(57)【要約】      （修正有）【課題】開口合成法を用いた場合の受信時のＳ／Ｎを向上させることを可能にする超音波プローブ及び超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波プローブは、第１の圧電振動子群２１と、第２の圧電振動子群２２と、スイッチ３１とを備える。第１の圧電振動子群２１は、超音波の送受信を制御する制御部にそれぞれ直接接続される。第２の圧電振動子群２２は、第１の圧電振動子間に配置され、隣接する一方の第１の圧電振動子２１、及び、他方の第１の圧電振動子２１に対して、所定のタイミングで並列接続される。スイッチは、第２の圧電振動子群２２の並列接続の接続先を所定のタイミングで切り替える。【選択図】図５
2014226498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送受信を制御する制御部にそれぞれ直接接続される第１の圧電振動子群と、
前記第１の圧電振動子間に配置され、隣接する一方の第１の圧電振動子、及び、他方の第１の圧電振動子に対して、所定のタイミングで並列接続される第２の圧電振動子群と、
前記第２の圧電振動子群の並列接続の接続先を前記所定のタイミングで切り替える切り替え手段と、
を備えたことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記切り替え手段は、前記制御部によって制御される超音波の周波数が所定の周波数を下回った場合に、前記第２の圧電振動子群を、隣接する第１の圧電振動子のうちどちらか一方と並列接続させた状態で維持することを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記切り替え手段は、トグルスイッチであることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波プローブと、
送信レートごとに前記切り替え手段を制御して、前記第２の圧電振動子群の並列接続の接続先を切り替える切り替え制御手段と
を備えた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】
本発明の実施の形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置においては、超音波診断装置は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡便な操作により、例えば、検査対象の動きの様子をリアルタイムで表示可能な装置であることから、今日の医療において重要な役割を果たしている。ここで、超音波診断装置は、超音波プローブから被検体内に超音波を送信して、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波プローブで受信し、受信信号を生成する。このような超音波の送受信を行うために、超音波プローブは、圧電振動子を走査方向に複数個備えている。これら圧電振動子は、超音波を送受信する方向に圧電分極されており、送信信号に基づいて振動して超音波を発生し、反射波を受信して受信信号を生成する。
【０００３】
このような超音波プローブにおいては、多数の圧電振動子が一定のピッチで一方向（走査方向）に並べられ、それぞれの圧電振動子の駆動タイミング、或いは、受信遅延を制御することにより、超音波ビームが偏向されたり、焦点深度が変化させられたりする。これらの圧電振動子は、スキャン面上で湾曲して配置される場合や、各圧電振動子が複数の微小振動子を並列にして形成される場合などもある。
【０００４】
ここで、このような圧電振動子（配列型の圧電振動子）を備える超音波プローブにおいては、複数の圧電振動子から波面を合成してメインローブを送信する場合に、隣接する圧電振動子間で波面が１波長ずれて合成されるグレーディングローブが生じる場合がある。グレーディングローブは、本来目的とする方向のメインローブとは異なる方向にビームを形成して、アーチファクトを生じさせる。このようなグレーディングローブは、圧電振動子を配列するピッチを狭くすることで抑制することが可能であるが、かかる場合には、開口幅が小さくなってしまい、分解能に一定の限界があった。
【０００５】
そこで、限られた圧電振動子の数で、グレーディングローブを抑制しつつ、大口径として分解能を高める技術として、開口合成法が知られている。開口合成法は、超音波の送受信で駆動する圧電振動子を切り替えて、複数の受信信号を合成して仮想的な大口径を得る技術である。しかしながら、上述した従来の技術では、開口合成法を用いた場合に受信時のＳ／Ｎが低下する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３００５５３号公報
【特許文献１】特開２００３−２３５８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、開口合成法を用いた場合の受信時のＳ／Ｎを向上させることを可能にする超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態の超音波プローブは、第１の圧電振動子群と、第２の圧電振動子群と、切り替え手段とを備える。第１の圧電振動子群は、超音波の送受信を制御する制御部にそれぞれ直接接続される。第２の圧電振動子群は、前記第１の圧電振動子間に配置され、隣接する一方の第１の圧電振動子、及び、他方の第１の圧電振動子に対して、所定のタイミングで並列接続される。切り替え手段は、前記第２の圧電振動子群の並列接続の接続先を前記所定のタイミングで切り替える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。
