(57)【要約】  【課題】素子の一部で信号を正しく受信できない場合でも、適応型ビームフォーミングの効果の低下を防ぐ。  【解決手段】超音波測定装置は、対象物に対して送信された超音波についての超音波エコーを、複数のチャンネルを有する超音波素子アレイを介して前記チャンネル毎の受信信号として受信する受信処理部と、前記チャンネル毎にエラーを検出するエラー検出部と、前記エラーが検出されたエラーチャンネル以外の正常チャンネル毎の受信信号を、前記正常チャンネル毎の受信信号に応じた重みで、重み付き加算する信号処理部と、前記重み付き加算が行われた信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を有する。【選択図】図５
2015053961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対して送信された超音波についての超音波エコーを、複数のチャンネルを有する超音波素子アレイを介して前記チャンネル毎の受信信号として受信する受信処理部と、
前記チャンネル毎にエラーを検出するエラー検出部と、
前記エラーが検出されたエラーチャンネル以外の正常チャンネル毎の受信信号を、前記正常チャンネル毎の受信信号に応じた重みで、重み付き加算する信号処理部と、
前記重み付き加算が行われた信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、
を有する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、
前記受信処理部は、１ラインの画像を生成するための超音波が送信される度に、当該送信された超音波についての超音波エコーを、前記チャンネル毎の受信信号として受信し、
前記エラー検出部は、前記チャンネル毎の受信信号が受信される度に、前記チャンネル毎のエラーを検出し、
前記信号処理部は、前記チャンネル毎の受信信号が受信される度に、前記重み付き加算を行い、
前記画像生成部は、前記チャンネル毎の受信信号が受信される度に、画像を生成する、
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波測定装置であって、
前記エラー検出部は、前記受信されたチャンネル毎の受信信号の値に基づいて、受信信号の値が相対的に低いチャンネルをエラーチャンネルとして検出する、
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波測定装置であって、
前記エラー検出部は、前記受信されたチャンネル毎の受信信号のうち、前記超音波アレイを含む超音波プローブ内の特定の対象物からの反射信号の値に基づいて、反射信号の値が相対的に低いチャンネルをエラーチャンネルとして検出する、
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の超音波測定装置であって、
前記エラー検出部は、前記受信されたチャンネル毎の受信信号の値に基づいて、受信信号の値が所定値よりも小さいチャンネルをエラーチャンネルとして検出する、
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、
前記信号処理部は、
前記検出されたエラーチャンネルの数が所定数以下であるか否かを判定し、
前記検出されたエラーチャンネルの数が前記所定数以下である場合には、前記正常チャンネル毎の受信信号を、前記正常チャンネル毎の受信信号に応じた重みで、重み付き加算し、
前記検出されたエラーチャンネルの数が前記所定数以下でない場合には、前記エラーチャンネルおよび前記正常チャンネルの全チャンネル毎の受信信号を、予め定められた固定の重みで、重み付き加算する、
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
前記信号処理部は、前記各正常チャンネルの重みと、前記各正常チャンネルの受信信号と、を乗算した値の分散が最小となる前記各正常チャンネルの重みを、前記受信信号に応じた重みとして求める、
ことを特徴とする超音波測定装置。
【請求項８】
対象物に対して送信された超音波についての超音波エコーを、複数のチャンネルを有する超音波素子アレイを介して前記チャンネル毎の受信信号として受信する受信処理部と、
前記チャンネル毎にエラーを検出するエラー検出部と、
前記エラーが検出されたエラーチャンネル以外の正常チャンネル毎の受信信号を、前記正常チャンネル毎の受信信号に応じた重みで、重み付き加算する信号処理部と、
前記重み付き加算が行われた信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、
前記生成された画像を表示する表示部と、
を有することを特徴とする超音波画像装置。
【請求項９】
対象物に対して送信された超音波についての超音波エコーを、複数のチャンネルを有する超音波素子アレイを介して前記チャンネル毎の受信信号として受信する受信処理ステップと、
前記チャンネル毎にエラーを検出するエラー検出ステップと、
前記エラーが検出されたエラーチャンネル以外の正常チャンネル毎の受信信号を、前記正常チャンネル毎の受信信号に応じた重みで、重み付き加算する信号処理ステップと、
前記重み付き加算が行われた信号に基づいて画像を生成する画像生成ステップと、
を含む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】
超音波測定装置において、送信した超音波についての超音波エコーの受信波に対して、適応型ビームフォーミングを行う技術が知られている。適応型ビームフォーミングは、所望の方向からの受信波の感度を最大化したり、所望の方向以外の方向からの不要波の感度を最小化したりすることができる。すなわち、適応的に受信波の感度特性を変化させ、方位分解能を向上することができる。
【０００３】
