(57)【要約】      （修正有）【課題】単純な処理によって実現可能であり、かつ、信号の広帯域化と距離分解能の向上を両立させた超音波診断装置および超音波信号処理方法を提供する。【解決手段】超音波探触子２を用いて、基本波成分を含むパルス状の送信信号を送信超音波に変換し前記送信超音波を前記被検体内に送信し、超音波探触子が受信した被検体からの反射超音波に基づいて受信信号を生成し、受信信号から、１以上の周波数成分を含む第１の成分と、第１の成分とは異なる第２の成分とを分離し、第１の成分と前記第２の成分とで振幅が最大となる時刻が同一となるように、第２の成分の位相を制御して第３の成分を生成する位相制御部５２と、第１の成分と第３の成分とを合成し、合成受信信号を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探触子を用いて超音波を被検体に対して送受信し、反射超音波に基づいて画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波探触子を用いて、基本波成分を含むパルス状の送信信号を送信超音波に変換し前記送信超音波を前記被検体内に送信する送信部と、
前記超音波探触子が受信した前記被検体からの反射超音波に基づいて受信信号を生成する受信部と、
前記受信信号から、１以上の周波数成分を含む第１の成分と、前記第１の成分とは異なる第２の成分とを分離する分離部と、
前記第１の成分と前記第２の成分とで振幅が最大となる時刻が同一となるように、前記第２の成分の位相を制御して第３の成分を生成する位相制御部と、
前記第１の成分と前記第３の成分とを合成し、合成受信信号を生成する合成部と、
前記合成受信信号に基づいて画像を生成する画像生成部と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１の成分と前記第２の成分のうち、一方は、前記基本波成分と周波数帯が一致する反射基本波成分を含む第４の成分であり、他方は、前記反射基本波成分の偶数次高調波成分を含む第５の成分である
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記送信信号は、前記基本波成分と、前記基本波成分のＭ倍（Ｍは２以上の整数）の周波数を有する成分とを含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第４の成分は、前記反射基本波成分の奇数次高調波成分をさらに含む
ことを特徴とする請求項２または３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記送信信号は、前記基本波成分とは周波数が異なる第２の基本波成分をさらに含み、
前記第５の成分は、前記基本波成分と前記第２の基本波成分との間の和周波成分、差周波成分のうち１以上をさらに含む
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第４の成分は、前記第２の基本波成分に対応する第２の反射基本波成分と、前記第２の反射基本波成分の奇数次高調波成分とのうち１以上をさらに含み、
前記第５の成分は、前記第２の反射基本波成分の偶数次高調波をさらに含む
ことを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記位相制御部は、さらに前記第１の成分の位相を制御して第６の成分を生成することで、前記第３の成分と前記第６の成分との振幅が最大となる時刻を同一とし、
前記合成部は、前記第１の成分に替えて前記第６の成分を用いて前記合成受信信号を生成する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記反射基本波成分の高調波成分の劣化前の波形である復元高調波成分を、前記反射基本波成分を用いて推定して生成する推定部をさらに備え、
前記位相制御部は、前記第２の成分のうち前記反射基本波成分の高調波成分を前記復元高調波成分に置き換えた第７の成分の位相を制御することで前記第３の成分を生成し、
前記合成部は、前記第１の成分に代えて、前記第１の成分のうち前記反射基本波成分の高調波成分を前記復元高調波成分に置き換えた第８の成分を用いて前記合成受信信号を生成する
ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記合成部は、前記合成受信信号を生成する際、前記反射基本波に対応する第９の成分と、前記反射基本波成分の高調波成分に対応する第１０の成分との合成比を制御する
ことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記合成部は、前記受信信号に対応する前記反射超音波の発生源の深さに応じて、前第９の成分に対する前記第１０の成分の合成比を変更する
ことを特徴とする請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記第９の成分に対する前記第１０の成分の前記合成比は、前記受信信号に対応する前記反射超音波の発生源が所定の深さより浅い場合は、前記発生源が深くなるほど大きくなり、前記発生源が前記所定の深さより深い場合は、前記発生源が深くなるほど小さくなる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記合成受信信号を前記送信信号に基づいて時間軸方向に圧縮してパルス圧縮信号を生成するパルス圧縮部をさらに備え、
前記画像生成部は、前記合成受信信号に代えて前記パルス圧縮信号に基づいて前記画像を生成する
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記第１の成分と前記第３の成分とのそれぞれを前記送信信号に基づいて時間軸方向に圧縮し、第１パルス圧縮信号と第２パルス圧縮信号とを生成するパルス圧縮部をさらに備え、
前記合成部は、前記第１の成分と前記第３の成分とに替えて、前記第１パルス圧縮信号と前記第２パルス圧縮信号とを合成して前記合成受信信号を生成する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記位相制御部は、前記第２の成分に含まれる各周波数成分について位相をπ／２だけ変更する
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
超音波探触子を用いて、基本波成分を含むパルス状の送信信号を送信超音波に変換し前記送信超音波を被検体内に送信し、
前記超音波探触子が受信した前記被検体からの反射超音波に基づいて受信信号を生成し、
前記受信信号から、１以上の周波数成分を含む第１の成分と、前記第１の成分とは異なる第２の成分とを分離し、
前記第１の成分と前記第２の成分とで振幅が最大となる時刻が同一となるように、前記第２の成分の位相を制御して第３の成分を生成し、
前記第１の成分と前記第３の成分とを合成して合成受信信号を生成する
ことを特徴とする超音波信号処理方法。
【請求項１６】
前記第１の成分と前記第２の成分のうち、一方は、前記基本波成分と周波数帯が一致する反射基本波成分を含む第４の成分であり、他方は、前記反射基本波成分の偶数次高調波成分を含む第５の成分である
ことを特徴とする超音波信号処理方法。
【請求項１７】
前記第４の成分は、前記基本波成分の奇数次高調波成分をさらに含む
ことを特徴とする請求項１６に記載の超音波信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置および超音波信号処理方法に関し、特に、超音波の送受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波パルス反射法により生体内情報を取得し、断層像として表示する医療用画像機器である。Ｘ線や放射線等を用いる他モダリティに比べて、安価で被曝の危険性がなく、リアルタイム性に優れる特徴を生かして、その活用領域を拡げつつある。
この超音波診断装置において、画質を向上させるためのさまざまな工夫がなされており、例えば、ＴＨＩ（Ｔｉｓｓｕｅ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ）と呼ばれる技術が用いられている。ＴＨＩでは、超音波が生体組織内を伝搬する際に生じる非線形成分、具体的には、高調波成分を抽出して画像化する手法である。ＴＨＩは、生体組織そのものの画像化に用いられるほか、強い高調波成分を発生する超音波造影剤と組み合わせて造影画像を生成する用途にも用いることができる。高調波成分は基本波成分より周波数が高いため、多重反射や低周波ノイズ等の影響を受けにくく、また、不要なサイドローブ成分が小さいため、高Ｓ／Ｎ比の信号を得ることができる。さらに、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されているように、次数の異なる複数の高調波を用いたり、さらに周波数の異なる２つの基本波に対応する和周波または差周波を用いたりすることで、信号の広帯域化による信号品質の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９８６２０号公報
【特許文献２】特開２０１０−４２０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基本波成分より周波数が高い成分を用いるもう一つの利点として、超音波のパルスの時間長（以下、パルス長と略記する）を短縮することで距離分解能を向上することが可能であることが挙げられる。しかしながら、高調波成分は基本波成分が伝搬する際に生じるものであるため、基本波成分と高調波成分とでパルス長はほぼ変わらない。したがって、引用文献１に開示されているような単純に高調波成分を用いる方法では、パルスの時間長が基本波と変わらないため、距離分解能を向上させることができない。
【０００５】
パルス長を短縮する方法として、特許文献２に開示されているように、時間と共に周波数が変化（掃引）する信号（いわゆる「チャープ信号」）を送受信し、相関処理によるパルス圧縮を用いる方法がある。しかしながら、超音波周波数を掃引するためにはアナログ処理が必要であるため、回路の複雑化、高コスト化を招く問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、単純な処理によって実現可能であり、かつ、信号の広帯域化と距離分解能の向上を両立させた超音波診断装置および超音波信号処理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】
【０００６】
