が得られることが、実験によっても確認された。
【０３３９】
（実施の形態３）
実施の形態１では、超音波プローブの超音波受信素子及び受信素子が、１次元に配列されたものとして説明した。しかし、超音波プローブ中の超音波受信素子、及び受信部２０１の受信素子が、複数列配置されている構成であってもよい。また、超音波受信素子及び受信素子が、２次元アレイ状に構成されているものであってもよい。
【０３４０】
図１２は、超音波受信素子が２次元配列された超音波プローブを示す図である。
【０３４１】
素子が２次元的に配列されたプローブとして、当該技術分野の事業者により、１．２５Ｄ、１．５Ｄプローブと呼ばれるプローブがある。このプローブの特徴は、長軸と短軸と呼ばれる２つの軸の、プローブ素子の並びがあり、現行の超音波診断装置のプローブでは、長軸と呼ばれる方の並びが、１２８や１９２素子での並びというものが多くあり、それに対して、短軸と呼ばれる方の並びは、数列、例えば５列や７列での並びといったものがある。
【０３４２】
そのように、短軸が５列や７列、および、それに類する長軸に比べて、より少ない並びの数で構成される場合、そもそも、その短軸方向での、本願での種ビームにおける、受信素子の組合わせの数が限定される。
【０３４３】
しかしながら、その限定された組合わせにおいても、本願の種ビームは、有効に作成することが可能であり、結果、適切な狭ビームを生成可能である。
【０３４４】
以下の説明では、複数の受信素子が１次元に配列された超音波受信素子が複数列、配置されているプローブと、超音波受信素子が２次元アレイ状に配置されているものとを区別しない。超音波受信素子群を構成する２辺を、それぞれ長軸、短軸と呼ぶ。なお、配列された素子の素子数が同じであり、２辺の長さが同一の場合には、長軸、短軸を、それぞれ、第１軸、第２軸と読み替えるものとする。
【０３４５】
本実施の形態の超音波プローブを使用する場合、実施の形態１に記載のビームフォーム方法を、長軸、短軸のいずれに適応するかによって、以下の複数の形態が考えられる。
（１）長軸方向のビームフォームには、実施の形態１のビームフォーム方法を使用し、短軸方向のビームフォームには、整相加算法を使用する場合
（２）短軸方向のビームフォームには、実施の形態１のビームフォーム方法を使用し、長軸方向のビームフォームには、整相加算法が使用する場合
（３）長軸方向及び短軸方向の両方に、実施の形態１のビームフォーム方法を使用する場合
【０３４６】
パターン（１）では、長軸方向において、各受信素子の信号を用いつつ、実施の形態１に記載のビームフォーム方法を用いて、一列ごとにビームフォームを行う。この処理により、長軸方向の各列に対してビームが生成され、ビームフォーム点は、短軸方向に沿って配列される。次に、各ビームフォーム点の強度を、短軸におけるビームフォーム部に入力し、短軸向に配列されている全ビームを使用して、整相加算を行い、最終的に、対象領域からのビームを生成する。この場合、ビーム生成に使用するビームの間に、少なくとも１つ、ビーム生成に使用されないビームが存在することが好ましい。
【０３４７】
なお、先に短軸方向の整相加算を行い、先に整相加算が行われた短軸方向に配列した各ビームのうちの一部を用いることで、対象領域からのビームを生成しても良い。すなわち、まず、短軸方向において、整相加算法によりビームを生成する。このビームフォーム点は、長軸方向に配列される。次に、長軸方向において、各ビームフォーム点の強度を、受信部２０１の受信素子で得られた信号に置き換え、その後には、実施の形態１と同様に、ビームフォーミングを行う。
【０３４８】
なお、パターン（２）は、上記パターン（１）と、長軸と短軸とを置き換えたものであるため、詳しい説明を省略する。
【０３４９】
パターン（３）のように、長軸方向、短軸方向共に、本実施の形態１に記載されたビームフォーム方法を使用してもよい。
【０３５０】
