(57)【要約】【課題】一般的な送信ビームフォーミングを用いた合成開口法において、超音波画像の欠損領域が生じることによる画質劣化を抑制しながらフレームレートを向上する。【解決手段】被検体に超音波送信する送信イベントを繰り返し、送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基き生成されるサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、１回の送信イベントにおいて送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、送信イベントに同期して、送信振動子列が列方向に、振動子複数個分のピッチで移動するよう選択し、送信イベントごとに、被検体内で超音波が集束する場所に対応する位置を含み、かつ、被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する列方向の幅が少なくともピッチ以上である対象領域を設定し、対象領域内の観測点についてサブフレーム音響線信号を生成する。【選択図】図５
2018134538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、
１回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に、振動子複数個分のピッチで移動するよう選択する送信部と、
各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、
前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含み、かつ、前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する列方向の幅が少なくとも前記ピッチ以上である対象領域を設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、
前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部と
を備える超音波信号処理装置。
【請求項２】
前記整相加算部は、前記送信振動子列を底辺とし、前記フォーカス深さに対応する前記列方向の幅が最も小さく、かつ、当該幅が前記ピッチより小さい砂時計形状の第１対象領域と、少なくとも前記フォーカス深さにおいて前記第１対象領域と前記列方向に隣接する第２対象領域とを、前記対象領域として設定する
請求項１に記載の超音波信号処理装置。
【請求項３】
前記整相加算部は、送信された超音波が被検体内の観測点に到達する送信時間を算出し、前記観測点からの超音波が前記受信素子列に含まれる振動子の各々に到達する受信時間と、前記送信時間との和を、送信された超音波が前記観測点で反射され前記受信素子列に含まれる振動子の各々へ到達するまでの総伝播時間として算出し、前記受信素子列に含まれる振動子の各々に対する遅延量を当該総伝播時間から算出して整相加算を行う
請求項２に記載の超音波信号処理装置。
【請求項４】
前記整相加算部は、前記第１対象領域内の観測点について、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、送信された超音波が前記第１対象領域内であって前記フォーカス深さにある基準点に到達するまでの第１時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第２時間を加算して算出した到達時間を、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第１時間から前記第２時間を減算して算出した到達時間を、前記観測点についての前記送信時間とする
請求項３に記載の超音波信号処理装置。
【請求項５】
前記整相加算部は、前記第２対象領域内の観測点について、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、前記第１時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第３時間を加算して算出した第２到達時間を、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第１時間から前記第３時間を減算して算出した第２到達時間を、前記観測点についての前記送信時間とする
請求項４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、前記第２対象領域内における、少なくとも前記フォーカス深さにある観測点について、送信された超音波が、前記送信振動子列上のいずれかの位置から前記観測点と同じ深さにあるいずれかの位置に到達するまでの時間を前記送信時間とする
請求項４に記載の超音波信号処理装置。
【請求項７】
前記整相加算部は、前記第２対象領域内の観測点について、送信された超音波が前記送信振動子列の列中心から前記観測点に到達するまでの時間を、当該観測点についての前記送信時間とする
請求項６に記載の超音波信号処理装置。
【請求項８】
前記整相加算部は、前記第２対象領域内の観測点について、（１）前記観測点が前記第１対象領域との境界に近接している場合には、前記到達時間を前記観測点についての前記送信時間とし、（２）前記観測点の深さが前記フォーカス深さである場合には、送信された超音波が前記送信振動子列上のいずれかの位置から前記観測点と同じ深さにあるいずれかの位置に到達するまでの第２到達時間を、前記観測点についての前記送信時間とし、（３）前記送信振動子列の列方向と直交する直線上の複数の観測点について、観測点の深さの増加に対し前記送信時間が連続的に単調増加する、ように前記送信時間を算出する
請求項６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、前記到達時間をＴ1とし、前記第２到達時間をＴ2としたとき、当該観測点に係る前記送信時間ＴMを数式
ＴM＝αＴ1＋（１−α）Ｔ2
を用いて算出し、αの値は、当該観測点が前記フォーカス深さであるときに０、当該観測点が前記第１領域と接しているときに１であり、当該観測点の深さと前記フォーカス深さとの差異に応じて連続的に増加する
請求項８に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１０】
前記整相加算部は、連続する２つの送信イベントにおいて、前記第２対象領域が列方向において重なるように前記対象領域を設定する
請求項２乃至９のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１１】
前記整相加算部は、連続する２つの送信イベントにおいて前記第２対象領域が列方向において重なる面積が、前記第２対象領域の面積の５０％以上となるように前記対象領域を設定する
請求項１０に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１２】
前記合成部は、前記複数のサブフレーム音響線信号のうち前記第１領域に含まれる部分を合成して第１領域の合成音響線信号を生成し、さらに、前記複数のサブフレーム音響線信号のうち前記第２領域に含まれる部分を合成して第２領域の合成音響線信号を生成し、第１領域の合成音響線信号と第２領域の合成音響線信号とを結合して合成音響線信号を生成する
請求項２乃至１１のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１３】
前記合成部において加算が行われる数に応じて決定した増幅率を用いて、前記複数のサブフレーム音響線信号のそれぞれを増幅する増幅処理部をさらに備える
請求項１乃至１２にいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１４】
超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号に基づいてフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、
１回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択する送信部と、
各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、
前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含み、かつ、前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する列方向の幅が少なくとも前記振動子１個の幅より大きい対象領域を設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、
前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部と
を備える超音波信号処理装置。
【請求項１５】
前記超音波プローブが接続可能に構成された、
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置を備えた超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波信号処理装置、及び、それを備えた超音波診断装置に関し、特に、超音波信号処理装置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（以後、「プローブ」とする）により被検体内部に超音波を送信し、被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる超音波反射波（エコー）を受信する。さらに、この受信から得た電気信号に基づいて、被検体の内部組織の構造を示す超音波断層画像を生成し、モニタ（以後、「表示部」とする）上に表示するものである。超音波診断装置は、被検体への侵襲が少なく、リアルタイムに体内組織の状態を断層画像などで観察できるため、生体の形態診断に広く用いられている。
【０００３】
従来の超音波診断装置では、受信した反射超音波に基づく信号の受信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）。この方法では、一般に、複数の振動子によって行われる被検体への超音波送信が行われる際、被検体のある深さで超音波ビームがフォーカスを結ぶよう送信ビームフォーミングがなされる。また、図２７に示すように、送信超音波ビームの中心軸上に観測点を設定する。そのため、１回の超音波送信イベントでは送信超音波ビームの中心軸上にある１本若しくは少数本の音響線信号しか生成することができず、超音波の利用効率が悪い。また、観測点がフォーカス点近傍から離れた位置にある場合には、得られる音響線信号の分解能及び信号Ｓ／Ｎ比が低くなる課題も有している。
【０００４】
これに対して、合成開口法(Synthetic Aperture Method)により、送信フォーカス点近傍以外の領域においても分解能の高い、高画質な画像を得る受信ビームフォーミング方法が考案されている（例えば、非特許文献２）。この方法によれば、超音波送信波の伝播経路と、その伝播経路による反射波の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、送信フォーカス点近傍以外に位置する超音波主照射領域からの反射超音波も反映した受信ビームフォーミングを行うことができる。その結果、１回の超音波送信イベントから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、複数の送信イベントから得た同一観測点に対する複数の受信信号をもとに仮想的に送信フォーカスを合わせることで、非特許文献１記載の受信ビームフォーミング方法と比較して、分解能及び信号Ｓ／Ｎ比の高い超音波画像を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
合成開口法において、超音波画像の時間に対する解像度、すなわち、超音波画像のフレームレートを向上させることが検討されている。超音波診断装置の性能上、フレームレートを向上させるためには、超音波送信イベントの回数を減らす必要がある。しかしながら、上述したような一般的な送信ビームフォーミングでは、フォーカス深さに近づくほど超音波の波面が集束している。そのため、送信イベント回数を減らすと、超音波が集束している箇所では、超音波が照射される領域が間欠的（素子の並び方向に疎になる）となり、フォーカス深さ近傍では、振動子列方向に沿って、超音波画像において描画されない欠損領域が生じる。この結果、超音波画像の画質劣化が顕著となる場合がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、一般的な送信ビームフォーミングを用いた合成開口法において、超音波画像の欠損領域が生じることによる画質劣化を抑制しながらフレームレートを向上でき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】
【０００８】
本発明の一態様に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、１回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に、振動子複数個分のピッチで移動するよう選択する送信部と、各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含み、かつ、前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する列方向の幅が少なくとも前記ピッチ以上である対象領域を設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明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、一般的な送信ビームフォーミングを用いた合成開口法において、超音波画像の欠損領域が生じないため、これによる画質劣化を伴わずにフレームレートを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る超音波診断装置１００の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。
【図３】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る整相加算部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る対象領域Ｂｘを示す模式図である
【図６】実施の形態１に係る受信開口設定部１０４３により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。
【図７】実施の形態１に係る、送信開口Ｔｘから観測点Ｐｉｊを経由して受信振動子Ｒｉに到達する超音波の伝播経路を示す模式図である。
【図８】実施の形態１に係る合成部１１４０の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】実施の形態１に係る加算処理部１１４０１における合成音響線信号を合成する処理を示す模式図である。
【図１０】実施の形態１に係る、合成音響線信号における最大重畳数と、増幅処理部１１４０２における増幅処理の概要を示す模式図である。
【図１１】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１０４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１２】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
【図１４】変形例１に係るＴｘ受信開口設定部により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。
【図１５】変形例１に係る超音波診断装置の受信ビームフォーマ部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１６】変形例１に係る受信ビームフォーマ部における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
【図１７】実施の形態２に係る超音波診断装置の受信ビームフォーマ部１０４Ａの構成を示す機能ブロック図である。
【図１８】実施の形態２に係る対象領域Ｂｘを示す模式図である。
【図１９】実施の形態２に係るサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を生成する生成する処理を示す模式図である。
【図２０】実施の形態２に係る受信ビームフォーマ部１０４Ａ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２に係る超音波の伝播経路を説明するための模式図である。