本発明の一態様に係る超音波診断装置は、超音波探触子を用いて超音波を被検体に対して送受信し、反射超音波に基づいて画像を生成する超音波診断装置であって、前記超音波探触子を用いて、基本波成分を含むパルス状の送信信号を送信超音波に変換し前記送信超音波を前記被検体内に送信する送信部と、前記超音波探触子が受信した前記被検体からの反射超音波に基づいて受信信号を生成する受信部と、前記受信信号から、１以上の周波数成分を含む第１の成分と、前記第１の成分とは異なる第２の成分とを分離する分離部と、前記第１の成分と前記第２の成分とで振幅が最大となる時刻が同一となるように、前記第２の成分の位相を制御して第３の成分を生成する位相制御部と、前記第１の成分と前記第３の成分とを合成し、合成受信信号を生成する合成部と、前記合成受信信号に基づいて画像を生成する画像生成部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上述した構成により、第１の成分と、第２の成分とが相互作用により強めあうため合成受信信号のピークが急峻化し、実質的なパルス長を短縮して距離分解能を向上させることができる。さらに、受信信号の初期状態において第１の成分と第２の成分との間で位相が揃っている必要がないため、第１の成分及び第２の成分として、受信信号中に含まれる、複数の異なる周波数成分を用いることができ、信号の広帯域化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る超音波診断装置１のブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る超音波診断装置１の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１に係る送受信イベントの動作を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、実施の形態１に係る送信パルスの波形例である。（ｂ）は、実施の形態１に係る送信パルスの波形例である。
【図５】（ａ）は、実施の形態１に係る合成受信信号の波形例である。（ｂ）は、実施の形態１に係る合成受信信号の波形例である。
【図６】変形例１に係る超音波診断装置１Ａのブロック図である。
【図７】変形例１に係る超音波診断装置１Ａの動作を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、変形例２に係る送信信号パルスの帯域の例である。（ｂ）は、変形例２に係るデジタル受信信号の帯域の例である。
【図９】（ａ）は、実施の形態１に係る分離部５１、位相制御部５２、合成部５３のそれぞれが処理対象とする成分を示した模式図である。（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、変形例３に係る分離部、位相制御部、合成部のそれぞれが処理対象とする成分を示した模式図である。
【図１０】実施の形態２に係る超音波診断装置４のブロック図である。
【図１１】実施の形態２に係る送受信イベントの動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態２および実施の形態３に係る参照信号の例である。
【図１３】実施の形態３に係る超音波診断装置５のブロック図である。
【図１４】実施の形態３に係る送受信イベントの動作を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態４に係る超音波診断装置６のブロック図である。
【図１６】実施の形態４に係る送受信イベントの動作を示すフローチャートである。
【図１７】実施の形態４に係る推定補正の模式図である。
【図１８】実施の形態５に係る超音波診断装置７のブロック図である。
【図１９】実施の形態５に係る送受信イベントの動作を示すフローチャートである。
【図２０】（ａ）は、合成部５３における基本波成分と非線形成分の合成比の例を示す模式図である。（ｂ）は、被検体内の深さと非線形成分の発生レベルとの関係を示す模式図である。（ｃ）は、被基本波成分と非線形成分とのそれぞれの減衰率と、被検体内の深さとの関係を示す模式図である。（ｄ）は、基本波成分と非線形成分とのそれぞれの信号レベルと、被検体内の深さとの関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
発明者は、ＴＨＩによる信号の広帯域化による信号品質の向上と、高周波の信号を用いることによる距離分解能の向上との両立をさせるために種々の検討を行った。
ＴＨＩでは、高調波成分を抽出して画像化する。高調波成分は基本波成分より周波数が高いため、多重反射や低周波ノイズ等の影響を受けにくく、また、不要なサイドローブ成分が小さいため、高Ｓ／Ｎ比の信号を得ることができる。また、基本波成分より周波数が高いために送信ビームを狭窄化しやすいため、方位分解能が高いという特徴がある。
【００１０】
一方で、発明者は、高調波成分を単に用いるだけでは、距離分解能を向上させることができない課題を見出した。これは、距離分解能は超音波のパルス長に依存するためである。一般には超音波パルスの周波数が高いほど距離分解能が向上するが、これは、波数が同一であれば、周波数が高いほどパルス長が短くなるからである。しかしながら、高調波成分においては、周波数が対応する基本波成分より高いものの、パルス長自体は、基本波成分のパルス長と変わらない。そのため、ＴＨＩの距離分解能は、基本波成分を画像化した場合の距離分解能より大きく向上しない。そこで、発明者は、高調波成分を用いた上で、パルス長を短縮する技術について検討を行った。
【００１１】
パルス長を短縮する既存技術としては、例えば、特許文献２に開示されているように、相関処理を用いたパルス圧縮技術が挙げられる。特許文献２では、高調波成分を高調波の次数ごとに分離し、２次高調波、３次高調波、４次高調波、５次高調波のそれぞれをパルス圧縮して結果を合成している。しかしながら、この技術では、送信パルスとしてチャープ信号を用いている。チャープ信号の生成には周波数掃引のためのアナログ処理が必要となるため、特許文献２に開示の方法では、回路の複雑化、高コスト化を招くこととなってしまう。
【００１２】
そこで、発明者は、受信信号において複数の異なる周波数成分を合成することでピークを急峻化し、それによりパルス長を短縮することを検討した。例えば、特許文献１では、周波数の異なる２つの基本波を送信波として用い、かつ、送信超音波における基本波間の位相を制御することで、反射超音波において、一方の基本波に対応する２次高調波と、基本波間の差周波または和周波とを強め合うように合成している。しかしながら、これらの技術では、例えば、基本波成分と２次高調波成分とを強め合うように、または、３次高調波と和周波とを強め合うように、などの条件で合成することができない。これは、特許文献１で行っているような送信超音波の位相制御では、差周波または和周波と、偶数次高調波群（２次高調波、４次高調波、…）との間の位相を一致させることはできるが、偶数次高調波群と、基本波成分および奇数次高調波群（３次高調波、５次高調波、…）との間の位相を一致させることができないからである。つまり、基本波成分と２次高調波成分とを互いに強め合わせることができない。そこで、発明者は、送信信号の位相ではなく、受信信号の各成分の位相を制御することで受信信号の各成分を強め合わせ、ピークを急峻化してパルス長を短縮するという着想を得た。
【００１３】
以下、実施の形態に係る超音波診断装置および超音波信号処理方法について図面を用いて詳細に説明する。
≪実施の形態１≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１のブロック図を図１に示す。超音波診断装置１は、送信信号生成部１０、送信部２０、切替部３０、受信部４０、分離部５１、位相制御部５２、合成部５３、整相加算部６０、超音波画像生成部７０、表示制御部８０を備える。なお、送信信号生成部１０、送信部２０、切替部３０、受信部４０、分離部５１、位相制御部５２、合成部５３、整相加算部６０は、超音波信号処理回路５０を構成する。また、切替部３０には超音波探触子２が、表示制御部８０には表示部３が、それぞれ接続可能に構成されている。図１は超音波診断装置１に超音波探触子２、表示部３がそれぞれ接続された状態を示している。
【００１４】
超音波探触子２は、例えば、一次元方向に配列された複数の振動子（不図示）を有する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）により構成される。超音波探触子２は、送信部２０で生成された電気信号（以下、「素子駆動信号」と呼ぶ）を超音波に変換する。超音波探触子２は、超音波探触子２の振動子側外表面を被検体の皮膚表面など表面に接触させた状態で、複数の振動子から発せられる複数の超音波からなる超音波ビームを被検体内の測定対象に向けて送信する。そして、超音波探触子２は、測定対象からの複数の反射超音波を受信し、複数の振動子によりこれら反射超音波をそれぞれ電気信号（以下、「素子受信信号」と呼ぶ）に変換し、素子受信信号を切替部３０に供給する。
【００１５】
送信信号生成部１０は、素子駆動信号を生成するための送信信号を生成する回路である。送信信号生成部１０は、基本波成分である所定の周波数帯、例えば、４ＭＨｚを中心周波数とするパルス信号を生成する。ここで、パルス信号とは、原則として正弦波（余弦波）であり、かつ、連続波ではなく１〜数周期程度の有限長の信号である。なお、送信信号生成部１０は、さらに、高調波成分に対応する、基本波成分に対して整数倍の周波数を有するパルス信号を生成し、基本波成分のパルス信号と合成して出力してもよい。
【００１６】
送信部２０は、振動子ごとに遅延時間を設定することで、送信信号に基づく超音波ビームのフォーカシングやステアリングを行う回路である。具体的には、超音波ビームの送信タイミングについて振動子毎に遅延時間を設定する。そして、送信信号生成部１０が生成した送信信号を遅延時間だけ遅らせることで、素子駆動信号を振動子ごとに生成する。素子駆動信号は、例えば、超音波探触子２を構成する各振動素子から送出される送信超音波が送信フォーカス点に同時に届く焦点波となるように生成される、振動素子ごとにタイミングの異なるパルス状の電気信号である。または、素子駆動信号は、例えば、超音波探触子２を構成する各振動素子から送出される送信超音波が特定の向きに進行する平面波となるように生成される、振動素子ごとにタイミングを揃えた、または、振動子列の一方の端から他方の端まで固定ピッチで段階的に動作タイミングをずらした、パルス状の電気信号であってもよい。
【００１７】
切替部３０は、素子駆動信号で駆動させる超音波探触子２の振動子を選択し、選択した振動子と送信部２０とを接続する。また、切替部３０は、素子受信信号を生成させる超音波探触子２の振動子を選択し、選択した振動子と受信部４０とを接続する。
受信部４０は、反射超音波に基づく素子受信信号のそれぞれについて、増幅した後Ａ／Ｄ変換を行い、デジタル受信信号に変換する。
【００１８】
分離部５１は、デジタル受信信号を周波数帯ごとに分離し、基本波成分を合成部５３に、非線形成分を位相制御部５２に、それぞれ出力する回路である。ここで、非線形成分とは、基本波成分以外の成分を指し、具体的には高調波成分である。または、分離部５１は、非線形成分のうち、ピークのタイミングが基本波成分と同一である成分を基本波と同様に合成部５３に出力してもよい。または、例えば、分離部５１は、基本波成分および非線形成分のうちピークのタイミングが基本波成分と同一である成分を位相制御部５２に、非線形成分の残りの成分を合成部５３に、それぞれ出力するとしてもよい。周波数帯ごとの分離は、例えば、バンドパスフィルタを用いて行うことができる。または、周波数帯ごとの分離は、後述するフェイズインバージョン法を用いた後にバンドパスフィルタを用いるとしてもよい。
