(57)【要約】【課題】安価な構成により整相加算ビームフォーム処理と合成開口ビームフォーム処理との両機能の実装する。【解決手段】受信ビームフォーマ部１４０は、反射超音波に基づく複数チャンネルの受信信号列に対し整相加算処理を行い音響線信号のラインデータを生成する整相加算部１４２を有し、整相加算部１４２は、第１の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータを同一位置の観測点に対する音響線信号を加算することにより合成して出力し、第２の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータをそのまま出力し、整相加算部１４２における単位本数当たりの音響線信号のラインデータの生成にかかる時間は、第１の受信フォーミング処理の動作時と第２の受信フォーミング処理の動作時とで等価であるか又は近似している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信イベント毎に一部において位置が重複する複数の観測点を対象として音響線信号のラインデータを２以上である複数本生成し、同一位置の観測点に対する前記音響線信号は加算して音響線信号のラインデータを合成する第１の受信フォーミング処理と、
送信イベント毎に位置が異なる複数の観測点を対象として１以上の音響線信号のラインデータを生成する第２の受信フォーミング処理とを、
択一的に動作させる受信ビームフォーマ部を備えた超音波信号処理装置であって、
第１の受信フォーミング処理と第２の受信フォーミング処理とでは、送信イベント毎に生成される音響線信号の本数が異なり、
前記受信ビームフォーマ部は、反射超音波に基づく複数チャンネルの受信信号列に対し整相加算処理を行い音響線信号のラインデータを生成する整相加算部を有し、
前記整相加算部は、
前記第１の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータを同一位置の観測点に対する音響線信号を加算することにより合成して出力し、
前記第２の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータをそのまま出力し、
前記整相加算部における単位本数当たりの音響線信号のラインデータの生成にかかる時間は、第１の受信フォーミング処理の動作時と第２の受信フォーミング処理の動作時とで等価であるか又は近似している
超音波信号処理装置。
【請求項２】
前記整相加算部は、フレームメモリを備え、
前記整相加算部は、前記第１の受信フォーミング処理では、送信イベント毎に、前記音響線信号のラインデータを、前記フレームメモリの同一の観測点の位置に対応するアドレスに書き込まれた同一位置の観測点に対する音響線信号のデータと加算することにより合成する
請求項１に記載の超音波信号処理装置。
【請求項３】
前記受信ビームフォーマ部は、
複数の前記整相加算部と、複数の前記整相加算部から出力される音響線信号のラインデータをさらに加算して後段に出力する主加算部とを有する
請求項２に記載の超音波信号処理装置。
【請求項４】
前記フレームメモリを第１のフレームメモリとしたとき
前記主加算部は、さらに、第２のフレームメモリを有する
請求項３に記載の超音波信号処理装置。
【請求項５】
前記第１の受信フォーミング処理において、送信イベント毎に前記整相加算部が出力する音響線信号のラインデータの本数をＭＬとし、前記第２の受信フォーミング処理において、送信イベント毎に前記整相加算部が出力する音響線信号のラインデータの本数をＮＬとするとき、
前記整相加算部は、Ｍ及びＮの最大値をｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）としたとき、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する処理では、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）倍速で動作することにより、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）サイクルのタイムスロットの期間にｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する
請求項１から４の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項６】
前記整相加算部は、ＭＬ及びＮＬの最小値をｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）としたとき、ｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する処理では、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）−ｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）サイクルのタイムスロットの期間、音響線信号のラインデータの生成及び出力を停止する
請求項５に記載の超音波信号処理装置。
【請求項７】
送信イベント毎に一部において位置が重複する複数の観測点を対象として音響線信号のラインデータを複数本生成し、同一位置の観測点に対する前記音響線信号は加算して音響線信号のラインデータを合成する第１の受信フォーミング処理と、
送信イベント毎に位置が異なる複数の観測点を対象として１以上の音響線信号のラインデータを生成する第２の受信フォーミング処理とを、
択一的に動作させる受信ビームフォーマ部を備えた超音波信号処理装置であって、
第１の受信フォーミング処理と第２の受信フォーミング処理とでは、送信イベント毎に生成される音響線信号の本数が異なり、
前記受信ビームフォーマ部は、反射超音波に基づく複数チャンネルの受信信号列に対し整相加算処理を行い音響線信号のラインデータを生成する整相加算部と、
前記整相加算部から出力される音響線信号のラインデータを加算して出力する主加算部とを有し、
前記主加算部は、
前記第１の受信フォーミング処理では、前記整相加算部により算出された音響線信号のラインデータを同一位置の観測点に対する前記音響線信号を加算することにより音響線信号のラインデータを合成して出力し、
前記第２の受信フォーミング処理では、前記整相加算部により算出された音響線信号のラインデータをそのまま出力し、
前記整相加算部から前記主加算部への単位本数当たりの音響線信号のラインデータの生成にかかる時間は、第１の受信フォーミング処理の動作時と第２の受信フォーミング処理の動作時とで等価であるか又は近似している
超音波信号処理装置。
【請求項８】
前記第１の受信フォーミング処理において、送信イベント毎に前記整相加算部が出力する音響線信号のラインデータの本数をＭＬとし、前記第２の受信フォーミング処理において、送信イベント毎に前記整相加算部が出力する音響線信号のラインデータの本数をＮＬとするとき、
前記整相加算部は、Ｍ及びＮの最大値をｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）としたとき、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する処理では、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）倍速で動作することにより、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）サイクルのタイムスロットの期間にｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する
請求項７に記載の超音波信号処理装置。
【請求項９】
前記整相加算部は、ＭＬ及びＮＬの最小値をｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）としたとき、ｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する処理では、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）−ｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）サイクルのタイムスロットの期間、音響線信号のラインデータの生成及び出力を停止する
請求項８に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１０】
前記主加算部は、フレームメモリを備え、
前記主加算部は、前記第１の受信フォーミング処理では、送信イベント毎に、前記音響線信号のラインデータを、前記フレームメモリの同一の観測点の位置に対応するアドレスに書き込まれた同一位置の観測点に対する音響線信号のデータと加算することにより合成する
請求項７から９の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１１】
前記第１の受信フォーミング処理における複数本の音響線信号のラインデータの生成は、
超音波プローブに列設された複数の振動子から選択された送信振動子列から被検体内の対象領域に超音波ビームを送信する送信イベントを、送信振動子列を列方向に漸動させて複数回行うことにより、前記振動子各々が受波した反射超音波に基づき前記複数チャンネルの送信イベント毎に得られた受信信号列に対し、
前記整相加算部において、送信イベント毎に設定される送信振動子列から被検体の深さ方向に延伸する複数本の仮想線であって、送信イベント間で一部が重なる第１の仮想線上に位置する複数の観測点に対する整相加算処理により行われ、
前記第２の受信フォーミング処理における１以上の音響線信号のラインデータの生成は、
前記送信イベント毎に得られた受信信号列に対し、前記整相加算部において、送信イベント毎に設定される送信振動子列から被検体の深さ方向に延伸する１以上の仮想線であって、送信イベント間で重ならない第２の仮想線上に位置する複数の観測点に対する整相加算処理により行われる
請求項１から１０の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１２】
さらに、前記第２の受信フォーミング処理では、送信イベント毎に、前記音響線信号のラインデータを、前記フレームメモリの対応するアドレスに書き込まれまずに出力する
請求項２から１０の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１３】
複数の振動子が配列された超音波プローブと、
前記受信ビームフォーマ部は、前記超音波プローブからの受信信号に対して、前記第１の受信フォーミング処理と前記第２の受信フォーミング処理とを択一的に動作させる、請求項１から１１の何れか１項に記載の超音波信号処理装置と、
を有する超音波画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波信号処理方法、及び、それを用いた超音波診断装置に関し、特に、超音波信号処理方法における受信ビームフォーミング処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブより被検体内に超音波を送信し、被検体組織内の音響インピーダンスの差異から生じる超音波の反射波を受信し、得られた電気信号に基づいて被検体の内部組織の形状を示す超音波断層画像を生成して表示する装置である。
【０００３】
従来の超音波診断装置では、受信した反射波に基づく受信ビームフォーミング方法として、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）。この方法では、複数の振動子から被検体のある深さでフォーカスを結ぶよう超音波ビームを送信して超音波ビームの中心軸上にある音響線信号を生成する。
【０００４】
これに対し送信フォーカス点近傍以外の領域においても空間分解能の高い高画質な画像を得る方法として、合成開口法(Synthetic Aperture Method)を用いた受信ビームフォーミング方法が提案されている（例えば、非特許文献２）。合成開口法によれば、超音波送信波の伝播経路に応じた観測点までの到達時間と、観測点における反射波の観測点から振動子への到達時間の両方を加味した遅延制御を行うことで、１回の超音波送信から送信フォーカス点近傍以外を含めた超音波主照射領域全体に対して音響線信号を生成することができる。また、合成開口法では、複数回の超音波送信から得た同一観測点に対する複数の音響線信号を重ね合わせて、空間分解能及びＳ／Ｎ比を向上することができる。反面、合成開口法においては、１回の超音波送信で音響線信号が生成される対象領域に内在する観測点の数が増加し、複数回の超音波送受信から得た同一観測点に対する複数の音響線信号を重ね合わせる合成処理が行われるため、整相加算法に比べて、音響線信号を格納するためのメモリ容量やデータ伝送能力の拡大が必要となる。
【０００５】
以上のとおり、超音波診断における受信ビームフォーム方法には、演算負荷が小さい整相加算ビームフォーム方法と演算負荷が大きいが画質に優れる合成開口ビームフォーム方法とがあり、両方法は機能上相補的な関係にあるため機能互換性の観点から両機能を実装することが必要とされ、例えば、特許文献１には、機械走査式の超音波探触子により得た信号を遅延加算部により多重エコー除去処理を行った後、同じ遅延加算部により合成開口処理を行う超音波診断装置や、この超音波診断装置に、更に電子操作式の超音波探触子が接続され、電子操作式の超音波探触子により得た信号を前記遅延加算部により遅延加算が行われる構成が提案されている。
【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）
【非特許文献２】"Virtual ultrasound sources in high resolution ultrasound imaging", S.I.Nikolov and J.A.Jensen, in Proc, SPIE Progress in biomedical optics and imaging, vol. 3, 2002, P. 395-405
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１２６１７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、単純に整相加算ビームフォーム処理と合成開口ビームフォーム処理の両機能を実装して受信ビームフォーム回路を構成した場合、単純な実装では回路モジュール間の転送レートを異ならせた構成となり、受信ビームフォーム回路内の回路モジュール間のインタフェース仕様と後段の回路モジュールの要求仕様が高くなり、受信ビームフォーム回路全体としてハードウエアコストがアップするという課題があった。
【０００９】
また、特許文献１には、整相加算ビームフォーム処理を行う場合と合成開口ビームフォーム処理を行う場合とで転送レートが異なることについての記載がなく、特許文献１においても、同様の課題がある。