【図２２】変形例２に係る超音波の伝播経路を説明するための模式図である。
【図２３】変形例３に係る超音波の伝播経路を説明するための模式図である。
【図２４】変形例４に係る対象領域Ｂｘを示す模式図である。
【図２５】その他の対象領域Ｂｘの例を示した模式図である。
【図２６】超音波画像の一例である。
【図２７】従来の超音波診断装置における整相加算の模式図である。
【図２８】従来の、波面を集束させる送信ビームフォーミングと合成開口法の組み合わせにおける課題を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
発明者は、合成開口法を用いる超音波診断装置において、フレームレートを向上させるために各種の検討を行った。
超音波診断装置においては、一般に、複数の振動子によって行われる被検体への超音波送信が行われる際、被検体のある深さで超音波ビームがフォーカスを結ぶよう、波面を集束させる送信ビームフォーミングがなされる（以下、フォーカスが結ばれる深さを「フォーカス深さ」とする）。そのため、１度の超音波の送信（送信イベント）によって、超音波送信に用いられる複数の振動子（以下、「送信振動子列」とする）から、超音波主照射領域に主として超音波が照射される。ここで、「超音波主照射領域」とは、領域内のすべての点において、送信振動子列を構成する各振動子から送波される超音波の位相が揃っている領域のことである。送信フォーカス点が１点である場合には、超音波主照射領域は、送信振動子列を底辺とし、底辺の両端のそれぞれから送信フォーカス点を通る２つの直線で囲まれる砂時計形状の領域となり、波面は、送信フォーカス点を中心とした円弧状となる。なお、必ずしも超音波ビームが１点でフォーカスを結ぶとは限らず、例えば、１．５素子分から数素子分程度にフォーカスした領域（以下、「フォーカス領域」とする）に集束するだけの場合もあるが、この場合、超音波主照射領域はフォーカス深さまでは列方向の幅が狭まり、フォーカス深さでフォーカス領域の列方向の幅となり、フォーカス深さより深い領域では再び列方向が広がる形状となる。すなわち、超音波主照射領域は、フォーカス深さで列方向の幅が最も狭くなり、それ以外の深さでは、フォーカス深さまでの距離に応じて列方向の幅が広がる形状となる。
【００１２】
合成開口法では、１回の送信イベントにおいて、超音波主照射領域の全域に対して観測点を設定できるため、超音波主照射領域全域を、音響線信号が生成される領域（以下、「対象領域」とする）とするのが好ましい。１つの送信イベントでは超音波画像を生成する領域全体を対象領域とすることができないために、１フレームの超音波画像を生成するためには、対象領域の異なる複数の送信イベントを行う。そのため、超音波の利用効率の観点から、１つの送信イベントにおける対象領域は超音波主照射領域内における面積を大きくすることが好ましい。また、一般的には連続する２つの送信イベントの対象領域の重複面積が大きいほうが、空間解像度や信号Ｓ／Ｎ比の向上のために好ましい。
【００１３】
したがって、図２８（ａ）に示すように、砂時計形状の超音波主照射領域の全域を対象領域として送信イベントを行い、送信イベントに同期して、順次超音波主照射領域と対象領域とを１素子分ずつ移動させて音響線信号を生成し（以下、１回の送信イベントで生成される音響線信号を「サブフレーム音響線信号」とする）、複数のサブフレーム音響線信号を合成して１フレームの超音波画像を生成することが従来行われている。この方法によれば、１フレームの超音波画像を生成するための所要時間は、１回の送信イベントの所要時間に、１フレームあたりの送信イベントの回数を乗じた時間となる。
【００１４】
上述したように、合成開口法を用いることで音響線信号の分解能及び信号Ｓ／Ｎ比が向上する。しかしながら、例えば、被検体や検査者の負担を軽減するため短時間で画像を取得したい、または、血流など動きのある超音波画像における時間解像度を向上させたい、などの場合、フレームレートの向上が求められる。フレームレートを向上させるためには、１フレームの超音波画像を生成するための所要時間を短縮する必要がある。１回の送信イベントの所要時間は、超音波の伝搬速度によりほぼ一義的に定まり、短縮することが難しい。そのため、１フレームあたりの送信イベントの回数を小さくすることによる、フレームレートの向上が検討されている。
【００１５】
１フレームあたりの送信イベントの回数を小さくするには、超音波主照射領域と対象領域とを送信イベントに同期して移動させる際に、その移動ピッチを大きくすればよい。すなわち、移動ピッチが１素子分であったところを、２素子分にすれば、サブフレーム音響線信号の１／２を間引いたのと同じことになり、フレームレートを２倍化できる。同様に、移動ピッチを４素子分にすれば、フレームレートを４倍化できる。
【００１６】
しかしながら、砂時計形状の超音波主照射領域の全域を対象領域としている場合に、移動ピッチを２素子分以上に大きくすると、図２８（ｂ）に示すように、欠損領域が生じることとなる。ここで、「欠損領域」とは、超音波画像において、いずれの送信イベントでも対象領域に含まれない領域のことを言う。図２８（ｂ）では、移動ピッチが４素子分であるため、フォーカス深さおよびその近傍の、超音波主照射領域の列方向の幅が移動ピッチを下回っている深さにおいて、欠損領域が生じている。なお、この場合に限らず、送信超音波がフォーカス領域に集束する場合であっても、フォーカス領域の列方向の幅が移動ピッチを下回っていれば、同様に欠損領域が生じる。また、対象領域が超音波主照射領域より狭い場合、フォーカス深さにおける対象領域の列方向の幅が移動ピッチを下回っていれば、同様の課題が生じることになる。図２６（ｄ）は欠損領域が生じた超音波画像の一例であり、矢印で示す深さが、フォーカス深さである。フォーカス深さでは送信超音波が集束しているためこの領域からの反射超音波は強く、欠損領域の周辺領域は音響線信号の値が大きくなりやすいので、欠損領域が超音波画像上に縦縞として顕著に表れる傾向がある。そのため、フォーカス点の近傍において、画質が顕著に劣化することになる。
【００１７】
そこで、発明者は、上記課題に鑑み、波面を集束させる送信ビームフォーミングと合成開口法の組み合わせにおいて、上述した画質の劣化を抑制しつつフレームレートを向上させる技術について検討を行い、実施の形態に係る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想到するに至ったものである。
以下、実施の形態に係る超音波画像処理方法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。
【００１８】
≪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。
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１０１ａを有するプローブ１０１、プローブ１０１に超音波の送受信を行わせプローブ１０１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１０６を有する。プローブ１０１、表示部１０６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。図１は超音波診断装置１００に、プローブ１０１、表示部１０６が接続された状態を示している。なお、プローブ１０１と、表示部１０６とは、超音波診断装置１００の内部にあってもよい。
【００１９】
＜超音波診断装置１００の構成＞
超音波診断装置１００は、プローブ１０１の複数ある振動子１０１ａのうち、送信又は受信の際に用いる振動子を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ部１０２、超音波の送信を行うためにプローブ１０１の各振動子１０１ａ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１０３と、プローブ１０１で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａ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を生成する受信ビームフォーマ部１０４を有する。また、受信ビームフォーマ部１０４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１０５、受信ビームフォーマ部１０４が出力する音響線信号及び超音波画像生成部１０５が出力する超音波画像を保存するデータ格納部１０７と、各構成要素を制御する制御部１０８を備える。
【００２０】
このうち、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、超音波画像生成部１０５は、超音波信号処理装置１５０を構成する。
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１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、超音波画像生成部１０５、制御部１０８は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｇｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェア回路により実現される。あるいは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ  ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ｏｎ  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。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。
【００２１】
データ格納部１０７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１０７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。
なお、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１０２がなく、送信ビームフォーマ部１０３と受信ビームフォーマ部１０４とが直接、プローブ１０１の各振動子１０１ａに接続されていてもよい。また、プローブ１０１に送信ビームフォーマ部１０３や受信ビームフォーマ部１０４、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。
【００２２】
＜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１０１の各振動子１０１ａから超音波送信を行わせる送信ビームフォーマ部１０３と、プローブ１０１での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１０４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１０３及び受信ビームフォーマ部１０４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１０３及び受信ビームフォーマ部１０４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。
【００２３】
以下、送信ビームフォーマ部１０３と、受信ビームフォーマ部１０４の構成について説明する。
１．送信ビームフォーマ部１０３
送信ビームフォーマ部１０３は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１から超音波の送信を行うためにプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ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１０３は送信部１０３１から構成される。
【００２４】
送信部１０３１は、制御部１０８からの送信制御信号に基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ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１０３１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。
【００２５】
送信部１０３１は、超音波送信ごとに送信開口Ｔｘを列方向に、所定の移動ピッチＭｐだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う。ここで、移動ピッチＭｐは、振動子の列方向の幅に２以上の整数を乗算したものであり、本実施の形態では、一例として、振動子の列方向の幅の４倍である。すなわち、本実施の形態では、超音波送信ごとに、送信開口Ｔｘが４素子分ずつ移動していく。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１０８を介してデータ格納部１０７に出力される。例えば、プローブ１０１に存する振動子１０１ａ全数を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、超音波送信毎に移動ピッチＭｐだけ移動させる構成としてもよい。以後、送信部１０３１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。
【００２６】
図２は、送信ビームフォーマ部１０３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振動子１０１ａ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。
送信ビームフォーマ部１０３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。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。なお、上述したように、超音波主照射領域Ａｘは、１点の送信フォーカス点Ｆに集束せず、フォーカス領域に集束してもよい。
【００２７】
なお、上述したように、超音波主照射領域Ａｘは、送信振動子列の各振動子から送波された超音波の位相が揃っている領域であり、超音波主照射領域Ａｘの外部にも超音波送信波は伝播している。もっとも、超音波主照射領域Ａｘの外部においては、送信振動子列の各振動子から送波された超音波の位相が揃っていないため、超音波主照射領域Ａｘ内部と比べて超音波送信波が劣化しており、特に、超音波主照射領域Ａｘから遠ざかるほど劣化が顕著となる。逆に言えば、超音波主照射領域Ａｘから振動子数個分離れた程度の近傍であれば、有意な音響線が生成できる程度には超音波送信波が到達している。
【００２８】
２．受信ビームフォーマ部１０４の構成
受信ビームフォーマ部１０４は、プローブ１０１で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号から音響線信号を生成する。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１０４の構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、受信ビームフォーマ部１０４は、受信部１０４０、整相加算部１０４１、合成部１１４０を備える。
【００２９】
以下、受信ビームフォーマ部１０４を構成する各部の構成について説明する。
（１）受信部１０４０
受信部１０４０は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、送信イベントに同期してプローブ１０１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変換した受信信号（ＲＦ信号）を生成する回路である。送信イベントの順に時系列に受信信号を生成しデータ格納部１０７に出力し、データ格納部１０７に受信信号を保存する。
【００３０】
ここで、受信信号（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。
送信イベントでは、上述のとおり、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ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。これに対し、受信部１０４０は、送信イベントに同期してプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部又は全部にあたる振動子の各々が得た反射超音波に基づいて、各振動子に対する受信信号の列を生成する。ここで、反射超音波を受信する振動子を「受波振動子」と称呼する。受波振動子の数は、送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数よりも多いことが好ましい。また、受波振動子の数はプローブ１０１に存する振動子１０１ａの全数としてもよい。