【００１９】
位相制御部５２は、分離部５１が出力した非線形成分について、ピークのタイミングが基本波成分と同一になるように、すなわち、ピークを示す位相が基本波成分と同一となるように、基本波成分の位相、非線形成分の位相のうち一方または両方を制御する回路である。詳細は後述する。
合成部５３は、分離部５１が出力した基本波成分と、位相制御部５２が出力した非線形成分とをタイミングを合わせて所定の合成比により合成し合成受信信号を生成する回路である。合成部５３は、合成比に従って、基本波成分と非線形成分のうち一方または両方を増幅し、増幅後の、基本波成分と非線形成分を加算する。
【００２０】
整相加算部６０は、合成受信信号に整相加算を行って、音響線信号を生成する回路である。送信超音波が焦点波である場合、反射超音波に基づく音響線信号は、送信超音波が通過した領域の一部である、送信フォーカス点およびその近傍を含む、着目領域を素子列方向に分割した領域に対して生成される。したがって、送信超音波が焦点波である場合、着目領域全体の音響線信号を得るため、送信フォーカス点を素子列方向に移動させながら、送信超音波の送信と反射超音波の受信が繰り返し行われる。一方、送信超音波が平面波である場合、送信超音波は着目領域全体に行き渡るように送信され、着目領域全体の音響線信号が反射超音波に基づいて生成される。
【００２１】
超音波画像生成部７０は、１枚の断層画像を構築する上で必要な複数の音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮による輝度変換を行い、直交座標系への座標変換を行うことでＢモード画像信号を生成する回路である。
表示制御部８０は、超音波画像生成部７０が生成したＢモード画像信号を表示部３に画像として表示させる回路である。
【００２２】
表示部３は、表示制御部８０に接続される画像表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等である。
送信信号生成部１０、送信部２０、切替部３０、受信部４０、分離部５１、位相制御部５２、合成部５３、整相加算部６０、超音波画像生成部７０、表示制御部８０はそれぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｇｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェアにより実現される。なお、これらのうち２以上を単一の要素として構成してもよく、例えば、超音波信号処理回路５０を単一のＦＰＧＡで構成してもよい。なお、これらの一部または全部は、単一のＦＰＧＡ、または、ＡＳＩＣで実現されてもよい。また、これらは、それぞれ個別に、または、２以上を１まとめとして、メモリと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプログラマブルデバイスとソフトウェアで実現されてもよい。
【００２３】
＜動作＞
実施の形態１に係る超音波診断装置１の動作について説明する。図２は、超音波診断装置１の動作を示すフローチャートである。
まず、送信信号生成部１０において送信信号を生成する（ステップＳ１０）。図４（ａ）に、送信パルスの波形例を示す。図４（ａ）の送信パルス２０１は、１周期分の基本波成分のみからなる。なお、図４（ｂ）に示すように、送信パルスは、基本波成分と同時に開始され同時に終了する、基本波成分に対して整数倍の周波数のパルス、例えば、２倍パルス２０２と３倍パルス２０３をさらに含んでいてもよい。このとき、基本波成分に対して奇数倍の周波数のパルスについては基本波とピークのタイミングが一致するように生成することが好ましい。なお、送信パルスの時間長は基本波成分の１周期分でなく、例えば、基本波成分の２周期分などほかの長さでもよいが、基本波成分の１周期分以上であることが好ましい。
【００２４】
次に、送受信イベントの実施を行う（ステップＳ２０）。ここで、送受信イベントとは、送信信号に基づいて超音波を被検体に送信し、反射超音波に基づく信号処理を行う一連の処理のことを指す。図３は送受信イベントの詳細を示すフローチャートである。以下、図３に基づいて送受信イベントに係る超音波診断装置１の動作について説明する。
まず、送信部２０が送信ビームフォーミングを行う（ステップＳ２１）。具体的には、上述したように、超音波ビームの送信タイミングについて振動子毎に遅延時間を設定し、送信信号を遅延時間だけ遅らせることで、素子駆動信号を振動子毎に生成する。送信部２０は、切替部３０を介して、生成した素子駆動信号を超音波探触子２の対応する各振動子に送出する。
【００２５】
次に、超音波探触子２より被検体内に超音波ビームを送信する（ステップＳ２２）。具体的には、上述したように、超音波探触子２の各振動子が自身に対応する素子駆動信号を超音波に変換することで、送信フォーカス点で焦点が合うように、超音波ビームが被検体内に送出される。
これにより、送出された超音波ビームが被検体内を伝搬し、その際、生体組織の非線形性により、様々な次数の高調波成分が発生する。また、超音波ビームに高調波と同じ周波数成分のパルスが含まれている場合には、当該パルスと高調波成分とが相互に強めあう。超音波ビームと、被検体内で発生した高調波成分は、生体組織の音響インピーダンスの境界等により反射し、反射超音波として超音波探触子２に到達する。
【００２６】
次に、超音波探触子２が被検体内から得た反射超音波を素子受信信号に変換する（ステップＳ２３）具体的には、上述したように、超音波探触子２の各振動子がそれぞれ反射超音波を電気信号に変換し、その電気信号を素子受信信号として、切替部３０を介して受信部４０に送出する。
次に、受信部４０が素子受信信号をデジタル受信信号に変換する（ステップＳ２４）。具体的には、受信部４０は、素子受信信号を増幅、Ａ／Ｄ変換してデジタル受信信号に変換する。
【００２７】
次に、分離部５１が、デジタル受信信号を基本波成分と非線形成分とに分離する（ステップＳ２５）。具体的には、バンドパスフィルタを用いて、デジタル受信信号を、基本波成分、２次高調波成分、３次高調波成分、…、に分離する。分離部５１は、基本波成分を合成部５３に、非線形成分を構成する各高調波成分を位相制御部５２に、それぞれ出力する。
【００２８】
次に、位相制御部５２が、非線形成分に対して位相制御を行う（ステップＳ２６）。位相制御部５２は、２次高調波成分、３次高調波成分、…、のそれぞれのピークのタイミングが基本波成分と揃うように、位相を調整する。具体的には、奇数次高調波群（３次高調波成分、５次高調波成分、…）はそのまま出力し、偶数次高調波群（２次高調波成分、４次高調波成分、…）についてはそれぞれ位相をπ／２だけ遅らせる。なお、ここでは、位相を調整する方法として、遅らせる位相に相当する時間分だけ遅延を行う。例えば、８ＭＨｚの高調波成分の位相をπ／２だけ遅らせる方法として、｛１／（８×１０6）｝×１／４＝３１．２５×１０-9、すなわち、３１．２５ｎｓだけ遅延させる。
【００２９】
次に、合成部５３は、位相制御がなされた後の非線形成分と、基本波とを合成し、合成受信信号を生成する（ステップＳ２７）。具体的には、基本波と、非線形成分とを、所定の合成比により合成する。これにより、図５に示すように、ピークのタイミングが合った基本波と非線形成分とが合成されるため、ピークが急峻化し、実質的なパルス幅（例えば、半値全幅）が圧縮されることになる。図５（ａ）は基本波と２次高調波、図５（ｂ）は基本波と２次〜４次高調波を合成する場合を示している。
【００３０】
次に、整相加算部６０は、合成受信信号に対して整相加算を施し、音響線信号に変換する（ステップＳ８０）。整相加算部６０は、音響線信号を生成する対象である領域内の各観測点について、観測点からの受信タイミングが同一となるように合成受信信号各々に遅延処理を行い、遅延後の合成受信信号を加算することで音響線信号を生成する。ここでは、観測点は、送信フォーカス点および送信フォーカス点と深さだけが異なる点、またはその近傍である。
【００３１】
以上で、１回の送受信イベントを終了する。図２に戻って続きを説明する。
次に、Ｂモード画像を生成すべき着目領域全体に対して音響線信号を取得したか否かを判断する（ステップＳ３０）。音響線信号を取得していない領域がある場合には、超音波ビームが送信される位置を変更し、ステップＳ２０の送受信イベントを再度実施して音響線信号の生成を行う。一方、Ｂモード画像を生成すべき着目領域全体に対して音響線信号が生成されている場合は、ステップＳ４０に進む。
【００３２】
次に、超音波画像生成部７０は、着目領域全体の音響線信号に対して、包絡線検波、対数圧縮による輝度変換、直交座標系への座標変換を行い、Ｂモード画像を生成する（ステップＳ４０）。
最後に、表示制御部８０は、超音波画像生成部７０が生成したＢモード画像を表示部３に表示させる（ステップＳ５０）。
【００３３】
＜まとめ＞
上記構成により、相関処理によるパルス圧縮を行うことなく、合成受信信号のピークを急峻化させ、実質的にパルス幅を狭窄化することが可能となる。そのため、生成するＢモード画像の距離分解能を改善させることが可能となる。
なお、非線形成分が合成受信信号のピークを急峻化できないほど小さい場合には、Ｓ／Ｎ比の向上などのＴＨＩの利点を享受できないものの、基本波成分のみを用いてＢモード画像を生成できる。即ち、ＴＨＩでは画像化できない領域を、基本波成分を用いて画像化することができる。したがって、深度等の条件に応じて、高周波超音波によるＳ／Ｎ比および分解能の向上と、低周波超音波によるペネトレーション性の向上とを適宜切替える、いわゆる周波数コンパウンドの効果も享受することができる。
【００３４】
≪変形例１≫
実施の形態１では、非線形成分の抽出に際してバンドパスフィルタを用いる場合について説明した。これに対し、本変形例では、フェイズインバージョン法（「パルスインバージョン法」とも呼ぶ）を用いて非線形成分を抽出する場合について説明する。
＜構成＞
図６に変形例１に係る超音波診断装置１Ａのブロック図を示す。なお、図１と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
超音波診断装置１Ａは、フェイズインバージョン法を用いて非線形成分を抽出するための、送信信号生成部１０Ａと信号記憶部４１と分離部５１Ａを備えることに特徴があり、それ以外は超音波診断装置１と同じ構成である。なお、送信信号生成部１０Ａ、送信部２０、切替部３０、受信部４０、信号記憶部４１、分離部５１Ａ、位相制御部５２、合成部５３、整相加算部６０は超音波信号処理回路５０Ａを構成する。
【００３６】
信号記憶部４１は、１回の送受信イベントに係る複数のデジタル受信信号を記憶する記憶媒体であり、具体的には、メモリ等で実現される。
分離部５１Ａは、フェイズインバージョン法によりデジタル受信信号から、偶数次高調波群と、基本波成分及び奇数次高調波群とを分離した後、各成分に分離する回路である。詳細は後述する。
