(57)【要約】  超音波探触子は、複数の超音波振動子を有する。超音波探触子は、複数の超音波振動子のうち所定の数を１つのサブアレイとして構成し、サブアレイに含まれる超音波振動子から得られる超音波の受信信号をサブアレイ単位で遅延処理及び加算処理する少なくとも１つの第１の遅延加算回路と、超音波振動子から得られる超音波の受信信号を遅延処理及び加算処理する第２の遅延加算回路と、を含む受信系回路に接続される。複数の超音波振動子は、受信信号を第１の遅延加算回路を介して第２の遅延加算回路に送信する第１のグループと、受信信号を第１の遅延加算回路を介さずに第２の遅延加算回路に直接送信する第２のグループと、を含む。
2014087532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波振動子を有し、
前記複数の超音波振動子のうち所定の数を１つのサブアレイとして構成し、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子から得られる超音波の受信信号を前記サブアレイ単位で遅延処理及び加算処理する少なくとも１つの第１の遅延加算回路と、前記超音波振動子から得られる超音波の受信信号を遅延処理及び加算処理する第２の遅延加算回路と、を含む受信系回路に接続される超音波探触子であって、
前記複数の超音波振動子は、
前記受信信号を前記第１の遅延加算回路を介して前記第２の遅延加算回路に送信する第１のグループと、
前記受信信号を前記第１の遅延加算回路を介さずに前記第２の遅延加算回路に直接送信する第２のグループと、
を含むことを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
請求項１の超音波探触子において、
前記第１のグループは、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子の数が異なる複数のサブアレイを含むことを特徴とする超音波探触子。
【請求項３】
請求項１の超音波探触子において、
前記第２のグループの前記超音波振動子は、超音波ビームを形成する口径の中心付近に連続的に配置されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項４】
請求項１の超音波探触子において、
前記第１のグループの前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子と、前記第２のグループに含まれる前記超音波振動子とが、交互に配置されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項５】
請求項１の超音波探触子において、
前記超音波探触子は、長軸及び短軸において分割されたマトリクスアレイを形成していることを特徴とする超音波探触子。
【請求項６】
請求項１の超音波探触子において、
前記第１のグループに含まれる前記超音波振動子と前記第２のグループに含まれる前記超音波振動子とを任意に選択することが可能な超音波振動子選択スイッチを更に備えることを特徴とする超音波探触子。
【請求項７】
複数の超音波振動子を有し、
前記超音波振動子から超音波を発生させるための複数の独立な駆動電圧信号を送信する送信回路と、前記複数の超音波振動子のうち所定の数を１つのサブアレイとして構成し、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子から超音波を発生させるために前記駆動電圧信号を前記サブアレイ単位で分配処理する少なくとも１つの送信分配回路と、を含む送信系回路に接続される超音波探触子であって、
前記複数の超音波振動子は、
前記駆動電圧信号が前記送信分配回路を介して前記送信回路から入力される第１のグループと、
前記駆動電圧信号が前記送信分配回路を介さずに前記送信回路から直接入力される第２のグループと、
を含むことを特徴とする超音波探触子。
【請求項８】
請求項７の超音波探触子において、
前記第１のグループは、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子の数が異なる複数のサブアレイを含むことを特徴とする超音波探触子。
【請求項９】
請求項７の超音波探触子において、
前記第２のグループの前記超音波振動子は、超音波ビームを形成する口径の中心付近に連続的に配置されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項１０】
請求項７の超音波探触子において、
前記第１のグループの前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子と、前記第２のグループに含まれる前記超音波振動子とが、交互に配置されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項１１】
請求項７の超音波探触子において、
前記超音波探触子は、長軸及び短軸において分割されたマトリクスアレイを形成していることを特徴とする超音波探触子。
【請求項１２】
請求項７の超音波探触子において、
前記第１のグループに含まれる前記超音波振動子と前記第２のグループに含まれる前記超音波振動子とを任意に選択することが可能な超音波振動子選択スイッチを更に備えることを特徴とする超音波探触子。
【請求項１３】
複数の超音波振動子を有する超音波探触子と、
前記複数の超音波振動子のうち所定の数を１つのサブアレイとして構成し、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子から得られる超音波の受信信号を前記サブアレイ単位で遅延処理及び加算処理する少なくとも１つの第１の遅延加算回路と、
前記超音波振動子から得られる超音波の受信信号を遅延処理及び加算処理する第２の遅延加算回路と、
前記第２の遅延加算回路から得られた信号に基づいて画像を形成する画像処理部と、
を備え、
前記複数の超音波振動子は、
前記受信信号を前記第１の遅延加算回路を介して前記第２の遅延加算回路に送信する第１のグループと、
前記受信信号を前記第１の遅延加算回路を介さずに前記第２の遅延加算回路に直接送信する第２のグループと、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
請求項１３の超音波診断装置において、
前記第１のグループに含まれる前記超音波振動子と前記第２のグループに含まれる前記超音波振動子とを任意に選択することが可能な超音波振動子選択スイッチを更に備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１５】
複数の超音波振動子を有する超音波探触子と、
前記超音波振動子から超音波を発生させるための複数の独立な駆動電圧信号を送信する送信回路と、
前記複数の超音波振動子のうち所定の数を１つのサブアレイとして構成し、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子から超音波を発生させるために前記駆動電圧信号を前記サブアレイ単位で分配処理する少なくとも１つの送信分配回路と、
