(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に送信され被検体内で反射して戻ってきた超音波を受信して、被検体内に延びる所定の第１の走査線に沿う、所定の第１のビームプロファイルを有する第１の受信超音波ビームをあらわす第１の受信信号を生成する過程を、所定の走査方向に配列された複数本の第１の走査線について順次繰り返す送受信手段と、
前記送受信手段により得られた第１の受信信号を、前記走査方向に前記第１の走査線の配列密度よりも高密度に配列された複数本の第２の走査線それぞれに沿う、所定の第２のビームプロファイルを有する第２の受信超音波ビームをあらわす第２の受信信号に変換する走査線演算手段と、
前記走査線演算手段で得られた第２の受信信号を表示用の画素に対応する画像信号に変換する信号変換手段と、
前記信号変換手段で得られた画像信号に基づく画像を表示する画像表示手段とを備え、
前記走査線演算手段が、被検体内の超音波反射源の前記走査方向の変位を求める演算と、該超音波反射源と前記第２の走査線との間の前記走査方向の変位を求める演算とを含む演算を実行することにより、前記第１の受信信号を前記第２の受信信号に変換するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記走査線演算手段が、変位と信号値との対応関係をあらわすテーブルが格納されたメモリを備え、前記第１の受信信号を前記第２の受信信号に変換する演算の中の少なくとも一部に、該メモリを参照して変位を信号値に変換する過程を含むものであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
被検体内に送信され被検体内で反射して戻ってきた超音波を受信して、被検体内に延びる所定の走査線に沿う、所定の第１のビームプロファイルを有する第１の受信超音波ビームをあらわす受信信号を生成する過程を、所定の走査方向に配列された複数本の走査線について順次繰り返す送受信手段と、
前記送受信手段により得られた受信信号を、表示用の画素に対応する画像信号であって、前記走査方向に前記第１の走査線の配列密度よりも高密度に配列された複数本の第２の走査線それぞれに沿う、所定の第２のビームプロファイルを有する第２の受信超音波ビームをあらわす画像信号に変換する信号変換手段と、
前記信号変換手段で得られた画像信号に基づく画像を表示する画像表示手段とを備え、
前記信号変換手段が、被検体内の超音波反射源の前記走査方向の変位を求める演算と、該超音波反射源と表示用の画素との間の前記走査方向の変位を求める演算とを含む演算を実行することにより、前記受信信号を前記画像信号に変換するものであることを特徴とす
る超音波診断装置。
【請求項４】
前記信号変換手段が、変位と信号値との対応関係をあらわすテーブルが格納されたメモリを備え、前記受信信号を前記画像信号に変換する演算の中の少なくとも一部に、該メモリを参照して変位を信号値に変換する過程を含むものであることを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内に送信されその被検体内で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、その受信信号に基づく画像を表示する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検体、特に人体内に超音波を送信し被検体内の各組織で反射して戻ってきた超音波を受信してその受信信号による被検体内の画像を生成する超音波診断装置が、従来から、被検体内部の疾患の診断に役立てられている。
超音波診断装置を使用するにあたっては、先端部に超音波振動子が配列された超音波プローブが用いられ、その超音波プローブの先端部が被検体にあてがわれ、その先端部に配列された超音波振動子によって超音波の送受信が行なわれる。この超音波プローブには、互いに平行に配列された複数の走査線それぞれに沿って超音波を送受信するリニア走査型超音波プローブや、複数の走査線が超音波プローブ先端部の一点から扇状に広がるように超音波を送受信するセクタ走査型超音波プローブや、超音波振動子が円弧状に配列され、複数の走査線がコンベックス状（扇の要の部分が取り除かれた扇状）に広がるように超音波を送受信するコンベックス走査型超音波プローブ等があり、診察部位等により使い分けられている。例えば、近年においては、循環器系ではセクタ走査型超音波プローブ、消化器系ではコンベックス走査型超音波プローブが主流となっている。セクタ走査型超音波プローブやコンベックス走査型超音波プローブは、小さな開口で広い視野の断層像を得ることができる点が特長であるが、被検体深部において走査線どうしの間隔が広がってしまい断層像の分解能が低下するという欠点がある。
各走査線に沿って送受信された超音波ビームをあらわす受信信号は、そのままでは表示用の画素とは対応しないため、その受信信号は表示用の画素に対応した画像信号に変換され、その画像信号に基づく画像が表示される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１３は、受信信号の、画像信号への変換精度の説明図であり、図１３（ａ）は、走査線の配列密度が粗い（「単密」と称する）場合、図１３（ｂ）は、走査線密度が単密の２倍（倍密」と称する）の場合を示している。
受信信号から画像信号への変換は、通常、二次元的に直線補間を行なう、いわゆるバイリニア補間が採用されているが、図１３（ａ）に示すように走査線間隔が粗い単密の場合、図１３（ａ）に点線で示すような例えばガウシアン形状に従う超音波反射源の輝度値（信号値）は、図１３（ａ）に実線で示すような三角形状の輝度値に変換されてしまい、変換後の画像信号に基づいて表示された画像上では、ピーク値の輝度だけが目立ち、その周辺輝度はぼやけてしまい、コントラストが低い画像であるという印象を与える。一方、図１３（ｂ）に示すように走査線間隔が倍密の場合、実線で示される変換後の画像信号は、ほぼ点線で示すガウシアン形状に近い輝度値を保ち、コントラストが明瞭な画像であるという印象を与える。このように、走査線間隔が広い場合、バイリニア補間では元の超音波ビームが持つビームプロファイルがガウシアンプロファイルから大きく外れたビームプロファイルとなってしまうため、受信信号を画像信号に変換するにあたり、その画像信号の画素が走査線間隔よりも密であったとしても、画質を向上させることはできないばかりでなく、むしろ、画素密度が走査線密度よりも高密度であることにより粗が目立つという問題がある。
このように、単密の場合、倍密の場合と比べ画質が大きく劣ってしまうが、一方、倍密の場合、１フレームあたりの走査線本数が２倍であることから１フレームあたりの超音波送受信に約２倍の時間がかかり、単密の場合と比べフレームレートが約半分に低下し、動きのある被検体の場合に滑らかな動きの画像を表示することができないという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑み、フレームレートを低下させることなく、高画質の画像を表示することのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の超音波診断装置のうちの第１の超音波診断装置は、
被検体内に送信され被検体内で反射して戻ってきた超音波を受信して、被検体内に延びる所定の第１の走査線に沿う、所定の第１のビームプロファイルを有する第１の受信超音波ビームをあらわす第１の受信信号を生成する過程を、所定の走査方向に配列された複数本の第１の走査線について順次繰り返す送受信手段と、
送受信手段により得られた第１の受信信号を、上記第１のビームプロファイルを考慮して、走査方向に第１の走査線の配列密度よりも高密度に配列された複数本の第２の走査線それぞれに沿う、所定の第２のビームプロファイルを有する第２の受信超音波ビームをあらわす第２の受信信号に変換する走査線演算手段と、走査線演算手段で得られた第２の受信信号を表示用の画素に対応する画像信号に変換する信号変換手段と、