【００３７】
＜動作＞
変形例１に係る超音波診断装置の動作について説明する。図７は、変形例１に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。なお、図２、図３と同じ動作については同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
まず、送信信号生成部１０Ａにおいて送信信号を生成する（ステップＳ２１０）。ここで、送信信号生成部１０Ａは、２つの送信信号を生成する。１番目の送信信号は、実施の形態１で説明したような、図４（ａ）または図４（ｂ）に示される送信パルスである。一方、第２の送信信号は、基本波、および、基本波に対して奇数倍の周波数のパルスの位相を反転させたパルスである。すなわち、図４（ａ）の第１の送信パルスに対しては、送信パルス２０１の位相を反転させた送信パルスである。また、図４（ｂ）の第１の送信パルスに対しては、送信パルス２０１と３倍パルス２０３の位相を反転させた送信パルスである。このとき、基本波に対して偶数倍の周波数のパルス、例えば、２倍パルス２０２の位相は反転させない。
【００３８】
次に、送受信イベント（ステップＳ２６０）を実施する。
まず、第１の送信パルスを用いて超音波の送受信を行う（ステップＳ２２０）。そして、送信部２０が送信ビームフォーミングを行う（ステップＳ２１）。次に、超音波探触子２より被検体内に超音波ビームを送信する（ステップＳ２２）。次に、超音波探触子２が被検体内から得た反射超音波を素子受信信号に変換する（ステップＳ２３）。次に、受信部４０が素子受信信号のそれぞれをデジタル受信信号に変換する（ステップＳ２４）。生成したデジタル受信信号は、信号記憶部４１に格納される（ステップＳ２３０）。
【００３９】
次に、第２の送信パルスを用いて超音波の送受信を行う（ステップＳ２４０）。まず、送信部２０が送信ビームフォーミングを行う（ステップＳ２１）。次に、超音波探触子２より被検体内に超音波ビームを送信する（ステップＳ２２）。次に、超音波探触子２が被検体内から得た反射超音波を素子受信信号に変換する（ステップＳ２３）。次に、受信部４０が素子受信信号のそれぞれをデジタル受信信号に変換する（ステップＳ２４）。生成したデジタル受信信号は、分離部５１Ａに出力される。
【００４０】
第１の送信パルスと第２の送信パルスの両方を用いて超音波の送受信を終えたのち（ステップＳ２５でＹｅｓ）、分離部５１Ａが、デジタル受信信号を基本波成分と非線形成分とに分離する（ステップＳ２５０）。まず、分離部５１Ａは、信号記憶部４１より、第１の送信パルスで得たデジタル受信信号を読み出す。次に、分離部５１Ａは、同一の振動子から得た、第１の送信パルスで得たデジタル受信信号と第２の送信パルスで得たデジタル受信信号との間で加減算を行う。基本波の位相を反転させた場合、基本波成分および奇数次高調波群の位相は反転するが、偶数次高調波群の位相は反転しない。したがって、第１の送信パルスで得たデジタル受信信号と第２の送信パルスで得たデジタル受信信号とを加算すると、基本波成分および奇数次高調波群は互いに位相が反転しているため打ち消し合い、互いに位相が一致している偶数次高調波群だけが得られる。また、第１の送信パルスで得たデジタル受信信号から第２の送信パルスで得たデジタル受信信号を減算すると、偶数次高調波群は位相が一致しているため打ち消し合い、互いに位相が反転している基本波成分および奇数次高調波群だけが得られる。このようにして得られた偶数次高調波群と、基本波成分および奇数次高調波群とのそれぞれに対してバンドパスフィルタを用いることで、偶数次高調波群を２次高調波成分、４次高調波成分、…、に、基本波成分および奇数次高調波成分を基本波成分、３次高調波成分、５次高調波成分、…、に、それぞれ分離することができる。分離部５１Ａは、基本波成分を合成部５３に、非線形成分として各高調波成分を位相制御部５２に、それぞれ出力する。
【００４１】
次に、位相制御部５２が、非線形成分に対して位相制御を行う（ステップＳ２６）。
次に、合成部５３は、位相制御がなされた後の非線形成分と、基本波とを合成し、合成受信信号を生成する（ステップＳ２７）。
次に、整相加算部６０は、合成受信信号に対して整相加算を施し、音響線信号に変換する（ステップＳ２８）。
【００４２】
次に、Ｂモード画像を生成すべき着目領域全体に対して音響線信号を取得したか否かを判断する（ステップＳ３０）。音響線信号を取得していない領域がある場合には、超音波ビームが送信される位置を変更し、ステップＳ２６０の送受信イベントを繰り返して音響線信号の生成を行う。一方、Ｂモード画像を生成すべき着目領域全体に対して音響線信号が生成されている場合は、ステップＳ４０に進む。
【００４３】
次に、超音波画像生成部７０は、着目領域全体の音響線信号に対して、包絡線検波、対数圧縮による輝度変換、直交座標系への座標変換を行い、Ｂモード画像を生成する（ステップＳ４０）。
最後に、表示制御部８０は、超音波画像生成部７０が生成したＢモード画像を表示部３に表示させる（ステップＳ５０）。
【００４４】
＜まとめ＞
上記構成により、周波数が隣接する２つの成分、例えば、基本波成分と２次高調波成分との間で帯域が重複していても、一方が基本波成分であるか奇数次高調波群に属しており、他方が偶数次高調波群に属していれば、他の成分が残存しないように、かつ、帯域を損失することなく、特定の１成分を分離することができる。そのため、基本波成分と２次高調波成分との間で、および／または、２次高調波と３次高調波との間で、帯域と重複している状態でも、帯域を損失することなく各成分を抽出でき、品質の高い合成受信信号を得ることができる。
【００４５】
≪変形例２≫
実施の形態１および変形例１では、基本波成分を１つしか用いない場合について説明した。これに対し、本変形例では、基本波成分を複数用いる場合について説明する。
図８に、送信超音波パルスと受信超音波の帯域を示す。図８（ａ）に示されるように、送信超音波パルスは、周波数ｆ1の基本波３０１と、周波数ｆ2の基本波３０２とを含む。なお、送信超音波パルスは、基本波３０１と基本波３０２とのピークのタイミングを合わせるように送信することが好ましい。一方、受信超音波は、図８（ｂ）に示されるように、周波数ｆ1の基本波成分３１１と周波数ｆ2の基本波成分３２１に加え、周波数２ｆ1の２次高調波成分３１２、周波数２ｆ2の２次高調波成分３２２、周波数ｆ2−ｆ1の差周波成分３３１、周波数ｆ1＋ｆ2の和周波成分３３２などが含まれる。基本波３０１と基本波３０２とピークのタイミングが合っている場合には、これらのうち、基本波群３４０に属する基本波成分３１１、基本波成分３２１はピークのタイミングが一致している。また、偶数次高調波群３５０に属する２次高調波成分３１２、２次高調波成分３２２はピークのタイミングが一致している。さらに、差周波成分３３１、和周波成分３３２は、いずれも偶数次高調波群３５０に属する２次高調波成分３１２、２次高調波成分３２２とピークのタイミングが一致している。すなわち、差周波成分３３１と和周波成分３３２とを、偶数次高調波群３５０に属しているとみなすことができる。したがって、基本波３０１と基本波３０２とピークのタイミングが合っている場合、周波数帯が重複している差周波成分３３１、２次高調波成分３２２、基本波成分３２１において、差周波成分３３１と２次高調波成分３２２は相互に強め合っている。一方で、基本波群３４０と偶数次高調波群３５０とではピークのタイミングが一致しないため、基本波成分３２１は差周波成分３３１と２次高調波成分３２２とのいずれに対しても位相が一致せず強め合うことがない。
【００４６】
そこで、実施の形態１または変形例１と同じ構成により、分離部で偶数次高調波群３５０に属する２次高調波成分３１２、２次高調波成分３２２、差周波成分３３１、和周波成分３３２を取り出し、これらそれぞれの位相を位相制御部で制御する。これにより、基本波群３４０と偶数次高調波群３５０とでピークのタイミングを一致させることができるので、ピークを急峻化させることが可能となる。
【００４７】
＜まとめ＞
上記構成により、周波数が異なる任意の２つの成分を強めあわせることでピークの急峻化を図ることができ、超音波の利用効率の向上と信号品質の向上を両立させることができる。
≪変形例３≫
実施の形態１および変形例１、２では、分離部が基本波成分を合成部に出力して非線形成分を構成する各成分を位相制御部に出力し、位相制御部が非線形成分のうち偶数次高調波成分のみ位相制御する場合について説明した。これに対し、変形例３では、位相制御の対象となる成分およびその制御方法に関する他の実施形態について説明する。
【００４８】
図９は、周波数分離および位相制御の対象とする成分を示す模式図である。なお、図９（ａ）〜（ｄ）および以下の説明で示す各成分はあくまでも例示であり、記載の周波数成分以外の偶数次高調波成分および奇数次高調波成分をさらに使用するとしてもよいし、記載の偶数次高調波成分および奇数次高調波成分の一部のみを使用するとしてもよい。
図９（ａ）は、実施の形態１および変形例１、２で説明した分離及び位相制御の構成である。この構成では、分離部５１は、基本波４１１をそのまま合成部５３に出力し、非線形成分である２次高調波４１２、３次高調波４１３、４次高調波４１４、５次高調波４１５、差周波成分４１６、和周波成分４１７を位相制御部５２に出力する。位相制御部５２は、奇数次高調波群はそのまま透過し、偶数次高調波群に対して位相制御を行う。すなわち、３次高調波４１３、５次高調波４１５は位相制御部５２をそのまま透過する。その一方で、位相制御部５２は２次高調波４１２、４次高調波４１４、差周波成分４１６、和周波成分４１７のそれぞれの位相を制御し、位相制御後の２次高調波４２２、４次高調波４２４、差周波成分４２６、和周波成分４２７を合成部５３に出力する。合成部５３は、基本波成分と、奇数次高調波群と、位相制御後の偶数次高調波群の各成分を合成し、合成受信信号を生成する。
【００４９】
図９（ｂ）は、他の実施形態に係る分離及び位相制御の構成である。この構成では、分離部５１Ｂは、基本波４１１および奇数次高調波群に属する３次高調波４１３、５次高調波４１５をそのまま合成部５３Ｂに出力し、非線形成分のうち偶数次高調波群に属する２次高調波４１２、４次高調波４１４、差周波成分４１６、和周波成分４１７を位相制御部５２Ｂに出力する。すなわち、基本波成分および奇数次高調波群の各成分は互いにピークのタイミングが揃っているため、合成部５３Ｂに直接出力される。位相制御部５２Ｂは、受信した偶数次高調波群に属する、２次高調波４１２、４次高調波４１４、差周波成分４１６、和周波成分４１７のそれぞれの位相を制御し、位相制御後の２次高調波４２２、４次高調波４２４、差周波成分４２６、和周波成分４２７を合成部５３Ｂに出力する。合成部５３Ｂは、基本波成分および奇数次高調波群と、位相制御後の偶数次高調波群の各成分を合成し、合成受信信号を生成する。このようにすることで、位相制御の必要のない奇数次高調波群を分離部５１Ｂから直接出力することができる。さらに、分離部５１Ｂは、基本波成分および奇数次高調波群を基本波成分、３次高調波成分、５次高調波成分、といった各成分に分離せず、基本波成分および奇数次高調波群を混合したまま合成部５３Ｂに出力するとしてもよい。この構成により、分離部５１Ｂは、偶数次高調波群のみを透過しないフィルタを適用した信号をそのまま合成部５３Ｂに出力することが可能となる。特に、分離部５１Ｂが変形例１で示したフェイズインバージョン法を用いる場合、第１の送信パルスで得たデジタル受信信号と第２の送信パルスで得たデジタル受信信号との間で減算して得られた基本波成分および奇数次高調波群をそのまま合成部５３Ｂに出力してよい。この場合、基本波成分および奇数次高調波群の帯域の一部を損失するようなバンドパスフィルタを使用する必要がなく、帯域損失の機会を滅失させることができる。