を備え、
前記複数の超音波振動子は、
前記駆動電圧信号が前記送信分配回路を介して前記送信回路から入力される第１のグループと、
前記駆動電圧信号が前記送信分配回路を介さずに前記送信回路から直接入力される第２のグループと、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１６】
請求項１５の超音波診断装置において、
前記第１のグループに含まれる前記超音波振動子と前記第２のグループに含まれる前記超音波振動子とを任意に選択することが可能な超音波振動子選択スイッチを更に備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１７】
請求項１５の超音波診断装置において、
前記送信分配回路は、分配された前記駆動電圧信号に遅延時間を与える遅延回路を更に備えることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子及び超音波診断装置に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、探触子と装置本体から構成され、超音波を用いて生体等の内部構造の画像化を行うものである。超音波探触子（プローブ）には、複数の超音波振動子（電気音響変換素子）が内蔵されており、超音波信号の送受信を行う。超音波振動子デバイスとしては、圧電セラミック、単結晶、圧電ポリマー、あるいは静電容量型トランスデューサが用いられる。これらのデバイスは、電圧を印加することにより超音波を発生させ、その超音波を送信する。また、これらのデバイスは、音波を受信すると電気信号を生成する。【０００３】
超音波探触子は、通常、振動子が無数のチャンネルに区切られており、アレイ化されている。撮像する際には、これらの各チャンネルの送受信号に適宜遅延時間を与えることで、ある点にフォーカスされた超音波ビームを作り出す。【０００４】
図１は、超音波探触子における送信ビームフォーミングを示す。図１では、送信時において各々異なる遅延時間を付与した入力信号を一次元アレイ探触子の各チャンネルに印加している様子が示されている。図１の超音波探触子は、複数の超音波振動子１を備える。超音波探触子内もしくは本体装置内の遅延回路が、超音波振動子１の各チャンネルに異なる遅延時間３を付与することにより、フォーカス点２に集束した超音波ビームを形成する。【０００５】
図２は、超音波探触子における受信ビームフォーミングを示す。図２では、一次元アレイ探触子の各チャンネルにおいてエコー信号を受信している様子が示されている。超音波探触子は、複数の超音波振動子１に接続された加算器４を備える。受信時において、超音波振動子１の各チャンネルで受信するエコー信号は、フォーカス点２からの距離によって受信時間が異なる。超音波探触子内もしくは本体装置内の遅延回路が、各チャンネルの受信信号に、伝搬時間差に応じた遅延時間３を与えて位相をそろえる。位相をそろえた各々の信号を，超音波探触子内もしくは装置内の加算器４が加算することにより、受信信号は一点にフォーカスされた信号として取り出せる。このような処理を行う回路を整相回路あるいはビームフォーマなどと呼ぶ。この回路は、加算処理まで含めた場合、整相加算回路と呼ばれる。【０００６】
超音波探触子は、遅延時間を変えることでフォーカス点を移動させ、撮像領域全体の信号を取得する。得られた信号は、重み付け処理、検波処理、フィルター処理等を経て、超音波診断装置のディスプレイ上に画像として表示される。【０００７】
超音波診断装置の画質の指標の一つに空間分解能がある。特に横方向（方位方向）の空間分解能は、超音波ビームのフォーカス性能に依存する。フォーカス点の空間的な幅は、周波数と口径で決まる。従って，超音波探触子における一つのチャンネルの幅（ピッチ）が固定される場合、使用できるチャンネルが多いほど空間分解能が向上することになる。【０００８】
図１に示したように、口径Ｗ１は口径Ｗ２よりも大きく、フォーカス点２ではビームがより絞られる。また、口径が大きいほど送受信できる超音波エネルギーが増加するため、Ｓ／Ｎも向上する。しかしながら、超音波診断装置の装置本体の送信ビームフォーマおよび受信ビームフォーマのチャンネル数には限りがある（通常、数１０チャンネル（ｃｈ）〜２００チャンネル（ｃｈ）のオーダ）。チャンネルのピッチは使用する周波数によってアーチファクトを出さないように設計されるため、設計自由度は小さい。したがって、その口径にも限界がある。一方で、チャンネルを２次元的に配列したマトリクスアレイになると、超音波探触子で扱うべきチャンネル数が数千チャンネルオーダと増加する場合がある。したがって、探触子のチャンネル数に対して、本体ビームフォーマのチャンネル数が圧倒的に不足するという事態となる。【０００９】
そこで、超音波探触子内の複数のチャンネルを一つにまとめ、サブアレイ化することが考えられている（特許文献１）。これにより、受信時における本体ビームフォーマ（メインビームフォーマ）へ接続する信号線数を減らすことが可能となる（チャンネルリダクション）。本手法では、メインビームフォーマでの主遅延時間とは別に、前段回路で各チャンネルに微小な遅延時間を加えたのち、複数のチャンネル信号を加算する。したがって、これを実現する回路は「微小遅延加算回路」や「マイクロビームフォーマ」と呼ばれる。あるいは本体回路をメインビームフォーマと呼ぶのに対し、「サブビームフォーマ」などと呼ばれる。【００１０】
一方、本手法の送信時においては、一つの送信線から複数の超音波振動子のチャンネルに電圧信号を分配することにより、限られた本体チャンネル数でより多くのチャンネルを取り扱うことが可能になる。このような回路を「微小遅延分配回路」などと呼ぶ。これらの送受信用のサブビームフォーマ回路によって、本体装置が限られたチャンネル数であっても、より多くの探触子チャンネルを扱えるようになる。また、２次元マトリクスアレイのように、１０００個以上のチャンネル数を取り扱えるようになり、３次元ボリューム撮像が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２７０４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、一般に微小遅延加算回路や遅延分配回路などのサブビームフォーマの性能は、メインビームフォーマと比較して劣る場合が多い。何故ならば、これらの回路は、探触子内部に挿入する場合には、本体装置に搭載する場合と比較して消費電力やサイズの設計条件が厳しい。仮に、これらの回路を本体装置に挿入する場合であっても、コストメリットを得るために、メインビームフォーマより性能が劣化したものになる。【００１３】