信号変換手段で得られた画像信号に基づく画像を表示する画像表示手段とを備えたことを特徴とする。
超音波で実際に送受信すると相当の時間を要するが、信号処理は一般的に、超音波送受信に要する時間よりもかなり短時間で済む。上記の本発明の第１の超音波診断装置の場合、演算処理により、超音波ビームが実際に送受信された走査線（第１の走査線）よりも高密度に配列された第２の走査線それぞれに沿う第２の超音波ビームをあらわす第２の受信信号を求めるものであるため、超音波を実際に高密度に送受信する場合と比べ、高速に、等価的に高密度に送受信した場合とほぼ同等の受信信号（第２の受信信号）を得ることができる。しかも、本発明の第１の超音波診断装置では、その演算処理にあたり、実際に送受信された超音波のビームプロファイル（第１のビームプロファイル）を考慮し、かつ所望の第２のビームプロファイル（例えば第１のビームプロファイルよりも分解能の高い（ビーム径の細い）ビームプロファイル）を有する受信超音波ビームをあらわす受信信号に変換するため、そのようにして得られた受信信号を画像信号に変数して画像を表示すると、高コントラストの印象を与えることができる。
【０００５】
ここで、上記本発明の第１の超音波診断装置において、上記走査線演算手段は、被検体内の超音波反射源の走査方向の変位を求める演算と、超音波反射源と第２の走査線との間の走査方向の変位を求める演算とを含む演算を実行することにより、第１の受信信号を第２の受信信号に変換するものである。その場合に、上記走査線演算手段が、変位と信号値との対応関係をあらわすテーブルが格納されたメモリを備え、上記第１の受信信号を上記第２の受信信号に変換する演算の中の少なくとも一部に、そのメモリを参照して変位を信号値に変換する過程を含むものであることが好ましい。
上記のようにメモリを備えて変位を信号値（輝度値）に変換すると、その分演算処理が省略でき、高速演算が可能となる。
また、上記目的を達成する本発明の超音波診断装置のうちの第２の超音波診断装置は、
被検体内に送信され被検体内で反射して戻ってきた超音波を受信して、被検体内に延びる所定の走査線に沿う、所定のビームプロファイルを有する第１の受信超音波ビームをあらわす受信信号を生成する過程を、所定の走査方向に配列された複数本の走査線について順次繰り返す送受信手段と、
送受信手段により得られた受信信号を、表示用の画素に対応する画像信号であって、走査方向に第１の走査線の配列密度よりも高密度に配列された複数本の第２の走査線それぞれに沿う、所定の第２のビームプロファイルを有する第２の受信超音波ビームをあらわす画像信号に変換する信号変換手段と、
信号変換手段で得られた画像信号に基づく画像を表示する画像表示手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
上述の第１の超音波診断装置は、第１の超音波ビームをあらわす第１の受信信号を、それよりも高密度の第２の超音波ビームをあらわす第２の受信信号に変換し、その第２の受信信号を画像信号に変換するものであるが、この第２の超音波診断装置は、第１の受信超音波ビームをあらわす受信信号を、第２の受信超音波ビームにより形成される、表示用の画像信号に直接に変換するものであり、この場合も、上述の第１の超音波診断装置の場合と同様、高コントラスト、高画質の画像を得ることができる。
ここで、上記、本発明の第２の超音波診断装置は、前述の第１の超音波診断装置の場合と同様、上記信号変換手段が、被検体内の超音波反射源の走査方向の変位を求める演算と、超音波反射源と表示用の画素との間の走査方向の変位を求める演算とを含む演算を実行することにより、受信信号を画像信号に変換するものである。その場合に、上記信号変換手段が、変位と信号値との対応関係をあらわすテーブルが格納されたメモリを備え、上記受信信号を上記画像信号に変換する演算の中の少なくとも一部に、そのメモリを参照して変位を信号値に変換する過程を含むものであることが好ましい。
メモリを備えて変位を信号値（輝度値）に変換すると、その分演算処理が省略でき、高速演算が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の超音波診断装置の実施形態に関する理論上の説明を行ない、次いで、その実施形態の装置構成について説明する。
図１は、着目した走査線から超音波反射源（「ターゲット」と称する）までの変位ｄの計測方法の原理説明図である。ここでは、ある深さにおける、走査線の配列方向（超音波の走行方向，図１の左右の方向）に関する変位を問題としている。
ここでは、複数の走査線……，Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，……のそれぞれに沿って順次に超音波が送受信されるものとし、複数の走査線……，Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，……のピッチをｈ，ターゲットと、ここで着目している走査線Ｌ１との間の距離（ターゲットの変位）をｄとし、さらに、実際のビームプロファイルがガウシアン関数
【０００８】
【数１】
0004153093.tif 000002
【０００９】
に従うものとする。ここでｘは、超音波ビームの中心軸（走査線）を原点としたときの走査線の配列方向の距離をあらわしている。
ターゲットの強度をＰとしたとき、そのターゲットに起因する、走査線Ｌ２に関する受信信号の振幅Ａは、
【００１０】
【数２】
0004153093.tif 000003
【００１１】
また、走査線Ｌ０に関する振幅Ｂは、
【００１２】
【数３】
0004153093.tif 000004
【００１３】
であらわされる。（２），（３）式の比をとると、
Ａ／Ｂ＝ｅ4ahd              ……（４）
となる。この（４）式の辺々の対数をとると、
ｌｎ（Ａ）−ｌｎ（Ｂ）＝４ａｈ・ｄ        ……（５）
となる。したがって、
ｄ＝｛ｌｎ（Ａ）−ｌｎ（Ｂ）｝／４ａｈ    ……（６）
となる。ここでａは、（１）式に示すように、実際のビームプロファイルを規定する値であって既知であり、ｈは走査線間のピッチであってこれも既知である。したがってこの（６）式は、走査線Ｌ２，Ｌ０に関する対数検波された受信信号どうしの差を求めることにより、ターゲットの変位ｄを求めることができることをあらわしている。
また、ターゲットの強度Ｐは、上記のように求めたターゲットの変位ｄを用いて、
【００１４】
【数４】
0004153093.tif 000005
【００１５】
あるいは、
【００１６】
【数５】
0004153093.tif 000006
【００１７】
により求めることができる。
上記では、着目する走査線Ｌ１を挟む、その走査線Ｌ１の両側の２本の走査線Ｌ０，Ｌ２に関するデータに基づいてターゲットの変位ｄを求めたが、着目する走査線（ここでは、走査線Ｌ１）と、その走査線に隣接する走査線（ここでは、走査線Ｌ２とする）のデータからターゲットの変位ｄを求めることも可能である。以下説明する。
走査線Ｌ２における振幅Ａは、上述の（２）式、すなわち、
【００１８】
【数６】
0004153093.tif 000007
【００１９】
によりあらわされる。また走査線Ｌ１における振幅Ｃは、
【００２０】
【数７】
0004153093.tif 000008
【００２１】
によりあらわされる。（２）式と（９）式の比をとると、
Ａ／Ｃ＝ｅ2h(2d-h)        ……（１０）
となる。この（１０）式の辺々の対数をとると、
ｌｎ（Ａ）−ｌｎ（Ｃ）＝ａｈ（２ｄ−ｈ）    ……（１１）
この場合も同様に、走査線Ｌ２，Ｌ１に関する対数検波された受信信号どうしの差を求めることによりターゲットの変位ｄを求めることができる。また、ターゲットの強度Ｐは、ターゲットの変位ｄを用いて、上述の（７）式、すなわち
【００２２】
【数８】
0004153093.tif 000009
【００２３】
あるいは、
【００２４】
【数９】
0004153093.tif 000010
【００２５】
により求めることができる。
次に、上述のようにして求めたターゲットの変位ｄ、ターゲットの強度Ｐを用いて、２本の走査線の間に新たな走査線を生成する（その新たな走査線に対応する受信信号を生成する）手法について説明する。