【００５０】
図９（ｃ）は、他の実施形態に係る分離及び位相制御の構成である。この構成では、分離部５１Ｃは、偶数次高調波群に属する２次高調波４１２、４次高調波４１４、差周波成分４１６、和周波成分４１７をそのまま合成部５３Ｃに出力し、基本波４１１、および、奇数次高調波群に属する３次高調波４１３、５次高調波４１５を位相制御部５２Ｃに出力する。すなわち、図９（ｂ）の構成とは逆に、偶数次高調波群の位相を制御せず、基本波成分および奇数次高調波群に属する各成分のそれぞれの位相を、ピークのタイミングが偶数次高調波群の各成分と一致するように制御する。具体的には、例えば、基本波成分と、奇数次高調波群に属する各成分の位相をそれぞれ、π／２だけ進める制御を行う。位相制御部５２Ｃは、受信した基本波４１１、３次高調波４１３、５次高調波４１５の位相を制御し、位相制御後の基本波４３１、３次高調波４３３、５次高調波４３５を合成部５３Ｃに出力する。合成部５３Ｃは、偶数次高調波群と、位相制御後の基本波成分および奇数次高調波群の各成分とを合成し、合成受信信号を生成する。このようにすることで、位相制御の必要のない偶数次高調波群を分離部５１Ｃから直接出力することができる。このとき、図９（ｂ）の構成と同様に、分離部５１Ｃは、偶数次高調波群を各成分に分離せず混合したまま合成部５３Ｃに出力するとしてもよい。この構成により、分離部５１Ｃは、基本波成分および奇数次高調波群を透過しないフィルタを適用した信号をそのまま合成部５３Ｃに出力することが可能となる。特に、分離部５１Ｃが変形例１で示したフェイズインバージョン法を用いる場合、第１の送信パルスで得たデジタル受信信号と第２の送信パルスで得たデジタル受信信号との加算で得られた偶数次高調波群をそのまま合成部５１Ｃに出力してよい。この場合、偶数次高調波群の帯域の一部を損失するようなバンドパスフィルタを使用する必要がなく、帯域損失の機会を滅失させることができる。
【００５１】
図９（ｄ）は、他の実施形態に係る分離及び位相制御の構成である。この構成では、分離部５１Ｄは、基本波４１１と、非線形成分のうち奇数次高調波成分である３次高調波４１３、５次高調波４１５を位相制御部５２Ｄに出力し、非線形成分のうち偶数次高調波成分である２次高調波４１２、４次高調波４１４、差周波成分４１６、和周波成分４１７を位相制御部５２Ｄに出力する。すなわち、全ての成分が、位相制御部に出力される。位相制御部５２Ｄは、受信したすべての成分に対して位相制御を行う。ここで、基本波成分および奇数次高調波成分の位相の制御量と、偶数次高調波成分の位相の制御量との調整を行うことで、基本波成分および奇数次高調波成分と、偶数次高調波成分とのピークのタイミングを合わせる。例えば、基本波成分および奇数次高調波成分のそれぞれの位相をπ／４だけ進ませ、偶数次高調波成分のそれぞれの位相をπ／４だけ遅らせることで、基本波成分および奇数次高調波成分と、偶数次高調波成分とのピークのタイミングを合わせることができる。なお、位相の制御量は上述の例に限られず、例えば、基本波成分および奇数次高調波成分のそれぞれの位相をπ／３だけ進ませ、偶数次高調波成分のそれぞれの位相を２π／３だけ遅らせる、または、基本波成分および奇数次高調波成分のそれぞれの位相をπ／２だけ進ませ、偶数次高調波成分のそれぞれの位相の制御量は０とする（すなわち、位相制御せずそのまま出力する）、など、基本波成分および奇数次高調波成分と、偶数次高調波成分とのピークのタイミングが合う限りにおいて任意に選択してよい。位相制御部５２Ｄは、位相制御後の基本波成分である基本波４１１と、位相制御後の奇数次高調波成分、すなわち、基本波４４１、３次高調波４４３、５次高調波４４５と、位相制御後の偶数次高調波成分、すなわち、２次高調波４４２、４次高調波４４４、差周波成分４４６、和周波成分４４７とを合成部５３Ｄに出力する。合成部５３Ｄは、位相制御後の全ての成分を合成し、合成受信信号を生成する。
【００５２】
≪実施の形態２≫
実施の形態１では、パルスの狭窄化により距離解像度を向上させる構成について説明した。これに対し、実施の形態２は、さらにパルス圧縮を行うことで、距離分解能の向上効果をさらに高める構成であることを特徴とする。
＜構成＞
図１０に実施の形態２に係る超音波診断装置４のブロック図を示す。なお、図１と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
超音波診断装置４は、合成受信信号に対してパルス圧縮を行うパルス圧縮部９０を備え、合成受信信号に対してさらにパルス圧縮を行うことに特徴があり、それ以外は超音波診断装置１と同じ構成である。なお、送信信号生成部１０、送信部２０、切替部３０、受信部４０、分離部５１、位相制御部５２、合成部５３、パルス圧縮部９０、整相加算部６０は、超音波信号処理回路５０Ｅを構成する。
【００５４】
パルス圧縮部９０は、合成部から合成受信信号を受け取り、参照信号との間で相関処理を行って時系列信号を生成し、整相加算部６０に出力する回路である。ここで、参照信号とは、送信信号生成部１０が生成する送信パルスの基本波成分に、ピークのタイミングが一致するように、周波数が基本波成分の整数倍である成分を加えたものである。パルス圧縮部は、合成受信信号と参照信号との時差と、合成受信信号と参照信号との相互相関値とを対応付け、時系列信号として出力する。
【００５５】
＜動作＞
実施の形態２に係る超音波診断装置４の動作について説明する。超音波診断装置４の動作は、送受信イベントの内容が異なることに特徴があり、送受信イベント以外の動作は超音波診断装置１と同様である。以下、送受信イベントについて説明する。図１１は超音波診断装置４における送受信イベントの動作を示すフローチャートである。なお、図３と同じ動作については同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５６】
まず、送信部２０が送信ビームフォーミングを行う（ステップＳ２１）。
次に、超音波探触子２より被検体内に超音波ビームを送信する（ステップＳ２２）。
次に、超音波探触子２が被検体内から得た反射超音波を素子受信信号に変換する（ステップＳ２３）。
次に、受信部４０が素子受信信号のそれぞれをデジタル受信信号に変換する（ステップＳ２４）。
【００５７】
次に、分離部５１が、デジタル受信信号を基本波成分と非線形成分とに分離する（ステップＳ２５）。
次に、位相制御部５２が、非線形成分に対して位相制御を行う（ステップＳ２６）。
次に、合成部５３は、位相制御がなされた後の非線形成分と、基本波とを合成し、合成受信信号を生成する（ステップＳ２７）。
【００５８】
次に、パルス圧縮部９０は、合成受信信号と参照信号との間で相関処理を行って時系列信号を生成し、整相加算部６０に出力する（ステップＳ３１０）。上述したように、相関処理で用いる参照信号は、送信信号生成部１０が生成する送信パルスの基本波成分に、ピークのタイミングが一致するように、周波数が基本波成分の整数倍である成分を加えたものである。具体的には、図１２に示すように、送信信号と同じ基本波パルス４０１に、周波数が基本波成分の整数倍である２倍パルス４０２、３倍パルス４０３を加えたものである。なお、２倍パルス４０２、３倍パルス４０３のピークのタイミングは基本波パルス４０１のピークのタイミングと同一である。なお、参照信号はさらに４倍パルス、５倍パルス、…、を含んでいてもよい。パルス圧縮部９０は、合成受信信号と参照信号との時間差を変更しながら、合成受信信号と参照信号との相互相関値を算出する。最後に、相互相関値を合成受信信号と参照信号との時間差に関連付けて時系列信号を生成し、時系列信号を整相加算部６０に出力する。
【００５９】
最後に、整相加算部６０は、時系列信号に対して整相加算を行うことで、音響線信号を生成する（ステップＳ３２０）。
なお、ここでは、各成分への分離および位相制御は実施の形態１と同様であるとしたが、変形例１、２、３の構成を適用してもよい。例えば、フェイズインバージョン法で各成分の分離をしてもよいし、奇数次の高調波成分を直接、合成部５３に出力してもよい。また、基本波成分および奇数次高調波群のみ、あるいは、偶数次高調波群と基本波成分および奇数次高調波群との両方、を位相制御の対象としてもよい。
【００６０】
＜まとめ＞
上記構成により、パルスを急峻化させ実質的なパルス長を短縮した合成受信信号に対してさらに相関処理によるパルス圧縮が行えるため、パルスの圧縮効果をさらに高めることができる。したがって、距離解像度をさらに確実に向上させることができる。
≪実施の形態３≫
実施の形態２では、複数周波数成分の合成によりパルスの狭窄化を行い、さらに相関処理によるパルス圧縮を行うことで、距離分解能の向上効果をさらに高める構成を説明した。これに対し、実施の形態３では、位相制御の後に相関処理によるパルス圧縮を行ってから合成を行う場合について説明する。
【００６１】
＜構成＞
図１３に実施の形態３に係る超音波診断装置５のブロック図を示す。なお、図１と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
超音波診断装置５は、分離部５１が出力する基本波成分および位相制御部５２が出力する位相制御後の非線形成分のそれぞれに対してパルス圧縮を行うパルス圧縮部９１を備え、圧縮後の各成分を合成することに特徴があり、それ以外は超音波診断装置１と同じ構成である。なお、送信信号生成部１０、送信部２０、切替部３０、受信部４０、分離部５１、位相制御部５２、パルス圧縮部９１、合成部５３、整相加算部６０は、超音波信号処理回路５０Ｆを構成する。
【００６２】
パルス圧縮部９１は、分離部５１から基本波成分を、位相制御部５２から位相制御後の非線形成分をそれぞれ受け取り、そのそれぞれに対して参照信号との間で相関処理を行って時系列信号を生成し、合成部５３に出力する回路である。ここで、参照信号は、送信信号生成部１０が生成する送信パルスの基本波成分、または、基本波成分とピークのタイミングが一致し周波数が基本波成分の整数倍である成分のうち、相関処理の対象となる成分と周波数が同じものである。つまり、基本波成分に対しては、送信信号生成部１０が生成する送信パルスの基本波成分を参照信号として用い、２次高調波成分に対しては、送信信号生成部１０が生成する送信パルスとピークのタイミングが一致し周波数が基本波成分の２倍である成分を参照信号として用いる。パルス圧縮部は、各成分と参照信号との時差と、合成成分と参照信号との相互相関値を時系列成分信号として出力する。
【００６３】
＜動作＞
