(57)【要約】【課題】超音波検査装置において、受信チャンネルを増やしてＳ／Ｎを改善しようとすると、受信回路の規模が大きくなり、サイズ、消費電力、コストが悪化する。【解決手段】受信開口を広げて、同時刻に同位相の信号を多数検出可能とする。これにより、遅延回路によるアナログ整相加算処理や、デジタルビームフォーミング処理を不要とし、信号の受信点を増やしながら、回路規模を削減する。【選択図】図１
2012055350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に超音波を送信する振動子群と、
被検体内で反射された前記超音波を複数の受信点で受信できる検出素子群と、
前記検出素子群の開口内で前記超音波を受信する受信領域の選択を行う領域選択部と、
前記受信領域に含まれる受信点で受信された信号を加算して出力する信号加算部と、
を備え、
前記領域選択部は、被検体内に設定したフォーカス点で反射された超音波が所定の時刻に到達する領域を含む輪帯状の領域を受信領域として選択するように制御され、
前記所定の時刻に前信号加算部から出力される画素信号を用いて前記フォーカス点の画素値を求めることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
前記領域選択部は、前記超音波の進行に合わせて前記フォーカス点を動的に設定するとともに、前記フォーカス点に対応させて前記受信領域の中心位置および半径の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の超音波検査装置。
【請求項３】
前記振動子群から送信される超音波の中心線の少なくとも一部は、前記検出素子群が配置された領域の鉛直下方向に存在することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の超音波検査装置。
【請求項４】
前記フォーカス点から前記検出素子群への垂線と、前記検出素子群との交点が、前記リング状の受信領域の中心点であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
前記領域選択部は、複数の受信領域を個別に制御するように構成され、
前記複数の受信領域にそれぞれ対応する複数のフォーカス点が、適当な時間差で同一の音線上を走査するように制御されることを特徴とする請求項２記載の超音波検査装置。
【請求項６】
複数のフォーカス点が存在する場合、
前記領域選択部は、前記複数のフォーカス点からの前記検出素子群への垂線と前記検出素子群との交点を中心とする複数の輪帯状の受光領域を選択し、
前記フォーカス点と前記検出素子群との間隔が大きいほど、前記輪帯状の受光領域の半径が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の超音波検査装置。
【請求項７】
前記複数の受信領域で受信された信号から得られる各画素信号に、それぞれ所定の遅延時間を与える複数の遅延線をさらに備え、
前記複数の遅延線から、同時刻に同一のフォーカス点からの画素信号が出力されるように、前記複数の受信領域が制御されることを特徴とする請求項５記載の超音波検査装置。
【請求項８】
所定のフォーカス点からの反射された超音波は、少なくとも前記検出素子群により複数回検出され、
前記領域選択部は、時間の経過に応じて、前記フォーカス点からの前記検出素子群への垂線と前記検出素子群との交点を中心とする複数の受光領域を選択し、
前記複数の受光領域は、それぞれ前記所定のフォーカス点で反射された超音波が所定の時刻に到達する領域を含む輪帯状の領域であって、
前記輪帯状の受光領域の半径が、それぞれ異なっていることを特徴とする超音波検出装置。
【請求項９】
前記領域選択部は、複数の受信領域を個別に制御するように構成され、
前記複数の受信領域にそれぞれ対応する複数のフォーカス点が、それぞれ異なる音線上を走査するように制御されることを特徴とする請求項２記載の超音波検査装置。
【請求項１０】
前記領域選択部は、前記超音波の進行に合わせて受信領域を制御してフォーカス点を走査する探索動作と、フォーカス点を固定し、輪帯状の受信領域の半径を変えながら前記フォーカス点からの反射波を連続的に受信する計測動作とを行うように構成され、
前記探索動作でフォーカス点からの反射の有無を判定し、この判定に応じて前記探索動作と前記計測動作の一方、あるいは、両方を行うようにしたことを特徴とする請求項２記載の超音波検査装置。
【請求項１１】
前記輪帯状の受信領域の外側および内側に、さらにサブ受信領域を備え、
外側と内側の前記サブ受信領域で受信された信号の差に基づき、前記輪帯状の受信領域の半径を補正することを特徴とする請求項１〜６記載の超音波検査装置。
【請求項１２】
前記検出素子群は、前記振動子群よりも大きな開口となるように構成され、前記輪帯状の受信領域の中心位置が前記検出素子群の開口内となるように、前記フォーカス点が設定されることを特徴とする請求項１〜６記載の超音波検査装置。
【請求項１３】
前記検出素子群は、
可干渉性を有する照明光を出射する光源と、
受信した超音波により前記照明光を変調して反射する反射光変調部と、
前記反射光変調部で反射された前記照明光から信号を検出する光検出部と、
を備え、
前記反射光変調部は、前記照明光を個別に変調する複数の反射点を有し、
前記光検出部は、前記反射点よりも少ない受光部を有し、
前記複数の反射点で反射された前記照明光を前記受光部で受光することにより、信号加算を同時に行うことを特徴とする請求項１記載の超音波検査装置。
【請求項１４】
領域選択部は、各ミラーの傾きが制御可能なミラーアレイで構成され、
前記ミラーアレイは、前記反射光変調部と前記光検出部の間の光路に配置され、かつ、
前記反射光変調部で反射された照明光のうち、受信領域で反射された光のみを光検出部に導くように制御されることを特徴とする請求項９記載の超音波検査装置。
【請求項１５】
前記光検出部は、複数の受光部を有し、
前記ミラーアレイは、各ミラーの傾きを複数方向に制御できるように構成され、
前記反射光変調部の複数の受信領域で反射された光をそれぞれ前記複数の受光部に導くように構成されていることを特徴とする請求項１０記載の超音波検査装置。
【請求項１６】
領域選択部は、各ミラーの傾きが制御可能なミラーアレイで構成され、
前記ミラーアレイは、前記光源と前記反射光変調部の間の光路に配置され、
前記反射光変調部の受信領域にのみ前記照明光を導くように構成されていることを特徴とする請求項９記載の超音波検査装置。
【請求項１７】
前記反射光変調部は、
前記照明光を検出光と参照光に分離する分離素子と、
被検体から伝搬した超音波により振動するとともに、前記検出光を反射する反射素子と、
前記反射素子で反射された前記検出光と前記参照光が照射されるスクリーンと
を備え、
前記スクリーン上に形成された前記検出光と前記参照光の干渉像から超音波の受信信号を検出することを特徴とする請求項８記載の超音波検査装置。
【請求項１８】
