被検体情報取得装置
【課題】合成開口による画像構成を行う超音波取得装置において、撮像範囲が機械走査範囲より狭くなることを防ぐための技術を提供する。
【解決手段】被検体を第一の方向に電子走査し、第一の方向と交差する第二の方向に機械走査されるプローブと、受信信号を整相加算する第一の整相加算手段と、第一の整相加算信号を第二の方向の断層面毎に格納するメモリと、格納された信号のうちＭ枚の断層面に対応する信号を選択する手段と、選択された信号を第二の方向に整相加算する第二の整相加算手段と、第二の整相加算信号から被検体内の画像データを取得する手段を有し、第二の整相加算手段は、プローブの機械走査に伴って、Ｍ枚の信号を固定し遅延パターンを変化させる第一のケースと、Ｍ枚の信号の組を変化させ遅延パターンを固定する第二のケースを切り替える被検体情報取得装置を用いる。
【解決手段】被検体を第一の方向に電子走査し、第一の方向と交差する第二の方向に機械走査されるプローブと、受信信号を整相加算する第一の整相加算手段と、第一の整相加算信号を第二の方向の断層面毎に格納するメモリと、格納された信号のうちＭ枚の断層面に対応する信号を選択する手段と、選択された信号を第二の方向に整相加算する第二の整相加算手段と、第二の整相加算信号から被検体内の画像データを取得する手段を有し、第二の整相加算手段は、プローブの機械走査に伴って、Ｍ枚の信号を固定し遅延パターンを変化させる第一のケースと、Ｍ枚の信号の組を変化させ遅延パターンを固定する第二のケースを切り替える被検体情報取得装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成開口を行う被検体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乳がんの早期発見のための有力な画像診断装置として、X線マンモグラフィー装
置が広く知られている。一方、被ばくを伴うX線の代わりに、浸襲性の低い超音波エコー
を用いて広範囲の３次元画像データを取得する方法が、たとえば特許文献１などに開示されている。特許文献１には、超音波探触子（以下プローブとも呼ぶ）を機械的に走査しながら電子走査を行うことで、３次元の超音波エコー画像を取得する装置が開示されている。
【０００３】
３次元の超音波エコー画像を取得する方法としては、素子が２次元状に配列された２次元トランスデューサアレイを用いて３次元電子走査を行う方法も公知である。しかしながら、広範囲の撮像領域を良好な解像度で３次元電子走査するためには、２次元トランスデューサアレイの素子数が多くなる、素子数の増加に伴い処理規模が増加する、走査時間が増大するなどの問題がある。このため、実用的な超音波画像診断装置を構成することが困難になっている。これに対して、プローブの機械走査と電子走査を組み合わせた装置は被検体の広範囲の領域が簡便に撮像できるため、超音波マンモグラフィーなどの広範囲の撮像域の３次元画像取得装置として好適な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０２８３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プローブを機械的に走査して広い領域の３次元エコー画像を取得するために、１次元方向に電子走査するプローブを、その電子走査方向と直交する方向（以下エレベーション方向と呼ぶ）に連続移動させながらエコー画像を取得する方法がある。この方法は、速度的にもコスト的にも最も有利である。この場合、超音波ビームの電子走査によって一つの断層スライス像を再構成することが出来るので、エレベーション方向の各位置において作成された断層スライス像を積み重ねることによって、機械走査領域全体の３次元画像を取得することが出来る。
【０００６】
しかし、この方法には、スライス面内での画像分解能に比較してエレベーション方向への画像分解能が大幅に低下するという問題があった。その第一の理由は、プローブの機械走査を遅くして断層スライス面の取得ピッチを細かくすることが被検者の肉体的負担を増加させることになるため、ある程度機械走査を速めてエレベーション方向の画素密度を粗くせざるを得ないからである。さらに１次元トランスデューサアレイを用いて電子走査を行う一次元配列プローブではそのエレベーション方向の実効的開口角が配列方向に比べて小さく、エレベーション方向の再構成分解能が劣化するという問題も有していた。
【０００７】
前記特許文献１には、プローブの機械走査に伴って、エレベーション方向の異なる位置において、電子走査により取得したデータの補間を行う装置が開示されている。すなわち、断層スライス面間で補間を行う装置である。これにより、エレベーション方向の画素密度の低下を抑制することができる。さらに複数の異なるエレベーション方向位置で取得したデータを用いて、合成開口原理を用いた処理を行うことでエレベーション方向の実効的
開口角による分解能低下を抑制する装置が開示されている。
【０００８】
エレベーション方向の実効的開口角による分解能低下を、合成開口原理を用いて抑制する方法について、図５（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図５（ａ）〜（ｄ）中、符号５０１〜５０４はプローブの位置を示している。図５は、エレベーション方向と被検体の深さ方向とから構成される面の射影図を示し、紙面奥行き方向に複数の素子が配列されている。つまり、紙面奥行き方向が電子走査方向である。このプローブは、エレベーション方向へ５０１から５０４の順に機械走査しながら、断層スライス面で電子走査により超音波受信ビーム信号を採取する。符号５１は、合成開口方式を用いて整相加算を行う目標領域の中心、すなわち焦点である。符号５１１〜５１４はそれぞれ、プローブ位置５０１〜５０４におけるプローブから焦点５１までの超音波エコーの伝搬経路を表す。プローブは、機械走査に応じて移動したそれぞれの位置（５０１、５０２、・・・）で超音波エコー信号を取得する。そして、その超音波エコー信号を記憶し、それぞれの位置での伝搬経路５１１〜５１４の伝搬時間を相殺するように各取得超音波エコー信号に遅延を与えて信号を加算する整相加算を行う。これにより、焦点５１に合焦した超音波受信ビーム信号が作成できる。
【０００９】
以上の動作は、各エレベーション位置において行う電子走査と組み合わせることができる。すなわち、電子走査で行う断層スライス面上での送受信超音波ビーム走査に関しては、断層スライス面内での送受信ビーム形成を行い、受信信号に通常の整相加算を行った整相加算信号（超音波受信ビーム信号）を格納しておく。次に、プローブ機械走査に応じて生じる各断層スライス面上の対応する超音波受信ビーム信号の整相加算信号に関しては、上記のエレベーション方向の整相加算を行う。
【００１０】
このときプローブの機械走査に応じてそれぞれの位置で取得、作成した整相加算信号を記憶するための波形メモリが必要となる。一つの方法として、機械走査時に取得した信号をすべていったん波形メモリに格納して機械走査後にエレベーション方向の整相加算を行うことも可能であるが、その場合、画像再構成処理のリアルタイム性が失われる上に、大容量の波形メモリが必要になってしまう。そのためエレベーション方向の整相加算はプローブの機械走査に応じて逐次的に（できればリアルタイムで）行う構成をとることが好ましい。
【００１１】
図５（ｅ）は、プローブ機械走査による８つのプローブ位置（５０１〜５０８）において電子走査により採取した整相加算信号のうち、４つのプローブ位置での信号を用いてエレベーション方向に対する合成開口の整相加算を行った場合の模式図である。４つのプローブ位置での信号を用いて合成開口による１つの合成撮像面データを形成するためには、少なくとも断層スライス面（この例では４スライス面）分の信号を波形メモリに格納しておけばよい。すなわち、プローブ位置が５０４になった時点からエレベーション方向の整相加算を開始する。そして、プローブ位置が５０５〜５０８と移動するに伴って、エレベーション方向の整相加算を行って結果を出力しつつ、取得した信号を波形メモリに格納する。このとき新規に取得した信号を上書きする形で波形メモリに格納する、あるいは不要な信号を破棄することにより、波形メモリ容量を有効に使用することができる。またエレベーション方向の整相加算による合成撮像面データがプローブの機械走査に伴って順次得られていくために、画像再構成処理のリアルタイム性も確保されることとなる。
【００１２】
合成開口原理を用いたエレベーション方向の整相加算に関しては、整相加算を行うエレベーション方向のプローブ位置の幅（図５（ｄ）の５３）が、通常の電子走査における複数トランスデューサ素子による開口幅に相当する。また、各プローブ位置同士の間隔（ピッチ）が、トランスデューサ素子間のピッチに相当する。これらの値をプローブのトランスデューサアレイの素子ピッチや電子走査の開口幅と同等とすることで、断層スライス面
でのＢモード画像と同等の分解能をエレベーション方向においても得ることができる。
【００１３】
しかしながらエレベーション方向の整相加算をプローブの機械走査に応じて逐次的に行う場合には、下に示すような問題が生じる。
図５（ｅ）において、４つのプローブ位置での信号を用いて所定の（固定の）遅延パターンでエレベーション方向に整相加算することにより１つの断層スライス面を構成する。そのため、プローブ走査範囲５４に対して、３D画像構成が行えるエレベーション領域５
５は小さくなる。そのため、プローブ走査開始および終了付近で、３D画像構成が行えな
い領域であるデッドゾーン５６が生じる。すなわち、撮像範囲が機械走査範囲より狭くなってしまう。デッドゾーンの幅は、合成開口に用いるエレベーション方向のプローブ位置の数やピッチが大きいほど大きくなる。一方、デッドゾーン幅を狭めるためには上記プローブ位置の数やピッチを小さくする必要があり、エレベーション分解能が低下してしまう。このため、必要とする取得領域よりプローブを機械走査させる範囲を大きくとらねばならず、装置規模・装置構成の増大や走査時間の増加をまねくこととなる。特にマンモグラフィー装置などの診断装置へ適用する場合は、被験者に過大な負荷を強いることになる。
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、合成開口による画像構成を行う被検体情報取得装置において、分解能を低下させず、撮像範囲を拡大するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体に超音波を送信し、反射した超音波を受信して受信信号を出力する素子が複数配列した第一の方向に電子走査するプローブと、前記プローブを、前記素子の受信面と平行な面上における前記第一の方向と交差する第二の方向に機械走査する走査手段と、前記受信信号を用いて前記第一の方向の整相加算を行い、第一の整相加算信号を生成する第一の整相加算手段と、前記第一の整相加算信号を前記第二の方向における各位置で断層面毎に格納するメモリ手段と、前記メモリ手段に格納された第一の整相加算信号のうち、Ｍ枚（Ｍは２以上の整数）の断層面に対応する第一の整相加算信号を選択する選択手段と、前記選択されたＭ枚の断層面に対応する第一の整相加算信号を用いて前記第二の方向の整相加算を行い、第二の整相加算信号を生成する第二の整相加算手段と、を有し、前記第二の整相加算手段から出力される前記第二の整相加算信号を用いて、被検体内の情報を画像データとして取得する被検体情報取得装置であって、前記第二の整相加算手段は、前記プローブの機械走査に伴って、Ｍ枚の前記第一の整相加算信号の組を固定し、遅延パターンを変化させて第二の整相加算を行う第一のケースと、Ｍ枚の前記第一の整相加算信号の組を変化させ、遅延パターンを固定して第二の整相加算を行う第二のケースと、を切り替え、前記第一のケースにより、デッドゾーンに位置する断層面上の第二の整相加算信号を生成することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、合成開口による画像構成を行う被検体情報取得装置において、分解能を低下させずに撮像範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の装置の構成例を示す図。
【図２】本発明にかかわる超音波受信ビーム信号を説明する図。
【図３】本発明の実施例１における制御を説明する図。
【図４】本発明の第一の制御フェーズにおける整相加算を説明する図。
【図５】従来の合成開口を説明する図。
【図６】本発明の第二の整相加算手段の構成例を示す図。
【図７】本発明の第二の制御フェーズにおける整相加算を説明する図。
【図８】本発明の実施例２における制御を説明する図。
【図９】本発明の実施例３に使用する送信ビームを説明する図。
【図１０】本発明の第一の制御フェーズにおける整相加算を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。本発明はプローブを機械走査した各位置で超音波の送受信を行い、受信信号を用いて整相加算および合成開口を行う被検体情報取得装置に適用可能である。被検体情報取得装置とは、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波（反射した超音波）を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置である。取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報を示す。
以下の各実施例では、被検体情報取得装置の例として超音波画像診断装置について説明する。
【００１９】
＜実施例１＞
図１に、本発明に基づく超音波画像診断装置の構成を示す。装置は、プローブ１、プローブ走査機構２、位置センサ３、送信手段４（送信回路）、受信回路５、第一の整相加算手段６、メモリ手段７、選択回路８、第二の整相加算手段９を備える。装置はまた、制御手段１０、遅延パターンの複数組を格納したメモリ１１、画像信号化手段１２、画像メモリ１３、画像処理手段１４、表示手段１５を備える。また、符号１６は、プローブ１に含まれるトランスデューサアレイであり、符号１７は、トランスデューサアレイより送受信される超音波ビームの概念図である。
【００２０】
なお、本発明は、LCDなどの表示手段１５や、画像処理手段１４を必ずしも備える必要
はない。本発明は、プローブ内での超音波ビームの電子走査とプローブの機械走査を行って３D超音波画像データを作成し画像メモリ１３へ格納するまでの機能を持つ、画像取得
装置として構成することもできる。その場合、画像処理手段１４は一般的なPC上でソフトウエアによって構成され、画像取得装置の画像メモリ１３から読み取った画像データを加工することで、３D超音波画像データより３Dレンダリング画像や断面画像、MIP画像を構
成することが可能である。またその際に各種画像フィルタや画素間の補間や形状・座標変換、動画処理を加えることもできる。
【００２１】
プローブ１上には、素子が複数配列された、略１次元のトランスデューサアレイがある。ここで、略１次元トランスデューサアレイとは、送信手段４、第一の整相加算手段６と組み合わせ、超音波送受信ビームが断層スライス面上を電子走査し、通常のBモード超音
波断層画像を作成されるものであればよい。具体的には１D、１.５D、１.７５Dのトラン
スデューサアレイを用いることができる。また、２D構成のトランスデューサアレイであ