【００３１】
送信部１０３１は、送信イベントに同期して送信開口Ｔｘを列方向に移動ステップＭｐずつ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ全体から超音波送信を行う。受信部１０４０は、送信イベントに同期して各受波振動子に対する受信信号の列を生成し、生成された受信信号はデータ格納部１０７に保存される。
【００３２】
（２）整相加算部１０４１
整相加算部１０４１は、送信イベントに同期して、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域Ｂｘを設定する。次に、対象領域Ｂｘ内に存する複数の観測点Ｐｉｊ各々について、観測点から各受信振動子Ｒｉが受信した受信信号列を整相加算する。そして、各観測点における音響線信号の列を算出することによりサブフレーム音響線信号を生成する回路である。図４は、整相加算部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように、整相加算部１０４１は、対象領域設定部１０４２、受信開口設定部１０４３、送信時間算出部１０４４、受信時間算出部１０４５、遅延量算出部１０４６、遅延処理部１０４７、重み算出部１０４８、及び加算部１０４９を備える。
【００３３】
以下、整相加算部１０４１を構成する各部の構成について説明する。
ｉ）対象領域設定部１０４２
対象領域設定部１０４２は、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域Ｂｘを設定する。「対象領域」とは、送信イベントに同期して被検体内においてサブフレーム音響線信号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同期して計算の便宜上設定される。
【００３４】
ここで、「サブフレーム音響線信号」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の集合である。なお、「サブフレーム」とは、１回の送信イベントで得られ、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対応するまとまった信号を形成する単位をさす。取得時間の異なる複数のサブフレームを合成したものがフレームとなる。
【００３５】
対象領域設定部１０４２は、送信イベントに同期して、送信ビームフォーマ部１０３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内Ｂｘを設定する。
図５は、対象領域Ｂｘを示す模式図である。図５に示すように、対象領域Ｂｘの範囲は、超音波主照射領域Ａｘより大きく、超音波主照射領域Ａｘの外部を含むように設定される。より具体的には、列方向の幅の最小値Ｗｆが送信ピッチＭｐ以上となるように設定される。本実施の形態では、超音波主照射領域Ａｘの砂時計形状に対して、所定の幅だけ広げた形状である。この形状においては、フォーカス深さにおいて列方向の幅が最も小さくなるため、フォーカス深さにおける列方向の幅Ｗｆが送信ピッチＭｐ以上となるように設定される。例えば、送信ピッチＭｐが４素子分である場合には、列方向の幅Ｗｆは４素子分以上であればよく、所定の幅は送信ピッチＭｐの半分以上、例えば、３素子分となる。このようにすることで、超音波主照射領域Ａｘのほぼ全域とその近傍を含む領域に観測点を設定することができ、照射された超音波の利用効率を向上することができる。
【００３６】
しかしながら、対象領域Ｂｘの形状は、砂時計形状の幅を広げた形状に限定されず他の形状としてもよい。例えば、対象領域Ｂｘの形状は、送信振動子列が接触する被検体表面を底辺とする矩形形状としてもよい。この場合も、超音波主照射領域Ａｘのほぼ全域を含む領域に観測点を設定することができ、照射された超音波の利用効率を向上することができる。もっとも、上述したように、超音波主照射領域Ａｘの外部では超音波主照射領域Ａｘからの距離に応じて超音波送信波が劣化しているため、対象領域Ｂｘは、超音波主照射領域Ａｘとその近傍で構成されることが好ましい。
【００３７】
設定された対象領域Ｂｘは送信時間算出部１０４４、受信時間算出部１０４５、遅延処理部１０４７に出力される。
ｉｉ）受信開口設定部１０４３
受信開口設定部１０４３は、制御部１０８からの制御信号と、送信ビームフォーマ部１０３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１０１に存する複数の振動子の一部に当たり、列中心が送信開口Ｔｘに含まれる振動子列の列中心と合致する振動子列（受信振動子列）を受信振動子として選択して受信開口Ｒｘを設定する回路である。
【００３８】
受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐ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振動子列を選択する。図６は、受信開口設定部１０４３により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。図６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Ｘｉ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、受信開口Ｒｘの位置は、観測点Ｐｉｊの位置によって定まり、送信イベントに同期して送信イベントに同期して変動する送信開口Ｔｘの位置に基づいては変化しない。すなわち、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Ｒｉによって取得された受信信号に基づき整相加算が行われる。
【００３９】
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を構成する振動子列の数は、例えば３２、６４、９６、１２８、１９２等としてもよい。
受信開口Ｒｘの設定は、送信イベントに対応して、送信イベントと同じ回数だけ行われる。また、受信開口Ｒｘの設定は、送信イベントに同期して漸次行われる構成であってもよく、あるいは、全ての送信イベントが終了した後に、各送信イベントに対応した受信開口Ｒｘの設定が送信イベントの回数分まとめて行われる構成であってもよい。
【００４０】
選択された受信開口Ｒｘの位置を示す情報は制御部１０８を介してデータ格納部１０７に出力される。
データ格納部１０７は、受信開口Ｒｘの位置を示す情報と受信振動子に対応する受信信号とを、送信時間算出部１０４４、受信時間算出部１０４５、遅延処理部１０４７、重み算出部１０４８に出力する。
【００４１】
ｉｉｉ）送信時間算出部１０４４
送信時間算出部１０４４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回路である。送信イベントに対応して、データ格納部１０７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、対象領域設定部１０４２から取得した超音波主照射領域Ａｘを含む対象領域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。
【００４２】
図７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Ｒｉ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７（ａ）は観測点Ｐｉｊの深さがフォーカス深さ以上の場合、図７（ｂ）は観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより浅い場合を示している。
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１０１における受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｉ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１０３の設計値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。
【００４３】
送信時間の算出方法を、以下、さらに詳細に説明する。なお、観測点Ｐｉｊが超音波主照射領域Ａｘの外部である場合であっても、観測点Ｐｉｊが超音波主照射領域Ａｘの内部である場合と同様に送信時間を算出する。
まず、観測点Ｐｉｊの深さがフォーカス深さ以上の場合について、図７（ａ）を用いて説明する。観測点Ｐｉｊの深さがフォーカス深さ以上の場合は、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。具体的な算出方法としては、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。
【００４４】
一方、観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより浅い場合について、図７（ｂ）を用いて説明する。観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより浅い場合は、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。具体的な算出方法としては、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。
【００４５】
なお、観測点Ｐｉｊがフォーカス深さである場合の送信時間は、観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより深い場合と同じ算出方法、すなわち、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する計算方法を用いるとした。しかしながら、観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより浅い場合と同じ算出方法、すなわち、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く計算方法を用いるとしてもよい。但し、１回の送信イベントにおいて、フォーカス深さの複数の観測点Ｐｉｊは同じ算出方法で送信時間を算出することが好ましい。観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより深い場合の算出方法とフォーカス深さより浅い場合と同じ算出方法が、１回の送信イベントにおけるフォーカス深さの複数の観測点Ｐｉｊで混在していると、列方向に隣接する２つの観測点Ｐｉｊで送信時間が不連続に変化するため、画質の向上が不十分となる場合があるからである。
【００４６】
送信時間算出部１０４４は、１回の送信イベントに対し、超音波主照射領域Ａｘ内に存在する対象領域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して遅延量算出部１０４６に出力する。
ｉｖ）受信時間算出部１０４５
受信時間算出部１０４５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Ｒｉ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、データ格納部１０７から取得した受信振動子Ｒｉの位置を示す情報と、対象領域設定部１０４２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で反射され受信開口Ｒｘの各受信振動子Ｒｉに到達する受信時間を算出する。
【００４７】
上述のとおり、観測点Ｐｉｊに到達した送信波は、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１０１における受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｉに戻っていく。受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｉの位置情報はデータ格納部１０７から取得されるので、任意の観測点Ｐｉｊから各受信振動子Ｒｉ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。
【００４８】
受信時間算出部１０４５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Ｒｉに到達する受信時間を算出して遅延量算出部１０４６に出力する。
ｖ）遅延量算出部１０４６
遅延量算出部１０４６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Ｒｉ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Ｒｉに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出する回路である。遅延量算出部１０４６は、送信時間算出部１０４４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Ｒｉ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Ｒｉへ到達するまでの総伝播時間を算出し、各受信振動子Ｒｉに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｉに対する遅延量を算出する。遅延量算出部１０４６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Ｒｉに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出して遅延処理部１０４７に出力する。
【００４９】
ｖｉ）遅延処理部１０４７
遅延処理部１０４７は、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｉに対する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｉに対する遅延量に相当する受信信号を、観測点Ｐｉｊからの反射超音波に基づく各受信振動子Ｒｉに対応する受信信号として同定する回路である。
遅延処理部１０４７は、送信イベントに対応して、受信開口設定部１０４３から受信振動子Ｒｉの位置を示す情報、データ格納部１０７から受信振動子Ｒｉに対応する受信信号、対象領域設定部１０４２から取得した対象領域Ｂｘの位置を示す情報、遅延量算出部１０４６から各受信振動子Ｒｉに対する受信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、各受信振動子Ｒｉに対応する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｉに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号として同定し、加算部１０４９に出力する。
【００５０】
ｖｉｉ）重み算出部１０４８
重み算出部１０４８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Ｒｉに対する重み数列（受信アボダイゼーション）を算出する回路である。
図６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受信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。重み算出部１０４８は、受信開口設定部１０４３から出力される受信振動子Ｒｉの位置を示す情報を入力として、各受信振動子Ｒｉに対する重み数列を算出し加算部１０４９に出力する。
【００５１】
ｖｉｉｉ）加算部１０４９
加算部１０４９は、遅延処理部１０４７から出力される各受信振動子Ｒｉに対応して同定された受信信号を入力として、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回路である。あるいは、さらに、重み算出部１０４８から出力される各受信振動子Ｒｉに対する重み数列を入力として、各受信振動子Ｒｉに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Ｒｉ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。遅延処理部１０４７において受信開口Ｒｘ内に位置する各受信振動子Ｒｉが検出した受信信号の位相を整えて加算部１０４９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Ｒｉで受信した受信信号を重ね合わせてその信号Ｓ／Ｎ比を増加し、観測点Ｐｉｊからの受信信号を抽出することができる。
【００５２】
