(57)【要約】【課題】高速化と高分解能化とを両立させた、使い勝手の良い超音波測定装置、超音波画像装置及び超音波測定方法を提供する。【解決手段】超音波エコーを超音波素子アレイで受信した受信信号を固定値の重みで加算して画像を生成し、生成された画像が表示される範囲内に関心領域を設定する。関心領域が取得されると、関心領域に表示される画像の基となるデータについては、超音波素子アレイで受信した受信信号を受信信号に応じた重みで加算して画像生成を行う。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャンネルを備えた超音波素子アレイから対象物に送信された超音波に対する超音波エコーを前記超音波素子アレイで受信した受信信号に基づいて画像を生成する画像処理部と、
前記生成された画像が表示される範囲内に関心領域を設定する関心領域設定部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記関心領域が設定されると、前記関心領域に表示される画像の基となるデータについては、前記複数のチャンネルにおける各チャンネルの受信信号を、当該各チャンネルの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、
前記画像処理部は、前記各チャンネルの受信信号に応じた重みを、前記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３】
複数のチャンネルを備えた超音波素子アレイから対象物に送信された超音波に対する超音波エコーを前記超音波素子アレイで受信した受信信号に基づいて画像を生成する画像処理部と、
前記生成された画像を表示する表示部と、
前記生成された画像が表示される範囲内に関心領域を設定する関心領域設定部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記関心領域が設定されると、前記関心領域に表示される画像の基となるデータについては、前記複数のチャンネルにおける各チャンネルの受信信号を、当該各チャンネルの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
ことを特徴とする超音波画像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波画像装置であって、
前記表示部に表示された画像上における任意の点又は領域の入力を受け付ける領域入力部を備え、
前記関心領域設定部は、前記入力された任意の点又は領域に基づいて関心領域を設定する
ことを特徴とする超音波画像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波画像装置であって、
前記領域入力部は、所望のフレームレートの入力を受け付け、
前記関心領域設定部は、前記所望のフレームレート以上のフレームレートで画像の生成が可能となる大きさで前記関心領域を設定する
ことを特徴とする超音波画像装置。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか一項に記載の超音波画像装置であって、
前記関心領域設定部は、矩形、台形又は扇形の領域を前記関心領域として設定し、当該矩形、台形又は扇形の領域を４隅の座標により特定する
ことを特徴とする超音波画像装置。
【請求項７】
請求項３から５のいずれか一項に記載の超音波画像装置であって、
前記関心領域設定部は、円形又は楕円形の領域を前記関心領域として設定し、当該円形又は楕円形の領域を中心の座標及び径により特定する
ことを特徴とする超音波画像装置。
【請求項８】
請求項４から７のいずれか一項に記載の超音波画像装置であって、
前記表示部は、生成された画像に重ねて又は前記生成された画像に代えて、前記設定された関心領域を示す情報を表示し、
前記領域入力部は、前記関心領域を示す情報の変更入力を受け付け、
前記関心領域設定部は、前記変更入力が受け付けられた関心領域を示す情報に基づいて関心領域を設定する
ことを特徴とする超音波画像装置。
【請求項９】
請求項３から８のいずれか一項に記載の超音波画像装置であって、
前記関心領域に表示される画像の基となるデータ以外のデータについては、前記取得した受信信号をあらかじめ算出していた重みで加算する整相加算回路を備える
ことを特徴とする超音波画像装置。
【請求項１０】
対象物に送信された超音波に対する超音波エコーを受信した受信信号に基づいて画像を生成するステップと、
前記生成された画像が表示される範囲内に関心領域を設定するステップと、
前記関心領域が設定されると、前記関心領域に表示される画像の基となるデータについては、前記受信信号を、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、被検体内を伝播してきた超音波を複数の超音波変換素子で受信することにより得られたアナログ信号を用いて被検体内の画像データを生成する測定装置であって、アナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換部と、デジタル信号に適応型信号処理を行い、画像情報を生成する演算手段と、信号変換部から演算手段に転送されるデジタル信号のデータ量を削減するデータ間引き手段と、を有することで、高速な信号処理を可能とすることが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、複数の音響波受信素子による受信信号の位相を揃える整相部と、位相が揃えられた受信信号を複素信号化する複素信号化部と、複素信号の相関行列を計算する相関行列計算部と、相関行列と予め定められた拘束ベクトルとを用いて受信信号の拘束付最小電力を計算する電力計算部とを有し、相関行列計算部は、所定の周期で前記相関行列を計算して電力計算部に順次出力するものであり、電力計算部は、入力された相関行列のそれぞれを用いた拘束付最小電力計算を並行的に行うものである音響波イメージング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２０１１−５２３７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１７９９８号公報
【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、隣接する素子間のデジタル信号を加算することで、データ量を間引いて計算処理を高速化するが、一定の画質劣化は避けられないという問題がある。
【０００６】