図２は、新たな走査線生成の原理説明図であり、図２（ａ）は、２本の走査線Ｌ１、Ｌ２と、それらの走査線の間に生成される新たな走査線Ｌ３を示した図、図２（ｂ）は、一本の超音波ビームの、実際の送受信におけるビームプロファイル（本発明にいう第１のビームプロファイル）と、演算により求めようとしている所望のビームプロファイル（本発明にいう第２のビームプロファイル）を示す図である。尚、以下では、簡単のために各点Ａ，Ｂ，Ｃ等と、それら各点の輝度値（信号値）Ａ，Ｂ，Ｃ等とに同じ符号を用いる。
ここでも、図１の説明の場合と同様、ある深さにおける走査線の配列方向を問題とする。また、所望のビームプロファイルはどのような関数形であってもよいことを表現するために、図２（ｂ）では複雑な形状のものが示されている。
走査線Ｌ１上の、ある深さ位置における輝度値をＡとしたとき、その深さ位置における、走査線Ｌ１からの、ターゲットの走査方向の変位ｄは、前述のようにして求められる。
ここで、前述の送受信ビームプロファイルをｆ（ｘ）、所望のビームプロファイルをｆ’（ｘ）としたとき、ターゲットから距離ｄだけ離れた走査線Ｌ１上での、所望のビームプロファイルに従ったときのデータ値Ａ’は、
0004153093.tif 000011
であらわされる。この（１３）式に基づいて、送受信に用いた走査線Ｌ１に関する、所望のビームプロファイルｆ’（ｘ）に従った輝度値Ａ’を求めることができる。
また、走査線Ｌ１からｄ”だけ変位した走査線Ｌ３上の、所望のビームプロファイルｆ’（ｘ）に従った輝度値Ｃ’は、（１３）式で求めたＡ’と、
ｄ’＝ｄ−ｄ”                            ……（１４）
を用いて、
0004153093.tif 000012
により求められる。
以上の演算を各走査線の深さ位置に関し実行することにより、送受信に用いた走査線の間に一本ずつ演算により求めた走査線が内挿され、さらに所望のビームプロファイルｆ’（ｘ）に従った受信超音波ビームをあらわす受信信号を得ることができる。
【００２６】
上記説明では、ターゲットの変位ｄは演算に用いているがターゲットの強度Ｐは直接的に演算には用いられていない。図１を参照した説明では、ターゲットの変位ｄとともにターゲットの強度Ｐも求めることができ、ターゲットの変位ｄとともにターゲットの強度Ｐを用いると、走査線Ｌ１，Ｌ３上の輝度値Ａ’，Ｃ’は、それぞれ、
0004153093.tif 000013
により求めることができる。
次に、新たな走査線を求めることなく、実際の超音波受信により得られた受信信号を直接に画像信号に変換する演算方法について説明する。
図３は、画像信号生成の原理説明図であり、図３（ａ）は、２本の走査線Ｌ１，Ｌ２と画素との対応関係を示した図、図３（ｂ）は、一本走査線ビームの、実際の超音波送受信におけるビームプロファイルと、演算により求めようとしている所望のビームプロファイルを示す、図２（ｂ）と同様な図である。
図３（ａ）には、２本の走査線Ｌ１，Ｌ２上にそれぞれ２つのサンプリング点Ｌ１１，Ｌ１２；Ｌ２１，Ｌ２２が示されている。ある深さ位置にある各画素Ａ，Ｂの輝度値Ａ，Ｂは、それぞれ各２つのサンプリング点Ｌ１１，Ｌ１２；Ｌ２１，Ｌ２の輝度値Ｌ１１，Ｌ１２；Ｌ２１，Ｌ２２から直線補間により求められる。各走査線Ｌ１，Ｌ２に沿う深さ方向には、十分に細かくサンプリングされているため、直線補間であっても十分な精度の輝度値を求めることができる。
【００２７】
次に、今注目している画素Ｃの、所望のプロファイルｆ’（ｘ）に従った輝度値Ｃ’を、図２を参照して説明した手法と同じ手法により求める。
すなわち、上述の（１３），（１５）式、すなわち、
Ａ’＝Ａ−｛ｆ（ｄ）−ｆ’（ｄ）｝          ……（１３）
Ｃ’＝Ａ’−｛ｆ’（ｄ）−ｆ’（ｄ’）｝    ……（１５）
により、画素Ａ，Ｃの、所望のビームプロファイルｆ’（ｘ）に従う輝度値Ａ’，Ｃ’が求められる。
あるいはターゲットの変位ｄとともにターゲットの強度Ｐを用い、上述の（１６），（１７）式、すなわち、
0004153093.tif 000014
により求められる。
以上で、本発明の実施形態に関する理論上の説明を終了し、次に本発明の実施形態の装置構成について説明する。
【００２８】
図４は、本発明の超音波診断装置の一実施形態を示すブロック図である。ここでは先ず、このブロック図を参照して、本実施形態の超音波診断装置の概要について説明する。以下、各部の作用ないし機能の説明はあとにまわし、先ずは、この超音波診断装置の構成について説明する。
この超音波診断装置の本体部１０は、大別して、制御部１００、信号処理部２００、ディジタルスキャンコンバータ部３００、ドプラ処理部４００、表示制御部５００、生体信号アンプ部６００から構成されている。
制御部１００は、ＣＰＵ部１０１とビームスキャン制御部１０２からなり、ＣＰＵ部１０１には、操作パネル７０１、一体的に構成されたタッチパネル７０２とＥＬ表示器７０３、およびフロッピィディスク装置７０４が接続されている。
【００２９】
また、信号処理部２００は、送受信部２０１、受信ディレイ制御部２０２、ビームフォーマ部２０３、コントロールインターフェイス部２０４、演算部２０５、およびドプラシグナル処理部２０６から構成されており、コントロールインターフェイス部２０４と、送受信部２０１、受信ディレイ制御部２０２、およびドプラシグナル処理部２０６は、制御ライン２０７で結ばれている。また、コントロールインターフェイス部２０４と演算部２０５は制御ライン２０８で結ばれており、さらに、受信ディレイ制御部２０２とビームフォーマ部２０３は制御ライン２０９で結ばれている。信号処理部２００を構成する送受信部２０１には、超音波プローブ２０が、着脱自在に、ここでは最大４本まで接続される。
また、ディジタルスキャンコンバータ部３００には、白黒用スキャンコンバータ３０１、カラー用スキャンコンバータ３０２、およびスクロール用スキャンコンバータ３０３が備えられている。
また、ドプラ処理部４００には、パルス／連続波ドプラ解析部４０１とカラードプラ解析部４０２が備えられている。
【００３０】
さらに、表示制御部５００は、ここでは１つのブロックで示されており、この表示制御部５００には、プリンタ７０５、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）７０６、観察用テレビモニタ７０７、およびスピーカ７０８が接続されている。
また、生体信号アンプ部６００も、表示制御部５００と同様、ここでは１つのブロックで示されており、この生体信号アンプ部６００には、ＥＣＧ電極ユニット７０９、心音マイクロホン７１０、および脈波用トランスデューサ７１１が接続されている。
さらに、この超音波診断装置には、電源部８００が備えられている。この電源部８００は、商用電源に接続され、この超音波診断装置各部に必要な電力を供給する。
【００３１】
また、本体部１０は、ＣＰＵバス９０１を有しており、このＣＰＵバス９０１は、制御部１００を構成するＣＰＵ部１０１およびビームスキャン制御部１０２と、信号処理部２００を構成するコントロールインターフェイス部２０４と、ディジタルスキャンコンバータ部３００を構成する白黒用スキャンコンバータ３０１、カラー用スキャンコンバータ３０２、およびスクロール用スキャンコンバータ３０３と、ドプラ処理部４００を構成するパルス／連続波ドプラ解析部４０１およびカラードプラ解析部４０２と、さらに表示制御部５００とを接続している。また、この本体部１０は、エコーバス９０２を有しており、このエコーバス９０２は、信号処理部２００を構成する演算部２０５で生成される画像データを、ディジタルスキャンコンバータ部３００に供給する。また、ドプラ処理部４００を構成するパルス／連続波ドプラ解析部４０１およびカラードプラ解析部４０２で生成されたデータも、エコーバス９０２を経由してディジタルスキャンコンバータ部３００に供給される。さらに、この本体部１０は、ビデオバス９０３を有しており、このビデオバス９０３は、ディジタルスキャンコンバータ部３００を構成する白黒用スキャンコンバータ３０１、カラー用スキャンコンバータ３０２、およびスクロール用スキャンコンバータ３０３のいずれかで生成された画像信号を表示制御部５００に伝達する。
