(57)【要約】  【課題】低消費電力と高分解能とを両立することができる。  【解決手段】超音波トランスデューサーデバイスのうちの第一の個数のチャンネルから対象物に対して所定の波長の超音波を送信し、通常モードを示す情報が取得されたときは、送信した超音波に対する超音波エコーの受信波を第一の個数のチャンネルから取得し、低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、送信した超音波に対する超音波エコーの受信波を第一の個数より少ない第二の個数のチャンネルから取得する。通常モードを示す情報が取得されたときは、第一の個数のチャンネルの各チャンネルの受信信号を予め算出していた重みで加算し、低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、第二の個数のチャンネルの各チャンネルの受信信号を当該受信信号に応じた重みで加算し、当該加算された受信信号に基づいて画像生成を行う。【選択図】図９
2015051037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサーデバイスと、
前記超音波トランスデューサーデバイスのうちの第一の個数のチャンネルから対象物に対して所定の波長の超音波を送信する送信処理部と、
通常モードか、低消費電力モードかを示す情報を取得し、前記通常モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数のチャンネルから取得し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数より少ない第二の個数のチャンネルから取得するように使用するチャンネルを選択するチャンネル選択部と、
前記第一の個数のチャンネル又は前記第二の個数のチャンネルから取得された前記送信した超音波に対する超音波エコーを受信処理し、当該受信処理した各チャンネルの受信信号を出力する受信処理部と、
前記通常モードを示す情報が取得されたときは、前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を予め算出していた重みで加算し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を当該受信信号に応じた重みで加算し、当該加算された受信信号に基づいて画像生成を行う画像処理部と、
を備えたことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波測定装置であって、
前記チャンネル選択部は、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、前記第一の個数のチャンネルの中央部に位置する前記第二の個数のチャンネルを選択する
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波測定装置であって、
前記チャンネル選択部は、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、前記第二の個数のチャンネルにおける隣接するチャンネル間の間隔が前記送信した超音波の波長の半分より小さいという条件を満たす最大の間隔となるように、前記第二の個数のチャンネルを選択する
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の超音波測定装置であって、
前記チャンネル選択部は、前記送信した超音波の周波数と前記第二の個数のチャンネルとの関係を示す情報を取得し、当該取得した情報に基づいて前記第二の個数のチャンネルを選択する
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の超音波測定装置であって、
前記チャンネル選択部は、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、前記第一の個数のチャンネルのうちの複数のチャンネルを加算して１つのチャンネルとすることで前記第二の個数のチャンネルを選択する
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
前記画像処理部は、前記第２の個数のチャンネルにおける前記各チャンネルの受信信号に応じた重みを、当該各チャンネルの受信信号に応じた重みと、前記対象物から前記各チャンネルまでの直線距離に応じた遅延時間後における前記第２の個数のチャンネルにおける前記各チャンネルの出力信号と、を乗算した結果の分散が最小となるように求める
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波測定装置であって、
前記画像処理部は、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、前記第二の個数のチャンネルで構成される開口から、複数のサブ開口を取り出し、それぞれ平均をとる処理を行ってから、前記各チャンネルの重みを求める
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項８】
超音波トランスデューサーデバイスと、
前記超音波トランスデューサーデバイスのうちの第一の個数のチャンネルから対象物に対して所定の波長の超音波を送信する送信処理部と、
通常モードか、低消費電力モードかを示す情報を取得し、前記通常モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数のチャンネルから取得し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数より少ない第二の個数のチャンネルから取得するように使用するチャンネルを選択するチャンネル選択部と、
前記第一の個数のチャンネル又は前記第二の個数のチャンネルから取得された前記送信した超音波に対する超音波エコーを受信処理し、当該受信処理した各チャンネルの受信信号を出力する受信処理部と、
前記通常モードを示す情報が取得されたときは、前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を予め算出していた重みで加算し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を当該受信信号に応じた重みで加算し、当該加算された受信信号に基づいて画像生成を行う画像処理部と、
前記生成された画像を表示する表示部と、
を備えたことを特徴とする超音波画像装置。
【請求項９】
超音波トランスデューサーデバイスのうちの第一の個数のチャンネルから対象物に対して所定の波長の超音波を送信するステップと、
通常モードか、低消費電力モードかを示す情報を取得し、前記通常モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数のチャンネルから取得し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数より少ない第二の個数のチャンネルから取得するように使用するチャンネルを選択するステップと、
前記第一の個数のチャンネル又は前記第二の個数のチャンネルから取得された前記送信した超音波に対する超音波エコーを受信処理し、当該受信処理した各チャンネルの受信信号を出力するステップと、
前記通常モードを示す情報が取得されたときは、前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を予め算出していた重みで加算し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を当該受信信号に応じた重みで加算し、当該加算された受信信号に基づいて画像生成を行うステップと、
を有することを特徴とする超音波測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波測定装置、超音波画像装置及び超音波測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、制御部から通知される装置の動作条件に応じて動作停止可能な又は動作制限可能なユニットを判定し、その判定されたユニットの特質に基づいて、電源のオフ、クロックのオフ、クロック周波数のダウン、スリープモードへの切り換えなどを含む複数のパワーセーブ方式の中からパワーセーブ方式を選択し、その選択されたパワーセーブ方式でパワーセーブのための動作制限制御を実行する超音波診断装置が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、超音波を送受信する超音波探触子と、超音波探触子に信号を与えて超音波ビームを形成させる送信部と、超音波ビームの被検体への送信によって得られる受信信号を受信する受信部と、受信信号に基づいて超音波画像を形成する信号処理部と、超音波画像を表示する表示部と、送信部、受信部、信号処理部、及び表示部を制御する制御部を備え、送信部の動作モードを低消費電力動作モード又は高空間分解能動作モードに設定する超音波診断装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７５０３５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／５３００８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明では、送信部、受信部等の回路モジュール単位で電源、クロックをオフすることで超音波診断装置の低消費電力化を行っている。例えば、受信タイミングにおいて動作の必要がない送信モジュールは、受信期間中に電源供給を止めている。したがって、特許文献１に記載の発明では、画像生成時の消費電力を低減することはできないという問題がある。