現在、本体ビームフォーマ（メインビームフォーマ）はデジタル化されたものが主流となっており、その遅延時間精度は十分高い。また、本体ビームフォーマはデジタル化されているため、Ｓ／Ｎ劣化が無い。更に、一度に複数のフォーカス点を持つ複ビームを生成可能である。一方、微小遅延回路（サブビームフォーマ）は、通常、アナログ遅延回路であり、その遅延時間の精度やノイズレベルが本体ビームフォーマより劣る。また、複ビームを生成するためには、複数の微小遅延回路を持つ必要があり、回路規模が大きくなる。また、微小遅延回路の場合、消費電力等の制限により本体ビームフォーマのように潤沢な複ビーム数を実現できない。【００１４】
サブアレイ化のために、メインビームフォーマよりもビームフォーミング性能として劣った何らかの回路、例えば微小遅延加算回路や微小遅延分配回路などのサブビームフォーマに信号を通すことは、すなわち画質劣化に直結する。遅延時間の精度が不足すれば、撮像空間内の特定の点にフォーカスできず、分解能が劣化する。また、Ｓ／Ｎが不足すれば、微弱な信号がノイズに埋もれ、画像描出能が劣化することになる。また、一度に複数の超音波ビームを作ることで、フレームレートが増加する、あるいは高密度な画像を得ることができるが、微小遅延加算回路は、メインビームフォーマほど同時に多くのビームを作ることが難しい。【００１５】
遅延時間精度については、例えば１０ＭＨｚの周波数の信号の位相を合わせる場合、標準的な本体整相の遅延時間精度を１／６４波長精度（６ｂｉｔ）とすれば、１／１０ＭＨｚ／６４  ＝  １．５６２５ｎｓｅｃの遅延時間精度が必要である。用途や浅部領域の撮像によっては２０ＭＨｚまでの周波数の信号が使われる場合があり、その場合はさらに倍の遅延時間精度が必要となる。このため、現在の超音波診断装置が持つデジタルビームフォーマの遅延精度は１ｎｓｅｃ前後の時間分解能を有する。一方、微小遅延加算回路に用いられるアナログ遅延方式では、様々な制約条件から１／１６から１／３２波長精度（４〜５ｂｉｔ）程度となることが多い。この場合、６．２５〜１２．５ｎｓｅｃとなり、従来の１／６４波長精度の装置からすれば、１／４〜１／２の周波数、つまり２．５〜５ＭＨｚ相当までの周波数しか充分な精度で扱えないことになる。したがって、このような微小遅延加算回路を通過した信号はフォーカス精度が悪いため、画像上では従来の装置よりも分解能やＳ／Ｎ劣化を引き起こす。送信の微小遅延分配回路においても同様の理由でメインビームフォーマと比較して精度が劣る。【００１６】
また、通常は超音波探触子の超音波振動子からの信号をＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）で増幅、もしくはバッファ回路でインピーダンス変換し、信号のＳ／Ｎを増加し、必要なダイナミックレンジを確保する。微小遅延回路の前段にそのようなアンプやバッファ回路を挿入する場合、所望のダイナミックレンジを確保するためにはある程度の増幅率を得る必要がある。しかしながら、増幅率を増加すると回路の消費電力が増加する。その結果、回路が発熱する。仮に探触子内部にこれらの回路を搭載する場合は、探触子の温度の規格を満たせなくなるという別の課題が生じる。したがって、本来必要なダイナミックレンジより小さくなってしまうのが常である。
以上のように、従来の本体装置内蔵のメインビームフォーマより劣化した回路、すなわち、微小遅延加算回路や微小遅延分配回路などを信号が通過することは、画像全体の画質劣化につながる。【００１７】
したがって、本発明は、チャンネルを増やして口径を広げつつ、本体メインビームフォーマよりも性能の劣るサブアレイ用回路（サブビームフォーマ）による画質の劣化を低減する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明では、本体装置の送信または受信のメインビームフォーマのチャンネルを、微小遅延加算回路や微小遅延分配回路等のサブビームフォーマを通すチャンネルグループと、探触子チャンネルから本体装置のメインビームフォーマに直接接続するチャンネルグループに分ける。より整相精度やＳ／Ｎが必要な探触子のチャンネルグループは、メインビームフォーマに直接接続し、相対的に性能が要求されない探触子のチャンネルグループは、サブビームフォーマを通してメインビームフォーマに接続する。【００１９】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の超音波振動子を有し、前記複数の超音波振動子のうち所定の数を１つのサブアレイとして構成し、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子から得られる超音波の受信信号を前記サブアレイ単位で遅延処理及び加算処理する少なくとも１つの第１の遅延加算回路と、前記超音波振動子から得られる超音波の受信信号を遅延処理及び加算処理する第２の遅延加算回路と、を含む受信系回路に接続される超音波探触子が提供される。当該超音波探触子において、前記複数の超音波振動子は、前記受信信号を前記第１の遅延加算回路を介して前記第２の遅延加算回路に送信する第１のグループと、前記受信信号を前記第１の遅延加算回路を介さずに前記第２の遅延加算回路に直接送信する第２のグループと、を含む。【００２０】
また、別の例によれば、複数の超音波振動子を有し、前記超音波振動子から超音波を発生させるための複数の独立な駆動電圧信号を送信する送信回路と、前記複数の超音波振動子のうち所定の数を１つのサブアレイとして構成し、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子から超音波を発生させるために前記駆動電圧信号を前記サブアレイ単位で分配処理する少なくとも１つの送信分配回路と、を含む送信系回路に接続される超音波探触子が提供される。当該超音波探触子において、前記複数の超音波振動子は、前記駆動電圧信号が前記送信分配回路を介して前記送信回路から入力される第１のグループと、前記駆動電圧信号が前記送信分配回路を介さずに前記送信回路から直接入力される第２のグループと、を含む。【００２１】
また、別の例によれば、複数の超音波振動子を有する超音波探触子と、前記複数の超音波振動子のうち所定の数を１つのサブアレイとして構成し、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子から得られる超音波の受信信号を前記サブアレイ単位で遅延処理及び加算処理する少なくとも１つの第１の遅延加算回路と、前記超音波振動子から得られる超音波の受信信号を遅延処理及び加算処理する第２の遅延加算回路と、前記第２の遅延加算回路から得られた信号に基づいて画像を形成する画像処理部と、を備える超音波診断装置が提供される。当該超音波診断装置において、前記複数の超音波振動子は、前記受信信号を前記第１の遅延加算回路を介して前記第２の遅延加算回路に送信する第１のグループと、前記受信信号を前記第１の遅延加算回路を介さずに前記第２の遅延加算回路に直接送信する第２のグループと、を含む。【００２２】