特許文献２に記載の発明では、記憶回路と計算回路を複数持ち、並列演算することで計算速度を改善する方法を提案しているが、回路規模が大きくなり、消費電力が増大したり、発熱したり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、高速化と高分解能化とを両立させた、使い勝手の良い超音波測定装置、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、複数のチャンネルを備えた超音波素子アレイから対象物に送信された超音波に対する超音波エコーを前記超音波素子アレイで受信した受信信号に基づいて画像を生成する画像処理部と、前記生成された画像が表示される範囲内に関心領域を設定する関心領域設定部と、を備え、前記画像処理部は、前記関心領域が設定されると、前記関心領域に表示される画像の基となるデータについては、前記複数のチャンネルにおける各チャンネルの受信信号を、当該各チャンネルの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とを特徴とする。
【０００９】
第一の態様によれば、超音波エコーを超音波素子アレイで受信した受信信号に基づいて画像を生成し、生成された画像が表示される範囲内に関心領域を設定する。関心領域が取得されると、関心領域に表示される画像の基となるデータについては、各チャンネルの受信信号を受信信号に応じた重みで加算して画像生成を行う。これにより、高速化と高分解能化とを両立させ、使い勝手を良くすることができる。
【００１０】
ここで、前記各チャンネルの受信信号に応じた重みを、前記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、方向に拘束をつけて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。
【００１１】
設定されると、前記関心領域に表示される画像の基となるデータについては、前記複数のチャンネルにおける各チャンネルの受信信号を、当該各チャンネルの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とを特徴とする。これにより、高速化と高分解能化とを両立させ、使い勝手を良くすることができる。
【００１２】
ここで、前記表示部に表示された画像上における任意の点又は領域の入力を受け付ける領域入力部を備え、前記関心領域設定部は、前記入力された任意の点又は領域に基づいて関心領域を設定してもよい。これにより、ユーザーが関心領域の位置、大きさ、形状等を選択することができる。
【００１３】
ここで、前記領域入力部は、所望のフレームレートの入力を受け付け、前記関心領域設定部は、前記所望のフレームレート以上のフレームレートで画像の生成が可能となる大きさで前記関心領域を設定してもよい。これにより、ユーザーは任意のフレームレートで画像を生成することができる。
【００１４】
ここで、前記関心領域設定部は、矩形、台形又は扇形の領域を前記関心領域として設定し、当該矩形、台形又は扇形の領域を４隅の座標により特定してもよい。これにより、超音波素子アレイの形態（例えば、リニアスキャンが可能な超音波素子アレイ、コンベックススキャンが可能な超音波素子アレイ等）に応じた形状の関心領域を設定することができる。
【００１５】
ここで、関心領域設定部は、円形又は楕円形の領域を前記関心領域として設定し、当該円形又は楕円形の領域を中心の座標及び径により特定してもよい。これにより、最低限の大きさの関心領域を設定することができる。
【００１６】
ここで、前記表示部は、生成された画像に重ねて又は前記生成された画像に代えて、前記設定された関心領域を示す情報を表示し、前記領域入力部は、前記関心領域を示す情報の変更入力を受け付け、前記関心領域設定部は、前記変更入力が受け付けられた関心領域を示す情報に基づいて関心領域を設定してもよい。これにより、画像の大きさと、関心領域の大きさとを比較でき、ユーザーが容易に関心領域の位置、大きさ、形状等を選択できることができる。
【００１７】
ここで、前記関心領域に表示される画像の基となるデータ以外のデータについては、前記取得した受信信号をあらかじめ算出していた重みで加算する整相加算回路を備えてもよい。これにより、画像を見たときの違和感を減らすことができる。
【００１８】
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、対象物に送信された超音波に対する超音波エコーを受信した受信信号に基づいて画像を生成するステップと、前記生成された画像が表示される範囲内に関心領域を設定するステップと、前記関心領域が取得されると、前記関心領域に表示される画像の基となるデータについては、前記受信信号を、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、高速化と高分解能化とを両立させ、使い勝手を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波画像装置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】超音波画像装置１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】表示部に表示される関心領域を示す情報の一例を示す図である。
【図８】超音波測定装置本体の概略構成の一例を示す図である。
【図９】超音波プローブ１０の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】関心領域の態様を示す図である。
【図１１】帯状の関心領域を設定する場合における関心領域の位置、大きさの特定を示す図である。
【図１２】矩形の関心領域を設定する場合における関心領域の位置、大きさの特定を示す図である。
【図１３】帯状の関心領域を設定する場合における関心領域の位置、大きさの特定を示す図である。
【図１４】円形の関心領域を設定する場合における関心領域の位置、大きさの特定を示す図である。
【図１５】超音波測定装置本体２０の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波画像装置１の概観を示す図である。超音波画像装置１は、例えばハンディタイプの超音波測定装置である。超音波画像装置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、超音波プローブが本体に内蔵された一体型でもよい。
【００２２】
また、超音波画像装置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、全開口を使用し、ビームの方向を変えながらラインを生成していく。以下、超音波画像装置１がリニアスキャンを行う場合を例に説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
