(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動素子で構成されたアレイ振動子と、
前記アレイ振動子を複数のサブアレイに区分して、各サブアレイごとにそれに属する複数の振動素子を複数の素子グループに纏めるグルーピング処理部と、
同一の素子グループに纏められる複数の振動素子を定めたグルーピングパターンを設定する制御部と、
複数のサブアレイに亘って各サブアレイごとに纏められた複数の素子グループを利用して超音波ビームを形成するビーム形成部と、
を有し、
前記アレイ振動子は、複数の振動子領域に分割され、
前記制御部は、各振動子領域ごとにそれに属する複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンを設定し、
これにより、各振動子領域ごとにそれに属する複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンを設定しつつ超音波ビームを走査する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記制御部は、超音波ビームを形成する際に同一の遅延量に対応する複数の振動素子を同一の素子グループとするグルーピングパターンを設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
超音波ビームの理想的なフォーカス位置に基づいて前記複数の振動子領域の各々に対して仮想的な無限遠フォーカス方向が設定され、各振動子領域に設定された無限遠フォーカス方向に応じて各振動子領域ごとに前記共通のグルーピングパターンが設定される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
複数の振動素子で構成されたアレイ振動子と、
前記アレイ振動子を複数のサブアレイに区分して、各サブアレイごとにそれに属する複数の振動素子を複数の素子グループに纏めるグルーピング処理部と、
同一の素子グループに纏められる複数の振動素子を定めたグルーピングパターンを設定する制御部と、
複数のサブアレイに亘って各サブアレイごとに纏められた複数の素子グループを利用して超音波ビームを形成するビーム形成部と、
を有し、
前記アレイ振動子は、複数の振動子領域に分割され、
前記制御部は、各振動子領域ごとにそれに属する複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンを設定するにあたり、超音波ビームを形成する際に同一の遅延量に対応する複数の振動素子を同一の素子グループとするグルーピングパターンを設定し、
超音波ビームの理想的なフォーカス位置に基づいて前記複数の振動子領域の各々に対して仮想的な無限遠フォーカス方向が設定され、各振動子領域に設定された無限遠フォーカス方向に応じて各振動子領域ごとに前記共通のグルーピングパターンが設定され、
前記各振動子領域に属する複数の振動素子の配列状態に応じて各振動子領域内に基準位置が設定され、前記理想的なフォーカス位置のアレイ振動子面上における投影位置と各振動子領域の前記基準位置とを結んだ直線に沿って、各振動子領域ごとに前記無限遠フォーカス方向が設定される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
各振動子領域内に設定される前記基準位置は、各振動子領域の重心位置である、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
超音波ビームを形成する際に同一の遅延量となる地点を結んだ理想的な遅延等量線からのずれに応じて各振動素子ごとに遅延量が微調整される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記アレイ振動子は、２次元的に配列された複数の振動素子で構成される２次元アレイ振動子である、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波診断装置において、
前記２次元アレイ振動子は、振動子面の中央から放射状に伸長される仮想的な境界線により複数の振動子領域に分割される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