実施の形態３に係る超音波診断装置５の動作について説明する。超音波診断装置５の動作は、送受信イベントの内容が異なることに特徴があり、送受信イベント以外の動作は超音波診断装置１と同様である。以下、送受信イベントについて説明する。図１４は超音波診断装置５における送受信イベントの動作を示すフローチャートである。なお、図３と同じ動作については同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６４】
まず、送信部２０が送信ビームフォーミングを行う（ステップＳ２１）。
次に、超音波探触子２より被検体内に超音波ビームを送信する（ステップＳ２２）。
次に、超音波探触子２が被検体内から得た反射超音波を素子受信信号に変換する（ステップＳ２３）。
次に、受信部４０が素子受信信号のそれぞれをデジタル受信信号に変換する（ステップＳ２４）。
【００６５】
次に、分離部５１が、デジタル受信信号を基本波成分と非線形成分とに分離する（ステップＳ２５）。
次に、位相制御部５２が、非線形成分に対して位相制御を行う（ステップＳ２６）。
次に、パルス圧縮部９１は、基本波成分および位相制御後の非線形成分のそれぞれに対して相関処理を行って時系列成分信号を生成し、合成部５３に出力する（ステップＳ４１０）。ここで、参照信号としては、送信信号生成部１０が生成する送信パルスの基本波成分、または、基本波成分とピークのタイミングが一致し周波数が基本波成分の整数倍である成分のうち、相関処理の対象となる成分と周波数が同じものを用いる。具体的には、基本波成分に対しては、図１２に示すように、送信信号と同じ基本波パルス４０１を用いる。また、２次高調波成分に対しては、２倍パルス４０２を、３次高調波成分に対しては、同様に３倍パルス４０３を用いる。パルス圧縮部９１は、基本波成分および位相制御後の非線形成分のそれぞれと、対応する参照信号との時間差を変更しながら相互相関値を算出する。最後に、成分ごとに相互相関値を合成受信信号と参照信号との時間差に関連付けて時系列成分信号を生成し、時系列成分信号を合成部５３に出力する。
【００６６】
合成部５３は、時系列成分信号を合成し、合成時系列信号を生成する（ステップＳ４２０）。
最後に、整相加算部６０は、合成時系列信号に対して整相加算を行うことで、音響線信号を生成する（ステップＳ４３０）。
なお、ここでは、各成分への分離および位相制御は実施の形態１と同様であるとしたが、変形例１、２、３の構成を適用してもよい。例えば、フェイズインバージョン法で各成分の分離をしてもよいし、奇数次の高調波成分を直接、合成部５３に出力してもよい。また、基本波成分および奇数次高調波群のみ、あるいは、偶数次高調波群と基本波成分と奇数次高調波群との両方、を位相制御の対象としてもよい。
【００６７】
＜まとめ＞
上記構成により、ピークのタイミングが一致するように位相を制御した基本波成分および各高調波成分のそれぞれを相関処理によりパルス圧縮するため、基本波成分および各高調波成分信号から生成される各時系列成分信号のピークのタイミングが一致する。そのため、合成時系列信号のピークが急峻化する。したがって、パルスの圧縮効果を大きく高めることができ、距離解像度をさらに確実に向上させることができる。
【００６８】
≪実施の形態４≫
実施の形態１では非線形成分に対して位相制御のみを行う構成を、実施の形態２、３では位相制御後に相関処理を行ってパルス圧縮を行う構成を説明した。これに対し、実施の形態４では、非線形成分の波形を推定補正してから位相制御を行う場合について説明する。
【００６９】
＜構成＞
図１５に実施の形態４に係る超音波診断装置６のブロック図を示す。なお、図１と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
超音波診断装置６は、基本波成分を用いて非線形成分の波形を推定補正する推定部１００を備えることに特徴があり、それ以外は超音波診断装置１と同じ構成である。なお、送信信号生成部１０、送信部２０、切替部３０、受信部４０、分離部５１、推定部１００、位相制御部５２、合成部５３、整相加算部６０は、超音波信号処理回路５０Ｇを構成する。
【００７０】
推定部１００は、分離部５１から基本波成分と非線形成分とをそれぞれ受け取り、基本波成分を用いて非線形成分の波形を推定補正し、補正後の非線形成分を位相制御部５２に出力する回路である。推定部１００は、非線形成分のそれぞれについて、例えば、ベイズ統計による推定処理を施す。より具体的には、ウィーナ・フィルタ（Ｗｉｅｎｅｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）などのノイズの逆フィルタを用いることで、基本波成分から非線形成分の推定補正を行う。
【００７１】
＜動作＞
実施の形態４に係る超音波診断装置６の動作について説明する。超音波診断装置６の動作は、送受信イベントの内容が異なることに特徴があり、送受信イベント以外の動作は超音波診断装置１と同様である。以下、送受信イベントについて説明する。図１６は超音波診断装置６の送受信イベントの動作を示すフローチャートである。なお、図３と同じ動作については同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７２】
まず、送信部２０が送信ビームフォーミングを行う（ステップＳ２１）。
次に、超音波探触子２より被検体内に超音波ビームを送信する（ステップＳ２２）。
次に、超音波探触子２が被検体内から得た反射超音波を素子受信信号に変換する（ステップＳ２３）。
次に、受信部４０が素子受信信号のそれぞれをデジタル受信信号に変換する（ステップＳ２４）。
【００７３】
次に、分離部５１が、デジタル受信信号を基本波成分と非線形成分とに分離する（ステップＳ２５）。
次に、推定部１００は、分離部５１から基本波成分と非線形成分とをそれぞれ受け取り、基本波成分を用いて非線形成分の波形を推定補正し、補正後の非線形成分を位相制御部５２に出力する（ステップＳ５１０）。推定補正は、被検体内から反射された非線形成分がデジタル受信信号となるまでの間における劣化を劣化フィルタの適用とみなし、デジタル受信信号の非線形成分に逆フィルタを適用することで行われる。図１７に模式図を示す。例えば、劣化前の超音波に相当する仮想デジタル受信信号５０１が、劣化フィルタｈにより、デジタル受信信号５１１になったとする。このとき、仮想デジタル受信信号５０１とデジタル受信信号５１１をそれぞれフーリエ変換した仮想周波数軸信号５１１と周波数軸信号５１２を想定すると、仮想周波数軸信号５１１が劣化フィルタＨにより周波数軸信号５１２になったと想定できる。したがって、周波数軸信号５１２に、劣化フィルタＨの逆フィルタであるウィーナ・フィルタＭを適用すれば、仮想周波数軸信号５１１が得られる。具体的には、推定部１００は、基本波成分と非線形成分との合成信号をフーリエ変換し、非線形成分の劣化モデルから劣化フィルタＨの逆フィルタであるウィーナ・フィルタＭを算出して適用、非線形成分の帯域のみを逆フーリエ変換して取り出すことで推定再生する。
【００７４】
次に、位相制御部５２が、推定補正された非線形成分に対して位相制御を行う（ステップＳ２６）。
次に、合成部５３は、位相制御がなされた後の非線形成分と、基本波とを合成し、合成受信信号を生成する（ステップＳ２７）。
最後に、整相加算部６０は、合成受信信号に対して整相加算を施し、音響線信号に変換する（ステップＳ２８）。
【００７５】
なお、ここでは、各成分への分離および位相制御は実施の形態１と同様であるとしたが、変形例１、２、３の構成を適用してもよい。例えば、フェイズインバージョン法で各成分の分離をしてもよい。また、推定部１００で推定補正された非線形成分のうち、奇数次の高調波成分を直接、合成部５３に出力してもよい。また、推定部１００で推定補正された非線形成分のうち、基本波成分および奇数次高調波群のみ、あるいは、偶数次高調波群と基本波成分および奇数次高調波群との両方、を位相制御の対象としてもよい。なお、基本波成分および奇数次高調波群を位相制御の対象とする場合は、分離部５１は推定部１００と位相制御部５２とに基本波成分を出力するとしてもよいし、または、分離部５１は推定部１００にのみ基本波成分を出力し、推定部１００は、基本波成分を透過、または、推定再生時に基本波成分の帯域についても逆フーリエ変換を行って生成しなおすとしてもよい。さらに、推定部１００で推定補正された奇数次高調波群と偶数次高調波群のうち位相制御の対象としない側については、奇数次高調波群全体または偶数次高調波群全体を合成した状態で合成部５３に出力するとしてもよい。
【００７６】
また、実施の形態２または３を適用し、合成受信信号、または、位相制御後（位相制御の対象でない成分は推定再生後）の各成分について相関処理によるパルス圧縮を行ってもよい。
＜まとめ＞
上記構成により、非線形成分が推定再生により信号品質を劣化させない範囲で回復処理されるため、信号品質を保ったまま非線形成分を増幅することができる。そのため、ノイズを増幅させることなくパルスの圧縮効果を大きく高めることができ、品質劣化を伴うことなく距離解像度を大きく向上させることができる。
【００７７】
≪実施の形態５≫
実施の形態１〜４および各変形例ではデジタル受信信号に対して成分分離および位相制御を行って合成受信信号または合成時系列信号を生成し、合成受信信号または合成時系列信号を整相加算して音響線信号を生成する場合について説明した。これに対し、実施の形態５では、デジタル受信信号を整相加算して音響線信号を生成してから、音響線信号に対して成分分離および位相制御を行って合成受信信号を生成する場合について説明する。
【００７８】
＜構成＞
図１８に実施の形態５に係る超音波診断装置７のブロック図を示す。なお、図１と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
超音波診断装置７は、受信部４０の後、分離部５１Ｈの前に整相加算部６０を備えることに特徴があり、それ以外は超音波診断装置１と同じ構成である。なお、送信信号生成部１０、送信部２０、切替部３０、受信部４０、整相加算部６０、分離部５１Ｈ、位相制御部５２Ｈ、合成部５３Ｈは、超音波信号処理回路５０Ｈを構成する。
【００７９】
分離部５１Ｈ、位相制御部５２Ｈ、合成部５３Ｈは、デジタル受信信号の各成分に替えて音響線信号の各成分の分離、位相制御、合成をすることに特徴があり、それ以外はそれぞれ分離部５１、位相制御部５２、合成部５３と同様の構成である。
＜動作＞
実施の形態５に係る超音波診断装置７の動作について説明する。超音波診断装置７の動作は、送受信イベントの内容が異なることに特徴があり、送受信イベント以外の動作は超音波診断装置１と同様である。以下、送受信イベントについて説明する。図１９は超音波診断装置７の送受信イベントの動作を示すフローチャートである。なお、図３と同じ動作については同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８０】
まず、送信部２０が送信ビームフォーミングを行う（ステップＳ２１）。
次に、超音波探触子２より被検体内に超音波ビームを送信する（ステップＳ２２）。