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、画像処理部１３０（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、超音波画像装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。超音波プローブ１０内には、主として、送信処理部１１０と、送受信制御回路１１５と、受信処理部１２０とが設けられる。超音波測定装置本体２０内には、主として、画像処理部１３０と、表示制御部１４０とが設けられる。なお、本実施の形態では、受信処理部１２０は超音波プローブ１０内に設けられているが、超音波測定装置本体２０に設けられていてもよい。
【００４６】
送信処理部１１０は、超音波トランスデューサー素子１２から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トランスデューサー素子１２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、超音波トランスデューサー素子１２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】
送受信制御回路１１５は、送信処理部１１０を制御し、所定のフレームレートで超音波トランスデューサー素子１２から対象物に対して超音波を送信させる。所定のフレームレートは、ユーザーにより領域入力部２２から入力（後に詳述）されてもよいし、関心領域設定部１２６で算出（後に詳述）されてもよい。
【００５０】
また、送受信制御回路１１５は、超音波の送受信の切り替え処理を行う。送受信制御回路１１５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する。超音波トランスデューサー素子１２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）を送信時と同じフレームレートで受信し、送受信制御回路１１５は、この結果（受信信号）を受信処理部１２０に通す。
【００５１】
受信処理部１２０は、受信信号を取得して受信処理を行う。受信処理部１２０は、主として、受信遅延回路１２１と、スイッチング回路１２２と、整相加算回路１２３と、転送部１２４、１２５と、関心領域設定部１２６と、受信制御部１２７と、を有する。
【００５２】
受信遅延回路１２１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の遅延をかける。ある反射体からの反射波は球面上に広がるため、受信遅延回路１２１は、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。
【００５３】
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（即ち、画像における深さ）を示す。
【００５４】
【数１】
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【００５５】
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。素子ごとの到達時間Ｄ’mは、式（３）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デバイス１１における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。この素子ごとの到達時間Ｄ’mを、受信開始時間からのディレイ時間Ｄmに変換して使用する。
【００５６】
【数２】
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【００５７】
受信遅延回路１２１は、受信した信号にディレイ時間（遅延時間）Ｄmの遅延をかけた各チャンネルの受信波（アナログ信号）を、デジタルの受信信号に変換し、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。
【００５８】
スイッチング回路１２２は、関心領域設定部１２６（後に詳述）によって関心領域として設定されている領域に表示される画像の基となるデータに関しては、受信遅延回路１２１から出力された受信信号を転送部１２５へ出力する。スイッチング回路１２２は、関心領域設定部１２６（後に詳述）によって関心領域として設定された領域以外の領域に表示される画像の基となるデータに関しては、受信遅延回路１２１から出力された受信信号を整相加算回路１２３に出力する。
【００５９】
整相加算回路１２３は、受信遅延回路１２１から出力された受信信号（２次元データ）を整相加算し、１次元データにする。具体的には、整相加算回路１２３は、あらかじめ算出していたウェイトを用いて、受信遅延回路１２１から出力された各チャンネルの信号を加算する。ここで、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。
【００６０】
転送部１２４は、整相加算回路１２３から出力された１次元データを画像処理部１３０に出力する。転送部１２５は、受信遅延回路１２１から出力された受信信号を画像処理部１３０に出力する。
【００６１】
関心領域設定部１２６は、領域入力部２２（後に詳述）で受け付けた入力に基づいて、画像が表示される範囲内に関心領域を設定する。また、関心領域設定部１２６は、関心領域の大きさに基づいてフレームレートを算出する。関心領域設定部１２６の処理については後に詳述する。
【００６２】
受信制御部１２７は、受信処理部１２０の各機能部を制御する。受信制御部１２７は、関心領域設定部１２６により設定された関心領域に関する情報に基づいてスイッチング回路１２２等を制御する。ここで、関心領域に関する情報とは、関心領域が設定されているか否か（関心領域の有無）、及び関心領域が設定されている場合には関心領域の位置、大きさ等の情報である。受信制御部１２７の処理については、後に詳述する。
【００６３】
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。また、受信制御部１２７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】
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、受信部１３１、１３２と、画像生成部１３３と、高分解能画像生成部１３４と、画像合成部１３５とを含む。
【００６５】
受信部１３１は、転送部１２４から転送された信号を受信する。受信部１３２は、転送部１２５から転送された信号を受信する。
【００６６】
画像生成部１３３は、転送部１２４から転送された１次元データに基づいてＢモード画像を生成する。Ｂモード画像の生成については、すでに一般的であるため、詳細な説明を省略する。
【００６７】