複数の振動素子で構成されたアレイ振動子と、
前記アレイ振動子を複数のサブアレイに区分して、各サブアレイごとにそれに属する複数の振動素子を複数の素子グループに纏めるグルーピング処理部と、
同一の素子グループに纏められる複数の振動素子を定めたグルーピングパターンを設定する制御部と、
複数のサブアレイに亘って各サブアレイごとに纏められた複数の素子グループを利用して超音波ビームを形成するビーム形成部と、
を有し、
前記アレイ振動子は、複数の振動子領域に分割され、
前記制御部は、各振動子領域ごとにそれに属する複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンを設定し、
前記アレイ振動子は、２次元的に配列された複数の振動素子で構成される２次元アレイ振動子であり、
前記２次元アレイ振動子は、振動子面の中央から放射状に伸長される仮想的な境界線により複数の振動子領域に分割され、さらに、振動子面の中央を取り囲むように設定される仮想的な境界線により複数の振動子領域に分割される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記２次元アレイ振動子は、３つ以上の振動子領域に分割される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【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、特に、アレイ振動子を利用して超音波ビームを形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の振動素子を２次元的に配列して構成された２次元アレイ振動子が知られている。２次元アレイ振動子は例えば数千個の振動素子で構成され、これらの振動素子が電子的に制御され、超音波ビームが２次元的に走査されて３次元的にエコーデータが収集される。
【０００３】
２次元アレイ振動子を構成する複数の振動素子を制御するにあたって、各振動素子ごとに独立に信号線を設けると、２次元アレイ振動子の全体で振動素子の総数だけ、例えば数千本もの信号線が必要になる。数千本もの信号線を利用すると、振動素子が収められたプローブと装置本体とを結ぶプローブケーブルが太くなり、また、プローブケーブルと装置本体との接続部のコネクタの端子も多数になる。もちろん、送受信系の回路規模の増大も無視できない。こうした事情から、複数の振動素子と装置本体とを結ぶ信号線の数（チャンネル数）を減らすための技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、超音波ビームのフォーカス点をアレイ振動子面上に投影し、その投影点を中心として複数の同心リングを設定して、各同心リングに属する複数の振動素子に対して共通の遅延量を対応付ける旨の技術が記載されている。これにより、チャンネル数を同心リングの個数にまで大幅に削減できる。しかし、各同心リングに属する複数の振動素子を電気的に纏めるためのスイッチング回路が極めて複雑になり、そのスイッチング回路を制御するためのデータ量も膨大になる。
【０００５】
また、特許文献２には、２次元アレイ振動子を複数のサブアレイに区分けし、各サブアレイ内において同一の遅延量に対応する複数の振動素子を接続（グルーピング）する旨の技術が記載されている。特許文献２のようなサブアレイ化により、サブアレイを用いない場合（例えば特許文献１）に比べて、チャンネル数は増えるもののスイッチング回路の規模を小さくできる。しかし、そのスイッチング回路を制御するためのデータ量は膨大なままである。
【０００６】
例えば、スイッチング回路により複数の振動素子を電気的に纏めるためには、装置本体からプローブにその制御のための情報が与えられる。そして、ビームの偏向角度やフォーカスの深さに応じてスイッチング回路を制御するためには、装置本体からプローブに与えるべき情報が極めて膨大になる。例えば数千個もの振動素子に関する情報を転送すると、数十マイクロ秒程度の転送時間が必要になり、フレームレートの低下などの別の問題が懸念される。
【０００７】