また、別の例によれば、複数の超音波振動子を有する超音波探触子と、前記超音波振動子から超音波を発生させるための複数の独立な駆動電圧信号を送信する送信回路と、前記複数の超音波振動子のうち所定の数を１つのサブアレイとして構成し、前記サブアレイに含まれる前記超音波振動子から超音波を発生させるために前記駆動電圧信号を前記サブアレイ単位で分配処理する少なくとも１つの送信分配回路と、を備える超音波診断装置が提供される。当該超音波診断装置において、前記複数の超音波振動子は、前記駆動電圧信号が前記送信分配回路を介して前記送信回路から入力される第１のグループと、前記駆動電圧信号が前記送信分配回路を介さずに前記送信回路から直接入力される第２のグループと、を含む。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、本体メインビームフォーマよりも性能の劣るサブアレイ用回路（サブビームフォーマ）を使用しながらも、画質劣化を引き起こさない。【００２４】
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】超音波探触子における送信ビームフォーミングを示す図である。
【図２】超音波探触子における受信ビームフォーミングを示す図である。
【図３】超音波診断装置の構成例である。
【図４】サブアレイ回路の構成例である。
【図５】探触子チャンネル方向の受信信号振幅の分布を示す図である。
【図６】フォーカス深度と口径幅との関係を示す図である。
【図７】フォーカス深度と受信信号スペクトラムとの関係を示す図である。
【図８】探触子チャンネルの送受信信号に付与する重みの分布を示す図である。
【図９】第１実施例に係る超音波診断装置における受信系回路を示す図である。
【図１０】４：１リダクションと９：１リダクションとを併用した受信系回路を示す図である。
【図１１】第１実施例に係る超音波診断装置における送信系回路を示す図である。
【図１２】送信系回路と受信系回路とが同じサブアレイに接続していない例を示す図である。
【図１３】チャンネル選択スイッチを用いて探触子チャンネルを選択する構成を示す図である。
【図１４】チャンネル選択スイッチを用いて探触子チャンネルを選択する構成の別の例を示す図である。
【図１５】第２実施例に係る超音波診断装置における受信系回路を示す図である。
【図１６】第３実施例に係る超音波診断装置における超音波探触子を示す図であり、１．２５Ｄ、１．５Ｄマトリクスアレイへの適用例を示す図である。
【図１７】第３実施例に係る超音波診断装置における超音波探触子を示す図であり、２Ｄマトリクスアレイへの適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【００２７】
＜第１実施例＞
はじめに、超音波診断装置の装置構成と画像化までの信号の流れについて説明する。図３は、代表的な超音波診断装置の装置構成を示す。
【００２８】
超音波診断装置は、超音波探触子１００と、送受切替スイッチ４０と、送信系及び受信系回路４００と、電圧リミッター４１と、電源４２と、直流電源４５と、Ｄ／Ａコンバータ４６と、Ａ／Ｄコンバータ４７と、送信ビームフォーマ４８と、受信ビームフォーマ４９と、制御部５０と、信号処理部５１と、スキャンコンバータ５２と、表示部５３と、ユーザインタフェース５４と、を備える。後述するように，直流電源４５は直流電圧を必要としてない超音波探触子を接続する場合は必ずしも備えている必要はない。
【００２９】
図３の超音波探触子１００は、図１及び図２に示した複数のチャンネルを持つ超音波振動子１に相当する。超音波探触子１００の個々のチャンネルは、送受切替スイッチ４０を介して、送信系回路と受信系回路とに切り替えられる。超音波探触子１００は、電源４２によって駆動する送信アンプ４３及び受信アンプ４４により超音波ビームを形成するアレイとして動作し、超音波の送受信のために利用される。
【００３０】
なお、超音波探触子１００が、ＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）のようなバイアス電源を必要とするものである場合は、超音波探触子１００が直流電源４５に接続されている。
【００３１】
超音波探触子１００の複数のチャンネルは、超音波撮像装置の送信ビームフォーマ４８及び受信ビームフォーマ４９に接続されている。送受信の信号は、ユーザインタフェース５４による操作に応じて制御部５０によって制御される。信号を送信する場合、送信信号は、制御部５０で制御され、個々のチャンネルに波形、振幅及び遅延時間が設定される。また、制御部５０では、図８で説明するような重みの制御を行ってもよい。送信信号は、送信ビームフォーマ４８、Ｄ／Ａコンバータ４６、送信アンプ４３を介して超音波探触子１００に送信される。ここで、送信アンプ４３には、制御部５０による制御により波形形成された電圧が入力され，送信アンプ４３で電圧が増幅されて出力される。これにより、超音波を発生させるための複数の独立な駆動電圧信号が超音波探触子１００の複数のチャンネルに入力される。なお、電圧リミッター４１は、超音波探触子１００に過大な電圧印加しないよう、あるいは送信波形制御の目的で設けられている。
【００３２】
超音波探触子１００において超音波の信号を受信した場合は、複数のチャンネルにおける受信信号が整相（遅延）加算処理される。受信信号は、受信アンプ４４、Ａ／Ｄコンバータ４７や受信ビームフォーマ４９を介した後、信号処理部（画像処理部）５１に送信される。信号処理部５１は、Ｂモード断層像処理や血流カラーモードあるいはドップラー等の機能に応じた処理を実行し、受信信号をビデオ信号に変換する。その後、ビデオ信号は、スキャンコンバータ５２を介して表示部５３に送信され、表示部５３には画像や数値が表示される。なお、受信アンプ４４は、ＬＮＡや可変ゲインアンプなどによって構成される。
【００３３】
次に、一般的なサブアレイ化による回路構成について、図４を用いて説明する。図４は、超音波診断装置におけるサブアレイ回路の構成例を示す。超音波診断装置は、サブアレイ回路として、サブアレイ受信回路１３とサブアレイ送信回路１６とを備える。
【００３４】
図４の探触子チャンネル６は、図１及び図２に示した超音波振動子１の探触子チャンネルに相当する。図４では、４つの超音波振動子の探触子チャンネル６を１つのサブアレイ５として構成している。
【００３５】
サブアレイ受信回路１３は、ＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）８と、ＶＧＡ９（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、微小遅延回路１０と、加算回路１１と、バッファアンプ１２とを備える。サブアレイ化されたいくつかの探触子チャンネル６（図４では４チャンネル分）で得られた受信信号は、それぞれ送受分離回路（もしくは保護回路）７、ＬＮＡ８、ＶＧＡ９、微小遅延回路１０を通過後、加算回路１１で足し合わされ一つの電気信号となる。その後、加算回路１１からの電気信号は、バッファアンプ１２を通してメインビームフォーマへと送られる。図４に示すように、このようなサブアレイ回路は複数あり、それぞれのサブアレイ回路からメインビームフォーマへ電気信号（サブアレイ信号）が送られる。メインビームフォーマでは、これらの複数のサブアレイ信号を遅延処理及び加算処理する。ここで、ＬＮＡ８、ＶＧＡ９、バッファアンプ１２は、適宜使用され、その配置箇所も変わり得る。