適応型ビームフォーミングの例として、特許文献１には、入力された超音波信号を観測空間上で複数の領域に分割し、領域別の加重値を計算し、それぞれの画素に対する画素加重値を計算し、ビーム形成値を計算する超音波ビーム形成方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７０８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、超音波の受信を行う超音波トランスデューサー素子の一部で信号を正しく受信できない場合には、正しく感度特性を求めることができず適応型ビームフォーミングの効果を得ることができないという問題がある。素子が信号を正しく受信できないとは、例えば、素子自体や素子を制御する回路などに故障が発生した場合や、素子と被検体の間に気泡等の超音波を反射する障害物が存在する場合などである。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、素子の一部で信号を正しく受信できない場合でも、適応型ビームフォーミングの効果の低下を防ぐ技術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】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明の第一の態様は、対象物に対して送信された超音波についての超音波エコーを、複数のチャンネルを有する超音波素子アレイを介して前記チャンネル毎の受信信号として受信する受信処理部と、前記チャンネル毎にエラーを検出するエラー検出部と、前記エラーが検出されたエラーチャンネル以外の正常チャンネル毎の受信信号を、前記正常チャンネル毎の受信信号に応じた重みで、重み付き加算する信号処理部と、前記重み付き加算が行われた信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を有することを特徴とする超音波測定装置である。本発明の第一の態様によれば、エラーチャンネルを検出し、エラーチャンネル以外の正常チャンネルの受信信号に対して、各正常チャンネルの受信信号に応じた重み付き加算処理を実行する。これにより、エラーチャンネルがある場合であっても、エラーチャンネルの受信信号の影響を避け、適応型ビームフォーミング等の重み付き加算処理の効果の低下を防ぐことができる。
【０００８】
前記受信処理部は、１ラインの画像を生成するための超音波が送信される度に、当該送信された超音波についての超音波エコーを、前記チャンネル毎の受信信号として受信し、前記エラー検出部は、前記チャンネル毎の受信信号が受信される度に、前記チャンネル毎のエラーを検出し、前記信号処理部は、前記チャンネル毎の受信信号が受信される度に、前記重み付き加算を行い、前記画像生成部は、前記チャンネル毎の受信信号が受信される度に、画像を生成する、ことを特徴としていてもよい。これにより、各チャンネルの経年劣化などにより発生する故障等を精度よく検出することができる。また、各ラインについて、正常チャンネルの受信信号に対して適応型ビームフォーミングが実行されるため、適応型ビームフォーミングの効果を低下しにくくすることができる。
【０００９】
前記エラー検出部は、前記受信されたチャンネル毎の受信信号の値に基づいて、受信信号の値が相対的に低いチャンネルをエラーチャンネルとして検出する、ことを特徴としていてもよい。これにより、チャンネル全体に経年劣化等が生じても、精度よくエラーチャンネルを検出することができる。
【００１０】
前記エラー検出部は、前記受信されたチャンネル毎の受信信号のうち、前記超音波アレイを含む超音波プローブ内の特定の対象物からの反射信号の値に基づいて、反射信号の値が相対的に低いチャンネルをエラーチャンネルとして検出する、ことを特徴としていてもよい。これにより、外部環境等の影響を受けずに、精度よくエラーチャンネルを検出することができる。
【００１１】
前記エラー検出部は、前記受信されたチャンネル毎の受信信号の値に基づいて、受信信号の値が所定値よりも小さいチャンネルをエラーチャンネルとして検出する、ことを特徴としていてもよい。これにより、他のチャンネルとの相対的な比較を行うための演算処理が不要となり、エラー検出の処理時間を減らすことができる。
【００１２】
前記信号処理部は、前記検出されたエラーチャンネルの数が所定数以下であるか否かを判定し、前記検出されたエラーチャンネルの数が前記所定数以下であると判定された場合には、前記正常チャンネル毎の受信信号を、前記正常チャンネル毎の受信信号に応じた重みで、重み付き加算し、前記検出されたエラーチャンネルの数が前記所定数以下でないと判定された場合には、前記エラーチャンネルおよび前記正常チャンネルの全チャンネル毎の受信信号を、予め定められた固定の重みで、重み付き加算する、ことを特徴としていてもよい。これにより、適応型ビームフォーミング等の重み付き加算を実行するとしたら却って分解能が低下する場合に、通常のビームフォーミングにより分解能を向上することができる。
【００１３】
前記信号処理部は、前記各正常チャンネルの重みと、前記各正常チャンネルの受信信号と、を乗算した値の分散が最小となる前記各正常チャンネルの重みを、前記受信信号に応じた重みとして求める、ことを特徴としていてもよい。これにより、各チャンネルの重みを到来波に応じて変えることができる。
【００１４】
上記の課題を解決するための本発明の第二の態様は、対象物に対して送信された超音波についての超音波エコーを、複数のチャンネルを有する超音波素子アレイを介して前記チャンネル毎の受信信号として受信する受信処理部と、前記チャンネル毎にエラーを検出するエラー検出部と、前記エラーが検出されたエラーチャンネル以外の正常チャンネル毎の受信信号を、前記正常チャンネル毎の受信信号に応じた重みで、重み付き加算する信号処理部と、前記重み付き加算が行われた信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、前記生成された画像を表示する表示部と、を有することを特徴とする超音波画像装置である。これにより、エラーチャンネルがある場合であっても、エラーチャンネルの受信信号の影響を避け、適応型ビームフォーミング等の重み付き加算処理の効果の低下を防ぐことができる。その結果、方位分解能を向上した超音波画像を得ることができる。
【００１５】
上記の課題を解決するための本発明の第三の態様は、対象物に対して送信された超音波についての超音波エコーを、複数のチャンネルを有する超音波素子アレイを介して前記チャンネル毎の受信信号として受信する受信処理ステップと、前記チャンネル毎にエラーを検出するエラー検出ステップと、前記エラーが検出されたエラーチャンネル以外の正常チャンネル毎の受信信号を、前記正常チャンネル毎の受信信号に応じた重みで、重み付き加算する信号処理ステップと、前記重み付き加算が行われた信号に基づいて画像を生成する画像生成ステップと、を含むことを特徴とする超音波測定方法である。これにより、エラーチャンネルがある場合であっても、エラーチャンネルの受信信号の影響を避け、適応型ビームフォーミング等の重み付き加算処理の効果の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る超音波画像装置の外観の一例を示す図である。