【００３２】
操作パネル７０１は、多数のキーを備えたキーボード等からなり、この操作パネル７０１を操作するとその操作情報がＣＰＵ部１０１で検知され、その操作情報に応じた指令が、その指令に応じて、ビームスキャン制御部１０２、コントロールインターフェイス部２０４、ディジタルスキャンコンバータ部３００、ドプラ処理部４００、あるいは表示制御部５００に伝達される。
ＥＬ表示部７０３は、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示画面を有し、また、ＣＰＵ部１０１は、そのＥＬ表示部７０３のＥＬ表示画面に表示するＥＬ用線画を作成するＥＬ用線画作成部を兼ねており、そのＣＰＵ部１０１で生成されたＥＬ用線画がＥＬ表示部７０３のＥＬ表示画面上に表示される。そのＥＬ表示部７０３のＥＬ表示画面上にはタッチパネル７０２が備えられており、そのタッチパネル７０２に指で触れるとそのタッチパネル７０２上の指で触れた位置をあらわす位置情報がＣＰＵ部１０１に伝達される。このタッチパネル７０２およびＥＬ表示器７０３は、例えば、操作パネル７０１の操作により、この超音波診断装置に、ある１つのモードに関するパラメータを設定する旨指示すると、ＣＰＵ１０１により、その１つのモード用に設定すべき多数のパラメータ一覧がＥＬ表示部７０３に表示され、タッチパネル７０２を指で触れて所望のパラメータを設定するなど、この超音波診断装置への各種の指示を入力し易いように構成されたものである。
【００３３】
フロッピィディスク装置７０４は、図示しないフロッピィディスクが装脱自在に装填され、その装填されたフロッピィディスクをアクセスする装置であって、ＣＰＵ部１０１により、オペレータが操作パネル７０１やタッチパネル７０２の操作により行なった指示がそのフロッピィディスク装置７０４に装填されたフロッピィディスクに書き込まれ、この超音波診断装置への電源投入時、あるいは操作パネル７０１の操作により初期状態へのリセットが指示された時に、そのフロッピィディスク装置７０４に装填されたフロッピィディスクからそこに書き込まれている各種の指示情報がＣＰＵ部１０１に入力され、ＣＰＵ部１０１は、その指示情報に応じて各部を初期状態に設定する。これは、この超音波診断装置を稼働させるにあたって必要となる、操作パネル７０１やタッチパネル７０２から設定すべきパラメータ等が多数存在し、例えば電源投入のたびにそれら多数のパラメータ等を設定し直すのは極めて大変であり、このためフロッピィディスクに初期状態のパラメータ等を書き込んでおいて、電源投入時や初期状態へのリセットが指示された時には、そのフロッピィディスクに書き込まれているパラメータ等を読み込んでそれらのパラメータ等に応じて各部を設定することにより、パラメータ等の設定効率化を図るというものである。
【００３４】
制御部１００を構成するＣＰＵ部１０１は、上述のように、主としてマン・マシンインターフェイスの役割りを担っているのに対し、同じく制御部１００を構成するビームスキャン制御部１０２は、主として、この超音波診断装置による超音波の送受信のタイミング等、リアルタイム性が要求される制御を担当している。この超音波診断装置で超音波の送受信を行なう時には、信号処理部２００を構成する各部を制御するためのデータがビームスキャン制御部１０２からＣＰＵバス９０１を経由して信号処理部２００のコントロールインターフェイス部２０４に伝達され、このコントロールインターフェイス部２０４は、制御ライン２０７を経由して、送受信部２０１、受信ディレイ制御部２０２、およびドプラシグナル処理部２０６を制御し、また、このコントロールインターフェイス部２０４は、制御ライン２０８を介して演算部２０５を制御し、さらに受信ディレイ制御部２０２は、コントロールインターフェイス部２０４の制御を受けて、制御ライン２０９を介してビームフォーマ部２０３を制御する。信号処理部２００の各部の制御についての詳細は後述する。
【００３５】
送受信部２０１には、超音波プローブ２０が接続されている。この超音波プローブには、例えばリニア走査型超音波プローブ、コンベックス走査型超音波プローブ、セクタ走査型超音波プローブ、また特殊な超音波プローブとしては、体腔内に挿入されるタイプの超音波プローブ、さらには、これら各種の超音波プローブについて、使用される超音波の周波数の相違による種別等、多種類の超音波プローブが存在する。超音波プローブを本体部１０に装着するにはコネクタ（図示せず）が用いられるが、本体部１０側には超音波プローブを接続するためのコネクタが取り付けられており、前述したように、多種類の超音波プローブのうち最大４本まで同時装着が可能である。超音波プローブを本体部１０に装着すると、どの種類の超音波プローブが装着されたかをあらわす情報が本体部１０で認識できるように構成されており、その情報は、制御ライン２０７、コントロールインターフェイス部２０４、およびＣＰＵバス９０１を経由してＣＰＵ部１０１に伝えられる。一方、操作パネル７０１からは、この超音波診断装置を使用するにあたり、今回、本体部１０側のコネクタに接続された超音波プローブのうちどの超音波プローブを使用するか指示が入力される。その指示は、ＣＰＵバス９０１を経由してビームスキャン制御部１０２に伝えられ、そのビームスキャン制御部１０２から、使用する超音波プローブに応じたデータが、ＣＰＵバス９０１、コントロールインターフェイス部２０４、制御ライン２０７を経由して送受信部２０１に伝達され、送受信部２０１は、上記のようにして指示された超音波プローブ２０に対し、以下に説明するように高電圧パルスを送信して超音波を送信し、その超音波プローブで受信された信号を受け取る。ここでは、図９に１つだけ示す超音波プローブ２０が超音波送受信のために選択されたものとする。
【００３６】
図９に示す超音波プローブ２０はいわゆるセクタ走査型の超音波プローブであり、その先端には、複数の超音波振動子２１が配列されており、超音波の送受信にあたっては、被検体（特に人体）１の体表に超音波振動子２１があてがわれる。その状態で、送受信部２０１から複数の超音波振動子２１それぞれに向けて超音波送信用の各高電圧パルスが印加される。複数の超音波振動子２１それぞれに印加される各高電圧パルスは、コントロールインターフェイス部２０４の制御により相対的な時間差が調整されており、これら相対的な時間差がどのように調整されるかに応じて、これら複数の超音波振動子２１から、被検体１の内部に延びる複数の走査線２のうちのいずれか一本の走査線に沿って、被検体内部の所定深さ位置に焦点が結ばれた超音波パルスビームが送信される。
この送信される超音波パルスビームの属性、すなわち、その超音波パルスビームの方向、焦点の深さ位置、中心周波数等は、ビームスキャン制御部１０２からＣＰＵバス９０１を経由してコントロールインターフェイス部２０４に伝えられた制御データにより定まる。
【００３７】
この超音波パルスビームは被検体１の内部を進む間にその１本の走査線上の各点で反射して超音波プローブ２０に戻り、その反射超音波が複数の超音波振動子２１で受信される。この受信により得られた複数の受信信号は、送受信部２０１に入力されて送受信部２０１に備えられた複数のプリアンプ（図示せず）でそれぞれ増幅された後ビームフォーマ部２０３に入力される。このビームフォーマ部２０３には、多数の中間タップを備えたアナログ遅延線（後述する）が備えられており、受信ディレイ制御部２０２の制御により、送受信部２０１から送られてきた複数の受信信号がアナログ遅延線のどの中間タップから入力されるかが切り換えられ、これにより、それら複数の受信信号が相対的に遅延されるとともに互いに電流加算される。ここで、それら複数の受信信号に関する相対的な遅延パターンを制御することにより、被検体１の内部に延びる所定の走査線に沿う方向の反射超音波が強調され、かつ被検体１の内部の所定深さ位置に焦点が結ばれた、いわゆる受信超音波ビームが形成される。ここで、超音波は、被検体１内部を、信号処理の速度と比べてゆっくりと進むため、１本の走査線に沿う反射超音波を受信している途中で被検体内のより深い位置に焦点を順次移動させる、いわゆるダイナミックフォーカスを実現することもでき、この場合、超音波パルスビーム１回の送信に対応する１回の受信の間であっても、その途中で時間的に順次に、受信ディレイ制御部２０２により、各超音波振動子で得られた各受信信号が入力される、アナログ遅延線の各タップが切り換えられる。