１回の送信イベントとそれに伴う処理から、超音波主照射領域Ａｘを含む対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成することができる。そして、送信イベントに同期して送信開口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１０１に存する全ての振動子１０１ａ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フレーム音響線信号を生成する。
【００５３】
また、フレーム音響線信号を構成する観測点ごとの合成された音響線信号を、以後、「合成音響線信号」と称呼する。
加算部１０４９により、送信イベントに同期して対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対するサブフレームの音響線信号が生成される。生成されたサブフレームの音響線信号は、データ格納部１０７に出力され保存される。
【００５４】
（５）合成部１１４０
合成部１１４０は、送信イベントに同期して生成されるサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する回路である。図８は、合成部１１４０の構成を示す機能ブロック図である。図８に示すように、合成部１１４０は、加算処理部１１４０１、増幅処理部１１４０２を備える。
【００５５】
以下、合成部１１４０を構成する各部の構成について説明する。
ｉ）加算処理部１１４０１
加算処理部１１４０１は、フレーム音響線信号を合成するための一連のサブフレーム音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部１０７に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出す。そして、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算することにより、各観測点に対する合成音響線信号を生成してフレーム音響線信号を合成する。そのため、複数のサブフレーム音響線信号に含まれる同一位置の観測点に対する音響線信号は加算されて合成音響線信号が生成される。
【００５６】
図９は、加算処理部１１４０１における合成音響線信号を合成する処理を示す模式図である。上述のとおり、送信イベントに同期して送信振動子列（送信開口Ｔｘ）に用いる振動子を振動子列方向に移動ピッチＭｐだけ異ならせて超音波送信が順次行われる。そのため、異なる送信イベントに基づく超音波主照射領域Ａｘ内を含む対象領域Ｂｘも送信イベントごとに同一方向に移動ピッチＭｐだけ位置が異なる。複数のサブフレーム音響線信号を、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として加算することにより、全ての対象領域Ｂｘを網羅したフレーム音響線信号が合成される。
【００５７】
また、位置の異なる複数の対象領域Ｂｘにまたがって存在する観測点Ｐｉｊについては、各サブフレーム音響線信号における音響線信号の値が加算されるので、合成音響線信号は、跨りの程度に応じて大きな値を示す。以後、観測点Ｐｉｊが異なる対象領域Ｂｘに含まれる回数を「重畳数」、振動子列方向における重畳数の最大値を「最大重畳数」と称する。ここで、対象領域Ｂｘはフォーカス深さにおける列方向の幅Ｗｆは送信ピッチＭｐより大きくなるように設定されているので、フォーカス深さにおいて、重畳数は少なくとも１となり、重畳数が０、すなわちいずれの対象領域Ｂｘにも含まれない観測点Ｐｉｊは存在しない。
【００５８】
また、本実施の形態では、対象領域Ｂｘは砂時計形状の領域としている。そのため、図１０（ａ）に示すように、重畳数及び最大重畳数は被検体の深さ方向において変化するので、合成音響線信号の値も同様に深さ方向において変化する。
なお、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として加算する際に、観測点Ｐｉｊの位置を指標として重みづけしながら加算してもよい。
【００５９】
合成されたフレーム音響線信号は増幅処理部１１４０２に出力される。
ｉｉ）増幅処理部１１４０２
上述のとおり、合成音響線信号の値は動き量に応じて変化する。また、被検体の深さ方向においても変化する。これを補うために、増幅処理部１１４０２は、フレーム音響線信号に含まれる合成音響線信号の合成において、加算が行われた回数に応じて決定した増幅率を各合成音響線信号に乗じる増幅処理を行う。
【００６０】
図１０（ｂ）は、増幅処理部１１４０２における増幅処理の概要を示す模式図である。図１０（ｂ）に示すように、最大重畳数は被検体の深さ方向において変化するので、この変化を補うように、最大重畳数に応じて決定された被検体深さ方向において変化する増幅率が合成音響線信号に乗じられる。このとき、増幅処理部１１４０２は、対象領域Ｂｘの振動子列方向の幅が大きいほど被検体深さ方向において大きく変化する増幅率を用いる。これにより、深さ方向における重畳数の変化に伴う合成音響線信号の変動要因は解消され、増幅処理後の合成音響線信号の値は深さ方向において均一化が図られる。
【００６１】
また、重畳数に応じて決定された振動子列方向において変化する増幅率を合成音響線信号に乗じる処理を行ってもよい。振動子列方向において重畳数が変化する場合に、その変動要因を解消し、振動子列方向において増幅処理後の合成音響線信号の値の均一化が図られる。
なお、生成した各観測点に対する合成音響線信号に増幅処理を施した信号をフレーム音響線信号としてもよい。
【００６２】
＜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。
図１１は、受信ビームフォーマ部１０４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。
先ず、ステップＳ１０１において、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ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送信信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う。
【００６３】
次に、ステップＳ１０２において、受信部１０４０は、プローブ１０１での超音波反射波の受信から得た電気信号に基づき受信信号を生成しデータ格納部１０７に出力し、データ格納部１０７に受信信号を保存する。プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、完了していない場合にはステップＳ１０１に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に移動ステップＭｐだけ移動させながら送信イベントを行い、完了している場合にはステップＳ２０１に進む。
【００６４】
次に、ステップＳ２１０において、対象領域設定部１０４２は、送信イベントに同期して、送信開口Ｔｘの位置を示す情報と動き量とに基づき対象領域内Ｂｘを設定する。１回目のループでは初回の送信イベントにおける送信開口Ｔｘから求められる超音波照領域Ａｘを含む対象領域Ｂｘが設定される。
次に、観測点同期型ビームフォーミング処理（ステップＳ２２０（Ｓ２２１〜Ｓ２２８））に進む。ステップＳ２２０では、まず、観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊを対象領域Ｂｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ２２１、Ｓ２２２）、受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｉと合致するよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択する（ステップＳ２２３）。
【００６５】
次に、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する（ステップＳ２０４）。
ここで、ステップＳ２０４における、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する動作について説明する。図１２は、受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。図１３は、受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
【００６６】
まず、ステップＳ２２４１において、送信時間算出部１０４４は、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。送信時間は、（１）観測点Ｐｉｊの深さがフォーカス深さ以上の場合には、幾何学的に定まる受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｉから送信フォーカス点Ｆを経由して観測点Ｐｉｊに至る経路（４０１＋４０２）の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより、（２）観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより浅い場合には、幾何学的に定まる、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｉから送信フォーカス点Ｆに至る経路と観測点Ｐｉｊからフォーカス点に至る経路との差分（４０１−４０２）の長さを、超音波の音速ｃｓで除することにより、算出できる。
【００６７】
次に受信開口Ｒｘから求められる受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｉの位置を示す座標ｉを受信開口Ｒｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ２２４２）、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の受信振動子Ｒｉに到達する受信時間を算出する（ステップＳ２２４３）。受信時間は、幾何学的に定まる観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｉまでの経路４０３の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより算出できる。さらに、送信時間と受信時間の合計から、送信開口Ｔｘから送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射して受信振動子Ｒｉに到達するまでの総伝播時間を算出し（ステップＳ２２４４）、受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｉに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｉに対する遅延量を算出する（ステップＳ２２４５）。
【００６８】
受信開口Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｉについて遅延量の算出を完了したか否かを判定し（ステップＳ２２４６）、完了していない場合には座標ｉをインクリメント（ステップＳ２２４７）して、更に受信振動子Ｒｉについて遅延量の算出を行い（ステップＳ２２４３）、完了している場合にはステップＳ２２４８に進む。この段階では、受信開口Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｉについて観測点Ｐｉｊからの反射波到達の遅延量が算出されている。
【００６９】
ステップＳ２２４８において、遅延処理部１０４７は、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｉに対応する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｉに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号として同定する。
次に、重み算出部１０４８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Ｒｉに対する重み数列を算出する（ステップＳ２２４９）。加算部１０４９は、各受信振動子Ｒｉに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Ｒｉ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し（ステップＳ２２５０）、生成された観測点Ｐｉｊについて音響線信号はデータ格納部１０７に出力され保存される（ステップＳ２２５１）。
【００７０】
次に、図１１に戻り、座標ｉｊをインクリメントしてステップＳ２０７を繰り返すことにより、対象領域Ｂｘ内の座標ｉｊに位置する全ての観測点Ｐｉｊ（図１３中の「・」）について音響線信号が生成される。対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号の生成を完了したか否かを判定し（ステップＳ２２５、Ｓ２２７）、完了していない場合には座標ｉｊをインクリメント（ステップＳ２２６、Ｓ２２８）して、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成し（ステップＳ２２４）、完了した場合にはステップＳ２３０に進む。この段階では、１回の送信イベントに伴う対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについてのサブフレームの音響線信号が生成され、データ格納部１０７に出力され保存されている。
【００７１】
次に、全ての送信イベントについて、サブフレームの音響線信号の生成が終了したか否かを判定し（ステップＳ２３０）、終了していない場合には、ステップＳ２１０に戻り、観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊ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内の最小値に初期化し（ステップＳ２２１、Ｓ２２２）、受信開口Ｒｘを設定する（ステップＳ２２３）し、終了している場合にはステップＳ３０１に進む。
【００７２】
次に、ステップＳ３０１において、加算処理部１１４０１は、データ格納部１０７に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出し、観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算して各観測点Ｐｉｊに対する合成音響線信号を生成してフレーム音響線信号を合成する。次に、増幅処理部１１４０２は、フレーム音響線信号に含まれる各合成音響線信号の加算回数に応じて決定された増幅率を各合成音響線信号に乗じ（ステップＳ３０２）、増幅されたフレーム音響線信号を、超音波画像生成部１０５及びデータ格納部１０７に出力し（ステップＳ３０３）処理を終了する。
【００７３】
＜まとめ＞
以上、説明したように本実施の形態に係る超音波診断装置１００によれば、合成開口法により、異なる送信イベントにより生成された同一位置にある観測点Ｐについての音響線信号に重ね合わせて合成する。これにより、複数の送信イベントに対して送信フォーカス点Ｆ以外の深度にある観測点Ｐにおいても、仮想的に送信フォーカスを行った効果が得られ空間分解能と信号Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【００７４】
また、超音波診断装置１００では、サブフレーム音響線信号の生成されるべき対象領域を、列方向の幅が少なくとも移動ピッチ以上であるように設定される。これにより、移動ピッチに関わらず、ある送信イベントに係る対象領域と、次の送信イベントに係る対象領域との間に、重畳数が０となる欠損領域が生じない。そのため、欠損領域に起因する画質劣化を防ぎつつ、移動ピッチを大きくとることでフレームレートを向上させることが可能となる。
【００７５】
また、超音波診断装置１００では、受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐ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振動子列を選択し、送信イベントに依存せず観測点Ｐの位置に基づいて、観測点Ｐを中心として対称な受信開口を用いて受信ビームフォーミングを行う。そのため、送信フォーカス点Ｆを横軸方向に変化（移動）させる送信イベントに同期せず、受信開口の位置が一定となり、異なる送信イベントにおいても同一の観測点Ｐに対して同一の受信開口にて整相加算を行うことができる。併せて、観測点Ｐからの反射波を、観測点Ｐから距離が小さい振動子ほど大きな重み数列が適用されることができるので、超音波が伝播距離に依存して減衰することを鑑みても、観測点Ｐに対して最も感度よく反射波を受信することができる。その結果、局所的に高い空間分解能と信号Ｓ／Ｎ比を実現できる。