【図２】超音波トランスデューサー素子の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）の構成の一例を示す図である。
【図４】超音波トランスデューサー素子群ＵＧ（ＵＧ１〜ＵＧ６４）の構成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】メモリーに格納される各チャンネルのデータの構造の一例を説明する図である。
【図７】制御部の機能を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。
【図８】各チャンネルに届く信号の遅延を説明する図である。
【図９】空間平均法におけるサブ開口を説明する図である。
【図１０】超音波画像装置により実現される処理の一例を示すフローチャート（その１）である。
【図１１】超音波画像装置により実現される処理の一例を示すフローチャート（その２）である。
【図１２】超音波画像装置により実現される処理の一例を示すフローチャート（その３）である。
【図１３】超音波画像装置により実現される処理の一例を示すフローチャート（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波画像装置の外観の一例を示す図である。超音波画像装置１は、例えばハンディタイプの装置であり、超音波プローブ１０と、超音波画像装置本体２０とを有する。超音波プローブ１０と超音波画像装置本体２０とは、ケーブル１５により接続される。なお、超音波画像装置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、超音波プローブが装置本体に内蔵された一体型でもよい。
【００１９】
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ともに、超音波ビームによる超音波エコーを受信する。
【００２０】
また、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の超音波の送受信が行われる側に、音響整合層と音響レンズとを有する（いずれも不図示）。音響整合層は、対象物の表面からの超音波の反射を少なくして効率よく超音波を対象物に入射するための部材である。音響レンズは、超音波トランスデューサーデバイス１１から出射された超音波ビームが広がるのを防ぎスライス方向に集束させるための部材である。
【００２１】
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。
【００２２】
図２に、超音波トランスデューサー素子の構成の一例を示す。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
第２電極層３２は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体層３０の少なくとも一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。
【００２８】
超音波トランスデューサー素子１２の下部電極（第１電極）は、第１電極層３１により形成され、上部電極（第２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。
【００２９】
開口４０は、基板６０（シリコン基板）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。
【００３０】
振動膜（メンブレン）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。
【００３１】
図３に、超音波トランスデューサーデバイス（素子チップ）の構成の一例を示す。本構成例の超音波トランスデューサーデバイス１１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。ｎ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。ｍ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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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（第ｉのチャンネル）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が有する第１の電極（例えば下部電極）に接続される。
【００３６】
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。
【００３７】
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≦ｎ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第２の電極（例えば上部電極）に接続される。
【００３８】
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は一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。
【００３９】
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に印加され、所定の周波数の超音波が放射される。
【００４０】
なお、超音波トランスデユーサー素子の配置は、図３に示すマトリックス配置に限定されず、隣接する２例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。
【００４１】
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。
【００４２】
図１の説明に戻る。超音波画像装置本体２０には、表示部２１が設けられる。表示部２１は、超音波画像装置本体２０内に設けられた制御部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には、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー等の表示装置を用いることができる。
【００４３】
図５は、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とを有する。なお、本実施の形態では、制御部２２は超音波画像装置本体２０に設けられているが、制御部２２の少なくとも一部の構成は、超音波プローブ１０内に設けられていてもよい。