高分解能画像生成部１３４は、関心領域に表示される画像の基となるデータ、即ち転送部１２５から転送されたデータに対して、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処理を行い、ＭＶＢ処理を行った信号に基づいてＢモード画像を生成する。
【００６８】
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。
【００６９】
具体的には、高分解能画像生成部１３４は、まず、転送部１２５から転送された信号（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】
出力ｚは、各チャンネルのウェイトｗmと、受信遅延回路１２１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（遅延時間後の出力信号）とを乗算して足し合わせた結果であり、式（４）で表わされる。
【００７１】
【数３】
2015071028.tif 000005
【００７２】
これをベクトル表記で表すと、数式（５）、（６）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。
【００７３】
【数４】
2015071028.tif 000006
【００７４】
相関行列Ｒは数式（７）、（８）で与えられる。
【００７５】
【数５】
2015071028.tif 000007
【００７６】
数式（７）、（８）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（９）、（１０）に示すような条件付き最小化問題を解くと、数式（１１）に示すようにウェイトが求められる。
【００７７】
【数６】
2015071028.tif 000008
【００７８】
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。そして、高分解能画像生成部１３４は、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。
【００７９】
また、高分解能画像生成部１３４は、加算後の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による処理を行い、非変調信号を抽出する。また、高分解能画像生成部１３４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】
そして、高分解能画像生成部１３４は、Ｌｏｇ圧縮後の入力信号に対して、直流成分を加え、Ｌｏｇ圧縮後の入力信号に対して、任意の数を乗算する。
【００８１】
さらに、高分解能画像生成部１３４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。なお、高分解能画像生成部１３４が行う処理のうち、各チャンネルの信号を加算した後の処理は、画像生成部１３３が行う処理と同一である。
【００８２】
画像合成部１３５は、画像生成部１３３が生成した画像と、高分解能画像生成部１３４が生成した画像とを合成する。例えば、画像合成部１３５は、関心領域設定部１２６により設定された関心領域内に高分解能画像生成部１３４が生成した画像を配置し、その他の領域に画像生成部１３３が生成した画像を配置して、１枚の画像を生成する。また、画像合成部１３５は、合成した画像に対して走査変換処理を行う。例えば、画像合成部１３５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し、変換した画像信号を表示部２１に出力する。これにより、画像が表示部２１に表示される。
【００８３】
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。
【００８４】
また、超音波測定装置本体２０には、領域入力部２２が設けられる。領域入力部２２は、例えばタッチパネルであり、表示部２１の上に重ねて設けられる。領域入力部２２は、表示部２１に表示された関心領域を示す情報に基づいて、関心領域を示す情報の変更入力を受け付ける。ここで、関心領域を示す情報とは、関心領域の位置、大きさ、形状等に関する情報である。なお、領域入力部２２は、タッチパネルに限定されるものではなく、キーボード、マウス等の様々な形態の入力手段を用いることができる。
【００８５】
図７は、表示部２１に表示される関心領域を示す情報の一例である。図７において、ハッチングされた領域は、画像が表示される領域である。関心領域を示す情報が表示されるときには、ハッチングされた領域には、画像が表示されていてもよいし、画像が表示されていなくてもよい。即ち、関心領域を示す情報は、画像に重ねて表示されていてもよいし、画像に代えて表示されてもよい。
【００８６】
図７（Ａ）に示す状態では、関心領域を示す情報として、関心領域の位置及び大きさを示す枠Ｋ１と、関心領域が枠Ｋ１の位置及び大きさの場合のフレームレートである６０ｆｐｓという文字が、表示部２１に表示されている。
【００８７】
図７（Ａ）の枠Ｋ１の４隅には、座標を入力するためのカーソル（黒丸で表示）が表示される。ユーザーにより、領域入力部２２からカーソルの位置変更指示が入力されると、関心領域を示す情報が変更される。
【００８８】
図７（Ｂ）に示す状態は、図７（Ａ）に示す状態から領域入力部２２によりカーソルが移動され、関心領域を示す情報、ここでは関心領域の位置及び大きさを示す枠の大きさが変更された状態を示す。図７（Ｂ）に示す状態では、関心領域の位置及び大きさを示す枠Ｋ２と、関心領域が枠Ｋ２の位置及び大きさの場合のフレームレートである１００ｆｐｓという文字が、表示部２１に表示されている。このように、関心領域の大きさが小さくなることで、フレームレートが高くなることをユーザーに通知することができる。逆に、関心領域の大きさが大きくなると、フレームレートが低くなることがユーザーに通知される。このように、ユーザーは所望のフレームレートを選択することができる。なお、関心領域に応じたフレームレートは、領域入力部２２からの出力に基づいて関心領域設定部１２６で算出される（後に詳述）。
【００８９】
このように構成することで、ユーザーが関心領域の位置、大きさ、形状等を選択することができる。また、画像の大きさと、関心領域の大きさとを比較できるため、ユーザーが容易に関心領域の位置、大きさ、形状等を選択できる。さらに、Ｂモード画像に重ねて関心領域を示す情報を表示することで、ユーザーが関心領域を適切に選択することができる。
【００９０】
なお、領域入力部２２は、関心領域の位置及び大きさを枠という形式で入力することもできるし、関心領域の中心座標を入力することで関心領域の位置を入力することもできる。関心領域の中心座標を入力する場合には、領域入力部２２等を介して関心領域の形状を入力すると、関心領域設定部１２６がこれを取得し、関心領域の位置及び大きさを算出する（後に詳述）。