【００７６】
≪変形例１≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐ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、送信開口Ｔｘから送信された超音波が送信フォーカス点Ｆを経由して超音波照領域Ａｘ内の観測点Ｐｉｊで反射され受信開口Ｒｘの受信振動子Ｒｉに到達するまでの総伝播時間を算出して総伝播経路に基づく遅延制御を行なうことで、超音波照領域Ａｘ内に位置する対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐｉｊについての音響線信号を生成するものであればよく、受信開口Ｒｘの構成は適宜変更することができる。
【００７７】
変形例１では、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（以後、「Ｔｘ受信開口設定部」）を備えた点で実施の形態１と相違する。Ｔｘ受信開口設定部以外の構成については、実施の形態１に示した各要素と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
図１４は、Ｔｘ受信開口設定部により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。変形例１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Ｒｘｏの位置は、送信開口Ｔｘの中心軸Ｔｘｏ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、送信イベントに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。
【００７８】
また、受信開口Ｒｘの中心軸Ｒｘｏ及び送信開口Ｔｘの中心軸Ｔｘｏ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Ｒｉに対する重み数列（受信アボダイゼーション）は算出される。重み数列は、振動子Ｘｉ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。
【００７９】
＜動作＞
図１５は、変形例１に係る超音波診断装置の受信ビームフォーマ部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。本フローチャートでは、図１１における観測点同期型ビームフォーミング処理（ステップＳ２２０（Ｓ２２１〜Ｓ２２８））に替えて送信同期型ビームフォーミング処理（ステップＳ４２０（Ｓ４２１〜Ｓ４２８））を行う点にて相違する。ステップＳ４２０以外の処理については、図１１と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
【００８０】
ステップＳ４２０の処理において、先ず、ステップＳ４２１では、Ｔｘ受信開口設定部は、送信イベントに対応して列中心が送信開口Ｔｘに含まれる振動子列の列中心と合致する振動子列を受信振動子Ｒｉとして選択して受信開口Ｒｘを設定する。
次に、ステップＳ２１０で算出した対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊを対象領域Ｂｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ４２２、Ｓ４２３）、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する（ステップＳ４２４）。図１６は、変形例１に係る受信ビームフォーマ部における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。実施の形態１に関する図１３とは、送信開口Ｔｘと受信開口Ｒｘとの位置関係が異なる。ステップＳ４２４における処理方法については、図１１におけるステップＳ２２４（図１２におけるステップＳ２２４１〜ステップＳ２２５１）と同じである。
【００８１】
座標ｉｊをインクリメントしてステップＳ４２４を繰り返すことにより、対象領域Ｂｘ内の座標ｉｊに位置する全ての観測点Ｐｉｊ（図１６中の「・」）について音響線信号が生成される。対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号の生成を完了したか否かを判定し（ステップＳ４２５、Ｓ４２７）、完了していない場合には座標ｉｊをインクリメント（ステップＳ４２６、Ｓ４２８）して、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成し（ステップＳ４２４）、完了している場合にはステップＳ２３０に進む。この段階で、１回の送信イベントに伴う対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊのサブフレームの音響線信号が生成されデータ格納部１０７に出力され保存されている。
【００８２】
＜効果＞
以上説明した、変形例１に係る超音波診断装置では、実施の形態１において示した効果のうち観測点同期型の受信開口に関する部分を除いた効果に変えて、以下の効果を奏する。すなわち、変形例１では、Ｔｘ受信開口設定部は送信イベントに対応して列中心が送信開口Ｔｘに含まれる振動子列の列中心と合致する振動子列を受信振動子として選択して受信開口Ｒｘを設定する。そのため、受信開口Ｒｘの中心軸Ｒｘｏの位置は、送信開口Ｔｘの中心軸Ｔｘｏの位置と同一であり、送信イベントに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の位置も変化（移動）する。よって、送信イベントに同期してそれぞれ異なる受信開口にて整相加算を行うことができ、複数の送信イベントにわたって受信時刻は異なるものの、結果としてより一層広い受信開口を用いた受信処理の効果が得られ、広い観測領域で空間分解能を均一にすることができる。
【００８３】
≪実施の形態２≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、超音波主照射領域Ａｘの内外を区別することなく、整相加算部１０４１がサブフレーム音響線信号を生成して合成部１１４０がフレーム音響線信号を合成する構成とした。しかしながら、上述したように、超音波主照射領域Ａｘの外部では、超音波主照射領域Ａｘの内部と比較して、超音波送信波の振幅の低下、位相の乱れがあるため空間分解能や信号Ｓ／Ｎ比が低い。したがって、観測点Ｐｉｊが、第１送信イベントでは超音波主照射領域Ａｘの内部である対象領域Ｂｘの内部にあり、第２送信イベントでは超音波主照射領域Ａｘの外部である対象領域Ｂｘの内部にある場合、第１送信イベントで取得された空間分解能や信号Ｓ／Ｎ比が高いサブフレーム音響線信号と、第２送信イベントで取得された空間分解能や信号Ｓ／Ｎ比が低いサブフレーム音響線信号とを合成することになる。そのため、観測点Ｐｉｊに対応する超音波画像の画質は、第１送信イベントで取得されたサブフレーム音響線信号のみを用いたほうが向上することになる。
【００８４】
実施の形態２に係る超音波診断装置では、サブフレーム音響線信号を超音波主照射領域Ａｘの内外それぞれについて生成し、サブフレーム音響線信号を超音波主照射領域Ａｘの内外それぞれについて合成し、これらを結合してフレーム音響線信号を生成する点で、実施の形態１と相違する。
＜構成＞
以下、実施の形態２に係る超音波診断装置について、図面を参照しながら説明する。図１７は、実施の形態２に係る超音波診断装置の受信ビームフォーマ部１０４Ａの構成を示す機能ブロック図である。実施の形態２に係る超音波診断装置は、送信イベントに同期して、２種類の対象領域を設定し、それぞれの対象領域についてのサブフレーム音響線信号を生成する整相加算部１０４１Ａを備える。また、それぞれの対象領域についてのサブフレーム音響線信号をそれぞれ合成して部分音響線信号を生成し、これらを結合してフレーム音響線信号を合成する合成部１１４０Ａを備え、これらの構成を備えた点に特徴を有する。対象領域設定部１０４２Ａ、合成部１１４０Ａ以外の構成については、実施の形態１に示した各要素と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
【００８５】
（１）整相加算部１０４１Ａ
整相加算部１０４１Ａの対象領域設定部は、送信イベントに同期して、送信ビームフォーマ部１０３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内Ｂｘを設定する。
図１８は、対象領域Ｂｘを示す模式図である。図１８に示すように、対象領域Ｂｘの範囲は、超音波主照射領域Ａｘの内部を含む主領域Ｂｘ１と、主領域Ｂｘ１に対して列方向に隣接する、超音波主照射領域Ａｘ外部の副領域Ｂｘ２とからなる。このとき、実施の形態１と同様に、対象領域Ｂｘ全体の列方向の幅の最小値Ｗｆが送信ピッチＭｐ以上となるように設定される。本実施の形態では、主領域Ｂｘ１の列方向の幅がＷｆより狭い深さにおいて、対象領域Ｂｘの列方向の幅がＷｆとなるように、フォーカス点Ｆを頂点とする２つの三角形を結合した形状の副領域Ｂｘ２が設定される。Ｗｆは、例えば、８素子分の送信ピッチＭｐに対して１０素子分、または、それ以上である。なお、副領域Ｂｘ２は、送信ピッチＭｐだけ移動後の副領域Ｂｘ２と、面積の５０％以上が重なることが好ましい。これは、連続する２つの送信イベントに係る副領域Ｂｘ２の重複面積が大きいと重畳数が２以上となる領域が広くなり、副領域Ｂｘ２の画質が向上するからである。このようにすることで、超音波主照射領域Ａｘのほぼ全域とその近傍を含む領域に観測点を設定することができ、照射された超音波の利用効率を向上することができる。
【００８６】
整相加算部１０４１Ａは、設定した対象領域Ｂｘ内に存する複数の観測点Ｐｉｊ各々について、観測点から各受信振動子Ｒｉが受信した受信信号列を整相加算する。そして、各観測点における音響線信号の列を算出することによりサブフレーム音響線信号を生成する。
実施の形態２では、整相加算部１０４１Ａは、主領域Ｂｘ１内の観測点Ｐｉｊについて主領域音響線信号を生成し、さらに、副領域Ｂｘ２内の観測点Ｐｉｊについて副領域音響線信号を生成する。生成された２つのサブフレームの音響線信号、すなわち、主領域音響線信号と副領域音響線信号とは、それぞれ、データ格納部１０７に出力され保存される。
【００８７】
（２）合成部１１４０Ａ
合成部１１４０Ａは、送信イベントに同期して生成されるサブフレーム音響線信号から部分音響線信号を合成する回路である。合成部１１４０Ａは、２つの加算処理部１１４０１Ａ−１、１１４０１Ａ−２と、２つの増幅処理部１１４０２Ａ−１、１１４０２Ａ−２１、そして、結合部１１４０３Ａを備える。
【００８８】
加算処理部１１４０１Ａ−１、１１４０１Ａ−２は、それぞれ、フレーム音響線信号を合成するための一連のサブフレーム音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部１０７に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出す。そして、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算する。本実施の形態では、加算処理部１１４０１Ａ−１は複数の主領域音響線信号を加算対象として主合成音響線信号を合成し、また、加算処理部１１４０１Ａ−２は複数の副領域音響線信号を加算対象として副合成音響線信号を合成する。つまり、合成音響線信号は、主合成音響線信号と副合成音響線信号とで構成される。なお、観測点Ｐｉｊに対して主領域音響線信号と副領域音響線信号とが存在した場合においても、主領域音響線信号と副領域音響線信号との間の加算は行わない。
【００８９】
図１９は、サブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を生成する生成する処理を示す模式図である。図１９(ａ)は、複数の主領域音響線信号を観測点Ｐの位置を指標として加算し、すべての主領域Ｂｘ１を網羅した主合成音響線信号が合成される処理を示す。また、図１９(ｂ)は、複数の副領域音響線信号を観測点Ｐの位置を指標として加算し、すべての副領域Ｂｘ２を網羅した副合成音響線信号が合成される処理を示す。
【００９０】
増幅処理部１１４０２Ａ−１、１１４０２Ａ−２はそれぞれ、生成した、主合成音響線信号と副合成音響線信号とに対し、合成において加算が行われた回数に応じて決定した増幅率を、各合成音響線信号に乗じる増幅処理を行う。また、重畳数に応じて決定された振動子列方向において変化する増幅率を合成音響線信号に乗じる処理を行ってもよい。振動子列方向において重畳数が変化する場合に、その変動要因を解消し、振動子列方向において増幅処理後の合成音響線信号の値の均一化が図られる。これにより、主合成音響線信号と副合成音響線信号とが、それぞれ、主部分音響線信号、副部分音響線信号となる。生成された２つの部分音響線信号、すなわち、主部分音響線信号と副部分音響線信号とは、それぞれ、データ格納部１０７に出力され保存される。
【００９１】
結合部１１４０３Ａは、フレーム音響線信号を合成するための主部分音響線信号と副部分音響線信号とを結合してフレーム音響線信号を生成する。
図１９（ｃ）は、部分音響線信号からフレーム音響線信号を生成する生成する処理を示す模式図である。まず、観測点Ｐを、領域５０１、領域５０２、領域５０３、のいずれの内部にあるのかを判定する。ここで、各領域の特徴は以下のとおりである。領域５０１とは、いずれか１つ以上の送信イベントにおいて主領域Ｂｘ１の内部であり、かつ、どの送信イベントにおいても、副領域Ｂｘ２の内部でなかった領域である。領域５０２とは、いずれか１つ以上の送信イベントにおいて副領域Ｂｘ２の内部であり、かつ、どの送信イベントにおいても、主領域Ｂｘ１の内部でなかった領域である。領域５０３は、いずれか１つ以上の主領域Ｂｘ１の内部であり、かつ、いずれか１つ以上の送信イベントにおいて副領域Ｂｘ２の内部である領域である。次に、領域５０１内の観測点Ｐについて、観測点Ｐにおける主部分音響線信号を、観測点Ｐにおけるフレーム音響線信号の値とする。一方、領域５０２内の観測点Ｐについて、観測点Ｐにおける副部分音響線信号を、観測点Ｐにおけるフレーム音響線信号の値とする。さらに、領域５０３内の観測点Ｐについて、観測点Ｐにおける主部分音響線信号および副部分音響線信号のいずれか一方、または両方を用いて観測点Ｐにおけるフレーム音響線信号の値を算出する。本実施の形態においては、領域５０３内の観測点Ｐについて、観測点Ｐにおける主部分音響線信号を、観測点Ｐにおけるフレーム音響線信号の値とする。このようにすることで、観測点Ｐが超音波主照射領域Ａｘ内であったときに取得された主領域音響線信号のみに基づいてフレーム音響線信号の値を算出することができる。そのため、領域５０３について、領域５０１と同様に空間分解能や信号Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００９２】
なお、領域５０３内の観測点Ｐにおけるフレーム音響線信号の値の算出方法は、観測点Ｐにおける主部分音響線信号と副部分音響線信号とに基づく値、例えば、相加平均、相乗平均や一次結合であってもよい。このようにすることで、領域５０１と領域５０３との境界において、フレーム音響線信号の値が急激に変化し、領域の界面において画質の向上が十分とならないことを避けることができる。
【００９３】
生成されたフレーム音響線信号は、データ格納部１０７に出力され保存される。
＜動作＞
図２０は、受信ビームフォーマ部１０４Ａ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。本フローチャートでは、図１１における対象領域設定処理（Ｓ２０１）、音響線信号生成処理（Ｓ２２４）を含む受信ビームフォーカシング処理（Ｓ２２０）、フレーム音響線信号の合成処理（Ｓ３０１）、フレーム音響線信号の増幅処理（Ｓ３０２）のそれぞれに替えて、ステップＳ２１０Ａ、ステップＳ２２４Ａを含むステップＳ２２０Ａ、ステップＳ５０１、ステップＳ５０２の処理を行い、さらにステップＳ５０３の処理を行う点で相違する。これ以外の処理については、図１１と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
【００９４】
ステップＳ２１０Ａの処理において、整相加算部１０４１Ａの対象領域設定部は、送信イベントに同期して、送信ビームフォーマ部１０３から取得する送信開口Ｔｘの位置を示す情報に基づき、超音波主照射領域Ａｘの内部を含む主領域Ｂｘ１と超音波主照射領域Ａｘの外部である副領域Ｂｘ２とからなる、対象領域Ｂｘを設定する。
次に、ステップＳ２２０Ａにおいて、観測点同期型ビームフォーミング処理（Ｓ２２１〜Ｓ２２８）を行う。ここで、ステップＳ２２４Ａ以外の動作はステップＳ２２０Ａと同一であるから、ステップＳ２２４Ａについてのみ説明する。
【００９５】