前記反射光変調部の前記反射素子は、前記検出光を反射する複数の半透過型の反射層からなり、各反射層の間に光学的に透明な音響整合材が配置されていることを特徴とする請求項１３記載の超音波検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信して超音波画像を得る超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波検査装置は、超音波を被検体内に送波し、被検体内で反射される反射波（以後、超音波エコー）に基づいて被検体内部の情報を画像化する装置である。このような超音波検査装置は、リアルタイム性、簡便さ、非侵襲性などの特徴を持ち、心臓の拍動や胎児の様子の観察等、生体を被検体とする用途にも利用されている。また、近年、３次元走査を高速に行うために、超音波を送受信する振動子を２次元的に配列する構成が実用化され始めている。
【０００３】
このような２次元配列の振動子は、各振動子に所定の時間差を与えて超音波を発生させることにより、合成される超音波を３次元領域内でフォーカスおよび偏向できるように構成されている。また、各振動子で受信された信号（以後、受信信号）にそれぞれ所定の時間差を与えて加算することにより、被検体内部のターゲット位置（以後、受信フォーカス点）から伝搬してきた超音波エコーによる信号（以後、エコー信号）を選択的に検出することができる。この処理は整相加算と呼ばれる。
【０００４】
整相加算には大きく分けてアナログ方式とデジタル方式がある。アナログ方式では、受信信号をコンデンサとコイルからなる遅延線に入力し、この遅延線を通過する間の時間遅れを利用して各受信信号に時間差を与える。通常、遅延線で構成された遅延時間の異なるディレイ回路を切り換えることにより各受信信号の遅延時間が制御できるように構成されている。そして、超音波エコーの受信時に動的に各受信信号の遅延時間を制御し、受信フォーカス点をずらしながら信号の受信を行う、いわゆる受信ダイナミックフォーカスが行われる。
【０００５】
この方式では、遅延線の時間差を細かく設定できない等の理由から、受信フォーカス点の位置を細かく設定できないという課題がある。そのため、設定した受信フォーカス点から離れた位置では、分解能が低下する。また、基本的に同時刻には一つの整相加算出力しか得られないため、超音波の送受信回数が多くなる３次元走査を行う用途では、フレームレートが低下する。
【０００６】
一方、近年では、デジタル式のビームフォーマによってこの整相加算処理が行われる。このデジタル式のビームフォーマでは、各振動子からの出力をデジタル信号に変換して時系列に順次メモリに記録するとともに、設定した受信フォーカス点から各振動子への超音波エコーの伝搬時間を計算し、振動子毎に対応する時間に記憶された信号をメモリから呼び出して加算が行われる。
【０００７】
この方式は、一旦、受信信号をメモリに記憶してから必要な信号を呼び出して処理するので、浅い部位から深い部位まで、細かく受信フォーカス点を設定することができ、画質が向上するとともに、１回の送信で得られる受信信号から複数の走査線上の信号検出を行うことができ、３次元領域など広範囲を短時間で走査することができる。
【０００８】
しかしながら、このデジタル式のビームフォーマでは、受信回路の規模が増大するため、装置が大型化するとともに消費電力やコストも増大するという課題がある。このような課題に対し、振動子群を複数のグループに分け、受信信号を振動子群のグループ毎に整相加算することにより回路規模を抑える構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２９２９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、つぎのような課題を有している。特許文献１の構成では、振動子群のグループ毎に整層加算を行うことにより受信回路の規模を抑えるとしているが、グループ毎に演算を行うため、振動子群全体の演算結果を得るためには、超音波を同一方向に複数回送信して各グループの演算を行う必要がある。そのため、フレームレートが低下する。
【００１１】
また、超音波診断装置では、反射率の小さなターゲット（組織）や、減衰の大きな深い部位のターゲット（組織）からのエコー信号を良好なＳ／Ｎで検出するために、整相加算に用いる受信信号の数を増やしたいという要望がある。これに対し、特許文献１の構成では、受信を行う振動子の数とフレームレートは反比例するので、振動子の数が増えるほどフレームレートが低下することとなる。
【００１２】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、受信信号を多点で検出することによりエコー信号のＳ／Ｎの改善を図るとともに、フレームレートの低下を抑制することが出来る方法で受信回路を削減して小型、低消費電力、低コストの超音波検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記従来の目的を達成するために、本発明の超音波検査装置は、被検体内に超音波を送信する振動子群と、被検体内で反射された超音波を複数の受信点で受信できる検出素子群と、検出素子群の開口内で超音波を受信する受信領域の選択を行う領域選択部と、受信領域に含まれる受信点で受信された信号を加算して出力する信号加算部を備えるように構成し、上記検出素子群を振動子群より大きな開口となるように構成する。ここで、上記領域選択部は、被検体内に設定したフォーカス点で反射された超音波が所定の時刻に到達する領域を、受信領域として選択するように制御を行う。また、上記所定の時刻に信号加算部から出力される信号を用いて上記フォーカス点の画素値を求める。これにより、設定したフォーカス点から伝搬した超音波エコーのみを多数の受信点で受信できるので、フォーカス点の画素値を良好なＳ／Ｎで求められる。また、信号加算部からの出力は、受信点の数に比べて圧倒的に少なくできるため、受信回路の規模を抑制できる。
【００１４】
また、上記領域選択部は超音波の進行に合わせて上記フォーカス点を動的に設定するとともに、上記フォーカス点に対応させて輪帯状に形成された受信領域の中心位置および直径の制御を行う。これにより、フォーカス点を連続的に設定可能なダイナミックフォーカスを実現でき、高画質の超音波画像が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、小型、低消費電力、低コストでありながら、反射率の小さなターゲットや深い部位のターゲットからのエコー信号が良好なＳ／Ｎで検出可能であり、高画質な超音波検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる超音波検査装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる振動子群および検出素子群の配置と信号検出領域を示した概略構成図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる受信プロープの信号検出領域の動的制御を説明した説明図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる受信プロープの信号検出領域の別の動的制御を説明した説明図