【００３８】
この受信超音波ビームの属性、すなわち受信超音波ビームの方向、焦点位置等についても、ビームスキャン制御部１０２からＣＰＵバス９０１を経由してコントロールインターフェイス部２０４に伝えられ、さらに制御ライン２０７を経由して受信ディレイ制御部２０２に伝えられてきた制御データにより定められ、受信ディレイ制御部２０２はそのようにして伝えられてきた制御データに基づいて、ビームフォーマ部２０３を制御する。
尚、上記説明では、超音波振動子２１には高電圧パルスを与え、超音波パルスビームを送信する旨説明したが、この場合、前述したように超音波は信号処理速度と比べるとゆっくりと被検体内を進むため、超音波振動子２１に高電圧パルスを印加した時点を起点とし、超音波振動子２１で反射超音波を受信する時点までの時間により、その時点で得られた信号が被検体内のどの深さ位置で反射した反射超音波に対応する信号であるかを知ることができる。すなわち、送信される超音波がパルス状のものであることにより、被検体の深さ方向に分解能を持つことになる。通常は、このように、超音波振動子２１には高電圧パルスが印加されるが、特殊な場合には、被検体内の深さ方向に分解能を持たないことを許容し、超音波振動子２１に連続的に繰り返す高電圧パルス列信号を印加して被検体内に連続波としての超音波ビームを送信することもある。
【００３９】
ただし、以下においても、ドプラ処理部４００を構成するパルス／連続波ドプラ解析部４０１の説明の際に連続波に言及する場合を除き、パルス状の超音波ビームを送信するものとして説明する。
送受信部２０１およびビームフォーマ部２０３は、上記のようにして、被検体１内部の複数の走査線２のそれぞれに沿って順次に超音波パルスビームの送信と受信とを繰り返し、これにより生成される各走査線に沿う受信超音波ビームをあらわす受信信号が順次演算部２０５に入力される。この演算部２０５では、入力された受信信号が対数圧縮され、検波され、さらに、操作パネル７０１を操作することにより指定された、被検体１内部のどの深さ領域までの画像を表示するかという指定（つまり被検体内部の浅い領域のみの画像を表示すればよいのか、あるいはどの程度深い領域までの画像を表示する必要があるかという指定）に応じたフィルタリング処理等が施され、さらにＡ／Ｄ変換器によりディジタルの受信信号に変換され、今度はそのディジタル受信信号（本発明にいう第１の受信信号の一例）に基づいて、前述した演算の過程を経ることにより、所望のビームプロファイルを有する受信超音波ビーム、（例えばビーム径の細い受信超音波ビーム）をあらわす受信信号（本発明にいう第２の受信信号の一例）が生成されて、その生成された受信信号が演算部２０５から出力される。この演算部２０５の詳細については後述する。この演算部２０５から出力された受信信号は、エコーバス９０２を経由して、ディジタルスキャンコンバータ部３００を構成する白黒用スキャンコンバータ３０１に入力される。この白黒用スキャンコンバータ３０１では、表示用の各画素に対応したデータを生成するための補間演算処理が施され、さらに入力された受信信号が表示用の画像信号に変換され、その表示用の画像信号がビデオバス９０３を経由して表示制御部５００に入力される。この表示制御部５００は、複数の走査線２で規定される被検体断層面内の超音波反射強度分布によるＢモード像を観察用テレビモニタ７０７に表示する。その際、必要に応じて、操作パネル７０１から入力された患者名や撮影年月日、撮影条件等も、そのＢモード像に重畳されて表示される。このＢモード像として、被検体１内部が動いている様子をあらわす動画像を表示することもでき、あるいは、ある時点における静止画像を表示することもでき、さらには、生体信号アンプ部６００からの同期信号に基づいて、人体の心臓の動きに同期した、その心臓の動きの、ある位相における画像を表示することもできる。
【００４０】
生体信号アンプ部６００には、被検体（人体）１の心電波形を得るためのＥＣＧ電極ユニット７０９、心音をピックアップする心音マイクロホン７１０、人体の脈をとらえる脈波用トランスデューサ７１１が接続されており、生体信号アンプ部６００では、これらのうちのいずれか１つもしくは複数のセンサに基づいて同期信号が生成され、表示制御部５００に送られる。
また表示制御部５００には、観察用テレビモニタ７０７のほか、プリンタ７０５、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）７０６が接続されており、表示制御部５００は、オペレータからの指示に応じて、観察用テレビモニタ７０７に表示された画像をプリンタ７０５ないしはＶＴＲ７０６に出力する。
【００４１】
再度、信号処理部２００の説明から始める。
被検体内部に延びるある一本の走査線上の超音波反射情報の時間変化を知ろうとするときは、オペレータからの指示に応じて、その関心のある一本の走査線に沿って超音波が繰り返し送受信され、その１本の走査線に沿う被検体の受信超音波ビームをあらわすデータがエコーバス９０２を経由してスクロール用スキャンコンバータ３０３に入力される。このスクロール用スキャンコンバータ３０３は、縦方向にその１本の走査線に沿う被検体の深さ方向の超音波反射強度分布、横軸が時間軸からなり時間軸方向にスクロールする画像（Ｍモード像）をあらわす画像信号が生成され、ビデオバス９０３を経由して表示制御部５００に入力され、例えば観察用テレビモニタ７０７に、その画像信号に基づく画像が表示される。尚、表示制御部５００は、白黒用スキャンコンバータ３０１から送られてきたＢモード像をあらわす画像信号とスクロール用スキャンコンバータ３０３から送られてきたＭモード像をあらわす画像信号とを横に並べる機能や、Ｂモード像に、後述するカラーモード像を重畳する機能も有しており、観察用テレビモニタ７０７には、オペレータからの指示に応じて、複数の画像が並べて表示され、あるいは複数の画像が重畳して表示される。
【００４２】
もう一度、信号処理部２００の説明に戻る。
信号処理部２００を構成するドプラシグナル処理部２０６は、被検体１内部の血流分布や、ある一点、ないしある１本の走査線上の血流速度を求めるための構成要素であり、このドプラシグナル処理部２０６では、ビームフォーマ部２０３で生成された受信超音波ビームをあらわす受信信号に、いわゆる直交検波が施され、さらにＡ／Ｄ変換によりディジタルデータに変換される。ドプラシグナル処理部２０６から出力された直交検波後のデータは、ドプラ処理部４００に入力される。ドプラ処理部４００には、パルス／連続波ドプラ解析部４０１とカラードプラ解析部４０２とが備えられており、ここでは、ドプラシグナル処理部２０６から出力されたデータは、カラードプラ解析部４０２に入力されるものとする。カラードプラ解析部４０２では、各走査線それぞれに沿って例えば８回ずつ超音波送受信を行なったときのデータに基づく自己相関演算により、オペレータにより指定された、Ｂモード画像上の関心領域（ＲＯＩ）内の血流分布をあらわすデータが求められる。ＲＯＩ内の血流分布をあらわすデータは、エコーバス９０２を経由してカラー用スキャンコンバータ３０２に入力される。このカラー用スキャンコンバータ３０２では、そのＲＯＩ内の血流分布をあらわすデータが表示に適した画像信号に変換され、その画像信号は、ビデオバス９０３を経由して表示制御部５００に入力される。表示制御部５００では、白黒用スキャンコンバータ３０１から送られてきたＢモード像上のＲＯＩに、例えば超音波プローブ２０に近づく方向の血流を赤、遠ざかる方向の血流を青、それらの輝度で血流速度をあらわしたカラーモード像を重畳して、観察用テレビモニタ７０７に表示する。これにより、そのＲＯＩ内の血流分布の概要を把握することができる。
【００４３】