ステップＳ２２４Ａにおいて、整相加算部１０４１Ａは、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成し、音響線信号をデータ格納部１０７に出力する。このとき、整相加算部１０４１Ａは、観測点Ｐｉｊが主領域Ｂｘ１に含まれている場合は主領域音響線信号として、観測点Ｐｉｊが副領域Ｂｘ２含まれている場合は副領域音響線信号として、データ格納部１０７に出力する。これにより、主領域Ｂｘ１に係る主領域音響線信号と、副領域Ｂｘ２に係る副領域音響線信号とがそれぞれ生成される。
【００９６】
全ての送信イベントについて、サブフレームの音響線信号の生成が終了したか否かを判定し（ステップＳ２３０）、終了していない場合には、ステップＳ２１０Ａに戻り、次の送信イベントにおいて、対象領域設定部は、送信ビームフォーマ部１０３から取得する送信開口Ｔｘの位置を示す情報に基づき、主領域Ｂｘ１と副領域Ｂｘ２とからなる、対象領域Ｂｘを設定する（ステップＳ２１０Ａ）。全ての送信イベントについて、処理を終了している場合には、ステップＳ５０１に進む。
【００９７】
次に、観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号の主領域音響線信号、副領域音響線信号をそれぞれ加算して各観測点に対する合成音響線信号を生成して部分音響線信号を合成する（ステップＳ５０１）。そして、主部分音響線信号、副部分音響線信号のそれぞれに対し、合成における加算回数に応じて決定された増幅率を各合成音響線信号に乗じる（ステップＳ５０２）。さらに、主部分音響線信号と副部分音響線信号とを結合し、フレーム音響線信号を生成する（ステップＳ５０３）。その後、生成したフレーム音響線信号を超音波画像生成部１０５及びデータ格納部１０７に出力して（ステップＳ３０３）処理を終了する。
【００９８】
＜効果＞
以上、説明したように実施の形態２に係る超音波診断装置によれば、実施の形態１に係る超音波診断装置１００と同様に、移動ピッチを大きくしても欠損領域が生じず、これによる画質劣化を防ぎつつフレームレートを向上させることが可能となる。図２６（ａ）に、超音波画像の例を示す。データの欠けた欠損領域がないため、フォーカス深さにおける縦縞が図２６（ｄ）の超音波画像と比べて目立たない。
【００９９】
さらに、実施の形態２に係る超音波診断装置では、主領域Ｂｘ１と副領域Ｂｘ２を個別に合成した後にこれらを結合する。そのため、主領域音響線信号のみを合成することでフレーム音響線信号が生成できる観測点Ｐｉｊについては、副領域音響線信号を合成に用いる場合と比べて空間解像度や信号Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
≪変形例２≫
実施の形態２に係る超音波診断装置の整相加算部１０４１Ａでは、主領域Ｂｘ１と副領域Ｂｘ２とで、同一の送信時間の算出方法を用いている構成としている。
【０１００】
これに対し、変形例２に係る整相加算部では、観測点Ｐｉｊが主領域Ｂｘ１と副領域Ｂｘ２とのいずれに含まれるかで、送信時間算出部が異なる送信時間の算出方法を用いる点に特徴がある。
＜送信時間の算出方法＞
以下、送信時間の算出方法について図２１を用いて説明する。図２１（ａ）、（ｂ）は本変形例に係る超音波の伝播経路を説明するための模式図である。本変形例において、観測点Ｐｉｊが主領域Ｂｘ１に含まれる場合は、図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明したように、（１）観測点Ｐｉｊの深さがフォーカス深さ以上の場合は、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を、（２）観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより浅い場合は、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を、送信時間とする。
【０１０１】
一方、観測点Ｐｉｊが副領域Ｂｘ２に含まれる場合は、異なる算出方法を用いる。まず、観測点Ｐｉｊが副領域Ｂｘ２に含まれる場合に、観測点Ｐｉｊが主領域Ｂｘ１に含まれる場合と同じ算出方法を用いない理由について説明する。図２２（ａ）は、上述したような、観測点Ｐｉｊが主領域Ｂｘ１に含まれる場合と同じ算出方法を説明した図である。図２２（ａ）において、直線６１３は、素子列１０１ａの列方向と直交する直線であり、点Ｂは、直線６１３上において深さがフォーカス深さＤｆとなる点である。上述したように、（１）フォーカス深さより深い観測点Ｐ１に対しては、送信波が経路４０１を通過する時間と、経路４０２１を通過する時間を合算した値を送信時間とし、（２）フォーカス深さＤｆより浅い観測点Ｐ２に対しては、送信波が経路４０１を通過する時間から、経路４０２２を通過する時間を差し引いた値を送信時間とする。なお、上述したように、フォーカス深さにある観測点Ｂについては、フォーカス深さより深い観測点と同様に算出してもよいし、フォーカス深さより浅い観測点と同様に算出してもよい。ここで、点Ｐ１、Ｂ、Ｐ２がそれぞれ隣接していたとすると、経路４０２１と経路４０２２との長さはそれぞれ、ＦＢ間の距離にほぼ一致する。結果、ＦＢ間の距離の大きさに応じて、点Ｐ１と点Ｐ２は近接しているにもかかわらず、送信時間は、２×（ＦＢ間の距離）÷被検体中の音速、だけ、差があることになる。特に、ＦＢ間の距離が大きくなるほど、この差は大きくなる。そのため、送信時間はフォーカス深さを界面として不連続に変化する。図２２（ｂ）に、直線６１３上の複数の観測点Ｐｉｊにおける、Ｐｉｊの深さＤと送信時間の関係を示す。フォーカス深さＤｆを境に送信時間が不連続となるため、整相加算におけるＰｉｊに対する遅延量も、フォーカス深さにおいて不連続に変化する。なお、図２２（ｂ）では、フォーカス深さにある観測点Ｂについては、フォーカス深さより深い観測点と同様に算出しているが、フォーカス深さより浅い観測点と同様に算出した場合においても、フォーカス深さにある観測点の送信時間の値が異なる（白丸と黒丸が入れ替わる）だけで、同様にフォーカス深さを境に送信時間が不連続に変化する。結果として、フォーカス深さを界面として、副領域音響線信号の値が不連続的に変化する。これにより、フレーム音響線信号において、フォーカス深さに沿ったノイズが現れるなど、領域５０２について画質向上の余地が残されている場合がある。例えば、図２２（ｃ）に示す超音波画像のように、副領域音響線信号に起因する領域が、フォーカス深さを境に、領域５０２１と領域５０２２とで輝度が変化することがあり、これを解決できればより画質が向上する。
【０１０２】
本変形例では、観測点Ｐｉｊが副領域Ｂｘ２に含まれる場合、以下のように送信時間を送信する。具体的には、図２１（ａ）に示すように、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、経路６０１を通って観測点Ｐｉｊに直接到達したものとして算出する。したがって、送信波が送信素子列の中心から観測点Ｐｉｊに至る経路６０１を通過する時間が、送信時間ＴDとなる。図２１（ｃ）に、列方向と直交する直線６１１上の複数の観測点Ｐｉｊにおける、Ｐｉｊの深さと送信時間の関係を示す。
【０１０３】
同図に示すように、列方向と直交する直線６１１上の複数の観測点Ｐｉｊのそれぞれに対応する送信時間は、観測点Ｐｉｊの深さに応じて単調増加し、不連続とならない。
また、図２１（ｂ）に示すように、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、観測点Ｐｉｊと、観測点Ｐｉｊと同じ深さにある参照点Ｒとに同時に到達するものとし、送信開口Ｔｘから参照点Ｒまでの最短経路６０２を用いて算出してもよい。すなわち、送信波が送信振動子列の中心から観測点Ｐｉｊと同じ深さにある参照点Ｒに至る経路６０２を通過する時間が、送信時間ＴSとなる。なお、経路６０２は、送信振動子列上で観測点Ｐｉｊに最も近接する振動子から観測点Ｐｉｊに至る最短経路６０３と同じ長さであり、言い換えれば、観測点Ｐｉｊの深さが経路６０２の長さと一致する。図２１（ｄ）に列方向と直交する直線６１２上の複数の観測点Ｐｉｊにおける、Ｐｉｊの深さと送信時間の関係を示す。同図に示すように、列方向と直交する直線６１２上の複数の観測点Ｐｉｊのそれぞれに対応する送信時間は、観測点Ｐｉｊの深さに応じて単調増加し、不連続とならない。
【０１０４】
なお、観測点Ｐｉｊが副領域Ｂｘ２に含まれる場合の送信時間の算出方法は、上述の場合に限られず、列方向と直交する直線上の複数の観測点Ｐｉｊの深さに対して送信時間が連続的に単調増加するものであればよい。例えば、送信開口Ｔｘ上のいずれかの位置から、観測点Ｐｉｊと同じ深さのいずれかの位置までの経路に基づいて、送信時間を算出してもよい。
【０１０５】
上述したように送信時間を算出することにより、実施の形態１に示した、移動ピッチを大きくしても欠損領域が生じず、これによる画質劣化を防ぎつつフレームレートを向上させる効果、および、実施の形態２に示した、主領域音響線信号のみを合成することでフレーム音響線信号が生成できる観測点Ｐｉｊについては、副領域音響線信号を合成に用いることによる空間解像度や信号Ｓ／Ｎ比の低下を防ぐ効果に加えて、さらに、図２６（ｂ）の超音波画像の例を示すように、フォーカス深さにおいて送信時間が不連続になることを抑止し、超音波画像の画質を向上することができる。
【０１０６】
≪変形例３≫
変形例２に係る整相加算部では、観測点Ｐｉｊが副領域Ｂｘ２に含まれる場合に、送信開口Ｔｘ上のいずれかの位置から、観測点Ｐｉｊと同じ深さのいずれかの位置までの経路に基づいて、送信時間を算出する構成としている。
しかしながら、観測点Ｐｉｊが主領域Ｂｘ１に含まれる場合と副領域Ｂｘ２に含まれる場合とで、全く異なる送信時間の算出方法を用いると、主領域Ｂｘ１と副領域Ｂｘ２との境界で、送信時間が不連続に変化することとなる。そのため、領域５０１と領域５０２の境界に沿ってノイズが現れるなど、領域５０１と領域５０２の境界で画質の向上が十分でない場合がある。図２３（ｄ）は、主領域音響線信号に基づく領域５０１２と副領域音響線信号に基づく領域５０２２との境界にノイズが現れた超音波画像を示した模式図である。
【０１０７】
これに対し、変形例３に係る整相加算部では、観測点Ｐｉｊの深さに対して送信時間が連続的に単調増加するように、観測点Ｐｉｊが副領域Ｂｘ２に含まれる場合の送信時間を算出することに特徴がある。
＜送信時間の算出方法＞
以下、観測点Ｐｉｊが副領域Ｂｘ２に含まれる場合の送信時間の算出方法について図２３を用いて説明する。図２３（ａ）は、本変形例に係る超音波の伝播経路を説明するための模式図である。図２３（ａ）において、直線６１０は列方向と直交する直線である。本変形例では、直線６１０上において、副領域Ｂｘ２と主領域Ｂｘ１との境界にある境界点Ｒ１、Ｒ３においては、主領域Ｂｘ１内と同じ計算方法で、送信時間を算出する。すなわち、フォーカス深さより深い境界点Ｒ１については、送信波が経路４０１を通過する時間と、経路４０２１を通過する時間を合算した値を、送信時間とする。また、フォーカス深さより浅い境界点Ｒ３については、送信波が経路４０１を通過する時間から、経路４０２２を通過する時間を差し引いた値を、送信時間とする。
【０１０８】
一方、直線６１０上において、フォーカス深さＤｆとなる中間点Ｒ２においては、変形例２と同様に、送信時間を算出する。すなわち、経路６０１を通過する時間を、送信時間とする。
そして、境界点Ｒ１と中間点Ｒ２の間にある観測点Ｐｉｊにおいては、主領域Ｂｘ１内と同じ計算方法で算出した送信時間ＴRと、変形例２と同様に算出した送信時間ＴDとを用いて算出する。なお、送信時間ＴDの代わりに送信時間ＴSを用いてもよい。ここでは、送信時間ＴDを例にとって説明するが、送信時間ＴSに置き換えた場合も同様である。具体的には、次の条件を満たすように、送信時間ＴRと送信時間ＴDと合成する。すなわち、（１）観測点Ｐｉｊの深さＤが増加するのに対し、送信時間が連続的に単調増加する、（２）境界点Ｒ１に対して、送信時間が送信時間ＴRと一致する、（３）中間点Ｒ２に対して、送信時間が送信時間ＴDと一致する、の３つである。図２３（ｂ）は、Ｐｉｊの深さＤと送信時間との関係を示したグラフであり、線７０１は送信時間ＴRを示し、線７０２は送信時間ＴDを示す。本変形例では、Ｐｉｊの深さＤと送信時間との関係が、図２３（ｂ）の線７０３で示されるように、送信時間を算出する。なお、線７０３は深さＤ２における線７０１の切片と深さＤ１における線７０１の切片とを直線で結んでいる。しかしながら、送信時間を算出方法は線７０３で示される場合に限らず、以下の３条件、ｉ）深さＤ２と深さＤ１とで線７０１と重なる、ｉｉ）Ｄ２〜Ｄ１において連続である、ｉｉｉ）Ｄ２〜Ｄ１において単純増加（右肩上がり）である、を満たしていればよい。
【０１０９】
算出方法の例としては、例えば、一時結合を用いることができる。このとき、送信時間ＴMは以下の式で与えられる。
ＴM＝αＴR＋（１−α）ＴD
ここで、αの値は、（４）Ｄ＝Ｄｆであるとき、α＝０、（５）Ｄ＝Ｄ１のとき、α＝１、の２条件を満たす。具体的には、αは｜Ｄ−Ｄｆ｜に比例するものとして、例えば、以下の式に示す値としてもよい。
α＝｜Ｄ−Ｄｆ｜／（Ｄ１−Ｄｆ）
すなわち、図２３（ｃ）に示す、Ｐｉｊの深さとαの関係を示すグラフにおいて、折れ線７１１で示される関係であってもよい。なお、αの具体例は上述の例に限られず、上述の（１）〜（５）の条件を満たしていればよく、曲線７１２や曲線７１３で示されるような値であってもよい。
【０１１０】
なお、送信時間ＴMの算出方法は、上述の一時結合に限られず、上述の（１）〜（３）の条件を満たせばよい。例えば、以下の関係であってもよい。
ＴM＝ＴRα×ＴD(1-α)
この場合においても、ＴDに替えてＴSを用いてもよいのは勿論である。また、この数式を含め、当変形例で述べた各数式において、ＴDに替えて、ＴS以外にも、送信開口Ｔｘ上のいずれかの位置から観測点Ｐｉｊと同じ深さのいずれかの位置までの経路に基づいて算出した送信時間など、変形例２で述べた条件（列方向と直交する直線上の複数の観測点Ｐｉｊの深さに対して送信時間が連続的に単調増加）を満たすような任意の送信時間を用いてよい。
【０１１１】
以上のように送信時間を算出することで、観測点Ｐｉｊに関する送信時間が、Ｐｉｊの深さＤに対して連続的に単調増加するので、観測点Ｐｉｊに関する音響線信号の値が、深さＤに対して不連続にならず滑らかに変動する。図２６（ｂ）に超音波画像の一例を示す。本変形例によれば、変形例２に示した効果に加えて、送信時間が深さに対して連続するようにすることで、フォーカス深さや主領域Ｂｘ１と副領域Ｂｘ２との境界の画質をさらに向上させることができる。
【０１１２】
≪変形例４≫
実施の形態２に係る整相加算部１０４１Ａの対象領域設定部は、１の送信イベントに係る対象領域Ｂｘについて、主領域Ｂｘ１と副領域Ｂｘ２とで重複する領域が生じないように各領域の設定を行うこととしている。
これに対し、本変形例では、主領域Ｂｘ１と副領域Ｂｘ２とが重なるように対象領域Ｂｘを設定することを特徴とする。
【０１１３】
＜対象領域Ｂｘの設定＞
以下、対象領域Ｂｘの設定、および、主部分音響線信号と副部分音響線信号との結合について説明する。
図２４（ａ）は、本変形例に係る対象領域Ｂｘを示す模式図である。本変形例において、主領域Ｂｘ１は、実施の形態２と同じく超音波主照射領域Ａｘの内部に設定される。これに対し、副領域Ｂｘ２は、対象領域Ｂｘ全体の列方向の幅の最小値Ｗｆが送信ピッチＭｐ以上となるように設定されるが、主領域Ｂｘ１の一部にオーバーラップするように、長方形の形状に設定される。すなわち、実施の形態２に係る副領域Ｂｘ２を内包し、主領域Ｂｘ１を含むように、本変形例に係る副領域Ｂｘ２が設定される。
【０１１４】
整相加算部は、実施の形態２と同様、設定した対象領域Ｂｘ内に存する複数の観測点Ｐｉｊ各々について、観測点から各受信振動子Ｒｉが受信した受信信号列を整相加算する。そして、各観測点における音響線信号の列を算出することによりサブフレーム音響線信号を生成する。
合成部は、実施の形態２と同様、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算する。さらに、主領域Ｂｘ１から取得された主合成音響線信号と、副領域Ｂｘ２から取得された副合成音響線信号とに対し、合成において加算が行われた回数に応じて決定した増幅率を、各合成音響線信号に乗じる増幅処理を行う。そして、フレーム音響線信号を合成するための主部分音響線信号と副部分音響線信号とを結合してフレーム音響線信号を生成する。
【０１１５】
本変形例に係る、部分音響線信号からフレーム音響線信号を生成する生成する処理を示す模式図を図２４（ｂ）に示す。実施の形態２と同様、観測点Ｐを、領域５０１の内部、領域５０２の内部、領域５０３の内部、のいずれであるかを判定する。次に、領域５０１および領域５０３内の観測点Ｐについて、観測点Ｐにおける主部分音響線信号を、観測点Ｐにおけるフレーム音響線信号の値とする。一方、領域５０２内の観測点Ｐについて、観測点Ｐにおける副部分音響線信号を、観測点Ｐにおけるフレーム音響線信号の値とする。ここで、領域５０３内の観測点Ｐについて、観測点Ｐにおける主部分音響線信号を、観測点Ｐにおけるフレーム音響線信号の値としているのは、副領域Ｂｘ２が主領域Ｂｘ１の一部にオーバーラップしている領域について、主領域Ｂｘ１から取得した主部分音響線信号を用いたほうが空間解像度および信号Ｓ／Ｎ比が向上するためである。