【００９１】
関心領域の位置及び大きさを示す枠及びフレームレートは、表示制御部１４０により、表示部２１に表示される。表示制御部１４０は、領域入力部２２により座標を入力するためのカーソルが選択されると、カーソルを通り、ｘ方向（図７における横方向）及びｚ方向（図７における縦方向）に平行な２本の線を表示部２１に表示させるようにしてもよい。また、表示制御部１４０は、カーソル位置の入力に用いるために、ｘ方向びｚ方向に平行な２本の線を表示部２１に表示させてもよい。この場合には、領域入力部２２により２本の線が移動入力されると、領域入力部２２は、２本の線が交差した位置をカーソルの位置として入力を受け付ける。表示制御部１４０の機能は一般的であるため、説明を省略する。
【００９２】
なお、本実施の形態は、表示部２１に表示された関心領域を示す情報に基づいて、領域入力部２２が関心領域を示す情報を入力したが、領域入力部２２が関心領域を示す情報を入力する方法はこれに限定されない。例えば、表示部２１に画像が表示され、かつ関心領域を示す情報が表示されていない状態で、領域入力部２２が関心領域を示す情報を入力してもよい。また、領域入力部２２は、表示部２１に何も表示されていない状態で、関心領域を示す情報を入力してもよい。
【００９３】
以上説明した超音波画像装置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。
【００９４】
特に、以上説明した超音波画像装置１では、画像処理部１３０が超音波測定装置本体２０に設けられていたが、画像処理部１３０が超音波プローブ１０に設けられていてもよい。また、以上説明した超音波画像装置１では、受信処理部１２０が超音波プローブ１０に設けられていたが、受信処理部１２０が超音波測定装置本体２０に設けられていてもよい。また、整相加算回路１２３は、受信処理部１２０ではなく、画像処理部１３０における受信部１３１と画像生成部１３３との間に設けられていてもよい。
【００９５】
図８は、超音波測定装置本体２０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、超音波測定装置本体２０は、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０１と、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０２と、不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２０４と、他のユニットを接続するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路２０５と、外部の装置と通信を行う通信装置２０６と、これらを互いに接続するバス２０７と、を備える。
【００９６】
上記の各機能部は、例えば、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０３に格納された所定のプログラムをＲＡＭ２０２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ＲＯＭ２０３にインストールされてもよいし、通信装置２０６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。
【００９７】
次に、本実施形態における、上記構成からなる超音波画像装置１の処理について説明する。
【００９８】
図９は、超音波プローブ１０における処理の流れを示すフローチャートである。
【００９９】
受信制御部１２７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】
そして、受信制御部１２７は、送受信制御回路１１５を介して、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Ｓ１３２で更新された走査線番号ｌに対応する各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）、超音波トランスデューサー素子１２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、送受信制御回路１１５は、送受信の切り替え処理を行う。超音波トランスデューサー素子１２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して、受信した信号を受信処理部１２０に通す（ステップＳ１１６）。
【０１０３】
受信遅延回路１２１は、各チャンネルで受信した信号の位相がそろうように、各チャンネルの受信波に所定のディレイ時間の遅延をかける（ステップＳ１１８）。
【０１０４】
受信制御部１２７は、関心領域設定部１２６により高分解能化処理を行うことが選択されているか否か、即ち領域入力部２２の入力に基づいて関心領域設定部１２６が関心領域を設定したか否かを判断する（ステップＳ１２０）。
【０１０５】
図１０は、関心領域の態様を示す図であり、線でハッチングした部分（図中の領域Ｘ）は、関心領域が設定された領域であり、点でハッチングした部分（図中の領域Ｙ）は、関心領域が設定されておらず、かつＢモード画像を表示する領域であり、ハッチングされていない領域（図中の領域Ｚ）は、関心領域が設定されておらず、かつＢモード画像を表示しない領域である。
【０１０６】
図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、関心領域については高分解能画像を表示し、その他の領域にはＢモード画像を表示する態様である。
【０１０７】
図１０（Ａ）は、走査線に沿って帯状に関心領域が設定されている。この場合には、後に説明する処理の切り替えが容易である。図１０（Ｂ）は、画像表示領域の中央部に矩形状に関心領域が設定されている。この場合には、最低限の大きさの関心領域を設定することができる。図１０（Ｃ）、（Ｄ）は、走査線に直交する方向に帯状に関心領域が設定されている。この場合には、後に説明する処理の切り替えが容易である。図１０（Ｅ）は、画像表示領域の中央部に円形状に関心領域が設定されている。この場合には、最低限の大きさの関心領域を設定することができる。
【０１０８】
なお、図１０（Ｂ）では、長方形の関心領域を設定したが、関心領域の形状は正方形でもよいし、台形でもよい。また、図１０（Ｅ）は、円形の関心領域を設定したが、関心領域の形状は楕円形でもよい。
【０１０９】