また、特許文献３には、フォーカスの深さを無限大に固定してビーム偏向のみの制御とすることにより、ビームの制御を単純化して情報量を減らす旨の技術が記載されている。しかし、単純にフォーカスの深さを無限大にすると、ビームの絞り込み等が劣化してビームの精度が落ちるため、画像の分解能等を低下させてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２８６４６７号公報
【特許文献２】特開２００５−３４２１９４号公報
【特許文献３】特開２０００−３３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような状況において、本願の発明者は、超音波ビームの制御のための情報量を抑えつつ超音波ビームの劣化を抑える技術について研究開発を重ねてきた。特にアレイ振動子を構成する複数の振動素子を複数の素子グループに纏めるグルーピング処理に注目した。
【００１０】
本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、アレイ振動子のグルーピング処理に関する改良技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、複数の振動素子で構成されたアレイ振動子と、前記アレイ振動子を複数のサブアレイに区分して、各サブアレイごとにそれに属する複数の振動素子を複数の素子グループに纏めるグルーピング処理部と、同一の素子グループに纏められる複数の振動素子を定めたグルーピングパターンを設定する制御部と、複数のサブアレイに亘って各サブアレイごとに纏められた複数の素子グループを利用して超音波ビームを形成するビーム形成部と、を有し、前記アレイ振動子は、複数の振動子領域に分割され、前記制御部は、各振動子領域ごとにそれに属する複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンを設定する、ことを特徴とする。
【００１２】
この超音波診断装置によれば、各振動子領域ごとにそれに属する複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンが設定されるため、これら複数のサブアレイの各々に対して個別のグルーピングパターンを設定する場合に比べて、グルーピングパターンに関する情報量を少なくすることができる。また、複数の振動子領域の各々に応じたグルーピングパターンを設定することにより、アレイ振動子全体で共通のグルーピングパターンを設定する場合に比べて、ビームの絞り込み等の精度を高めることができる。
【００１３】
望ましい具体例として、前記制御部は、超音波ビームを形成する際に同一の遅延量に対応する複数の振動素子を同一の素子グループとするグルーピングパターンを設定する、ことを特徴とする。
【００１４】
望ましくは、超音波ビームの理想的なフォーカス位置に基づいて前記複数の振動子領域の各々に対して仮想的な無限遠フォーカス方向が設定され、各振動子領域に設定された無限遠フォーカス方向に応じて各振動子領域ごとに前記共通のグルーピングパターンが設定される、ことを特徴とする。
【００１５】
望ましくは、前記各振動子領域に属する複数の振動素子の配列状態に応じて各振動子領域内に基準位置が設定され、前記理想的なフォーカス位置のアレイ振動子面上における投影位置と各振動子領域の前記基準位置とを結んだ直線に沿って、各振動子領域ごとに前記無限遠フォーカス方向が設定される、ことを特徴とする。
【００１６】
望ましい具体例として、各振動子領域内に設定される前記基準位置は、各振動子領域の重心位置である、ことを特徴とする。
【００１７】
望ましくは、超音波ビームを形成する際に同一の遅延量となる地点を結んだ理想的な遅延等量線からのずれに応じて各振動素子ごとに遅延量が微調整されることを特徴とする。
【００１８】
望ましい具体例として、前記アレイ振動子は、２次元的に配列された複数の振動素子で構成される２次元アレイ振動子である、ことを特徴とする。
【００１９】
望ましい具体例として、前記２次元アレイ振動子は、振動子面の中央から放射状に伸長される仮想的な境界線により複数の振動子領域に分割される、ことを特徴とする。
【００２０】
望ましい具体例として、前記２次元アレイ振動子は、振動子面の中央を取り囲むように設定される仮想的な境界線により複数の振動子領域に分割される、ことを特徴とする。
【００２１】