【０１１６】
このようにすることで、実施の形態２の効果に加え、さらに、副領域Ｂｘ２が複雑な形状になることを避けることができる。そのため、副領域音響線信号、および、副部分音響線信号を生成するための演算処理を単純化させることができる。
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）各実施の形態および各変形例では、移動ピッチＭｐが２素子分以上であるとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、移動ピッチＭｐが１素子分である場合においても、対象領域Ｂｘの列方向の幅が少なくとも移動ピッチＭｐより大きい、すなわち、対象領域Ｂｘの列方向の幅が少なくとも１素子分より大きいようにするとしてもよい。このようにすることで、１の送信イベントの対象領域と次の送信イベントの対象領域とが隙間なく必ず重なるようになる。そのため、重なった領域の重畳数を、対象領域Ｂｘを超音波主照射領域Ａｘ内に限るより大きくすることができる。そのため、重なった領域について、超音波画像の画質を向上させることができる。
【０１１７】
（２）実施の形態１では、対象領域Ｂｘの範囲は、超音波主照射領域Ａｘの砂時計形状のほぼ全域を含むとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、対象領域Ｂｘは、超音波主照射領域Ａｘの内部の一部と、超音波主照射領域Ａｘの外部の一部とを含むとしてもよい。具体的には、列方向の幅Ｗｆが移動ピッチＭｐ以上の矩形形状、例えば、図２５（ａ）の模式図に示すように、４素子分の移動ピッチＭｐに対して幅が１０素子分である矩形形状、としてもよい。このとき、対象領域Ｂｘの列方向の幅を送信振動子列の幅に対して小さくすることにより、特にフォーカス深さにおいて、超音波主照射領域Ａｘから遠く離れた観測点を対象領域Ｂｘに含めることを回避し、フレーム音響線信号の空間解像度や信号Ｓ／Ｎ比が低下することを避けることができる。このようにすることで、図２５（ｂ）の模式図に示すように、単純な演算でフレーム音響線信号を合成することができる。
【０１１８】
また、超音波主照射領域Ａｘが、１つのフォーカス点Ｆに集束せずにフォーカス領域に集束する場合も、対象領域Ｂｘの範囲は、超音波主照射領域Ａｘの内部と、超音波主照射領域Ａｘの外部とを含む領域であってよい。また、この場合において、超音波主照射領域Ａｘの内部を主領域Ｂｘ１、超音波主照射領域Ａｘの外部を副領域Ｂｘ２として、変形例２〜４を適用してもよい。
【０１１９】
（３）実施の形態２および変形例２〜４では、合成部が２つの加算処理部と増幅処理部とを備えるとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、各々１の加算処理部と増幅処理部とが、主領域音響線信号から主部分音響線信号を生成した後、副領域音響線信号から副部分音響線信号を生成する（あるいは、その逆順）、としてもよい。
また、実施の形態２および変形例２〜４において、整相加算部が、対象領域設定部以外の構成を２つずつ備え、主領域音響線信号の生成と副領域音響線信号の生成とを並列に実行してもよい。
【０１２０】
また、各実施の形態および各変形例において、 整相加算部と合成部とを１つの構成要素として備え、送信イベントごとに対象領域全体のサブフレーム音響線信号を生成するのではなく、フレーム単位で、観測点ごとに、整相加算によるサブフレーム音響線信号の生成と送信イベントごとのサブフレーム音響線信号の合成とをまとめて行い、１つのフレームに係る複数の送信イベントの受信信号からフレーム音響線信号を直接生成してもよい。なお、この場合においても、１つの送信イベントにおける対象領域内のすべての観測点について整相加算処理を行ってから合成処理を行うことになる。そのため、対象領域全体のサブフレーム音響線信号を形式的に生成するか否かに関わらず、本質的には、対象領域全体のサブフレーム音響線信号を基にフレーム音響線信号の生成を行うことになる。
【０１２１】
（４）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。
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
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。
【０１２６】
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。
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。
【０１２７】
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。
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。
【０１２８】
また、上記実施の形態においては、プローブは、複数の圧電素子が一次元方向に配列されたプローブ構成を示した。しかしながら、プローブの構成は、これに限定されるものではなく、例えば、複数の圧電変換素子を二次元方向に配列した二次元配列振動子や、一次元方向に配列された複数の振動子を機械的に揺動させて三次元の断層画像を取得する揺動型プローブを用いてもよく、測定に応じて適宜使い分けることができる。例えば、２次元に配列されたプローブを用いた場合、圧電変換素子に電圧を与えるタイミングや電圧の値を個々に変化させることによって、送信する超音波ビームの照射位置や方向を制御することができる。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
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。
【０１３１】
≪まとめ≫
（１）実施の形態に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、１回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に、振動子複数個分のピッチで移動するよう選択する送信部と、各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含み、かつ、前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する列方向の幅が少なくとも前記ピッチ以上である対象領域を設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部とを備えることを特徴とする。
【０１３２】
本開示によれば、一般的な送信ビームフォーミングを用いた合成開口法において、超音波画像の欠損領域が生じないため、これによる画質劣化を伴わずにフレームレートを向上できる。
（２）また、実施の形態に係る上記（１）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記送信振動子列を底辺とし、前記フォーカス深さに対応する前記列方向の幅が最も小さく、かつ、当該幅が前記移動ピッチより小さい砂時計形状の第１対象領域と、少なくとも前記フォーカス深さ近傍において前記第１対象領域と前記列方向に隣接する第２対象領域とを、前記対象領域として設定する、としてもよい。
【０１３３】
このようにすることで、位相の揃った超音波が照射される領域を第１対象領域に含めながら、列方向の幅が少なくとも移動ピッチ以上になるように、位相の揃った超音波が照射される領域外に第２対象領域を設けることで、対象領域を拡大することができる。
（３）また、実施の形態に係る上記（２）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、送信された超音波が被検体内の観測点に到達する送信時間を算出し、前記観測点からの超音波が前記受信素子列に含まれる振動子の各々に到達する受信時間と、前記送信時間との和を、送信された超音波が前記観測点で反射され前記受信素子列に含まれる振動子の各々へ到達するまでの総伝播時間として算出し、前記受信素子列に含まれる振動子の各々に対する遅延量を当該総伝播時間から算出して整相加算を行う、としてもよい。
【０１３４】
このようにすることで、対象領域内の各観測点について、整相加算でサブフレーム音響線信号を生成することができる。
（４）また、実施の形態に係る上記（３）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記第１対象領域内の観測点について、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、送信された超音波が前記第１対象領域内であって前記フォーカス深さにある基準点に到達するまでの第１時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第２時間を加算して算出した到達時間を、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第１時間から前記第２時間を減算して算出した到達時間を、前記観測点についての前記送信時間とする、としてもよい。
【０１３５】
このようにすることで、第１対象領域内の各観測点について、フォーカス点からの距離に基づいて送信時間を算出して整相加算を行い、サブフレーム音響線信号を生成することができる。
（５）また、実施の形態に係る上記（４）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記第２対象領域内の観測点について、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、前記第１時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第３時間を加算して算出した第２到達時間を、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第１時間から前記第３時間を減算して算出した第２到達時間を、前記観測点についての前記送信時間とする、としてもよい。
【０１３６】
このようにすることで、第２対象領域内の各観測点について、送信フォーカス点からの距離に基づいて送信時間を算出して整相加算を行い、サブフレーム音響線信号を生成することができる。
（６）また、実施の形態に係る上記（４）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記第２対象領域内における、少なくとも前記フォーカス深さにある観測点について、送信された超音波が、前記送信振動子列上のいずれかの位置から前記観測点と同じ深さにあるいずれかの位置に到達するまでの時間を前記送信時間とする、としてもよい。
【０１３７】
このようにすることで、第２対象領域内の各観測点について、フォーカス深さの観測点と送信フォーカス点との距離が原因でフォーカス深さを境界に送信時間が不連続に変化することを回避することができ、超音波画像の画質をより向上させることができる。
（７）また、実施の形態に係る上記（６）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記第２対象領域内の各観測点について、送信された超音波が前記送信振動子列の列中心から前記観測点に到達するまでの時間を、当該観測点についての前記送信時間とする、としてもよい。
【０１３８】
このようにすることで、第２対象領域内の各観測点について、送信フォーカス点に依存しない方法で送信時間を算出することができる。
（８）また、実施の形態に係る上記（６）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記第２対象領域内の観測点について、（１）前記観測点が前記第１対象領域との境界に近接している場合には、前記到達時間を前記観測点についての前記送信時間とし、（２）前記観測点の深さが前記フォーカス深さである場合には、送信された超音波が前記送信振動子列上のいずれかの位置から前記観測点と同じ深さにあるいずれかの位置に到達するまでの第２到達時間を、前記観測点についての前記送信時間とし、（３）前記送信振動子列の列方向と直交する直線上の複数の観測点について、観測点の深さの増加に対し前記送信時間が連続的に単調増加する、ように前記送信時間を算出する、としてもよい。
【０１３９】
このようにすることで、対象領域内における列方向と直線上の複数の観測点について、送信時間が深さに対して連続的に単調増加するため、第２対象領域内、および、第１対象領域と第２対象領域との境界において超音波画像の画質をより向上させることができる。
（９）また、実施の形態に係る上記（８）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記到達時間をＴ1とし、前記第２到達時間をＴ2としたとき、当該観測点に係る前記送信時間ＴMを数式ＴM＝αＴ2＋（１−α）Ｔ2を用いて算出し、αの値は、当該観測点が前記フォーカス深さであるときに０、当該観測点が前記第１領域と接しているときに１であり、当該観測点の深さと前記フォーカス深さとの差異に応じて連続的に増加する、としてもよい。
【０１４０】
このようにすることで、対象領域内における列方向と直線上の複数の観測点について、単純な方法で、送信時間が深さに対して連続的に単調増加させることができる。
（１０）また、実施の形態に係る上記（２）〜（９）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、連続する２つの送信イベントにおいて、前記第２対象領域が列方向において重なるように前記対象領域を設定する、としてもよい。
【０１４１】
このようにすることで、第２対象領域における最大重畳数を２以上とすることができ、第２対象領域に係る超音波画像の画質を向上させることができる。
（１１）また、実施の形態に係る上記（１０）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、連続する２つの送信イベントにおいて前記第２対象領域が列方向において重なる面積が、前記第２対象領域の面積の５０％以上となるように前記対象領域を設定する、としてもよい。
【０１４２】
このようにすることで、第２対象領域の５０％以上の領域で重畳数を２以上とすることができ、第２対象領域に係る超音波画像の画質を向上させることができる。
（１２）また、実施の形態に係る上記（２）〜（１１）の超音波信号処理装置は、前記合成部は、前記複数のサブフレーム音響線信号のうち前記第１領域に含まれる部分を合成して第１領域の合成音響線信号を生成し、さらに、前記複数のサブフレーム音響線信号のうち前記第２領域に含まれる部分を合成して第２領域の合成音響線信号を生成し、第１領域の合成音響線信号と第２領域の合成音響線信号とを結合して合成音響線信号を生成する、としてもよい。
【０１４３】
このようにすることで、第１領域と第２領域とで、相互に画質に影響を及ぼすことを避け、超音波画像の画質を向上させることができる。
（１３）また、実施の形態に係る上記（１）〜（１２）の超音波信号処理装置は、前記合成部において加算が行われる数に応じて決定した増幅率を用いて、前記複数のサブフレーム音響線信号のそれぞれを増幅する増幅処理部をさらに備える、としてもよい。
【０１４４】
このようにすることで、各観測点の重畳数の違いが画質に影響を及ぼすことを避け、超音波画像の画質を向上させることができる。
（１４）また、実施の形態に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号に基づいてフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、１回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択する送信部と、各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含み、かつ、前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する列方向の幅が少なくとも前記振動子１個の幅より大きい対象領域を設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部とを備えることを特徴とする。
【０１４５】
このようにすることで、移動ピッチが１素子分である場合においても、連続する２つの送信イベントで重複する領域における超音波画像の画質を向上させることができる。
（１５）また、実施の形態に係る超音波診断装置は、前記超音波プローブが接続可能に構成された、上記（１）〜（１４）の超音波信号処理装置を備える、としてもよい。