【００１０】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、合成開口法による第１受信ビームフォーミング処理と単純な整相加算法による第２の受信ビームフォーミング処理時との間で、回路モジュール間の転送レートを等価又は近似した構成とする。これにより、安価な構成により整相加算ビームフォーム処理と合成開口ビームフォーム処理との両機能を実装する受信ビームフォーム回路を備えた超音波信号処理装置、及び、それを用いた超音波診断装置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】
【００１１】
本開示の一態様に係る超音波信号処理装置は、送信イベント毎に一部において位置が重複する複数の観測点を対象として音響線信号のラインデータを複数本生成し、同一位置の観測点に対する前記音響線信号は加算して音響線信号のラインデータを合成する第１の受信フォーミング処理と、送信イベント毎に位置が異なる複数の観測点を対象として１以上の音響線信号のラインデータを生成する第２の受信フォーミング処理とを、択一的に動作させる受信ビームフォーマ部を備えた超音波信号処理装置であって、第１の受信フォーミング処理と第２の受信フォーミング処理とでは、送信イベント毎に生成される音響線信号の本数が異なり、前記受信ビームフォーマ部は、反射超音波に基づく複数チャンネルの受信信号列に対し整相加算処理を行い音響線信号のラインデータを生成する整相加算部を有し、前記整相加算部は、前記第１の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータを同一位置の観測点に対する音響線信号を加算することにより合成して出力し、前記第２の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータをそのまま出力し、前記整相加算部における単位本数当たりの音響線信号のラインデータの生成にかかる時間は、第１の受信フォーミング処理の動作時と第２の受信フォーミング処理の動作時とで等価であるか又は近似していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の一態様に係る超音波信号処理装置、及び、それを用いた超音波診断装置によれば、合成開口法による第１受信ビームフォーミング処理と単純な整相加算法による第２の受信ビームフォーミング処理時との間で、回路モジュール間の転送レートを等価又は近似した構成とすることにより、安価な構成により受信ビームフォーム回路に整相加算ビームフォーム処理と合成開口ビームフォーム処理との両機能を実装できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る超音波診断装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る送信ビームフォーマ部１４０による送信超音波ビームの伝播経路を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１４０の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】受信部１４１及び整相加算部１４２の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】主加算部１４３の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】（ａ）は、超音波出照射領域Ａｘからの反射超音波に基づくＲＦ信号列の生成、（ｂ）は、受信部１４１におけるＲＦ信号列とＲＦ信号保持部１４１２のアドレスとの対応を示す模式図である。
【図７】第１の受信ビームフォーミング処理において設定可能な最大の対象領域Ｂｘの範囲の模式図である。
【図８】（ａ）は、第１の受信ビームフォーミング処理時に、音響線信号を取得して音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）を生成する観測点Ｐｉｊの位置の一例を示す模式図、（ｂ）（ｃ）は、第２の受信ビームフォーミング処理時に、音響線信号を取得して音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）を生成する観測点Ｐｉｊの位置の一例を示す模式図である。
【図９】受信開口Ｒｘと観測点Ｐｉｊとの位置関係を示す模式図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は、送信開口Ｔｘから観測点Ｐｉｊを経由して受信振動子Ｒｋに到達する超音波の伝播経路を示す模式図である。
【図１１】第１の受信ビームフォーミング処理時に、音響線信号を取得して音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）を生成する観測点Ｐｉｊの位置と観測点Ｐｉｊの方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］との関係を示す模式図である。
【図１２】第２の受信ビームフォーミング処理時に、音響線信号を取得して音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）を生成する観測点Ｐｉｊの位置と観測点Ｐｉｊの方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］との関係を示す模式図である。
【図１３】（ａ）は、第１の受信ビームフォーミング処理時に、連続する送信イベントｌ、ｌ＋１において音響線信号のラインデータｄｓｉｊが取得された座標の位置関係を示す模式図、（ｂ）は、第２の受信ビームフォーミング処理時に、連続する送信イベントｌ、ｌ＋１において音響線信号のラインデータｄｓｉｊが取得された座標の位置関係を示す模式図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）は、第１の受信ビームフォーミング処理時に連続する送信イベントｌ、ｌ＋１における音響線信号ラインデータｄｓ（ｑ）の生成処理とフレームメモリからの出力のタイミングを示す模式図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は、第２の受信ビームフォーミング処理時に連続する送信イベントｌ、ｌ＋１における音響線信号ラインデータｄｓ（ｑ）の生成処理とフレームメモリからの出力のタイミングを示す模式図である。
【図１６】第１の受信ビームフォーミング処理時の受信ビームフォーマ部１４０の構成を示す機能ブロック図である。
【図１７】第２の受信ビームフォーミング処理時の受信ビームフォーマ部１４０の構成を示す機能ブロック図である。
【図１８】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１４０のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１４０のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。
【図２０】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１４０のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。
【図２１】変形例１に係る受信ビームフォーマ部１４０Ａの構成を示す機能ブロック図である。
【図２２】変形例２に係る受信ビームフォーマ部１４０Ｂの構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施の形態に係る超音波画像処理装置及びそれを用いた超音波診断装置について図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
≪実施の形態１≫
＜全体構成＞
以下、実施の形態１に係る超音波診断装置１００について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、実施の形態１に係る超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。図１に示すように、超音波診断システム１０００は、被検体に向けて超音波を送信しその反射波の受信する複数の振動子１１０ａを有するプローブ１１０、プローブ１１０に超音波の送受信を行わせプローブ１１０からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置１００、超音波画像を画面上に表示する表示部１６０を有する。プローブ１１０、表示部１６０は、それぞれ、超音波診断装置１００に各々接続可能に構成されている。
【００１７】
＜超音波診断装置１００の構成＞
超音波診断装置１００は、プローブ１１０の複数ある振動子１１０ａのうち送信又は受信の際に用いる振動子のそれぞれについて入出力を確保するマルチプレクサ部１２０、超音波の送信を行うためにプローブ１１０の各振動子１１０ａに対する高電圧印加のタイミングを制御する送信ビームフォーマ部１３０と、プローブ１１０で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１１０ａで得られた電気信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換し、受信ビームフォーミングして音響線信号（ＤＡＳデータ：Delay and Sum Data）を生成する受信ビームフォーマ部１４０を有する。また、受信ビームフォーマ部１４０からの出力信号に基づいて超音波画像（Ｂモード画像）を生成する超音波画像生成部１５０、超音波画像生成部１５０が出力する超音波画像を保存するデータ格納部１７０と、各構成要素を制御する制御部１８０を備える。このうち、マルチプレクサ部１２０、送信ビームフォーマ部１３０、受信ビームフォーマ部１４０、超音波画像生成部１５０は、超音波信号処理装置５００を構成する。
【００１８】
超音波診断装置１００を構成する各要素、例えば、マルチプレクサ部１２０、送信ビームフォーマ部１３０、受信ビームフォーマ部１４０、超音波画像生成部１５０、制御部１８０は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア回路により実現される。あるいは、プロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。プロセッサとしてはＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＧＰＵを用いることができ、ＧＰＵを用いる構成はＧＰＧＰＵ（General-Purpose computing on Graphics Processing Unit）と呼ばれる。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
【００１９】
データ格納部１７０は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ、半導体メモリ等を用いることができる。また、データ格納部１７０は、超音波診断装置１００に外部から接続された記憶装置であってもよい。
【００２０】
＜超音波診断装置１００の主要部の構成＞
実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、プローブ１１０の各振動子１１０ａから超音波ビームの送信を行わせる送信ビームフォーマ部１３０と、プローブ１１０において超音波反射波の受信から得た電気信号を演算して超音波画像を生成するための音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部１４０に特徴を有する。そのため、本明細書では、主に、送信ビームフォーマ部１３０及び受信ビームフォーマ部１４０について、その構成及び機能を説明する。なお、送信ビームフォーマ部１３０及び受信ビームフォーマ部１４０以外の構成については、公知の超音波診断装置に使われるものと同じ構成を適用可能であり、公知の超音波診断装置のビームフォーマ部に本実施の形態に係るビームフォーマ部を置き換えて使用することが可能である。
【００２１】
以下、送信ビームフォーマ部１３０と、受信ビームフォーマ部１４０の構成について説明する。
【００２２】
１．送信ビームフォーマ部１３０
送信ビームフォーマ部１３０は、マルチプレクサ部１２０を介してプローブ１１０と接続され、プローブ１１０から超音波の送信を行うためにプローブ１１０に存する複数Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）の振動子１１０ａの全てもしくは一部に当たる送信振動子列からなる送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する。送信ビームフォーマ部１３０は送信部１３１から構成される。
【００２３】
送信部１３１は、制御部１８０からの送信制御信号に基づき、プローブ１１０に存する複数の振動子１１０ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるためのパルス状の送信信号を供給する送信処理を行う。具体的には、送信部１３１は、例えば、クロック発生回路、パルス発生回路、遅延回路を備えている。クロック発生回路は、超音波ビームの送信タイミングを決定するクロック信号を発生させる回路である。パルス発生回路は、各振動子を駆動するパルス信号を発生させるための回路である。遅延回路は、超音波ビームの送信タイミングを振動子毎に遅延時間を設定し、遅延時間だけ超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングを行うための回路である。
【００２４】
送信部１３１は、超音波送信ごとに送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐ（Ｍｐは自然数）だけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１１０に存する全ての振動子１１０ａから超音波送信を行う。本実施の形態では、移動ピッチＭｐを振動子１つ分とし、超音波送信ごとに、送信開口Ｔｘが振動子１つ分ずつ移動していく。なお、移動ピッチＭｐは振動子１つ分に限られず、例えば、振動子２個以上としてもよい。送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報は制御部１８０を介してデータ格納部１７０に出力される。例えば、プローブ１１０に存する振動子１１０ａ全数Ｎを１９２としたとき、送信開口Ｔｘを構成する振動子列の数として、例えば２０〜１００を選択してもよく、超音波送信毎に振動子１つ分だけ移動させる構成としてもよい。以後、送信部１３１により同一の送信開口Ｔｘから行われる超音波送信を「送信イベント」と称呼する。
【００２５】
図２は、送信ビームフォーマ部１３０による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。ある送信イベントにおいて、超音波送信に寄与するアレイ状に配列されたＮ（Ｎは自然数）個の振動子１１０ａの列に含まれるＭ（Ｍは自然数）個の振動子の列（送信振動子列）を送信開口Ｔｘとして図示している。また、送信開口Ｔｘの列長を送信開口長と呼ぶ。また、送信イベント毎の送信振動子列の移動ピッチＭｐは、送信振動子列に含まれる振動子の個数Ｍより小さい。