【図５】本発明の実施の形態１にかかる信号検出領域の別の構成を示した概略構成図
【図６】本発明の実施の形態２にかかる超音波検査装置の概略構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態２にかかる検出素子群の別の構成を示した概略構成図
【図８】本発明の実施の形態２にかかる受信プローブのさらに別の構成を示す概略構成図
【図９】輪帯と受信フォーカス点の関係を示した説明図
【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、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、形状等については正確な表示ではない場合がある。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる超音波検査装置１０の概略構成を示すブロック図である。超音波検査装置１０は、超音波２４を被検体１１に送信する送信プローブ１２と、被検体１１内部の組織で反射された超音波エコー２５を受信して所定の領域の受信信号の処理を行い、画素信号として出力する受信プローブ１３と、受信プローブ１３で検出した画素信号を増幅すると共にデジタル信号に変換して出力する受信部１４と、受信部１４から出力された画素信号を記憶する画像メモリ１５と、画像メモリ１５に記憶された３次元データに基づいて、３次元画像のレンダリング処理等を施す画像処理部１６と、処理を施された画像データに基づいて画像を表示する画像表示部１７と、超音波を送信するための駆動信号を発生する送信部１８と、所定のタイミングで駆動信号を発生するように送信部１８を制御すると共に、超音波２４を送信後の経過時間に応じて受信プローブ１３の信号受信を行う領域を制御する制御部１９とを有している。
【００１９】
ここで、送信プローブ１２は、複数の振動子を２次元的に配列した振動子群２２から構成され、各振動子はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック等からなる圧電素子に、電極を形成して構成されている。この振動子群２２は、各振動子の電極に送信部１８から送られる遅延処理を施されたパルス状の電圧を印加することにより、超音波パルスを発生させるとともに、この超音波をフォーカスおよび偏向できるように構成されている。この構成により、振動子群２２は３次元方向に超音波２４を送信してセクタ走査が行えるように構成されている。
【００２０】
また、受信プローブ１３は、複数の検出素子を有する検出素子群２３と、スイッチング回路１３ａと、加算回路１３ｂを有し、超音波２４送信後の経過時間に応じて検出素子群２３で受信した受信信号をスイッチング回路１３ａで選別し、選別された信号を加算回路１３ｂでアナログ加算して出力するように構成されている。
【００２１】
検出素子群２３の各検出素子は、例えば、圧電素子に電極を形成した構造からなり、振動子群２２と同じ共振周波数を有するように構成されている。この構成により、検出素子群２３に振動子群２２から送信された超音波２４と同じ周波数の超音波エコー２５が伝搬すると、検出素子の各圧電素子が共振し、それぞれ圧電効果により電圧を生じる。各検出素子は、この電圧の変化を検出することによりエコー信号を検出できるように構成されている。
【００２２】
図２は、振動子群２２および検出素子群２３の配置と信号検出領域を示した概略構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡの方向からみた断面図を示している。図２（ａ）に示すように、振動子群２２の周囲に検出素子群２３が配置されている。
【００２３】
振動子群２２は例えば、５００素子程度の振動子をピッチ０．２ｍｍ程度の高密度で配列して構成されている。また、検出素子群２３は、セクタ走査を行う振動子群２３の走査角および深さに対応した数ｃｍ〜１０ｃｍ程度の幅の領域に配置されており、検出素子のピッチは０．２ｍｍ程度以上となるように構成されている。すなわち、開口の大きな検出素子群２３は、製造を容易にするため振動子群２２よりも素子のピッチを広げて構成してもよい。
【００２４】
また、検出素子群２３の中の輪帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃはエコー信号の検出を行う領域を示しており、各輪帯に含まれる検出素子で受信された信号が輪帯毎に加算されて出力されるように構成されている。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、輪帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃはそれぞれ、超音波２４を送信後の所定時間後に、受信フォーカス点２６ａ、２６ｂ、２６ｃを経由した超音波エコー２５ａ、２５ｂ、２５ｃが検出素子群２３に伝搬する領域に設定されており、時間の経過とともに、この受信フォーカス点をずらしながらエコー信号の検出を行うように構成されている。したがって、時間の経過とともに、超音波２４の送信方向を検出素子群２３の受信面に投影した方向に、各輪帯が移動するように制御を行うこととなる。また、本実施の形態では、受信フォーカス点２６ａ、２６ｂ、２６ｃが、同一の音線２４ａ上を移動するように各輪帯の制御が行われる。ここで、音線２４ａは、超音波２４の伝搬経路内に設定された線状の領域である。
【００２６】
次に、このように構成された本実施の形態１の超音波検査装置１０の動作について図１、図３を用いて具体的に説明する。
【００２７】
図１において、まず、制御部１９が所定のタイミングで駆動信号を発生するように送信部１８を制御し、送信部１８は超音波をフォーカス及び偏向させるための遅延処理を行い、送信プローブ１２の複数の振動子群２２に遅延処理された駆動パルスをそれぞれ供給する。送信プローブ１２は、送信部１８から送られた駆動パルスに従い、各振動子群２２から所定の方向に超音波２４を送信する。振動子群２２から送信された超音波２４は、被検体１１内部の音響インピーダンスの異なる組織の界面で反射され、超音波エコー２５となって被検体１１の表面に伝搬する。この超音波エコー２５を受信するために、制御部１９からの指令に基づき、受信プローブ１３の信号検出領域（輪帯）が制御され、選択された領域に含まれる検出素子で受信された信号により、対応する受信フォーカス点からの信号が得られる。この受信フォーカス点を走査することによりエコー信号が検出される。この動作について、以下に図３を用いて説明する。
【００２８】
図３は、受信プローブ１３の信号検出領域（輪帯）の動的制御を説明した説明図であり、（ａ）〜（ｄ）は各時刻における信号検出領域の上面図と側面図である。図３において、（ａ）〜（ｄ）の各図は、超音波２４が送信された後の経過時間がＤＴ１、ＤＴ２、ＤＴ３、ＤＴ４、（ＤＴ１＜ＤＴ２＜ＤＴ３＜ＤＴ４）の時の輪帯の位置を示している。また、図３において、図２と同じ構成要素は同じ符号を付して説明を省略する。
【００２９】