っても、断層スライス画像を撮像するために電子走査により二次元断面を走査できるものであればよい。本発明において、複数の素子を用いて電子走査を行う方向を第一の方向と称する。１Ｄのアレイトランスデューサにおいては、素子の配列方向に電子走査を行っていく。そのため、素子が複数配列された方向は第一の方向と一致する。
【００２２】
プローブ１の電子走査としては、超音波送受信ビームの方向を変え、扇状に超音波送受信ビームを平面上で電子走査するセクタ走査や、略平行移動で超音波送受信ビームを平面上に電子走査するリニア走査などが用いられる。以降では主にリニア走査について説明を加えるが、これに限定されるものではない。リニア走査は、電子走査による撮像幅が一定であり、撮像対象のプローブ近接部分でも広い撮像域を得られること、横方向分解能が撮像深度（プローブ・撮像対象接合面より測った深さ）によらないことなど利点がある。そのため超音波マンモグラフィーにはリニア走査が有利に適用できる。
【００２３】
プローブ１はプローブ走査機構２の可動部位（不図示）に固定され、可動部位とともに、電子走査を行う断層スライス画像にほぼ垂直方向に移動する。この方向は、素子の受信面と平行な面上において、電子走査方向である第一の方向と交差する方向と言える。この移動を機械走査と呼ぶ。プローブ走査機構２は制御手段１０からの制御に従ってモータ駆動により可動部位を移動させる。同時に、たとえば可動部位に固定された位置センサ３により、プローブ１の位置が制御手段１０で検出される。本発明は制御手段１０でプローブ１の位置に応じた制御ができればよいため、駆動に高精度ステッピングモータを用いて駆動制御が可能であれば位置センサ３を省くことも可能である。プローブ１が移動する機械走査方向（エレベーション方向ともいう）は、本発明の第二の方向に相当する。本発明において取得される断層スライス画像は、第一の方向と第二の方向とから規定される面に垂直な面である。
【００２４】
プローブ１は、プローブ走査機構２により移動しながら、超音波の送受信動作を行って超音波エコーの断層スライス画像データを取得する。取得した断層スライス画像データは画像メモリ１３に格納される。画像メモリ１３に格納された断層スライス画像データは、プローブ走査機構２による機械走査終了後あるいは機械走査中に、画像処理手段１４により、被検体の所望の断層スライス画像、３Dレンダリング画像などに処理され、表示手段
１５に表示される。特に本発明の断層スライス画像データは、後述のように、プローブ１の移動方向（第二の方向）に合成開口原理を用いた整相加算を行ったものであることを特徴としている。このように本装置により３次元画像データを得ることができる。
【００２５】
また制御手段１０は、超音波の送受信動作に同期してプローブ走査機構２によるプローブ１の移動の開始、停止、あるいは移動速度の制御を行って、所望の位置での断層スライス画像データを取得する。
プローブ１の機械走査に関しては、ステップ・アンド・リピート方式と、連続走査方式があり、またこれらを組み合わせることもできる。ステップ・アンド・リピート方式は、プローブ１の移動・停止を断続的に行って、プローブ１の停止期間中に超音波ビーム１７の電子走査を行って断層スライスデータを取得する方式である。連続走査方式は、プローブ１を略連続的に移動させながら断層スライスデータを取得する方式である。
【００２６】
プローブ走査機構２によりプローブ１が所定の位置に達すると、制御手段１０は、超音波ビーム１７の電子走査を開始する。
その際、はじめに送信手段４が、プローブ１上のトランスデューサアレイ１６の少なくとも一部分を駆動して、送信超音波ビーム１７を被検体へ向け送信する。送信ビームの形成は周知の方法で行うことができる。制御手段１０でトランスデューサアレイ１６上の送信開口に相当するトランスデューサ素子が選択され送信フォーカスを有する超音波送信ビーム１７が送信される。
【００２７】
超音波送信ビーム１７は、被検体内を伝搬中にその各部位の音響インピーダンスに応じて超音波反射波を生成し、その一部が超音波受信エコーとしてトランスデューサアレイ１６で受波される。トランスデューサアレイ１６上の選択された各トランスデューサ素子で超音波受信エコーが受波されると、各々受信信号（アナログ信号）を発生し受信回路５へ出力する。受信回路５は増幅回路とAD変換器より構成され、入力した各受信信号を増幅しデジタル時系列データ（デジタル化された受信信号）へ変換する。このとき、スイッチング回路で選択される複数のトランスデューサ素子の組を選定することにより、トランスデューサアレイ１６上で超音波を受波する領域すなわち受信開口の位置および大きさを決めることができる。
【００２８】
トランスデューサアレイ１６上の受信開口に相当する各トランスデューサ素子からの複
数のアナログの受信信号は、受信回路５で同数の受信デジタル時系列データに変換されたのち、第一の整相加算手段６に入力される。第一の整相加算手段６は、複数の受信デジタル時系列データを用いて超音波受信ビーム信号（第一の整相加算信号）を作成する。
【００２９】
図２（ａ）は超音波受信ビーム信号の作成を説明した図であり、図２（ｂ）は超音波受信ビーム信号の表す走査信号が断層スライス面上（断層面上）でとる位置の概略を示す図である。
本図において、最も近い素子から距離rの位置の点Pで超音波送信ビームが反射し、反射波がトランスデューサアレイ１６に受信されたとする。各トランスデューサ素子が出力する受信信号２６は、反射波の伝播距離に応じて時刻がずれている。すなわち、点Pで反射
された超音波エコーは、開口を構成するトランスデューサ素子群（これを開口素子群という）２２の中心位置から外側の素子になるにしたがって遅れて受信される。そこで、開口素子群２２の各トランスデューサ素子の受信信号２６の遅れ時間を、中心位置で受信された信号を基準として遅れ調整回路２７によって調整してやる。そして、それぞれの受信信号２６に含まれる点Pからのエコー信号成分を加算回路２８で加算すると、点Pを焦点とした強い信号が受信できる。トランスデューサ素子にはいろいろな方向からの超音波エコーが重畳して受信されるが、他の点からの超音波エコーは加算しても受信波の位相がそろっていないので大きな信号成分になることはない。またここで遅れ調整回路２７、加算回路２８は第一の整相加算手段９中に含まれている。
【００３０】
距離rの点Pからの反射波が開口素子群２２の中心位置で受信される時刻tは、既知の音
速をcとすると ｔ＝２ｒ／ｃで表せる。したがって、時刻tを基に対応する反射位置まで
の距離rが計算でき、計算されたrを基に各素子の信号遅延時間が計算できる。よって、受信時刻tに応じて、距離rに応じた適切な遅れ時間の調整を遅れ調整回路２７で行うようにすると、全ての点で焦点の合った強い１次元反射信号波形を形成することが出来る。これを受信ダイナミックフォーカスと呼ぶ。この結果、送信ビームの経路に沿った領域に超音波反射エコーの受信感度が高い領域すなわち受信ビームが形成される。第一の整相加算手段６の出力は、この受信ビームに起因する受信信号を加算した超音波受信ビーム信号２９となる。
第一の整相加算手段６から出力された超音波受信ビーム信号２９（第一の整相加算信号）は、電子走査に伴って順次メモリ手段７に格納される。この時メモリ手段には、断層面毎に信号が格納される。
【００３１】
電子走査により図２（ｂ）のように、超音波受信ビーム信号２９がラスタ走査形式で出力されることになり、断層スライス面３０に対する超音波エコー信号を取得することが出来る。つまり断層スライス面３０に関して超音波受信ビーム信号２９（第一の整相加算信号）は電子ビーム走査の走査線信号となっている。
【００３２】
なお、加算回路２８による加算は、入力信号ごとに重みをつけて加算するというアポダイジング処理を含めることもできる。アポダイジング処理は、受信開口を制御したり周辺からの干渉波の影響を減らしたりする効果がある。この重みは目的に応じて固定でも良いし受信時刻に応じて変化するようにしても良い。
【００３３】
制御手段１０は上記一連の電子走査により断層スライス面３０上での走査線信号に相当する超音波受信ビーム信号２９を取得するために超音波送受信を制御するとともに、プローブ走査機構２によるプローブ１の移動を制御する。
プローブ１の移動に伴ってメモリ手段７には異なる複数位置の断層スライス面上での走査線信号に相当する複数の超音波受信ビーム信号２９が格納されていく。
【００３４】
第二の整相加算手段９では、プローブ１が異なる位置にあるときにそれぞれ取得した複
数の超音波受信ビーム信号２９に対して、合成開口法に基づいてエレベーション方向（第二の方向）の分機能を向上するための第二の整相加算処理を行う。選択回路８は、メモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９の組を選択して、第二の整相加算手段９へ入力する。遅延パターン組格納メモリ１１には、第二の整相加算処理に使用するための各超音波受信ビーム信号２９へ与える遅延量の組が格納されている。
【００３５】
本発明の特徴のひとつは、プローブ機械走査のプローブ位置に応じて、第二の整相加算手段９に入力する複数の超音波受信ビーム信号２９の組と使用する遅延パターン組を変化せることである。この変化は、第一から第三の制御フェーズに分けられる。
第一の制御フェーズは、プローブ機械走査開始直後に、プローブ位置に応じて、第二の整相加算手段に並列に入力される超音波受信ビーム信号の組を固定し、選択する遅延パターンを変化させて第二の整相加算処理を行うものである。
第二の制御フェーズは、第二の整相加算手段に入力される超音波受信ビーム信号の組を変化させ、選択する遅延パターンを固定して第二の整相加算手段で行う整相加算を行うものである。
第三の制御フェーズは、プローブ機械走査終了直前の期間に行われる処理であり、第一の制御フェーズと同様の処理を、プローブの進行方向に対して逆向きに行うものである。
第一の制御フェーズと第三の制御フェーズは、本発明の第一のケースに相当する。第二の制御フェーズは、本発明の第二のケースに相当する。本実施例において、第一と第三の制御フェーズは、従来の合成開口処理ではデッドゾーンとなっていた領域の撮像面を求める期間である。第一から第三の制御フェーズについての詳細は後述する。
【００３６】
第二の整相加算手段９で整相加算された結果は、画像信号化手段１２へ出力される。画像信号化手段１２は、整相加算された超音波エコー信号を強度に応じた輝度信号に変換し、また信号帯域を画像データに適した周波数帯域へ変調するため、包絡線検波やヒルベルト変換を用いた振幅検出とダウンサンプリングを行う。輝度のダイナミックレンジを行うためにＬＯＧ圧縮を行ってもよい。また画像信号各種のフィルタを設けることもできる。
画像信号化手段１２で作成された画像信号は画像メモリ手段１３へ格納される。
【００３７】
（制御フロー）
本実施例の制御手段１０で行う整相加算に関する制御の処理について図３を用いて説明する。図３（ａ）は、処理全体のフロー図であり、３Ｄ画像データ取得の開始から終了までを説明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）中の各断層スライス面を電子走査して面上の走査線信号に相当する複数の超音波受信ビーム信号を取得するための処理（これを断層走査線処理と称する）を説明する図である。
【００３８】
ステップＳ３０１において、プローブ走査機構２がプローブ１の機械走査を開始する。プローブ１が所定の位置になると超音波の送受信が開始される。
ステップＳ３０２において、プローブ１が電子走査を始める。以降、プローブの機械走査と電子走査は逐次実行される。
ステップＳ３０３において、第一の整相加算手段６は、受信したデジタル時系列データを整相加算し、第一の整相加算信号としての超音波受信ビーム信号２９を生成する。
ステップＳ３０４において、得られた超音波受信ビーム信号２９はメモリ手段７へ格納される。電子走査に伴って走査された各超音波ビームに対応する超音波受信ビーム信号２９が順次メモリ手段７へ格納されていく。以上を繰り返し、後述の所定の枚数であるＭ枚の断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９が格納された段階（ステップＳ３０５＝ＹＥＳ）で処理が第一の制御フェーズへ移る。なお、合成開口の性質上、Ｍが２以上の整数であることは言うまでもない。
【００３９】
第一の制御フェーズが始まると、ステップＳ３０６において、選択回路８が、第二の整
相加算手段９へ入力する複数の超音波受信ビーム信号２９の組を選択する。このとき、断層スライス面上の走査線信号を構成する超音波受信ビーム信号２９を選択回路８で選択し、その電子走査の順に第二の整相加算手段９へ入力する。
ステップＳ３０７において、遅延パターン組格納メモリ１１から、第二の整相加算手段９で行う遅延パターンの組が選択される。
ステップＳ３０８において、第二の整相加算手段９が、選択された遅延パターンでエレベーション方向に整相加算する合成開口処理を行って第二の整相加算信号を生成し、画像信号化手段１２に出力する。その後プローブ１の移動に伴って次の断層スライス面に関する電子走査を行い断層スライス面上の超音波受信ビーム信号２９の取得を行う。
【００４０】
図３（ｂ）に、ステップＳ３０９の断層スライス面に関する信号取得（断層走査線処理）の詳細を示す。
ステップＳ４０１において、第一の整相加算手段６で使用する遅延パターンを設定する。特に断層スライス面に対する電子走査がリニア走査である場合には、第一の整相加算手段６で使用する受信超音波ビームの遅延パターンは一定でよい。このため第一の整相加算手段６で使用する遅延パターンの設定は前もって、例えば第一の制御フェーズの開始時に一括して行ってもよい。
ステップＳ４０２以降、プローブのトランスデューサアレイが電子走査を開始する。具体的には、ステップＳ４０３において、実際の電子走査が行われ、走査された超音波ビームを出力する。ステップＳ４０４において、第一の整相加算手段が、超音波受信ビーム信号２９を順次作成する。ステップＳ４０５において、作成された信号をメモリ手段７へ格納していく。
【００４１】
ステップＳ３０９の後、再度ステップＳ３０７に戻り、第二の整相加算手段９で行う遅延パターンの組を選択しなおす。そして異なる遅延パターンを用いてエレベーション方向の整相加算を行い、結果を画像信号化手段１２に出力し、その後プローブ１の移動に伴って断層走査線処理を行う、という動作をくりかえす。
以上のように第一の制御フェーズでは、プローブ１の移動に伴って第二の整相加算手段９への入力信号の組を固定し、使用する遅延パターンを変化させていく制御を行う。この第一の制御フェーズは、プローブの機械走査が始まってから所定の枚数の断層スライス面を取得するまで続く。
【００４２】
第一の制御フェーズが終了後、制御手段１０は第二の制御フェーズを開始する。
ステップＳ３１０において、第二の整相加算手段９で行うエレベーション方向の整相加算のための遅延パターンを遅延パターン組格納メモリ１１から読み込み設定する。
ステップＳ３１１において、選択回路８が、メモリ手段７から合成開口に使用する断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９の組を選択し、第二の整相加算手段９への入力データとして設定する。
ステップＳ３１２において、第二の整相加算手段が、選択された超音波受信ビーム信号２９の組を入力としてエレベーション方向の整相加算を行い、その結果を画像信号化手段１２に出力する。これが本フェーズの合成開口処理である。
【００４３】