【００２６】
送信ビームフォーマ部１３０において、送信開口Ｔｘの中心に位置する振動子ほど送信タイミングを遅らせるように各振動子の送信タイミングを制御する。これにより、送信開口Ｔｘ内の振動子列から送信された超音波送信波は、被検体のある深度（Ｆｏｃａｌ  ｄｅｐｔｈ）において、波面がある一点、すなわち送信フォーカス点Ｆ（Ｆｏｃａｌ  ｐｏｉｎｔ）で、フォーカスがあう（集束する）状態となる。送信フォーカス点Ｆの深さ（Ｆｏｃａｌ  ｄｅｐｔｈ）（以下、「フォーカス深さ」とする）は、任意に設定することができる。ここで、フォーカス深さは、超音波送信波が振動子の並ぶ方位方向（図２におけるｘ方向）に最も集束する深さ、すなわち、超音波ビームのｘ方向における幅が最も狭まる深さである、送信フォーカス点Ｆは、フォーカス深さにおける超音波ビームのｘ方向における中心位置である。但し、１フレームに係る複数の送信イベント中ではフォーカス深さは一定である。すなわち、１フレームに係る複数の送信イベントにおいて、送信開口Ｔｘと送信フォーカス点Ｆとの相対的な関係は変化しない構成とした。送信フォーカス点Ｆで合焦した波面は、再び拡散し、送信開口Ｔｘを底とし送信フォーカス点Ｆを節とする交差する２つの直線で区切られた砂時計型の空間内を超音波送信波が伝播する。すなわち、送信開口Ｔｘで放射された超音波は、次第にその空間上での幅（図中の横軸方向）を小さくし、送信フォーカス点Ｆでその幅を最小化し、それよりも深部（図中では上部）に進行するにしたがって、再び、その幅を大きくしながら拡散し、伝播することとなる。この砂時計型の領域が超音波主照射領域Ａｘである。
【００２７】
２．受信ビームフォーマ部１４０の構成
２．１  全体構成
受信ビームフォーマ部１４０は、プローブ１１０で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１１０ａで得られた電気信号から音響線信号を生成する。
【００２８】
超音波診断における受信ビームフォーム方法には、上述のとおり、演算負荷が小さい整相加算ビームフォーム方法と演算負荷が大きいが画質に優れる合成開口ビームフォーム方法とがあり、両方法は機能上相補的な関係にあるため、機能互換性の観点から両機能を実装することが必要である。受信ビームフォーマ部１４０は、合成開口ビームフォーム方法(以後、「第１の受信ビームフォーミング処理」とする場合がある)と、整相加算ビームフォーム方法(以後、「第２の受信ビームフォーミング処理」とする場合がある)の機能を実装し、超音波計測における各種操作条件に基づき何れかのビームフォーミング処理を選択的に実施することができる。
【００２９】
なお、「音響線信号」とは、ある観測点に対する、整相加算処理がされた後の信号である。整相加算処理については後述する。図３は、受信ビームフォーマ部１４０の構成を示す機能ブロック図である。本開示に係る受信ビームフォーマ部１４０は、制御部１８０を介して得られるキーボード、マウス等の操作入力部(不図示)からの操作条件の入力に基づいて、本開示に係る超音波信号処理方法のプログラムがＦＰＧＡ上で動作して、プローブ１１０からの反射波に基づく電気信号を入力として音響線信号を生成して、超音波画像生成部１５０を出力するにより実現される。
【００３０】
図３に示すように、受信ビームフォーマ部１４０は、プローブ１１０で受信した反射超音波に基づく電気信号を受信し受信信号列を生成する２つの受信部１４１＿１、１４１＿２、複数チャンネルの受信信号列に対し整相加算処理を行い音響線信号のラインデータを生成する２つの整相加算部１４２＿１、１４２＿２、整相加算部１４２＿１、１４２＿２から出力される音響線信号のラインデータをさらに加算して超音波画像生成部１５０に出力する主加算部１４３を備える。例えば、本実施の形態では、受信ビームフォーマ部１４０は、１９２個の振動子１１０ａからなる振動子列（１１０ａ）を９６振動子ずつ２つの部分振動子列１１０ａ＿１、１１０ａ＿２に分割し、各部分振動子列のブロックごとに受信信号列を生成する受信部１４１＿１、１４１＿２（番号を区別しない場合は１４１とする）と、各ブロック毎に音響線信号を生成する整相加算部１４２＿１、１４２＿２（番号を区別しない場合は１４２とする）と、主加算部１４３とから構成される。しかしながら、振動子列１０１ａを分割するブロックの数は上記に限定されず、例えば、４、６、８、１６等ととしてもよい。
【００３１】
各部分振動子列のブロックに対応した受信部１４１＿１と１４１＿２、整相加算部１４２＿１と１４２＿２は、それぞれ同じ回路から構成され、受信部１４１と整相加算部１４２はＦＰＧＡ１に含まれ、主加算部１４３はＦＰＧＡ１とは異なるＦＰＧＡ２に含まれている。そのため、受信ビームフォーマ部１４０は、並列に配置された２個のＦＰＧＡ１の後段に１個のＦＰＧＡ２が配置された構成を採る。
【００３２】
２．２  各部構成
以下、受信ビームフォーマ部１４０を構成する各部の構成について説明する。図４は、ＦＰＧＡ１を構成する受信部１４１及び整相加算部１４２の構成を示す機能ブロック図である。図５は、ＦＰＧＡ２を構成する主加算部１４３の構成を示す機能ブロック図である。
【００３３】
（１）受信部１４１
受信部１４１は、マルチプレクサ部１２０を介してプローブ１１０と接続され、送信イベントに対応してプローブ１１０での超音波反射波の受信から得た電気信号を増幅した後ＡＤ変換したＲＦ（Radio Frequency）信号を生成する回路である。受信部１４１は、入力部１４１１、半導体メモリであるＲＦ信号保持部１４１２を備える。入力部１４１１は、送信イベントの順に時系列にＲＦ信号を生成しＲＦ信号保持部１４１２にＲＦ信号を保存する。
【００３４】
ここで、ＲＦ信号とは、各振動子にて受信された反射超音波から変換された電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号であり、各振動子にて受信された超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列を形成している。
【００３５】
図６（ａ）は、超音波出照射領域Ａｘからの反射超音波に基づくＲＦ信号列の生成動作を示す模式図である。送信イベントでは、上述のとおり、送信部１３１は、プローブ１１０に存する複数の振動子１１０ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に超音波ビームを送信させる。さらに、送信部１３１は、送信イベントに対応して送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１１０に存するＮ個の振動子１１０ａ全体から超音波送信を行う。
【００３６】
これに対し、受信部１４１は、図６（ａ）に示すように、送信イベントに対応してプローブ１１０に存する複数の振動子１１０ａの一部又は全部にあたる振動子の各々が被検体の超音波主照射領域Ａｘから得た反射超音波に基づいて、各振動子に対するＲＦ信号の列を生成する。ここで、反射超音波を受波する振動子Ｒｗを「受波振動子」と称呼し、受波振動子Ｒｗの列を受波振動子列Ｒｗｘとする。受波振動子列Ｒｗｘを構成する受波振動子の数は、送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数以上であることが好ましい。また、受波振動子の数はプローブ１１０に存する振動子１１０ａの全数としてもよい。本実施の形態では、受波振動子Ｒｗの数は送信振動子の数とした。
【００３７】
そして、入力部１４１１は、送信イベントに対応して各受波振動子列Ｒｗにて得られたＲＦ信号の列を生成し、生成されたＲＦ信号は、送信イベント毎にＲＦ信号保持部１４１２に保存される。本実施の形態では、ＲＦ信号保持部１４１２は、受信ビームフォーマ部１４０を構成するＦＰＧＡ１の内部半導体メモリを用いた構成としている。しかしながら、ＲＦ信号保持部１４１２はＦＰＧＡ１の外部に存在する構成としてもよい。図６（ｂ）は、受信部１４１におけるＲＦ信号列とＲＦ信号保持部１４１２のアドレスとの対応を示す模式図である。ＲＦ信号保持部１４１２は、生成されたＲＦ信号を、音響線信号を生成するための整相加算処理を行うまでの間保持するメモリである。そのため、図６（ｂ）に示すように、振動子列方向（方位方向）に入力チャネル数と同じ数、被検体深さ方向にＤPART個（ＤPART：自然数）のアドレスに区分された構成としている。本実施の形態では、ＤPARTは、整相加算処理における反射波の最大遅延量を考慮して、例えば２０００〜８０００ワードとし、被検体深さ方向において後述する対象領域Ｂｘに相当するＲＦ信号を保持するための区分数（約１６０００〜２００００ワードに相当）よりも小さい構成とし、ＲＦ信号は反射波が得られた順に生成され被検体の浅い部位の信号を先頭に保存され、ＲＦ信号保持部１４１２はＦＩＦＯ（First In, First Out)メモリとして機能する。
【００３８】
（２）整相加算部１４２
整相加算部１４２は、送信イベントに対応して、音響線信号ラインデータの生成を行う被検体内における位置を表す対象領域Ｂｘを設定し、方位方向座標に対応するインデックスをｉ、深さ方向座標に対応するインデックスをｊとしたとき、対象領域Ｂｘ内に存する複数の観測点Ｐｉｊ（ｊ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｄ）各々について、観測点Ｐｉｊから受波振動子Ｒｗが受波したＲＦ信号列を受信開口Ｒｘの範囲について整相加算して、各観測点における音響線信号ｄｓｉｊを算出することにより音響線信号ラインデータｄｓ（ｑ）（ｑ＝１〜ｑmax：ｑmaxは音響線信号のラインデータの本数であり、第１のビームフォーミング処理ではｑmax＝ＭＬ、第２のビームフォーミング処理ではｑmax＝ＮＬである）を生成する回路である。図４に示すように、整相加算部１４２は、フレームメモリ１４２０、焦点制御部１４２１、遅延計算部１４２２、ゲイン制御部１４２３、メモリ制御部１４２４、加算回路部１４２５、座標変換部１４２６、フィルタ部１４２７、フレームメモリ制御部１４２８、出力部１４２９とを備える。
【００３９】
以下、整相加算部１４２を構成する各部の構成について説明する。
【００４０】
ｉ）焦点制御部１４２１
焦点制御部１４２１は、被検体内において音響線信号ラインデータの生成を行う対象領域Ｂｘを設定する。「対象領域」とは、送信イベントに対応して被検体内において音響線信号ラインデータの生成が行われるべき信号上の領域であり、対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊについて音響線信号ｄｓｉｊが生成される。対象領域Ｂｘは、音響線信号の生成が行われる観測対象点の集合として、１回の送信イベントに対応して計算の便宜上設定される。
【００４１】
ここで、「音響線信号ラインデータ」とは、１回の送信イベントから生成される対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対する音響線信号ｄｓｉｊの集合を、複数本の超音波ビーム上の観測点に対する整相加算結果（音響線信号ｄｓｉｊ）に分類した、超音波ビーム１本に関する整相加算結果（音響線信号ｄｓｉｊ）を１列にまとめたデータ集合と定義される。送信イベントが異なり取得時間の異なる複数のラインデータを観測点Ｐｉｊの位置を基準に合成したものがフレームデータとなる。
【００４２】
焦点制御部１４２１は、送信イベントに対応して、送信ビームフォーマ部１３０から取得する送信開口Ｔｘの位置を示す情報に基づき対象領域Ｂｘを設定する。
【００４３】
図７は、第１の受信ビームフォーミング処理において設定可能な最大の対象領域Ｂｘを示す模式図である。図７に示すように、対象領域Ｂｘは、超音波主照射領域Ａｘ内に存在する。対象領域Ｂｘは、超音波主照射領域Ａｘにおいて深さがフォーカス深さ以下である部分の全域と、超音波主照射領域Ａｘにおいてフォーカス深さより深い部分における制御部１８０を介して操作者が指定する測定対象深さＤまでの領域である。また、対象領域Ｂｘの中心軸は、超音波主照射領域の中心軸と一致している。なお、対象領域Ｂｘが超音波主照射領域Ａｘの全部ではなく一部であってもよい。
【００４４】
次に、第１の受信ビームフォーミング処理及び第２の受信ビームフォーミング処理において、対象領域Ｂｘを構成する観測点Ｐｉｊの位置について説明する。
【００４５】
図８（ａ）は、第１の受信ビームフォーミング処理時に、送信開口Ｔｘの位置に対して音響線信号を取得して音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）を生成する観測点Ｐｉｊの位置の一例を示す模式図である。第１のビームフォーミング処理では、送信フォーカス点Ｆを通る複数本ｑ（ｑ＝１〜ＭＬ：本図ではＭＬ＝５）の仮想線が設定され、各仮想線上に有限個の観測点Ｐｉｊが設定され音響線信号が生成されてもよい。ここで、同じ仮想線上に位置する複数の観測点Ｐｉｊに対して得られた複数の音響線信号の集合を音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）（ｑ＝１〜ＭＬ）とする。
【００４６】
同様に、図８（ｂ）（ｃ）は、送信開口Ｔｘの位置に対して第２の受信ビームフォーミング処理時に、音響線信号を取得して音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）を生成する観測点Ｐｉｊの位置の一例を示す模式図である。第２のビームフォーミング処理では、送信フォーカス点Ｆを通り、方位方向に垂直な複数本ｑ（ｑ＝１〜ＮＬ：図９（ｂ）ではＮＬ＝１、図９（ｃ）ではＮＬ＝３）の仮想線が設定され、各仮想線上に有限個の観測点Ｐｉｊが設定され音響線信号が生成される。ここでも、同じ仮想線上に位置する複数の観測点Ｐｉｊに対して得られた複数の音響線信号の集合を音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）（ｑ＝１〜ＮＬ）とする。
【００４７】
設定された対象領域Ｂｘを構成する観測点Ｐｉｊの位置は遅延計算部１４２２に出力される。
【００４８】
また、焦点制御部１４２１は、制御部１８０からの制御信号と、送信ビームフォーマ部１３０からの送信開口Ｔｘの位置を示す情報とに基づき、プローブ１１０に存する複数の振動子の一部に当たり、受信振動子（受信振動子列）として選択して受信開口Ｒｘを設定する。
【００４９】
ここでは、焦点制御部１４２１は、列中心が観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｋと合致するよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択する。図９は、焦点制御部１４２１により設定された受信開口Ｒｘと観測点Ｐｉｊとの位置関係を示す模式図である。図９に示すように、受信開口Ｒｘ振動子列の列中心が、観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｋと合致するように受信開口Ｒｘ振動子列が選択される。そのため、異なる送信イベントであっても、同一位置にある観測点Ｐｉｊについての音響線信号を生成する処理においては、同一の受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋによって取得されたＲＦ信号に基づき整相加算が行われる。なお、第１の受信ビームフォーミング処理及び第２の受信ビームフォーミング処理における受信開口Ｒｘ振動子列の選択方法は同じである。