望ましい具体例として、前記２次元アレイ振動子は、３つ以上の振動子領域に分割される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、アレイ振動子のグルーピング処理に関する改良技術が提供される。例えば、各振動子領域ごとにそれに属する複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンを設定することにより、これら複数のサブアレイの各々に対して個別のグルーピングパターンを設定する場合に比べて、グルーピングパターンに関する情報量を少なくすることができる。また、複数の振動子領域の各々に応じたグルーピングパターンを設定することにより、アレイ振動子全体で共通のグルーピングパターンを設定する場合に比べて、ビームの絞り込み等の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施において好適な超音波診断装置の２Ｄアレイ振動子を示す図である。
【図２】ビーム偏向がない場合の無限遠フォーカス方向を説明するための図である。
【図３】共通のグルーピングパターンを説明するための図である。
【図４】ビーム偏向がある場合の無限遠フォーカス方向を説明するための図である。
【図５】本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。
【図６】ビームの精度に関する比較結果を示す図である。
【図７】遅延等量線ＰＬと素子グループの関係を説明するための図である。
【図８】振動子領域の様々な分割パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の２Ｄアレイ振動子１０を示す図である。２Ｄアレイ振動子１０は、複数の振動素子を２次元的に配列して構成される。例えば、縦方向と横方向に２次元的に複数の振動素子が配列されて、図１に示すように、２Ｄアレイ振動子１０の振動子面が正方形状に形成される。なお、円状に２次元的に複数の振動素子が配列されて、２Ｄアレイ振動子１０の振動子面が円状に形成されてもよい。
【００２６】
また、２Ｄアレイ振動子１０は、複数のサブアレイに区分けされる。図１において、破線により格子状に区分けされた複数の正方形の各々がサブアレイである。図１には、代表的にＳＡ１からＳＡ４までの４つのサブアレイが拡大図示されている。各サブアレイはいくつかの振動素子で構成される。例えば各サブアレイが９つの振動素子で構成される。図１において、ＳＡ１からＳＡ４の各サブアレイ内の格子状に配列された９つの正方形が９つの振動素子を示している。
【００２７】
さらに、２Ｄアレイ振動子１０は、複数の振動子領域に分割される。図１において、一点鎖線により分割された（Ｉ）から（ＩＶ）の４つの領域が４つの振動子領域を示している。図１において、（Ｉ）から（ＩＶ）の各振動子領域は、２５個のサブアレイで構成されている。なお、図１は、本発明を実施する際の一例を示しているに過ぎず、各サブアレイを構成する振動素子の個数や、各振動子領域を構成するサブアレイの個数は、図１の例に限定されない。
【００２８】
２Ｄアレイ振動子１０を構成する複数の振動素子は電子的に制御され、これにより、超音波ビームが２次元的に走査されて３次元的にエコーデータが収集される。その電子的な制御においては、各振動素子に応じた遅延量（遅延時間）が設定される。例えば、各振動素子に対してその振動素子に応じた遅延量だけ遅延処理された送信信号が供給され、２Ｄアレイ振動子１０を構成する複数の振動素子により送信ビームが形成される。また、例えば、各振動素子から得られる受信信号に対してその振動素子に応じた遅延量だけ遅延処理を施してから２Ｄアレイ振動子１０を構成する複数の振動素子の受信信号を加算することにより、受信ビームに沿った受信信号が形成される。
【００２９】
本実施形態においては、超音波ビームを形成する際に同一の遅延量に対応する複数の振動素子を同一の素子グループとするグルーピングパターンに基づいてグルーピング処理が行われる。そのグルーピング処理においては、各サブアレイごとにそれに属する複数の振動素子が複数の素子グループに纏められる。そして、各振動子領域ごとにそれに属する複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンが設定される。