【００３６】
また、サブアレイ送信回路１６は、微小遅延回路１４と、分配回路１５とを備える。送信については、送信アンプもしくは送信パルサーなどの送信回路からの高電圧信号を分配回路１５によって複数のチャンネルに分け、分けられた信号は微小遅延回路１４で遅延時間を与えられる。その後、信号は探触子チャンネル６に送られる。送信の場合は、受信の場合ほどフォーカスを絞らないことが多いため、微小遅延回路１４を挿入しないこともある。また、サブアレイ化に際しては、必ずしもサブアレイ受信回路１３とサブアレイ送信回路１６を同時に搭載する必要はなく、どちらか一方だけ搭載することもあり得る。
【００３７】
このように、サブアレイ化することで、メインビームフォーマのチャンネル数よりも多くの探触子チャンネルを扱うことが可能となる。例えば、１つのサブアレイが含む探触子チャンネル数を４とすると、本体メインビームフォーマが４８ｃｈであっても、４８×４  ＝  １９２ｃｈの探触子チャンネルの信号を扱うことができる。
【００３８】
しかしながら、上述したように、このようなサブアレイ化するための回路の性能（遅延時間精度、Ｓ／Ｎ等）が、従来の本体装置内蔵のメインビームフォーマと比較して劣化する場合、その影響は画像全体に及ぶ。微小遅延回路における微小遅延精度が悪い状態で加算された信号は、本体装置において加算前の信号状態に復元することができない。したがって、仮に本体装置のメインビームフォーマが高い遅延時間精度を有していても、結局は微小遅延加算回路の精度で遅延時間精度が決まってしまうことになる。あるいは、ＬＮＡやＶＧＡの性能によってはＳ／Ｎやダイナミックレンジの低下を招く場合がある。また、図４の回路では、ＶＧＡ９を探触子チャンネル６毎に挿入しているが、消費電力等の理由で全チャンネルにＶＧＡ９が挿入できない場合もある。また、加算後にＶＧＡを挿入するような場合、サブアレイ信号毎の不連続な（粗い）重みしか与えることができない。このような場合、画像上ではブロックノイズを引き起こすこともある。
【００３９】
そこで、本発明では、超音波診断機による撮像を行う上で現れる３つの特性に注目する。第一の特性について図５を用いて説明する。図５は、一次元リニアアレイ探触子において、あるフォーカス点２からの反射エコー信号を受信したときの探触子チャンネル方向の受信信号振幅の分布２０を示す。
【００４０】
口径中心（フォーカス点軸）付近のチャンネルは、反射体へ向けて送信したビームの正面に位置し、また距離も最も近いため、音響エネルギーが集中し、最も信号振幅が高くなる。したがって、画像化においては、口径中心（フォーカス点軸）付近にあるチャンネルの受信信号の画質に与える影響度は高く、口径中心から離れたチャンネルの受信信号の影響度は低い。つまり、口径中心ほど遅延時間精度やＳ／Ｎの高い信号を有することが望ましい。
【００４１】
第二の特性について図６および図７を用いて説明する。図６は、フォーカス深度と口径幅との関係を示す図であり、図７は、フォーカス深度と受信信号スペクトラムとの関係を示す図である。
【００４２】
一般的に、超音波診断装置においては、撮像する深さに応じて、使用する口径幅を変える。実際上は口径比（Ｆナンバー＝フォーカス距離／口径）をほぼ固定して使用する。これは、深さ方向の焦点領域をある程度制限するためである。したがって、例えば図６において、浅部のフォーカス点２１の口径はＷ１となり、深部のフォーカス点２２では口径をＷ２とする。つまり、フォーカス点が浅部になるほど、口径中心付近のチャンネルの信号しか使わず、深い位置を撮像するときほど口径中心から離れたチャンネルの信号を利用する。口径中心付近チャンネルは常に使用されるが、口径中心から離れたチャンネルほど使用頻度は下がる。
【００４３】
ところで、超音波の特性の一つに距離減衰がある。伝搬距離が長くなるほど超音波が減衰し、周波数が高いほど減衰量が大きくなるという特性がある。図７は、浅部のフォーカス点における信号スペクトラム２３と、深部のフォーカス点における信号スペクトラム２４とを示す。
【００４４】
図７に示したように、浅部の信号スペクトラム２３は減衰が小さく、より高周波信号まで含んでいる。一方、深部の信号スペクトラム２４は全ての周波数で減衰するが、相対的に高周波側がより大きく減衰し、中心周波数（帯域幅／２）が低周波化する。つまり、浅部では口径が狭く、高周波側まで信号を扱う必要があり、深部では口径を広げるが、低周波の信号が支配的となる。前述したように、高周波になるほど遅延時間精度が求められ、低周波ほど精度が粗くてもよい。したがって、画像化においては、口径中心付近にあるチャンネルほど高精度な遅延時間精度が求められ、口径中心から離れたチャンネルは相対的に低い遅延時間精度でよい。
【００４５】
次に、第三の特性について図８を用いて説明する。図８は、探触子がある口径を開いたとき、探触子における各チャンネルの送受信号に与える重み（Ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）の分布２５を示す。
【００４６】
超音波診断機では、超音波ビームの特性向上の目的で口径の端部で不連続に信号強度が変化しないよう、チャンネル方向に重みを加える。口径中心チャンネルの重みは大きく、口径中心から離れたチャンネルの重みは小さい。したがって、口径中心から離れたチャンネルの信号の影響度は相対的に低くなり、その分画像に与える影響も小さい。
【００４７】
以上三つの特性を考慮し、本発明では以下のような構成を考える。本体装置の送信または受信のメインビームフォーマのチャンネルを、微小遅延加算回路や微小遅延分配回路等のサブビームフォーマを通すチャンネルグループと、探触子チャンネルから本体装置のメインビームフォーマに直接接続するチャンネルグループに分ける。
【００４８】
一例として一次元アレイの場合について、図９にその構成例を示す。図９は、第１実施例に係る超音波診断装置における受信系回路を示す。図９では、４つの超音波振動子１の探触子チャンネルを１つのサブアレイ５として構成している。図９のサブアレイ受信回路１３は、図４のサブアレイ受信回路１３に相当する。すなわち、サブアレイ受信回路１３は、４つの超音波振動子１の探触子チャンネルを１つのサブアレイとして構成し、サブアレイ５に含まれる超音波振動子１から得られる超音波の受信信号をサブアレイ単位で遅延処理及び加算処理する遅延加算回路である。
【００４９】
本体ビームフォーマ３１は、超音波振動子１から得られる超音波の受信信号を遅延処理及び加算処理する遅延加算回路であり、受信用のメインビームフォーマに相当する。図９の例では、本体ビームフォーマ３１が持つチャンネルを二つのグループに分ける。本体ビームフォーマ３１のチャンネルは、第１の本体ビームフォーマチャンネル３２と、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に分けられる。
【００５０】