図１０（Ｆ）は、図１０（Ｂ）と同様に画像表示領域の中央部に矩形状に関心領域が設定されているが、関心領域内に高分解能画像を表示し、その他の領域にＢモード画像を表示しない態様である。なお、高分解能画像のみを表示する形態における関心領域の位置及び形状は、これに限られない。図１０（Ａ）〜（Ｅ）等に示す様々な関心領域の形態についても、高分解能画像のみを表示する形態とすることができる。関心領域以外の領域にＢモード画像を表示するか否かは、領域入力部２２等の入力部を介して関心領域設定部１２６へ入力することができる。
【０１１０】
次に、領域入力部２２から関心領域の位置を示す情報（関心領域の中心の座標）が入力されたときに、図１０（Ａ）〜（Ｆ）に示すような関心領域を設定する方法を説明する。この場合には、関心領域設定部１２６は、フレームレートに基づいて関心領域の大きさを設定する。フレームレートは、あらかじめ設定された値を用いてもよいし、領域入力部２２等を介して入力を受け付けた値を用いてもよい。なお、超音波伝搬時間は非常に短いため、以下の説明において超音波伝搬時間は考慮しない。
【０１１１】
関心領域が設定されていない場合、即ち画像全体にＢモード画像を表示させる場合に、１枚の画像を生成するための時間Ｔ１は、数式（１２）で表される。画像の総画角数は、縦方向ｚピクセル、横方向ｘピクセルとする。また、Ｂモードで１ピクセルの画像を生成する時間をａ秒とする。
T1 = x ×z ×a [sec]  ・・・（１２）
【０１１２】
画像の全てが関心領域として設定された場合、即ち画像全体に高分解能画像を表示させる場合に、１枚の画像を生成するための時間Ｔ２は、数式（１３）で表される。なお、高分解能画像を１ピクセル生成する時間をｂ（ａ＜ｂ）秒とする。
T2 = x ×z ×b [sec]   ・・・（１３）
【０１１３】
図１０（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、Ｂモード画像と、高分解能画像とを組み合わせる場合に、１枚の画像の生成に要する時間Ｔ３は、Ｂモード画像を表示する画素数をＡピクセル、高分解能画像を表示する画素数をＢピクセルとすると、数式（１４）で表される。なお、x×z=A+Bである。
T3 = ( x×z - B )×a + ( x×z - A )×b
= ( x×z - B）a + ( x×z - ( x×z - B ) ) b
= (x×z) a -B (a - b) [sec]  ・・・（１４）
【０１１４】
したがって、Ｂモード画像と、高分解能画像とを組み合わせた場合のフレームレートを、任意のフレームレート以上とする、即ち、Ｂモード画像と高分解能画像とを組み合わせた場合の画像の生成を任意のフレームレート以上のフレームレートで可能とするためには、数式（１５）の条件を満たすＢの総画素数の範囲で高分解能処理を行えばよい。ここで、Ｔ４は画像全体にＢモード画像を表示した場合の時間に１以上の数を掛けた値であり、任意のフレームレートは１／Ｔ４で示すことができる。
T3 ≦ T4 ・・・（１５）
【０１１５】
これにより、ユーザーが所望するフレームレートを満たしつつ、高分解能処理を行うことができる領域（関心領域）の画素数Ｂが求められる。画素数Ｂが求められると、関心領域設定部１２６は、例えば、関心領域の中心の座標と画素数Ｂとから、関心領域の位置、大きさを特定することができる。以下、関心領域設定部１２６が関心領域の中心の座標と画素数Ｂとから関心領域の位置、大きさを特定する方法について説明する。
【０１１６】
図１０（Ａ）〜（Ｄ）の場合には、関心領域設定部１２６は、高分解能処理を行う領域（関心領域）の画素数Ｂに基づいて、関心領域の４隅の座標を求める。関心領域設定部１２６は、関心領域の中心点を、例えば、領域入力部２２により入力された座標とすることができるし、画像の中心とすることもできる。また、関心領域設定部１２６は、関心領域の中心点の座標と、関心領域の画素数Ｂとに基づいて、関心領域の４隅の座標を求めることができる。関心領域設定部１２６は、４隅の座標により関心領域の位置、大きさを特定する。
【０１１７】
図１１は、図１０（Ａ）に示すような帯状の関心領域を設定する場合における関心領域の位置、大きさの特定を示す図である。関心領域設定部１２６は、ｘ１をＢ／ｚと算出することができる。関心領域設定部１２６は、関心領域の中心の座標が（ｘｃ，ｚｃ）であるとすると、関心領域の４隅の座標を（ｘｃ−ｘ1／２，０）、（ｘｃ＋ｘ1／２，０）、（ｘｃ−ｘ1／２，ｚ）、（ｘｃ＋ｘ1／２，０）と算出することができる。
【０１１８】
図１２は、図１０（Ｂ）に示すような矩形の関心領域を設定する場合における関心領域の位置、大きさの特定を示す図である。関心領域設定部１２６は、関心領域のアスペクト比（ｘ2：ｚ2）が画像全体のアスペクト比（ｘ：ｚ）と同じであるとして、ｘ２×ｚ２がＢを満たすようなｘ2、ｚ2を算出することができる。関心領域設定部１２６は、関心領域の中心の座標が（ｘｃ，ｚｃ）であるとすると、関心領域の４隅の座標を（ｘｃ−ｘ2／２，ｚｃ−ｚ2／２）、（ｘｃ＋ｘ2／２，ｚｃ−ｚ2／２）、（ｘｃ−ｘ2／２，ｚｃ＋ｚ2／２）、（ｘｃ＋ｘ2／２，ｚｃ＋ｚ2／２）と算出することができる。
【０１１９】
図１３は、図１０（Ｃ）、（Ｄ）に示すような帯状の関心領域を設定する場合における関心領域の位置、大きさの特定を示す図である。関心領域設定部１２６は、ｚ3がＢ／ｘであると算出できる。したがって、関心領域設定部１２６は、図１０（Ｃ）の場合の関心領域の４隅の座標が（０，０）、（ｘ，０）、（０，ｚ3）、（ｘ，ｚ3）と算出することができる。また、関心領域設定部１２６は、図１０（Ｄ）の場合の関心領域の４隅の座標が（０，ｚ−ｚ3）、（ｘ，ｚ−ｚ3）、（０，ｚ）、（ｘ，ｚ）と算出することができる。
【０１２０】
図１４は、図１０（Ｅ）に示すような円形の関心領域を設定する場合における関心領域の位置、大きさの特定を示す図である。関心領域設定部１２６は、半径及び関心領域の周縁の座標を算出し、中心の座標と共に図示しないメモリーに保存する。関心領域設定部１２６は、中心の座標及び半径により関心領域の位置、大きさを特定する。
【０１２１】
図１０（Ｅ）の場合には、関心領域設定部１２６は、図１４に示すように、πｒ2がＢを満たすｒを算出することができる。関心領域設定部１２６は、関心領域の中心の座標が（ｘｃ，ｚｃ）であるとすると、関心領域の周縁の座標を（ｘｃ＋ｒｃｏｓθ，ｚｃ＋ｒｓｉｎθ）と算出することができる。ここで、θは、座標が（ｘｃ，ｚｃ）を通りｘ軸と平行な線となす角である。
【０１２２】
なお、関心領域の形状が楕円形の場合には、長径と短径とを求め、長径と短径とに基づいて関心領域の周囲の座標を求めるようにすればよい。
【０１２３】
次に、図１０（Ｆ）に示すように、高分解能画像のみを表示する場合について説明する。高分解能画像を表示する画素数をＢピクセルとすると、数式（１６）の条件を満たすＢの総画素数の範囲で高分解能処理を行えばよい。
B×b ≦ x×z×a×c  ・・・（１６）
【０１２４】