超音波エコー２５の検出は、音線２４ａ上に受信フォーカス点を設定するとともに、時間の経過に合わせて受信フォーカス点を音線２４ａに沿って動的に制御することにより行われる。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示すように、音線２４ａ上の浅い部位に受信フォーカス点２６ｄが設定され、受信フォーカス点２６ｄからの超音波エコーが経過時間ＤＴ１の時に伝搬する領域（輪帯２３ａ）が計算される。スイッチング回路１３ａは、計算で求められた領域（輪帯２３ａ）に含まれる振動子において、経過時間ＤＴ１のタイミングで受信した信号を選別し、選別した信号を加算回路１３ｂで加算して受信フォーカス点２６ｄの画素信号として出力する。
【００３１】
ここで、輪帯２３ａは、受信フォーカス点２６ｄの方位方向の座標から中心座標が求められ、受信フォーカス点２６ｄの深さ、および経過時間から半径が求められる。この関係式を、図９を用いて簡単に説明する。図９は輪帯２３ａと受信フォーカス点２６ｄの関係を示した説明図であり、上面図および、音線２４ａを含むｘｚ面内の断面図を示している。
【００３２】
図９に示すように、受信フォーカス点２６ｄ（ｘ、０、ｚ）からの超音波エコーを受信する場合の輪帯２３ａの中心位置は、受信フォーカス点２６ｄを検出素子群２３の受信面に投影した位置であり、（ｘ、０）となる。このとき、時刻ＤＴにおける輪帯２３ａの半径ｒは、次のように求められる。
【００３３】
まず、被検体１１内の音速をｃとすると、超音波２４が振動子群２２から送信されて受信フォーカス点２６ｄに到達するまでの時間ｔ１は、ｔ１＝√（ｘ＾２＋ｚ＾２）／ｃであり、受信フォーカス点２６ｄで反射した超音波エコーが検出素子群２３に到達するまでの時間ｔ２は、ｔ２＝ＤＴ―ｔ１、である。このとき、図９から明らかに、ｒ＝√｛（ｃ×ｔ２）＾２−ｚ＾２｝であるので、整理すると、輪帯２３ａの半径ｒは、ｒ＝√｛（ｃ×ＤＴ−√（ｘ＾２＋ｚ＾２））＾２−ｚ＾２｝となる。なお、輪帯２３ａの太さは、収差などを考慮して適切な幅に決められる。例えば、輪帯の太さは半径ｒに応じて太くするなど可変としてもよい。
【００３４】
また、このような輪帯の中心位置および半径を求める計算は、リアルタイムで行っても良いし、予め計算して記憶しておき、呼び出すように構成してもよい。
【００３５】
次に、図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、時間の経過とともに、設定する受信フォーカス点を音線２４ａに沿って深くし、経過時間に応じて受信フォーカス点２６ｅ、２６ｇ、２６ｊの画素信号を同様に求める。このとき、輪帯２３ａは、時間の経過とともに、音線２４ａを投影した方向に移動するように制御され、輪帯２３ａを細かく連続的に移動させることにより、音線２４ａ上の受信フォーカス点の画素信号が連続的に取得される。
【００３６】
また、輪帯２３ａと大きさの異なる輪帯２３ｂおよび２３ｃに対しても同様に、対応する受信フォーカス点が音線２４ａ上を移動するように制御し、それぞれの輪帯で画素信号を取得する。このとき、各輪帯に対応する受信フォーカス点は時間をずらして音線２４ａ上を走査することとなる。また、このとき、画素信号は輪帯ごとに出力され、例えば図３（ｃ）に示す時刻ＤＴ３では、受信フォーカス点２６ｇ、２６ｈ、２６ｉの画素信号が出力される。
【００３７】
以上のような動作により、超音波２４が１回送信される間に、受信フォーカス点が音線２４ａに沿って３回走査され、各時刻において輪帯ごとに受信フォーカス点の画素信号が出力される。後で説明するように、この画素信号は遅延処理等を行わずに受信フォーカス点の３次元の位置情報と関連付けて画像メモリ１５に記憶され、３回の走査の間に、同じ位置情報をもつ画素信号は随時積算されて画像メモリに記憶され、音線２４ａの３次元の画素データとなる。
【００３８】
本構成では、振動子の高密度配列が必要な振動子群２２と、受信専用の検出素子群２３を分離して設けている。すなわち、振動子群２２から斜め下方向に進行する音線２４ａの１点を通る垂線と交わるように、検出素子群２３が形成されている。このように、振動子群２２と検出素子群２３を分離することで、高密度配列が必要な振動子２２は密度を高くする一方で、検出素子群２３はピッチを広げて製造することが可能になる。そのため、検出素子群２３は、製造しやすい構成で大開口化することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、超音波を発信する機能と超音波を受信するの機能を、振動子群２２と検出素子群２３とにそれぞれ振り分けているが、本願発明はこの公正に限られない。例えば、超音波の受信と送信の両方を行うことができる振動子を、２次元アレイ状に配列した振動子群を使用してもよい。２次元アレイ状に配列された振動子群のうち、スキャンを行う位置に合わせて、所定の振動子、もしくは所定の領域の振動子を送信部として指定して超音波を発生させる。そして送信部から鉛直斜め下方向に音線が進み、受信フォーカス点で反射した光を受信する受信部が別途指定されるものであってもよい。
【００４０】
さらに、大開口化した検出素子群２３で受信された信号の中から、所望の受信フォーカス点から伝搬する同位相の信号を、同時刻に多数の点で検出するように構成している。これにより、従来のような受信信号を遅延回路に入力する、あるいは、一旦メモリに記憶させてから読み出す、といった整相加算処理を行うことなく、同位相の信号の加算が行えるため、受信回路の規模を大幅に削減しながらも、Ｓ／Ｎの良い画素信号が得られる。
【００４１】
なお、１つの受信フォーカス点から同位相の信号を受信する領域、すなわち輪帯は１つでもよい。しかし、本実施の形態に示したように、複数の輪帯を用いて演算に利用できる受信信号を増やすと、さらに良好なＳ／Ｎの画素信号が得られる。
【００４２】
また、本実施の形態では、画素信号の検出を行う受信フォーカス点を１本の音線２４ａ上に設定する構成としているが、複数の輪帯を用いて、１回の送受信で複数の音線上の画素信号を検出するように構成してもよい。あるいは、同時、または、順次、異なる方向に超音波を送信して、それぞれの送信ビームに含まれる音線上の画素信号を求める構成としてもよい。
【００４３】
再び図１に戻り、受信プローブ１３で検出された各受信フォーカス点の画素信号は、受信部１４で増幅およびデジタル変換されて画像メモリ１５に送られる。このとき、各画素信号は、受信された時刻、すなわち、超音波が伝搬した距離に応じた減衰量を考慮して、適切なゲインで増幅されるとともに、各輪帯に含まれる検出素子の数に応じた補正ゲインが与えられる。このとき、さらに、輪帯の半径や、走査角に応じた重み付けを行うように構成してもよい。
【００４４】
画像メモリ１５に送られた画素信号は、画像メモリ１５内の各受信フォーカス点の座標に対応する画像データに加算され、音線２４ａ上を受信フォーカス点が走査する度に画像データが積算される。
【００４５】
以上の動作は被検体１１内に繰り返し超音波２４を送信してセクタ走査しながら行われ、検査領域全体の情報が画像メモリ１５に保存される。保存された３次元データは、画像処理部１６で３次元画像のレンダリング処理が施され、画像表示部１７に画像が表示される。このような動作により、良好なＳ／Ｎの３次元データに基づいた高画質の超音波画像が得られる。