本実施例において、複数の超音波振動子１は、第１のグループと第２のグループとを含む。第１のグループは、超音波振動子１の探触子チャンネル内でサブアレイ５を形成し、サブアレイ受信回路１３を介して第１の本体ビームフォーマチャンネル３２に接続するグループである。第２のグループは、超音波振動子１の探触子チャンネル３０から直接第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に接続するグループである。
【００５１】
上述の例において、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に接続する探触子チャンネル３０は口径中心付近に集中させ、サブアレイ化したグループは口径中心から離れた領域に配置することが望ましい。図９の例では、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接接続される探触子チャンネル３０を口径中心付近に連続的に配置する。一方、口径中心から離れた両端の探触子チャンネルは、サブアレイ５として構成され、サブアレイ受信回路１３を介して第１の本体ビームフォーマチャンネル３２に接続される。
【００５２】
したがって、口径Ｗ１の場合、受信信号は、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接送信される。また、口径Ｗ２の場合、口径中心付近の受信信号は、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接送信され、口径中心から離れた位置での受信信号は、サブアレイ受信回路１３を介して第１の本体ビームフォーマチャンネル３２に送信される。これにより、常に使用され、かつ遅延時間精度やＳ／Ｎが求められる口径中心付近の信号は、本体ビームフォーマ３１（メインビームフォーマ）で高精度・高感度に直接処理されるため、従来装置並みの高精細な画像となる信号を生成する。一方、口径中心から離れたチャンネルの信号は相対的に使用される頻度が低い。あるいは使用される場合であっても相対的に信号の重みは小さいため、画像への影響度が小さい。また、サブアレイ受信回路１３の遅延時間精度が低くても、口径を大きく開いた状態では、使用する周波数帯域が低くなるため、画像に与える影響が小さい。つまり、本実施例によれば、サブアレイ受信回路１３によって劣化した信号が発生しても画像上の劣化を防ぐことができる。
【００５３】
従来のサブアレイ化においては、口径内のすべてのチャンネルを全てサブアレイ化し、全ての信号が劣化していたため、画像全体の画質劣化をもたらしていた。しかし、本実施例では、全てのチャンネル信号が均一な特性を持っていないことに注目し、本体ビームフォーマ３１のチャンネル数を複数に分割し、より重みが高く・精度の求められる探触子チャンネルは、本体ビームフォーマ３１に直接接続し、これとは相対的に低い性能でも許容される探触子チャンネルをサブアレイ化する。これにより画質の劣化を防ぐことができる。
【００５４】
本実施例によれば、メインビームフォーマのチャンネル数が６４ｃｈで、４ｃｈを１ｃｈにチャンネルを低減する（４：１リダクション）微小遅延加算回路を用いる場合、例えば６４ｃｈうちの４４ｃｈの探触子チャンネルをメインビームフォーマと直接接続し、口径中心に配置する。残りの２０ｃｈをサブアレイ用とし、２０ｃｈ×４  ＝  ８０ｃｈのチャンネルを４０ｃｈずつ口径中心から離れた両端に配置する。これにより、等価的には１２４ｃｈの口径を持つ探触子となる。このような構成にすることで、性能の劣る微小遅延加算回路等を用いながらも、画質劣化することなく口径を広げることが可能となる。
【００５５】
当然ながら、リダクションの比率が４：１ではなく、９：１、１６：１等のリダクション比率を有する回路を用いれば、より少ない本体チャンネル数で等価的に扱える探触子チャンネル数を増加することができる。尚、リダクションの比率は特に制限はなく、設計条件に応じていかなる比率であってもよい。
【００５６】
また、上記の例では、サブアレイのリダクションの比率は固定であったが、複数のリダクション比率を同時に有してもよい。例えば、図１０は、４：１リダクションと９：１リダクションとを併用した例を示す。図１０では、４つの探触子チャンネルを第１のサブアレイ３４として構成し、９つの探触子チャンネルを第２のサブアレイ３５として構成している。第１のサブアレイ３４の探触子チャンネルは、第１のサブアレイ用回路３６を介して第１の本体ビームフォーマチャンネル３２に接続する。また、第２のサブアレイ３５の探触子チャンネルは、第２のサブアレイ用回路３７を介して第１の本体ビームフォーマチャンネル３２に接続する。第１及び第２のサブアレイ用回路３６、３７は、図４のサブアレイ受信回路１３に相当する。なお、図９及び１０では、サブアレイのパターンは口径中心に対して左右対称としているが、サブアレイのパターンは必ずしも口径中心に対して左右対称である必要はない。
【００５７】
上記の例では、メインビームフォーマの持つチャンネル数６４ｃｈのうち４４ｃｈを探触子チャンネル直結用としてメインビームフォーマに直接接続しているが、その配分は必ずしも一定である必要はなく、状況に応じて変化させてもよい。例えば、設計によっては６４ｃｈのうち３２ｃｈを探触子直結用として、残り３２ｃｈをサブアレイ用に使用してもよい。
【００５８】
送信の場合についても同様の構成となる。図１１は、第１実施例に係る超音波診断装置における送信系回路を示す。図１１では、４つの超音波振動子１の探触子チャンネルを１つのサブアレイ５として構成している。図１１のサブアレイ送信回路１６は、図４のサブアレイ送信回路１６に相当する。すなわち、サブアレイ送信回路１６は、４つの超音波振動子１を１つのサブアレイ５として構成し、サブアレイ５に含まれる超音波振動子１から超音波を発生させるために駆動電圧信号をサブアレイ単位で分配処理する送信分配回路と、分配された信号に遅延時間を与える微小遅延回路とを含む。なお、上述したように、サブアレイ送信回路１６は、微小遅延回路を含まなくてもよい。
【００５９】
送信回路６０は、超音波振動子１から超音波を発生させるための複数の独立な駆動電圧信号を送信する送信回路であり、送信用のメインビームフォーマに相当する。図１１の例では、高精度の送信回路６０が持つチャンネルを二つのグループに分ける。送信回路６０のチャンネルは、第１の本体ビームフォーマチャンネル６１と、第２の本体ビームフォーマチャンネル６２に分けられる。
【００６０】
本実施例において、複数の超音波振動子１は、第１のグループと第２のグループとを含む。
第１のグループは、駆動電圧信号が、遅延分配を行うサブアレイ送信回路１６を介して、第１の本体ビームフォーマチャンネル６１から探触子チャンネルに入力されるグループである。第２のグループは、駆動電圧信号が第２の本体ビームフォーマチャンネル６２から探触子チャンネルに直接入力されるグループである。
【００６１】