【０００６】
特許文献２に記載の発明では、低消費電力モードでは、線形送波増幅回路の線形動作を犠牲にして消費電力を少なくするため、低消費電力モードにおいて空間分解能が悪化するという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低消費電力と高分解能とを両立することができる超音波測定装置、超音波画像装置及び超音波測定方法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】
上記の課題を解決するための本発明の第一の態様は、超音波測定装置であって、超音波トランスデューサーデバイスと、前記超音波トランスデューサーデバイスのうちの第一の個数のチャンネルから対象物に対して所定の波長の超音波を送信する送信処理部と、通常モードか、低消費電力モードかを示す情報を取得し、前記通常モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーの受信波を前記第一の個数のチャンネルから取得し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーの受信波を前記第一の個数より少ない第二の個数のチャンネルから取得するように使用するチャンネルを選択するチャンネル選択部と、前記第一の個数のチャンネル又は前記第二の個数のチャンネルから取得された前記送信した超音波に対する超音波エコーの受信波を受信処理し、当該受信処理した各チャンネルの受信信号を出力する受信処理部と、前記通常モードを示す情報が取得されたときは、前記通常モードを示す情報が取得されたときは、前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を予め算出していた重みで加算し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を当該受信信号に応じた重みで加算し、当該加算された受信信号に基づいて画像生成を行う画像処理部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
第一の態様によれば、超音波トランスデューサーデバイスのうちの第一の個数のチャンネルから対象物に対して所定の波長の超音波を送信し、通常モードを示す情報が取得されたときは、送信した超音波に対する超音波エコーの受信波を第一の個数のチャンネルから取得し、低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、送信した超音波に対する超音波エコーの受信波を第一の個数より少ない第二の個数のチャンネルから取得する。第一の個数のチャンネル又は第二の個数のチャンネルから取得された送信した超音波に対する超音波エコーの受信波を受信処理し、当該受信処理した各チャンネルの受信信号を出力する。通常モードを示す情報が取得されたときは、受信信号を予め算出していた重みで加算し、低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、受信信号を当該受信信号に応じた重みで加算し、当該加算された受信信号に基づいて画像生成を行う。これにより、低消費電力モードを示す情報が取得されたときには、チャンネル数を減らし、低消費電力化することができる。また、低消費電力モードを示す情報が取得されたときには、受信信号を受信信号に応じた重みで加算することで高分解能化することができる。すなわち、低消費電力と高分解能とを両立することができる。
【００１０】
ここで、前記チャンネル選択部は、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、前記第一の個数のチャンネルの中央部に位置する前記第二の個数のチャンネルを選択してもよい。これにより、特に周波数が高い場合に、グレーティングローブの発生を抑えることができる。
【００１１】
ここで、前記チャンネル選択部は、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、前記第二の個数のチャンネルにおける隣接するチャンネル間の間隔が前記送信した超音波の波長の半分より小さいという条件を満たす最大の間隔となるように、前記第二の個数のチャンネルを選択してもよい。これにより、特に周波数が低い場合に、グレーティングローブの発生を抑えることができる。
【００１２】
ここで、前記チャンネル選択部は、前記送信した超音波の周波数と前記第二の個数のチャンネルとの関係を示す情報を取得し、当該取得した情報に基づいて前記第二の個数のチャンネルを選択してもよい。これにより、周波数に応じて第二の個数のチャンネルを適切に選択することができる。
【００１３】
ここで、前記チャンネル選択部は、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、前記第一の個数のチャンネルのうちの複数のチャンネルを加算して１つのチャンネルとすることで前記第二の個数のチャンネルを選択してもよい。これにより、信号の音圧を保ったまま、チャンネル数を減らすことができる。
【００１４】
ここで、前記画像処理部は、前記第２の個数のチャンネルにおける前記各チャンネルの受信信号に応じた重みを、当該各チャンネルの受信信号に応じた重みと、前記対象物から前記各チャンネルまでの直線距離に応じた遅延時間後における前記第２の個数のチャンネルにおける前記各チャンネルの出力信号と、を乗算した結果の分散が最小となるように求めてもよい。これにより、各チャンネルの重み（ウェイト）を到来波に応じて変えることができる。
【００１５】
ここで、前記画像処理部は、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、前記第二の個数のチャンネルで構成される開口から、複数のサブ開口を取り出し、それぞれ平均をとる処理を行ってから、前記各チャンネルの重みを求めてもよい。これにより、相関性のある干渉波の影響により方位推定精度が悪くなることを防止することができる。
【００１６】
上記の課題を解決するための本発明の第二の態様は、超音波画像装置であって、超音波トランスデューサーデバイスと、前記超音波トランスデューサーデバイスのうちの第一の個数のチャンネルから対象物に対して所定の波長の超音波を送信する送信処理部と、通常モードか、低消費電力モードかを示す情報を取得し、前記通常モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数のチャンネルから取得し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数より少ない第二の個数のチャンネルから取得するように使用するチャンネルを選択するチャンネル選択部と、前記第一の個数のチャンネル又は前記第二の個数のチャンネルから取得された前記送信した超音波に対する超音波エコーを受信処理し、当該受信処理した各チャンネルの受信信号を出力する受信処理部と、前記通常モードを示す情報が取得されたときは、前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を予め算出していた重みで加算し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を当該受信信号に応じた重みで加算し、当該加算された受信信号に基づいて画像生成を行う画像処理部と、前記生成された画像を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。これにより、低消費電力と高分解能とを両立することができる。
【００１７】
上記の課題を解決するための本発明の第三の態様は、超音波測定方法であって、超音波トランスデューサーデバイスのうちの第一の個数のチャンネルから対象物に対して所定の波長の超音波を送信するステップと、通常モードか、低消費電力モードかを示す情報を取得し、前記通常モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数のチャンネルから取得し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記送信した超音波に対する超音波エコーを前記第一の個数より少ない第二の個数のチャンネルから取得するように使用するチャンネルを選択するステップと、前記第一の個数のチャンネル又は前記第二の個数のチャンネルから取得された前記送信した超音波に対する超音波エコーを受信処理し、当該受信処理した各チャンネルの受信信号を出力するステップと、前記通常モードを示す情報が取得されたときは、前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を予め算出していた重みで加算し、前記低消費電力モードを示す情報が取得されたときは前記受信処理部から出力された各チャンネルの受信信号を当該受信信号に応じた重みで加算し、当該加算された受信信号に基づいて画像生成を行うステップと、を有することを特徴とする。これにより、低消費電力と高分解能とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波測定装置１の概略構成を示す斜視図である。