【００４６】
なお、従来のように振動子群２２で超音波の送受信を行う場合と比べると、本構成は、検出素子群２３の開口を大きく構成しているので、走査角が大きな場合でも、受信フォーカス点と検出素子群２３の距離が比較的近く、減衰の少ないＳ／Ｎの良い信号が得られるので、走査角が大きな領域でも高画質の超音波画像が得られる。
【００４７】
以上に説明したように本実施の形態１の超音波検査装置１０は、検出素子群２３を大開口となるように構成するとともに、受信フォーカス点から伝搬する同位相の信号を選択的に受信して加算処理を行う。これにより、異なる時刻に受信された信号の整相加算を行うことなく、Ｓ／Ｎの良い画素信号が得られ、さらに、受信回路および信号処理の演算量を大幅に削減できる。これにより、消費電力の削減、サイズ、コストの低減が可能となる。また、検出素子を大幅に増やしてＳ／Ｎを改善することができるため、深部の計測や、高周波の超音波の利用による分解能改善が可能となる。
【００４８】
なお、乳癌検査など、被検体１１内に超音波２４を反射する組織がほとんど無い場合には、反射組織（癌細胞）を発見するまでは最小限の検出素子を用いて探索を行うことで、加算回路１３ｂの負荷を減らすことができる。
【００４９】
また、反射組織を発見した際に、反射組織から伝搬してきた超音波エコーの波紋の動きに追従して信号検出領域（輪帯）を制御することにより、多数の点で取得した受信信号を積算して、より高いＳ／Ｎの信号を得ることができる。
【００５０】
図４は、受信プローブ１３の信号検出領域の別の動的制御を説明した説明図であり、（ａ）〜（ｄ）は各時刻における信号検出領域（輪帯）の上面図と側面図である。図４において、（ａ）〜（ｄ）の各図は、超音波２４が送信された後の経過時間がＤＴ１、ＤＴ２、ＤＴ３、ＤＴ４、（ＤＴ１＜ＤＴ２＜ＤＴ３＜ＤＴ４）の時の輪帯の位置を示している。また、図４において、図２と同じ構成要素は同じ符号を付して説明を省略する。
【００５１】
図４（ａ）〜（ｄ）は、音線２４ａに沿って受信フォーカス点が移動するように輪帯２３ａを制御して探索を行い、受信フォーカス点２６ｅで反射組織が見つかった場合の動作を説明している。
【００５２】
まず、図４（ａ）に示すように、音線２４ａ上の浅い部位に受信フォーカス点２６ｄが設定され、対応する輪帯２３ａに含まれる振動子で受信された信号がスイッチング回路１３ａで選別され、加算回路１３ｂで加算され、画素信号として出力される。ここで画素信号の振幅が所定のしきい値と比較され、反射組織の有無が判定される。この例では、受信フォーカス点２６ｄには反射組織はないものとする。
【００５３】
次に、図４（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、時間の経過とともに設定する受信フォーカス点を音線２４ａに沿って移動させ、受信フォーカス点２６ｅ、２６ｇ、２６ｊの画素信号を同様に求め、反射組織の有無が判定される。このとき、受信フォーカス点２６ｅで反射組織が見つかったとすると、次の瞬間から、反射組織の探索を行う輪帯２３ａとは別に、受信フォーカス点２６ｅからの超音波エコーを受信するための輪帯２３ｄを設定する。すなわち、受信フォーカス点２６ｅから反射組織が検出された場合には、その受信フォーカス点２６ｅを通る推選と検出素子群２３との交点とを中心としたリング状の領域を指定する。なお、時間の経過とともに輪帯２３ｄの半径が広げて設定されており、受信フォーカス点２６ｅからの信号を受信する。そして、この受信信号を加算して画素信号を求め、さらに各時刻で得られた画素信号を積算する。このような走査により、最小限の演算量で、反射組織に関してはＳ／Ｎの高い信号が得られる。なお図３では、反射組織の探索を行う輪帯２３ａは、輪帯の半径が同一と記載しているが、受信フォーカス点２６の音線２４ａ上の位置によって、輪帯２３ａの大きさを変えてもよい。
【００５４】
また、図４に示した検出方法では、被検体１１内の音速のばらつきに対応させることにより、より高い分解能で反射組織の検出を行うことができる。すなわち、輪帯の領域を計算する際に想定している音速と実際の平均音速にずれがある場合に、輪帯の位置や大きさを修正しながら信号の受信を行うように構成できる。輪帯の位置や大きさを調整することができる構成について以下に述べる。
【００５５】
図５は、ある時刻の信号検出領域を示した概略構成図で（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ部の拡大図である。図５（ａ）（ｂ）において、輪帯２３ａおよび輪帯２３ｄは、それぞれ想定している音速で計算された輪帯の内側と外側にそれぞれサブ輪帯を設けた３重の輪帯となるように構成され、各サブ輪帯は、それぞれの輪帯に含まれる検出素子で受信された信号を輪帯ごとに出力するように構成されている。この構成において、外側の輪帯の信号から内側の輪帯の信号を引いた値に基づいて輪帯２３ａ、２３ｄの信号受信領域を設定する際に想定される音速の修正が行われる。
【００５６】
この動作を、図５（ｂ）を用いて具体的に説明する。例えば、外側のサブ輪帯２８と内側のサブ輪帯２７の間に、超音波エコー２５が実際に到達した領域２９がある場合を想定する。このとき、外側の輪帯２８は領域２９に近く、内側の輪帯２７は領域２９から遠いため、受信されるエコー信号は外側のサブ輪帯２８の方が大きくなる。したがって、サブ輪帯同士の差動演算を行うと、演算結果は＋の値となる。このことは領域２９が輪帯２３ｄとサブ輪帯２８の間にあることを示しており、輪帯２３ｄの計算に用いた音速の想定値よりも実際の音速の方が速いことを意味する。したがって、輪帯２３ｄの領域を求める際の音速の推定値を上げることにより、輪帯２３ｄと領域２９をほぼ一致させることができる。
【００５７】
このように、サブ輪帯同士の差動演算結果から適切な補正値を導いて音速を修正することにより、超音波エコー２５が伝搬する領域に輪帯を追従させて信号を受信させることができるので、測定精度を向上させることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、整相加算をおこなうための遅延回路を用いない構成としたが、複数の輪帯からの出力を遅延量が固定された遅延線に入力して、回路を切り換えることなく整相加算させるように構成することもできる。
【００５９】
このような構成は、図３に示した複数の受信フォーカス点が同一の音線上を走査する構成において、同一の受信フォーカス点からの信号がそれぞれ異なる輪帯から、常に一定の時間差で出力されるように輪帯を制御することで実現できる。
【００６０】