その後、プローブ１の移動に伴って、ステップＳ３１３で断層走査線処理が行われる。これにより作成された新たな断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９が、メモリ手段７へ格納される。エレベーション方向の整相加算のための遅延パターンを固定したまま、選択回路８で合成開口に使用する断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９の組を新たに選択し第二の整相加算手段９で第二の整相加算を行う。さらに次の断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９を取得するための断層走査線処理を行うことを繰り返す。
【００４４】
以上のように第二の制御フェーズでは、遅延パターンは固定し、プローブ１の移動に伴って第二の整相加算手段９への入力信号の組を変えていく制御を行う。
そして、ステップＳ３１４で、プローブ機械走査領域の終了点に達した時点でプローブの移動を終了する。
【００４５】
その後第三の制御フェーズに移るが、ここではあらたに断層スライス面上の走査線信号を構成する超音波受信ビーム信号２９の取得は行わない。すでにメモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９を用いて第二の整相加算手段による処理を行う。
ステップＳ３１５において、選択回路８で使用する超音波受信ビーム信号２９の組を選択する。
ステップＳ３１６において、第二の整相加算手段９で行う遅延パターンの組を選択する。
ステップＳ３１７において、選択した遅延パターンを用いてエレベーション方向の整相加算を行い（合成開口処理）、結果を画像信号化手段１２に出力する。選択される遅延パターンを変化させつつ、この処理を所定回数くりかえす。
この制御フェーズでは新たな超音波受信ビーム信号２９の作成は必要ないため、超音波送信を含む断層走査線処理を行う必要がなく、これらの動作を省くように制御されることが好ましい。
最後の合成開口処理が終了した時点で、プローブの機械走査に伴った３Ｄの超音波画像データ採取を終了する。
【００４６】
（合成開口効果）
次いで図４と図１０を用いて第二の整相加算手段でおこなう整相加算処理による合成開口効果を説明する。ここではリニア走査の場合を例として説明する。ここでは説明を簡略にするために送信と受信の開口の大きさを同じものとするが、送受信の開口の大きさを異なるものとしてもよい。
まず、第一の整相加算手段６と第二の整相加算手段９の二段の整相加算により二次元アレイと同等の整相加算が可能になることを、図４（ａ）を用いて説明する。説明を簡単にするために、合成開口を行う注目点Pは、断層スライスSL#(n)の面内にあるものとする。
【００４７】
略一次元アレイトランスデューサ上にある開口の中心S0から垂直に発した超音波ビームはP点において反射し、R0位置のトランスデューサ素子で受信される。次にプローブは断
面スライスSL#(n+1)の位置に移動し、S0に対応する位置S1を開口中心として再び超音波ビームを発信する。超音波ビームは垂直方向に発信されるが、その一部が断層スライス面SL#(n)内のP点の方向にも伝播し、P点で反射された超音波がR0点に対応する点R1で受信される。合成開口原理の整相加算は、R0での受信信号とR1での受信信号とを、それぞれ発信からP点で反射して受信するまでの伝播時間に相当する受信時間のずれを調整して加算すれ
ば実現できる。
【００４８】
例えば、断層スライス面SL#(n)で点Ｐの画像を構成する事を考える。この際に、S0、R0の一次元位置でトランスデューサ素子により得られた信号に加え、S1、R1の位置の信号にそれぞれ伝搬時間に相当する受信時間のずれを調整して加算すれば、二次元アレイと同等に断層スライス面垂直方向の分解能を向上できる。なお、ここでは受信点が４つの例を用いて説明するが、受信点がより多数になっても原理は同様である。整相加算のときは、最短伝搬距離S0-Pを基準に、R0、S1、R1の位置で受信された信号にそれぞれの伝搬距離、R0-P、S1-P、R1-Pの差分を超音波が伝搬する時間を遅延として与えればよい。今後合成開口により画像を構成する目標点Pを合成開口の焦点と称することにする。
【００４９】
略一次元アレイプローブによりS0、R0位置での信号が取得された後、プローブを機械走査してS1、R1位置での信号を取得する。その際、第一の整相加算手段６は、まずS0、R0位
置での信号の整相加算を行い、次いでS１、R１位置での信号の整相加算を行う。前者は伝搬距離S0-Pを基準にR0位置での信号に遅延を与え、後者は伝搬距離S1-Pを基準にR1位置での信号に遅延を与える。その後第二の整相加算手段９でこれらの結果に合成開口に基づく整相加算を行えばよい。
【００５０】
より詳しく言えば、第一の整相加算手段６で行われたS１、R１位置での信号の整相加算は伝搬距離S1-Pを基準に行われたものであり、S0、R0位置での信号の整相加算は伝搬距離S0-Pを基準に行われたものである。よって、前者の加算結果に伝搬距離S1-PとS0-Pの差分に対応する超音波伝搬時間を遅延として与えたのち後者に加算すれば、伝搬距離S0-Pを基準として４点での信号に整相加算が行われる。
【００５１】
このとき、点S1から断層スライス面SL#(n+1)内の垂直方向に、S1からPまでと同じ距離
の点Qを考える。この場合、点S1,P,R1からなる三角形と、点S1,Q,R1からなる三角形とは
明らかに合同だから、S1からP点を経由してR1に到達する時間とS1からQ点を経由してR1に到達する時間は同じになる。この関係は、R1位置のトランスデューサ素子だけでなく、同じ略一次元トランスデューサアレイの他のトランスデューサ素子に関しても同じである。したがって、断層スライス面SL#(n+1)の位置において、P点を焦点とした１次元整相加算
結果とQ点を焦点とした整相加算結果とは全く同じ加算信号となる。したがって、P点に対する２次元の整相加算では、まず断層スライス面ごとに整相加算を行って点Pと点Qの整相加算信号を求め、次にエレベーション方向に整相加算を行って点Pと点Qの整相加算信号を加算すれば良いことがわかる。
【００５２】
特に第一の整相加算手段６で受信ダイナミックフォーカスを行うようにすれば、略一次元トランスデューサアレイの配列方向の整相加算に関しては、目標点の高さに応じておのおのの断層スライス面で行われている。例えば、R0位置およびR1位置からの信号は、それぞれ点Ｐ、点Ｑの高さに応じて遅延が与えられており、それぞれS0位置およびS1位置からの信号と加算されていることになる。このため、第一の整相加算手段６で行う遅延処理は、第二の整相加算手段９で行う遅延処理とは独立に行うことができる。よって、第一の整相加算手段６で整相加算された超音波受信ビーム信号２９をこの断層スライス面での走査線信号としてメモリ手段７に格納する。その後プローブ１を移動し異なる断層スライス面で取得した超音波受信ビーム信号２９との間で第二の整相加算を行うことで、上記のような合成開口効果を得ることができる。
【００５３】
図４（ｂ）に、上記のようにして第一の整相加算手段６より得られた複数の超音波受信ビーム信号２９が、断層スライス面SL#(n)とSL#(n+1)上にラスタ走査形式で走査線を形成している様子を示す。図４（ａ）に即して言えば、略一次元トランスデューサアレイをS0（を含む位置）からS1へ走査させながら、第一の整相加算手段６により断層スライス面上の走査線に相当する超音波受信ビーム信号２９が取得される。次いで同様にトランスデューサアレイをS2（不図示）に移動させながら、断層スライス面SL#(n+1)上の走査線に対する信号を取得する。
【００５４】
図４（ｂ）中、LS0、LS1は上記点S0、S1の位置に対応する走査線信号を表し、その信号上に点Ｐ、点Ｑに対応する超音波エコー部分SP、SQが存在する。LS0、LS1に示す走査線の位置は、プローブ１の移動に伴って平行移動された位置にあり、これをプローブ機械走査に応じた断層スライス面上で対応する走査線と呼ぶことにする。SP、SQは第一の整相加算手段６により断層スライス面方向の開口について受信ダイナミックフォーカスの整相加算がされている。受信ダイナミックフォーカスを行っているため、超音波受信ビーム信号２９が形成する走査線信号LS0、LS1での深さ方向に対応する時間的な位置は、おのおの長さS0-P、S1-P=S1-Qを音速cで割ったものの２倍に対応している。S1-Qは、点S1、S2位置間の長さ（すなわち断層スライス面SL#(n)とSL#(n+1)の間隔）と、S0-Pの長さとから幾何学的
関係により求められる。このため、走査線信号LS0上の任意の位置のSPに対応する走査線
信号LS1上のSQの位置が決められれば、その二者が一致するように走査線信号LS1に遅延を与えればよい。このように、LS0上での任意のSPに対応するLS2上でのSQに遅延をかけながら加算していくことで、エレベーション方向にも受信ダイナミックフォーカスを行うことができる。
【００５５】
第二の整相加算手段９では、第一の整相加算手段６から出力する超音波受信ビーム信号２９に対して、断層スライス面上で対応する走査線の走査線信号をなす複数の超音波受信ビーム信号２９を選択し、整相加算を行えばよい。このときに与える遅延は断層スライス面の間隔と焦点の深さ方向位置によって決定される。
ここでは説明を簡単にするために、合成開口の焦点Ｐの位置を断層スライス面の上にあるとして説明を加えたが、合成開口の焦点Ｐは断層スライス面の上になくともよい。即ち合成開口の焦点は略一次元トランスデューサの電子走査によって取得される各断層スライス面の間、または断層スライス面を外れた位置にあってもよい。この場合にも、焦点Ｐと各断層スライス面の位置から幾何学的関係を使ってエレベーション方向の第二の整相加算が行える。
【００５６】
本発明では、このように、多数の信号に遅延を与えて加算する処理を、まず略一次元配列に行う。そして、その結果に対する遅延と加算処理をエレベーション移動方向に行うという、二段の整相加算手段を有する構成である。したがって、一般の二次元アレイを用いる場合はもとより、すべての受信信号をメモリに格納したのち合成開口を行う場合に比べても、リアルタイム処理のための回路規模を抑制し小さくすることができる。
【００５７】
（第一の制御フェーズ）
第一の制御フェーズ中における合成開口の詳細について、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）を用いて説明する。第二の整相加算は各断層スライス面の位置と対象点の位置で決まるため、図にはプローブ１の移動を行うエレベーション方向と被検体の深さ方向で作る断面への射影図を示す。本実施例において、第一の制御フェーズは、後述する第三の制御フェーズと並んで、従来の合成開口処理ではデッドゾーンとなっていた領域の断層スライス画像データである撮像面を求める期間である。
ここで、本発明における、デッドゾーンについて説明する。デッドゾーンとは、従来のように、第二の整相加算の遅延パターンを固定したままで機械走査方向に第二の整相加算をしていった場合に、合成開口されていない領域（第二の整相加算による高分解能な断層スライス画像データが生成できない領域）のことを称する。つまり、機械走査の位置に関わらず、第二の制御フェーズのみを行って第二の整相加算を行った場合において、デッドゾーンはＭ枚の断層面に対応する超音波受信ビーム信号を用いて整相加算されていない領域である。なお、機械走査方向に第二の整相加算を行う際に使用する断層面の枚数をＭ枚とする。
【００５８】
図中、SL#(0)〜SL#(8)は、プローブ１の位置に対応した断層スライス面である。FP1〜FP3は、合成開口の対象として焦点を与える焦点P1〜P3の乗る撮像面である。以降の説明において、撮像面とは、合成開口により生成される断層スライス画像データの意味として用いる。プローブ１の機械走査に伴って断層スライス面が決まる。特に、断層スライス面SL#(0)をプローブ機械走査開始位置とする。
符号４０は、第二の整相加算手段９で与える遅延量を求めるための超音波伝搬経路である。符号４１は、超音波伝搬時間が同一となる点を結んだ補助線である。またメモリ手段７へ格納される超音波受信ビーム信号２９を、丸記号を用いて概念図的に表わす。それぞれの丸記号は、各断層スライス面内の走査線信号に対応する複数の超音波受信ビーム信号２９を一括して表す。ここでは機械走査は連続であるものとして説明をする。
【００５９】
図１０（ａ）は、プローブ機械走査の開始後、所定枚数のＭ枚の組み合わせの断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９が格納され、処理が第一の制御フェーズへ移った段階をあらわす。所定枚数Ｍはエレベーション方向に合成開口を行う際に使用する断層スライス面の面数にとればよく、エレベーション方向合成開口での開口の大きさと断層スライス面のピッチによって決定される。一般に、Ｍが大きいほど合成開口効果での分解能が高くなるが、第二の整相加算手段９の処理が増加する。この例ではＭ＝５とする。
断層スライス面のピッチ間隔が細かいほどエレベーション分解能が向上するが、一方で全体の撮像時間が増加する。またここでは、断層スライス面のピッチ間隔は等間隔であるとする。これはプローブ１の機械走査の速度を均一にし、また後段の画像信号化手段１２での処理後に画像メモリ１３に格納する３Ｄ画像データのエレベーション方向ピッチを均一に構成するのに好ましい構成で、その後の画像処理にも好適なデータ生成が行える。ただし、撮像領域の部分的な分解能を上げるなどの目的で断層スライス面のピッチ間隔を制御手段１０により変化させても構わない。
【００６０】
図１０（ａ）では、メモリ手段７には、SL#(0)〜SL#(4)の５面の断層スライス面に対応する複数の超音波受信ビーム信号２９が格納されている。図１０（ｂ）、図１０（ｃ）では、プローブ１を移動しながら取得された各々の断層スライス面に対応する複数の超音波受信ビーム信号２９を、次々とメモリ手段７に格納していく段階を示す。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）において、プローブ１の移動に応じて新たに取得され、格納された超音波受信ビーム信号２９は、黒色の丸記号で表示されている。第二の整相加算手段９には、選択回路８により選択された断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)に対応する超音波受信ビーム信号２９が入力される。同時に遅延パターン組格納メモリ１１に格納された遅延パターンから図１０（ａ）〜図１０（ｃ）の時相に応じた遅延パターンが選択され、第二の整相加算手段９で第二の整相加算が行われる。
【００６１】
遅延パターンは以下のように決定、選択される。
図１０（ａ）において、FP1は合成開口により合成される撮像面であり、特に図１０（
ａ）は第二の整相加算手段による整相加算が開始される時相であるので、この面が撮像開始面に相当する。FP1のエレベーション方向位置は取得する撮像範囲によって決定される
。図に示すように、撮像面を機械走査範囲外にとることができる。同様に、FP2,FP3はそ
れぞれ、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）の時相で合成開口によって合成される撮像面である。FP1〜FP3のエレベーション方向間隔は、断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)のピッチに一致させる。これは後述の第二の制御フェーズ中に得られる撮像面の間隔と整合がとれた間隔で画像データを作成するのに適しており、エレベーション方向分解能や画像データ利用に好ましい構成である。ただし、これ以外の間隔を用いてもよい。