【図２】超音波トランスデューサー素子の概略構成の一例を示す図である。
【図３】超音波トランスデューサーデバイス（素子チップ）の構成例を示す図である。
【図４】超音波トランスデューサー素子群ＵＧ（ＵＧ１〜ＵＧ６４）の例を示す図であり、（Ａ）は素子列数が４列の場合を示し、（Ｂ）は素子列数が１列の場合を示す。
【図５】制御部の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図６】各チャンネルに届く信号の遅延を説明する図である。
【図７】空間平均法におけるサブ開口を説明する図である。
【図８】制御部２２の概略構成の一例を示す図である。
【図９】超音波測定装置１の全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】超音波測定装置１の通常モードにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】超音波測定装置１の低消費電力モードにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】各チャンネルの使用形態を説明する図であり、（Ａ）は通常モードの場合を示し、（Ｂ）は低消費電力モードの場合を示す。
【図１３】各チャンネルの使用形態を説明する図であり、（Ａ）は通常モードの場合を示し、（Ｂ）は低消費電力モードの場合を示す。
【図１４】周波数と、使用するチャンネルとの関係を示すチャンネル選択テーブルの一例を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る超音波測定装置２における制御部の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】超音波測定装置２の低消費電力モードにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】各チャンネルの使用形態を説明する図であり、（Ａ）は通常モードの場合を示し、（Ｂ）は低消費電力モードの場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波測定装置１の概観を示す図である。超音波測定装置１は、例えばハンディタイプの超音波測定装置である。超音波測定装置１は、主として、超音波プローブ１０と、超音波測定装置本体２０とを有し、超音波プローブ１０と超音波測定装置本体２０とはケーブル１５により接続される。なお、超音波測定装置１は、ハンディタイプには限定されず、例えば据え置きタイプでもよいし、超音波プローブが本体に内蔵された一体型でもよい。
【００２１】
また、超音波測定装置１は、リニアスキャン及びセクタスキャンが可能な超音波素子アレイを使用しており、電子フォーカスを採用している。リニアスキャンの場合には、開口を分割し、分割した開口で送受信を行い、ラインを生成していく。また、セクタスキャンの場合は、全開口における各チャンネルの送信タイミング（遅延時間）を変え、ビームの方向を変えながらラインを生成していく。以下、超音波測定装置１がリニアスキャンを行う場合を例に説明する。
【００２２】
超音波プローブ１０は、超音波トランスデューサーデバイス１１を有する。超音波トランスデューサーデバイス１１は、走査面に沿って対象物をスキャンしながら、対象物に対して超音波ビームを送信すると共に、超音波ビームによる超音波エコーを受信する。
【００２３】
圧電素子を用いるタイプを例にとれば、超音波トランスデューサーデバイス１１は、複数の超音波トランスデューサー素子１２（超音波素子アレイ、図２等参照）と、複数の開口がアレイ状に配置された基板とを有する。
【００２４】
図２は、超音波トランスデューサーデバイス１１の超音波トランスデューサー素子１２の構成例を示す。本実施の形態では、超音波トランスデューサー素子１２として、薄手の圧電素子と金属板（振動膜）とを張り合わせたモノモルフ（ユニモルフ）構造を採用する。
【００２５】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に、超音波トランスデューサーデバイス１１の超音波トランスデューサー素子１２の構成溝成例を示す。図２（Ａ）は、基板（シリコン基板）６０に形成された超音波トランスデューサー素子１２の、素子形成面側の基板６０に垂直な方向から見た平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面を示す断面図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ’沿った断面を示す断面図である。
【００２６】
超音波トランスデューサー素子１２は、圧電素子部と、振動膜（メンブレン、支持部材）５０とを有する。圧電素子部は、主として、圧電体層（圧電体膜）３０と、第１電極層（下部電極）３１と、第２電極層（上部電極）３２とを有する。
【００２７】
圧電体層３０は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、第１電極層３１の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体層３０の材料は、ＰＺＴに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３）などを用いてもよい。
【００２８】
第１電極層３１は、振動膜５０の上層に、例えば金属薄膜で形成される。この第１電極層３１は、図２（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１２に接続される配線であってもよい。
【００２９】
第２電極層３２は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体層３０の少なくともー部を覆うように設けられる。この第２電極層３２は、図２（Ａ）に示すように、素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１２に接続される配線であってもよい。
【００３０】
超音波トランスデューサー素子１２の下部電極は、第１電極層３１により形成され、上部電極は、第２電極層３２により形成される。具体的には、第１電極層３１のうちの圧電体層３０に覆われた部分が下部電極を形成し、第２電極層３２のうちの圧電体層３０を覆う部分が上部電極を形成する。即ち、圧電体層３０は、下部電極と上部電極に挟まれて設けられる。
【００３１】
開口４０は、基板６０の裏面（素子が形成されない面）側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によりエッチングすることで形成される。この開口４０のサイズによって超音波の共振周波数が決定され、その超音波は圧電体層３０側（図２（Ａ）において紙面奥から手前方向）に放射される。
【００３２】
振動膜５０は、例えばＳｉＯ２薄膜とＺｒＯ２薄膜との２層構造により開口４０を塞ぐように設けられる。この振動膜５０は、圧電体層３０及び第１、第２電極層３１、３２を支持すると共に、圧電体層３０の伸縮に従って振動し、超音波を発生させる。
【００３３】
図３に、超音波トランスデューサーデバイス（素子チップ）の構成例を示す。本構成例の超音波トランスデューサーデバイスは、複数の超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ６４、駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４（広義には第１〜第ｍの駆動電極線。ｍは２以上の整数）、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８（広義には第１〜第ｎのコモン電極線。ｎは２以上の整数）を含む。なお、駆動電極線の本数（ｍ）やコモン電極線の本数（ｎ）は、図３に示す本数には限定されない。
【００３４】
複数の超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ６４は、第２の方向Ｄ２（スキャン方向）に沿って６４列に配置される。ＵＧ１〜ＵＧ６４の各超音波卜ランスデューサー素子群は、第１の方向Ｄ１（スライス方向）に沿って配置される複数の超音波トランスデューサー素子を有する。
【００３５】
図４（Ａ）に、超音波トランスデューサー素子群ＵＧ（ＵＧ１〜ＵＧ６４）の例を示す。図４（Ａ）では、超音波トランスデューサー素子群ＵＧは第１〜第４の素子列により構成される。第１の素子列は、第１の方向Ｄ１に沿って配置される超音波トランスデューサー素子ＵＥ１１〜ＵＥ１８により構成され、第２の素子列は、第１の方向Ｄ１に沿って配置される超音波トランスデューサー素子ＵＥ２１〜ＵＥ２８により構成される。第３の素子列（ＵＥ３１〜ＵＥ３８）、第４の素子列（ＵＥ４１〜ＵＥ４８）も同様である。これらの第１〜第４の素子列には、駆動電極線ＤＬ（ＤＬ１〜ＤＬ６４）が共通接続される。また、第１〜第４の素子列の超音波卜ランスデューサー素子にはコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が接続される。
【００３６】