そして、関心領域設定部１２６は、関心領域のアスペクト比（ｘ4：ｚ4）が画像全体のアスペクト比（ｘ：ｚ）と同じであるとして、関心領域の画素数ｘ4×ｚ4がＢを満たすようなｘ4、ｚ4を算出できる。関心領域設定部１２６は、関心領域の中心の座標が（ｘｃ，ｚｃ）であるとすると、関心領域の４隅の座標を（ｘｃ−ｘ4／２，ｚｃ−ｚ4／２）、（ｘｃ＋ｘ4／２，ｚｃ−ｚ4／２）、（ｘｃ−ｘ4／２，ｚｃ＋ｚ4／２）、（ｘｃ＋ｘ4／２，ｚｃ＋4／２）と算出することができる。
【０１２５】
以上、領域入力部２２から関心領域の中心の座標が入力されたときに、関心領域を設定する方法を説明した。それに対し、領域入力部２２から関心領域の位置及び大きさが入力されたときは、関心領域の４隅の座標、半径等は領域入力部２２から入力されている。この場合には、関心領域設定部１２６は、数式（１４）に基づいてフレームレートを求める。ユーザーが所望するフレームレートが設定されている場合には、関心領域設定部１２６は、数式（１４）に基づいて求められるフレームレートがユーザーの所望するフレームレート以上になるように、入力が可能な関心領域の大きさを制限してもよい。
【０１２６】
関心領域設定部１２６は、求められた関心領域の座標に対応する走査番号とサンプリング番号を図示しないメモリーに保存しておく。画像における任意の位置の座標と、走査番号及びサンプリング番号との関係は、例えば予めメモリーに保存してあり、関心領域設定部１２６は、この情報に基づいて関心領域の座標に対応する走査番号とサンプリング番号を求めることができる。
【０１２７】
図９の説明に戻る。高分解能化処理を行うことが選択されていない、即ち関心領域が設定されていない場合（ステップＳ１２０でＮＯ）には、受信制御部１２７の指示に従い、スイッチング回路１２２は、受信遅延回路１２１から出力された信号を整相加算回路１２３へ出力する。整相加算回路１２３は、受信遅延回路１２１から出力された受信信号（２次元データ）を整相加算して１次元データにする（ステップＳ１２４）。
【０１２８】
その後、整相加算回路１２３は、受信信号をＲＡＭ（図示せず）等に設けられたバッファーメモリー（図示せず）に記憶する（ステップＳ１２６）。
【０１２９】
高分解能化処理を行うことが選択されている、即ち関心領域が設定された場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）において、高分解能化処理範囲内である場合には、受信制御部１２７は、スイッチング回路１２２を転送部１２５側へ切り替え、受信遅延回路１２１から出力された受信信号をＲＡＭ（図示せず）等に設けられたバッファーメモリー（図示せず）に記憶する（ステップＳ１２８）。また、関心領域が設定された場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）において、高分解能化処理範囲内でない場合には、関心領域以外の領域についてＢモード画像を表示するか否かを判断する（ステップＳ１２２）。以下、図１１〜１４に示す関心領域の態様において、受信制御部１２７が、高分解能化処理範囲内であるかどうかをどのように決定するかについて説明する。
【０１３０】
例えば、図１１に示す場合においては、受信制御部１２７は、現在の走査線番号ｌが、ｘ座標ｘｃ−ｘ1／２〜ｘｃ＋ｘ1／２に対応する走査番号である場合には、高分解能化処理範囲内であるとし、そうでない場合には、高分解能化処理範囲内でないとする。
【０１３１】
図１２に示す場合においては、受信制御部１２７は、現在の走査線番号ｌが、ｘ座標ｘｃ−ｘ2／２〜ｘｃ＋ｘ2／２に対応する走査番号でない場合には、高分解能化処理範囲内でないとする。また、受信制御部１２７は、現在の走査線番号ｌが、ｘ座標ｘｃ−ｘ2／２〜ｘｃ＋ｘ2／２に対応する走査番号である場合において、サンプリング番号が、ｚ座標ｚｃ−ｚ2／２〜ｚｃ＋ｚ2／２に対応するサンプリング番号である場合には、高分解能化処理範囲内であるとし、そうでない場合には、高分解能化処理範囲内でないとする。
【０１３２】
図１３に示す場合においては、受信制御部１２７は、全ての走査線番号の場合において、（Ａ）の場合には、サンプリング番号が、ｚ座標０〜ｚ3に対応するサンプリング番号である場合は、高分解能化処理範囲内であるとし、そうでない場合は、高分解能化処理範囲内でないとする。（Ｂ）の場合には、サンプリング番号が、ｚ座標ｚ−ｚ3〜ｚに対応するサンプリング番号である場合は、高分解能化処理範囲内であるとし、そうでない場合は、高分解能化処理範囲内でないとする。
【０１３３】
図１４に示す場合においては、受信制御部１２７は、現在の走査線番号ｌ及びサンプリング番号で指定される画像上の座標（Ｘ，Ｚ）が、（Ｘ−ｘｃ）2＋（Ｚ−ｚｃ）2≦ｒ2を満たす場合には、高分解能化処理範囲内であるとし、そうでない場合には、高分解能化処理範囲内でないとする。
【０１３４】
高分解能化処理範囲内でなく、関心領域以外の領域についてＢモード画像を表示する場合（ステップＳ１２２でＹＥＳ）は、受信制御部１２７は、スイッチング回路１２２を整相加算回路１２３側へ切り替える。そして、整相加算回路１２３は、受信遅延回路１２１から出力された受信信号（２次元データ）を整相加算して１次元データにし（ステップＳ１２４）、整相加算回路１２３は、受信信号をＲＡＭ（図示せず）等に設けられたバッファーメモリー（図示せず）に記憶する（ステップＳ１２６）。
【０１３５】
高分解能化処理範囲内でなく、関心領域以外の領域についてＢモード画像を表示しない場合（ステップＳ１２２でＮＯ）は、例えば、図１０（Ｆ）に示す場合である。この場合には、受信制御部１２７は、受信信号をバッファーメモリー（図示せず）に記憶せず、処理をステップＳ１３０へ進める。
【０１３６】
次に、受信制御部１２７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Ｓ１３０）。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。
【０１３７】
走査線番号ｌが、走査線数Ｌより小さい場合（ステップＳ１３０でＹＥＳ）は、受信制御部１２７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Ｓ１３２）。
【０１３８】
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Ｓ１３０でＮＯ）は、走査線番号ｌが走査線数Ｌと一致する場合、即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、受信制御部１２７は、ステップＳ１２６、Ｓ１２８で図示しないバッファーメモリーに記憶された受信信号を、転送部１２４、１２５から画像処理部１３０へ転送を開始し（ステップＳ１３４）、バッファーメモリーのデータを更新する（ステップＳ１３６）。
【０１３９】
図１５は、超音波測定装置本体２０における処理の流れを示すフローチャートである。