【００６２】
まず、図１０（ａ）においてFP1上の焦点P1にフォーカスを合わせる整相加算処理につ
いて説明する。断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)上の、P1に対応する走査線に基づいて整相加算処理を行う。焦点P1はFP1上にあり、かつ、断層スライス面上の走査線をプローブ１
の移動する向きと逆向きに平行移動した線上にある。P1が乗っているこの線を、FP1上の
撮像ラインと呼ぶことにする。
【００６３】
超音波伝搬経路４０は、SL#(0)〜SL#(4)上で断層スライス面の対応する走査線を作成する際の、超音波開口中心から焦点P1までの各々の超音波の伝搬経路を示す。その長さは、SL#(0)〜SL#(4)のそれぞれとFP1の垂直距離を底辺、焦点P1の高さを高さとする直角三角
形の斜辺の長さとして幾何学的に求められる。エレベーション方向の整相加算はSL#(0)〜SL#(4)上での断層スライス面の対応する走査線上の信号に対し、超音波伝搬経路４０の各経路の伝搬時間の差を相殺するように遅延を与えて加算することで行われる。
補助線４１は焦点P1を中心とする円である。超音波伝搬経路４０の各経路とこの円の交点を基準として、各超音波伝搬経路長の差異が幾何学的に計算できる。伝搬経路帳の差異
と音速ｃを用いて、SL#(0)〜SL#(4)上での断層スライス面の対応する走査線に与える遅延量が求まる。この遅延量を用いることで焦点P1に対する整相加算が行える。撮像面FP1上
の焦点P1の高さを変えていくと、撮像ライン上の各点に関して整相加算された信号が得られる。
【００６４】
プローブ１の走査方向は、断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)の略垂線方向である。このため、断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)ごとに、撮像面FP1上の撮像ラインに対応する走査線
を選択し、選択した走査線群に遅延量を与えて整相加算を行うと、撮像ライン上の各点に対する整相加算信号が得られる。ここで得られた整相加算信号は、撮像面FP1の各撮像ラ
イン上の各点に対して断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)を用いてエレベーション方向に合成開口を行ったものとなっている。
このとき与える遅延量は、撮像ライン上での焦点Ｐの高さと、走査線がSL#(0)〜SL#(4)のどの断層スライス面上のあるかによって決定される。同一断層スライス面の走査線に対しては同じ遅延量の組を用いることができる。この焦点の高さと断層スライス面によって決まる遅延量の組を遅延パターンとして遅延パターン組格納メモリ１１に格納しておけばよい。第一の制御フェーズでは、第二の整相加算手段９の遅延パターンを、プローブ１の走査位置に応じて遅延パターン組格納メモリ１１より選択する。選択した遅延パターンを第二の整相加算手段９で処理を行う。
【００６５】
以上のようにして撮像面FP1上の撮像ライン上の各点に対する合成開口された整相加算
信号が得られる。得られた整相加算信号は画像信号化手段１２で画像信号化され、画像メモリ１３へ格納される。これにより画像メモリ１３には撮像面FP1上に対応した合成開口
された断層スライス画像データが格納される。
【００６６】
図１０（ｂ）、図１０（ｃ）の場合も同様である。すなわち、プローブ１の機械走査に伴ってそれぞれ撮像面FP2、FP3にとった時の遅延パターンを断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)と撮像面FP2、FP3の幾何学的配置より計算しておく。そして計算結果を遅延パターン組格納メモリ１１に格納しておく。プローブ１が移動して図１０（ｂ）、図１０（ｃ）の時相になった時点で、制御手段１０は遅延パターン組格納メモリ１１よりおのおのの遅延パターンを第二の整相加算手段９へ与える。エレベーション方向に整相加算を行った結果は、撮像面FP2,FP3に対応した合成開口された断層スライス画像データとして、画像メモリ
１３に格納される。
【００６７】
上記の方法により、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、プローブ１の機械走査にともなって撮像面FP1〜FP3上の合成開口が行われる。その結果得られた信号値が画像信号化手段１２で画像信号に変換され、それぞれ撮像面FP1〜FP3に対する断層スライス画像データとして画像メモリ１３に格納されていく。このように、遅延パターンを変化させて第二の整相加算を行うことにより、デッドゾーンに位置する断層面上の第二の整相加算信号を生成できるため、デッドゾーンを低減することができる。撮像面FP1〜FP3の設定の仕方、また撮像面上での画像ラインの設定の仕方などは画像データの取り扱いによって任意である。ただし、プローブ１の機械走査のピッチや断層スライス面での超音波ビームの電子走査のピッチに合致させ、後段の画像処理手段１４で所望の画像のピクセルまたはボクセルに一致させるのが好ましい。
【００６８】
（第二の整相加算手段の具体的構成例）
図４（ｃ）を用いて、第二の整相加算手段の処理をより詳しく説明する。図中のFPは、エレベーション方向の合成開口整相加算を行う目的の撮像面である。FLは、撮像面FP上の対象とする撮像ライン、F0は撮像ライン上の焦点である。本図は図４（ｂ）と同様にプローブ１がエレベーション方向に連続移動しながら、断層スライス面を順に、・・・、SL#(n-1)、SL#(n)、SL#(n+1)、・・・、と出力する時に出力される超音波受信ビーム信号２９
の走査順を示したものである。
【００６９】
図中の各断層スライス面の内部では、実線で示した超音波発信ごとの超音波受信ビーム信号２９が電子走査によりラスタ走査順に計算出力され、エレベーション方向には一定周期で断層スライス面が計算出力される。この結果、各断層スライス面内の焦点に対応する特定位置a,b,cのエコー信号は、一定周期ごとに出力されることになる。よって、メモリ
手段７に格納された超音波受信ビーム信号２９から断層スライス面間隔に対応する上記一定周期の出力に遅延を与え加算を行っていけばよい。計算結果は対応する撮像ラインFL上の焦点像F0として得られる。
【００７０】
第一の制御フェーズでは、第二の整相加算手段９への入力信号の組が固定され、選択回路８は超音波受信ビーム信号２９のうち必要な断層スライス面（上記の例ではSL#(0)〜SL#(4)）分のデータを第二の整相加算手段９へ入力する。
図６に、第二の整相加算手段９の好ましい構成例を示す。第二の整相加算手段９は、スライス遅れ回路９０と整相加算回路９１を有する。スライス遅れ回路９０は、それぞれ一つの断層スライス面分の超音波受信ビーム信号２９を格納するメモリ９００〜９０３からなる。整相加算回路９１は、遅れ調整回路９２と加算回路９３からなる。選択回路８で選択された連続する複数の超音波受信ビーム信号２９は、断層スライス面に従ってスライス遅れ回路９０のメモリ９００〜９０３に格納される。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示した第一の制御フェーズでは、SL#(0)〜SL#(4)上の走査線に関する超音波受信ビーム信号２９が、取得された順にメモリ９００〜９０３に格納される。
【００７１】
その後メモリ９００〜９０３から順次データを読み出すと、図４（ｃ）のa,b,cで示す
ように連続するスライス面の同じ位置のエコー信号が並列に出力できることになる。遅れ調整回路９２は、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）の時相に応じて遅延パターン組格納メモリ１１より遅延パターンを選択し、各断層スライス面の走査線に沿って超音波受信ビーム信号２９に遅延を加える。加算回路９３は、各断層スライス面からの信号を加算する。上記の処理を走査線ごとに繰り返すことで、撮像面の各撮像ライン上での整相加算結果が得られる。
【００７２】
なお、加算回路９３による加算は第一の整相加算手段６の加算回路２８と同様に、入力信号ごとに重みをつけて加算するというアポダイジング処理（アポダイゼーション）を含めることもできる。アポダイジング処理は、受信開口を制御したり周辺からの干渉波の影響を減らしたりする効果がある。この重みは目的に応じて固定でも良いし受信時刻に応じて変化するようにしても良い。
【００７３】
この実施例では、断層スライス面走査の繰り返しピッチが一定であることを仮定して、スライス遅れ回路を一定時間の遅れ回路としている。しかし、何らかの理由により繰り返しピッチが乱れたり無駄時間が発生したりする場合には、スライス遅れ回路の起動と停止を適切に制御する手段を追加して、常に連続する断層スライス面の同じ位置のエコー信号が並列に出力できるようにすることができる。また、スライス遅れ回路９０と遅れ調整回路９２はどちらも遅延時間を調整する回路なので、統合して一つの遅れ調整回路としたり、遅延時間の分割方法を種々に変えて実施したりすることも可能である。しかし、これらの変形は単なる設計事項であり、本発明の主旨を変えるものではない。また上記説明では、合成開口を行う断層スライス面の数を５とし、図６におけるスライス遅れ回路９０のメモリ９００〜９０３をこれに合わせ４とした。しかしながらこれらの数は一例であり、所望の数値を採用して良い。
【００７４】
（第二の制御フェーズ）
図７を用いて、第二の制御フェーズ中に第二の整相加算手段９でおこなう整相加算処理
による合成開口効果を説明する。
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第一の制御フェーズ図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に続いて、第二の制御フェーズにおいてプローブ１の機械走査に従ったエレベーション方向の整相加算の様子を示す図である。第二の制御フェーズは、従来の合成開口処理で撮像面を求める方法と同様である。
【００７５】
図７（ａ）は、図１０（ｃ）に続いてプローブ１を移動させ、これに応じて撮像面FP4
を設定した状態である。プローブ１の電子走査により取得された断層スライス面上の複数の超音波受信ビーム信号２９が、メモリ手段７へ格納される。第二の整相加算手段９には、選択回路８により選択された断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)上の走査線信号に相当する複数の超音波受信ビーム信号２９が入力される。このとき、断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)のうちの真ん中の面の位置に撮像面FP4が設定され、エレベーション方向の開口の略中心上の断面が撮像されるように、第二の整相加算手段９の遅延パターンが設定される。
【００７６】
第二の制御フェーズでは、フェーズのはじめに、第二の整相加算手段９でおこなうエレベーション方向の整相加算のための遅延パターンを遅延パターン組格納メモリ１１から読み込んで設定する。第二の整相加算手段９が、この遅延パターンを用いてエレベーション方向の整相加算を行うことで、撮像面FP4上での各撮像ライン上での整相加算結果が得ら
れる。得られた結果は画像信号化手段１２で画像信号に変換され、撮像面FP4に対する合
成開口された断層スライス画像データとして画像メモリ１３に格納される。
【００７７】
プローブ１が移動して図７（ｂ）の時相になった時点でも同様に、プローブ１の電子走査により取得された断層スライス面上の複数の超音波受信ビーム信号２９がメモリ手段７へ格納される。このとき、制御手段１０からの制御により、選択回路８に第二の整相加算回路９への入力信号（超音波受信ビーム信号）が選択しなおされる。すなわち、メモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９のうち特定の複数の超音波受信ビーム信号が選択回路８で選択され、第二の整相加算手段９へ入力される。図７（ｂ）の場合、断層スライス面SL#(1)〜SL#(5) 上の走査線信号に相当する複数の超音波受信ビーム信号
２９が選択される。
【００７８】
図６の構成例に従えば、選択回路８で選択された連続する複数の超音波受信ビーム信号２９は、断層スライス面SL#(1)〜SL#(5)の順に、スライス遅れ回路９０のメモリ９００〜９０３に格納される。メモリ９００〜９０３から順次データを読みだし、スライス遅れ回路９０と遅れ調整回路９２で所定の遅延パターンが与えられ、撮像面FP5上の各撮像ライ
ン上に対応する整相加算結果が得られる。結果は画像信号化手段１２で画像信号に変換され、撮像面FP5に対する合成開口された断層スライス画像データとして画像メモリ１３に
格納される。
【００７９】
プローブ１をさらに移動させた状態を示す図７（ｃ）でも同様に、撮像面FP6に対する
断層スライス画像データが画像メモリ１３に格納される。このような処理を続けることで、最初に設定された同一の遅延パターンを、異なる断層スライス面間での整相加算に適用して合成開口を行うことが可能になる。合成開口処理により得られた断層スライス画像データは、順次画像メモリ１３に格納される。同一の遅延パターンを用いることで、合成開口される受信ビームパターンのエレベーション方向の形状は同じになる。また、第二の整相加算に入力する複数の超音波受信ビーム信号２９の断層スライス面をずらしていくことでエレベーション方向に走査された合成開口画像が得られる。
【００８０】
本実施例では、撮像面FP4〜FP6は等間隔としており、それぞれ断層スライス面SL#(2)〜SL#(4)に一致させた構成をとっている。かかる構成をとることで、プローブ１の機械走査と作成される合成開口断層画像の撮像面が一致し、制御手段１０で行う制御や画像処理手
段１４で行う画像再構成が簡便なものとなる。ただし、撮像面の位置はこの構成に限られることはない。撮像面の位置は断層スライス面の間の位置にとることもでき、とくに偶数面の断層スライス面を用いて第二の整相加算を行う場合には、撮像面を整相加算を行う断層スライス面の中間位置にとることが好ましい。
また、第二の制御フェーズを開始する時点での撮像面FP4の位置を、合成開口される断
層スライス面SL#(0)〜SL#(4)のうちの真ん中の面の位置である断層スライス面SL#(2)と一致させている。その結果、合成開口される受信ビームパターンのエレベーション方向の対称性を上げている。これにより合成開口される画像のエレベーション方向の均一性が増す。ただし、第二の制御フェーズにおいて使用する第二の整相加算用の遅延パターンを一定にたもつ構成をとるならば、撮像面と合成開口される複数断層スライス面の位置関係はこれに限られるものではない。
【００８１】
（第三の制御フェーズ）
第二の制御フェーズを行っていき、プローブ１の機械走査が走査終了点に達した後に第三の制御フェーズに移行する。複数の断層スライス面に対応する複数の超音波受信ビーム信号２９を第二の整相加算手段９への入力信号として固定する。そして、遅延パターン組格納メモリ１１から選択する遅延パターンを変化させつつ、合成開口を行う撮像面を移動させながら画像データを取得し、取得領域が被検体の所定の領域に達した時点で全処理を終了する。この過程は、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）を用いて説明した第一の制御フェーズの過程を、エレベーションプローブ進行方向と逆方向に行うものである。