そして図４（Ａ）の超音波トランスデューサー素子群ＵＧが、超音波トランスデューサーデバイスの１チャンネルを構成する。即ち、駆動電極線ＤＬが１チャンネルの駆動電極線に相当し、送信回路からの１チャンネルの送信信号は駆動電極線ＤＬに入力される。また駆動電極線ＤＬらの１チャンネルの受信信号は駆動電極線ＤＬから出力される。なお、１チャンネルを構成する素子列数は図４（Ａ）に示すような４列には限定されず、４列よりも少なくてもよいし、４列よりも多くてもよい。例えば図４（Ｂ）に示すように、素子列数は１列であってもよい。
【００３７】
図３の説明に戻る。駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４（第１〜第ｍの駆動電極線）は、第１の方向Ｄ１に沿って配線される。駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４のうちの第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｍである整数）の駆動電極線ＤＬｉは、第ｉの超音波トランスデューサー素子群ＵＧｉの超音波トランスデューサー素子ＵＥが有する下部電極に接続される。
【００３８】
超音波を出射する送信期間には、送信信号ＶＴ１〜ＶＴ６４が駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４を介して超音波トランスデューサー素子ＵＥに供給される。また、超音波エコー信号を受信する受信期間には、超音波トランスデューサー素子ＵＥからの受信信号ＶＲ１〜ＶＲ６４が駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ６４を介して出力される。
【００３９】
コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８（第１〜第ｎのコモン電極線）は、第２の方向Ｄ２に沿って配線される。超音波トランスデューサー素子ＵＥが有する第２の電極は、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８のうちのいずれかに接続される。具体的には、例えば図３に示すように、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８のうちの第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｍである整数）のコモン電極線ＣＬｊは、第ｊ行に配置される超音波トランスデユ一サー素子が有する上部電極に接続される。
【００４０】
コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８には、コモン電圧ＶＣＯＭが供給される。このコモン電圧ＶＣＯＭはー定の直流電圧であればよく、０Ｖ、即ちグランド電位（接地電位）でなくてもよい。
【００４１】
そして送信期間では、送信信号電圧とコモン電圧との差の電圧が超音波トランスデューサー素子ＵＥに印加され、所定の周波数の超音波が放射される。
【００４２】
なお、超音波トランスデューサー素子ＵＥの配置は、図３に示すマトリックス配置に限定されず、隣接する２列の素子が互い違いにジグザグに配置されるいわゆる千烏配置等であってもよい。また図４（Ａ）、（Ｂ）では、１つの超音波トランスデューサー素子が送信素子及び受信素子の両方に兼用される場合について示したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、送信素子用の超音波トランスデューサー素子、受信素子用の超音波トランスデューサー素子を別々に設けて、アレイ状に配置してもよい。
【００４３】
また、超音波トランスデューサー素子１２は、圧電素子を用いる形態に限定されない。例えば、ｃ−ＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）等の容量性素子を用いるトランスデューサーを採用してもよいし、バルクタイプのトランスデューサーを採用してもよい。
【００４４】
図１の説明に戻る。超音波測定装置本体２０には、表示部２１が設けられる。表示部２１は、制御部２２（図５参照）により生成された表示用画像データを表示する。表示部２１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー等を用いることができる。
【００４５】
図５は、超音波測定装置本体２０内に設けられた制御部２２の機能構成の一例を示すブロック図である。制御部２２は、送信処理部１１０と、受信処理部１２０と、画像処理部１３０と、送信受信切り替えスイッチ１４０と、ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｃａｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５０と、制御回路１６０と、チャンネル選択部１７０と、を含む。なお、本実施の形態では、制御部２２は超音波測定装置本体２０に設けられているが、超音波プローブ１０内に設けられていてもよい。
【００４６】
送信処理部１１０は、対象物に対して超音波を送信する処理を行う。送信処理部１１０は、送信パルス発生器１１１と、送信遅延回路１１３とを含む。
【００４７】
送信パルス発生器１１１は、送信パルス電圧を印加して超音波プローブ１０を駆動させる。
【００４８】
送信遅延回路１１３は、送波フォーカシング制御を行い、超音波プローブ１０が生成されたパルス電圧に対応する超音波ビームを対象物に対して出射する。そのために、送信遅延回路１１３は、送信パルス電圧の印加タイミングに関して、チャンネル間で時間差を与え、複数の振動素子から発生した超音波を集束させる。このように、遅延時間を変化させることにより、焦点距離を任意に変化させることが可能である。
【００４９】
リニアスキャンの場合、全開口（図３に示す例では、６４チャンネル）を分割し、分割した開口（使用開口）で送受信を行い、ラインを生成していく。全開口の６４個のチャンネルのうちの使用開口の８個の素子は、図示しないマルチプレクサ（ＭＵＸ）により切り替えられる。具体的には、マルチプレクサ（ＭＵＸ）により、１〜８番目、２〜９番目、３〜１０番目・・・５７〜６４番目のチャンネルが、送信処理部１１０と順次接続される。そして、１〜８番目、２〜９番目、３〜１０番目・・・５７〜６４番目のチャンネルにより、それぞれ１ラインが形成される。本実施の形態では、６４（全チャンネル数）−８（使用開口のチャンネル数）＋１＝５７個のラインが形成される。
【００５０】
本実施の形態では、送信処理部１１０は、使用開口の全チャンネル（例えば、８個）を使用して超音波を送信する。使用開口が大きいほど、ビーム幅が狭くなり、方位分解能が上がるためである。使用開口の全チャンネルは、本発明の第一の個数のチャンネルに相当する。（なお、送信時と異なり、受信時においては、使用開口の８個のチャンネルのうちの少なくとも一部を使用する。これについては、後に詳述する。）
【００５１】
送信受信切り替えスイッチ１４０は、超音波の送受信の切り替え処理を行う。送信受信切り替えスイッチ１４０は、送信時の振幅パルスが受信処理部１２０に入力されないように保護し、受信時の信号を受信処理部１２０に通す。
【００５２】
受信処理部１２０は、超音波プローブ１０で受信された送信した超音波に対する超音披エコーの受信波（以下、受信波という）を取得して受信処理を行う。受信処理部１２０は、受信遅延回路１２１と、フィルター回路１２３と、メモリー１２５とを含む。
【００５３】
受信回路１２１は、チャンネル毎の受信波（アナログ信号）を、デジタルの受信信号に変換し、フィルター回路１２３に出力する。なお、受信波のフォーカシング処理は、後述の画像処理部１３０にて行われる。
【００５４】
フィルター回路１２３は、受信信号に対して帯域通過フィルターによりフィルター処理を行い、雑音を除去する。
【００５５】
メモリー１２５は、フィルター回路１２３から出力された受信信号を記憶するもので、その機能はＲＡＭ等のメモリーやＨＤＤ等により実現できる。
【００５６】
受信処理部１２０の機能は、例えば、ＬＮＡ（低雑音増幅器）、ＰＧＡ（プログラマブルゲインアンプ）、フィルター部、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタルコンバーター）等により構成されるＡＦＥ（アナログフロントエンド）により実現できる。
【００５７】
なお、受信処理部１２０の構成は、図示した例に限られない。例えば、フィルター回路１２３を、画像処理部１３０（後に詳述）の内部かつＭＶＢ処理部１３１（後に詳述）の直前に設けるようにしてもよい。また、フィルターの機能は、ソフトウェアで実現するようにしてもよい。
【００５８】
画像処理部１３０は、受信処理部１２０から出力された受信信号に対して処理を行う。画像処理部１３０は、主として、ＭＶＢ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｖａｒｉａｎｃｅ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）処理部１３１と、検波処理部１３６と、対数変換処理部１３７と、ゲイン・ダイナミックレンジ調整部１３８と、ＳＴＣ（Sensitivity Time Control）１３９とを含む。
【００５９】