【００３０】
例えば、図１に示すサブアレイＳＡ１とサブアレイＳＡ２は、同じ振動子領域（ＩＶ）に属しているため、サブアレイＳＡ１とサブアレイＳＡ２に対して共通のグルーピングパターンが設定される。図１において、サブアレイＳＡ１とサブアレイＳＡ２内の各振動素子に付されたアルファベットは、その振動素子が属するグループを示しており、同じアルファベット同士が同じグループになる。サブアレイＳＡ１内のアルファベットの配置パターンとサブアレイＳＡ２内のアルファベットの配置パターンは互いに一致している。つまり、サブアレイＳＡ１内の複数の振動素子に関するグルーピングパターンと、サブアレイＳＡ２内の複数の振動素子に関するグルーピングパターンが互いに一致している。
【００３１】
同様に、図１に示すサブアレイＳＡ３とサブアレイＳＡ４は、同じ振動子領域（ＩＩＩ）に属しているため、サブアレイＳＡ３とサブアレイＳＡ４に対して共通のグルーピングパターンが設定される。
【００３２】
各振動子領域内において共通のグルーピングパターンを設定するにあたっては、超音波ビームの理想的なフォーカス位置に基づいて複数の振動子領域の各々に対して仮想的な無限遠フォーカス方向が設定され、各振動子領域に設定された無限遠フォーカス方向に応じて各振動子領域ごとに共通のグルーピングパターンが設定される。
【００３３】
図２は、ビーム偏向がない場合の無限遠フォーカス方向を説明するための図である。図２には、２Ｄアレイ振動子１０の正方形状の振動子面が示されており、その振動子面の中央の真上に超音波ビームのフォーカス点Ｆが存在する。また、２Ｄアレイ振動子１０の振動子面上におけるフォーカス点Ｆの投影位置が投影点Ｆ´である。
【００３４】
無限遠フォーカス方向を設定するにあたって、各振動子領域に属する複数の振動素子の配列状態に応じて各振動子領域内に基準位置が設定される。図２においては、その基準位置として、各振動子領域の重心位置Ｃが設定されている。つまり、振動子領域（Ｉ）を構成する複数の振動素子により形成される振動子面の重心位置がＣ１であり、同様に、振動子領域（ＩＩ）の重心位置がＣ２であり、振動子領域（ＩＩＩ）の重心位置がＣ３であり、振動子領域（ＩＶ）の重心位置がＣ４である。
【００３５】
そして、各振動子領域ごとに、重心位置Ｃと投影点Ｆ´とを結ぶ直線に沿って、無限遠フォーカス方向が設定される。つまり、重心位置Ｃ１と投影点Ｆ´とを結ぶ直線に沿って振動子領域（Ｉ）の無限遠フォーカス方向Ｄ１が設定され、重心位置Ｃ２と投影点Ｆ´とを結ぶ直線に沿って振動子領域（ＩＩ）の無限遠フォーカス方向Ｄ２が設定され、重心位置Ｃ３と投影点Ｆ´とを結ぶ直線に沿って振動子領域（ＩＩＩ）の無限遠フォーカス方向Ｄ３が設定され、重心位置Ｃ４と投影点Ｆ´とを結ぶ直線に沿って振動子領域（ＩＶ）の無限遠フォーカス方向Ｄ４が設定される。
【００３６】
さらに、各振動子領域に設定された無限遠フォーカス方向に応じて各振動子領域ごとに共通のグルーピングパターンが設定される。
【００３７】
図３は、共通のグルーピングパターンを説明するための図である。図３には、図１と同じ２Ｄアレイ振動子１０の正方形状の振動子面が示されており、図３においても、破線により格子状に区分けされた複数の正方形の各々がサブアレイである。また、図３には、各振動子領域ごとの無限遠フォーカス方向が示されている。つまり、振動子領域（Ｉ）の無限遠フォーカス方向Ｄ１と、振動子領域（ＩＩ）の無限遠フォーカス方向Ｄ２と、振動子領域（ＩＩＩ）の無限遠フォーカス方向Ｄ３と、振動子領域（ＩＶ）の無限遠フォーカス方向Ｄ４が示されている。
【００３８】
そして、各振動子領域ごとに、無限遠フォーカス方向に基づいて、遅延量に関する等高線（遅延等量線）が設定される。遅延等量線ＰＬは、超音波ビームを形成する際に同一の遅延量となる地点を結んだ線であり、無限遠フォーカス方向に対して直交するように設定される。なお、図３に示す遅延等量線ＰＬの位置と間隔は、図示のための一例であり、例えば、複数の振動素子の位置と間隔に応じて、遅延等量線ＰＬの位置と間隔を決定すればよい。
【００３９】