図１３は、パターン（３）の場合のビームフォーム方法についての概略フローである。
【０３５１】
例えば、短軸方向のビームフォームを先に行う場合には、短軸方向に配列された受信素子から得られた受信信号を用いて、複数の種ビーム生成部１３０１の各々が、種ビームの生成を行う。この場合、受信素子のうちの一部の受信素子の信号を利用して、種ビームを生成することを特徴とし、一部の種ビームについては、その種ビームの生成で使用される各受信素子のうちの最も外側の受信素子よりも内側に、種ビームの生成に利用されない受信素子があることが好ましい。
【０３５２】
次に、ビーム合成部１３０２により、短軸方向の主ビーム及び副ビームを生成し、そして、狭ビーム生成部１３０３により、短軸方向のビームフォームを行う。短軸方向の各列に対して、ビームフォームを行うため、狭ビーム生成部１３０３により、ビームフォームが行われた後には、ビームフォーム点が、長軸方向にそって複数点存在している状態となる。
【０３５３】
次に、複数の種ビーム生成部１３０４の各々において、これらの複数のビームフォーム点の一部を利用して、長軸方向の種ビームが生成される。短軸方向のビームフォームと同様に、一部のビームフォーム点を利用し、使用されるビームフォーム点のうちの最も外側の２つのビームフォーム点の間に、種ビーム生成に使用されないビームフォーム点が存在していることが好ましい。その後、この種ビームを用いてビーム合成、及び狭ビーム生成がビーム合成部１３０５、狭ビーム生成部１３０６において行われる。
【０３５４】
このように、短軸での狭ビームについての処理を実施した後、長軸での狭ビームについての処理を実施することで、狭ビーム生成のバリエーションが増加する。このため、対象領域への狭ビームでは、１Ｄプローブのみの場合での効果よりも、更に適切である効果が生じることが期待できる。
【０３５５】
なお、長軸方向での狭ビームを生成した後に、短軸方向での狭ビームを生成する処理を実施してもよい。この場合には、短軸方向の最大開口数が必然的に小さくなる。このため、短軸方向の狭ビーム生成する場合には、長軸方向の狭ビームのうちの両端部を使用して、種ビームを生成することが好ましい。
【０３５６】
この構成によると、１次元ではなく２次元的にビームフォーミングできる。このため、１次元の場合よりも適切な狭ビーム生成が可能となり、分解能、雑音抑圧の両方の品質とも、更に適切な品質が生じるとの効果が期待できる。
【０３５７】
なお、上記の実施の形態では、狭ビーム生成を、超音波受信素子の長軸、及び短軸に沿った方向において行ったが、この実施の形態に限られない。
【０３５８】
図１４は、斜め方向の配列に基づいた処理を説明する図である。
【０３５９】
例えば、２次元プローブの短軸及び長軸と非平行な方向（以下、斜め方向と呼ぶ）に配列される複数の超音波受信素子のうちから、種ビーム生成に使用する各受信素子（信号）を、図１４に示すように、使用される一部の受信素子（信号）として選択しても良い。
【０３６０】
なお、図１４においては、種ビーム生成に使用する受信素子を、ハッチング付きで表示している。
【０３６１】
図１５は、２次元に配列された複数の受信素子でのビームフォーマ（上述の図１４を参照）のブロック図（一例）である。
【０３６２】
実施の形態１の１次元に複数の受信素子が配列されている場合と比較して、２次元に複数の受信素子が配列されることで、受信素子の組合せの自由度が増す。このことにより、受信ビームのバリエーションが増やせること、それにともない、１次元に複数の受信素子が配列される場合と比較して、対象領域以外からの雑音の混入を、より十分に減らす効果が生じたり、より適切な狭ビーム生成により、より高分解能化ができる効果が生じたりする。これら２つの効果の両面において、より適切に動作をするようにできることが期待できる。
【０３６３】
本装置では、図示しない、２次元配列された複数の受信素子を備える受信部がある。
【０３６４】