このようにすることで、上記の特徴を備えた超音波診断装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
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、特にフレームレート向上として有用である。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】
【０１４７】
１０００  超音波診断システム
１００  超音波診断装置
１０１  プローブ
１０１ａ  振動子
１０２  マルチプレクサ部
１０３  送信ビームフォーマ部
１０３１  送信部
１０４、１０４Ａ  受信ビームフォーマ部
１０４０  受信部
１０４１、１０４１Ａ  整相加算部
１０４２、１０４２Ａ  対象領域設定部
１０４３、１０４３Ａ  受信開口設定部
１０４４  送信時間算出部
１０４５  受信時間算出部
１０４６  遅延量算出部
１０４７  遅延処理部
１０４８  重み算出部
１０４９  加算部
１１４０、１１４０Ａ  合成部
１１４０１、１１４０１Ａ  加算処理部
１１４０２、１１４０２Ａ  増幅処理部
１１４０３Ａ  結合部
１０５  超音波画像生成部
１０６  表示部
１０７  データ格納部
１０８  制御部
１５０  超音波信号処理装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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１７】
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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２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月21日(2018.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子を有する超音波プローブと、
前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第１の振動子列から超音波送信を行わせる送信部と、
前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第２の振動子列が得た反射超音波に基づく信号に応じて、前記第２の振動子列の各振動子に対する受信信号列を生成する受信部と、
前記複数の振動子に対応する複数の遅延量を生成する遅延量生成部と、
前記複数の遅延量に基づき、前記各振動子に対する受信信号列を遅延処理する遅延処理部と、
を備え、
前記遅延量生成部は、
送信された超音波が到達する範囲内に位置する複数の観測点について、送信された超音波が前記各観測点に到達するまでの送信時間を生成する送信時間生成部と、
前記各観測点からの反射超音波が前記第２の振動子列の振動子の各々に到達する受信時間を生成する受信時間生成部と、
を有し、前記送信時間と前記受信時間とに基づき、前記第２の振動子列の前記各振動子に対する遅延量を生成し、
前記送信時間生成部は、
送信基準点からフォーカス点までの距離よりも送信基準点から観測点までの距離が大きい場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間と前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間とを加算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、
前記送信基準点から前記フォーカス点までの距離よりも前記送信基準点から前記観測点までの距離が小さい場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間から、前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間を減算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、
前記第２の振動子列の各振動子間で共用されるデータとして、前記送信時間を生成する
超音波診断装置。
【請求項２】
複数の振動子を有する超音波プローブと、
前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第１の振動子列から超音波送信を行わせる送信部と、
前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第２の振動子列が得た反射超音波に基づく信号に応じて、前記第２の振動子列の各振動子に対する受信信号列を生成する受信部と、
前記複数の振動子に対応する複数の遅延量を生成する遅延量生成部と、
前記複数の遅延量に基づき、前記各振動子に対する受信信号列を遅延処理する遅延処理部と、
を備え、
前記遅延量生成部は、
送信された超音波が到達する範囲内に位置する複数の観測点について、送信された超音波が前記各観測点に到達するまでの送信時間を生成する送信時間生成部と、
前記各観測点からの反射超音波が前記第２の振動子列の振動子の各々に到達する受信時間を生成する受信時間生成部と、
を有し、前記送信時間と前記受信時間とに基づき、前記第２の振動子列の前記各振動子に対する遅延量を生成し、
前記送信時間生成部は、
観測点がフォーカス点よりも前記第１の振動子列に対して遠い場合には、送信された超音波が送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間と前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間とを加算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、
観測点がフォーカス点よりも前記第１の振動子列に対して近い場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間から、前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間を減算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、
前記第２の振動子列の各振動子間で共用されるデータとして、前記送信時間を生成する
超音波診断装置。
【請求項３】
前記遅延処理部は、前記第２の振動子列の各振動子に対する前記受信信号列から、前記遅延量に相当する受信信号値を同定し、同定された受信信号値に基づき前記各観測点に対する音響線信号を生成する、
請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記受信時間生成部は、前記観測点と前記第２の振動子列の振動子との距離に基づき、前記受信時間を生成する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記遅延量生成部は、前記送信時間と前記受信時間とを加算することにより、遅延量を生成する
請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記受信部は、前記第２の振動子列が得た被検体中からの反射超音波に基づく信号に応じて、前記受信信号列を生成し、
前記観測点は、前記被検体中に設定される、
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。
【請求項７】
超音波プローブの複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第１の振動子列から超音波送信を行わせ、
前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第２の振動子列が得た反射超音波に基づく信号に応じて、前記第２の振動子列の各振動子に対する受信信号列を生成し、
前記複数の振動子に対応する複数の遅延量を生成し、
前記複数の遅延量に基づき、前記各振動子に対する受信信号列を遅延処理し、
前記遅延処理後の信号に基づき、超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
前記遅延量の生成では、
送信された超音波が到達する範囲内に位置する複数の観測点について、送信された超音波が前記各観測点に到達するまでの送信時間を生成し、
前記各観測点からの反射超音波が前記第２の振動子列の振動子の各々に到達する受信時間を生成し、
前記送信時間と前記受信時間とに基づき、前記第２の振動子列の前記各振動子に対する遅延量を生成し、
前記送信時間の生成では、
送信基準点からフォーカス点までの距離よりも送信基準点から観測点までの距離が大きい場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間と前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間とを加算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、
前記送信基準点から前記フォーカス点までの距離よりも前記送信基準点から前記観測点までの距離が小さい場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間から、前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間を減算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、
前記第２の振動子列の各振動子間で共用されるデータとして、前記送信時間を生成する
超音波画像生成方法。
【請求項８】
超音波プローブの複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第１の振動子列から超音波送信を行わせ、
前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第２の振動子列が得た反射超音波に基づく信号に応じて、前記第２の振動子列の各振動子に対する受信信号列を生成し、
前記複数の振動子に対応する複数の遅延量を生成し、
前記複数の遅延量に基づき、前記各振動子に対する受信信号列を遅延処理し、
前記遅延処理後の信号に基づき、超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
前記遅延量の生成では、
送信された超音波が到達する範囲内に位置する複数の観測点について、送信された超音波が前記各観測点に到達するまでの送信時間を生成し、
前記各観測点からの反射超音波が前記第２の振動子列の振動子の各々に到達する受信時間を生成し、
前記送信時間と前記受信時間とに基づき、前記第２の振動子列の前記各振動子に対する遅延量を生成し、
前記送信時間の生成では、
観測点がフォーカス点よりも前記第１の振動子列に対して遠い場合には、送信された超音波が送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間と前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間とを加算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、
観測点がフォーカス点よりも前記第１の振動子列に対して近い場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間から、前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間を減算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、
前記第２の振動子列の各振動子間で共用されるデータとして、前記送信時間を生成する
超音波画像生成方法。
【請求項９】
前記遅延処理において、前記第２の振動子列の各振動子に対する前記受信信号列から、前記遅延量に相当する受信信号値を同定し、同定された受信信号値に基づき前記各観測点に対する音響線信号を生成する、
請求項７または８に記載の超音波画像生成方法。
【請求項１０】
前記受信時間は、前記観測点と前記第２の振動子列の振動子との距離に基づき生成される、
請求項７から９のいずれか１項に記載の超音波画像生成方法。
【請求項１１】
前記遅延量は、前記送信時間と前記受信時間とを加算することにより生成される、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の超音波画像生成方法。
【請求項１２】
前記受信信号列は、前記第２の振動子列が得た被検体中からの反射超音波に基づく信号に応じて生成され、
前記観測点は、前記被検体中に設定される、
請求項７から１１のいずれか１項に記載の超音波画像生成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一態様に係る超音波診断装置は、複数の振動子を有する超音波プローブと、前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第１の振動子列から超音波送信を行わせる送信部と、前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第２の振動子列が得た反射超音波に基づく信号に応じて、前記第２の振動子列の各振動子に対する受信信号列を生成する受信部と、前記複数の振動子に対応する複数の遅延量を生成する遅延量生成部と、前記複数の遅延量に基づき、前記各振動子に対する受信信号列を遅延処理する遅延処理部と、を備え、前記遅延量生成部は、送信された超音波が到達する範囲内に位置する複数の観測点について、送信された超音波が前記各観測点に到達するまでの送信時間を生成する送信時間生成部と、前記各観測点からの反射超音波が前記第２の振動子列の振動子の各々に到達する受信時間を生成する受信時間生成部と、を有し、前記送信時間と前記受信時間とに基づき、前記第２の振動子列の前記各振動子に対する遅延量を生成し、前記送信時間生成部は、送信基準点からフォーカス点までの距離よりも送信基準点から観測点までの距離が大きい場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間と前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間とを加算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、前記送信基準点から前記フォーカス点までの距離よりも前記送信基準点から前記観測点までの距離が小さい場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間から、前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間を減算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、前記第２の振動子列の各振動子間で共用されるデータとして、前記送信時間を生成する。
また、本発明の一態様に係る超音波診断装置は、複数の振動子を有する超音波プローブと、前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第１の振動子列から超音波送信を行わせる送信部と、前記複数の振動子の全てもしくは一部に当たる第２の振動子列が得た反射超音波に基づく信号に応じて、前記第２の振動子列の各振動子に対する受信信号列を生成する受信部と、前記複数の振動子に対応する複数の遅延量を生成する遅延量生成部と、前記複数の遅延量に基づき、前記各振動子に対する受信信号列を遅延処理する遅延処理部と、を備え、前記遅延量生成部は、送信された超音波が到達する範囲内に位置する複数の観測点について、送信された超音波が前記各観測点に到達するまでの送信時間を生成する送信時間生成部と、前記各観測点からの反射超音波が前記第２の振動子列の振動子の各々に到達する受信時間を生成する受信時間生成部と、を有し、前記送信時間と前記受信時間とに基づき、前記第２の振動子列の前記各振動子に対する遅延量を生成し、前記送信時間生成部は、観測点がフォーカス点よりも前記第１の振動子列に対して遠い場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間と前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間とを加算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、観測点がフォーカス点よりも前記第１の振動子列に対して近い場合には、送信された超音波が前記送信基準点から前記フォーカス点へ到達する時間から、前記フォーカス点から前記観測点へ到達する時間を減算した時間に基づき、前記送信時間を生成し、前記第２の振動子列の各振動子間で共用されるデータとして、前記送信時間を生成する。