ここで、オペレータにより、そのＲＯＩ内のある１点もしくはある１本の走査線上の血流を詳細に観察する旨の要求が入力されると、今度は送受信部２０１により、その関心のある一点を通る一本の走査線、もしくはその関心のある１本の走査線に沿う方向に多数回超音波の送受信が繰り返され、それにより得られた信号に基づいてドプラシグナル処理部２０６で生成されたデータが、ドプラ処理部４００を構成するパルス／連続波ドプラ解析部４０１に入力される。被検体内のある一点の血流に関心があるときは、被検体内にはパルス状の超音波ビームが送信され、ある１本の走査線上の血流情報が広い範囲で抽出されることを許容しより速い流速範囲の血流情報を得たいときは、被検体内には連続波としての超音波ビームが送信される。
【００４４】
パルス／連続波ドプラ解析部４０１では、ある１点もしくはある１本の走査線について多数回超音波送受信を行なうことにより得られたデータに基づくＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算により、その一点の血流情報あるいはその一本の走査線上の広い範囲での血流情報が得られる。このパルス／連続波ドプラ解析部４０１で得られた血流情報をあらわすデータは、エコーバス９０２を経由して、スクロール用スキャンコンバータ３０３に入力され、スクロールスキャンコンバータ３０３では、縦軸が血流速度、横軸が時間軸からなり時間軸方向にスクロールする画像をあらわす画像信号が生成される。この画像信号は、ビデオバス９０３を経由して表示制御部５００に入力され、観察用テレビモニタ７０７上に、例えば白黒用スキャンコンバータ３０１から送られてきたＢモード像と並べられて表示される。
【００４５】
図５は、複数の超音波振動子に印加される高電圧パルスの遅延パターンを示した概念図である。
配列された複数の超音波振動子２１のうち、配列の両端（Ａ），（Ｂ）に位置する超音波振動子と比べ配列の中央（Ｏ）よりに位置する超音波振動子に、時間的に遅れた高圧パルス２２を印加する。このように、遅延パターンを持った高電圧パルスを複数の超音波振動子２１に印加することにより、被検体内の所定の方向に延び、かつある深さ位置に焦点が形成された送信超音波パルスビームが形成される。
【００４６】
図６は、ビームフォーマ部における、受信超音波ビームの形成の仕方を示す原理説明図である。
ここでは、説明の簡単のため、複数のタップを備えた遅延線１００１ａ，…，１００１ｍ，…，１００１ｎと、制御信号に応じて受信信号の遅延線への入力ルートを切り換える選択スイッチ１００２ａ，…，１００２ｍ，…，１００２ｎとのペアが各超音波振動子２１に対応して備えられているものとする。各選択スイッチ１００２ａ，…，１００２ｍ，…，１００２ｎにはそれぞれ１つの超音波振動子２１で得られた１つの受信信号が入力され、各選択スイッチ１００２ａ，…，１００２ｍ，…，１００２ｎでは、その入力された受信信号が、遅延線の複数のタップのうちの、制御信号に応じたタップから遅延線に入力される。各遅延線は２００１ａ，…，２００１ｍ，…，２００１ｎは受信信号が入力されたタップに応じた遅延時間だけその入力された受信信号を遅延して加算器１００３に入力する。加算器１００３は、その加算器１００３に同時に入力された受信信号どうしを加算して、受信超音波ビームをあらわす受信信号を出力する。
【００４７】
なお、この図６では、解りやすさのため、超音波振動子の個数と同数の、遅延線１００１ａ，…，１００１ｍ，…，１００１ｎと選択スイッチ１００２ａ，…，１００２ｍ，…，１００２ｎとのペアを備えるとともに、各遅延線１００１ａ，…，１００１ｍ，…，１００１ｎから出力された受信信号を互いに加算する加算器１０３を備えた構成について説明したが、実際には、多数のタップを備えた一本の遅延線に、複数の超音波振動子で得られた複数の受信信号が入力されるタップがそれぞれ制御されながら入力され、それら複数の受信信号がそれぞれ入力された各タップに応じた時間だけ遅延されると共にその遅延線内で互いに電流的に加算され、その一本の遅延線から、制御された遅延パターンに従って遅延を受けかつ互いに加算された受信信号が、直接に出力される。
【００４８】
図７は、遅延パターンと、走査線の方向と、焦点位置との関係を示した説明図である。
Ａ−Ｂ間に複数の超音波振動子が配列されているものとし、Ａ−Ｂ間の中点をＯとする。このとき、各超音波振動子に印加される高電圧パルスに、図７（Ａ）に示すようにＢ側に位置する超音波振動子に対し長めの遅延時間を与えて各超音波振動子に印加すると、中点ＯからＢ側に傾いた方向に延びる走査線に沿う送信超音波ビームが形成され、図７（Ｂ）に示すように、左右対称の遅延パターンを与えると中点Ｏから超音波振動子の配列方向に対し垂直に延びる走査線に沿う送信超音波ビームが形成され、図７（Ｃ）に示すように、Ａ側に位置する超音波振動子に対し長めの遅延時間を与えた高電圧パルスを印加すると、Ａ側に傾いた送信超音波ビームが得られる。また、同一の走査線に沿う送信超音波ビームであっても、高電圧パルスの遅延パターンに応じて焦点位置を定めることができる。具体的には、図７（Ａ）〜（Ｃ）に破線で示すように焦点を中心としてＡ−Ｂ間を結ぶ線分に接する円弧を描くいて考える。各超音波振動子から送信された超音波パルスがその円弧上に同時に到達すると、それらの超音波パルスは焦点に集まるように進む。したがって、例えば図７（Ｂ）のように焦点を形成する場合は、Ａ点およびＢ点に位置する超音波振動子に同時に高電圧パルスが印加され、その高電圧パルスの印加によってＡ点およびＢ点に位置する超音波振動子から発せられた超音波パルスがその円弧上に達したタイミングでＯ点に位置する超音波振動子に高電圧パルスが印加されてそのＯ点に位置する超音波振動子から超音波パルスが送信される。こうすることにより、図７（Ｂ）に示す走査線に沿うとともに図７（Ｂ）に示す焦点位置で最も細いビーム径を有する送信超音波パルスビームが形成される。
ここで、Ａ−Ｂ間に配列された、超音波送信に用いられている複数の超音波振動子は、例えば超音波プローブ２０（図４参照）に配列された複数の超音波振動子２１の一部であって、送信超音波パルスビームの形成に用いる複数の超音波振動子からなる送信開口を、超音波プローブ２０に配列された超音波振動子２１の配列方向に移動することにより、走査線を、超音波振動子２１の配列方向に平行移動させることができる。
【００４９】
このようにして、超音波プローブ２０に配列された超音波振動子２１上の任意の点を始点として被検体内の任意の方向に延びる走査線に沿うとともに、その走査線上の任意の点に焦点を持つ送信超音波ビームを得ることができる。
受信超音波ビームの形成についても上記の送信超音波ビームの場合と同様である。
すなわち、被検体内で反射し各超音波振動子に戻ってきた超音波を各超音波振動子で受信することにより得られた各受信信号を、図７（Ａ）に示すように、Ｂ側の超音波振動子で得られた受信信号に対し長めの遅延時間を与えた上で互いに加算すると、中点Ｏを始点としＢ側に傾いた走査線に沿う受信超音波ビームが形成され、図７（Ｂ）に示すように左右対称の遅延時間を与えた上で互いに加算すると、中点Ｏを始点として超音波振動子の配列方向に対し垂直に延びる走査線に沿う受信超音波ビームが形成され、図７（Ｃ）に示すようにＡ側の超音波振動子で得られた受信信号に対し長めの遅延時間を与えた上で互いに加算すると、点Ｏを始点としＡ側に傾いた走査線に沿う受信超音波ビームが得られる。また、同一の走査線に沿う受信超音波ビームであっても、遅延パターンに応じて焦点位置を定めることができる。具体的には、焦点で反射してそれぞれ各点Ａ，Ｏ，Ｂに向かう超音波は、焦点と各点Ａ，Ｏ，Ｂとを結ぶ各線分と、円弧との交点に同時に到達することになり、焦点で反射した超音波を各超音波振動子で受信する時刻に差異が生じることになる。そこで焦点で反射した超音波が先に到達した超音波振動子で得られた受信信号を、超音波が後から到達する超音波振動子に超音波が到達する迄の間遅延させた上で互いに加算すると、焦点を通る走査線に沿う方向に延び、かつその焦点で最も細く絞られた受信超音波ビームが形成されることになる。
【００５０】