そして、本装置は、複数の種ビーム生成部（短軸）１５０１、ビーム合成部（短軸）１５０２、複数の種ビーム生成部(斜め)１５０３、ビーム合成部（斜め）１５０４、狭ビーム生成部（短軸、斜め）１５０５、複数の種ビーム生成部（長軸）１５０６、ビーム合成部（長軸）１５０７、狭ビーム生成部（長軸）１５０８からなる。
【０３６５】
ここで、それぞれ、種ビーム生成部、ビーム合成部、狭ビーム生成部の処理は、実施の形態１における種ビーム生成部、ビーム合成部、狭ビーム生成部の処理と、基本的に同一である。
【０３６６】
従って、次の点が特徴である。つまり、種ビーム生成部、ビーム合成部、狭ビーム生成部のそれぞれの機能ブロックが処理する信号を受信した各受信素子が配列された方向が、その機能ブロックに付された「（…）」の記載内に示される方向（短軸の方向、斜めの方向、長軸の方向）である。上述された、特徴の点とは、その機能ブロックの処理が、その方向に配列された複数の受信素子における素子組合せを用いて実施されることである。
【０３６７】
従って、図１５で例示した実施の形態においては、短軸方向での各受信素子間でのビームフォーマと、斜め方向での各受信素子間でのビームフォーマとをそれぞれ実施する。そして、各長軸方向の素子それぞれに対するビームフォーマの結果を算出する。そして、これらを、各長軸方向の素子のそれぞれに対するビームフォーマとして、後段の種ビーム生成部（長軸）１５０６、ビーム合成部（長軸）１５０７、狭ビーム生成部（長軸）１５０８による処理を施す。このような処理をすることで、狭ビームを得ることが、上記の特徴点である。
【０３６８】
図２３は、２次元に配列された受信素子でのビームフォーマのブロック図の一例を示す図である。
【０３６９】
実施の形態１においての、１次元に受信素子が配列されている場合と比較して、２次元に受信素子が配列されることで、受信素子の組合せの自由度が増す。このことにより、受信ビームのバリエーションが増やせる。そして、このことに伴い、１次元に受信素子が配列される場合と比較して、対象領域以外からの雑音の混入を減らす効果、および、より適切な狭ビームが生成されることによる、より高分解能化が実現されることの効果も得られる。これらの効果の両面において、より適切な動作がされることが期待できる。
【０３７０】
本装置では、図示しない、２次元配列された受信素子を備える受信部がある。
【０３７１】
そして、本装置は、複数の種ビーム生成部（短軸）２３０１、ビーム合成部（短軸）２３０２、複数の種ビーム生成部(斜め)２３０３、ビーム合成部（斜め）２３０４、複数の種ビーム生成部（長軸）２３０５、ビーム合成部（長軸）２３０６、および、狭ビーム生成部（短軸、斜め、長軸）２３０７からなる。
【０３７２】
そして、このブロック構成の場合には、「（…）」の記載内の方向（長軸の方向など）に配列された受信素子を使用して、その記載が付された機能ブロックが、実施の形態１と同様の、種ビーム生成、および、ビーム合成を実施する。そして、複数の、合成されたビームを用いて、狭ビーム生成を狭ビーム生成部２３０７が実施する。この場合、演算量の大きさを鑑み、斜め方向に配列された受信素子を用いたビーム生成を実施するのではなくて、実施しなくても良い。
【０３７３】
（実施の形態４）
図１６は、実施の形態１で説明したビームフォーマ部の前処理部３０２を示すブロック図である。
【０３７４】
図１６において、ウインドウ決定部１６０１、ウインドウ処理部１６０２、および変換部１６０３で、前処理部３０２を構成している。
【０３７５】
図１６を用いて、前処理部３０２の処理を説明する前に、図１７を用いて説明する。
【０３７６】
図１７Ａは、超音波診断装置においての、複数の受信素子と、観測点Ｓとの位置関係を表した図であり、観測点Ｓに対して最短距離にある受信素子が、受信素子ｃであった場合について表している。
【０３７７】