【００８２】
ただし、プローブ１の移動は撮像走査終了点に達した時点で終了しても構わない。プローブ機械走査のプローブ移動を第二の制御フェーズの終了時に同時に終了し、その後第二の整相加算処理のみを行っていくことで、第三の制御フェーズを継続することができる。すなわち、既にメモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９を用いて、遅延パターン組格納メモリ１１から選択する遅延パターンを変化しながら、合成開口を行う撮像面を移動させ、移動する撮像面でのエレベーション合成開口データを作成する。このとき超音波の送受信を行う電子走査を行って第一の整相加算手段６で新たな超音波受信ビーム信号２９を作成し、メモリ手段７に新たな超音波受信ビーム信号２９を格納していく必要はない。合成開口を行う撮像面を移動するため第二の整相加算手段９で遅延パターンを変化しながら整相加算された出力は、画像信号化手段１２で画像信号に変換され、対応する撮像面の断層スライス画像データとして画像メモリに格納されていく。所定の撮像面までの断層スライス画像データが作成された時点で処理を終了すればよい。
【００８３】
本実施例では、メモリ手段７に格納される複数の超音波受信ビーム信号２９は、合成開口に用いる断層スライス面数（上記説明ではＭ＝５）より第一および第三の制御フェーズにおいて撮像面移動を行う面数（上記説明では３面）分だけ多くとる必要がある。これは、先行して機械走査するプローブ１からの超音波受信ビーム信号２９を取得格納し、同時に第二の整相加算手段９によるエレベーション方向の合成開口整相加算をおこなうためである。ただし、格納しておかねばならない超音波受信ビーム信号２９は合成開口に用いる断層スライス面数（上記説明ではＭ＝５）と第一の制御フェーズおよび第三の制御フェーズで移動する撮像面数分で十分である。そのため、不必要となったメモリの領域に上書きをしていく構成をとることで、メモリ領域を効率的に使用することができる。
【００８４】
（本実施例の効果）
本実施例では、先行して機械走査するプローブ１からの超音波受信ビーム信号２９を取得格納し、プローブ１の位置より機械走査方向に遅れた位置での撮像面をエレベーション方向に順次合成開口していくものとなっている。すなわち、プローブ１の位置で電子走査により取得される断層スライス面より後方の撮像面の走査線が、第二の整相加算手段９により合成開口されて出力される。このような構成で第二の整相加算手段９に対する処理の
制御を第一、第二および第三の制御フェーズに分けて行うことで、プローブ１の機械走査の移動は全機械走査領域に対して一様になる。このため、プローブ１の機械制御に対する制御は単純なものとなり、特に連続走査で一様にプローブ移動を行うのに好適である。このためプローブ走査機構２によるプローブの移動制御が簡便になり、装置構成の複雑化や機械走査時間の無駄を省いた構成にできるという利点を有する。さらに、図１０（ａ）のFP1に示すように、機械走査範囲外へ撮像領域を拡大した広範囲な撮像が可能になる。
本実施例の場合、図４に示したように、第二の制御フェーズにおいて、断層スライス面のうちの真ん中の面の位置に撮像面が設定されるため、デッドゾーンがプローブの機械走査の開始位置と終了位置において生成される。よって、第一の制御フェーズを第二の制御フェーズの前に行い、第三の制御フェーズを第二の制御フェーズの後に行ったが、本発明は上記例に限定されるものではない。デッドゾーンが生成される位置に応じて第一の制御フェーズや第三の制御フェーズを行うと良い。
【００８５】
＜実施例２＞
実施例２は、プローブ１の機械走査をステップ・アンド・リピート方式でおこなう場合に好適な構成である。本実施例は、制御手段１０が行う第一〜第三の制御フェーズに、プローブ１の機械走査におけるプローブ移動停止またはプローブ移動の開始を含む。
【００８６】
図８に、本実施例での制御処理をフロー図で示す。実施例１と共通する装置構成および処理の詳細に関しては、説明を省略する。
ステップＳ８０１〜Ｓ８０５では、実施例１と同様の処理が行われる。具体的には、エレベーション方向の合成開口を行うための所定枚数Ｍの断層スライス面を取得するまで、プローブ１を移動させつつ電子走査を行い、超音波受信ビーム信号２９を取得する。取得された複数の超音波受信ビーム信号２９はメモリ手段７に格納される。メモリ手段７に格納された超音波受信ビーム信号２９が所定枚数Ｍの断層スライス面の走査線に対応するものとなった時点で、第一の制御フェーズへうつる。この時点で、メモリ手段７には、エレベーション方向の合成開口を行うための所定枚数Ｍの断層スライス面の超音波受信ビーム信号２９が格納されている。
【００８７】
（第一の制御フェーズ）
ステップＳ８０６において、プローブ走査機構２でプローブ１の移動を停止する。本実施例の第一の制御フェーズでは、プローブ１の位置を固定し、プローブ１での超音波送受信による電子走査を行わず、メモリ手段７に格納された超音波受信ビーム信号２９を用いて実施例１における第一の制御フェーズと同様の処理を行う。ただし、プローブ１の移動と断層走査線処理は行わない。
【００８８】
ステップＳ８０７において、メモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９から、第二の整相加算手段への入力データの組が選択される。ステップＳ８０８において、遅延パターン組格納メモリ１１から遅延パターンが選択される。そしてステップＳ８０９において、第二の整相加算手段９が、エレベーション方向の整相加算（合成開口処理）を行う。整相加算の結果は画像信号化手段１２に出力される。画像信号化手段１２で画像信号化された撮像面上のデータは、画像メモリ１３に格納される。次いで、遅延パターン組格納メモリ１１から新たに選択した遅延パターンを用いて第二の整相加算手段９での整相加算処理を行うことを繰り返す。遅延パターン組格納メモリ１１に格納された遅延パターンを図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示したものと同様に撮像面FP1〜FP3に対応するものとすることで、画像メモリ１３に撮像面FP1〜FP3を構成する走査線を画像化した信号が格納されていく。撮像面を移動するごとに第二の整相加算手段９での整相加算処理を繰り返し、所定の撮像面に対する処理が終了した段階で第二の制御フェーズに移行する。
【００８９】
（第二の制御フェーズ）
ステップＳ８１０において、再度、プローブ走査機構２でプローブ１の移動を開始する。またプローブ１の移動に伴って断層走査線処理、すなわちプローブ１による超音波の送受信および電子走査を行って複数の超音波受信ビーム信号２９を作成し、メモリ手段７に格納する。本実施例では、メモリ手段７に格納される超音波受信ビーム信号２９のデータサイズは、エレベーション方向の合成開口を行うための所定枚数Ｍの断層スライス面に相当するもののみとする。そして、新たな断層スライス面の超音波受信ビーム信号２９が取得されるたびに、メモリ手段７のうち、合成開口が済んで不要となったメモリ領域に上書きする形で書き換えていく。
【００９０】
ステップＳ８１１において、第二の整相加算手段９で使用する遅延パターンが選択、設定される。第二の制御フェーズでは、この遅延パターンが固定である。ステップＳ８１２において、プローブ１の移動および断層走査線処理に伴い、メモリ手段７内に新たに更新された超音波受信ビーム信号２９が入力データ組として選択される。ステップＳ８１３において、第二の整相加算手段９は、選択されたデータに整相加算を行って（合成開口処理）、結果を画像信号化手段１２に出力する。画像信号化手段１２で画像信号化された撮像面上のデータは画像メモリ１３に格納される。画像メモリ１３には撮像面図７に示したFP4〜FP6と同様にプローブ１の移動に対応した撮像面上の画像走査線データが格納されていく。続いてステップＳ８１４において、プローブ１の移動に伴う断層走査線処理を継続する。
【００９１】
（第三の制御フェーズ）
ステップＳ８１５において、プローブ１の機械走査が走査終了点に達したときに、プローブ走査機構はプローブ機械走査を停止する。続いてのステップＳ８１６〜Ｓ８１８の処理は第一の制御フェーズの処理と同様であり、デッドゾーンの撮像面や、場合によっては機械走査範囲外の撮像面が作成される。
【００９２】
本実施例では、メモリ手段７に格納される超音波受信ビーム信号２９が、エレベーション方向の合成開口を行うための所定枚数Ｍの断層スライス面に対応するもののみで済む。そのため、実施例１のように各撮像面の処理に先行する機械走査のプローブ１の断層走査線処理のデータを格納する必要がない。したがってメモリ手段７の構成をより小さくし、コストを抑制することが可能である。
特にプローブ１の機械走査をステップ・アンド・リピート方式でおこなう場合には、制御手段１０で行うプローブ移動の制御と組み合わせて第二の整相加算手段９での処理を行うことで、処理を好適に行うことができる。
【００９３】
＜実施例３＞
実施例３は、制御手段１０が行う第一〜第三の制御フェーズで、超音波エコーの信号を取得するための超音波送信パターン条件が異なる制御を行うものである。さらに本実施例は、プローブ１上のトランスデューサアレイが１.５D、１.７５D、または2Dの構成であり、これらのトランスデューサアレイを用いてエレベーション方向の送信ビームパターンが制御可能となっている。さらに、このエレベーション方向の送信ビームパターンを変更するため、超音波送信パターン条件を用いて制御手段１０が行う第一〜第三の制御フェーズで異なる制御を行うことを特徴とする。
【００９４】
初めに、本実施例のプローブ１を用いたエレベーション方向の送信パターンの変更に関して説明する。本実施例では、略一次元トランスデューサアレイとして、エレベーション方向にもトランスデューサ素子が分割されており、エレベーション方向に独立に超音波送信駆動可能なトランスデューサアレイを用いる。このようなものとして、１.５D、１.７
５D、および2D構成のトランスデューサアレイがあるが、ここでは簡単のため、１.５Dア
レイについて説明を加える。ただし、１.７５D、2Dアレイを用いてもよい。
【００９５】
図９（ａ）に、１.５Dトランスデューサアレイのエレベーション方向断面図を示す。トランスデューサアレイ１６はエレベーション方向に複数（ここでは５つとする）に分割され、中心に対して対称に配列されたトランスデューサ素子が結線され一括して駆動される。ここでは同時に駆動する素子を同一番号で表し、中心素子列を１６０、第一側列の素子列を１６１、第二側列の素子列を１６２で表す。送信手段４は不図示のスイッチング回路を介して１６０、１６１、１６２を独立に駆動でき、スイッチング回路の接続は制御手段１０により超音波送信パターン条件として制御できる。なお、１.５D トランスデューサ
アレイ送信側にはエレベーション方向に超音波を収束する音響レンズを設けてもよい。ただし、エレベーション方向で合成開口を行う本発明では超音波ビームの開口角が大きい方が好ましいため、音響レンズを持たない構成がより好ましい。
【００９６】
図９（ｂ）〜図９（ｄ）には、トランスデューサアレイ１６をスイッチング回路の接続により、条件を変えて駆動した場合のエレベーション方向の開口角の概略図を示す。図９（ｂ）は中心素子列１６０のみ、図９（ｃ）は中心素子列１６０と第一側列の素子列１６１、図９（ｄ）はすべての素子列（中心素子列１６０と第一側列の素子列１６１と第二側列の素子列１６２）を駆動した場合である。
図９（ｂ）に示す中心素子列１６０のみで駆動した場合には、エレベーション方向の駆動実効素子幅が小さいため開口角が大きく、エレベーション方向の広範囲にわたって超音波送信が行わる。一方、送信超音波の音圧密度の強度は弱くなる。図９（ｃ）、図９（ｄ）になるにつれ、駆動素子列が大きくなり、エレベーション方向の駆動実効素子幅が大きくなる。また、開口角は小さくなり、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅が細くなる。
【００９７】
このように、制御手段１０により超音波送信パターン条件としてスイッチング回路の接続を制御し、駆動実効素子幅を変えることで、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を制御できる。
【００９８】
さらに、中心素子列１６０、第一側列の素子列１６１、第二側列の素子列１６２の駆動パルス間に時間遅れを生じさせることで、エレベーション方向に送信ビームを形成できる。例えば、設定した送信フォーカスに対して中心素子列１６０、第一側列の素子列１６１、第二側列の素子列１６２の駆動パルスの位相をそろえることで、エレベーション方向に収束する送信超音波ビームを作成できる。
【００９９】
図９（ｅ）は、このようにして形成した送信超音波ビームの概略図である。このとき、例えば第二側列の素子列１６２の駆動パルスの位相を他の素子列の駆動パルスの位相より若干ずらすことで、意図的に送信超音波ビームの収束を弱めることもできる。図９（ｆ）はこのようにして形成した送信超音波ビームの概略図であり、図９（ｅ）の送信超音波ビームよりも、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅が太くなる。また図９（ｇ）は、送信フォーカスの位置をより近接に設定し、かつ第二側列の素子列１６２の駆動パルスの位相を他の素子列の駆動パルスの位相よりより大きくずらした場合の概略図である。
【０１００】
このように、中心素子列、第一側列、第二側列の駆動パルスをずらし、超音波送信パターン条件として制御手段１０により時間差を与えて制御することで、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を制御できる。
【０１０１】
本実施例は、制御手段１０が行う制御項目の中に、上記のような超音波送信の超音波送信パターン条件を加え、第一〜第三の制御フェーズでこれら超音波送信パターン条件を変えるものである。
すなわち、第一の制御フェーズにおいては、超音波受信ビーム信号２９を取得するために送信する超音波のエレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を太くする超音波送信パターン条件を用いる。また第二の制御フェーズにおいては、超音波受信ビーム信号２９を取得するために送信する超音波のエレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を細くする超音波送信パターン条件を用いる。第三の制御フェーズにおいては第一の制御フェーズと同様の制御を行う。
【０１０２】
エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を太くする超音波送信パターン条件は、図９（ｂ）に示すようなスイッチング回路の接続、あるいは図９（ｇ）に示すような中心素子列、第一側列、第二側列の駆動パルスの時間差でよい。
また、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を細くする超音波送信パターン条件は、図９（ｄ）に示すようなスイッチング回路の接続、あるいは図９（ｅ）に示すような中心素子列、第一側列、第二側列の駆動パルスの時間差でよい。
【０１０３】
このような制御をおこなうと、第一の制御フェーズ時には、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅が太くなる。その結果、図１０（ａ）における撮像面FP1のよ