このように、送信回路６０のチャンネル数を複数に分割し、より重みが高く・精度の求められる探触子チャンネル（口径中心付近の探触子チャンネル）は、第２の本体ビームフォーマチャンネル６２と直接接続され、これとは相対的に低い性能でも許容される探触子チャンネル（口径中心から離れた探触子チャンネル）をサブアレイ化する。このような構成にすることで、性能の劣る微小遅延分配回路等を用いながらも、画質劣化することなく口径を広げることが可能となる。
【００６２】
図３で示したように、送受切替スイッチ４０等のスイッチを用いて、探触子チャンネルを選択する方法があるため、送信系回路と受信系回路が必ずしも同じサブアレイに接続している必要はない。図１２は、送信系回路と受信系回路とが同じサブアレイに接続していない例を示す。図１２の例では、口径中心付近の探触子チャンネル３０のうち所定数を直接第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に接続し、一方、口径中心から離れた一方の端部の探触子チャンネルをサブアレイ５として構成し、サブアレイ受信回路１３を介して第１の本体ビームフォーマチャンネル３２に接続する。また、口径中心付近の探触子チャンネル３０のうちの残りのチャンネルが、第２の本体ビームフォーマチャンネル６２と直接接続され、一方、口径中心から離れた他方の端部の探触子チャンネルが、サブアレイ送信回路１６を介して第１の本体ビームフォーマチャンネル６１と接続される。
【００６３】
図１３は、チャンネル選択スイッチを用いて探触子チャンネルを選択する構成を示す。図１３では一例として受信系回路について説明するが、送信系回路についても同様の構成が可能である。
【００６４】
図１３において、受信系回路（サブアレイ受信回路１３及び本体ビームフォーマ３１）と超音波振動子１との間には、チャンネル選択スイッチ７０が設けられている。チャンネル選択スイッチ７０は、使用する口径を移動するためのものであり、図３の制御部５０等によって制御することが可能である。チャンネル選択スイッチ７０により、サブアレイ５として選択される超音波振動子１と、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接接続される探触子チャンネル３０として選択される超音波振動子１とを任意に選択することが可能になる。
【００６５】
チャンネル選択スイッチ７０を用いれば、所謂リニアスキャンのように、適宜口径を移動して使うことができる。例えば画像上の、あるラスターのデータを取得する際に用いる口径をＷｎ１とすると、次のラスターではＷｎ２の口径を用い、さらに次のラスターではＷｎ３を用いるなどとする。チャンネルの選択は自由であるため、口径移動の際には必ずしもチャンネルを一つずつ移動する必要はなく、また本体ビームフォーマ３１（メインビームフォーマ）に直接接続する探触子チャンネルと、サブアレイ受信回路１３（サブビームフォーマ）に接続する探触子チャンネルのパターンは適宜変更してもよい。
【００６６】
チャンネル選択スイッチ７０を用いることにより、例えば、メインビームフォーマのチャンネルのほとんど全てを超音波振動子１に直結したパターンを作ってもよい。サブアレイを用いない場合と比べると、口径は制限されるが、より高画質で撮像した場合などに適している。逆に、サブアレイ化する割合を多くして、口径優先の撮像を行うことも可能である。
【００６７】
図１４は、チャンネル選択スイッチを用いて探触子チャンネルを選択する構成の別の例を示す。図１４では、チャンネル選択スイッチ７１が、受信系回路（サブアレイ受信回路１３及び本体ビームフォーマ３１）及び送信系回路（サブアレイ送信回路１６及び送信回路６０）と、超音波振動子１との間に設けられている。チャンネル選択スイッチ７１は、探触子チャンネルの選択を行うとともに、送受信の切替えも行うものである。
【００６８】
チャンネル選択スイッチ７１を用いることにより、図１４に示したように、送信と受信で使用する探触子チャンネルを自由に選択することも可能となる。これにより、送信時に使用する口径と受信時に使用する口径を任意に変え、送受信のそれぞれにおいて最適なチャンネル選択と口径の設定が可能になる。
【００６９】
メインビームフォーマのチャンネル数が極めて少ない場合等は、メインビームフォーマに割ける口径が小さくなり、一見すると本発明の有効性が失われるように考えられる。しかしながら、合成開口などの撮像技術を使用すれば、本発明の有効性が得られる。合成開口では、一度に扱える口径幅が限られていても、開口位置を変えて複数回の送受信行う。そして、得られた複数の情報を後で一つにまとめることで、あたかも大口径でデータを取得したかのごとく撮像画像を構成することができる。使用する口径はチャンネル選択スイッチ７０、７１などにより実現できる。なお、チャンネル選択スイッチ７０、７１は、超音波探触子１００が備えていてもよい。
【００７０】
＜第２実施例＞
第１実施例では、メインビームフォーマに接続する探触子チャンネルを口径中心付近に連続的に配置し、サブアレイを口径から離れた位置に連続的に配置する。しかしながら、メインビームフォーマとサブビームフォーマの性能差が極端に大きい場合、撮像中に口径がサブアレイ領域に入った途端に不連続に画質に悪影響が出る可能性がある。図１５は、このような課題を解決するための第２実施例に係る超音波診断装置における受信系回路を示す。なお、図１５では一例として受信系回路について説明するが、送信系回路についても同様の構成が可能である。
【００７１】
図１５において、本体ビームフォーマ３１のチャンネルは、複数の第１の本体ビームフォーマチャンネル３２と、複数の第２の本体ビームフォーマチャンネル３３とに分けられる。超音波振動子１の探触子チャンネルのうち口径の中心付近に配置されるグループは、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接接続される。また、そのチャンネルの隣の２つの探触子チャンネルは、１つのサブアレイ５Ａとして構成され、サブアレイ受信回路１３を介して第１の本体ビームフォーマチャンネル３２に接続される。さらに、サブアレイ５Ａの隣の探触子チャンネルのグループは、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接接続される。
【００７２】
このように、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接接続される探触子チャンネルのグループと、サブアレイ化された探触子チャンネルのグループとが、交互に配置されている。図１５の例では、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接接続される探触子チャンネルのグループと、サブアレイ化された探触子チャンネルのグループとが、不連続に配置されるため、撮像中に口径がサブアレイ領域に入った途端に画質に影響がでるのを回避することができる。
【００７３】