【００５０】
また、超音波主照射領域全体からの反射波を受信するために、受信開口Ｒｘに含まれる振動子の数は、対応する送信イベントにおける送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数以上に設定することが好ましい。受信開口Ｒｘの設定は、少なくとも列方向における観測点Ｐｉｊの最大数と同じ回数だけ行われる。
【００５１】
選択された受信開口Ｒｘの位置を示す情報は遅延計算部１４２２に出力される。
【００５２】
ｉｉ）遅延計算部１４２２
遅延計算部１４２２は、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐに到達する送信時間を算出する。送信イベントに対応して、制御部１８０から取得した送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報と、焦点制御部１４２１から取得した対象領域Ｂｘの位置を示す情報とに基づき、対象領域Ｂｘ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する。
【００５３】
図１０（ａ）（ｂ）は、送信開口Ｔｘから放射され対象領域Ｂｘ内の任意の位置にある観測点Ｐｉｊにおいて反射され受信開口Ｒｘ内に位置する受信振動子Ｒｋに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図である。なお、図１０（ａ）は、観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより深い場合、図１０（ｂ）は、観測点Ｐｉｊの深さがフォーカス深さ以下である場合を示している。
【００５４】
送信開口Ｔｘから放射された送信波は、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆにて波面が集束し、再び、拡散する。送信波が集束または拡散する途中で観測点Ｐｉｊに到達し、観測点Ｐｉｊで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ１１０における受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋに戻っていく。送信フォーカス点Ｆは送信ビームフォーマ部１３０の制御パラメータとして規定されているので、送信フォーカス点Ｆと任意の観測点Ｐｉｊとの間の経路４０２の長さは幾何学的に算出することができる。
【００５５】
送信時間の算出方法を、以下、さらに詳細に説明する。
【００５６】
まず、図１０（ａ）に示すように、観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより深い場合、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆに到達し、送信フォーカス点Ｆから経路４０２を通って観測点Ｐｉｊに到達したものとして算出する。したがって、送信波が経路４０１を通過する時間と、経路４０２を通過する時間を合算した値が、送信時間となる。具体的には、例えば、経路４０１の長さと経路４０２の長さとを加算した全経路長を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
【００５７】
一方、図１０（ｂ）に示すように、観測点Ｐｉｊの深さがフォーカス深さ以下である場合、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆに到達する時刻と、経路４０４を通って観測点Ｐｉｊに到達した後、観測点Ｐｉｊから経路４０２を通って送信フォーカス点Ｆに到達する時刻とが同一であるものとして算出する。つまり、送信波が経路４０１を通過する時間から、経路４０２を通過する時間を差し引いた値が、送信時間となる。具体的には、例えば、経路４０１の長さから経路４０２の長さを減算した経路長差を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
【００５８】
遅延計算部１４２２は、１回の送信イベントに対し、対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する。
【００５９】
また、遅延計算部１４２２は、観測点Ｐからの反射波が、受信開口Ｒｘに含まれる受信振動子Ｒｋの各々に到達する受信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、焦点制御部１４２１から取得した受信振動子Ｒｋの位置を示す情報と対象領域Ｂｘの位置を示す情報とに基づき対象領域Ｂｘ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊで反射され受信開口Ｒｘの各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出する。
【００６０】
上述のとおり、観測点Ｐｉｊに到達した送信波は、観測点Ｐｉｊで反射波を生成し、その反射波がプローブ１１０における受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｋに戻り、任意の観測点Ｐｉｊから各受信振動子Ｒｋまでの経路４０３の長さは幾何学的に算出することができる。
【００６１】
遅延計算部１４２２は、１回の送信イベントに対し、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射して各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出する。
【００６２】
また、遅延計算部１４２２は、送信時間と受信時間とから受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｋへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、各受信振動子Ｒｋに対するＲＦ信号の列に適用する遅延量を算出する。遅延計算部１４２２は、振動子列１１０ａから送信された超音波が観測点Ｐｉｊに到達する送信時間と、観測点Ｐｉｊで反射して各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を取得する。そして、送信された超音波が各受信振動子Ｒｋへ到達するまでの総伝播時間を算出し、各受信振動子Ｒｋに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を算出する。遅延計算部１４２２は、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて、各受信振動子Ｒｋに対するＲＦ信号の列に適用する遅延量を算出する。
【００６３】
なお、第１の受信ビームフォーミング処理及び第２の受信ビームフォーミング処理における総伝播時間の算出方法は同じとしてもよい。あるいは、第２の受信ビームフォーミング処理では、単純に送信開口Ｔｘから観測点Ｐｉｊまでの直線距離に基づき送信時間を算出し、観測点Ｐｉｊから各受信振動子Ｒｋまでの直線距離に基づき受信時間を算出して総伝播時間を算出する構成としてもよい。
【００６４】
ｉｉｉ）メモリ制御部１４２４
メモリ制御部１４２４は、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋに対するＲＦ信号の列から、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量に相当するＲＦ信号を、観測点Ｐｉｊからの反射超音波に基づく各受信振動子Ｒｋに対応するＲＦ信号として同定する。具体的には、メモリ制御部１４２４は、送信イベントに対応して、焦点制御部１４２１から受信振動子Ｒｋの位置を示す情報、対象領域Ｂｘの位置を示す情報、各受信振動子Ｒｋに対するＲＦ信号の列に適用する遅延量を入力として取得する。そして、ＲＦ信号保持部１４１２から各受信振動子Ｒｋに対応するＲＦ信号の列を取得して、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を差引いた時間に対応するＲＦ信号を観測点Ｐｉｊからの反射波に基づくＲＦ信号として同定し、加算回路部１４２５に出力する。
【００６５】
ｉｖ）ゲイン制御部１４２３
ゲイン制御部１４２３は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Ｒｋに対する重み数列（受信アポダイゼーション）を算出する回路である。
【００６６】
図８に示すように、重み数列は受信開口Ｒｘ内の各振動子に対応するＲＦ信号に適用される重み係数の数列である。重み数列は、送信フォーカス点Ｆを中心として対称な分布をなす。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。重み数列は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるように設定され、重みの分布の中心軸は、受信開口中心軸Ｒｘｏと一致する。ゲイン制御部１４２３は、焦点制御部１４２１から出力される受信振動子Ｒｋの位置を示す情報を入力として、各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を算出し加算回路部１４２５に出力する。
【００６７】
ｖ）加算回路部１４２５
加算回路部１４２５は、メモリ制御部１４２４から出力される各受信振動子Ｒｋに対応して同定されたＲＦ信号を入力として、それらを加算して、観測点Ｐｉｊに対する整相加算された音響線信号を生成する。あるいは、さらに、ゲイン制御部１４２３から出力される各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を入力として、各受信振動子Ｒｋに対応して同定されたＲＦ信号に、各受信振動子Ｒｋに対する重みを乗じて加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成する構成としてもよい。遅延計算部１４２２の出力に基づきメモリ制御部１４２４において、受信開口Ｒｘ内に位置する各受信振動子Ｒｋが検出したＲＦ信号の位相を整えて加算回路部１４２５にて加算処理をすることにより、観測点Ｐｉｊからの反射波に基づいて各受信振動子Ｒｋで受信したＲＦ信号を重ね合わせて、その信号Ｓ／Ｎ比を増加し、観測点ＰｉｊからのＲＦ信号を抽出することができる。なお、第１の受信ビームフォーミング処理及び第２の受信ビームフォーミング処理における加算処理方法は同じである。
【００６８】
加算回路部１４２５により、送信イベントに対応して対象領域Ｂｘを構成する全ての観測点Ｐｉｊについての音響線信号ｄｓｉｊの集合、すなわち、音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）が生成される。
【００６９】
図１１は、第１の受信ビームフォーミング処理時に、音響線信号を取得して音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）を生成する観測点Ｐｉｊの位置と観測点Ｐｉｊの方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］との関係を示す模式図である。図１２は、第２の受信ビームフォーミング処理時に、音響線信号を取得して音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）を生成する観測点Ｐｉｊの位置と観測点Ｐｉｊの方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］との関係を示す模式図である。図１１、１４に示すように、音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）（ｑは音響線信号ラインデータを識別するインデックス、ｑ＝１〜ＭＬ又はＮＬ）は、観測点Ｐｉｊの方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］を用いて、音響線信号ｄｓｉｊ（ｉ＝ｉｄｓ［ｑ］、ｊ＝１〜Ｄ）と表すことができる。
【００７０】
生成された音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）は、送信イベント毎に、フレームメモリ１４２０に出力され、後述する加算処理が行われる。
【００７１】
さらに、送信イベントに対応して送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１１０に存するＮ個全ての振動子１１０ａから超音波送信を行うことにより１フレームの合成された音響線信号である音響線信号のフレームデータを生成する。
【００７２】
ｖ）フィルタ部１４２７
フィルタ部１４２７は、音響線信号をアップサンプリング処理する回路であり、第２の受信ビームフォーミング処理時に、生成された音響線信号をフィルタ部１４２７を介して出力する構成としてもよい。ＦＩＲフィルタなどの高域通過フィルタを用いることができる。但しこれに限定されるものではなく、例えば、最小二乗フィルタ、多項式近似フィルタ、固有ベクトルフィルタ等を用いる構成としてもよい。
【００７３】
フィルタ部１４２７は、本実施の形態では、フレームメモリ制御部１４２８に音響線信号を出力し、フレームメモリ制御部１４２８は、音響線信号をそのまま出力部１４２９に出力する。
【００７４】
ｖｉ）座標変換部１４２６
座標変換部１４２６、フレームメモリ制御部１４２８、及びフレームメモリ１４２０（以後、合成部とする）は、第１の受信ビームフォーミング処理時に、送信イベントに対応して生成される音響線信号のラインデータから音響線信号のフレームデータを生成する回路である。すなわち、合成部は、各音響線信号のラインデータに含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を基準に複数の音響線信号のラインデータを加算することにより、各観測点に対する音響線信号を加算して音響線信号のフレームデータを生成する。そのため、同一位置の観測点に対する音響線信号は加算される。
【００７５】
図１３（ａ）は、第１の受信ビームフォーミング処理時に、連続する送信イベントｌ、ｌ＋１において音響線信号のラインデータｄｓｉｊが取得された座標の位置関係を示す模式図、（ｂ）は、第２の受信ビームフォーミング処理時に、連続する送信イベントｌ、ｌ＋１において音響線信号のラインデータｄｓｉｊが取得された座標の位置関係を示す模式図である。
【００７６】
座標変換部１４２６は、送信イベントに対応して生成された各音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）（ｑ＝１〜ＭＬ又はＮＬ）を構成する音響線信号に対し、音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの座標の情報を割り当てる。具体的には、座標変換部１４２６は、音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）（ｑ＝１〜ＭＬ又はＮＬ、図１３（ａ）では、ＭＬ＝３、図１５（ｂ）ではＮＬ＝２）を構成する音響線信号と、その音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの座標の情報とを、フレームメモリ制御部１４２８に出力する。