【００４４】
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とを有する。
【００４５】
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。
【００４６】
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に、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させる。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。
【００４７】
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、使用開口をずらしながら各ラインを生成していく。使用開口は、例えば８チャンネルとすることができる。なお、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。セクタスキャンの場合は、全開口を使用開口として使用し、ビームの方向を変えながら各ラインを生成していく。
【００４８】
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。
【００４９】
受信処理部１２０は、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）を受信する処理を行う。受信処理部１２０は、受信回路１２１と、フィルター回路１２３と、メモリー１２５とを有する。
【００５０】
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制御は、後述の画像処理部１３０にて行われる。
【００５１】
フィルター回路１２３は、受信回路１２１から出力されたチャンネル毎の受信信号に対して、帯域通過フィルターなどによりフィルター処理を行い、雑音を除去する。そして、フィルター回路１２３は、フィルター処理が適用されたチャンネル毎の受信信号を、メモリー１２５に出力する。
【００５２】
メモリー１２５は、フィルター回路１２３から出力されたチャンネル毎の受信信号を、チャンネル毎に記憶する。メモリー１２５の機能は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置を利用することにより実現できる。
【００５３】
図６は、メモリーに格納される各チャンネルのデータの構造の一例を説明する図である。メモリー１２５は、一回の超音波の送信とそれに対する超音波エコーの受信波を、Ｍ個のチャンネルそれぞれについて、Ｎ個のサンプル受信信号の波形データとして格納する。なお、Ｍは使用開口のチャンネル総数であり、Ｎはサンプリング総数である。サンプリング総数は、例えば、超音波画像装置１の規定のサンプリング周波数（例えば、５０ＭＨｚ）と、一回の受信波の観測時間により決まる。
【００５４】
図５の説明に戻る。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）、フィルター回路、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタルコンバータ）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。
【００５５】
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の内部のＭＶＢ処理部１３２の前段に設け、チャンネル毎の受信信号に対してフィルター処理を施すようにしてもよい。この場合、フィルター回路の機能を、ソフトウェアで実現するようにしてもよい。
【００５６】
画像処理部１３０は、受信処理部１２０のメモリー１２５に格納されている受信信号を取得し、各種の画像処理を行う。画像処理部１３０は、エラー検出部１３１と、ＭＶＢ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｖａｒｉａｎｃｅ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）処理部１３２と、検波処理部１３３と、対数変換処理部１３５と、ゲイン・ダイナミックレンジ調整部１３７と、ＳＴＣ（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）１３９とを有する。なお、ＭＶＢ処理部を信号処理部と呼んでもよい。また、画像処理部１３０の機能のうち画像生成に関する機能（検波処理部１３３、対数変換処理部１３５、ゲイン・ダイナミックレンジ調整部１３７、及びＳＴＣ１３９により実現される。）を、画像生成部と呼んでもよい。
【００５７】
エラー検出部１３１は、メモリー１２５に格納されているチャンネル毎の受信信号に基づいて、各チャンネルのエラーを検出する。エラー検出部１３１の詳細については、後述する。
【００５８】
ＭＶＢ処理部１３２は、メモリー１２５に格納されているチャンネル毎の受信信号のうち、エラー検出部１３１によりエラーが検出されたチャンネル（以下、「エラーチャンネル」ともいう。）以外のチャンネル（以下、「正常チャンネル」ともいう。）の受信信号に基づいて、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。ただし、ＭＶＢ処理部１３２は、エラーチャンネルの数が所定数よりも多い場合には、通常のビームフォーミング処理を行う。そのため、ＭＶＢ処理部１３２は、受信フォーカス処理部１３２１と、空間平均法処理部１３２２と、ウェイト計算部１３２３と、重み付け加算部１３２４と、を有する。ＭＶＢ処理部１３２の詳細については、後述する。
【００５９】
検波処理部１３３は、ＭＶＢ処理後又は通常のビームフォーミング処理後の受信信号に対して、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。
【００６０】
対数変換処理部１３５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。
【００６１】
ゲイン・ダイナミックレンジ調整部１３７は、信号強度及び関心領域を調整する。例えば、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、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。
【００６５】