なお、口径中心から離れるに従い、本体ビームフォーマ３１に直接接続するチャンネル数（口径幅）を徐々に減らし、逆に、サブアレイの領域を徐々に拡大するのが望ましい。図１５の例では、口径中心から離れるに従い、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接接続するチャンネル数（口径幅）を徐々に減らし、サブアレイ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの領域を徐々に拡大している。このような構成とすることで、滑らかにサブビームフォーマを使った領域へ接続させ、画質の不連続性を回避することができる。
【００７４】
＜第３実施例＞
上記の第１、第２の実施形態では、一次元アレイを想定している。しかし、本発明はマトリクスアレイにも適用することができる。図１６は１．２５Ｄあるいは１．５Ｄアレイの構成例である。１．２５Ｄとは、探触子の短軸口径が可変であるマトリクスアレイであり、１．５Ｄとは、短軸口径の中心軸上において、短軸側のフォーカス点を任意に設定できるマトリクスアレイである。
【００７５】
図１６は、超音波探触子の音響放射面上からみたアレイ構造を示す。図１６の超音波探触子では、長軸方向だけでなく、短軸方向にも探触子のチャンネルが分割されている。１．２５Ｄや１．５Ｄの短軸断面の超音波ビームは短軸口径中心に対して対称であるため、通常、両側のチャンネルは短絡、または同じ遅延時間や重みが付与される。
【００７６】
撮像においては、短軸口径中心付近に最も音響エネルギーが集中する。また、短軸口径中心から離れたチャンネルの送受信号に対する重みを小さくする、あるいは近傍撮像では短軸口径を狭めて使う。したがって、長軸口径同様、短軸口径においても、口径中心付近のチャンネルは遅延時間精度が高く、Ｓ／Ｎの高い信号であることが望ましい。
【００７７】
本実施例においても、本体ビームフォーマ３１のチャンネルは、第１の本体ビームフォーマチャンネル３２と、第２の本体ビームフォーマチャンネル３３とを備える。本実施例のマトリクスアレイでは、短軸口径中心付近のチャンネルが第２の本体ビームフォーマチャンネル３３に直接接続され、短軸口径中心の周囲のチャンネルグループが、サブアレイ受信回路１３を介して第１の本体ビームフォーマチャンネル３２に接続される。
【００７８】
なお、図示しないが１．７５Ｄでは短軸方向にもビームを傾けるため、短軸チャンネルの両側を短絡はせず、異なる遅延時間を与える。そのため、短軸口径中心の両側の探触子チャンネルには独立なサブビームフォーマを接続する。また、メインビームフォーマのチャンネル数の配分によっては、短軸口径中心のチャンネルであってもサブアレイ領域を設け、一次元アレイと同様の構成を適用してもよい。また、図１６では、受信系回路のみ説明したが、送信系回路についても同様にマトリクスアレイに適用することができる。
【００７９】
図１７は、さらに短軸分割数を増やした２Ｄマトリクスアレイの構成例である。２Ｄマトリクスアレイは、長軸方向にも短軸方向にも任意のフォーカス点を形成する構造である。通常、２Ｄマトリクスアレイでは、短軸と長軸の口径比が近づくため、口径中心の形状は円形や正方形に近いものになることが多い。
【００８０】
本実施例では、図１７に示すように、超音波振動子の探触子チャンネルを、メインフビームフォーマに直接接続するチャンネルグループ８０と、１つのサブアレイを形成し、且つサブビームフォーマを介してメインフビームフォーマに接続するチャンネルグループ８１に分ける。図１５では、メインビームフォーマに直接接続するグループおよびサブアレイグループが連続的に配置されているが、図１５において説明した一次元アレイの場合の如く、必ずしも連続的である必要はなく、チャンネル選択スイッチ等を用いて、その配置パターンを任意に設定してよい。
【００８１】
なお、２Ｄマトリクスアレイになると、超音波探触子が物理的に持つチャンネル数（数千チャンネルオーダ）に対して、メインビームフォーマのチャンネル数が極めて少なくなる。このため、メインビームフォーマに直接接続するチャンネルで形成される口径面積は、充分大きくできない場合がある。しかしながら、上述したように、開口合成等の手法を用いれば、複数回の送受信によって等価的に大きな口径を有する超音波ビームによる撮像画像が得られる。したがって、２Ｄマトリクスアレイにおいても本発明の有効性は全く損なわれない。
【００８２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば、超音波診断装置は、サブアレイ化に際して、必ずしもサブアレイ受信回路１３とサブアレイ送信回路１６を同時に搭載する必要はなく、どちらか一方だけ搭載することもあり得る。
【符号の説明】
【００８３】
１    超音波振動子（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）
２    フォーカス点（Ｆｏｃｕｓ  ｐｏｉｎｔ）
３    遅延時間（Ｄｅｌａｙ  ｔｉｍｅ）
４    加算器
５    サブアレイ
６    探触子チャンネル
７    送受分離回路もしくは保護回路
８    ＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）
９    ＶＧＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）
１０  微小遅延回路（受信用）
１１  加算回路
１２  バッファアンプ
１３  サブアレイ受信回路（受信用サブビームフォーマ）
１４  微小遅延回路（送信用）
１５  分配回路
１６  サブアレイ送信回路（送信用サブビームフォーマ）
２０  受信信号の振幅分布（チャンネル方向分布）
２１  浅部のフォーカス点
２２  深部のフォーカス点
２３  浅部の信号スペクトラム
２４  深部の信号スペクトラム
３０  本体ビームフォーマへ直接接続するグループ
３１  本体ビームフォーマ（メインビームフォーマ）
３２  受信用メインビームフォーマチャンネルの第１の本体ビームフォーマチャンネル
３３  受信用メインビームフォーマチャンネルの第２の本体ビームフォーマチャンネル
３４  第１のサブアレイ（４ｃｈサブアレイ）
３５  第２のサブアレイ（９ｃｈサブアレイ）
３６  第１のサブアレイ用回路（４：１リダクション回路）
３７  第２のサブアレイ用回路（９：１リダクション回路）
６０  送信回路（メイン送信ビームフォーマ（アンプ））
６１  送信用メインビームフォーマの第１の本体ビームフォーマチャンネル
６２  送信用メインビームフォーマの第２の本体ビームフォーマチャンネル
７０  チャンネル選択スイッチ
７１  チャンネル選択スイッチ
８０  ２Ｄアレイにおいてメインビームフォーマへ直接接続するチャンネルグループ
８１  ２Ｄアレイにおけるサブビームフォーマを介するチャンネルグループ（４ｃｈ×４ｃｈ＝１６ｃｈのサブアレイ）
１００  超音波探触子
４００  送信系及び受信系回路
【図１】
2014087532.tif 000003
【図２】
2014087532.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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2014087532.tif 000021