【図２】図２は、グレーディングローブの抑制について説明するための図である。
【図３】図３は、開口合成法の従来例を説明するための図である。
【図４】図４は、開口合成法の従来例を説明するための図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る超音波プローブの構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る超音波プローブによる開口合成時の超音波の送受信の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、本願に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の詳細について説明する。まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の構成を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。
【００１１】
超音波プローブ１は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１０が有する送受信部１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。そして、超音波プローブ１は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。なお、超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱自在に接続される。
【００１２】
例えば、超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１３】
ここで、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、開口合成法を用いた場合の受信時のＳ／Ｎを向上させることを可能にするように構成される。なお、詳細については、後述する。また、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、超音波により被検体Ｐを２次元で走査する超音波プローブであってもよく、或いは、被検体Ｐを３次元で走査することが可能な超音波プローブであってもよい。
【００１４】
モニタ２は、超音波診断装置１００の操作者が入力装置３を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像などを表示したりする。
【００１５】
入力装置３は、トラックボール、スイッチ、ダイヤル、タッチコマンドスクリーンなどを有する。入力装置３は、超音波診断装置１００の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、入力装置３は、超音波プローブ１を制御するための各種設定要求を受け付けて、制御部１７に転送する。
【００１６】
装置本体１０は、超音波プローブ１による超音波の送受信を制御して、超音波プローブ１が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１０は、図１に示すように、送受信部１１と、Ｂモード処理部１２と、ドプラ処理部１３と、画像生成部１４と、画像メモリ１５と、内部記憶部１６と、制御部１７とを有する。
【００１７】
送受信部１１は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。
【００１８】
なお、送受信部１１は、後述する制御部１７の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、または、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。 
【００１９】
また、送受信部１１は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを有し、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。 
【００２０】
このように、送受信部１１は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。ここで、本実施形態に係る送受信部１１は、送信レートごとに駆動する圧電振動子を切り替えて、信号を加算する開口合成処理を行う。なお、送受信部１１による圧電振動子の切り替えの詳細については、後に詳述する。
【００２１】