制御回路１６０は、送信パルス発生器１１１、送信遅延回路１１３、送信受信切り替えスイッチ１４０、受信回路１２１、メモリー１２５、ＭＶＢ処理部１３２等の制御を行う。
【００６６】
以上の超音波画像装置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。超音波画像装置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。
【００６７】
図７は、制御部の機能を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。図７に示すように、制御部２２は、例えば、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、を備えるコンピューターにより実現することができる。
【００６８】
上記の制御部２２の機能の少なくとも一部は、例えば、ＣＰＵ２２１がＲＯＭ２２３又はＨＤＤ２２４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又はＨＤＤ２２４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。
【００６９】
次に、エラー検出部１３１の詳細について説明する。
【００７０】
上述のように、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に加え、音響整合層と音響レンズを備える。ここで、超音波トランスデューサーデバイス１１から送信された超音波は、対象物に対してだけでなく音響レンズなどの超音波プローブ１０内部の部材に対しても反射する。すなわち、超音波トランスデューサーデバイス１１の各チャンネルは、対象物からの反射波だけでなく、音響レンズなどの部材からの反射波も受信する。
【００７１】
そこで、本実施形態では、音響レンズからの反射波の受信信号に基づいて、エラーチャンネルを判断する。例えば、トランスデューサー素子から音響レンズまでの距離をｄ（例えば、２ｍｍ）、音速をｃ（例えば、１０００ｍ／秒）とすると、各チャンネルからの超音波の送信後、２ｄ／ｃマイクロ秒で、各チャンネルに反射波が届くことになる。このように、音響レンズからの反射波が各チャンネルで受信される時間帯は決まっているため、メモリー１２５に格納される各チャンネルの受信信号の各サンプリング点のデータから、音響レンズからの反射波に相当する期間のデータを特定して取得することができる。
【００７２】
ここで、図６で説明したように、使用開口のチャンネルの総数をＭ個、サンプリング総数をＮサンプルとする。また、ｍ（１〜Ｍ）番目のチャンネルの受信信号をｘｍと表し、チャンネルｍにおけるサンプリング点ｎ（１〜Ｎ）における受信信号をｘｍ［ｎ］と表す。また、音響レンズからの反射波に相当する期間（サンプリング点）を、サンプル番号１〜１００とする（ただし、Ｎは１００より十分大きい）。
【００７３】
エラー検出部１３１は、チャンネル毎に、音響レンズからの反射波に相当する期間のデータの合計値Ｓｍを、下記の式（１）により算出する。
【００７４】
2015053961.tif 000003
【００７５】
また、エラー検出部１３１は、各チャンネルの合計値Ｓｍに基づいて、各チャンネル間の標準偏差σを、下記の式（２）により算出する。
【００７６】
2015053961.tif 000004
【００７７】
そして、エラー検出部１３１は、式（３）に示すように、各チャンネルの合計値Ｓｍが、各チャンネルの合計値Ｓｍの平均値を基準に、当該平均値の上側２σより大きいか又は当該平均値の下側２σより小さいかを判定する。合計値Ｓｍが上側２σより大きい又は下側２σより小さい場合、エラー検出部１３１は、当該チャンネルをエラーチャンネルと判断する。なお、エラーの範囲は、２σの範囲に限らず、３σなど他の範囲としてもよい。
【００７８】
2015053961.tif 000005
【００７９】
このようにして、エラー検出部１３１は、各チャンネルにおける音響レンズからの反射波の信号によって定まる相対的な基準値に対して、音響レンズからの反射波の信号が大きい又は小さいチャンネルを、エラーと判断することができる。この方法では、主にチャンネルの故障などを検出することができる。なお、利用する超音波プローブ１０内部の部材は、音響レンズに限られない。また、また、超音波プローブ１０内部の部材に限らず超音波プローブ１０外部の対象物からの反射波に基づいて、エラーチャンネルを特定するようにしもよい。
【００８０】
もちろん、エラー検出の方法は上記の方法に限定されない。例えば、上記の方法では相対的な基準に基づいてエラーを判断するようにしているが、絶対的な基準に基づいてエラーを判断するようにしてもよい。具体的には、音響整合層と音響レンズの音響インピーダンスは既知であるため、音響レンズの超音波の反射強度（反射率）は予め求めることができる。エラー検出部１３１は、チャンネル毎に、音響レンズからの反射波に相当する期間のデータの合計値を求め、反射強度に基づいて定めた所定値（例えば、送信波の強度に反射強度を掛け、さらに係数等により調整した値）よりも小さいか否かを判定する。音響レンズからの反射波の信号が、所定値よりも小さければ、エラーと判断することができる。この方法でも、主にチャンネル素子の故障などを検出することができる。なお、反射波の信号が第二の所定値よりも大きい場合に、エラーと判断するようにしてもよい。また、利用する超音波プローブ１０内部の部材は、音響レンズに限られない。また、超音波プローブ１０外部の対象物の反射強度に基づいて所定値を定め、当該対象物からの反射波に基づいて、エラーチャンネルを特定するようにしもよい。
【００８１】
また、例えば、上記の方法では、音響レンズからの反射波に相当する期間のデータを用いて相対的に各チャンネルのエラーを判定しているが、各チャンネルの全ての受信信号（１〜Ｎ）を用いるようにしてもよい。すなわち、式（１）において、ｎ＝１〜Ｎの合計値Ｓｍを求め、これに基づいて標準偏差σを求めるようにすればよい。この方法では、気泡等の影響により正しく受信波がチャンネルに届かない場合、すなわち、正常に超音波を受信できなかったチャンネルを、エラーチャンネルとして検出することができる。もちろん、チャンネル素子の故障も検出することができる。
【００８２】
次に、ＭＶＢ処理部１３２の詳細について説明する。
【００８３】
ＭＶＢ処理部１３２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。
【００８４】