【０１４０】
通常のＢモードの画像を表示する場合、即ち受信部１３１で受信信号を受信した場合は、すでに整相加算が行われているため、受信部１３１は、受信信号を画像生成部１３３に出力する。画像生成部１３３は、受信信号に対して対数変換処理を行い（ステップＳ１４０）、ゲイン、ダイナミックレンジを調整し（ステップＳ１４２）、深さに応じて増幅度（明るさ）を補正する（ステップＳ１４４）。
【０１４１】
高分解能画像を表示する場合、即ち受信部１３２で受信信号を受信した場合は、受信部１３２は、受信信号を高分解能画像生成部１３４に出力する。高分解能画像生成部１３４は、チャンネルで受信した信号に予め定められたディレイ時間Ｄの遅延をかけ、各チャンネルの受信信号にかけるウェイトを算出する（ステップＳ１４６）。そして、高分解能画像生成部１３４は、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Ｓ１４８）。これにより、ＭＶＢ処理を終了する。
【０１４２】
また、高分解能画像生成部１３４は、ＭＶＢ処理後の信号に対して対数変換処理を行い（ステップＳ１５０）、ゲイン、ダイナミックレンジを調整し（ステップＳ１５２）、深さに応じて増幅度（明るさ）を補正する（ステップＳ１５４）。
【０１４３】
そして、画像合成部１３５は、ステップＳ１４４で生成された信号と、ステップＳ１５４で生成された信号とを合成して一枚の画像データとし、これに対し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、表示部２１に出力する（ステップＳ１５６）。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Ｓ１５８）。これにより、図１０に示す処理を終了する。
【０１４４】
本実施の形態によれば、高分解能画像を表示する領域を画像全体の一部に設定したため、高速化と高分解能化とを両立させることができる。
【０１４５】
分解能に優れた画像を得るために適応型ビームフォーミングを用いる場合には、各チャンネルの受信信号のそれぞれについて計算処理を行う必要があるため、膨大なデータ処理が必要となる。したがって、適応型ビームフォーミングを用いて高分解能画像を生成すると、計算速度により画像の更新速度、即ちフレームレートが制約を受けるという問題がある。それに対し、本実施の形態のように必要な部分のみ高分解能画像を生成することにより、フレームレートを高く、即ち高速化することができる。
【０１４６】
また、本実施の形態によれば、必要となるフレームレートを維持しながら、注目する部分については計算量が多い高分解能化処理をした画像を表示することができる。
【０１４７】
また、本実施の形態によれば、従来のＢモード画像を表示することもできるため、使い勝手を良くすることができる。さらに、高分解能画像を表示していない領域にＢモード画像を表示する場合には、画像を見たときの違和感を減らすことができる。
【０１４８】
また、本実施の形態によれば、高分解能画像を生成する関心領域の大きさを、関心領域については高分解能画像を表示する場合についても、通常のＢモード画像のみを表示する場合のフレームレートと、フレームレートが変わらないようにすることができ、より使い勝手を良くすることができる。
【０１４９】
なお、本実施の形態では、リニアスキャンを例に説明したが、本発明をコンベックススキャンやセクタスキャンに適用することもできる。コンベックススキャンやセクタスキャンの場合には、ビームが放射状となるため、関心領域として台形又は扇形の領域を設定する。例えば、関心領域設定部１２６は、図１０（Ｂ）に示す場合と同様の方法により関心領域の４隅の座標を求め、これを直線又は曲線で結ぶことで関心領域を設定する。関心領域設定部１２６は、この情報に基づいて関心領域の座標に対応する走査番号とサンプリング番号を求めることができる。
【０１５０】
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。
【０１５１】
特に、上記実施の形態では、超音波測定装置本体２０の内部に表示部２１が設けられた超音波画像装置１を例に本発明を説明したが、表示部２１は超音波画像装置１に設けられていなくてもよい。例えば、表示部を有さず、生成した表示用画像データを外部の表示装置へ出力する超音波測定装置として本発明に係る装置を提供してもよい。
【０１５２】
また、上記実施の形態では、スイッチング回路１２２を用いて、関心領域設定部１２６によって関心領域として設定されている領域に表示される画像の基となるデータに関しては、受信信号を転送部１２５へ出力し、その他の領域に表示される画像の基となるデータに関しては、受信信号を整相加算回路１２３に出力したが、スイッチング回路１２２は必須ではなく、受信信号を全て整相加算回路１２３と転送部１２５とへ出力してもよい。この場合には、画像合成部１３５は、関心領域設定部１２６によって関心領域として設定されている領域に表示される画像については高分解能画像生成部１３４から出力されるデータを使用し、その他の領域に表示される画像については画像生成部１３３から出力されるデータを使用すればよい。
【０１５３】
また、スイッチング回路１２２を使用する場合に、スイッチング回路１２２の配設位置はこれに限定されない。例えば、スイッチング回路１２２を整相加算回路１２３の後段に設け、スイッチング回路１２２に受信遅延回路１２１からの出力信号と、整相加算回路１２３からの出力信号とを入力してもよい。この場合には、スイッチング回路１２２へ入力された画像の基となる信号と、関心領域の位置等を示すモード制御情報（例えば、受信制御部１２７により生成）とを転送部１２４から受信部１３１へ転送する（転送部１２５と受信部１３２は不要）。受信部１３１は、画像の基となる信号を画像生成部１３３と高分解能画像生成部１３４へ出力し、画像合成部１３５は、モード制御情報に基づいて画像生成部１３３から出力される画像と高分解能画像生成部１３４から出力される画像とを合成すればよい。
【符号の説明】
【０１５４】
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、１１５：送受信制御回路、１２０：受信処理部、１２１：受信遅延回路、１２２：スイッチング回路、１２３：整相加算回路、１２４、１２５：転送部、１２６：関心領域設定部、１２７：受信制御部、１３０：画像処理部、１３１、１３２：受信部、１３３：画像生成部、１３４：高分解能画像生成部、１３５：画像合成部、２０１：ＣＰＵ、２０２：ＲＡＭ、２０３：ＲＯＭ、２０５：Ｉ／Ｆ回路、２０６：通信装置、２０７：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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