本実施形態においては、同一の遅延量に対応する複数の振動素子を同一の素子グループに纏める。そこで、遅延等量線ＰＬに沿って並んだ複数の振動素子が同一の素子グループに纏められる。例えば、図３の振動子領域（ＩＶ）において、各サブアレイごとに遅延等量線ＰＬに沿って複数の振動素子を纏めることにより、図１に示したサブアレイＳＡ１とサブアレイＳＡ２のような共通のグルーピングパターンが形成される。他の振動子領域についても、遅延等量線ＰＬに沿って複数の振動素子を纏めることにより、共通のグルーピングパターンが形成される。
【００４０】
図４は、ビーム偏向がある場合の無限遠フォーカス方向を説明するための図である。ビーム偏向がある場合においても、ビーム偏向がない場合（図２参照）と同じ原理で、無限遠フォーカス方向が設定される。
【００４１】
図４においても、２Ｄアレイ振動子１０の正方形状の振動子面が示されている。なお、図４においては、その振動子面の真上から離れた位置に超音波ビームのフォーカス点Ｆが存在する。また、２Ｄアレイ振動子１０の振動子面が含まれる平面上におけるフォーカス点Ｆの投影位置が投影点Ｆ´である。
【００４２】
そして、図４においても、各振動子領域ごとに、重心位置Ｃと投影点Ｆ´とを結ぶ直線に沿って、無限遠フォーカス方向が設定される。なお、図４においては重心位置をＣｉと表現している。
【００４３】
投影点Ｆ´の座標を（xf,yf）とし、各振動子領域の重心位置Ｃｉの座標を（xi,yi）とすると、各振動子領域の無限遠フォーカス方向Φｉ（ｘ軸に対する角度）は次式のようになる。
【００４４】
【数１】
0005436965.tif 000002
【００４５】
なお、無限遠フォーカス方向Φｉに沿った無限遠を便宜的に超遠距離Ｄ∞とし、例えばＤ∞＝１００ｍとすると、無限遠フォーカス座標(Xi,Yi)が次式のようになる。
【００４６】
【数２】
0005436965.tif 000003
【００４７】
そして、無限遠フォーカス座標(Xi,Yi)を中心とする同心円の円周に沿って、遅延量に関する等高線（遅延等量線）を設定すると、無限遠フォーカス方向Φｉに対して直交する直線に限りなく近い遅延等量線ＰＬが設定される。そのため、図４に示すビーム偏向がある場合においても、各振動子領域ごとに、無限遠フォーカス方向Φｉに対して直交するように遅延等量線ＰＬが設定される。
【００４８】
図５は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。図５の超音波診断装置は、プローブ１００と本体２００を有しており、プローブ１００と本体２００とがケーブルを介して互いに接続される。
【００４９】
プローブ１００は、２Ｄアレイ振動子１０（図１参照）を備えている。２Ｄアレイ振動子１０は、複数の振動素子１２を２次元的に配列して構成される。また、２Ｄアレイ振動子１０は、複数のサブアレイ１〜ｎに区分けされ、さらに、複数の振動子領域Ｉ〜ＩＶに分割される。
【００５０】
そして、複数のサブアレイ１〜ｎの各々に対してスイッチング回路２０が設けられている。各スイッチング回路２０は、対応するサブアレイに含まれる複数の振動素子を複数の素子グループに纏めるグルーピング処理を実行する。
【００５１】
各スイッチング回路２０は、例えばクロスポイントスイッチであり、各スイッチング回路２０内において、複数の振動素子１２に対応した複数の素子信号線と、複数の素子グループに対応した複数のグループ信号線が、互いに交差するように配置される。なお、図５においては、各スイッチング回路２０ごとに、複数のグループ信号線からなるグループ信号線束２２が図示されている。
【００５２】
各スイッチング回路２０内において、信号線の交差する各交差位置には、スイッチが設けられており、スイッチのオンオフに応じて、各素子信号線と各グループ信号線が互いに電気的に接続され又は電気的に切り離されてグルーピング処理が実現される。そのグルーピング処理においては、各サブアレイに対して設定されたグルーピングパターンが利用される。
【００５３】
装置本体２００は、送受信部３０を備えている。送信時において、送受信部３０は、複数のスイッチング回路２０の各々に対して、グループ信号線束２２に含まれる複数のグループ信号線を介して、各グループごとに遅延処理された送信信号を出力する。そして、各スイッチング回路２０が、各グループごとにそれに属する複数の振動素子１２に対して送信信号を出力する。こうして、２Ｄアレイ振動子１０を構成する複数の振動素子１２に対して、遅延処理された送信信号が供給されて送信ビームが形成される。