本実施形態では、ＭＶＢ処理部１３２は、エラー検出部１３１で検出されたエラーチャンネル以外の正常チャンネルについて、ＭＶＢ処理を行う。ＭＶＢ処理では、使用開口のチャンネルＭ個のうち、エラーチャンネルを除いた正常チャンネルの総数をＭ＿ｆｉｘ個とする。また、ｍ（１〜Ｍ＿ｆｉｘ）番目のチャンネルの受信信号をｘ＿ｆｉｘｍと表し、チャンネルｍにおけるサンプリング点ｎ（１〜Ｎ）における受信信号をｘ＿ｆｉｘｍ［ｎ］と表す。
【００８５】
受信フォーカス処理部１３２１は、各正常チャンネルで受信した信号の位相がそろうように、各正常チャンネルで受信した信号に、当該チャンネルに対応する予め定められたディレイ時間（遅延時間）Ｄｍをかける。ある反射体からの反射波は球面上に広がるため、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。
【００８６】
ｍ番目の正常チャンネルの出力信号Ｘｍは数式（４）で求められる。また、各正常チャンネルの出力信号をベクトル表記で表すと、式（５）のようになる。
【００８７】
2015053961.tif 000006
【００８８】
2015053961.tif 000007
【００８９】
図８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、式（６）に示すように幾何学的に求められ、超音波トランスデューサー素子１２の位置ｐｍと、深さ距離Ｚによって決まる。ｃは音速（固定値）である。なお、本図の説明では、ｍは１〜Ｍである。
【００９０】
2015053961.tif 000008
【００９１】
受信フォーカス処理部１３２１で算出された各正常チャンネルの出力信号は、空間平均法処理部１３２２に出力される。
【００９２】
空間平均法処理部１３２２は、Ｍ＿ｆｉｘ個の正常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。
【００９３】
例えば、図９に示すように、正常チャンネル総数がＭ＿ｆｉｘの開口から、チャンネルの数がＳのサブ開口をＫ個（Ｋ＝Ｍ＿ｆｉｘ−Ｓ＋１）取り出す場合を考える。この場合、ｓ番目の各サブ開口の入力ベクトルは、数式（７）のように表せる。
【００９４】
2015053961.tif 000009
【００９５】
なお、空間平均法に加えて、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ってもよい。空間平均法処理部１３２２により処理が行われた信号は、ウェイト計算部１３２３及び重み付け加算部１３２４に出力される。
【００９６】
なお、空間平均法処理部１３２２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１３２１により処理が行われた信号を、ウェイト計算部１３２３及び重み付け加算部１３２４に出力するようにすればよい。
【００９７】
ウェイト計算部１３２３は、各正常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。
【００９８】
まず、空間平均法を用いない場合について説明する。重み付け加算部１３２４により出力される出力ｚは、各正常チャンネルのウェイトｗｍと、受信フォーカス処理部１３２１から出力される各正常チャンネルのディレイ処理後の信号ｘ＿ｆｉｘｍとを乗算して足し合わせた結果であり、式（８）で表わされる。
【００９９】
2015053961.tif 000010
【０１００】
これをベクトル表記で表すと、数式（９）、（１０）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。
【０１０１】
2015053961.tif 000011
【０１０２】
2015053961.tif 000012
【０１０３】
相関行列Ｒは数式（１１）、（１２）で与えられる。
【０１０４】
2015053961.tif 000013
【０１０５】
2015053961.tif 000014
【０１０６】
数式（１１）、（１２）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（１３）、（１４）に示すような条件付き最小化問題を解くと、数式（１５）に示すようにウェイトが求められる。
【０１０７】
2015053961.tif 000015
【０１０８】
2015053961.tif 000016
【０１０９】
2015053961.tif 000017
【０１１０】
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。
【０１１１】
重み付け加算部１３２４は、ウェイト計算部１３２３で算出された各正常チャンネルのウェイトと、受信フォーカス処理部１３２１で算出された各正常チャンネルの受信信号とを用いて、重み付け加算を行う。すなわち、式（８）による演算を行って、出力ｚを得る。重み付け加算部１３２４で算出された信号は、検波処理部１３３に出力される。
【０１１２】
次に、空間平均法を用いる場合について説明する。この場合、相関行列は、数式（１６）のように表せる。
【０１１３】
2015053961.tif 000018
【０１１４】
このとき、最適なウェイトは、式（１７）で求められる。
【０１１５】
2015053961.tif 000019
【０１１６】
重み付け加算部１３２４は、ウェイト計算部１３２３で算出された各正常チャンネルのウェイトと、空間平均法処理部１３２２で算出された各正常チャンネルの受信信号とを用いて、重み付け加算を行う。すなわち、式（１８）による演算を行って、出力ｚを得る。重み付け加算部１３２４で加算された信号は、検波処理部１３３に出力される。
【０１１７】
2015053961.tif 000020
【０１１８】
次に、超音波画像装置により実現される動作の流れを説明する。
【０１１９】
図１０〜図１３は、超音波画像装置により実現される処理の一例を示すフローチャート（その１〜その４）である。なお、図１０〜図１３のフローチャートは、１フレーム分の画像を生成する流れを示している。
【０１２０】
まず、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Ｓ１００）。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。
【０１２１】