例えば、図３（ａ）〜（ｄ）において、受信フォーカス点２６ｄ、２６ｆ、２６ｉは同一の点であり、受信フォーカス点２６ｅ、２６ｈ、２６ｌも同一の点であるとする。また、時刻ＤＴ１、ＤＴ２、ＤＴ３、ＤＴ４の時間の間隔はｄｔで一定であるとする。このとき、受信フォーカス点２６ｄから伝搬する超音波エコーは、時刻ＤＴ１の時に輪帯２３ａで受信され、時刻ＤＴ２の時に輪帯２３ｂで受信され、時刻ＤＴ３の時に輪帯２３ｃで受信される。同様に、受信フォーカス点２６ｅから伝搬する超音波エコーは、時刻ＤＴ２の時に輪帯２３ａで受信され、時刻ＤＴ３の時に輪帯２３ｂで受信され、時刻ＤＴ４の時に輪帯２３ｃで受信される。ここで、輪帯２３ａから得られる信号に２ｄｔの遅延時間、輪帯２３ｂから得られる信号にｄｔの遅延時間を与え、輪帯２３ｃから得られる信号はそのままとして各輪帯からの出力を加算する。すると、時刻ＤＴ３の時に、輪帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃで受信された受信フォーカス点２６ｄに対応する加算信号が得られ、時刻ＤＴ４の時に、輪帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃで受信された受信フォーカス点２６ｅに対応する加算信号が得られる。
【００６１】
このように、一定の時間間隔で、同一のフォーカス点からの信号が受信できるように輪帯を制御すると、受信フォーカス点を連続的にずらしながらも、遅延回路を切り換えることなく画素信号が検出可能である。さらにこの構成では、画像メモリへの書き込み回数を減らすことができるとともに、積算処理も不要であるので、信号処理の負荷をさらに減らすことができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、超音波の送信および受信を圧電素子で行う構成としたが、マイクロマシン加工を用いた容量型超音波トランスデューサ（以後、ＣＭＵＴ）を用いてもよい。圧電素子を用いる場合は、振動子群２２と検出素子群２３の共振周波数のずれによる感度低下が生じる可能性があるが、ＣＭＵＴは特性のばらつきが小さく、共振周波数のずれによる感度低下は生じにくい。
【００６３】
なお、輪帯の半径や中心位置によっては、輪帯が振動子群２２の領域に重複する可能性がある。このような場合には、輪帯と振動子群２２とが重複した領域の検出素子からの信号を使用せず、振動子群２２と重複していない検出領域の信号を用いて信号の算出を行う。そして、輪帯の面積と、振動子２２と重複した領域の面積の比率を元に、輪帯によって得られた信号を算出する際のゲインを増加させる。この計算方法は、輪帯同士の検出領域が重複した場合にも有効であり、他の輪帯と重複していない領域の信号を算出し、ゲインを調整することで、検出精度の低下を防止することが可能になる。
【００６４】
なお、輪帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、検出素子群の中から信号を検出する領域を領域選択部により選択し、選択された領域だけの信号を検出する構成であってもよいし、初めから各隣帯に対応する領域のみに検出素子群を配置し、輪帯に合わせて受信フォーカス点を設定してもよい。
【００６５】
また、本実施例では、所定の時刻において超音波が到達する領域を受信領域としているが、各輪帯は、少なくともこの領域を含むリング状の受信領域であればよい。また、被検査体の特性などによって超音波の速度に誤差が生じる可能性があるため、輪帯の半径方向における幅は、所定量の余裕量を設けて形成することが好ましい。
【００６６】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２にかかる超音波検査装置の概略構成を示す図で、（ａ）は受信プローブ１３の概略構成図、（ｂ）は検出素子群２３の概略構成図を示している。本実施の形態において、実施の形態１と異なるのは、受信プローブ１３、および、受信信号の検出方法のみであり、輪帯を用いた画素信号の検出動作など、その他の部分は同じであるので説明を省略する。また、実施の形態１と同じ構成要素は、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態２にかかる超音波検査装置の受信プローブ１３は、被検体１１から伝搬してきた超音波エコー２５を光学的に検出するように構成されており、具体的には、超音波エコー２５による振動を光ヘテロダイン法の検出原理を用いて検出する。
【００６８】
図６（ａ）において、受信プローブ１３は光検出に必要な光を供給する光源部４０を有し、光ファイバ５０を用いて光を供給するように構成されている。この光源部４０は、超音波検査装置の本体側に配置されていてもよい。
【００６９】
受信プローブ１３の光源部４０は、半導体レーザ４１と、半導体レーザ４１に注入する電流に高周波電流を重畳し、半導体レーザ４１から出射するレーザ光４３を周波数変調する電流変調器４２と、レーザ光４３を集光する集光レンズ４４を有し、レーザ光４３を光ファイバ５０で送光するように構成されている。また、光ファイバ５０の出射端は、屈折率分布型のＧＲＩＮレンズが配置され、光ファイバ５０から出射する光をコリメートするように構成されている。
【００７０】
光プローブ１３は、光ファイバ５０で送光されたレーザ光４３を線状の平行光に変換する導光棒３１と、検出素子群２３と、制御可能な複数のミラーが配列され、検出素子群２３上に現れる像を縮小して投影するように構成されたＭＥＭＳミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、各ＭＥＭＳミラーで反射した光を受光する光検出器３３ａ、３３ｂ、３３ｃを備えている。
【００７１】
ここで、ＭＥＭＳミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、２次元のミラーアレイ構造からなり、印可する電圧のオン、オフで個々のミラーの傾斜方向が変わるように構成されている。これにより、所定の輪帯領域のみを光検出器３３ａ、３３ｂ、３３ｃの方向に反射して導くように構成されている。すなわち、実施の形態１のスイッチング回路の機能を有している。
【００７２】
また、光検出器３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、ＣＣＤ、ＭＯＳ型センサ、又は、ＰＤ（フォトダイオード）で構成され、ＭＥＭＳミラー３２で選択された輪帯領域の信号のみを１つの受光領域で受光することにより信号の加算を行うように構成されている。
【００７３】
また、検出素子群２３は、例えば、図６（ｂ）に示す構造で構成され、導光棒３１から出射したレーザ光４３を側面から入射させ、一方の主面６１ａから出射する導光板６１と、導光板６１の主面６１ａに隣接して配置されたワイヤグリッド偏光板６２と、ワイヤグリッド偏光板６２を透過した光を反射させる分割された複数の反射板６３と、導光板６１を挟んでワイヤグリッド偏光板６２の反対側に配置された偏光板６４と、偏光板６４を透過した光を投影するスクリーン６５と、被検体１１に接して配置され、上面に反射板６３が形成された音響整合材６６を備えて構成されている。この構成において、分割された反射板６３が、それぞれ１つの検出素子として動作する。
【００７４】
ここで、導光棒３１は、光が出射する側面に対して略４５°傾斜した傾斜面を有する偏向溝が複数形成された構造であり、導光棒３１に入射した光を全反射により略９０°偏向するように構成されている。