Ｂモード処理部１２は、送受信部１１から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。 ここで、Ｂモード処理部１２は、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。また、Ｂモード処理部１２は、一つの反射波データに対して、二つの検波周波数による検波処理を並列して行うことができる。
【００２２】
ドプラ処理部１３は、送受信部１１から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。 
【００２３】
なお、本実施形態に係るＢモード処理部１２およびドプラ処理部１３は、２次元の反射波データおよび３次元の反射波データの両方についても処理することが可能である。すなわち、本実施形態に係るＢモード処理部１２は、３次元の反射波データから３次元のＢモードデータを生成することができる。また、本実施形態に係るドプラ処理部１３は、３次元の反射波データから３次元のドプラデータを生成することができる。 
【００２４】
画像生成部１４は、Ｂモード処理部１２及びドプラ処理部１３が生成したデータから超音波画像を生成する。すなわち、画像生成部１４は、Ｂモード処理部１２が生成したＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。具体的には、画像生成部１４は、Ｂモード処理部１２が生成した２次元のＢモードデータ或いは３次元のＢモードデータから、２次元或いは３次元のＢモード画像を生成する。 
【００２５】
また、画像生成部１４は、ドプラ処理部１３が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。具体的には、画像生成部１４は、ドプラ処理部１３が生成した２次元のドプラデータ或いは３次元のドプラデータから、２次元或いは３次元のカラードプラ画像を生成する。
【００２６】
また、画像生成部１４は、生成した３次元データをモニタ２にて表示するための各種画像を生成することもできる。具体的には、画像生成部１４は、３次元データからＭＰＲ画像やレンダリング画像を生成することができる。
【００２７】
画像メモリ１５は、画像生成部１４が生成した超音波画像を記憶するメモリである。また、画像メモリ１５は、Ｂモード処理部１２やドプラ処理部１３が生成したデータを記憶することも可能である。 
【００２８】
内部記憶部１６は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルや各種ボディーマークなどの各種データを記憶する。また、内部記憶部１６は、必要に応じて、画像メモリ１５が記憶する画像の保管などにも使用される。
【００２９】
制御部１７は、情報処理装置（計算機）としての機能を実現する制御プロセッサ（ＣＰＵ：Central  Processing  Unit）であり、超音波診断装置１００の処理全体を制御する。具体的には、制御部１７は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１６から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信部１１、Ｂモード処理部１２、ドプラ処理部１３及び画像生成部１４の処理を制御する。また、制御部１７は、画像メモリ１５が記憶する超音波画像や、内部記憶部１６が記憶する各種画像、又は、画像生成部１４による処理を行なうためのＧＵＩ、画像生成部１４の処理結果などをモニタ２にて表示するように制御する。
【００３０】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、以下、詳細に説明する超音波プローブ１の構成により開口合成法を用いた場合の受信時のＳ／Ｎを向上させることを可能にするように構成されている。
【００３１】
ここで、まず、従来技術において開口合成法を用いた場合の受信時のＳ／Ｎが低下する場合について説明する。上述したように、従来技術においては、配列型の圧電振動子を備える超音波プローブにおいてグレーディングローブを抑制しつつ、分解能を向上させるために開口合成法が用いられている。図２は、グレーディングローブの抑制について説明するための図である。ここで、図２においては、図２の（Ａ）がグレーディングローブの発生について示し、図２の（Ｂ）がグレーディングローブの抑制について示す。なお、図２においては、超音波プローブを横向きから見た場合の圧電振動子２０から送信される超音波について示す。
【００３２】
例えば、配列型の圧電振動子２０においては、図２の（Ａ）の左側の図に示すように、圧電振動子２０それぞれから波面が発生され、それらの波面が合成されることにより、メインローブが形成される。このとき、配列型の圧電振動子２０では、圧電振動子２０ごとに遅延時間が設けられることにより、メインローブに指向性をもたせることができる。このように、配列型の圧電振動子２０では、同一波長の波面が合成されてメインローブが形成され、所望の方向にビームを送信する。
【００３３】
しかしながら、配列型の圧電振動子２０においては、図２の（Ａ）の右側の図に示すように、隣接する圧電振動子２０において波面が１波長ずれて合成されるグレーディングローブが生じる場合がある。このグレーディングローブは、図２の（Ａ）の右側の図に示すように、隣接する圧電振動子２０のピッチ（圧電振動子間の間隔）を「ｄ」とした場合に、「ｄｓｉｎθ」が波長「λ」の整数倍「ｎλ」となる方向に発せられることとなる。