次に、制御回路１６０は、ステップＳ１００で初期設定された走査線番号ｌ又は後述するステップＳ１２８で更新された走査線番号ｌに対応する使用開口の全チャンネルを介して、周波数１ｆで位相が０°の超音波パルスの送受信を行う（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６）。例えば、走査線番号「１」のときの使用開口のチャンネルは、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」のときの使用開口のチャンネルは、超音波トランスデューサー素子群ＵＧ２〜ＵＧ９である。走査線番号と対応する使用開口のチャンネルとの関係は、ＲＯＭ等のメモリーに記憶しておけばよい。
【０１２２】
送信パルス発生器１１１は、周波数１ｆで位相が０°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Ｓ１０１）。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Ｓ１０２）、超音波プローブ１０は、ステップＳ１０１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Ｓ１０３）。
【０１２３】
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音響レンズ及び対象物で反射し、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。受信回路１２１は、使用開口の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Ｓ１０４）。
【０１２４】
フィルター回路１２３は、使用開口のチャンネル毎の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Ｓ１０５）。制御回路１６０は、フィルター回路１２３から出力された使用開口のチャンネル毎の受信信号をメモリー１２５に保存する（ステップＳ１０６）。そして、処理をステップＳ１１１に進める（図１１）。
【０１２５】
次に、制御回路１６０はエラー検出部１３１に指示を出し、エラー検出部１３１は、使用開口のチャンネル毎に、ステップＳ１０６でメモリー１２５に保存された受信信号を取得し、取得した受信信号に基づいてエラーを検出する（ステップＳ１１１）。図１２を参照して、ステップＳ１１１の処理を説明する。
【０１２６】
まず、エラー検出部１３１は、チェック対象のチャンネル数及び番号を示すカウンターｉに１を設定するとともに、正常チャンネルの数及び番号を示すカウンターｊに０を設定する（ステップＳ１１１１）。なお、カウンターｉは、走査線番号ｌに対応する使用開口の全チャンネルＭのそれぞれのチャンネルを示す。
【０１２７】
それから、エラー検出部１３１は、ステップＳ１１１１で初期設定されたカウンターｉ又は後述するステップＳ１１１６で更新されたカウンターｉに対応するチャンネルに、エラーがあるか否かを判定する（ステップＳ１１１２）。エラーの検出方法の詳細は上述したとおりである。
【０１２８】
チャンネルｉにエラーがない場合（ステップＳ１１１２でＮＯ）、エラー検出部１３１は、カウンターｊに１を追加してカウンターｊを更新する（ステップＳ１１１３）。また、エラー検出部１３１は、チャンネルｉの受信信号のデータｘｉを取得し、ＲＡＭなどのメモリー上に、正常チャンネルの受信信号のデータｘ＿ｆｉｘｊとして格納する（ステップＳ１１１４）。
【０１２９】
チャンネルｉにエラーがある場合（ステップＳ１１１２でＹＥＳ）、又は、ステップＳ１１１４の後、エラー検出部１３１は、チェック対象のチャンネル番号を示すカウンターｉが、総チャンネル数Ｍよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１１１５）。
【０１３０】
カウンターｉが、総チャンネル数Ｍより小さい場合（ステップＳ１１１５でＹＥＳ）は、エラー検出部１３１は、カウンターｉに１を追加してカウンターｉを更新する（ステップＳ１１１６）。そして、処理をステップＳ１１１２に戻す。
【０１３１】
一方、カウンターｉが、総チャンネル数Ｍより小さくない場合（ステップＳ１１１５でＮＯ）は、すなわちカウンターｉが総チャンネル数Ｍと一致する場合、エラー検出部１３１は、正常チャンネル数Ｍ＿ｆｉｘに、カウンターｊの値を設定する（ステップＳ１１１７）。そして、エラー検出部１３１は、処理をステップＳ１１２（図１１）に進める。
【０１３２】
図１１の説明に戻る。ＭＶＢ処理部１３２は、エラーチャンネル数が所定数以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。具体的には、ＭＶＢ処理部１３２は、ステップＳ１１１７（図１２）で設定された正常チャンネル数Ｍ＿ｆｉｘと、使用開口の総チャンネル数Ｍとの差分（エラーチャンネル数）を計算する。そして、エラーチャンネル数が、所定数以下であるか否かを判定する。所定数には、例えば、適応型ビームフォーミングの効果が十分得られる値を予め設定され、ＲＯＭなどのメモリーに格納されている。
【０１３３】
エラーチャンネル数が所定数以下である場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、ＭＶＢ処理部１３２は、使用開口の全チャンネルのうち、ステップＳ１１１４（図１２）で取得された正常チャンネル毎の受信信号に基づいて、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（ステップＳ１２１）。詳細は上述したとおりである。すなわち、受信フォーカス処理部１３２１は、各正常チャンネルの受信信号に対して各正常チャンネルについて予め定められたディレイ処理を施し、空間平均法処理部１３２２は、受信フォーカス処理部１３２１がディレイ処理を施した信号に対して空間平均法処理を行う。そして、ウェイト計算部１３２３は、各正常チャンネルに対するウェイトを算出し、重み付け加算部１３２４は、算出されたウェイトを用いて、各正常チャンネルの信号を重み付け加算する。
【０１３４】
一方、エラーチャンネル数が所定数を超える場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ＭＶＢ処理部１３２は、使用開口の全チャンネルの受信信号に基づいて、通常のビームフォーミング処理を行う（ステップＳ１２２）。具体的には、受信フォーカス処理部１３２１は、各チャンネルの受信信号に対して各チャンネルについて予め定められたディレイ処理を施し、重み付け加算部１３２４に出力する。そして、重み付け加算部１３２４は、各チャンネルについて予め定められた固定のウェイトを用いて、各チャンネルの信号を重み付け加算する。
【０１３５】