ここで、送信の場合と同様、Ａ−Ｂ間に配列された、反射超音波の受信に用いられている複数の超音波振動子は、例えば超音波プローブ２０（図４参照）に配列された複数の超音波振動子２１の一部であって、反射超音波の受信に用いる複数の超音波振動子からなる受信開口を、超音波プローブ２０に配列された超音波振動子２１の配列方向に移動することにより、走査線を、配列された超音波振動子２１の方向に平行移動させることができる。
このようにして、送信および受信の双方について、超音波プローブ２０に配列された超音波振動子２１上の任意の点を始点として被検体内の任意の方向に延びる走査線に沿うとともにその走査線上の任意の点に焦点を持つ超音波ビームを得ることができる。
【００５１】
図８は、図４に示す演算部２０５におけるＡ／Ｄ変換後のディジタル受信信号に演算処理を施す演算処理回路の一例を示すブロック図である。ここでは、Ａ／Ｄ変換後の受信信号を構成する、被検体内各点のデータを走査線輝度値と称している。ここでは、図８とともに図２を参照して説明する。
図８に示す演算処理回路には、各走査線２（図４参照）に沿う超音波送受信に同期して各走査線の走査線輝度値が順次に入力され、ラインメモリ２０５１に一旦格納される。このラインメモリ２０５１からは、走査方向近傍２点抽出手段２０５２により、生成しようとしている、図２に示す走査線Ｌ３を挟む２本の走査線Ｌ１，Ｌ２上の２点Ａ，Ｂの走査線輝度値Ａ，Ｂが抽出され、それら２点の走査線輝度値Ａ，Ｂは変位（ｄ）算出手段２０５３に入力されるとともに、それら２点の走査線輝度値Ａ，Ｂのうちの走査線輝度値Ａは、減算器２０５７にも入力される。
【００５２】
変位（ｄ）算出手段２０５３では、図２に示す、ターゲットの変位ｄが算出される。
この変位ｄは、実際の受信超音波ビームのビームプロファイルが、ガウシアン関数に従うときは、前述の（６）式により求められる。この変位（ｄ）算出手段２０５３で求められたターゲットの変位ｄは、差分輝度（ｂ）算出手段２０５４、変位（ｄ’）算出手段２０５５、および差分輝度（−ｂ’）算出手段２０５６に入力される。
差分輝度（ｂ）算出手段２０５４では、変位ｄに基づいて、図２（ｂ）に示す差分輝度ｂが求められる。この差分輝度ｂは、（１３）式に示すように、
ｂ＝ｆ（ｄ）−ｆ’（ｄ）      ……（１７）
但し、ｆ（ｘ）は実際の受信超音波ビームのビームプロファイル
ｆ’（ｘ）は所望の受信超音波ビームのビームプロファイルである。
である。
また、変位（ｄ’）算出手段２０５５では、（１４）式に示すように、変位ｄから、走査線Ｌ３の、走査線Ｌ１からの距離ｄ”を引き算して、変位ｄ’を求める。
さらに差分輝度（−ｂ’）算出手段２０５６では、（１５）式に示すようにして、
−ｂ’＝ｆ’（ｄ）−ｆ’（ｄ’）      ……（１８）
が求められる。
減算器２０５７では、（１３）式に示すように、
0004153093.tif 000015
が求められ、減算器２０５８では、（１５）式に示すように、
0004153093.tif 000016
が求められる。
【００５３】
ここで、超音波送受信時の走査線上の輝度値Ａを所望のビームプロファイルに適合するように変更した輝度値Ａ’は、減算器２０５８の出力とは別に減算器２０５７の出力として取り出してもよいが、変位（ｄ’）算出手段２０５５でｄ’＝ｄを出力することにより、減算器２０５８の出力としてＡ’を得ることもできる。
内挿走査線位置選択手段２０５９は、上記の演算を行なうための内挿走査線Ｌ３（図２（ａ）参照）上の深さ位置を指定するとともにその深さ位置を順次に変更し、さらに内挿走査線を順次変更する手段であり、図２に示す点Ｃの走査線輝度値Ｃ’を算出するタイミングでは、走査線Ｌ１，Ｌ３上の２点Ａ，Ｂのアドレスが出力される。この内挿走査線位置選択手段２０５９により一本の内挿走査線上の深さ位置や内挿走査線を順次変更しながら上記の演算を繰り返すことにより、超音波断層面内全域について高密度に配列された所望のビームプロファイルの受信超音波ビームによる走査線を得ることができる。
【００５４】
図９は、図８に示す演算処理回路のうちの一部回路の変形例を示す図である。ここには、メモリで構成された差分輝度（ｂ）算出手段２０５４と、やはりメモリで構成された差分輝度（−ｂ’）算出手段２０５６が示されている。
差分輝度（ｂ）算出手段２０５４を構成するメモリ内には、変位ｄに対する、走査線に沿う各深さ毎の差分輝度ｂの一覧が格納されており、その差分輝度（ｂ）算出手段２０５４に変位ｄが入力されると、差分輝度（ｂ）算出手段２０５４では、その変位ｄが現在演算中の深さに応じた差分輝度ｂに変更される。
また、これと同様に、差分輝度（−ｂ’）算出手段２０５６を構成するメモリ内には、２つの変位ｄ，ｄ’に対する、走査線に沿う各深さ毎の差分輝度−ｂ’の一覧が格納されており、差分輝度（−ｂ’）算出手段２０５６に変位ｄ，ｄ’が入力されると、差分輝度（−ｂ’）算出手段２０５６では、それらの変位ｄ，ｄ’に基づいて、現在演算中の深さに応じた差分輝度−ｂ’が出力される。
所望のビームプロフィールｆ’（ｘ）は目的に応じて自由に変更可能であることが好ましく、また、所望のプロファイルは、例えば図２（ｂ）のように複雑な形状の場合も考えられ、また演算器をハードウェアで構成するのはコストパフォーマンスが悪いことから、ＲＯＭやＲＡＭを用いて演算テーブルを構成した方が効果的である。特にＲＡＭで構成すれば、例えば外部から所望のビームプロファイルｆ’（ｘ）を自由に制御することがができるため、画質制御が容易となる。
【００５５】
図１０は、図４に示す演算部２０５におけるＡ／Ｄ変換後のディジタル受信信号に演算処理を施す演算処理回路のもう１つの例を示すブロック図である。図８に示す演算処理回路における機能ブロックと同一の作用を持つ機能ブロックには、図８において付した符号と同一の符号を付して示し、相違点について説明する。
この図１０に示す演算処理回路１２は、ピーク輝度（Ｐ）算出手段２０６０が備えられている。このピーク輝度（Ｐ）算出手段２０６０では、実際の超音波送受信時のビームプロファイルｆ（ｘ）がガウシアン関数に従うものである場合には、（７）式により求められる。
差分輝度（ｂ’）算出手段２０６１では、差分輝度ｂ’が、
ｂ’＝ｆ（ｄ’）−ｆ’（ｄ’）      ……（１９）
により求められる。
減算器２０６２では、（１７）式、すなわち、
0004153093.tif 000017
に基づき、輝度値Ｃ’が求められる。
ここで、変位（ｄ’）算出手段２０５５からｄ’＝ｄを出力すると、（１６）式、すなわち
0004153093.tif 000018
が求められる。
【００５６】
以上のようにして、図４に示す演算部２０５１において、例えば倍密の走査線かつ所望のビームプロファイルを持った受信超音波ビームをあらわす受信信号に変換された後、その受信信号は、エコーバス９０２を経由し白黒用スキャンコンバータ２０１に入力されてＢモード用の画像信号に変換され、その画像信号はビデオバス９０３を経由して表示制御部５００に伝達され、表示制御部５００の制御により、観察用テレビモニタ７０７に、その画像信号に基づく、高画質のＢモード画像が表示される。
【００５７】
以上説明した図８〜図１０は、本発明の第１の超音波診断装置の実施形態に関するものであるが、以下、本発明の第２の超音波診断装置の実施形態について説明する。
本発明の第２の超音波診断装置の実施形態の場合、図４に示す演算部２０５では、受信信号をＡ／Ｄ変換した後、上述したような本発明の第１の超音波診断装置に特徴的な処理は行なわずに、そのままエコーバス９０２を経由して白黒用スキャンコンバータ３０１に伝達される。本発明の第２の超音波診断装置の場合、以下に説明するように、この白黒用スキャンコンバータ３０１が特徴的な構成を有している。
【００５８】
図１１は、図４に示す白黒用スキャンコンバータ３０１に組み込まれている演算処理回路の一例を示すブロック図である。