【００７５】
また、導光板６１の対向面６１ｂには、主面６１ａに対して略４５°傾斜した傾斜面からなる複数の偏向面６１ｃが形成され、主面６１ａに対して略平行に入射した光を全反射により主面６１ａに向けて偏向し、主面６１ａから略垂直に出射するように構成されている。
【００７６】
また、ワイヤグリッド偏光板６２と偏光板６４の透過軸は略４５度ずらして構成されており、ワイヤグリッド偏光板６２で反射したレーザ光４３ａの一部と、ワイヤグリッド偏光板６２を透過した後、反射板６３で反射したレーザ光４３ｂの一部が偏光板６４を透過するように構成されている。
【００７７】
次に、このように構成された本実施の形態２の超音波検出動作について図１、図６を用いて具体的に説明する。
【００７８】
図１において、まず、制御部１９が所定のタイミングで駆動信号を発生するように送信部１８を制御し、送信部１８は超音波をフォーカス及び偏向させるための遅延処理を行い、送信プローブ１２の複数の振動子群２２に遅延処理された駆動パルスをそれぞれ供給する。送信プローブ１２は、送信部１８から送られた駆動パルスに従い、各振動子群２２から所定の方向に超音波２４を送信する。振動子群２２から送信された超音波２４は、被検体１１内部の音響インピーダンスの異なる組織の界面で反射され、超音波エコー２５となって被検体１１の表面に伝搬する。この超音波エコー２５を受信するために、制御部１９からの指令に基づき、受信プローブ１３の信号検出領域（輪帯）が制御され、選択された領域からの信号を選択的に受信することによりエコー信号が検出される。ここで、輪帯領域を制御してエコー信号を検出する動作は実施の形態１と同じであるので説明を省略する。
【００７９】
次に、本実施形態の特徴である、超音波を光で受信する動作、および、受信した信号の中から所定の領域の信号を選択して加算を行う動作について図６を用いて説明する。
【００８０】
図６（ａ）において、まず、半導体レーザ４１からそれぞれ電流変調器４２で周波数変調されたレーザ光４３が出射する。このレーザ光４３は、集光レンズ４４、および光ファイバ５０を経由し、光ファイバ５０の端面の図示していないＧＲＩＮレンズによりコリメートされて光ファイバ５０から出射し、導光棒３１で線状の平行光に変換され、検出素子群２３に入射する。
【００８１】
図６（ｂ）において、検出素子群２３の導光板６１に入射したレーザ光４３は、偏向面６１ｃで偏向され、導光板６１の主面６１ａから略垂直に出射し、ワイヤグリッド偏光板６２で一部が透過、一部が反射する。ワイヤグリッド偏光板６２で反射したレーザ光４３ａ（レーザ光４３のＴＥ成分）は導光板６１を透過して偏光板６４に入射し、ワイヤグリッド偏光板６２を透過したレーザ光４３ｂ（レーザ光４３のＴＭ成分）は、反射板６３で反射し、再びワイヤグリッド偏光板６２、導光板６１を経由して偏光板６４に入射する。
【００８２】
このとき、音響整合材６６の上面に超音波エコー２５が伝わると、反射板６３が振動し、レーザ光４３ｂが偏光板６４に到達する光路長が変調される。
【００８３】
偏光板６４に到達したレーザ光４３ａとレーザ光４３ｂは偏光が直交しているが、偏光板６４の透過軸は、これらの偏光に対して略４５度となるように構成されているので、どちらのレーザ光も一部は偏光板６４を透過して合波される。合波されたレーザ光４３ａ、４３ｂは同じ偏光となっているのでスクリーン６５上に干渉像が形成される。
【００８４】
スクリーン６５上に形成された干渉像は、ＭＥＭＳミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃにより縮小投影されて、それぞれ対応する光検出器３３ａ、３３ｂ、３３ｃで受光される。
【００８５】
ここで、ＭＥＭＳミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃはそれぞれ、異なる位置、および、大きさの輪帯領域を選択的に反射するように制御され、光検出器３３ａ、３３ｂ、３３ｃには、それぞれ異なる輪帯からの信号が入射する。本実施形態では、これにより信号検出領域を選択し、その受信信号を加算する動作を実現しており、光検出器３３ａ、３３ｂ、３３ｃからの出力がそれぞれ画素信号となる。
【００８６】
なお、スクリーン６５上で観測される、ある領域の干渉光の強度は、レーザ光４３ａとレーザ光４３ｂの光路長差に応じたビート信号となり、反射板６３に変位が生じるとビート信号の位相ずれとなって現れる。したがって、超音波エコー２５が伝搬した領域の干渉像のみを選択的に検出することにより、良好なＳ／Ｎで位相ずれ情報を抽出することができ、エコー信号の検出を行うことができる。
【００８７】
以上に説明したように本実施の形態２の超音波検査装置は、超音波エコー２５を光学的に検出できるように検出素子群２３を構成している。このように構成すると、受信信号の加算を光学的に行えるため、加算回路が不要となるとともに、受信点をさらに多点化することができる。また、受信プローブ１３に圧電素子の微細加工や電気的配線が不要となり、受信点の高密度配置や、検出素子群２３をさらに大開口で構成することが可能となる。これにより、さらにＳ／Ｎを向上させることができるため、より深部の計測や、高周波の超音波の利用による分解能改善が可能となる。
【００８８】
なお、本実施の形態では、３つの独立した輪帯を制御するために、３つのＭＥＭＳミラーを用いる構成としたが、例えば、ＭＥＭＳミラーの傾斜方向が上下左右のように４方向に制御可能であれば、１つのＭＥＭＳミラーで３方向に配置された光検出器への反射領域を制御することにより、３つの輪帯領域を制御することが可能である。あるいは、ＭＥＭＳミラーおよび光検出器の駆動を画素信号のサンプリングよりも高速に行うことにより、時分割で複数の輪帯領域の制御を行うこともできる。このように構成すると部品点数を削減できる。
【００８９】
また、光を用いて超音波の検出を行う本実施の形態では、音響整合材６６を光学的に透明な部材で構成するとともに、音響整合材６６に半透明な反射層を挿入することにより、３次元的に超音波エコーを検出することができる。
【００９０】
図７は本発明の実施の形態２にかかる受信プローブ１３の別の構成を示す図で、（ａ）は受信プローブ１３の概略構成図、（ｂ）は検出素子群２３の概略構成図を示している。図７において、図６と同じ構成要素は、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００９１】
図７（ａ）において、光源部４０は、それぞれ波長が異なり、互いに干渉しないレーザ光を出射する半導体レーザ４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、半導体レーザ４１ａ、４１ｂ、４１ｃからそれぞれ出射する光をまとめてレーザ光４３とするダイクロイックミラー４５を備えている。また、光検出器３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、半導体レーザ４１ａ、４１ｂ、４１ｃから出射するレーザ光のいずれか一つを透過するカラーフィルタをそれぞれ備えている。
【００９２】