受信素子ｍは、受信素子ｃとは異なる受信素子であり、観測点Ｓと、受信素子ｃとの距離をｄｃ、受信素子ｍとの距離をｄｍとする。また、受信素子ｍと、受信素子ｃとの距離をｄｍ，ｃとする。簡単のために、複数の受信素子は、直線上に並んでおり、観測点Ｓから、複数の受信素子を通る直線（図１７Ａの上下方向の直線）に対して下ろした垂線が、その直線に対して交わる点に、素子ｃの中心があった場合を説明する。なお、本願の構成は、このような構成に限定されない。
【０３７８】
観測点Ｓに向けて送信された超音波信号は、観測点Ｓからの反射によって各受信素子により、受信波として受信される。
【０３７９】
図１７Ｂは、受信信号を示す図である。
【０３８０】
パルス信号が、送信波として使用された場合には、受信信号として、図１７Ｂのような受信信号が観測される。
【０３８１】
図１７Ｂのグラフにおいて、横軸は、時間であり、縦軸は、受信素子ｍによって受信された超音波受信信号の振幅を表す。
【０３８２】
観測点Ｓの反射によって、素子ｍ、素子ｃが受信する受信信号は、観測点Ｓと、各受信素子との間での、空間的な距離が互いに違うため、一般的に、距離が長いほど、より遅く到達する。
【０３８３】
従って、観測点Ｓと、２つの受信素子ｍ、受信素子ｃとの間の２つの距離ｄｍ、ｄｃの間の差（ｄｍ−ｄｃ）に比例した長さの遅延がある。
【０３８４】
しかしながら、そのような遅延があるのは、観測点Ｓと、各受信素子との間を伝わる超音波の音速が、結果的に、それら超音波が伝わる２つの経路において、互いに同じであると見なせる場合である。
【０３８５】
また、観測点Ｓと、各受信素子との間に、不均一な媒質が存在するなどすれば、上述された、距離ｄｍ、ｄｃの間の差に比例した長さの遅延が期待できない。
【０３８６】
超音波の、生体における音速は、媒質が脂肪である場合において、１４４０ｍ／ｓ程度、血液で、１５７０ｍ／ｓ程度であると言われ、１５００ｍ／ｓをほぼ中心として、±５％程度の、音速の違いがあると言われている。
【０３８７】
また、音速は、温度等の環境条件でも異なる。
【０３８８】
従って、図１７Ａの受信素子ｍが、観測点Ｓからの反射波を受信する際、仮に、音速を１５００ｍ／ｓとした場合の到達時間が、ｄｍ／１５００秒後と想定されるが、実際には、前述の要因によって、このｄｍ／１５００秒から、到達時間がずれることがある。
【０３８９】
図１７Ｂは、到達時刻が、ｔｍ，Ｃと仮定しても、実際には、±Δの時間だけの、到達時刻ずれがあることを図示している図である。
【０３９０】
また、図１７Ｃは、そのずれのずれ幅を考慮したウインドウの例を図示している図である。
【０３９１】
図１７Ｃにおいて、横軸は、時間であり、縦軸は、ウインドウ係数（重み係数に相当）である。
【０３９２】
受信素子ｍと、受信素子ｃとの位置関係、例えば、２つの受信素子の間の距離ｄｍ，Ｃと、観測点Ｓと、受信素子ｍとの間の距離ｄｍ等とによって、決定がされるものとする。
【０３９３】
これは、次のようなことがあるからである。すなわち、観測点Ｓと、受信素子ｍとの間における、空間的な距離が離れている場合には、前述の、音速の違いとして、±５％の違いがあったとすれば、距離ｄｍに対して、５％相当の到達時間ずれがあると考えられる。すなわち、観測点Ｓと、受信素子ｃとの間での、空間的な距離ｄＣと比べて、ｄＣ＜ｄｍであり、ｄｍの方が大きゆえに、受信素子ｃでの到着時間ずれより、受信素子ｍでの到着時間ずれの方が、一般的に大きくなると仮定できる。このことがあるからである。
【０３９４】
次に図１６を用いて説明する。
【０３９５】
図１６は、図３の前処理部３０２の動作を説明するものである。
【０３９６】
ウインドウ決定部１６０１では、決定を行う。すなわち、受信素子ｍ、受信素子ｃの間の位置関係、つまり、それら２つの受信素子の間の距離ｄｍ，Ｃ、観測点Ｓと、受信素子ｍおよび受信素子ｃとの間の距離ｄｍ、ｄＣがある。また、想定する、超音波の音速、サンプリング周波数等から算出されたｔｍ，Ｃ、および、音速ずれ等を鑑み設定した、ｔｍ，Ｃに対する時間ずれ値Δがある。ウインドウ決定部１６０１では、これらを決定して、デジタル受信信号に乗算すべきウインドウｗｍ，Ｃ（ｔ）を決定する。