ＭＶＢ処理部１３１は、方向に拘束を付けた適応型ビームフォーミングであるＭＶＢ処理を行う。適応型ビームフォーミングとは、各チャンネルのウェイト（重み）を到来波に応じて変えることで、動的に感度特性を変化させ、不要波に関して感度を持たないようにする処理である。正面の音圧が強くなるような超音波ビームを送信しても、超音波は球面状に広がる特性を持つため、正面以外にある反射体にも超音波が届いてしまう。ターゲット以外の反射体で反射した不要波を受信してしまうと、不要波の影響により方位分解能が悪化してしまう。それに対し、適応型ビームフォーミングは、方向に拘束をつけ、不要波に関して感度を持たないようにするため、不要波による方位分解能の低下という問題を改善することができる。
【００６０】
ＭＶＢ処理部１３１は、主として、受信フォーカス処理部１３２と、空間平均法処理部１３３と、ウェイト計算部１３４と、重みづけ加算部１３５と、を含む。
【００６１】
受信フォーカス処理部１３２は、受信波のフォーカシング処理を行う。具体的には、受信フォーカス処理部１３２は、各チャンネルで受信した信号の位相がそろうように、各チャンネルで受信した信号にディレイ時間（遅延時間）Ｄｍを与え、ディレイ時間後における各チャンネルの出力信号を算出する。ある反射体からの反射波は球面上に広がるため、受信回路１２１、各振動子に到達する時間が同じになるように遅延時間を与え、遅延時間を考慮して反射波を加算する。
【００６２】
チャンネルの総数がＭ個である場合に、ｍ番目のチャンネルの出力信号Ｘｍは数式（１）で求められる。また、各チャンネルの出力信号をベクトル表記で表すと、式（２）のようになる。ここで、ｘｍはｍ番目のチャンネルの受信信号であり、ｎはサンプル番号（すなわち、画像における深さ）を示す。
2015051037.tif 000003
【００６３】
図６に示すように、超音波トランスデューサーデバイス１１から深さ方向Ｚにある反射物（対象物）から反射した超音波は、球面波となって各チャンネルに到達する。従って、反射信号が各チャンネルの素子に到達する時間は、反射物から各チャンネルまでの直線距離ｑｍで決まり、反射物から遠い素子ほど超音波が遅延して届く。ディレイ時間Ｄｍは、対象物から使用開口の各チャンネルまでの直線距離に応じた値であり、式（３）に示すように幾何学的に決定される。ｐｍは超音波トランスデューサー素子１２の位置であり、Ｚは深さ距離であり、ｃは音速（固定値）である。
2015051037.tif 000004
【００６４】
なお、受信フォーカス処理は、通常モードの場合も、低消費電力モードの場合も同一である（通常モード、低消費電力モードについてはのちに詳述）。受信フォーカス処理部１３２で算出された出力信号は、空間平均法処理部１３３に出力される。
【００６５】
空間平均法処理部１３３は、Ｍ個のチャンネルで構成される開口から、複数のサブ開口を取り出し、それぞれ平均をとる処理である空間平均法という処理を行う。空間平均法は、各チャンネルの値をそのまま用いたときに、相関性のある干渉波の影響により方位推定精度が悪くなることを防止するために行う処理である。
【００６６】
例えば、図７に示すように、チャンネルの総数がＭの開口から、チャンネルの数がＳのサブ開口をＫ個（Ｋ＝Ｍ−Ｓ＋１）取り出す場合を考える。この場合、各サブ開口の入力ベクトルは、数式（４）のように表せる。
2015051037.tif 000005
【００６７】
なお、空間平均法に変えて、各チャンネルの時間方向に平均をとる時間平均法という処理を行うようにしてもよい。空間平均法処理部１３３により処理が行われた信号は、ウェイト計算部１３４又は重みづけ加算部１３５に出力される。
【００６８】
なお、空間平均法処理部１３３は必須の構成ではない。空間平均法という処理を行わない場合には、受信フォーカス処理部１３２により処理が行われた信号を、ウェイト計算部１３４又は重みづけ加算部１３５に出力するようにすればよい。
【００６９】
ウェイト計算部１３４は、ＭＶＢ処理を適用する場合に、各チャンネルの出力にかけるウェイト（重み）を算出する。ここで、ウェイトの算出について説明する。
【００７０】
まず、空間平均法を用いない場合について説明する。重みづけ加算部１３５により出力される出力ｚは、各チャンネルのウェイトｗｍと、受信フォーカス処理部１３２から出力される各チャンネルのディレイ処理後の信号ｘｍとを乗算して足し合わせた結果であり、式（５）で表わされる。
2015051037.tif 000006
【００７１】
これをベクトル表記で表すと、数式（６）、（７）のようになる。Ｈは複素共役転値であり、*は複素共役である。
2015051037.tif 000007
【００７２】
相関行列Ｒは数式（８）、（９）で与えられる。
2015051037.tif 000008
【００７３】
数式（８）、（９）においてｚ［Ｎ］の分散を最小化するようなウェイトを算出するため、数式（１０）、（１１）に示すような条件付き最小化問題を解くと、数式（１２）に示すようにウェイトが求められる。
2015051037.tif 000009
【００７４】
ここで、ａはステアリングベクトルである。本実施の形態では、すでに整相されているため、方向は０度である。したがって、ａを１とすればよい。
【００７５】
次に、空間平均法を用いる場合について説明する。相関行列は、数式（１３）のように表せる。
【００７６】
2015051037.tif 000010
【００７７】
このとき、最適なウェイトは、式（１４）で求められる。
2015051037.tif 000011
【００７８】
重みづけ加算部１３５は、ウェイト計算部１３４でウェイトが算出された場合には算出されたウェイトを用いて、ウェイト計算部１３４でウェイトが算出されなかった場合にはあらかじめ算出していたウェイトを用いて、各チャンネルの信号を加算する。すなわち、式（１５）による演算を行って、出力ｚを得る。重みづけ加算部１３５で加算された信号は、検波処理部１３６に出力される。なお、予め算出していたウェイトは、固定値でもよいし、走査線数や対象物からチャンネルまでの距離等に応じた重みでもよい。ただし、このウェイトは、受信信号の大きさによって変わるものではない。
2015051037.tif 000012
検波処理部１３６は、絶対値（整流）処理を行い、その後低域通過フィルターをかけて、非変調信号を抽出する。
【００７９】
対数変換処理部１３７は、抽出された非変調信号に対しＬｏｇ圧縮を行い、受信信号の信号強度の最大部分と最小部分を同時に碓認しやすいように、表現形式を変換する。
【００８０】
ゲイン・ダイナミックレンジ調整部１３８は、信号強度及び関心領域を調整する。具体的に、ゲイン調整処理では、Ｌｏｇ圧縮後の入力信号に対して、直流成分を加える。また、ダイナミックレンジ調整処理では、Ｌｏｇ圧縮後の入力信号に対して、任意の数を乗算する。
【００８１】
ＳＴＣ１３９は、深さに応じて増幅度（明るさ）を補正し、画面全体で一様な明るさの画像を取得する。
【００８２】
なお、画像処理部１３０の機能は、各種プロセッサー（ＣＰＵ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。
【００８３】
ＤＳＣ１５０は、Ｂモード画像データに走査変換処理を行う。例えば、ＤＳＣ１５０は、バイリニアなどの補間処理により、ライン信号を画像信号に変換する。そして、ＤＳＣ１５０は、Ｂモード画像データに走査変換処理を行う。ＤＳＣ１５０は、画像信号を表示部２１に出力する。これにより、画像が表示部２１に表示される。
【００８４】
制御回路１６０は、送信パルス発生器１１１と、送信遅延回路１１３と、受信遅延回路１２１と、送信受信切り替えスイッチ１４０と、ＭＶＢ処理部１３１との制御を行う。
【００８５】
また、超音波測定装置本体２０には、モード切替部２３（図５参照）が設けられる。モード切替部２３は、例えば図示しない入力手段を介して、超音波測定装置１の動作モード（通常モード又は低消費電力モード、後に詳述）を示す情報が入力されると、これを受け付けて、動作モードを示す情報を制御回路１６０に入力する。ここで、動作モードを示す情報とは、通常モードか、低消費電力モードかを示す情報である。
【００８６】
チャンネル選択部１７０は、制御回路１６０から動作モードを示す情報を取得し、これに基づいて超音波エコーの受信に使用するチャンネルを選択する。チャンネル選択部１７０は、通常モードを示す情報が取得されたときは、受信波を使用開口の全チャンネルから取得し、低消費電力モードを示す情報が取得されたときは、受信波を使用開口の全チャンネルのうちの少なくとも一部から取得するように、使用するチャンネルを選択する。チャンネル選択部１７０については、後に詳述する。
【００８７】
以上の超音波測定装置１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られない。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。超音波測定装置１の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
【００８８】
図８は、制御部２２の少なくとも一部の概略構成の一例を示すブロック図である。図示するように、制御部２２は、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２２１と、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２２２と、不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２２３と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２２４と、制御部２２と他のユニットを接続するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２２５と、外部の装置と通信を行う通信装置２２６と、これらを互いに接続するバス２２７と、を備える。