また、図７（ｂ）において、音響整合材６６は光学的に透明な部材で構成され、波長選択性を有する半透明な反射層６７ａ、６７ｂ、６７ｃが挿入されている。この反射層６７ａ、６７ｂ、６７ｃはそれぞれ、半導体レーザ４１ａ、４１ｂ、４１ｃから出射するレーザ光のうち、いずれか１つを反射し、それ以外を透過するように構成されている。
【００９３】
この構成において、半導体レーザ４１ａ、４１ｂ、４１ｃから出射した波長の異なるレーザ光は、ダイクロイックミラー４５で合波されてレーザ光４３となり、光ファイバ５０を経由して検出素子群２３に入射し、導光棒３１および導光板６１により面状に広げられるとともに、被検帯１１の方向に偏向され、ワイヤグリッド偏光板６２でＴＥ偏光成分が反射される。ワイヤグリッド偏光板６２を透過したレーザ光４３のＴＭ偏光成分は、それぞれ波長ごとに反射層６７ａ、６７ｂ、６７ｃで反射され、スクリーン６５上にワイヤグリッド偏光板６２で反射されたレーザ光と各反射層で反射されたレーザ光との干渉像が形成される。この干渉像は、各反射層の振動に応じた位相差情報を持ち、反射層ごとに反射したレーザ光の波長が異なるので、光検出器３３ａ、３３ｂ、３３ｃで波長ごとに検出され、各光検出器で各反射層に対応する画素信号が得られる。
【００９４】
このとき、各反射層の輪帯に対応する受信フォーカス点が一致するように制御すると、より多くの同位相の信号を同時刻に受信できる。図６の構成では、音線上を３回走査して画素信号を積算する構成としたが、この構成では、光検出器３３ａ、３３ｂ、３３ｃの同時刻の出力を加算するだけでよく、信号処理がさらに簡略化される。
【００９５】
また、本実施の形態では、スクリーン上に形成される干渉像のうち、信号検出したい領域のみをＭＥＭＳミラーで反射させて光検出器で受光する構成としたが、逆に、信号検出したい領域にのみ光を照射して反射光を検出する構成としてもよい。
【００９６】
図８は本発明の実施の形態２にかかる受信プローブ１３のさらに別の構成を示す概略構成図である。図８において、図６と同じ構成要素は、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００９７】
図８において、光源部４０は、半導体レーザ４１より出射したレーザ光４３の一部を所定の方向に偏向するＭＥＭＳミラー３２を備えて構成されている。また、また光源部４０のＭＥＭＳミラー３２で偏向されたレーザ光４３を被検体１１の方向に偏向する偏光ビームスプリッタ６８を備え、ワイヤグリッド偏光板６２は、偏光ビームスプリッタ６８で反射されるＳ偏光成分の光の偏光方向に対して透過軸が４５度を成すように構成されている。
【００９８】
この構成において、半導体レーザ４１から出射したレーザ光４３は、ＭＥＭＳミラー３２により輪帯領域が偏光ビームスプリッタ６８の方向に反射され、偏光ビームスプリッタ６８によりＳ偏光成分が反射され、ワイヤグリッド偏光板６２に入射する。このとき、光検出を行う輪帯の領域にのみレーザ光４３が照射されるようにＭＥＭＳミラー３２が制御されている。
【００９９】
ワイヤグリッド偏光板６８において、レーザ光４３は、Ｓ偏光に対して４５度ずれたＴＥ偏光成分が反射され、偏光ビームスプリッタ６８でＴＥ偏光の一部がＰ偏光となって透過する。また、ワイヤグリッド偏光板６２を透過したレーザ光４３のＴＭ偏光成分は、反射板６３で反射され、偏光ビームスプリッタ６８でＴＭ偏光の一部がＰ偏光となって透過する。
【０１００】
ワイヤグリッド偏光板６２で反射されたレーザ光と反射板６３で反射されたレーザ光は、スクリーン６５上で干渉して干渉像を形成し、この干渉像を光検出器で検出することによりレーザ光４３が照射された輪帯領域に対応する画素信号が得られる。
【０１０１】
このように構成しても、受信回路を削減することができる。さらにこの構成では、輪帯の領域に均一にレーザ光４３を照射できるため、検出素子群の受信面内で感度のばらつきを小さく抑えることができる。
【０１０２】
なお、本発明の実施の形態１および実施の形態２に示した構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更を行うことができる。また全ての構成はどのように組み合わせてもよく、それぞれ本発明固有の効果を発揮することは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明を適用すると、小型、低消費電力、低コストでありながら、反射率の小さなターゲットや深い部位のターゲットからのエコー信号を良好なＳ／Ｎで検出できる超音波検査装置を提供することができ、有用である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０    超音波検査装置
１１    被検体
１２    送信プローブ
１３    受信プローブ
１３ａ    スイッチング回路
１３ｂ    加算回路
１４    受信部
１５    画像メモリ
１６    画像処理部
１７    画像表示部
１８    送信部
１９    制御部
２２    振動子群
２３    検出素子群
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ    輪帯
２４    超音波
２４ａ    音線
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ    超音波エコー
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｈ，２６ｉ，２６ｊ，２６ｋ，２６ｌ    受信フォーカス点
２７    サブ輪帯（内側）
２８    サブ輪帯（外側）
２９    領域
３１    導光棒
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ    ＭＥＭＳミラー
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ    光検出器
４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ    半導体レーザ
４２    電流変調器
４３    レーザ光
４４    集光レンズ
４５    ダイクロイックミラー
５０    光ファイバ
６１    導光板
６１ａ    主面
６１ｂ    対向面
６１ｃ    偏向面
６２    ワイヤグリッド偏光板
６３    反射板
６４    偏光板
６５    スクリーン
６６    音響整合材
６７ａ，６７ｂ，６７ｃ    反射層
６８    偏光ビームスプリッタ
【図１】
2012055350.tif 000003
【図２】
2012055350.tif 000004
【図３】
2012055350.tif 000005
【図４】
2012055350.tif 000006
【図５】
2012055350.tif 000007
【図６】
2012055350.tif 000008
【図７】
2012055350.tif 000009
【図８】
2012055350.tif 000010
【図９】
2012055350.tif 000011