【０３９７】
時間ずれ値Δとしては、想定する音速ずれを５％程度とした場合において、ｔｍ，Ｃに対しての、５％ずれの値を設定してもいいし、実際の実装値として、０．５％程度の値を用いてもよい。
【０３９８】
一例として、ｄＣ＝２ｃｍ、ｄｍ，Ｃ＝０．５ｃｍ，想定する音速が１５００ｍ／ｓ，サンプリング周波数を４０ＭＨｚとした場合、ｄｍ＝２．０６ｃｍとなる。
【０３９９】
観測点Ｓからの反射を、想定する音速で受信する場合、上記のサンプリング周波数では、５４９サンプルで、反射波が到着し、その５％ずれは、２７サンプルのずれとなる。０．５％程度の実装とすれば、２７／（５／０．５）＝２．７であるので、２、３サンプルということになる。前述の図１７Ｃの矩形窓の場合には、このΔを、３サンプルとして構成したｗｍ，Ｃ（ｔ）が、ウインドウ決定部１６０１で決定したウインドウとなる。
【０４００】
ウインドウ処理部１６０２では、デジタル信号ｘｍ（ｔ）と、ウインドウｗｍ，Ｃ（ｔ）とを乗算する。
【０４０１】
【数９】
2012063481.tif 000011
【０４０２】
上述の数式９のようにして算出されたｐ（ｔ）に対して、変換部１６０３では、下記の数式１０で示されるような、絶対値を算出する変換を施して、前処理部３０２の出力信号ｙｍ（ｔ）を算出する。
【０４０３】
【数１０】
2012063481.tif 000012
【０４０４】
変換部１６０３は、下記に示される数式１１および数式１２のような演算を用いて、それぞれ、２乗、および、絶対値をとったもの（｜ｐ（ｔ）｜）をα乗した出力信号ｙｍ（ｔ）を算出してもよい。なお、αは、実装上の値であり、実施の形態に適する値等である。
【０４０５】
【数１１】
2012063481.tif 000013
【０４０６】
【数１２】
2012063481.tif 000014
【０４０７】
このようにして、前処理部３０２で算出されたｙｍ（ｔ）を用いて、遅延加算部３０３では、各受信素子ｍ等で受信された受信信号を変換処理などした信号を、観測点Ｓでの反射を観測するために、加算処理する。
【０４０８】
【数１３】
2012063481.tif 000015
【０４０９】
上記の数式１３で示すとおり、ｙｍ（ｔ）に対して、ｔを変化させて加算した信号を、各受信素子ｍにおける値ｍを変えて加算した信号を、観測点Ｓにおける受信方法の出力としている。
【０４１０】
このようにして、観測点Ｓの位置を変化させ、指定した領域にわたり、その領域におけるそれぞれの位置についての算出をする。このことで、本願の超音波診断装置では、上述の数式１３の値をもとに、サンプル数を減らす処理、指数関数で強度を算出する処理などの処理を施したうえで、描画をする。
【０４１１】
図１８、図１９、図２０のそれぞれは、窓形状を示す図である。
【０４１２】
先述の図１７Ｃでは、窓関数として、矩形窓を用いた場合について述べた。
【０４１３】
一方、図１８では、ｔｍ，Ｃに対して対称な形状である複数の窓形状を示す。
【０４１４】
また、図１９では、プラスの方向で、最大＋Δの幅をもつ窓形状を示す。
【０４１５】
また、図２０では、非対称な窓形状を図示している。
【０４１６】
図１９の場合の対称な形状の場合には、窓形状における周波数特性が畳み込まれたロバスト性を持った種ビームを形成することが期待される。
【０４１７】
図１９の場合には、それぞれのｔｍ，Ｃでの、値の算出において、マイナス方向の影響を加味しない。このことで、音速ずれが長期間（ｔｍ，Ｃを中心にして、プラス方向、マイナス方向双方の時間幅の期間）、影響しないことが期待できる。
【０４１８】
図１８の場合と同様に、窓形状の周波数特性が畳み込まれたロバスト性がもつことには変わりが無い。
【０４１９】