【００７７】
ｖｉｉ）フレームメモリ１４２０
フレームメモリ１４２０は、半導体メモリであるから構成され、異なる送信イベントにより取得した複数の音響線信号のラインデータｄｓ（ｑ）が、観測点Ｐｉｊの位置に対応するアドレスに加算されることにより、各観測点に対する合成音響線信号が合成される。本実施の形態では、フレームメモリ１４２０は、ＲＦ信号保持部１４１２と同様に、受信ビームフォーマ部１４０を構成するＦＰＧＡの内部半導体メモリを用いた構成としている。フレームメモリ１４２０は、振動子列方向（方位方向）に入力チャネル数と同じ数、被検体深さ方向にＤ（Ｄは自然数）のアドレスに区分された構成としている。本実施の形態では、振動子列方向（方位方向）に９６又は１９２のアドレスに区分された構成とし、Ｄは、例えば４０００〜１２０００のアドレスに区分された構成としている。
【００７８】
ｖｉｉｉ）フレームメモリ制御部１４２８、出力部１４２９
フレームメモリ制御部１４２８は、観測点Ｐｉｊの座標の情報に対応するフレームメモリ１４２０のアドレスを指定して、音響線信号と当該アドレスに保持されているデータとを加算して、該アドレスに保持されているデータを加算結果に置き換える。
【００７９】
これにより、送信イベントに対応して生成された音響線信号を、その音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を基準に合成することができる。
【００８０】
出力部１４２９は、整相加算部１４２において生成された音響線信号を主加算部１４３に出力する回路である。
【００８１】
上述のとおり、第１の受信ビームフォーミング処理では、フレームメモリ制御部１４２８は、送信イベントの順に時系列に、座標変換部１４２６から音響線信号ラインデータを取得し、フレームメモリ１４２０のアドレスを指定して音響線信号を出力し、フレームメモリ１４２０に記憶されてデータと加算する処理を行う。また、フレームメモリ制御部１４２８は、制御部１８０の指示に基づきフレームメモリ１４２０に対する音響線信号の出力を制御し、出力部１４２９はフレームメモリ１４２０から出力される音響線信号を主加算部１４３に出力する
図１４（ａ）（ｂ）は、図１３（ａ）に示された第１の受信ビームフォーミング処理時に連続する送信イベントｌ、ｌ＋１における音響線信号ラインデータｄｓ（ｑ）の生成処理とフレームメモリ１４２０からの音響線信号ラインデータｄｓ（ｑ）の出力のタイミングを示す模式図である。図１４（ａ）（ｂ）において、図示されているフレームメモリ１４２０は、何れも図１３（ａ）のＢ１部分の座標に対応するアドレスに相当するフレームメモリ１４２０の部分である。
【００８２】
また、図１５（ａ）（ｂ）は、同様に、図１３（ｂ）に示された第２の受信ビームフォーミング処理時に連続する送信イベントｌ、ｌ＋１における音響線信号ラインデータｄｓ（ｑ）の生成処理とフレームメモリ１４２０からの音響線信号ラインデータｄｓ（ｑ）の出力のタイミングを示す模式図である。
【００８３】
整相加算部１４２では、第１の受信ビームフォーミング処理時に、先ず、図１４（ａ）に示すように、送信イベントｌにおいて、フレームメモリ制御部１４２８は、音響線信号のラインデータｄｓ（１）、ｄｓ（２）、ｄｓ（３）が取得された観測点Ｐｉｊの座標の情報に対応するフレームメモリ１４２０のアドレスを指定して、音響線信号と当該アドレスに保持されているデータとを加算して、当該アドレスに保持されているデータを加算結果に置き換える。
【００８４】
先ず、送信イベントｌでは、フレームメモリ１４２０には、過去の送信イベントｌ−１、ｌ−２においてアドレス（１）、（２）には加算結果が書き込まれている（図中に「〇」と表記）。この状態において、図１４（ａ）に示すように、Ｂ１部分の音響線信号の取得位置はｄｓ（１）、ｄｓ（２）、ｄｓ（３）の順にＸ方向に正側に位置しているので、図１４（ａ）に示すように、音響線信号ｄｓ（１）、ｄｓ（２）、ｄｓ（３）（図中に「■」と表記）は、当該順にそれぞれフレームメモリ１４２０における対応アドレスＳ（アドレス（１）、（２）、（３））に保持されているデータ（図中に「〇」と表記）と加算され、その対応アドレスＳに加算結果が書き込まれる。そして、フレームメモリ制御部１４２８は、過去の送信イベントｌ−２において生成された音響線信号、過去の送信イベントｌ−１において生成された音響線信号、及び現送信イベントｌにおいて生成された音響線信号の加算が完了しているアドレス（１）中の音響線信号（図中に「●」と表記）を出力部１４２９を介して主加算部１４３に出力する。
【００８５】
次に、送信イベントｌ＋１では、フレームメモリ１４２０には、過去の送信イベントｌ、ｌ−１においてアドレス（２）、（３）には加算結果が書き込まれている（図中に「〇」と表記）。この状態において、図１４（ｂ）に示すように、音響線信号ｄｓ（１）、ｄｓ（２）、ｄｓ（３）（図中に「■」と表記）は、当該順にそれぞれフレームメモリ１４２０における対応アドレスＳ（アドレス（２）、（３）、（４））に保持されているデータ（図中に「〇」と表記）と加算され、その対応アドレスＳに加算結果が書き込まれる。そして、フレームメモリ制御部１４２８は、過去の送信イベントｌ−１において生成された音響線信号、過去の送信イベントｌにおいて生成された音響線信号、及び現送信イベントｌ＋１において生成された音響線信号の加算が完了しているアドレス（２）中の音響線信号（図中に「●」と表記）を出力部１４２９を介して主加算部１４３に出力する。
【００８６】
さらに、整相加算部１４２における音響線信号ラインデータｄｓ（１）、ｄｓ（２）、ｄｓ（３）の生成、及び、フレームメモリ１４２０における対応アドレスＳ中のデータとの加算は、１サンプル周期をこの１サンプル周期により得るべき音響線信号のラインデータの本数ＭＬ（図１４（ａ）（ｂ）ではＭＬ＝３）で除した１つのタイムスロットである１０ｎｓｅｃ内で行われ、複数の音響線信号ラインデータｄｓ（１）、ｄｓ（２）、ｄｓ（３）は送信イベント内で３のタイムスロットに時分割処理される構成を採る。
【００８７】
具体的には、送信イベントｌ又はｌ＋１では、図１４（ａ）又は（ｂ）に示すように、タイムスロット１では、音響線信号ラインデータｄｓ（１）を加算しアドレス（１）（送信イベントｌ＋１ではアドレス（２））に書き込む。また、タイムスロット２では、音響線信号ラインデータｄｓ（２）を加算しアドレス（２）（送信イベントｌ＋１ではアドレス（３））に書き込む。さらに、タイムスロット３では、音響線信号ラインデータｄｓ（３）を加算しアドレス（３）（送信イベントｌ＋１ではアドレス（４））に書き込み、同時に、確定した「●」が印されたアドレス（１）中（送信イベントｌ＋１ではアドレス（２）中）の音響線信号ラインデータを読み出し後段に出力する。
【００８８】
係る構成を採ることにより、複数の音響線信号ラインデータｄｓ（１）、ｄｓ（２）、ｄｓ（３）に関する加算処理について、フレームメモリ１４２０への同時アクセスが発生しないために、１Ｒ１ＷタイプのシングルポートＳＲＡＭを用いることができフレームメモリ１４２０のハードウエアコストをさらに低減できる。また、例えば、２Ｒ１Ｗタイプや２Ｒ２Ｗタイプ等のマルチポートメモリによりフレームメモリ１４２０を構成した場合と比べて実装面積をより小さくできる。
【００８９】
また、第２の受信ビームフォーミング処理時に、先ず、図１４（ｂ）に示すように、送信イベントｌにおいて、フレームメモリ制御部１４２８は、音響線信号のラインデータｄｓ（１）、ｄｓ（２）は、フレームメモリ１４２０に記憶されることなく、生成された順に時系列に出力部１４２９を介して主加算部１４３に出力される。
【００９０】
ここでは、整相加算部１４２における複数（ＮＬ本）の音響線信号ラインデータｄｓ（１）、ｄｓ（２）の生成、及び、主加算部１４３への出力は、１サンプル周期を第１の受信ビームフォーミング処理時における１サンプル周期に得るべき音響線信号のラインデータの本数ＭＬ（図１４（ａ）（ｂ））ではＭＬ＝３）で除した３つの１０ｎｓｅｃ長のタイムスロットから選択される２つのタイムスロット内で行われ、残る１つ（ＭＬ−ＮＬ）のタイムスロットでは処理が停止される。すなわち、複数（ＮＬ本）の音響線信号ラインデータｄｓ（１）、ｄｓ（２）を、１サンプル周期をこの１サンプル周期に得るべき音響線信号のラインデータの本数ＮＬ（図１５（ａ）（ｂ）ではＮＬ＝２）で除した２つのタイムスロットにて行うことなく、複数（ＮＬ本）の音響線信号ラインデータｄｓ（１）、ｄｓ（２）は、１サンプル周期をＭＬで除した３のタイムスロットから選択される２つのタイムスロットにて時分割処理される構成を採る。
【００９１】
具体的には、送信イベントｌ又はｌ＋１では、図１５（ａ）又は（ｂ）に示すように、タイムスロット１では、音響線信号ラインデータｄｓ（１）を生成し主加算部１４３に出力する。タイムスロット２では、音響線信号ラインデータｄｓ（２）を生成し出力する。そして、タイムスロット３では処理を停止する。
【００９２】
係る構成を採ることにより、第１受信ビームフォーミング処理と第２の受信ビームフォーミング処理時との間で、同一時間のタイムスロット内で、音響線信号ラインデータの生成を行うことができる。これにより、第１受信ビームフォーミング処理と第２の受信ビームフォーミング処理時との間で、回路モジュール間の転送レートを等価であるか又は近似した構成とすることができる。ここで、「近似した」とは、ＭＬとＮＬの差が±１５程度の範囲内にあることをさす。
【００９３】
また、第１受信ビームフォーミング処理時に、整相加算部１４２において音響線信号のラインデータの加算処理を行うことにより、主加算部１４３において音響線信号のラインデータの加算処理を行う場合と比較して、送信イベントに対応して整相加算部１４２から主加算部１４３に転送される音響線信号のラインデータの本数を減少することができる。そのため、受信ビームフォーム部１４０内の回路モジュールである整相加算部１４２と主加算部１４３との間のインタフェース仕様、及び後段回路モジュールである主加算部１４３の要求仕様を高めることを抑止し、受信ビームフォーム部１４０全体としてハードウエアコストを低減できる。
【００９４】
（３）主加算部１４３
主加算部１４３は、送信イベントに対応して複数の整相加算部１４２において生成された音響線信号のラインデータをデータが取得された観測点Ｐｉｊの座標を基準に並べて音響線信号のフレームデータを生成する回路である。
【００９５】
図５は、ＦＰＧＡ２を構成する主加算部１４３の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、主加算部１４３は、整相加算部１４２＿１、１４２＿２の出力部１４２９からそれぞれ出力される音響線信号のラインデータを入力する入力部１４３１＿１、１４３１＿２、音響線信号のラインデータをデータが取得された観測点Ｐｉｊの座標を基準に並べて音響線信号のフレームデータを生成するする加算回路部１４３２、音響線信号のフレームデータを超音波画像生成部１５０に対してＤＭＡ（Direct Memory Access）転送を行う送信回路部１４３３とを備える。加算回路部１４３２は、全ての送信イベントについて音響線信号のラインデータを並べることにより音響線信号のフレームデータを生成し、生成された音響線信号のフレームデータは、送信イベント毎あるいは送信イベントのセット毎に送信回路部１４３３から超音波画像生成部１５０に送信される。
【００９６】
（４）第１及び第２の受信ビームフォーミング処理時に動作する回路ブロック
受信ビームフォーマ部１４０は、合成開口法による第１の受信ビームフォーミング処理と、単純な整相加算方による第２の受信ビームフォーミング処理の機能を備え、超音波計測における各種操作条件に基づき何れかのビームフォーミング処理を選択的に実施する。整相加算部１４２は、図４に示すように、フレームメモリ１４２０、焦点制御部１４２１、遅延計算部１４２２、ゲイン制御部１４２３、メモリ制御部１４２４、加算回路部１４２５、座標変換部１４２６、フィルタ部１４２７、フレームメモリ制御部１４２８、出力部１４２９とを備える。このうち、第１のビームフォーミング処理と第２の受信ビームフォーミング処理とでは、動作する整相加算部１４２中の構成が異なる。図１６は、第１の受信ビームフォーミング処理時の受信ビームフォーマ部１４０の構成を示す機能ブロック図である。図１７は、第２の受信ビームフォーミング処理時の受信ビームフォーマ部１４０の構成を示す機能ブロック図である。図１６、１７において、実線で示された回路ブロックが機能し、破線で示された回路ブロックは動作を停止している。具体的には、第１のビームフォーミング処理時には、フレームメモリ制御部１４２８は、焦点制御部１４２１から加算回路部１４２５までの処理において生成されたＭＬ本の音響線信号のラインデータは、フレームメモリ制御部１４２８により、それぞれフレームメモリ１４２０における対応アドレスＳに保持されているデータに加算され、音響線信号のラインデータの本数に相当する回数の加算が完了しているアドレスの音響線信号が出力部１４２９を介して主加算部１４３に出力される。
【００９７】
他方、第２の受信ビームフォーミング処理時には、フレームメモリ制御部１４２８は、焦点制御部１４２１から加算回路部１４２５までの処理において生成されたＮＬ本の音響線信号のラインデータは、フィルタ部１４２７にてアップサンプリングされた後、フレームメモリ１４２０に記憶されることなく、生成された順に時系列に出力部１４２９を介して主加算部１４３に出力される。
【００９８】
以上のとおり、実施の形態に係る超音波信号処理装置５００では、合成開口法による第１受信ビームフォーミング処理と単純な整相加算法による第２の受信ビームフォーミング処理時とを、共通の回路モジュールの構成要素を選択的に動作させて実現することにより、単純に整相加算ビームフォーム処理と合成開口ビームフォーム処理の両機能を異なる回路モジュールによって実装して受信ビームフォーム回路を構成した場合とくらべて、回路規模を縮減できる。
【００９９】
＜動作＞
以上の構成からなる超音波診断装置１００の動作について説明する。
【０１００】
図１８、図１９、図２０は、受信ビームフォーマ部１４０のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。
【０１０１】
先ず、制御部１８０は、キーボード、マウス等の操作入力部(不図示)からの操作条件ｃｎｄを取得する（ステップＳ０５）。操作条件とは、超音波診断装置１００における超音波計測の動作条件であり、Ｂモードの選択、カラードプラモードの選択、Ｂモードとカラードプラモードの複合モードの選択、解析対象範囲ＲＯＩの設定、送信ステアリングの有無等が挙げられる。
【０１０２】