次に、検波処理部１３３は、ステップＳ１２１又はステップＳ１２１でＭＶＢ処理部１３２により出力された走査線番号ｌについての出力信号に対して、絶対値（整流）処理後に、低域通過フィルターをかけて、非変調信号を抽出する、すなわち包絡線検波を行う（ステップＳ１２３）。それから、対数変換処理部１３５は、対数変換処理を行う（ステップＳ１２４）。
【０１３６】
それから、ゲイン・ダイナミックレンジ調整部１３７は、信号強度及び関心領域を調整する（ステップＳ１２５）。それから、ＳＴＣ１３９は、深さに応じて増幅度（明るさ）を補正する（ステップＳ１２６）。
【０１３７】
次に、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が、走査線数Ｌより小さいか否かを判断する（ステップＳ１２７）。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の場合、超音波トランスデューサー素子群ＵＧ１〜ＵＧ６４の数である。
【０１３８】
走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さい場合（ステップＳ１２７でＹＥＳ）は、制御回路１６０は、走査線番号ｌに「１」を追加して、走査線番号ｌを更新する（ステップＳ１２８）。そして、処理をステップＳ１０１（図１０）に戻す。
【０１３９】
一方、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Ｓ１２７でＮＯ）は、すなわち走査線番号ｌが走査線数Ｌと一致する場合、制御回路１６０は画像処理部１３０に指示を出し、画像処理部１３０はステップＳ１２１〜ステップＳ１２６で処理された全ての走査線の信号からフレーム画像を生成し、処理をステップＳ１３１（図１３）に進める。
【０１４０】
ＤＳＣ１５０は、画像処理部１３０により生成された全ての走査線の信号（フレーム画像）に基づいて、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Ｓ１３１）。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Ｓ１３２）。これにより、図１０〜図１３に示すフローチャートの処理が終了する。
【０１４１】
以上、本発明の実施の形態について説明した。本実施形態によれば、素子の一部で信号を正しく受信できない場合でも、適応型ビームフォーミングの効果の低下を防ぐことができる。
【０１４２】
すなわち、本実施形態では、エラーチャンネルを検出し、エラーチャンネル以外の正常チャンネルの受信信号に対して適応型ビームフォーミングを実行する。これにより、正しく信号を受信できていないチャンネルの受信信号の影響を避け、適応型ビームフォーミングの効果（高い方位分解能など）を低下しにくくすることができる。
【０１４３】
また、本実施形態では、１ラインの画像を生成する際に、エラーチャンネルの検出を行う。これにより、素子の経年劣化などにより発生する故障等を精度よく検出することができる。また、各ラインについて、正常チャンネルの受信信号に対して適応型ビームフォーミングが実行されるため、適応型ビームフォーミングの効果を低下しにくくすることができる。
【０１４４】
また、本実施形態では、複数チャンネルの受信信号の値を用いて、相対的にエラーチャンネルを検出する。これにより、チャンネル全体に経年劣化等が生じても、精度よくエラーチャンネルを検出することができる。
【０１４５】
また、本実施形態では、音響レンズといったプローブ内部の特定の部材の反射波を用いて、エラーチャンネルの検出を行う。これにより、外部環境等の影響を受けずに、精度よくエラーチャンネルを検出することができる。
【０１４６】
また、本実施形態では、エラーチャンネルが所定数よりも多い場合には、適応型ビームフォーミングではなく、通常のビームフォーミングを行う。これにより、適応型ビームフォーミングを実行するとしたら却って分解能が低下する場合に、通常のビームフォーミングにより分解能を向上することができる。
【０１４７】
以上、本発明を実施の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、超音波画像装置に限らず、超音波画像装置の画像処理方法、超音波画像装置のプログラム、当該プログラムが格納された記憶媒体など、様々な態様で提供することができる。また、本発明は、超音波画像装置本体２０が表示部２１を有さず、生成した表示用画像データを外部の表示部へ出力する、超音波測定装置として提供することもできる。また、超音波測定装置の画像処理方法、超音波測定装置のプログラム、当該プログラムが格納された記憶媒体など、様々な態様で提供することができる。なお、本発明では、超音波プローブを含めずに、超音波画像装置本体を超音波画像装置と呼んでもよいし、超音波測定装置本体を超音波測定装置と呼んでもよい。
【０１４８】
なお、本発明は、プローブの開口を分割してサブ開口によりラインを生成するリニアスキャン、各チャンネルの遅延時間を調整することにより超音波ビームに角度を付けたセクタスキャン、コンベックス形プローブに使用されるオフセットセクタスキャン等、いずれのスキャン方式についても適用することができる。また、開口合成法といった、ライン毎に送受信を行わないスキャン方式であっても適用することができる。
【符号の説明】
【０１４９】
１：超音波画像装置、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：超音波画像装置本体、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：受信回路、１２３：フィルター回路、１２５：メモリー、１３０：画像処理部、１３１：エラー検出部、１３２：ＭＶＢ処理部、１３２１：受信フォーカス処理部、１３２２：空間平均法処理部、１３２３：ウェイト計算部、１３２４：重み付け加算部、１３３：検波処理部、１３５：対数変換処理部、１３７：ゲイン・ダイナミックレンジ調整部、１３９：ＳＴＣ、１４０：送信受信切替スイッチ、１５０：ＤＳＣ、１６０：制御回路、２２１：ＣＰＵ、２２２：ＲＡＭ、２２３：ＲＯＭ、２２４：ＨＤＤ、２２５：Ｉ／Ｆ回路、２２６：通信装置、２２７：バス、ＣＬ：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、ＶＣＯＭ：コモン電圧、ＶＲ：受信信号、ＶＴ：送信信号
【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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