【００５４】
一方、受信時において、各スイッチング回路２０は、複数の振動素子１２の各々から得られる受信信号を各グループごとに纏めてグループ信号を形成し、グループ信号線束２２に含まれる複数のグループ信号線を介して、送受信部３０へ出力する。送受信部３０は、各スイッチング回路２０から得られる各グループごとのグループ信号に対して、そのグループに応じた遅延処理を施し、複数のスイッチング回路２０から得られる遅延処理後の複数のグループ信号を加算する。こうして、２Ｄアレイ振動子１０を構成する複数の振動素子１２から得られる受信信号が纏められ、受信ビームに沿ったエコーデータが得られる。
【００５５】
画像形成部４０は、複数の受信ビームに沿って得られるエコーデータに基づいて画像データを形成する。そして、その画像データに対応した超音波画像が表示部５０に表示される。例えば、超音波ビームが２次元的に走査されて３次元的にエコーデータが収集され、３次元の超音波画像が形成される。もちろん、２次元の超音波画像が形成されてもよい。
【００５６】
制御部６０は、図５の超音波診断装置内の各部を集中的に制御する。特に、制御部６０は、複数のスイッチング回路２０に対して、グルーピングパターンを設定するための制御データを出力する。なお、制御部６０は、予めメモリなどに記憶されたグルーピングパターンを利用してもよいし、超音波ビームのフォーカス点の位置等に応じて演算によりグルーピングパターンを決定してもよい。
【００５７】
本実施形態においては、各振動子領域内において複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンが設定される。そのため、制御部６０は、同じ振動子領域に属する複数のスイッチング回路２０に対して、同一の制御データを出力すればよい。例えば、領域Ｉに属する複数のスイッチング回路２０に対して、共通の制御データが出力される。したがって、制御部６０は、振動子領域の個数（例えば４つ）の制御データを出力すればよい。
【００５８】
図６は、ビームの精度に関する比較結果を示す図である。図６には、音場シミュレーションによるｙ方向のビーム特性が示されており、横軸はｙ方向の角度であり縦軸に音場の強さが示されている。
【００５９】
図６には、グルーピング処理に関する３パターンの比較結果が示されている。波形７２は、フォーカス距離を無限大として偏向のみを考慮することにより、２Ｄアレイ振動子の全域に亘って共通のグルーピングパターンを用いた場合の音場である。また、波形７４は２Ｄアレイ振動子の全域に亘って各サブアレイごとに個別にグルーピングパターンを設定した場合の音場である。
【００６０】
これに対し波形７０は、本実施形態による音場である。つまり、各振動子領域内において複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンを設定した場合の音場である。
【００６１】
３パターンを比較すると、音場が最大となるメインローブについては殆ど差が見られない。ところが、メインローブからずれたグレーティングローブにおいて、３パターンの間に比較的大きな差が見られる。
【００６２】
ビーム特性においてグレーティングローブは小さいことが望ましい。３パターンのうち波形７４は、２Ｄアレイ振動子の全域に亘って各サブアレイごとに個別にグルーピングパターンを設定しているため、グレーティングローブが最も小さくビームの精度がよい。そして、波形７２は、２Ｄアレイ振動子の全域に亘って共通のグルーピングパターンを用いた簡略化されたビーム制御のため、グレーティングローブが最も大きくビームの精度がよくない。
【００６３】
これに対し、本実施形態による音場である波形７０は、波形７２に比べてグレーティングローブが小さく、波形７４に極めて近いレベルにまでグレーティングローブが抑えられている。
【００６４】
波形７４は、各サブアレイごとに個別にグルーピングパターンを設定しているため、膨大なグルーピングパターンの情報が必要になる。これに対し、本実施形態による音場である波形７０は、各振動子領域内において複数のサブアレイに対して共通のグルーピングパターンを設定すればよいため、グルーピングパターンの情報が小さく抑えられる。例えば、１６４個のサブアレイの各々に対して個別のグルーピングパターンを設定すると１６４種類のパターンが必要になるが、本実施形態では、４つの振動子領域に対して４種類のグルーピングパターンを設定すればよい。つまり、グルーピングパターンの種類を１６４種類から４種類に激減させることができる。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、グルーピングパターンの種類を激減させつつ、ビームの精度を維持することが可能になる。