【００３４】
このようなグレーディングローブは、メインローブとは異なる方向に発せられ、アーチファクトの要因となるため抑制することが求められる。そこで、このようなグレーディングローブを抑制させる条件として、例えば、図２の（Ｂ）に示す式が知られている。すなわち、図２の（Ｂ）に示すように、メインローブの走査角度「θM」内にグレーディングローブを発生させないために、エレメントピッチ（圧電振動子間のピッチ（間隔））「ｄ」が、「ｄ＜λ／（１＋ｓｉｎθM）」となるようにピッチを狭くした超音波プローブが設計される。
【００３５】
ここで、圧電振動子間のピッチが狭く設計されると、圧電振動子の数が一定であれば開口幅が狭くなり、分解能に一定の限界が生じてしまう。そこで、グレーディングローブを抑制しつつ、分解能を向上させるために、送信レートごとに駆動する圧電振動子を切り替えて、各々のデータを記憶しておき、加算する開口合成法が用いられる。図３及び図４は、開口合成法の従来例を説明するための図である。なお、図３の（Ｂ）や（Ｃ）などに示す図は、複数の圧電振動子を並べた状態を示す。
【００３６】
例えば、従来の開口合成法においては、図３の（Ａ）に示すように、スイッチ３０を用いた圧電振動子２０の切り替えにより、複数の圧電振動子２０を左右の半分に区切り、２つ以上のビームを合成して分解能の高いビームを得る。一例を挙げると、図３の（Ｂ）の上側の図に示すように、開口合成法においては、１回目の送信「Ｔ：transmission」時には、全圧電振動子２０を駆動させて超音波を送信して、受信「Ｒ：reception」時に、左半分の圧電振動子２０を駆動させて反射波を受信する。そして、図３の（Ｂ）の下側の図に示すように、開口合成法においては、２回目の送信「Ｔ」時に、再度、全圧電振動子２０を駆動させて超音波を送信して、受信「Ｒ」時に、右半分の圧電振動子２０を駆動させて反射波を受信する。そして、開口合成法においては、１回目、２回目で受信した反射波を合成（複素加算）する。
【００３７】
また、例えば、従来の開口合成法においては、図３の（Ｃ）に示すように、送信「Ｔ」時においても、駆動する素子を左右の半分に区切り、４回の送信時の超音波のデータと、４回の受信時の反射波のデータとを合成する。
【００３８】
また、従来の開口合成法においては、図４に示すように、スイッチ３０を用いた圧電振動子２０の切り替えにより、複数の圧電振動子２０を１振動子ごとに駆動するタイミングを切り替えて、２つ以上のビームを合成して分解能の高いビームを得る。一例を挙げると、図４の（Ａ）に示すように、開口合成法においては、１回目の送信「Ｔ」時には、全圧電振動子２０を駆動させて超音波を送信して、受信「Ｒ」時に、１振動子おきに圧電振動子２０を駆動させて反射波を受信する。そして、図４の（Ｂ）に示すように、開口合成法においては、２回目の送信「Ｔ」時に、再度、全圧電振動子２０を駆動させて超音波を送信して、受信「Ｒ」時に、１回目で駆動していなかった圧電振動子２０を駆動させて反射波を受信する。そして、開口合成法においては、１回目、２回目で受信した反射波を合成する。
【００３９】
このように、従来技術の開口合成法においては、複数の圧電振動子の駆動のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて実行される。しかしながら、このような開口合成法の場合、１回の超音波の送信レートで約半分の圧電振動子が反射波を受信しないこととなる。すなわち、このような開口合成法を用いる場合には、１回の送信レートにおける受信時のＳ／Ｎが低下する。そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００は、開口合成法を用いた場合の受信時のＳ／Ｎを向上させる。
【００４０】
図５は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１の構成の一例を示す図である。図５に示すように、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、第１の圧電振動子２１と、第２の圧電振動子２２と、スイッチ３１とを有する。
【００４１】
第１の圧電振動子２１は、超音波の送受信を制御する制御部にそれぞれ直接接続される。具体的には、第１の圧電振動子２１は、図５に示すように、送受信部１１と直接接続される。すなわち、第１の圧電振動子２１は、送受信部１１によって超音波の送受信が直接制御される。
【００４２】
第２の圧電振動子２２は、第１の圧電振動子２１間に配置され、隣接する一方の第１の圧電振動子２１、及び、他方の第１の圧電振動子２１に対して、所定のタイミングで並列接続される。具体的には、第２の圧電振動子２２は、図５に示すように、送受信部１１と直接接続される、両隣の第１の圧電振動子２１との並列接続がスイッチ３１によって択一的に選択される。
【００４３】
スイッチ３１は、第２の圧電振動子２２群の並列接続の接続先を所定のタイミングで切り替える。具体的には、スイッチ３１は、超音波の送信レートごとに、第１の圧電振動子２１の間に配置された第２の圧電振動子２２の接続先を隣接する第１の圧電振動子２１で交互に切り替える。
【００４４】