図１９の場合は、ｔｍ，Ｃを中心にして、マイナス方向の影響をより減算し、プラス方向の値を加算する。このことで、ロバスト性に加えて、最終画質に与える効果としては、エッジ強調の効果が期待できる。
【０４２０】
本願の実施の形態１〜３の各々において、種ビーム生成における前処理（図３の前処理部３０２）を、前記の記載のように実施することが考えられる。この実施をすることで、図２においての、種ビーム生成部２０２、ビーム合成部２０３、そして狭ビーム生成部２０４を具備する受信方法、いわゆるビームフォーミングについて、次の通りである。つまり、前記の記載のように実施することにより、実施の形態１で説明した、従来例と比較して、分解能が高くできることと、雑音がより抑圧できることなどの効果とともに、本技術を生体に適用した場合に生じる音速ずれなどの影響に対して、ロバストにできるとの効果も実現する処理を提供できる。
【０４２１】
なお、ユーザが、窓関数形状や窓長を選択できるようにしてもよい。すなわち、超音波診断装置において、窓関数変換機構を有している。そして、窓関数変換ボタンや、窓長変換ボタンを、表示画像と共に表示しても良いし、窓関数変更つまみ、及び、窓長変更つまみが、装置に配置されても良い。
【０４２２】
また、実施の形態４を、従来の超音波診断装置、及びビームフォーミング方法と組合わせても、よりよい効果が得られる。
【０４２３】
（実施の形態５）
こうして、要するに、超音波診断装置の高分解能化と画質向上とを図ることができる。すなわち、一部の前記受信素子群から得られたエコー信号を使用し、エコー信号が使用される受信素子の組合せが異なる複数種類の種ビームを生成する種ビーム生成ステップと、複数の種類の種ビームを選択して合成し、前記対象領域に対する信号強度が大きい主ビームと、前記対象領域に対する信号強度が前記主ビームよりも小さい副ビームとを少なくとも生成するビーム合成ステップと、前記主ビームから、複数の前記副ビームに各々係数を乗じて減算し、前記対象領域のエコー信号を合成する狭ビーム生成ステップと、を有することを特徴とするビームフォーミング方法が用いられる。
【０４２４】
なお、メインローブおよびサイドローブのそれぞれにおける、主信号９２（図２５）の値（強度）と、副信号９１の値（強度）とについて、次の通りでもよい。
【０４２５】
すなわち、副信号９１は、次のような副信号でもよい。
【０４２６】
その副信号における、メインローブでの値は、０に対して同一（略同一）である信号である。
【０４２７】
そして、その副信号における、サイドローブでの値は、主信号９２における、サイドローブでの値に対して同一（略同一）である信号である。
【０４２８】
本発明がされるのに際して、副信号９１が、このような副信号であれば、その副信号９１が減算された生成信号１０５ａ（図２５）が、先述された適切な第２の減算後の信号であること（であることが比較的多いこと）が確認された。
【０４２９】
そこで、生成される副信号９１における、メインローブでの値が、０に対して同一（略同一）で、かつ、生成される副信号９１における、サイドローブでの値が、主信号９２での、サイドローブでの値と略同一でもよい。
【０４３０】
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。
【０４３１】
例えば、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。例えば、本発明の超音波診断装置の診断方法のコンピュータプログラムを有しており、このプログラムに従って動作する（又は接続された各部位に動作を指示する）コンピュータシステムであってもよい。
【０４３２】
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、またビームフォーミング部の全部又は一部を、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記録媒体、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムで構成した場合も本発明に含まれる。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置はその機能を達成する。