【００８９】
上記の各機能部は、例えば、ＣＰＵ２２１がＲＯＭ２２３に格納された所定のプログラムをＲＡＭ２２２に読み出して実行することにより実現される。なお、所定のプログラムは、例えば、予めＲＯＭ２２３にインストールされてもよいし、通信装置２２６を介してネットワークからダウンロードされてインストール又は更新されてもよい。
【００９０】
次に、本実施形態における、上記構成からなる超音波測定装置１の処理について説明する。超音波測定装置１は、モードに応じて使用するチャンネル数や、ビームフォーミング処理を異ならせる点に特徴がある。
【００９１】
図９は、現在の超音波測定装置１を判断する処理を示すフローチャートである。制御回路１６０は、モード切替部２３から入力された動作モードを示す情報に基づいて、低消費電力モードが有効かどうかを判断する（ステップＳ１００）。
【００９２】
ここで、本実施の形態における動作モードについて説明する。本実施の形態では、使用開口のチャンネル全てを用いる通常の処理を行う通常モード（図１２、１３（Ａ）参照、後に詳述）と、使用開口のチャンネルのうちの少なくとも一部を用いて処理を行う低消費電力モード（図１２、１３（Ｂ）参照、後に詳述）とが設定可能である。
【００９３】
デジタル処理による超音波診断装置の場合には、アナログ信号をデジタル信号へと処理するＡＦＥ（受信処理部１２０に相当）の消費電力が高いという課題がある。したがって、低消費電力モードにおいては、ＡＦＥに入力される信号数を減らすことにより、消費電力を減らす。
【００９４】
しかしながら、単にＡＦＥに入力される信号数、すなわちチャンネル数を減らすだけでは、画質が低下するという問題がある。したがって、本実施の形態では、低消費電力モードにおいては、ＭＶＢ処理をおこなうことにより、画質を向上させる。
【００９５】
低消費電力モードが有効でない場合（ステップＳ１００でＮＯ）、すなわちモード切替部２３から入力された動作モードを示す情報が通常モードを示す情報である場合は、制御回路１６０は、使用開口の全てのチャンネルの信号を用いて受信フォーカスを行う通常モードで処理を行う（ステップＳ１０２）。
【００９６】
低消費電力モードが有効である場合（ステップＳ１００でＹＥＳ）、すなわちモード切替部２３から入力された動作モードを示す情報が低消費電力モードを示す情報である場合には、制御回路１６０は、使用開口の少なくとも一部のチャンネルの信号を用いて受信フォーカスを行い、ＭＶＢ処理を行う低消費電力モードで処理を行う（ステップＳ１０４）。
【００９７】
制御回路１６０は、図示しない入力部等を介して処理の終了指示が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１０６）。処理の終了指示が入力されていない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）にはステップＳ１００に戻り、処理の終了指示が入力された場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）には処理を終了する。
【００９８】
次に、通常モード、低消費電力モードのそれぞれの場合における画像生成処理について説明する。図１０は、通常モードにおける画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
【００９９】
制御回路１６０は、画像を生成するラインを示す番号である走査線番号ｌを１に初期設定（ｌ＝１）する（ステップＳ１１０）。走査線番号ｌは、図３に示すような超音波トランスデューサーデバイスを構成する超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ６４のうちのどの素子群であるかを示す番号である。例えば、任意の端に設けられた素子群、ここでは超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１の走査線番号ｌを１とする。また、走査線番号１の素子群に隣接する素子群、ここでは超音波トランスデューサー素子群ＵＧ２の走査線番号ｌを２とする。このようにして、全ての素子群に走査線番号ｌを付与する。超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ６４と走査線番号ｌとの関係は、ＲＯＭ等のメモリーに記憶しておけばよい。
【０１００】
制御回路１６０は、ステップＳ１１０で初期設定された走査線番号ｌ又は後述するステップＳ１４８で更新された走査線番号ｌのチャンネルに対応する使用開口の全チャンネルから超音波パルスの送信を行う（ステップＳ１１２〜ステップＳ１１６）。例えば、走査線番号１のときのチャンネルは、超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ８であり、走査線番号２のときのチャンネルは、超音波トランスデューサー素子群ＵＧ２〜ＵＧ９である。
【０１０１】
具体的には、送信パルス発生器１１１は、周波数ｆ（ｆは任意の値をとり得る）の超音波パルスを送信するためのパルス電圧を生成する（ステップＳ１１２）。送信遅延回路１１３は、送波フォーカシング制御を行い（ステップＳ１１４）、超音波プローブ１０は、ステップＳ１１２で生成されたパルス電圧に対応する超音波ビームを対象物に対して出射する（ステップＳ１１６）。
【０１０２】
次に、制御回路１６０は、送信受信切り替えスイッチ１４０を介して送受信の切り替え処理を行う。超音波プローブ１０は、出射した超音波ビームが対象物で反射し、帰ってきた受信波を使用開口の全チャンネルで受信して、受信した信号を受信処理部１２０に通す。そして、受信回路１２１は、チャンネル毎の受信波（アナログ信号）を、デジタルの受信信号に変換し、フィルター回路１２３に出力する（ステップＳ１１８）。
【０１０３】
フィルター回路１２３は、受信信号に対してバンドパスフィルター処理を行う（ステップＳ１２０）。制御回路１６０は、フィルター回路１２３から出力された信号をメモリー１２５に保存する（ステップＳ１２２）。
【０１０４】
ＭＶＢ処理部１３１は、メモリー１２５に保存された信号に対して整流加算処理を行う（ステップＳ１２４）。具体的には、受信フォーカス処理部１３２は、対象物から使用開口の各チャンネルまでの直線距離に応じたディレイ時間後における各チャンネルの出力信号を求め、空間平均法処理部１３３は、受信フォーカス処理部１３２が求めた各チャンネルの出力信号に対して空間平均法という処理を行う。そして、重みづけ加算部１３５は、あらかじめ設定されたウェイトを用いて、各超音波トランスデューサー素子１２の信号を加算する。
【０１０５】
対数変換処理部１３７は、使用開口の各チャンネルの信号を加算した結果に対して対数変換処理を行う（ステップＳ１４０）。ゲイン・ダイナミックレンジ調整部１３８は、信号強度及び関心領域を調整する（ステップＳ１４２）。ＳＴＣ１３９は、深さに応じて増幅度（明るさ）を補正する（ステップＳ１４４）。
【０１０６】
制御回路１６０は、画像を生成するラインを示す走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さいか否かを判断する（ステップＳ１４６）。走査線数Ｌは、図３に示すような超音波トランスデューサーデバイス１１を構成する超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ６４の数であり、図３に示す例ではＬは６４である。
【０１０７】
走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さい場合（ステップＳ１４６でＹＥＳ）は、制御回路１６０は、現在の走査線番号ｌに１を追加して、走査線番号ｌを更新し、ステップＳ１１２に処理を戻す（ステップＳ１４８）。
【０１０８】
走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さくない場合（ステップＳ１４６でＮＯ）は、走査線番号ｌが走査線数Ｌと一致する場合、すなわちすべてのラインにおいて超音波パルスの送受信が終了した場合である。この場合には、ＤＳＣ１５０は、走査変換処理を行ってＢモード画像データ（表示用画像データ）を生成して表示部２１に出力する（ステップＳ１５０）。表示部２１は、生成された表示用画像データを表示する（ステップＳ１５２）。これにより、図１０に示す処理を終了する。
【０１０９】
図１１は、低消費電力モードにおける画像生成処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１０に示す処理と同一の部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１１０】
制御回路１６０は、走査線番号ｌを１に初期設定（ｌ＝１）する（ステップＳ１１０）。
制御回路１６０は、ステップＳ１１０で初期設定された走査線番号ｌ又は後述するステップＳ１４８で更新された走査線番号ｌのチャンネルに対応する使用開口の全チャンネルから超音波パルスの送信を行う（ステップＳ１１２〜ステップＳ１１６）。