この図１１に示す演算処理回路は、図８に示す演算処理回路に近似している。すなわち、図１に示す演算処理回路を構成するラインメモリ３０１１，変位（ｄ）算出手段３０１３，差分輝度（ｂ）算出手段３０１４，変位（ｄ’）算出手段３０１５，差分輝度（−ｂ’）算出手段３０１６、および２つの減算器３０１７，３０１８は、それぞれ、図８に示す演算処理回路を構成するラインメモリ２０５１，変位算出手段２０５３，差分輝度（ｂ）算出手段２０５４，変位（ｄ’）算出手段２０５５，差分輝度（−ｂ’）算出手段２０５６，および２つの減算器２０５７，２０５８と機能的に同等である。重複説明は省略する。
また図１１に示すピクセル選択３０１９は、図８に示す内挿走査線位置選択手段２０５９に対応する構成要素であり、演算により輝度値を求めようとするピークセル（画素）、すなわち図３の場合画素Ｃを選択する。
図１１に示す近傍４点抽出手段３０１２は、ピクセル選択３０１９により選択されたピクセルの近傍４点、図３の場合の４点Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２の輝度値Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２を抽出する。
２つの深さ方向走査線輝度補間手段３０２３，３０２４は、それぞれ、直線補間により、ピクセル選択３０１９で選択された画素Ｃと同じ深さの各点Ａ，Ｂの輝度値Ａ，Ｂを求める。
【００５９】
その他は、図８の場合と同様にして、最終的に、画素Ｃの、所望のプロファイルに従う輝度値Ｃ’が求められる。
ピクセル選択３０１９により順次異なるピクセルを選択しながら、その選択されたピクセルに関する、所望のプロファイルに従う輝度値を求める演算を繰り返すことにより、超音波断層面全域にわたり、所望のプロフィルに従った画像信号が生成される。
【００６０】
図１２は、図４に示す白黒用スキャンコンバータ３０１に組み込まれる演算処理回路の、もう１つの例を示すブロック図である。
この図１２に示す演算処理回路は、図１０に示す演算処理回路と同様、ピーク輝度（Ｐ）算出手段を持つ回路構成を備えている。
この図１２に示すラインメモリ３０１１，近傍４点抽出手段３０１２，ピクセル選択手段３０１９、および２つの深さ方向走査線輝度補間手段３０２３，３０２４は、それぞれ、図１１に示す対応する各構成要素と同様である。また、この図１２に示す変位（ｄ）算出手段３０１３，ピーク輝度（Ｐ）算出手段３０２０，変位（ｄ’）算出手段３０２５，差分輝度（ｂ’）算出手段３０２１，および減算器３０２２は、それぞれ、図１０に示す変位（ｄ）算出手段２０５３，ピーク輝度（Ｐ）算出手段２０５０，変位（ｄ’）算出手段２０５５，差分輝度（ｂ’）算出手段２０６１、および減算器２０６２と機能的に同等である。
【００６１】
図４に示す白黒用スキャンコンバータ３０１において、図１１、あるいは図１２に示す演算処理回路により得られた、所望のビームファイルに従う画像信号は、ビデオバス９０３を経由して表示制御部５００に伝えられ、観察用テレビモニタ７０７に高画質のＢモード画像が表示される。
尚、変位を輝度値に変換するにあたりメモリを用いることに関しては、図８に示す演算処理回路の一部を図９にシステムようにメモリで構成した場合について説明したが、メモリを用いて変位を輝度値に変換する構成は、例えば図１０，図１２に示すピーク輝度（Ｐ）算出手段２０６０，３０２０や差分輝度（ｂ’）算出手段２０６１，３０２１にも採用することができ、図１１に示す差分輝度（ｂ）算出手段３０１４や差分輝度（−ｂ’）算出手段３０１６にも採用することができる。
尚、図４に示す超音波診断装置の構成は一例に過ぎず、また、本発明の各種実施形態の特徴部分を示す各図８〜図１２も例示に過ぎず、本発明はこれら図示により説明した態様に限られたものではなく種々に構成することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フレームレートを低下させることなく、コントラストの良好な高画質の画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】着目した走査線からターゲットまでの変位ｄの計測方法の原理説明図である。
【図２】新たな走査線生成の原理説明図である。
【図３】画像信号生成の原理説明図である。
【図４】本発明の超音波診断装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図５】複数の超音波振動子に印加される高電圧パルスの遅延パターンを示した概念図である。
【図６】ビームフォーマ部における、受信超音波ビームの形成の仕方を示す原理説明図である。
【図７】遅延パターンと、走査線の方向と、焦点位置との関係を示した説明図である。
【図８】図４に示す演算部におけるＡ／Ｄ変換後のディジタル受信信号に演算処理を施す演算処理回路の一例を示すブロック図である。
【図９】図８に示す演算処理回路のうちの一部回路の変形例を示す図である。
【図１０】図４に示す演算部におけるＡ／Ｄ変換後のディジタル受信信号に演算処理を施す演算処理回路のもう１つの例を示すブロック図である。
【図１１】図４に示す白黒用スキャンコンバータに組み込まれている演算処理回路の一例を示すブロック図である。
【図１２】図４に示す白黒用スキャンコンバータに組み込まれる演算処理回路のもう１つの例を示すブロック図である。
【図１３】受信信号の、画像信号への変換精度の説明図である。
【符号の説明】
１    被検体
２    走査線
１０  本体部
２０  超音波プローブ
２１  超音波振動子
２２  高圧パルス
１００  制御部
１０１  ＣＰＵ部
１０２  ビームスキャン制御部
２００  信号処理部
２０１  送受信部
２０２  受信ディレイ制御部
２０３  ビームフォーマ部
２０４  コントロールインターフェイス部
２０５  演算部
２０６  ドプラシグナル処理部
２０７，２０８，２０９  制御ライン
３００  ディジタルスキャンコンバータ部
３０１  白黒用スキャンコンバータ
３０２  カラー用スキャンコンバータ
３０３  スクロールスキャンコンバータ
４００  ドプラ処理部
４０１  パルス／連続波ドプラ解析部
４０２  カラードプラ解析部
５００  表示制御部
６００  生体信号アンプ部
７０１  操作パネル
７０２  タッチパネル
７０３  ＥＬ表示部
７０４  フロッピィディスク装置
７０５  プリンタ
７０６  ＶＴＲ
７０７  観察用テレビモニタ
７０８  スピーカ
７０９  ＥＣＧ電極ユニット
７１０  心音マイク
７１１  脈波用トランスデューサ
８００  電源部
９０１  ＣＰＵバス
９０２  エコーバス
９０３  ビデオバス
２０５１  ラインメモリ
２０５２  走査方向近傍２点抽出手段
２０５３  変位（ｄ）算出手段
２０５４  差分輝度（ｂ）算出手段
２０５５  変位（ｄ’）算出手段
２０５６  差分輝度（−ｂ’）算出手段
２０５７，２０５８  減算器
２０５９  内挿走査線位置選択手段
２０６０  ピーク輝度算出手段
２０６１  差分輝度（ｂ’）算出手段
２０６２  減算器
３０１１  ラインメモリ
３０１２  近傍４点抽出手段
３０１３  変位（ｄ）算出手段
３０１４  差分輝度（ｂ）算出手段
３０１５  変位（ｄ’）算出手段
３０１６  差分輝度（−ｂ’）算出手段
３０１７，３０１８  減算器
３０１９  ピクセル選択
３０２０  ピーク輝度（Ｐ）算出手段
３０２１  差分輝度（ｂ’）算出手段
３０２２  減算器
３０２３，３０２４  深さ方向走査線輝度補間手段
【図１】
0004153093.tif 000019
【図２】
0004153093.tif 000020
【図３】
0004153093.tif 000021
【図４】
0004153093.tif 000022
【図５】
0004153093.tif 000023
【図６】
0004153093.tif 000024
【図７】
0004153093.tif 000025
【図８】
0004153093.tif 000026
【図９】
0004153093.tif 000027
【図１０】
0004153093.tif 000028
【図１１】
0004153093.tif 000029
【図１２】
0004153093.tif 000030
【図１３】
0004153093.tif 000031