【０４３３】
また、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１つのシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（大規模集積回路））から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで  構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。例えば、本発明のビームフォーミング方法がＬＳＩのプログラムとして格納されており、このＬＳＩがコンピュータ内に挿入され、所定のプログラム（ビームフォーミング方法）を実施する場合も本発明に含まれる。
【０４３４】
また前記超音波診断装置の診断方法や、ビームフォーミング方法を実施させるプログラムや信号を記録媒体に記録して移送することにより、プログラムを独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【０４３５】
最後に、上記実施の形態は適宜他の実施の形態と組合せすることができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０４３６】
本発明にかかる超音波診断装置における受信方法は、複数の種ビーム生成部、ビーム合成部、狭ビーム生成部を有し、従来の超音波診断装置の性能向上、特に画質向上として有用である。また本発明は超音波への適用のみならず、複数のアレイ素子を用いたセンサー等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【０４３７】
１０１  プローブ部
１０２  Ｔ／Ｒスイッチ部
１０３  パルサー部
１０４  ＡＦＥ部
１０５  ビームフォーマ部
１０６  画像化部
１０７  操作部
１０８  表示部
２０１  受信部
２０２  種ビーム生成部
２０３  ビーム合成部
２０４  狭ビーム生成部
２０５  受信素子
３００  受信部
３０１  種ビームスイッチ部
３０２  前処理部
３０３  遅延加算処理部
７０１  重み付けビーム加算ユニット
７０２  重み付けビーム乗算ユニット
７０３  ビーム期待値演算ユニット
８０１  暫定ビーム合成部
８０２  主ビーム合成ユニット
８０３  副ビーム合成ユニット
９０１  重み付けビーム加算ユニット
９０２  主ビーム前処理ユニット
９０３  重み付けビーム減算ユニット
１００１  受信部
１００２  受信素子
１１０１  プローブ部
１１０２  ビームフォーマ部
１１０３  種ビーム生成部
１１０４  ビーム合成部
１１０５  狭ビーム生成部
１１０６  画像生成部
１１０７  データ保存部（シネメモリ）
１１０８  画像表示部
１１０９  制御部
１３０１、１３０４  種ビーム生成部
１３０２、１３０５  ビーム合成部
１３０３、１３０６  狭ビーム生成部
１５０１、１５０３、１５０６  種ビーム生成部
１５０２、１５０４、１５０７  ビーム合成部
１５０５、１５０８  狭ビーム生成部
１６０１  ウインドウ決定部
１６０２  ウインドウ処理部
１６０３  変換部
２２０３  ビーム合成・狭ビーム生成部
２３０１、２３０３、２３０５  種ビーム生成部
２３０２、２３０４、２３０６  ビーム合成部
２３０７  狭ビーム生成部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【国際調査報告】
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