次に、超音波探触子２が被検体内から得た反射超音波を素子受信信号に変換する（ステップＳ２３）。
次に、受信部４０が素子受信信号のそれぞれをデジタル受信信号に変換する（ステップＳ２４）。
【００８１】
次に、整相加算部６０は、デジタル受信信号に対して整相加算を施し、音響線信号を生成する（ステップＳ６２８）。
次に、分離部５１Ｈが、音響線信号を基本波成分と非線形成分とに分離する（ステップＳ６２５）。
次に、位相制御部５２Ｈが、推定補正された非線形成分に対して位相制御を行う（ステップＳ６２６）。
【００８２】
最後に、合成部５３Ｈは、位相制御がなされた後の非線形成分と、基本波とを合成し、合成音響線信号を生成する（ステップＳ６２７）。
なお、ここでは、各成分への分離および位相制御は実施の形態１と同様であるとしたが、変形例１、２、３の構成を適用してもよい。例えば、フェイズインバージョン法で各成分の分離をしてもよいし、奇数次の高調波成分を直接、合成部５３Ｈに出力してもよい。また、基本波成分および奇数次高調波群のみ、あるいは、偶数次高調波群と基本波成分および奇数次高調波群との両方、を位相制御の対象としてもよい。
【００８３】
また、実施の形態２または３を適用し、合成音響線信号、または、位相制御後（位相制御の対象でない成分は分離後）の各成分について相関処理によるパルス圧縮を行ってもよい。
また、実施の形態４を適用し、非線形成分の推定再生を行ってもよい。
＜まとめ＞
上記構成により、基本波成分と非線形成分の分離、非線形成分の位相調整、基本波成分と位相調整後の非線形成分との合成をデジタル受信信号ごとではなく音響線信号ごとに行えばよくなるため、演算処理量を削減することができる。
【００８４】
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）各実施の形態および各変形例では、送信超音波ビームにおいて、フォーカス型のビームフォーミングを行う場合について説明した。しかしながら、例えば、送信超音波ビームを平面波として送出し、１度の送信に対して着目領域全域の音響線信号を生成するとしてもよい。この場合、１枚のＢモード画像のデータを生成するために必要な送受信イベントの回数を削減し、Ｂモード画像のフレームレートを向上させることができる。なお、送信ビームフォーミングおよび受信ビームフォーミングは上述の場合に限られず、合成開口法など、任意のビームフォーミングを用いてよい。
【００８５】
（２）変形例２では周波数帯の異なる２つの基本波成分を用いる場合について説明した。しかしながら、例えば、周波数の異なる３以上の基本波成分を用いるとしてもよい。
また、実施の形態２〜４において、変形例２と同様に２以上の基本波成分を用いてもよく、例えば、差周波や和周波を相関処理でパルス圧縮してもよいし、推定再生を行ってもよい。
【００８６】
（３）各実施の形態および各変形例では、超音波診断装置は１つのＢモード画像を生成するとしたが、例えば、複数のＢモード画像を連続生成するとしてもよく、さらに、表示部がＢモード画像を動画として表示してもよい。また、生成したＢモード画像を記憶媒体や他の装置に出力するとしてもよいし、音響線信号を記憶媒体や他の装置に出力するとしてもよい。
【００８７】
（４）実施の形態１、２、４および各変形例では、合成部は基本波成分と非線形成分とを所定の合成比により合成するとしたが、非線形成分と基本波成分との合成比を常時固定ではなく、例えば、非線形成分の比率を条件に応じて変化させてもよい。この構成により、パルス急峻化の効果をさらに強めることができる。このとき、非線形成分と基本波成分との合成比は、単純に、深さが大きくなるほど非線形成分の比を大きくするとしてもよい。この構成により、どの深さにおいてもパルス急峻化の効果を得ることができる。または、例えば、周波数が高い成分ほど比率が高くなるように、合成比を設定するとしてもよい。この構成により、パルス急峻化の効果を強めることができる。または、例えば、図２０（ａ）のような合成比６０１を用いてもよい。合成比６０１では、深度が所定の深さＤｓのときに非線形成分の比率を高く、深度が所定の深さＤｓより小さいとき、または大きいときには、基本波成分の比率を高くしている。これは、以下の理由による。図２０（ｂ）に、非線形成分の発生レベルと深さとの関係を示す。非線形成分は超音波の伝搬によって発生するため、関係６１１に示すように、非線形成分の発生レベルは深さが大きくなるほど多くなる。一方、図２０（ｃ）に、深さと伝搬時減衰率の関係を示す。一般に、伝搬による減衰は周波数が高いほど大きくなる。非線形成分は基本波成分より周波数が高いため、基本波成分における深さと減衰率との関係が関係６２１に示されるとすると、非線形成分では関係６２２に示すように、深さが大きくなるほどより大きく減衰することになる。この２つの要因の複合により、基本波成分と非線形成分の信号レベルと深さとの関係は、図２０（ｄ）に示すような関係となる。図２０（ｄ）において、関係６３１は基本波成分の信号レベルと深さとの関係、関係６３２は非線形成分の信号レベルと深さとの関係を示している。基本波成分は超音波探触子２から送信された超音波の基本波成分が反射したものであり伝搬によって発生するものではないため、伝搬による減衰のみを考慮すればよく、単純に反射点の深さが増すほど信号レベルが低下することとなる。一方、非線形成分については、次のような傾向となる。浅部では、減衰率は小さいものの非線形成分の発生レベル自体が小さいため、深度が小さくなるほど非線形成分の信号レベルが小さくなる。一方、深部においては、非線形成分の発生レベルは大きいものの減衰率が大きいため、深度が大きくなるほど非線形レベルの信号が小さくなる。これらに対し、深さＤｓの付近においては、非線形レベルの発生率が小さすぎず、かつ、減衰率が大きすぎないため、非線形成分の信号レベルが最大化する。結果として、非線形成分の信号レベルは、深度が深さＤｓに近づくほど大きく、遠ざかるほど小さくなる。そこで、基本波成分と非線形成分との合成比を、非線形成分の信号レベルが大きい場合に非線形成分の合成比を高め、非線形成分の信号レベルが小さい場合に基本波成分の合成比を高めるように設定する。なぜならば、非線形成分の信号レベルが大きい場合に非線形成分の合成比を高めるとパルス狭窄化の効果がより高まる半面、非線形成分の信号レベルが小さい場合に非線形成分の合成比を高くすると、雑音混入による信号品質劣化が顕著となる可能性があるからである。したがって、深度が所定の深さＤｓの付近では非線形成分の合成比を高くし、深度が所定の深さＤｓから遠ざかるほど非線形成分の合成比を低下させることが好ましく、図２０（ａ）のような合成比６０１を用いることができる。なお、合成比は図２０（ａ）の合成比６０１に限られず、例えば、深度が所定の深さＤｓの付近では基本波成分に対する非線形成分の合成比をｘ、それ以外では基本波成分に対する非線形成分の合成比をｙ（ｘ＞ｙ）としてもよいし、さらに、ｙ＝０としてもよい。
【００８８】
また、実施の形態３において、合成部は時系列成分信号を合成するとしたが、例えば、時系列成分信号のそれぞれに対して同様に重みづけを行ってもよい。このとき、上述した基本波成分と非線形成分との合成比を、基本波成分を圧縮した時系列成分信号と、非線形線分を圧縮した時系列成分信号とのそれぞれの重みづけ係数に適用することができる。
また、図２０の説明では、深度に応じて基本波成分と非線形成分の合成比を変化させる構成としたが、当該合成比を変化させる条件は、深度のみに限らず、診断部位やその他の要因に応じて変化させても良い。
【００８９】
（５）実施の形態２では合成受信信号に対して相関処理によるパルス圧縮、実施の形態３では基本波成分及び各非線形成分のそれぞれに対して相関処理によるパルス圧縮を行う場合について説明した。しかしながら、例えば、偶数次高調波群の各成分を位相制御した後に相関処理によるパルス圧縮を行う一方、基本波成分および奇数次高調波成分については合成した状態に対して相関処理によるパルス圧縮を行い、その結果を合成するとしてもよい。または逆に、基本波成分および奇数次高調波群の各成分を位相制御した後に相関処理によるパルス圧縮を行う一方、偶数次次高調波成分については合成した状態に対して相関処理によるパルス圧縮を行い、その結果を合成するとしてもよい。または、偶数次高調波群の各成分を位相制御した後にそれらを合成し、合成後の偶数次高調波群全体に対して相関処理によるパルス圧縮を行う一方、基本波成分および奇数次高調波群については合成した状態に対して相関処理によるパルス圧縮を行い、その結果を合成するとしてもよい（当然、偶数次高調波群と基本波成分および奇数次高調波群とを入れ替えてもよい）。
【００９０】
（６）各実施の形態および各変形例では、超音波探触子２は、一次元方向に配列された複数の振動子を有するとしたが、例えば、コンベックス型であってもよいし、振動子が二次元方向に配列されていてもよい。また、超音波探触子２は、切替部３０、送信部２０、受信部４０の全部または一部を内蔵しているとしてもよい。
また、超音波探触子２、表示部３は超音波診断装置に接続可能に構成されているとしたが、超音波診断装置に内蔵されていてもよい。
【００９１】
（７）各実施の形態および各変形例は、構成の一例を示したものであり、各実施の形態および各変形例を自在に組み合わせてよい。例えば、変形例２や実施の形態２〜４において、分離部５１は、変形例１と同様にフェイズインバージョン法により基本波成分と非線形成分とを分離してもよい。また、実施の形態２〜４において、変形例２と同様に、周波数の異なる２以上の基本波を用い、差周波と和周波のうち一方または両方を、非線形成分と同様に処理してもよい。さらに、実施の形態４と実施の形態２または３とを組み合わせ、推定部１００で推定再生した非線形成分または非線形成分を含む合成受信信号に対してパルス圧縮を行ってもよい。
【００９２】
（８）各実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、その構成要素の全部又は一部を、１チップ又は複数チップの集積回路で実現してもよいし、コンピュータのプログラムで実現してもよいし、その他どのような形態で実施してもよい。例えば、分離部・位相制御部・合成部を１チップで実現してもよいし、送信信号生成部のみを１チップで実現し、超音波変換部等を別のチップで実現してもよい。
【００９３】
集積回路で実現する場合、典型的には、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現される。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【００９４】
さらには、半導体技術の進歩、又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
また、各実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、記憶媒体に書き込まれたプログラムと、プログラムを読み込んで実行するコンピュータとで実現されてもよい。記憶媒体は、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭなどいかなる記録媒体であってもよい。また、本発明に係る超音波診断装置は、ネットワークを経由してダウンロードされるプログラムと、プログラムをネットワークからダウンロードして実行するコンピュータとで実現されてもよい。