うに、超音波送信を行うプローブ１より離れた面にも広範囲に超音波が回り込み、その超音波エコー波がプローブ１で受信できる。
また第二の制御フェーズ時には、合成開口に用いる複数の断層スライス面の略中央に撮像面が設定される。この場合には超音波エコーを取得するプローブ位置と撮像面はさほど離れることはないため、第一の制御フェーズ時に比べ送信超音波の回り込みは良好となる。この場合には、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を細くとることで送信超音波ビームの音圧密度の低下を防ぎ、超音波エコー波の全般的なSN比を確保することができる。
【０１０４】
制御手段１０が行う制御に第一の制御フェーズと第二の制御フェーズとで超音波送信パターン条件の異なる制御を行うことを含むことで、各々の制御フェーズにおいて撮像面に対する超音波エコー波のSN比が好適な条件を与えることができる。これにより機械走査に伴う各プローブ位置で好適な合成開口原理に基づく第二の整相加算が行えることとなる。
【０１０５】
本実施例は前記実施例１、実施例２のいずれに組み合わせることも可能である。
また本実施例では、超音波送信パターン条件として、トランスデューサアレイ上の各トランスデューサ素子の駆動パルスに与える遅延条件とエレベーション方向の駆動素子数を用いた。しかし、その他にも、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を制御できる送信条件を制御してもよい。特にエレベーション方向の駆動パルス振幅や駆動パルス幅に変化を与え、トランスデューサ素子から送信する超音波の強度にエレベーション方向へ分布を与える送信アポダイゼーションを行ってもよい。送信アポダイゼーションの条件を第一の制御フェーズと第二の制御フェーズとで違えることで、本実施例と同様の効果を与えることができる。
【０１０６】
さらに１.７５D、2Dアレイを用いた場合には、エレベーション方向に配列したトランスデューサを非対称に駆動できるため、駆動パルスに遅延を非対称に与えることで送信ビームにエレベーション方向の偏角を与えることも可能である。これらの送信条件を第一の制御フェーズと第二の制御フェーズと違えることで、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１：プローブ，２：プローブ走査機構，４：送信手段，５：受信回路，６：第一の整相加算手段，７：メモリ手段，８：選択回路，９：第二の整相加算手段，１１：遅延パターン組格納メモリ，１２：画像信号化手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成開口を行う被検体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乳がんの早期発見のための有力な画像診断装置として、X線マンモグラフィー装
置が広く知られている。一方、被ばくを伴うX線の代わりに、浸襲性の低い超音波エコー
を用いて広範囲の３次元画像データを取得する方法が、たとえば特許文献１などに開示されている。特許文献１には、超音波探触子（以下プローブとも呼ぶ）を機械的に走査しながら電子走査を行うことで、３次元の超音波エコー画像を取得する装置が開示されている。
【０００３】
３次元の超音波エコー画像を取得する方法としては、素子が２次元状に配列された２次元トランスデューサアレイを用いて３次元電子走査を行う方法も公知である。しかしながら、広範囲の撮像領域を良好な解像度で３次元電子走査するためには、２次元トランスデューサアレイの素子数が多くなる、素子数の増加に伴い処理規模が増加する、走査時間が増大するなどの問題がある。このため、実用的な超音波画像診断装置を構成することが困難になっている。これに対して、プローブの機械走査と電子走査を組み合わせた装置は被検体の広範囲の領域が簡便に撮像できるため、超音波マンモグラフィーなどの広範囲の撮像域の３次元画像取得装置として好適な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０２８３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プローブを機械的に走査して広い領域の３次元エコー画像を取得するために、１次元方向に電子走査するプローブを、その電子走査方向と直交する方向（以下エレベーション方向と呼ぶ）に連続移動させながらエコー画像を取得する方法がある。この方法は、速度的にもコスト的にも最も有利である。この場合、超音波ビームの電子走査によって一つの断層スライス像を再構成することが出来るので、エレベーション方向の各位置において作成された断層スライス像を積み重ねることによって、機械走査領域全体の３次元画像を取得することが出来る。
【０００６】
しかし、この方法には、スライス面内での画像分解能に比較してエレベーション方向への画像分解能が大幅に低下するという問題があった。その第一の理由は、プローブの機械走査を遅くして断層スライス面の取得ピッチを細かくすることが被検者の肉体的負担を増加させることになるため、ある程度機械走査を速めてエレベーション方向の画素密度を粗くせざるを得ないからである。さらに１次元トランスデューサアレイを用いて電子走査を行う一次元配列プローブではそのエレベーション方向の実効的開口角が配列方向に比べて小さく、エレベーション方向の再構成分解能が劣化するという問題も有していた。
【０００７】
前記特許文献１には、プローブの機械走査に伴って、エレベーション方向の異なる位置において、電子走査により取得したデータの補間を行う装置が開示されている。すなわち、断層スライス面間で補間を行う装置である。これにより、エレベーション方向の画素密度の低下を抑制することができる。さらに複数の異なるエレベーション方向位置で取得したデータを用いて、合成開口原理を用いた処理を行うことでエレベーション方向の実効的
開口角による分解能低下を抑制する装置が開示されている。
【０００８】
エレベーション方向の実効的開口角による分解能低下を、合成開口原理を用いて抑制する方法について、図５（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図５（ａ）〜（ｄ）中、符号５０１〜５０４はプローブの位置を示している。図５は、エレベーション方向と被検体の深さ方向とから構成される面の射影図を示し、紙面奥行き方向に複数の素子が配列されている。つまり、紙面奥行き方向が電子走査方向である。このプローブは、エレベーション方向へ５０１から５０４の順に機械走査しながら、断層スライス面で電子走査により超音波受信ビーム信号を採取する。符号５１は、合成開口方式を用いて整相加算を行う目標領域の中心、すなわち焦点である。符号５１１〜５１４はそれぞれ、プローブ位置５０１〜５０４におけるプローブから焦点５１までの超音波エコーの伝搬経路を表す。プローブは、機械走査に応じて移動したそれぞれの位置（５０１、５０２、・・・）で超音波エコー信号を取得する。そして、その超音波エコー信号を記憶し、それぞれの位置での伝搬経路５１１〜５１４の伝搬時間を相殺するように各取得超音波エコー信号に遅延を与えて信号を加算する整相加算を行う。これにより、焦点５１に合焦した超音波受信ビーム信号が作成できる。
【０００９】
以上の動作は、各エレベーション位置において行う電子走査と組み合わせることができる。すなわち、電子走査で行う断層スライス面上での送受信超音波ビーム走査に関しては、断層スライス面内での送受信ビーム形成を行い、受信信号に通常の整相加算を行った整相加算信号（超音波受信ビーム信号）を格納しておく。次に、プローブ機械走査に応じて生じる各断層スライス面上の対応する超音波受信ビーム信号の整相加算信号に関しては、上記のエレベーション方向の整相加算を行う。
【００１０】
このときプローブの機械走査に応じてそれぞれの位置で取得、作成した整相加算信号を記憶するための波形メモリが必要となる。一つの方法として、機械走査時に取得した信号をすべていったん波形メモリに格納して機械走査後にエレベーション方向の整相加算を行うことも可能であるが、その場合、画像再構成処理のリアルタイム性が失われる上に、大容量の波形メモリが必要になってしまう。そのためエレベーション方向の整相加算はプローブの機械走査に応じて逐次的に（できればリアルタイムで）行う構成をとることが好ましい。
【００１１】
図５（ｅ）は、プローブ機械走査による８つのプローブ位置（５０１〜５０８）において電子走査により採取した整相加算信号のうち、４つのプローブ位置での信号を用いてエレベーション方向に対する合成開口の整相加算を行った場合の模式図である。４つのプローブ位置での信号を用いて合成開口による１つの合成撮像面データを形成するためには、少なくとも断層スライス面（この例では４スライス面）分の信号を波形メモリに格納しておけばよい。すなわち、プローブ位置が５０４になった時点からエレベーション方向の整相加算を開始する。そして、プローブ位置が５０５〜５０８と移動するに伴って、エレベーション方向の整相加算を行って結果を出力しつつ、取得した信号を波形メモリに格納する。このとき新規に取得した信号を上書きする形で波形メモリに格納する、あるいは不要な信号を破棄することにより、波形メモリ容量を有効に使用することができる。またエレベーション方向の整相加算による合成撮像面データがプローブの機械走査に伴って順次得られていくために、画像再構成処理のリアルタイム性も確保されることとなる。
【００１２】
合成開口原理を用いたエレベーション方向の整相加算に関しては、整相加算を行うエレベーション方向のプローブ位置の幅（図５（ｄ）の５３）が、通常の電子走査における複数トランスデューサ素子による開口幅に相当する。また、各プローブ位置同士の間隔（ピッチ）が、トランスデューサ素子間のピッチに相当する。これらの値をプローブのトランスデューサアレイの素子ピッチや電子走査の開口幅と同等とすることで、断層スライス面
でのＢモード画像と同等の分解能をエレベーション方向においても得ることができる。
【００１３】
しかしながらエレベーション方向の整相加算をプローブの機械走査に応じて逐次的に行う場合には、下に示すような問題が生じる。
図５（ｅ）において、４つのプローブ位置での信号を用いて所定の（固定の）遅延パターンでエレベーション方向に整相加算することにより１つの断層スライス面を構成する。そのため、プローブ走査範囲５４に対して、３D画像構成が行えるエレベーション領域５
５は小さくなる。そのため、プローブ走査開始および終了付近で、３D画像構成が行えな
い領域であるデッドゾーン５６が生じる。すなわち、撮像範囲が機械走査範囲より狭くなってしまう。デッドゾーンの幅は、合成開口に用いるエレベーション方向のプローブ位置の数やピッチが大きいほど大きくなる。一方、デッドゾーン幅を狭めるためには上記プローブ位置の数やピッチを小さくする必要があり、エレベーション分解能が低下してしまう。このため、必要とする取得領域よりプローブを機械走査させる範囲を大きくとらねばならず、装置規模・装置構成の増大や走査時間の増加をまねくこととなる。特にマンモグラフィー装置などの診断装置へ適用する場合は、被験者に過大な負荷を強いることになる。
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、合成開口による画像構成を行う被検体情報取得装置において、分解能を低下させず、撮像範囲を拡大するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、被検体に超音波を送信し、反射した超音波を受信して受信信号を出力する素子が複数配列した第一の方向に電子走査するプローブと、前記プローブを、前記素子の受信面と平行な面上における前記第一の方向と交差する第二の方向に機械走査する走査手段と、前記受信信号を用いて前記第一の方向の整相加算を行い、第一の整相加算信号を生成する第一の整相加算手段と、前記第一の整相加算信号を前記第二の方向における各位置で断層面毎に格納するメモリ手段と、前記メモリ手段に格納された第一の整相加算信号のうち、Ｍ枚（Ｍは２以上の整数）の断層面に対応する第一の整相加算信号を選択する選択手段と、前記選択されたＭ枚の断層面に対応する第一の整相加算信号を用いて前記第二の方向の整相加算を行い、第二の整相加算信号を生成する第二の整相加算手段と、を有し、前記第二の整相加算手段から出力される前記第二の整相加算信号を用いて、被検体内の情報を画像データとして取得する被検体情報取得装置であって、前記第二の整相加算手段は、前記プローブの機械走査に伴って、Ｍ枚の前記第一の整相加算信号の組を固定し、遅延パターンを変化させて第二の整相加算を行う第一のケースと、Ｍ枚の前記第一の整相加算信号の組を変化させ、遅延パターンを固定して第二の整相加算を行う第二のケースと、を切り替え、前記第一のケースにより、デッドゾーンに位置する断層面上の第二の整相加算信号を生成することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、合成開口による画像構成を行う被検体情報取得装置において、分解能を低下させずに撮像範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の装置の構成例を示す図。
【図２】本発明にかかわる超音波受信ビーム信号を説明する図。
【図３】本発明の実施例１における制御を説明する図。
【図４】本発明の第一の制御フェーズにおける整相加算を説明する図。
【図５】従来の合成開口を説明する図。
【図６】本発明の第二の整相加算手段の構成例を示す図。
【図７】本発明の第二の制御フェーズにおける整相加算を説明する図。
【図８】本発明の実施例２における制御を説明する図。
【図９】本発明の実施例３に使用する送信ビームを説明する図。
【図１０】本発明の第一の制御フェーズにおける整相加算を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。本発明はプローブを機械走査した各位置で超音波の送受信を行い、受信信号を用いて整相加算および合成開口を行う被検体情報取得装置に適用可能である。被検体情報取得装置とは、被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射した反射波（反射した超音波）を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置である。取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報を示す。
以下の各実施例では、被検体情報取得装置の例として超音波画像診断装置について説明する。
【００１９】
＜実施例１＞
図１に、本発明に基づく超音波画像診断装置の構成を示す。装置は、プローブ１、プローブ走査機構２、位置センサ３、送信手段４（送信回路）、受信回路５、第一の整相加算手段６、メモリ手段７、選択回路８、第二の整相加算手段９を備える。装置はまた、制御手段１０、遅延パターンの複数組を格納したメモリ１１、画像信号化手段１２、画像メモリ１３、画像処理手段１４、表示手段１５を備える。また、符号１６は、プローブ１に含まれるトランスデューサアレイであり、符号１７は、トランスデューサアレイより送受信される超音波ビームの概念図である。
【００２０】
なお、本発明は、LCDなどの表示手段１５や、画像処理手段１４を必ずしも備える必要