次に、ＲＦ信号保持部１４１２、フレームメモリ１４２０を初期化して、すべてのアドレス中のデータをゼロ値に変換し（ステップＳ１０）、する。次に、合成開口法による第１のビームフォーミング処理では、焦点制御部１４２１は、深さ方向のインデックスｊに対応する音響線信号を生成すべき観測点Ｐｉｊの方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］（ｑ＝１〜ＭＬ：ＭＬは、送信イベントにおいて生成される音響線信号ラインデータ本数）を決定する（ステップＳ２０）。図１１に示すように、第１のビームフォーミング処理では、送信フォーカス点Ｆを通る複数本ｑ（ｑ＝１〜ＭＬ：図１１ではＭＬ＝５）の仮想線が設定され、各仮想線上に有限個の観測点Ｐｉｊが設定される。本明細書では、同じ仮想線上に位置する複数の観測点Ｐｉｊに対して得られた複数の音響線信号の集合を音響線信号のラインデータと呼称する。
【０１０３】
さらに、深さ方向のインデックスｊに対応する音響線信号を生成すべき観測点Ｐｉｊの方位方向座標ｉの配列ｉｄｓ［ｑ］（ｑ＝１〜ＭＬ：ＭＬは、送信イベントにおいて生成される音響線信号ラインデータ本数）をすべてのｊについて決定し、配列ｉｄｓ［ｑ］の最大値ｉｄｓ［ｑ］＿ｍａｘ（ｉｄｒ）をすべてのｊについて決定する（ステップＳ２０）。
【０１０４】
さらに、送信イベント回数を示すｌを初期化して１とする（ステップＳ２５）。
【０１０５】
次に、配列ｉｄｓ［ｑ］の最大値ｉｄｒが、フレームメモリ１４２０の方位方向アドレスの最大値より大きいか否かを判定し（ステップＳ３０）、大きい場合には最大値ｉｄｒを０とし、大きくない場合にはステップＳ１１０に進む。
【０１０６】
次に、送信部１３１は、プローブ１１０に存する複数の振動子１１０ａから送信開口Ｔｘを決定し（ステップＳ１１０）、送信開口Ｔｘに含まれる各送信振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う（ステップＳ１２０）。
【０１０７】
次に、受信部１４１は、プローブ１１０に存する複数の振動子１１０ａから受波振動子列Ｒｗｘを決定する（ステップＳ１３０）。
【０１０８】
次に、音響線信号を算出すべき対象領域Ｂｘにおけるｊの最大値ｊ（Ｄ）を設定し（ステップＳ１３１）、ｊを初期値に設定する（ステップＳ１３２）。
【０１０９】
次に、操作条件ｃｎｄが条件集合Ａに含まれているかを判定する（ステップＳ１３３）。条件集合Ａとは、合成開口法による第１のビームフォーミング処理を行う操作条件の集合であり、例えば、Ｂモードにおける各種の操作条件が条件集合Ａに含まれ、カラードプラモード、Ｂモードとカラードプラモードの複合モード、送信ステアリング有りの操作条件は、条件集合Ａに含まれない条件設定としてもよい。操作条件ｃｎｄが条件集合Ａに含まれる場合には、ステップＳ１５１に進み、含まれない場合には、ステップＳ２４０に進む。
【０１１０】
次に、図１９において、ｊに対応する方位方向座標を示すインデックスｉを初期値ｉｄｓ［１］（ｑ＝１）に設定する（ステップＳ１５１）。
【０１１１】
次に、ステップＳ１５２では、焦点制御部１４２１は、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）に対応する方位方向のインデックスｋの最小値ｋＲＦｍｉｎ、最大値ｋＲＦｍａｘを決定して受信開口Ｒｘを設定し、ｋを最小値ｋＲＦｍｉｎに設定する（ステップＳ１５３）。ｋは、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）の整相加算処理の際に参照するｒｆ信号に対応する振動子の方位方向の位置を示すインデックスである。
【０１１２】
次に、ステップＳ１６０では、遅延計算部１４２２は観測点Ｐ（ｉ，ｊ）とｋとから遅延量に相当するｖを算出し、メモリ制御部１４２４は相当するｒｆ（ｋ，ｖ）をＲＦ信号保持部１４１２から読み出し、加算回路部１４２５は加算レジスタに加算（整相加算処理）する。このとき、ゲイン制御部１４２３は、図１１に示すように、受信開口Ｒｘの中心軸Ｒｘｏを中心とする重み付け分布（アポダイゼーション）からｋに対応する重み係数をｒｆ（ｋ，ｖ）に乗じて加算してもよい。
【０１１３】
次に、ｋが最大値ｋＲＦｍａｘであるか否かを判定し（ステップＳ１６１）、最大値未満である場合にはｋをインクリメント（ステップＳ１６２）して、ステップＳ１６０に戻る。ｋが最大値以上である場合には、ステップＳ１７０に進む。こうして観測点Ｐ（ｉ，ｊ）に対応する方位方向のｋの最小値ｋＲＦｍｉｎから最大値ｋＲＦｍａｘについてステップＳ１６０（整相加算処理）を行うことで、加算レジスタには観測点Ｐ（ｉ，ｊ）に対する音響線信号（ＤＡＳデータ：Delay and Sum Data）が加算される。
【０１１４】
次に、ステップＳ１７０では、座標変換部１４２６は、対象領域Ｂｘ内の座標（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）に対するフレームメモリ１４２０の対応アドレスＳ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）を特定する。具体的には、座標変換部１４２６は、ｉｄｓ［ｑ］と送信イベント回数ｌから１を減じた値（ｌ−１）との和を方位方向の対応アドレス番号Ｓとし当該アドレスを対応アドレスＳ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）とし、対応アドレスＳ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）をフレームメモリ制御部１４２８に出力する。フレームメモリ制御部１４２８は、加算レジスタ値と対応アドレスＳ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）に保持するデータとを加算し、データを加算結果に置き換える（ステップＳ１７１）。
【０１１５】
次に、ｑが対象領域Ｂｘにおける音響線信号本数の最大値ＭＬであるか否かを判定し（ステップＳ１８１）、最大値未満である場合には、ｑをインクリメントし、新たなｉｄｓ［ｑ］をｉに設定して（ステップＳ１８２）して、ステップＳ１５２に戻る。ｑが対象領域Ｂｘ内の最大値Ｍである場合には、これまでの送信イベントにおいて既に合成処理が完了しているフレームメモリ１４２０の対応アドレス（ｉｄｒ，ｊ）に保持されている音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ＿ｍａｘ，ｊ）を主加算部１４３に出力する（ステップＳ１９５）。
【０１１６】
ステップＳ１９５においては、音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）に含まれる音響線信号の加算回数に応じて決定された深さ方向に異なる増幅率を各音響線信号に乗じる処理を行ってもよい。この段階では、インデックスｊに対応する全ての方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］（ｑ＝１〜ＭＬ）に対応する観測点Ｐ（ｉ，ｊ）についての音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）が生成され、フレームメモリ１４２０に出力され対応アドレス中のデータとの加算処理されている。
【０１１７】
次に、ｊが対象領域Ｂｘ内の最大値ｊ（Ｄ）であるか否かを判定し（ステップＳ１９６）、最大値ｊ（Ｄ）未満である場合にはｊをインクリメントして（ステップＳ１９７）、ステップＳ１５１に戻り、新たな配列ｉｄｓ［ｑ］に対応する観測点Ｐ（ｉ，ｊ）について音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）を算出する（ステップＳ１６０）。このように、ｊをインクリメントしてステップＳ１６０を繰り返すことにより、対象領域Ｂｘ内に位置する全ての方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］に対応する観測点Ｐ（ｉ，ｊ）について音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）が生成される。ステップＳ１９６において、ｊが最大値ｊ（Ｄ）である場合にはステップＳ３１９に進む。
【０１１８】
次に、送信イベント回数を示すｌが最大値であるか否かにより、全ての送信イベントを行ったか否か判定する（ステップＳ３００）。そして、完了していない場合にはｌ及びｉｄｒをインクリメントして（ステップＳ３０１）、ステップＳ３０に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら送信イベントを行い、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）の位置を示す座標（ｉ，ｊ）を、次の送信イベントでの送信開口Ｔｘから求められる対象領域Ｂｘの範囲に基づき、ｊに対応する配列ｉｄｓ［ｑ］に対して、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）に対応する最小値ｋＲＦｍｉｎ、最大値ｋＲＦｍａｘを決定して受信開口Ｒｘを設定し（ステップＳ１５２）、音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）の生成（整相加算処理）（ステップＳ１６０）を行い、完了している場合には合成開口法による第１のビームフォーミング処理を終了する。
【０１１９】
一方、ステップＳ１３３における操作条件ｃｎｄが条件集合Ａに含まれているかを判定において、操作条件ｃｎｄが条件集合Ａに含まれない場合には、ステップＳ２４０に進む。図２０において、単純な整相加算法による第２のビームフォーミング処理では、先ず、焦点制御部１４２１は、深さ方向のインデックスｊに対応する音響線信号を生成すべき観測点Ｐｉｊの方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］（ｑ＝１〜ＮＬ：ＮＬは、送信イベントにおいて生成される音響線信号ラインデータ本数）を決定する（ステップＳ２４０）。
【０１２０】
図１２に示すように、第２のビームフォーミング処理では、送信フォーカス点Ｆを通り、方位方向に垂直な複数本ｑ（ｑ＝１〜ＮＬ：図１２ではＮＬ＝１）の仮想線が設定され、各仮想線上に有限個の観測点Ｐｉｊが設定される。
【０１２１】
次に、ｊに対応する方位方向座標を示すインデックスｉを初期値ｉｄｓ［１］（ｑ＝１）に設定する（ステップＳ２５１）。
【０１２２】
次に、ステップＳ２５２では、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）に対応する方位方向のインデックスｋの最小値ｋＲＦｍｉｎ、最大値ｋＲＦｍａｘを決定して受信開口Ｒｘを設定し、ｋを最小値ｋＲＦｍｉｎに設定する（ステップＳ２５３）。ｋは、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）の整相加算処理の際に参照するｒｆ信号に対応する振動子の方位方向の位置を示すインデックスである。
【０１２３】
次に、ステップＳ２６０では、遅延計算部１４２２は観測点Ｐ（ｉ，ｊ）とｋとから遅延量に相当するｖを算出し、メモリ制御部１４２４は相当するｒｆ（ｋ，ｖ）をＲＦ信号保持部１４１２から読み出し、加算回路部１４２５は加算レジスタに加算（整相加算処理）する。このとき、ゲイン制御部１４２３は、図１２に示すように、受信開口Ｒｘの中心軸Ｒｘｏを中心とする重み付け分布（アポダイゼーション）からｋに対応する重み係数をｒｆ（ｋ，ｖ）に乗じて加算してもよい。
【０１２４】
次に、ｋが最大値ｋＲＦｍａｘであるか否かを判定し（ステップＳ２６１）、最大値未満である場合にはｋをインクリメント（ステップＳ２６２）して、ステップＳ２６０に戻る。ｋが最大値以上である場合には、ステップＳ２８０に進む。こうして観測点Ｐ（ｉ，ｊ）に対応する方位方向のｋの最小値ｋＲＦｍｉｎから最大値ｋＲＦｍａｘについてステップＳ２６０（整相加算処理）を行うことで、加算レジスタには観測点Ｐ（ｉ，ｊ）に対する音響線信号（ＤＡＳデータ：Delay and Sum Data）が加算される。
【０１２５】
次に、ステップＳ２８０では、フレームメモリ制御部１４２８は、加算レジスタ値を主加算部１３４に出力する。このとき、フィルタ部１４２７によりアップサンプリング処理をしたのち主加算部１３４に出力してもよい。
【０１２６】
次に、ｑが対象領域Ｂｘにおける音響線信号本数の最大値ＮＬであるか否かを判定し（ステップＳ２８１）、最大値ＮＬ未満である場合には、ｑをインクリメントし、新たなｉｄｓ［ｑ］をｉに設定して（ステップＳ２８２）して、ステップＳ２５２に戻る。ｑが対象領域Ｂｘ内の最大値ＮＬである場合には、インデックスｊに対応する全ての方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］（ｑ＝１〜ＮＬ）に対応する観測点Ｐ（ｉ，ｊ）についての音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）が生成され、主加算部１４３に出力されている。
【０１２７】
次に、ｊが対象領域Ｂｘ内の最大値ｊ（Ｄ）であるか否かを判定し（ステップＳ２９６）、最大値ｊ（Ｄ）未満である場合にはｊをインクリメントして（ステップＳ２９２）、ステップＳ２４０に戻り、新たな配列ｉｄｓ［ｑ］に対応する観測点Ｐ（ｉ，ｊ）について音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）を算出する（ステップＳ１６０）。このように、ｊをインクリメントしてステップＳ２６０を繰り返すことにより、対象領域Ｂｘ内に位置する全ての方位方向座標の配列ｉｄｓ［ｑ］に対応する観測点Ｐ（ｉ，ｊ）について音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）が生成される。ステップＳ２９１において、ｊが最大値ｊ（Ｄ）である場合にはステップＳ３００に進む。
【０１２８】
次に、送信イベント回数を示すｌが最大値であるか否かにより、全ての送信イベントを行ったか否か判定する（ステップＳ３００）。そして、完了していない場合にはｌ及びｉｄｒをインクリメントして（ステップＳ３０１）、ステップＳ３０に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら送信イベントを行い、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）の位置を示す座標（ｉ，ｊ）を、次の送信イベントでの送信開口Ｔｘから求められる対象領域Ｂｘの範囲に基づき、ｊに対応する配列ｉｄｓ［ｑ］を決定して（ステップＳ２４０）、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）に対応する最小値ｋＲＦｍｉｎ、最大値ｋＲＦｍａｘを決定して受信開口Ｒｘを設定し（ステップＳ２５２）、音響線信号ｄｓ（ｉｄｓ［ｑ］，ｊ）の生成（整相加算処理）（ステップＳ２６０）を行い、完了している場合には整相加算法による第２のビームフォーミング処理を終了する。
【０１２９】
＜まとめ＞