【０１１１】
次に、チャンネル選択部１７０は、ステップＳ１１２〜ステップＳ１１６で超音波パルスを送信した使用開口の全チャンネルのなかから、対象物で反射した超音波エコーの受信に使用するチャンネルを選択する（ステップＳ１３０）。なお、チャンネル選択部１７０により選択されたチャンネルは、本発明の第二の個数のチャンネルに相当する。以下、チャンネルの選択について、詳細に説明する。
【０１１２】
図１２、１３は、使用開口に含まれる各チャンネルの使用形態を説明する図であり、（Ａ）は通常モードの場合を示し、（Ｂ）は低消費電力モードの場合を示す。通常モードの場合は、全てのチャンネルを用いる。それに対し、低消費電力モードの場合は、消費電力を減らすため、ＡＦＥに入力される信号数、すなわちチャンネル数を減らす。
【０１１３】
図１４は、隣接するチャンネル間の距離（素子ピッチ）の間隔が３００μｍであるときの周波数と、使用するチャンネルとの関係を示すチャンネル選択テーブルである。このテーブルは、例えばＲＯＭ２２３に記憶されている。チャンネル選択部１７０は、送信する超音波の波長と、ＲＯＭ２２３に記憶されたチャンネル選択テーブルとに基づいて、使用するチャンネルを選択する。
【０１１４】
超音波測定装置１においては、送信周波数を変えて使用する事が多い。周波数が高いほど、分解能は高くなるが、観察深度は浅くなる。したがって、超音波測定装置１のユーザーは、観察したい部位の深度によって最適な周波数を選んで使用している。しかしながら、周波数によって、画質悪化の原因となるグレーティングローブが発生しないようにするための適切な方法は異なる。したがって、チャンネル選択部１７０は、周波数と使用するチャンネルとの関係を示す情報を記憶しておき、これに基づいて使用するチャンネルを選択するようにしている。
【０１１５】
なお、周波数と、使用するチャンネルとの関係を示す情報は、図１４に示すチャンネル選択テーブルに限定されない。
【０１１６】
図１２（Ｂ）は、図１４における周波数が２．５ＭＨｚ以上の場合を示す図である。周波数が低い場合は、素子ピッチが変わらないように、一部のチャンネルを選択する。図１２（Ｂ）においては、チャンネル選択部１７０は、使用開口の中央部に位置する一部のチャンネル（例えば４個）を使用するチャンネルとして選択する。なお、使用開口の中央部に位置する素子を選択することは必須ではなく、使用開口の端に位置するチャンネルを選択してもよい。
【０１１７】
図１３（Ｂ）は、図１４における周波数が２．５ＭＨｚ未満の場合を示す図である。グレーティングローブの出現は、送信波の波長λ（音速／周波数）と素子ピッチで決まる。一般的に、１８０度の範囲に超音波を送受信した場合には、素子ピッチがλ／２より小さければグレーティングローブは抑えられる。したがって、チャンネル選択部１７０は、周波数が高い場合は、選択されたチャンネル間の間隔がλ／２より小さいという条件を満たす最大の値となるように使用するチャンネルを選択する。図１３（Ｂ）においては、使用するチャンネルが１個おきに選択されている。
【０１１８】
このように、使用するチャンネルの数を減らすことで、受信処理部１２０に入力される信号の数、すなわち消費電力の高いＡＦＥの駆動数を減らし、低消費電力化することができる。なお、本実施の形態では、チャンネル選択テーブルに基づいて使用するチャンネルを選択するようにしたが、使用するチャンネルを選択する方法はこれに限られない。なお、使用開口の少なくとも一部のチャンネルの信号をＡＦＥに通しても、全てのチャンネルを用いる場合と同様に、1ラインが形成されることに変わりはない。
【０１１９】
図１１の説明に戻る。制御回路１６０は、送信受信切り替えスイッチ１４０を介して送受信の切り替え処理を行う。超音波プローブ１０は、出射した超音波ビームが対象物で反射し、帰ってきた受信波を受信する。送信受信切り替えスイッチ１４０は、ステップＳ１３０で選択されたチャンネルで受信された信号のみを受信処理部１２０に通す。そして、受信回路１２１は、チャンネル毎の受信波（アナログ信号）を、デジタルの受信信号に変換し、フィルター回路１２３に出力する（ステップＳ１３１）。
【０１２０】
フィルター回路１２３は、受信信号に対してバンドパスフィルター処理を行う（ステップＳ１３６）。制御回路１６０は、フィルター回路１２３から出力された信号をメモリー１２５に保存する（ステップＳ１３７）。これらの処理は、ステップＳ１２０、Ｓ１２２の処理と同一である。
【０１２１】
ＭＶＢ処理部１３１は、メモリー１２５に保存された信号に対して、チャンネル毎に異なるウェイトを算出して、算出したウェイトを用いて重みづけ加算処理を行う、いわゆるＭＶＢ処理を行う（ステップＳ１３８〜Ｓ１３９）。具体的には、受信フォーカス処理部１３２は、各チャンネルで受信した信号の位相がそろうように、各チャンネルで受信した信号にディレイ時間（遅延時間）を与え、ディレイ時間後における各チャンネルの出力信号を算出する。空間平均法処理部１３３は、受信フォーカス処理部１３２が算出した出力信号に対して空間平均法という処理を行う。そして、ウェイト計算部１３４は、各超音波トランスデューサー素子１２の出力にかけるウェイトを算出する（ステップＳ１３８）。
【０１２２】
そして、重みづけ加算部１３５は、ステップＳ１３８で算出されたウェイトを用いて、各チャンネルの信号を加算する（ステップＳ１３９）。これにより、ＭＶＢ処理を終了する。
【０１２３】
対数変換処理部１３７は、各チャンネルの信号を加算した結果に対して対数変換処理を行う（ステップＳ１４０）。ゲイン・ダイナミックレンジ調整部１３８は、信号強度及び関心領域を調整する（ステップＳ１４２）。ＳＴＣ１３９は、深さに応じて増幅度（明るさ）を補正する（ステップＳ１４４）。
【０１２４】
制御回路１６０は、ステップＳ１１２〜Ｓ１４４において処理の対象となった超音波トランスデューサー素子群の走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さいか否かを判断する（ステップＳ１４６）。走査線数Ｌは、図３に示すような超音波トランスデューサーデバイスを構成する超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ６４の数であり、図３に示す例ではＮは６４である。
【０１２５】
走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さい場合（ステップＳ１４６でＹＥＳ）は、制御回路１６０は、現在の走査線番号ｌに１を追加して、走査線番号ｌを更新し、ステップＳ１１２に処理を戻す（ステップＳ１４８）。
【０１２６】
走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さくない場合（ステップＳ１４６でＮＯ）は、走査線番号ｌが走査線数Ｌと一致する場合、すなわちすべての超音波トランスデューサー素子群ＵＧにおいて超音波パルスの送受信が終了した場合である。この場合には、ＤＳＣ１５０は、走査変換処理を行ってＢモード画像データ（表示用画像データ）を生成して表示部２１に出力する（ステップＳ１５０）。表示部２１は、生成された表示用画像データを表示する（ステップＳ１５２）。これにより、図１０に示す処理を終了する。
【０１２７】
本実施の形態によれば、低消費電力モードでは受信処理部、すなわちＡＦＥの駆動数を減らすことで、消費電力を抑えることができる。また、低消費電力モードにおいては、ＭＶＢ処理を行うため、チャンネル数を減らすことによる画像の品質劣化を抑えることができる。
【０１２８】
また、本実施の形態によれば、通常モードにおいてＢモードの画像を表示させることができるため、従来の超音波測定装置との互換性を維持することができる。
【０１２９】
また、本実施の形態によれば、低消費電力モードにおいて周波数によって適切なチャンネルを選択するため、効果的にグレーティングローブの発生を抑えることができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態では、リニアスキャンを例に説明しため、低消費電力モードにおいて使用開口の８チャンネルの中から使用するチャンネルを選択した。それに対し、セクタスキャンの場合は、全開口を使用（使用開口は６４チャンネル）し、ビームの方向を変えながらラインを生成していく。したがって、全開口（例えば６４チャンネル）の中から使用するチャンネルを選択するようにすれば、本実施の形態をセクタスキャンに適用することができる。
【０１３１】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施形態に係る超音波測定装置１は、低消費電力モードにおいて一部のチャンネルを使用することでチャンネル数を減らして受信処理部に入力したが、受信処理部に入力する信号の数を減らす方法はこれに限られない。
【０１３２】
第２の実施形態に係る超音波測定装置２は、複数のチャンネルの信号を加算して受信処理部に入力することで、受信処理部に入力する信号の数を減らすものである。以下、超音波測定装置２について説明する。
【０１３３】
図１５は、超音波測定装置２において、超音波測定装置本体２０内に設けられた制御部２２の機能構成の一例を示すブロック図である。超音波測定装置２の構成と超音波測定装置１の構成との差異は、超音波測定装置２は加算回路１４２を有しているが、超音波測定装置１は加算回路を有していない点であるため、ここでは加算回路１４２について説明する。超音波測定装置１の構成と同一の部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１３４】