はない。本発明は、プローブ内での超音波ビームの電子走査とプローブの機械走査を行って３D超音波画像データを作成し画像メモリ１３へ格納するまでの機能を持つ、画像取得
装置として構成することもできる。その場合、画像処理手段１４は一般的なPC上でソフトウエアによって構成され、画像取得装置の画像メモリ１３から読み取った画像データを加工することで、３D超音波画像データより３Dレンダリング画像や断面画像、MIP画像を構
成することが可能である。またその際に各種画像フィルタや画素間の補間や形状・座標変換、動画処理を加えることもできる。
【００２１】
プローブ１上には、素子が複数配列された、略１次元のトランスデューサアレイがある。ここで、略１次元トランスデューサアレイとは、送信手段４、第一の整相加算手段６と組み合わせ、超音波送受信ビームが断層スライス面上を電子走査し、通常のBモード超音
波断層画像を作成されるものであればよい。具体的には１D、１.５D、１.７５Dのトラン
スデューサアレイを用いることができる。また、２D構成のトランスデューサアレイであ
っても、断層スライス画像を撮像するために電子走査により二次元断面を走査できるものであればよい。本発明において、複数の素子を用いて電子走査を行う方向を第一の方向と称する。１Ｄのアレイトランスデューサにおいては、素子の配列方向に電子走査を行っていく。そのため、素子が複数配列された方向は第一の方向と一致する。
【００２２】
プローブ１の電子走査としては、超音波送受信ビームの方向を変え、扇状に超音波送受信ビームを平面上で電子走査するセクタ走査や、略平行移動で超音波送受信ビームを平面上に電子走査するリニア走査などが用いられる。以降では主にリニア走査について説明を加えるが、これに限定されるものではない。リニア走査は、電子走査による撮像幅が一定であり、撮像対象のプローブ近接部分でも広い撮像域を得られること、横方向分解能が撮像深度（プローブ・撮像対象接合面より測った深さ）によらないことなど利点がある。そのため超音波マンモグラフィーにはリニア走査が有利に適用できる。
【００２３】
プローブ１はプローブ走査機構２の可動部位（不図示）に固定され、可動部位とともに、電子走査を行う断層スライス画像にほぼ垂直方向に移動する。この方向は、素子の受信面と平行な面上において、電子走査方向である第一の方向と交差する方向と言える。この移動を機械走査と呼ぶ。プローブ走査機構２は制御手段１０からの制御に従ってモータ駆動により可動部位を移動させる。同時に、たとえば可動部位に固定された位置センサ３により、プローブ１の位置が制御手段１０で検出される。本発明は制御手段１０でプローブ１の位置に応じた制御ができればよいため、駆動に高精度ステッピングモータを用いて駆動制御が可能であれば位置センサ３を省くことも可能である。プローブ１が移動する機械走査方向（エレベーション方向ともいう）は、本発明の第二の方向に相当する。本発明において取得される断層スライス画像は、第一の方向と第二の方向とから規定される面に垂直な面である。
【００２４】
プローブ１は、プローブ走査機構２により移動しながら、超音波の送受信動作を行って超音波エコーの断層スライス画像データを取得する。取得した断層スライス画像データは画像メモリ１３に格納される。画像メモリ１３に格納された断層スライス画像データは、プローブ走査機構２による機械走査終了後あるいは機械走査中に、画像処理手段１４により、被検体の所望の断層スライス画像、３Dレンダリング画像などに処理され、表示手段
１５に表示される。特に本発明の断層スライス画像データは、後述のように、プローブ１の移動方向（第二の方向）に合成開口原理を用いた整相加算を行ったものであることを特徴としている。このように本装置により３次元画像データを得ることができる。
【００２５】
また制御手段１０は、超音波の送受信動作に同期してプローブ走査機構２によるプローブ１の移動の開始、停止、あるいは移動速度の制御を行って、所望の位置での断層スライス画像データを取得する。
プローブ１の機械走査に関しては、ステップ・アンド・リピート方式と、連続走査方式があり、またこれらを組み合わせることもできる。ステップ・アンド・リピート方式は、プローブ１の移動・停止を断続的に行って、プローブ１の停止期間中に超音波ビーム１７の電子走査を行って断層スライスデータを取得する方式である。連続走査方式は、プローブ１を略連続的に移動させながら断層スライスデータを取得する方式である。
【００２６】
プローブ走査機構２によりプローブ１が所定の位置に達すると、制御手段１０は、超音波ビーム１７の電子走査を開始する。
その際、はじめに送信手段４が、プローブ１上のトランスデューサアレイ１６の少なくとも一部分を駆動して、送信超音波ビーム１７を被検体へ向け送信する。送信ビームの形成は周知の方法で行うことができる。制御手段１０でトランスデューサアレイ１６上の送信開口に相当するトランスデューサ素子が選択され送信フォーカスを有する超音波送信ビーム１７が送信される。
【００２７】
超音波送信ビーム１７は、被検体内を伝搬中にその各部位の音響インピーダンスに応じて超音波反射波を生成し、その一部が超音波受信エコーとしてトランスデューサアレイ１６で受波される。トランスデューサアレイ１６上の選択された各トランスデューサ素子で超音波受信エコーが受波されると、各々受信信号（アナログ信号）を発生し受信回路５へ出力する。受信回路５は増幅回路とAD変換器より構成され、入力した各受信信号を増幅しデジタル時系列データ（デジタル化された受信信号）へ変換する。このとき、スイッチング回路で選択される複数のトランスデューサ素子の組を選定することにより、トランスデューサアレイ１６上で超音波を受波する領域すなわち受信開口の位置および大きさを決めることができる。
【００２８】
トランスデューサアレイ１６上の受信開口に相当する各トランスデューサ素子からの複
数のアナログの受信信号は、受信回路５で同数の受信デジタル時系列データに変換されたのち、第一の整相加算手段６に入力される。第一の整相加算手段６は、複数の受信デジタル時系列データを用いて超音波受信ビーム信号（第一の整相加算信号）を作成する。
【００２９】
図２（ａ）は超音波受信ビーム信号の作成を説明した図であり、図２（ｂ）は超音波受信ビーム信号の表す走査信号が断層スライス面上（断層面上）でとる位置の概略を示す図である。
本図において、最も近い素子から距離rの位置の点Pで超音波送信ビームが反射し、反射波がトランスデューサアレイ１６に受信されたとする。各トランスデューサ素子が出力する受信信号２６は、反射波の伝播距離に応じて時刻がずれている。すなわち、点Pで反射
された超音波エコーは、開口を構成するトランスデューサ素子群（これを開口素子群という）２２の中心位置から外側の素子になるにしたがって遅れて受信される。そこで、開口素子群２２の各トランスデューサ素子の受信信号２６の遅れ時間を、中心位置で受信された信号を基準として遅れ調整回路２７によって調整してやる。そして、それぞれの受信信号２６に含まれる点Pからのエコー信号成分を加算回路２８で加算すると、点Pを焦点とした強い信号が受信できる。トランスデューサ素子にはいろいろな方向からの超音波エコーが重畳して受信されるが、他の点からの超音波エコーは加算しても受信波の位相がそろっていないので大きな信号成分になることはない。またここで遅れ調整回路２７、加算回路２８は第一の整相加算手段９中に含まれている。
【００３０】
距離rの点Pからの反射波が開口素子群２２の中心位置で受信される時刻tは、既知の音
速をcとすると ｔ＝２ｒ／ｃで表せる。したがって、時刻tを基に対応する反射位置まで
の距離rが計算でき、計算されたrを基に各素子の信号遅延時間が計算できる。よって、受信時刻tに応じて、距離rに応じた適切な遅れ時間の調整を遅れ調整回路２７で行うようにすると、全ての点で焦点の合った強い１次元反射信号波形を形成することが出来る。これを受信ダイナミックフォーカスと呼ぶ。この結果、送信ビームの経路に沿った領域に超音波反射エコーの受信感度が高い領域すなわち受信ビームが形成される。第一の整相加算手段６の出力は、この受信ビームに起因する受信信号を加算した超音波受信ビーム信号２９となる。
第一の整相加算手段６から出力された超音波受信ビーム信号２９（第一の整相加算信号）は、電子走査に伴って順次メモリ手段７に格納される。この時メモリ手段には、断層面毎に信号が格納される。
【００３１】
電子走査により図２（ｂ）のように、超音波受信ビーム信号２９がラスタ走査形式で出力されることになり、断層スライス面３０に対する超音波エコー信号を取得することが出来る。つまり断層スライス面３０に関して超音波受信ビーム信号２９（第一の整相加算信号）は電子ビーム走査の走査線信号となっている。
【００３２】
なお、加算回路２８による加算は、入力信号ごとに重みをつけて加算するというアポダイジング処理を含めることもできる。アポダイジング処理は、受信開口を制御したり周辺からの干渉波の影響を減らしたりする効果がある。この重みは目的に応じて固定でも良いし受信時刻に応じて変化するようにしても良い。
【００３３】
制御手段１０は上記一連の電子走査により断層スライス面３０上での走査線信号に相当する超音波受信ビーム信号２９を取得するために超音波送受信を制御するとともに、プローブ走査機構２によるプローブ１の移動を制御する。
プローブ１の移動に伴ってメモリ手段７には異なる複数位置の断層スライス面上での走査線信号に相当する複数の超音波受信ビーム信号２９が格納されていく。
【００３４】
第二の整相加算手段９では、プローブ１が異なる位置にあるときにそれぞれ取得した複
数の超音波受信ビーム信号２９に対して、合成開口法に基づいてエレベーション方向（第二の方向）の分機能を向上するための第二の整相加算処理を行う。選択回路８は、メモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９の組を選択して、第二の整相加算手段９へ入力する。遅延パターン組格納メモリ１１には、第二の整相加算処理に使用するための各超音波受信ビーム信号２９へ与える遅延量の組が格納されている。
【００３５】
本発明の特徴のひとつは、プローブ機械走査のプローブ位置に応じて、第二の整相加算手段９に入力する複数の超音波受信ビーム信号２９の組と使用する遅延パターン組を変化せることである。この変化は、第一から第三の制御フェーズに分けられる。
第一の制御フェーズは、プローブ機械走査開始直後に、プローブ位置に応じて、第二の整相加算手段に並列に入力される超音波受信ビーム信号の組を固定し、選択する遅延パターンを変化させて第二の整相加算処理を行うものである。
第二の制御フェーズは、第二の整相加算手段に入力される超音波受信ビーム信号の組を変化させ、選択する遅延パターンを固定して第二の整相加算手段で行う整相加算を行うものである。
第三の制御フェーズは、プローブ機械走査終了直前の期間に行われる処理であり、第一の制御フェーズと同様の処理を、プローブの進行方向に対して逆向きに行うものである。
第一の制御フェーズと第三の制御フェーズは、本発明の第一のケースに相当する。第二の制御フェーズは、本発明の第二のケースに相当する。本実施例において、第一と第三の制御フェーズは、従来の合成開口処理ではデッドゾーンとなっていた領域の撮像面を求める期間である。第一から第三の制御フェーズについての詳細は後述する。
【００３６】
第二の整相加算手段９で整相加算された結果は、画像信号化手段１２へ出力される。画像信号化手段１２は、整相加算された超音波エコー信号を強度に応じた輝度信号に変換し、また信号帯域を画像データに適した周波数帯域へ変調するため、包絡線検波やヒルベルト変換を用いた振幅検出とダウンサンプリングを行う。輝度のダイナミックレンジを行うためにＬＯＧ圧縮を行ってもよい。また画像信号各種のフィルタを設けることもできる。
画像信号化手段１２で作成された画像信号は画像メモリ手段１３へ格納される。
【００３７】
（制御フロー）
本実施例の制御手段１０で行う整相加算に関する制御の処理について図３を用いて説明する。図３（ａ）は、処理全体のフロー図であり、３Ｄ画像データ取得の開始から終了までを説明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）中の各断層スライス面を電子走査して面上の走査線信号に相当する複数の超音波受信ビーム信号を取得するための処理（これを断層走査線処理と称する）を説明する図である。
【００３８】
ステップＳ３０１において、プローブ走査機構２がプローブ１の機械走査を開始する。プローブ１が所定の位置になると超音波の送受信が開始される。
ステップＳ３０２において、プローブ１が電子走査を始める。以降、プローブの機械走査と電子走査は逐次実行される。
ステップＳ３０３において、第一の整相加算手段６は、受信したデジタル時系列データを整相加算し、第一の整相加算信号としての超音波受信ビーム信号２９を生成する。
ステップＳ３０４において、得られた超音波受信ビーム信号２９はメモリ手段７へ格納される。電子走査に伴って走査された各超音波ビームに対応する超音波受信ビーム信号２９が順次メモリ手段７へ格納されていく。以上を繰り返し、後述の所定の枚数であるＭ枚の断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９が格納された段階（ステップＳ３０５＝ＹＥＳ）で処理が第一の制御フェーズへ移る。なお、合成開口の性質上、Ｍが２以上の整数であることは言うまでもない。
【００３９】
第一の制御フェーズが始まると、ステップＳ３０６において、選択回路８が、第二の整
相加算手段９へ入力する複数の超音波受信ビーム信号２９の組を選択する。このとき、断層スライス面上の走査線信号を構成する超音波受信ビーム信号２９を選択回路８で選択し、その電子走査の順に第二の整相加算手段９へ入力する。
ステップＳ３０７において、遅延パターン組格納メモリ１１から、第二の整相加算手段９で行う遅延パターンの組が選択される。
ステップＳ３０８において、第二の整相加算手段９が、選択された遅延パターンでエレベーション方向に整相加算する合成開口処理を行って第二の整相加算信号を生成し、画像信号化手段１２に出力する。その後プローブ１の移動に伴って次の断層スライス面に関する電子走査を行い断層スライス面上の超音波受信ビーム信号２９の取得を行う。
【００４０】
図３（ｂ）に、ステップＳ３０９の断層スライス面に関する信号取得（断層走査線処理）の詳細を示す。
ステップＳ４０１において、第一の整相加算手段６で使用する遅延パターンを設定する。特に断層スライス面に対する電子走査がリニア走査である場合には、第一の整相加算手段６で使用する受信超音波ビームの遅延パターンは一定でよい。このため第一の整相加算手段６で使用する遅延パターンの設定は前もって、例えば第一の制御フェーズの開始時に一括して行ってもよい。
ステップＳ４０２以降、プローブのトランスデューサアレイが電子走査を開始する。具体的には、ステップＳ４０３において、実際の電子走査が行われ、走査された超音波ビームを出力する。ステップＳ４０４において、第一の整相加算手段が、超音波受信ビーム信号２９を順次作成する。ステップＳ４０５において、作成された信号をメモリ手段７へ格納していく。
【００４１】
ステップＳ３０９の後、再度ステップＳ３０７に戻り、第二の整相加算手段９で行う遅延パターンの組を選択しなおす。そして異なる遅延パターンを用いてエレベーション方向の整相加算を行い、結果を画像信号化手段１２に出力し、その後プローブ１の移動に伴って断層走査線処理を行う、という動作をくりかえす。