例えば、図５の上側の図において、左から３番目に示す第２の圧電振動子２２は、１回目の送信レート時に、図面上右側に配置された第１の圧電振動子２１と並列接続されるように制御される。すなわち、スイッチ３１は、図５の上側の図に示すように接続先を切り替える。そして、左から３番目に示す第２の圧電振動子２２は、図５の下側の図に示すように、２回目の送信レート時に図面上左側に配置された第１の圧電振動子２１と並列接続されるように制御される。すなわち、スイッチ３１は、図５の下側の図に示すように接続先を切り替える。
【００４５】
第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、図５に示すように、第１の圧電振動子２１と、第２の圧電振動子２２とが交互に配置され、スイッチ３１によって第２の圧電振動子の並列接続の接続先が切り替えられる。ここで、スイッチ３１は、例えば、半導体による高圧スイッチによって構成される。一例を挙げると、スイッチ３１は、図５に示すように、トグルスイッチで構成される。
【００４６】
ここで、スイッチ３１による並列接続の接続先の切り替えは、送受信部１１によって実行される。すなわち、送受信部１１は、開口合成による超音波の送受信を制御する場合に、送信レートごとにスイッチ３１を制御して第２の圧電振動子２２の並列接続の接続先を切り替える。
【００４７】
図６は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１による開口合成時の超音波の送受信の一例を示す図である。図６においては、配列型の圧電振動子において、左端が第２の圧電振動子２２であり、右端が第１の圧電振動子２１である場合の超音波の送受信の一例について示す。
【００４８】
例えば、超音波プローブ１は、図６の（Ａ）に示すように、１回目の送信「Ｔ」時には、全圧電振動子を駆動させて超音波を送信して、受信「Ｒ」時に、第２の圧電振動子２２を図面上右側の第１の圧電振動子２１と並列接続させて反射波を受信する（図５の上側の状態）。そして、図６の（Ｂ）に示すように、超音波プローブ１は、２回目の送信「Ｔ」時に、再度、全圧電振動子を駆動させて超音波を送信して、受信「Ｒ」時に、第２の圧電振動子２２を図面上左側の第１の圧電振動子２１と並列接続させて反射波を受信する（図５の下側の状態）。
【００４９】
これにより、第１の実施形態に係る超音波プローブ１においては、図５の下向きの三角で示すように、第１の圧電振動子２１のみを駆動させる場合と比較して、図面上右側の第１の圧電振動子２１と並列接続させた場合には、圧電振動子の中心位置が半振動子分左にシフトする。一方、図面上左側の第１の圧電振動子２１と並列接続させた場合には、第１の圧電振動子２１のみを駆動させる場合と比較して、圧電振動子の中心位置が半振動子分右にシフトする。
【００５０】
これは、並列接続された第１の圧電振動子２１と第２の圧電振動子２２とが実効的に１つの振動子として機能するためであり、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００における開口合成法においては、圧電振動子１個分シフトさせた１回目及び２回目の反射波を合成する。なお、図６においては、送信時に全圧電振動子を駆動させて超音波を送信しているが、これは、第２の圧電振動子２２が送受信部１１とさらに直接接続されるように配線することで実行することができる。
【００５１】
このように、第１の実施形態に係る超音波プローブ１では、送信レートごとの超音波の送受信において、ほぼすべての圧電振動子が駆動する。これにより、開口合成における受信時においても高感度を維持することができ、受信時のＳ／Ｎを向上させることができる。このとき、送受信のビームを圧電振動子１個分シフトさせることで、グレーディングローブの位相が反転するため加算処理によりグレーディングローブを効果的に抑制することも可能である。
【００５２】
ここで、上述したように、第１の実施形態に係る超音波プローブ１では、並列接続された第１の圧電振動子２１と第２の圧電振動子２２とが実効的に１つの振動子として機能する。すなわち、圧電振動子の実効的な幅が通常状態の２倍となるため、１個の圧電振動子における指向性（エレメントファクタ）が狭くなり、ビーム偏向時の感度が相対的に低下して、輝度ムラが生じる場合がある。そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００においては、ラスタごとのゲイン補正を行うことで、輝度ムラを低減させることも可能である。なお、圧電振動子のピッチを充分に細かくしておくことで、輝度ムラを抑制することも可能である。
【００５３】
上述したように、第１の実施形態によれば、第１の圧電振動子２１群は、超音波の送受信を制御する送受信部１１にそれぞれ直接接続される。第２の圧電振動子２２群は、第１の圧電振動子２１間に配置され、隣接する一方の第１の圧電振動子２１、及び、他方の第１の圧電振動子２１に対して、所定のタイミングで並列接続される。スイッチ３１は、第２の圧電振動子２２群の並列接続の接続先を所定のタイミングで切り替える。従って、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、送信レートごとの超音波の送受信において、ほぼ全ての圧電振動子を駆動させて開口合成を行うことができ、開口合成を用いた場合の受信時のＳ／Ｎを向上させることを可能にする。