【００６６】
なお、図３を利用して説明したように、本実施形態においてグルーピングパターンを設定する際には、遅延等量線ＰＬに沿って並んだ複数の振動素子が同一の素子グループに纏められる。
【００６７】
図７は、遅延等量線ＰＬと素子グループの関係を説明するための図である。図７には、破線で示す正方形状のサブアレイＳＡが示されており、サブアレイＳＡ内に含まれる複数の丸印が複数の振動素子を示している。図７の例においては、縦方向と横方向にそれぞれ８個の振動素子が配列され、６４個の振動素子によりサブアレイＳＡが構成されている。そして、サブアレイＳＡに対して、実線で示される遅延等量線ＰＬが設定され、遅延等量線ＰＬに沿って複数の振動素子が同一の素子グループに纏められる。
【００６８】
図７に示すような遅延等量線ＰＬが設定されると、遅延等量線ＰＬ上と遅延等量線ＰＬの近傍に位置する複数の振動素子が同一の素子グループに纏められる。図７において、遅延等量線ＰＬ上と遅延等量線ＰＬの近傍に位置する複数の振動素子が二重丸印で示されている。つまり、これら二重丸印で示される複数の振動素子が、同一の素子グループに纏められて同一の遅延量に対応付けられる。
【００６９】
ところが、二重丸印で示される複数の振動素子の中には、振動素子１２ｆのように遅延等量線ＰＬ上に位置する素子もあれば、振動素子１２ｓのように遅延等量線ＰＬからずれた素子もある。遅延等量線ＰＬは、理想的に同一の遅延量となる地点を結んだ線である。したがって、その遅延等量線ＰＬからのずれが互いに異なる振動素子同士、例えば振動素子１２ｆと振動素子１２ｓは、厳密には互いに遅延量が異なる。
【００７０】
そこで、遅延等量線ＰＬからのずれに応じて各振動素子ごとに遅延量が微調整されてもよい。例えば、図５に示す各振動素子１２とスイッチング回路２０の間に、遅延量の微調整回路を挿入し、遅延等量線ＰＬからのずれに応じて各振動素子１２ごとに遅延量を微調整する。そして、受信時においては、複数の振動素子１２から得られる受信信号が遅延量を微調整されてからグループ信号に纏められ、また、送信時においては、各グループに対応した送信信号が各振動素子１２に応じて遅延量を微調整されてから各振動素子１２に送られる。各振動素子１２ごとに遅延量を微調整することにより、超音波ビームの精度をさらに高めることが可能になる。
【００７１】
図８は、振動子領域の様々な分割パターンを示す図である。（Ａ）から（Ｅ）の各々において、実線で囲まれた正方形や円は２Ｄアレイ振動子の振動子面を示しており、その振動子面内に描かれた一点鎖線が振動子領域の境界である。
【００７２】
２Ｄアレイ振動子は、振動子面の中央から放射状に伸長される仮想的な境界線により複数の振動子領域に分割され、必要に応じて、振動子面の中央を取り囲むように設定される仮想的な境界線により複数の振動子領域に分割される。
【００７３】
（Ａ）においては、正方形の振動子面が（１）から（８）までの８つの振動子領域に分割されている。また（Ｂ）においては、円形の振動子面が（１）から（８）までの８つの振動子領域に分割されている。さらに（Ｃ）〜（Ｅ）にも円形の振動子面について分割パターン例が示されている。
【００７４】
このように、振動子領域の様々な分割パターンが可能であり、もちろん、図１や図８に記載された分割パターン以外の分割パターンを利用してもよい。
【００７５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【符号の説明】
【００７６】
１０  ２Ｄアレイ振動子、２０  スイッチング回路、３０  送受信部、４０  画像形成部、５０  表示部、６０  制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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