【００９５】
（９）以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【００９６】
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
さらに、超音波診断装置においては基板上に回路部品、リード線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について当該技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。尚、上記示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【００９７】
≪補足≫
（１）実施の形態に係る超音波診断装置は、超音波探触子を用いて超音波を被検体に対して送受信し、反射超音波に基づいて画像を生成する超音波診断装置であって、前記超音波探触子を用いて、基本波成分を含むパルス状の送信信号を送信超音波に変換し前記送信超音波を前記被検体内に送信する送信部と、前記超音波探触子が受信した前記被検体からの反射超音波に基づいて受信信号を生成する受信部と、前記受信信号から、１以上の周波数成分を含む第１の成分と、前記第１の成分とは異なる第２の成分とを分離する分離部と、前記第１の成分と前記第２の成分とで振幅が最大となる時刻が同一となるように、前記第２の成分の位相を制御して第３の成分を生成する位相制御部と、前記第１の成分と前記第３の成分とを合成し、合成受信信号を生成する合成部と、前記合成受信信号に基づいて画像を生成する画像生成部とを備えることを特徴とする。
【００９８】
また、実施の形態に係る超音波信号処理方法は、超音波探触子を用いて、基本波成分を含むパルス状の送信信号を送信超音波に変換し前記送信超音波を被検体内に送信し、前記超音波探触子が受信した前記被検体からの反射超音波に基づいて受信信号を生成し、前記受信信号から、１以上の周波数成分を含む第１の成分と、前記第１の成分とは異なる第２の成分とを分離し、前記第１の成分と前記第２の成分とで振幅が最大となる時刻が同一となるように、前記第２の成分の位相を制御して第３の成分を生成し、前記第１の成分と前記第３の成分とを合成して合成受信信号を生成することを特徴とする。
【００９９】
上記構成により、第１の成分と、第２の成分とが相互作用により強めあうため合成受信信号のピークが急峻化し、実質的なパルス長を短縮して距離分解能を向上させることができる。さらに、受信信号の初期状態において第１の成分と第２成分との間で位相が揃っている必要がないため、第１の成分及び第２の成分として、受信信号中に含まれる、複数の異なる周波数成分を用いることができ、信号の広帯域化を図ることができる。
【０１００】
（２）また、上記（１）の超音波診断装置または超音波信号処理方法は、前記第１の成分と前記第２の成分のうち、一方は、前記基本波成分と周波数帯が一致する反射基本波成分を含む第４の成分であり、他方は、前記反射基本波成分の偶数次高調波成分を含む第５の成分である、としてもよい。
上記構成により、反射基本波成分と、非線形成分である偶数次高調波成分とのうち、一方を第１の成分、他方を第２の成分として利用することができる。
【０１０１】
（３）また、上記（１）または（２）の超音波診断装置または超音波信号処理方法は、前記送信信号は、前記基本波成分と、前記基本波成分のＭ倍（Ｍは２以上の整数）の周波数を有する成分とを含む、としてもよい。
上記構成により、基本波成分の伝搬により発生する非線形成分と、基本波成分のＭ倍の周波数を有する成分の反射波とを強め合わせることができ、非線形成分の信号強度を向上させることができる。
【０１０２】
（４）また、上記（２）〜（３）の超音波診断装置または超音波信号処理方法は、前記第４の成分は、前記反射基本波成分の奇数次高調波成分をさらに含む、としてもよい。
上記構成により、非線形成分である奇数次高調波成分を、第１の成分と第２の成分のうち反射基本波成分を含む側としてさらに用いることができる。
（５）また、上記（２）〜（４）の超音波診断装置は、前記送信信号は、前記基本波成分とは周波数が異なる第２の基本波成分をさらに含み、前記第５の成分は、前記基本波成分と前記第２の基本波成分との間の和周波成分、差周波成分のうち１以上を含む、としてもよい。
【０１０３】
上記構成により、周波数が異なる２つの基本波成分の一方と、和周波成分および／または差周波成分とから合成受信信号を生成することができる。
（６）また、上記（５）の超音波診断装置は、前記第４の成分は、前記第２の基本波成分に対応する第２の反射基本波成分と、前記第２の反射基本波成分の奇数次高調波成分とのうち１以上をさらに含み、前記第５の成分は、前記第２の反射基本波成分の偶数次高調波をさらに含む、としてもよい。
【０１０４】
上記構成により、周波数が異なる２つの基本波成分に対して、各基本波成分に対応する反射基本波成分、奇数次高調波成分のうち任意の１以上と、和周波成分、差周波成分、および、各基本波成分に対応する偶数次高調波成分のうち任意の１以上とを、それぞれ、第１の成分と第２の成分のうち一方と他方として利用することができる。
（７）また、上記（１）〜（６）の超音波診断装置は、前記位相制御部は、さらに前記第１の成分の位相を制御して第６の成分を生成することで、前記第３の成分と前記第６の成分との振幅が最大となる時刻を同一とし、前記合成部は、前記第１の成分に替えて前記第６の成分を用いて前記合成受信信号を生成する、としてもよい。
【０１０５】
上記構成により、第１の成分と第２の成分の双方を位相制御の対象とすることで、より好適な位相制御の実施が可能となる。
（８）また、上記（２）〜（７）の超音波診断装置は、前記反射基本波成分の高調波成分の劣化前の波形である復元高調波成分を、前記反射基本波成分を用いて推定して生成する推定部をさらに備え、前記位相制御部は、前記第２の成分のうち前記反射基本波成分の高調波成分を前記復元高調波成分に置き換えた前記第７の成分の位相を制御することで前記第３の成分を生成し、前記合成部は、前記第１の成分に代えて、前記第１の成分のうち前記反射基本波成分の高調波成分を前記復元高調波成分に置き換えた第８の成分を用いて前記合成受信信号を生成する、としてもよい。
【０１０６】
上記構成により、高調波成分を、品質を維持したまま信号レベルを大きくすることが可能となり、合成受信信号のピークをさらに急峻化することができ、距離分解能をより確実に高めることが可能となる。
（９）また、上記（２）〜（８）の超音波診断装置は、前記合成部は、前記合成受信信号を生成する際、前記反射基本波に対応する第９の成分と、前記反射基本波成分の高調波成分に対応する第１０の成分との合成比を制御する、としてもよい。
【０１０７】
上記構成により、より好適に高調波成分を利用することが可能となり、信号品質の劣化を抑止しつつ、合成受信信号のピークをさらに急峻化して距離分解能を高めることが可能となる。
（１０）また、上記（９）の超音波診断装置は、前記合成部は、前記受信信号に対応する前記反射超音波の発生源の深さに応じて、前記第９の成分に対する前記第１０の成分の合成比を変更する、としてもよい。
【０１０８】
上記構成により、高調波成分の減衰や信号レベルを考慮に入れたうえで効率的に合成受信信号のピークを急峻化することができ、合成受信信号の品質を保ったまま距離分解能を高めることが可能となる。
（１１）また、上記（１０）の超音波診断装置は、前記第９の成分に対する前記第１０の成分の合成比は、前記受信信号に対応する前記反射超音波の発生源が所定の深さより浅い場合は、前記発生源が深くなるほど大きくなり、前記発生源が前記所定の深さより深い場合は、前記発生源が深くなるほど小さくなる、としてもよい。
【０１０９】
上記構成により、高調波成分の信号レベルが大きい所定の深さ周辺においては、高調波の割合を大きくして合成受信信号のピーク急峻化の効果を大きくできる一方で、高調波成分の信号レベルが小さい所定の深さから遠い領域については、高調波成分の割合を小さくして高調波成分に含まれる雑音による合成受信信号の品質劣化を抑制することができる。
（１２）また、上記（１）〜（１１）の超音波診断装置は、前記合成受信信号を前記送信信号に基づいて時間軸方向に圧縮してパルス圧縮信号を生成するパルス圧縮部をさらに備え、前記画像生成部は、前記合成受信信号に代えて前記パルス圧縮信号に基づいて前記画像を生成する、としてもよい。
【０１１０】
上記構成により、パルス圧縮により合成受信信号のピークをさらに急峻化することができ、距離分解能をより確実に高めることが可能となる。
（１３）また、上記（１）〜（６）の超音波診断装置は、前記第１の成分と前記第３の成分とのそれぞれを前記送信信号に基づいて時間軸方向に圧縮し、第１パルス圧縮信号と第２パルス圧縮信号とを生成するパルス圧縮部をさらに備え、前記合成部は、前記第１の成分と前記第３の成分とに替えて、前記第１パルス圧縮信号と前記第２パルス圧縮信号とを合成して前記合成受信信号を生成する、としてもよい。
【０１１１】
上記構成により、第１パルス圧縮信号と前記第２パルス圧縮信号のピークのタイミングを合わせることができ、距離分解能をより確実に高めることが可能となる。
（１４）また、上記（１）〜（１２）の超音波診断装置は、前記位相制御部は、前記第２の成分に含まれる各周波数成分について位相をπ／２だけ変更する、としてもよい。
上記構成により、位相制御の演算量を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明に係る超音波診断装置、超音波信号処理方法は、複雑な回路を必要とせず、非線形成分を用いてＳ／Ｎ比と距離分解能との向上を図ることができる。また、非線形成分が受信できない領域では基本波成分による画像化が可能となり、医療診断機器等において利用条件に左右されない高い適応性を持つ。
【符号の説明】
【０１１３】
１、１Ａ、４、５、６、７  超音波診断装置
２  超音波探触子
３  表示部
１０、１０Ａ  送信信号生成部
２０  送信部
３０  切替部
４０  受信部
４１  信号記憶部
５０、５０Ａ、５０Ｅ、５０Ｆ、５０Ｇ、５０Ｈ  超音波信号処理回路
５１、５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５０Ｄ、５０Ｈ  分離部
５２、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５２Ｈ  位相制御部
５３、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ、５３Ｈ  合成部
６０  整相加算部
７０  超音波画像生成部
８０  表示制御部
９０、９１  パルス圧縮部
１００  推定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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