【００５４】
また、例えば、図３に示すような圧電振動子を左右で半分に区切る従来技術の場合には、スイッチ回路の実装において、圧電振動子アレイの半分の距離を離れた位置の圧電振動子間で並列に接続する必要があり、配線が複雑で、配線長が長くなったり、場合によっては、プローブの把持部内で実装することができず、装置本体とのコネクタ部内に実装する場合が出てくる。かかる場合には、ケーブルの芯線数が多くなり、ケーブルが太くなるとともにコストが上がるという問題が生じる。しかしながら、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、隣接する圧電振動子間の配線のみで済むために、配線長が短く、プローブ把持部内に実装することが可能である。
【００５５】
また、例えば、図４に示すような１つおきに圧電振動子を駆動させる従来技術の場合には、信号漏れ（クロスカップリング）が生じる場合がある。すなわち、送受信部に接続された場合と、接続されていない場合とで、圧電振動子における負荷インピーダンスが大きく異なるため、負荷インピーダンスが高い（駆動していない）場合に、クロスカップリングが生じる場合がある。例えば、図４に示すようにＯＮ状態の圧電振動子と、ＯＦＦ状態の圧電振動子とが交互に配列された場合に、ＯＦＦ状態の圧電振動子を介してＯＮ状態の圧電振動子間でクロスカップリングが生じる。しかしながら、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、ほぼ全ての圧電振動子が駆動することで、クロスカップリングを抑制することができる。
【００５６】
また、第１の実施形態によれば、スイッチ３１は、トグルスイッチである。従って、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、クロスポイントスイッチなどに複雑なスイッチを用いることなく、容易に構成することを可能にする。
【００５７】
また、スイッチ３１としてトグルスイッチが用いられることで、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、例えば、マルチプレクサなどを用いる場合よりも簡便な制御で切り替えを制御することを可能にする。
【００５８】
（第２の実施形態）
さて、これまで第１の実施形態について説明したが、上述した第１の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００５９】
上述した第１の実施形態では、開口合成を行う場合の例について説明した。しかしながら、本願に係る超音波診断装置１００は、送受信される超音波の周波数に応じて、開口合成を行わないように制御することも可能である。
【００６０】
かかる場合には、スイッチ３１は、送受信部１１によって制御される超音波の周波数が所定の周波数を下回った場合に、第２の圧電振動子２２群を、隣接する第１の圧電振動子２１のうちどちらか一方と並列接続させた状態で維持する。すなわち、送受信部１１は、送受信する超音波の周波数が低周波数である場合に、送信レートごとのスイッチ３１の切り替え制御を行わず、第２の圧電振動子２２を隣接するどちらかの第１の圧電振動子２１と並列接続させた状態で維持させる。
【００６１】
ここで、グレーディングローブの強度は、超音波の周波数に依存することから、低周波数の場合にグレーディングローブの影響が問題にならない場合がある。したがって、そのような場合には、超音波診断装置１００は、あえて開口合成を行わずに、第２の圧電振動子２２を隣接するどちらかの第１の圧電振動子２１と並列接続させた状態で維持させる。なお、上述したグレーディングローブの影響が問題にならない低周波数及び圧電振動子のピッチについては、あらかじめ設定される。
【００６２】
すなわち、送受信部１１は、現在接続されている超音波プローブ１の圧電振動子間のピッチ（並列接続された通常の２倍のピッチ）の情報と、現時点で送受信する超音波の周波数とに基づいて、スイッチ３１を制御するか否かを判定する。そして、送受信部１１は、判定結果に基づいて、スイッチ３１の切り替え制御を実行する。
【００６３】
また、上述した第１の実施形態では、第１の圧電振動子２１と第２の圧電振動子２２との総数が偶数である場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、総数を奇数とするようにしてもよい。
【００６４】
以上説明したとおり、第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、本実施形態の超音波プローブ及び超音波診断装置は、開口合成法を用いた場合の受信時のＳ／Ｎを向上させることを可能にする。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６６】
１  超音波プローブ
１０  装置本体
１１  送受信部
１７  制御部
２１  第１の圧電振動子
２２  第２の圧電振動子
３１  スイッチ
１００  超音波診断装置
【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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