加算回路１４２は、送信受信切り替えスイッチ１４０と、受信処理部１２０との間に設けられる。加算回路１４２は、複数チャンネルで受信された受信信号を加算し、１つのチャンネルの受信信号として受信処理部１２０に入力する。加算回路１４２に入力するチャンネルは、チャンネル選択部１７０により選択される。加算回路１４２の詳細については、後に詳述する。
【０１３５】
以下、超音波測定装置２が行う処理について説明する。超音波測定装置１が行う処理と、超音波測定装置２が行う処理とは、低消費電力モードの場合の処理が異なるため、超音波測定装置２が行う低消費電力モードの場合の処理について説明する。なお、超音波測定装置１の処理と同一の部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１３６】
図１６は、低消費電力モードにおける画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３７】
制御回路１６０は、走査線番号ｌを１に初期設定（ｌ＝１）する（ステップＳ１１０）。
制御回路１６０は、ステップＳ１１０で初期設定された走査線番号ｌ又は後述するステップＳ１４８で更新された走査線番号ｌのチャンネルに対応する使用開口の全チャンネルから超音波パルスの送信を行う（ステップＳ１１２〜ステップＳ１１６）。
【０１３８】
次に、受信処理を行う（ステップＳ１３４）。以下、ステップＳ１３４の処理について説明する。
【０１３９】
制御回路１６０は、送信受信切り替えスイッチ１４０を介して送受信の切り替え処理を行う。超音波プローブ１０は、出射した超音波ビームが対象物で反射し、帰ってきた受信波を受信する。チャンネル選択部１７０は、選択したチャンネル（ここでは全てのチャンネル）で受信した信号を２つずつ１つの加算回路１４２に通し、加算回路１４２は、複数（ここでは２つ）のチャンネルの信号を加算して受信処理部１２０に通す。
【０１４０】
図１７は、加算回路１４２が複数のチャンネルの受信信号を加算することを説明する図であり、（Ａ）は加算回路１４２が加算しない場合、すなわち通常モードの場合を示し、（Ｂ）は加算回路１４２が２つのチャンネルの受信信号を加算する場合を、すなわち低消費電力モードの場合を示す。
【０１４１】
図１７（Ａ）に示す場合では、各チャンネルの受信信号は、加算回路１４２を通過しないで、そのまま受信処理部１２０に入力される。これは、図１２、１３（Ａ）に示す場合と同一である。
【０１４２】
図１７（Ｂ）に示す場合では、加算回路１４２は隣接する２つのチャンネルの信号を加算し、加算された信号は１つのチャンネルの信号として受信処理部１２０に入力される。したがって、８個のチャンネルで受信した受信信号は、４つのチャンネルで受信した受信信号として受信処理部１２０に入力される。これにより、チャンネルの数が疑似的に減らされ、受信処理部１２０に入力される信号の数が減らされる。
【０１４３】
また、図１７（Ｂ）に示す場合では、加算回路１４２により加算された信号は、加算された信号の基となる信号を受信した２つのチャンネルのうちの一方（図１７（Ｂ）においては右側のチャンネル）で受信したものとして受信処理部１２０に入力される。これにより、チャンネルが選択される。
【０１４４】
このように、受信処理部１２０に入力される信号の数を減らすことで、消費電力の高いＡＦＥの駆動数を減らし、低消費電力化することができる。また、信号を加算することで、入力される信号の音圧が維持できるため、受信感度を維持することができる。
【０１４５】
なお、図１７（Ｂ）では、全てのチャンネルの受信信号を加算回路１４２に入力したが、必ずしも全てのチャンネルの信号を加算する必要はなく、少なくとも一部のチャンネルの受信信号を加算回路１４２に入力するようにしてもよい。例えば、使用開口の中央側にある４個のチャンネルの信号は、そのまま受信処理部１２０に入力し、使用開口の両端側にある２個ずつ、計４個のチャンネルの信号は、それぞれ加算回路１４２によりそれぞれ１個のチャンネルの信号として受信処理部１２０に入力してもよい。
【０１４６】
また、図１７（Ｂ）では、２つのチャンネルの信号を１個の加算回路１４２に入力したが、３個以上のチャンネルの信号を１個の加算回路１４２に入力するようにしてもよい。
【０１４７】
また、図１７（Ｂ）では、複数のチャンネルの信号を加算することで、素子ピッチが広くなっている。送信する超音波の周波数に応じて、グレーティングローブが発生しないように、１つの加算回路１４２に入力するチャンネルの数を設定するようにしてもよい。
【０１４８】
そして、受信回路１２１は、チャンネル毎の受信波（アナログ信号）を、デジタルの受信信号に変換し、フィルター回路１２３に出力する。
【０１４９】
フィルター回路１２３は、受信信号に対してバンドパスフィルター処理を行う（ステップＳ１３６）。制御回路１６０は、フィルター回路１２３から出力された信号をメモリー１２５に保存する（ステップＳ１３７）。これらの処理は、ステップＳ１２０、Ｓ１２２の処理と同一である。
【０１５０】
ＭＶＢ処理部１３１は、メモリー１２５に保存された信号に対して、超音波トランスデューサー素子１２毎に異なるウェイトを算出して、算出したウェイトを用いて重みづけ加算処理を行う、いわゆるＭＶＢ処理を行う（ステップＳ１３８〜Ｓ１３９）。
【０１５１】
対数変換処理部１３７は、各超音波トランスデューサー素子１２の信号を加算した結果に対して対数変換処理を行う（ステップＳ１４０）。ゲイン・ダイナミックレンジ調整部１３８は、信号強度及び関心領域を調整する（ステップＳ１４２）。ＳＴＣ１３９は、深さに応じて増幅度（明るさ）を補正する（ステップＳ１４４）。
【０１５２】
制御回路１６０は、ステップＳ１１２〜Ｓ１４４において処理の対象となった超音波トランスデューサー素子群の走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さいか否かを判断する（ステップＳ１４６）。
【０１５３】
走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さい場合（ステップＳ１４６でＹＥＳ）は、制御回路１６０は、現在の走査線番号ｌに１を追加して、走査線番号ｌを更新し、ステップＳ１１２に処理を戻す（ステップＳ１４８）。
【０１５４】
走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さくない場合（ステップＳ１４６でＮＯ）は、走査線番号ｌが走査線数Ｌと一致する場合、すなわちすべての超音波トランスデューサー素子群ＵＧにおいて超音波パルスの送受信が終了した場合である。この場合には、ＤＳＣ１５０は、走査変換処理を行ってＢモード画像データ（表示用画像データ）を生成して表示部２１に出力する（ステップＳ１５０）。表示部２１は、生成された表示用画像データを表示する（ステップＳ１５２）。これにより、図１０に示す処理を終了する。
【０１５５】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、低消費電力モードでは受信処理部１２０、すなわちＡＦＥの駆動数を減らすことで、消費電力を抑えることができる。また、低消費電力モードにおいては、ＭＶＢ処理を行うため、超音波トランスデューサー素子１２数を減らすことによる画像の品質劣化を抑えることができる。
【０１５６】
また、本実施の形態によれば、加算処理を行って受信処理部に入力される信号の数を減らすため、信号の音圧が維持でき、したがって受信感度を維持することができる。
【０１５７】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、本発明は、超音波測定装置に限らず、超音波測定装置において行う画像処理方法、超音波測定装置に画像処理方法を行わせるプログラム、プログラムが格納された記憶媒体等として提供することもできる。
【符号の説明】
【０１５８】
１、２：超音波測定装置、１０：超音波プローブ、１１：超音波トランスデューサーデバイス、１２：超音波トランスデューサー素子、１５：ケーブル、２０：超音波測定装置本体、２１：表示部、２２：制御部、３０：圧電体層、３１：第１電極層、３２：第２電極層、４０：開口、５０：振動膜、６０：基板、１１０：送信処理部、１１１：送信パルス発生器、１１３：送信遅延回路、１２０：受信処理部、１２１：受信遅延回路、１２３：フィルター回路、１２５：メモリー、１３０：画像処理部、１３１：ＭＶＢ処理部、１３２：受信フォーカス処理部、１３３：空間平均法処理部、１３４：ウェイト計算部、１３５：重みづけ加算部、１３６：検波処理部、１３７：対数変換処理部、１３８：ゲイン・ダイナミックレンジ調整部、１３９：ＳＴＣ、１４０：送信受信切り替えスイッチ、１４２：加算回路、１５０：ＤＳＣ、１６０：制御回路、１７０：チャンネル選択部、２２１：ＣＰＵ、２２２：ＲＡＭ、２２３：ＲＯＭ、２２５：Ｉ／Ｆ回路、２２６：通信装置、２２７：バス、ＣＬｉ：コモン電極線、ＤＬ：駆動電極線、ＵＥ：超音波トランスデューサー素子、ＵＧ：超音波トランスデューサー素子群
【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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