以上、説明したように実施の形態に係る超音波信号処理装置５００は、合成開口法によるる第１の受信フォーミング処理と、整相加算法による第２の受信フォーミング処理とを、択一的に動作させる受信ビームフォーマ部１４０を備えた超音波信号処理装置５００であって、第１の受信フォーミング処理と第２の受信フォーミング処理とでは、送信イベント毎に生成される音響線信号の本数が異なり、受信ビームフォーマ部１４０は、反射超音波に基づく複数チャンネルの受信信号列に対し整相加算処理を行い音響線信号のラインデータを生成する整相加算部１４２を有し、整相加算部１４２は、第１の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータを同一位置の観測点に対する音響線信号を加算することにより合成して出力し、第２の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータをそのまま出力し、整相加算部１４２における単位本数当たりの音響線信号のラインデータの生成にかかる時間は、第１の受信フォーミング処理の動作時と第２の受信フォーミング処理の動作時とで等価であるか又は近似していることを特徴とする。
【０１３０】
従来、単純に整相加算ビームフォーム処理と合成開口ビームフォーム処理の両機能を実装して受信ビームフォーマ部１４０を構成した場合、単純な実装では回路モジュール間の転送レートを異ならせた構成となり、受信ビームフォーム回路内の回路モジュール間のインタフェース仕様と後段の回路モジュールの要求仕様が高くなり、受信ビームフォーマ部１４０全体としてハードウエアコストがアップするという課題があった。
【０１３１】
これに対し、上記した実施の形態に係る超音波信号処理装置５００によれば、第１受信ビームフォーミング処理と第２の受信ビームフォーミング処理時との間で、回路モジュール間の転送レートを等価又は近似した構成とすることにより、受信ビームフォーム部１４０内の回路モジュールである整相加算部１４２と主加算部１４３との間のインタフェース仕様、及び後段回路モジュールである主加算部１４３の要求仕様を高めることを抑止し、受信ビームフォーム部１４０全体としてハードウエアコストを低減できる。その結果、受信ビームフォーム回路に、安価な構成により合成開口法によるビームフォーム処理と単純な整相加算法によるビームフォーム処理との両機能の実装を可能にすることができる。
【０１３２】
また、第１受信ビームフォーミング処理と第２の受信ビームフォーミング処理時とを、共通の回路モジュールの構成要素を選択的に動作させて実現することができ、単純に両機能を異なる回路モジュールによって実装した場合とくらべて受信ビームフォーマ部１４０の回路規模を縮減できる。
【０１３３】
また、整相加算部は、フレームメモリ１４２０を備え、整相加算部１４２は、第１の受信フォーミング処理では、送信イベント毎に、音響線信号のラインデータを、フレームメモリ１４２０の同一の観測点の位置に対応するアドレスに書き込まれた同一位置の観測点に対する音響線信号のデータと加算することにより合成する構成としてもよい。
【０１３４】
係る構成により、第１受信ビームフォーミング処理時に、整相加算部１４２において音響線信号のラインデータの加算処理を行うことにより、主加算部１４３において音響線信号のラインデータの加算処理を行う場合と比較して、送信イベントに対応して整相加算部１４２から主加算部１４３に転送される音響線信号のラインデータの本数を減少することができ、整相加算部１４２と主加算部１４３との間のインタフェース仕様、及び後段回路モジュールである主加算部１４３の要求仕様を高めることを抑止できる。また、整相加算部１４２と主加算部１４３との間のインターフェイスに転送レートが低い構成を用いることができ、インターフェイス選択の自由度が高く、低システムコストを実現できる。
【０１３５】
また、第１の受信フォーミング処理において、送信イベント毎に整相加算部１４２が出力する音響線信号のラインデータの本数をＭＬとし、第２の受信フォーミング処理において、送信イベント毎に整相加算部が出力する音響線信号のラインデータの本数をＮＬとするとき、整相加算部は、ＭＬ及びＮＬの最大値をｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）としたとき、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する処理では、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）倍速で動作することにより、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）サイクルのタイムスロットの期間にｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する構成としてもよい。
【０１３６】
係る構成により、第１受信ビームフォーミング処理と第２の受信ビームフォーミング処理時との間で、同一時間のタイムスロット内で、音響線信号ラインデータの生成を行うことができる。そのため、受信ビームフォーム部１４０内の回路モジュールである整相加算部１４２と主加算部１４３との間のインタフェース仕様、及び後段回路モジュールである主加算部１４３の要求仕様を高めることを抑止し、受信ビームフォーム部１４０全体としてハードウエアコストを低減できる。
【０１３７】
また、整相加算部１４２は、Ｍ及びＮの最小値をｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）としたとき、ｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する処理では、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）−ｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）サイクルのタイムスロットの期間、音響線信号のラインデータの生成及び出力を停止する構成としてもよい。
【０１３８】
係る構成により、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）倍速動作の時分割処理（タイムスロット処理）をすることにより必要な回路規模を削減し低システムコスト化が可能となる。また、タイムスロット処理により、スケーラブルな処理が可能となり回路構成を単純化できる。
【０１３９】
また、受信ビームフォーマ部１４０は、複数の整相加算部１４２と、複数の整相加算１４２部から出力される音響線信号のラインデータをさらに加算して後段に出力する主加算部１４３とを有する構成としてもよい。
【０１４０】
係る構成により、整相加算部１４２を含む回路モジュールを複数使用して多チャネルの受信ビームフォーミング回路を構成できる。また、主加算部を単純な加算回路とＤＭＡ転送回路のみで構成することが可能となりビームフォーマ部の低システムコスト化が図れる。
【０１４１】
＜変形例１＞
以上、実施の形態に係る超音波信号処理装置を説明したが、本発明は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。以下では、そのような形態の一例として、変形例に係る超音波信号処理装置について説明する。
【０１４２】
以下、変形例１に係る超音波信号処理装置の構成について説明する。
【０１４３】
実施の形態１では、受信ビームフォーマ部１４０は、複数の整相加算部１４２と、複数の整相加算部１４２から出力される音響線信号のラインデータをさらに加算して後段に出力する主加算部１４３とを有し、整相加算部１４２は、第１のフレームメモリ１４２０を備え、第１の受信フォーミング処理では、送信イベント毎に、音響線信号のラインデータを、第１のフレームメモリ１４２０の同一の観測点の位置に対応するアドレスに書き込まれた同一位置の観測点に対する音響線信号のデータと加算することにより合成する構成としている。
【０１４４】
しかしながら、変形例１に係る超音波信号処理装置の受信ビームフォーマ部１４０Ａでは、主加算部１４３Ａは、さらに、第２のフレームメモリ１４３４Ａを有する構成としてもよい。図２１は、変形例１に係る受信ビームフォーマ部１４０Ａの構成を示す機能ブロック図である。係る構成により、第１の受信フォーミング処理おいて、送信イベント毎に、音響線信号のラインデータを、第１のフレームメモリ１４２０に加え、主加算部おける第２のフレームメモリ１４３４Ａの同一の観測点の位置に対応するアドレスに書き込まれた同一位置の観測点に対する音響線信号のデータと加算することができる。また、変形例１に受信ビームフォーマ部１４０Ａでは、整相加算部において生成される音響線信号ラインデータの一部について第１のフレームメモリ１４２０をバイパスして主加算部１３４Ａの第２のフレームメモリ１４３４Ａにて加算処理をさせることが可能となる。フレームメモリを異なるＦＰＧＡ１と２に分散して設けることができ、実施の形態の構成に比べ、ＦＰＧＡ１の回路モジュールの低コスト化が可能となる。
【０１４５】
＜変形例２＞
以下、変形例２に係る超音波信号処理装置の構成について説明する。変形例２に係る超音波信号処理装置の受信ビームフォーマ部１４０Ｂでは、複数の整相加算部１４２Ｂと、複数の整相加算部１４２Ｂから出力される音響線信号のラインデータをさらに加算して後段に出力する主加算部１３４Ｂとを有し、主加算部１３４Ｂにのみ、フレームメモリ１４３４Ｂを有する構成としてもよい。図２２は、変形例２に係る受信ビームフォーマ部１４０Ｂの構成を示す機能ブロック図である。係る構成により、
具体的には、変形例２に係る超音波信号処理装置における受信ビームフォーマ部１４０Ｂは、反射超音波に基づく複数チャンネルの受信信号列に対し整相加算処理を行い音響線信号のラインデータを生成する整相加算部１４２Ｂと、整相加算部１４２Ｂから出力される音響線信号のラインデータを加算して出力する主加算部１４３Ｂとを有し、主加算部１４３Ｂは、第１の受信フォーミング処理では、整相加算部１４２Ｂにより算出された音響線信号のラインデータを同一位置の観測点に対する音響線信号を加算することにより音響線信号のラインデータを合成して出力し、第２の受信フォーミング処理では、整相加算部１４２Ｂにより算出された音響線信号のラインデータをそのまま出力し、整相加算部１４２Ｂから主加算部１３４Ｂへの単位本数当たりの音響線信号のラインデータの生成にかかる時間は、第１の受信フォーミング処理の動作時と第２の受信フォーミング処理の動作時とで等価であるか又は近似している構成を採る。
【０１４６】
係る構成により、第１の受信フォーミング処理おいて、送信イベント毎に、音響線信号のラインデータを、主加算部１３４Ｂおけるフレームメモリ１４３４Ｂの同一の観測点の位置に対応するアドレスに書き込まれた同一位置の観測点に対する音響線信号のデータと加算することができ実施の形態１と同様の効果が得られる。また、変形例２に受信ビームフォーマ部１４０Ｂでは、フレームメモリを異なるＦＰＧＡ２に設けることができ、実施の形態１、２に比べ、より一層ＦＰＧＡ１の回路モジュールの低コスト化が可能となる。
【０１４７】
≪その他の変形例≫
（１）実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、焦点制御部１４２１は、列中心が線上観測点ＰＢｘｉｊに最も空間的に近接する振動子と合致するよう受信開口Ｒｘを選択する構成とした。しかしながら、受信開口Ｒｘの構成は適宜変更することができる。
【０１４８】
例えば、列中心が送信開口Ｔｘ振動子列の列中心と合致する受信開口Ｒｘ振動子列を選択する送信同期型受信開口設定部を備えた構成としてもよい。係る構成では、受信開口Ｒｘ振動子列の列中心が送信開口Ｔｘ振動子列の列中心と合致するように受信開口Ｒｘ振動子列が選択される。受信開口Ｒｘの中心軸の位置は、送信開口Ｔｘの中心軸の位置と同一であり、受信開口Ｒｘは、送信フォーカス点Ｆを中心として対称な開口である。したがって、送信イベントごとに列方向に移動する送信開口Ｔｘの位置変化に同期して、受信開口Ｒｘの位置も移動する。
【０１４９】
（２）受信開口Ｒｘの中心軸及び送信開口Ｔｘの中心軸上に位置する振動子に対する重みが最大となるよう受信開口Ｒｘの各受信振動子Ｒｋに対する重み数列（受信アボダイゼーション）は算出する構成としたが、重み数列を乗じない構成としてもよい。
【０１５０】
（３）本実施の形態に係る超音波診断装置１００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、マルチプレクサ部１２０がなく、送信ビームフォーマ部１３０と受信ビームフォーマ部１４０とが直接、プローブ１１０の各振動子１１０ａに接続されていてもよい。また、プローブ１１０に送信ビームフォーマ部１３０や受信ビームフォーマ部１４０、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。これは、本実施の形態に係る超音波診断装置１００に限られず、後に説明する他の実施の形態や変形例に係る超音波診断装置でも同様である。また、フィルタ部１４２７を設けない構成としてもよい。
【０１５１】
（４）本開示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。
【０１５２】
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、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上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。
【０１５３】
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。上記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。上記マイクロプロセッサが、上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。
【０１５４】
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。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。なお、ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。上記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。上記マイクロプロセッサが、上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。
【０１５５】
なお、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。
【０１５６】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
【０１５７】
また、各実施の形態に係る、超音波診断装置の機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。上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が記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。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、また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【０１５８】
また、上記実施形態に係る超音波診断装置の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）やプロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。後者の構成は、いわゆるＧＰＧＰＵ（General-Purpose computing on Graphics Processing Unit）である。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
【０１５９】
上記実施形態に係る超音波診断装置では、記憶装置であるデータ格納部を超音波診断装置内に含む構成としたが、記憶装置はこれに限定されず、半導体メモリ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、磁気記憶装置、等が、超音波診断装置に外部から接続される構成であってもよい。
【０１６０】
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【０１６１】
また、上記のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
【０１６２】
また、超音波診断装置には、プローブ及び表示部が外部から接続される構成としたが、これらは、超音波診断装置内に一体的に具備されている構成としてもよい。
【０１６３】
また、プローブは、送受信部の一部の機能をプローブに含んでいてもよい。例えば、送受信部から出力された送信電気信号を生成するための制御信号に基づき、プローブ内で送信電気信号を生成し、この送信電気信号を超音波に変換する。併せて、受信した反射超音波を受信電気信号に変換し、プローブ内で受信電気信号に基づき受信信号を生成する構成を採ることができる。
【０１６４】
また、各実施の形態に係る超音波診断装置、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。更に上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
【０１６５】
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
【０１６６】
≪まとめ≫
以上、説明したとおり、本開示に係る超音波信号処理装置は、送信イベント毎に一部において位置が重複する複数の観測点を対象として音響線信号のラインデータを２以上である複数本生成し、同一位置の観測点に対する前記音響線信号は加算して音響線信号のラインデータを合成する第１の受信フォーミング処理と、送信イベント毎に位置が異なる複数の観測点を対象として１以上の音響線信号のラインデータを生成する第２の受信フォーミング処理とを、択一的に動作させる受信ビームフォーマ部を備えた超音波信号処理装置であって、  第１の受信フォーミング処理と第２の受信フォーミング処理とでは、送信イベント毎に生成される音響線信号の本数が異なり、前記受信ビームフォーマ部は、反射超音波に基づく複数チャンネルの受信信号列に対し整相加算処理を行い音響線信号のラインデータを生成する整相加算部を有し、前記整相加算部は、前記第１の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータを同一位置の観測点に対する音響線信号を加算することにより合成して出力し、前記第２の受信フォーミング処理では、整相加算処理により算出した音響線信号のラインデータをそのまま出力し、前記整相加算部における単位本数当たりの音響線信号のラインデータの生成にかかる時間は、第１の受信フォーミング処理の動作時と第２の受信フォーミング処理の動作時とで等価であるか又は近似していることを特徴とする。
【０１６７】
係る構成により、第１受信ビームフォーミング処理と第２の受信ビームフォーミング処理時との間で、回路モジュール間の転送レートを等価又は近似した構成とすることにより、受信ビームフォーム部内の回路モジュールである整相加算部と主加算部との間のインタフェース仕様、及び後段回路モジュールである主加算部の要求仕様を高めることを抑止できる。
【０１６８】
また、別の態様では、上記いずれかの態様において、前記整相加算部は、フレームメモリを備え、前記整相加算部は、前記第１の受信フォーミング処理では、送信イベント毎に、前記音響線信号のラインデータを、前記フレームメモリの同一の観測点の位置に対応するアドレスに書き込まれた同一位置の観測点に対する音響線信号のデータと加算することにより合成する構成としてもよい。
【０１６９】
係る構成により、第１受信ビームフォーミング処理時に、整相加算部１４２において音響線信号のラインデータの加算処理を行うことにより、送信イベントに対応して整相加算部１４２から主加算部１４３に転送される音響線信号のラインデータの本数を減少することができ回路の低コスト化ができる。
【０１７０】
また、別の態様では、上記いずれかの態様において、前記受信ビームフォーマ部は、複数の前記整相加算部と、複数の前記整相加算部から出力される音響線信号のラインデータをさらに加算して後段に出力する主加算部とを有する構成としてもよい。
【０１７１】
係る構成により、整相加算部１４２を含む回路モジュールを複数使用して多チャネルの受信ビームフォーミング回路を構成できる。主加算部を単純な加算回路とＤＭＡ転送回路のみで構成できる。
【０１７２】
また、別の態様では、上記いずれかの態様において、前記フレームメモリーを第１のフレームメモリとしたとき前記主加算部は、さらに、第２のフレームメモリを有する構成としてもよい。
【０１７３】
係る構成により、前段の回路モジュールの低コスト化が可能となる。
【０１７４】
また、別の態様では、上記いずれかの態様において、前記第１の受信フォーミング処理において、送信イベント毎に前記整相加算部が出力する音響線信号のラインデータの本数をＭＬとし、前記第２の受信フォーミング処理において、送信イベント毎に前記整相加算部が出力する音響線信号のラインデータの本数をＮＬとするとき、前記整相加算部は、Ｍ及びＮの最大値をｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）としたとき、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する処理では、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）倍速で動作することにより、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）サイクルのタイムスロットの期間にｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する構成としてもよい。
【０１７５】
係る構成により、第１受信ビームフォーミング処理と第２の受信ビームフォーミング処理時との間で、同一時間のタイムスロット内で、音響線信号ラインデータの生成を行うことができる。
【０１７６】
また、別の態様では、上記いずれかの態様において、前記整相加算部は、ＭＬ及びＮＬの最小値をｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）としたとき、ｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）本の音響線信号のラインデータを生成及び出力する処理では、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）−ｍｉｎ（ＭＬ，ＮＬ）サイクルのタイムスロットの期間、音響線信号のラインデータの生成及び出力を停止する構成としてもよい。
【０１７７】
係る構成により、ｍａｘ（ＭＬ，ＮＬ）倍速動作の時分割処理（タイムスロット処理）をすることにより必要な回路規模を削減し、スケーラブルな処理が可能となり回路構成を単純化できる。
【０１７８】
また、別の態様では、上記いずれかの態様において、送信イベント毎に一部において位置が重複する複数の観測点を対象として音響線信号のラインデータを複数本生成し、同一位置の観測点に対する前記音響線信号は加算して音響線信号のラインデータを合成する第１の受信フォーミング処理と、送信イベント毎に位置が異なる複数の観測点を対象として１以上の音響線信号のラインデータを生成する第２の受信フォーミング処理とを、択一的に動作させる受信ビームフォーマ部を備えた超音波信号処理装置であって、第１の受信フォーミング処理と第２の受信フォーミング処理とでは、送信イベント毎に生成される音響線信号の本数が異なり、前記受信ビームフォーマ部は、反射超音波に基づく複数チャンネルの受信信号列に対し整相加算処理を行い音響線信号のラインデータを生成する整相加算部と、前記整相加算部から出力される音響線信号のラインデータを加算して出力する主加算部とを有し、前記主加算部は、前記第１の受信フォーミング処理では、前記整相加算部により算出された音響線信号のラインデータを同一位置の観測点に対する前記音響線信号を加算することにより音響線信号のラインデータを合成して出力し、前記第２の受信フォーミング処理では、前記整相加算部により算出された音響線信号のラインデータをそのまま出力し、前記整相加算部から前記主加算部への単位本数当たりの音響線信号のラインデータの生成にかかる時間は、第１の受信フォーミング処理の動作時と第２の受信フォーミング処理の動作時とで等価であるか又は近似している構成としてもよい。
【０１７９】
また、別の態様では、上記いずれかの態様において、前記主加算部は、フレームメモリを備え、前記主加算部は、前記第１の受信フォーミング処理では、送信イベント毎に、前記音響線信号のラインデータを、前記フレームメモリの同一の観測点の位置に対応するアドレスに書き込まれた同一位置の観測点に対する音響線信号のデータと加算することにより合成する構成としてもよい。
【０１８０】
係る構成により、より一層、前段の回路モジュールの低コスト化が可能となる。
【０１８１】
また、別の態様では、上記いずれかの態様において、前記第１の受信フォーミング処理における複数本の音響線信号のラインデータの生成は、超音波プローブに列設された複数の振動子から選択された送信振動子列から被検体内の対象領域に超音波ビームを送信する送信イベントを、送信振動子列を列方向に漸動させて複数回行うことにより、前記振動子各々が受波した反射超音波に基づき前記複数チャンネルの送信イベント毎に得られた受信信号列に対し、前記整相加算部において、送信イベント毎に設定される送信振動子列から被検体の深さ方向に延伸する複数本の仮想線であって、送信イベント間で一部が重なる第１の仮想線上に位置する複数の観測点に対する整相加算処理により行われ、前記第２の受信フォーミング処理における１以上の音響線信号のラインデータの生成は、前記送信イベント毎に得られた受信信号列に対し、前記整相加算部において、送信イベント毎に設定される送信振動子列から被検体の深さ方向に延伸する１以上の仮想線であって、送信イベント間で重ならない第２の仮想線上に位置する複数の観測点に対する整相加算処理により行われる構成としてもよい。
【０１８２】
係る構成により、合成開口法による第１受信ビームフォーミング処理と単純な整相加算法による第２の受信ビームフォーミング処理が可能となる。
【０１８３】
また、別の態様では、上記いずれかの態様において、さらに、前記第２の受信フォーミング処理では、送信イベント毎に、前記音響線信号のラインデータを、前記フレームメモリの対応するアドレスに書き込まれまずに出力する構成としてもよい。
【０１８４】
係る構成により、回路モジュール間の転送レートを等価又は近似した構成とすることにより、安価な構成により受信ビームフォーム回路に整相加算ビームフォーム処理と合成開口ビームフォーム処理との両機能を実装できる。
【０１８５】
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【０１８６】
また、上記の工程が実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記工程の一部が、他の工程と同時（並列）に実行されてもよい。
【０１８７】
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１８８】
本開示にかかる超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、プログラム、及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体は、従来の超音波診断装置の性能向上、特に、合成開口法を用いた受信ビームフォーマにおいて演算装置のコスト削減や演算負荷やデータ伝送容量の縮減によるフレームレート向上に有用である。また本開示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等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【０１８９】
１００    超音波診断装置
１１０    プローブ
１１０ａ  振動子
１２０    マルチプレクサ部
１３０    送信ビームフォーマ部
１３１  送信部
１４０    受信ビームフォーマ部
１４１  受信部
１４１１  入力部
１４１２  ＲＦ信号保持部
１４１３  アドレス制御部
１４１４  入出力制御部
１４２  整相加算部
１４２０  フレームメモリ
１４２１  焦点制御部
１４２２  遅延計算部
１４２３  ゲイン制御部
１４２４  メモリ制御部
１４２５  加算回路部
１４２６  座標変換部
１４２７  フィルタ部
１４２８  フレームメモリ制御部
１４２９  出力部
１４３  主加算部
１４３１  入力部
１４３２  加算回路部
１４３３  送信回路部
１５０  超音波画像生成部
１６０  表示部
１７０  データ格納部
１８０  制御部
５００  超音波信号処理装置
１０００  超音波診断システム
【図１】
2020025714.tif 000003
【図２】
2020025714.tif 000004
【図３】
2020025714.tif 000005
【図４】
2020025714.tif 000006
【図５】
2020025714.tif 000007
【図６】
2020025714.tif 000008
【図７】
2020025714.tif 000009
【図８】
2020025714.tif 000010
【図９】
2020025714.tif 000011
【図１０】
2020025714.tif 000012
【図１１】
2020025714.tif 000013
【図１２】
2020025714.tif 000014
【図１３】
2020025714.tif 000015
【図１４】
2020025714.tif 000016
【図１５】
2020025714.tif 000017
【図１６】
2020025714.tif 000018
【図１７】
2020025714.tif 000019
【図１８】
2020025714.tif 000020
【図１９】
2020025714.tif 000021
【図２０】
2020025714.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2020025714.tif 000024