以上のように第一の制御フェーズでは、プローブ１の移動に伴って第二の整相加算手段９への入力信号の組を固定し、使用する遅延パターンを変化させていく制御を行う。この第一の制御フェーズは、プローブの機械走査が始まってから所定の枚数の断層スライス面を取得するまで続く。
【００４２】
第一の制御フェーズが終了後、制御手段１０は第二の制御フェーズを開始する。
ステップＳ３１０において、第二の整相加算手段９で行うエレベーション方向の整相加算のための遅延パターンを遅延パターン組格納メモリ１１から読み込み設定する。
ステップＳ３１１において、選択回路８が、メモリ手段７から合成開口に使用する断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９の組を選択し、第二の整相加算手段９への入力データとして設定する。
ステップＳ３１２において、第二の整相加算手段が、選択された超音波受信ビーム信号２９の組を入力としてエレベーション方向の整相加算を行い、その結果を画像信号化手段１２に出力する。これが本フェーズの合成開口処理である。
【００４３】
その後、プローブ１の移動に伴って、ステップＳ３１３で断層走査線処理が行われる。これにより作成された新たな断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９が、メモリ手段７へ格納される。エレベーション方向の整相加算のための遅延パターンを固定したまま、選択回路８で合成開口に使用する断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９の組を新たに選択し第二の整相加算手段９で第二の整相加算を行う。さらに次の断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９を取得するための断層走査線処理を行うことを繰り返す。
【００４４】
以上のように第二の制御フェーズでは、遅延パターンは固定し、プローブ１の移動に伴って第二の整相加算手段９への入力信号の組を変えていく制御を行う。
そして、ステップＳ３１４で、プローブ機械走査領域の終了点に達した時点でプローブの移動を終了する。
【００４５】
その後第三の制御フェーズに移るが、ここではあらたに断層スライス面上の走査線信号を構成する超音波受信ビーム信号２９の取得は行わない。すでにメモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９を用いて第二の整相加算手段による処理を行う。
ステップＳ３１５において、選択回路８で使用する超音波受信ビーム信号２９の組を選択する。
ステップＳ３１６において、第二の整相加算手段９で行う遅延パターンの組を選択する。
ステップＳ３１７において、選択した遅延パターンを用いてエレベーション方向の整相加算を行い（合成開口処理）、結果を画像信号化手段１２に出力する。選択される遅延パターンを変化させつつ、この処理を所定回数くりかえす。
この制御フェーズでは新たな超音波受信ビーム信号２９の作成は必要ないため、超音波送信を含む断層走査線処理を行う必要がなく、これらの動作を省くように制御されることが好ましい。
最後の合成開口処理が終了した時点で、プローブの機械走査に伴った３Ｄの超音波画像データ採取を終了する。
【００４６】
（合成開口効果）
次いで図４と図１０を用いて第二の整相加算手段でおこなう整相加算処理による合成開口効果を説明する。ここではリニア走査の場合を例として説明する。ここでは説明を簡略にするために送信と受信の開口の大きさを同じものとするが、送受信の開口の大きさを異なるものとしてもよい。
まず、第一の整相加算手段６と第二の整相加算手段９の二段の整相加算により二次元アレイと同等の整相加算が可能になることを、図４（ａ）を用いて説明する。説明を簡単にするために、合成開口を行う注目点Pは、断層スライスSL#(n)の面内にあるものとする。
【００４７】
略一次元アレイトランスデューサ上にある開口の中心S0から垂直に発した超音波ビームはP点において反射し、R0位置のトランスデューサ素子で受信される。次にプローブは断
面スライスSL#(n+1)の位置に移動し、S0に対応する位置S1を開口中心として再び超音波ビームを発信する。超音波ビームは垂直方向に発信されるが、その一部が断層スライス面SL#(n)内のP点の方向にも伝播し、P点で反射された超音波がR0点に対応する点R1で受信される。合成開口原理の整相加算は、R0での受信信号とR1での受信信号とを、それぞれ発信からP点で反射して受信するまでの伝播時間に相当する受信時間のずれを調整して加算すれ
ば実現できる。
【００４８】
例えば、断層スライス面SL#(n)で点Ｐの画像を構成する事を考える。この際に、S0、R0の一次元位置でトランスデューサ素子により得られた信号に加え、S1、R1の位置の信号にそれぞれ伝搬時間に相当する受信時間のずれを調整して加算すれば、二次元アレイと同等に断層スライス面垂直方向の分解能を向上できる。なお、ここでは受信点が４つの例を用いて説明するが、受信点がより多数になっても原理は同様である。整相加算のときは、最短伝搬距離S0-Pを基準に、R0、S1、R1の位置で受信された信号にそれぞれの伝搬距離、R0-P、S1-P、R1-Pの差分を超音波が伝搬する時間を遅延として与えればよい。今後合成開口により画像を構成する目標点Pを合成開口の焦点と称することにする。
【００４９】
略一次元アレイプローブによりS0、R0位置での信号が取得された後、プローブを機械走査してS1、R1位置での信号を取得する。その際、第一の整相加算手段６は、まずS0、R0位
置での信号の整相加算を行い、次いでS１、R１位置での信号の整相加算を行う。前者は伝搬距離S0-Pを基準にR0位置での信号に遅延を与え、後者は伝搬距離S1-Pを基準にR1位置での信号に遅延を与える。その後第二の整相加算手段９でこれらの結果に合成開口に基づく整相加算を行えばよい。
【００５０】
より詳しく言えば、第一の整相加算手段６で行われたS１、R１位置での信号の整相加算は伝搬距離S1-Pを基準に行われたものであり、S0、R0位置での信号の整相加算は伝搬距離S0-Pを基準に行われたものである。よって、前者の加算結果に伝搬距離S1-PとS0-Pの差分に対応する超音波伝搬時間を遅延として与えたのち後者に加算すれば、伝搬距離S0-Pを基準として４点での信号に整相加算が行われる。
【００５１】
このとき、点S1から断層スライス面SL#(n+1)内の垂直方向に、S1からPまでと同じ距離
の点Qを考える。この場合、点S1,P,R1からなる三角形と、点S1,Q,R1からなる三角形とは
明らかに合同だから、S1からP点を経由してR1に到達する時間とS1からQ点を経由してR1に到達する時間は同じになる。この関係は、R1位置のトランスデューサ素子だけでなく、同じ略一次元トランスデューサアレイの他のトランスデューサ素子に関しても同じである。したがって、断層スライス面SL#(n+1)の位置において、P点を焦点とした１次元整相加算
結果とQ点を焦点とした整相加算結果とは全く同じ加算信号となる。したがって、P点に対する２次元の整相加算では、まず断層スライス面ごとに整相加算を行って点Pと点Qの整相加算信号を求め、次にエレベーション方向に整相加算を行って点Pと点Qの整相加算信号を加算すれば良いことがわかる。
【００５２】
特に第一の整相加算手段６で受信ダイナミックフォーカスを行うようにすれば、略一次元トランスデューサアレイの配列方向の整相加算に関しては、目標点の高さに応じておのおのの断層スライス面で行われている。例えば、R0位置およびR1位置からの信号は、それぞれ点Ｐ、点Ｑの高さに応じて遅延が与えられており、それぞれS0位置およびS1位置からの信号と加算されていることになる。このため、第一の整相加算手段６で行う遅延処理は、第二の整相加算手段９で行う遅延処理とは独立に行うことができる。よって、第一の整相加算手段６で整相加算された超音波受信ビーム信号２９をこの断層スライス面での走査線信号としてメモリ手段７に格納する。その後プローブ１を移動し異なる断層スライス面で取得した超音波受信ビーム信号２９との間で第二の整相加算を行うことで、上記のような合成開口効果を得ることができる。
【００５３】
図４（ｂ）に、上記のようにして第一の整相加算手段６より得られた複数の超音波受信ビーム信号２９が、断層スライス面SL#(n)とSL#(n+1)上にラスタ走査形式で走査線を形成している様子を示す。図４（ａ）に即して言えば、略一次元トランスデューサアレイをS0（を含む位置）からS1へ走査させながら、第一の整相加算手段６により断層スライス面上の走査線に相当する超音波受信ビーム信号２９が取得される。次いで同様にトランスデューサアレイをS2（不図示）に移動させながら、断層スライス面SL#(n+1)上の走査線に対する信号を取得する。
【００５４】
図４（ｂ）中、LS0、LS1は上記点S0、S1の位置に対応する走査線信号を表し、その信号上に点Ｐ、点Ｑに対応する超音波エコー部分SP、SQが存在する。LS0、LS1に示す走査線の位置は、プローブ１の移動に伴って平行移動された位置にあり、これをプローブ機械走査に応じた断層スライス面上で対応する走査線と呼ぶことにする。SP、SQは第一の整相加算手段６により断層スライス面方向の開口について受信ダイナミックフォーカスの整相加算がされている。受信ダイナミックフォーカスを行っているため、超音波受信ビーム信号２９が形成する走査線信号LS0、LS1での深さ方向に対応する時間的な位置は、おのおの長さS0-P、S1-P=S1-Qを音速cで割ったものの２倍に対応している。S1-Qは、点S1、S2位置間の長さ（すなわち断層スライス面SL#(n)とSL#(n+1)の間隔）と、S0-Pの長さとから幾何学的
関係により求められる。このため、走査線信号LS0上の任意の位置のSPに対応する走査線
信号LS1上のSQの位置が決められれば、その二者が一致するように走査線信号LS1に遅延を与えればよい。このように、LS0上での任意のSPに対応するLS2上でのSQに遅延をかけながら加算していくことで、エレベーション方向にも受信ダイナミックフォーカスを行うことができる。
【００５５】
第二の整相加算手段９では、第一の整相加算手段６から出力する超音波受信ビーム信号２９に対して、断層スライス面上で対応する走査線の走査線信号をなす複数の超音波受信ビーム信号２９を選択し、整相加算を行えばよい。このときに与える遅延は断層スライス面の間隔と焦点の深さ方向位置によって決定される。
ここでは説明を簡単にするために、合成開口の焦点Ｐの位置を断層スライス面の上にあるとして説明を加えたが、合成開口の焦点Ｐは断層スライス面の上になくともよい。即ち合成開口の焦点は略一次元トランスデューサの電子走査によって取得される各断層スライス面の間、または断層スライス面を外れた位置にあってもよい。この場合にも、焦点Ｐと各断層スライス面の位置から幾何学的関係を使ってエレベーション方向の第二の整相加算が行える。
【００５６】
本発明では、このように、多数の信号に遅延を与えて加算する処理を、まず略一次元配列に行う。そして、その結果に対する遅延と加算処理をエレベーション移動方向に行うという、二段の整相加算手段を有する構成である。したがって、一般の二次元アレイを用いる場合はもとより、すべての受信信号をメモリに格納したのち合成開口を行う場合に比べても、リアルタイム処理のための回路規模を抑制し小さくすることができる。
【００５７】
（第一の制御フェーズ）
第一の制御フェーズ中における合成開口の詳細について、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）を用いて説明する。第二の整相加算は各断層スライス面の位置と対象点の位置で決まるため、図にはプローブ１の移動を行うエレベーション方向と被検体の深さ方向で作る断面への射影図を示す。本実施例において、第一の制御フェーズは、後述する第三の制御フェーズと並んで、従来の合成開口処理ではデッドゾーンとなっていた領域の断層スライス画像データである撮像面を求める期間である。
ここで、本発明における、デッドゾーンについて説明する。デッドゾーンとは、従来のように、第二の整相加算の遅延パターンを固定したままで機械走査方向に第二の整相加算をしていった場合に、合成開口されていない領域（第二の整相加算による高分解能な断層スライス画像データが生成できない領域）のことを称する。つまり、機械走査の位置に関わらず、第二の制御フェーズのみを行って第二の整相加算を行った場合において、デッドゾーンはＭ枚の断層面に対応する超音波受信ビーム信号を用いて整相加算されていない領域である。なお、機械走査方向に第二の整相加算を行う際に使用する断層面の枚数をＭ枚とする。
【００５８】
図中、SL#(0)〜SL#(8)は、プローブ１の位置に対応した断層スライス面である。FP1〜FP3は、合成開口の対象として焦点を与える焦点P1〜P3の乗る撮像面である。以降の説明において、撮像面とは、合成開口により生成される断層スライス画像データの意味として用いる。プローブ１の機械走査に伴って断層スライス面が決まる。特に、断層スライス面SL#(0)をプローブ機械走査開始位置とする。
符号４０は、第二の整相加算手段９で与える遅延量を求めるための超音波伝搬経路である。符号４１は、超音波伝搬時間が同一となる点を結んだ補助線である。またメモリ手段７へ格納される超音波受信ビーム信号２９を、丸記号を用いて概念図的に表わす。それぞれの丸記号は、各断層スライス面内の走査線信号に対応する複数の超音波受信ビーム信号２９を一括して表す。ここでは機械走査は連続であるものとして説明をする。
【００５９】
図１０（ａ）は、プローブ機械走査の開始後、所定枚数のＭ枚の組み合わせの断層スライス面に対応する超音波受信ビーム信号２９が格納され、処理が第一の制御フェーズへ移った段階をあらわす。所定枚数Ｍはエレベーション方向に合成開口を行う際に使用する断層スライス面の面数にとればよく、エレベーション方向合成開口での開口の大きさと断層スライス面のピッチによって決定される。一般に、Ｍが大きいほど合成開口効果での分解能が高くなるが、第二の整相加算手段９の処理が増加する。この例ではＭ＝５とする。
断層スライス面のピッチ間隔が細かいほどエレベーション分解能が向上するが、一方で全体の撮像時間が増加する。またここでは、断層スライス面のピッチ間隔は等間隔であるとする。これはプローブ１の機械走査の速度を均一にし、また後段の画像信号化手段１２での処理後に画像メモリ１３に格納する３Ｄ画像データのエレベーション方向ピッチを均一に構成するのに好ましい構成で、その後の画像処理にも好適なデータ生成が行える。ただし、撮像領域の部分的な分解能を上げるなどの目的で断層スライス面のピッチ間隔を制御手段１０により変化させても構わない。
【００６０】
図１０（ａ）では、メモリ手段７には、SL#(0)〜SL#(4)の５面の断層スライス面に対応する複数の超音波受信ビーム信号２９が格納されている。図１０（ｂ）、図１０（ｃ）では、プローブ１を移動しながら取得された各々の断層スライス面に対応する複数の超音波受信ビーム信号２９を、次々とメモリ手段７に格納していく段階を示す。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）において、プローブ１の移動に応じて新たに取得され、格納された超音波受信ビーム信号２９は、黒色の丸記号で表示されている。第二の整相加算手段９には、選択回路８により選択された断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)に対応する超音波受信ビーム信号２９が入力される。同時に遅延パターン組格納メモリ１１に格納された遅延パターンから図１０（ａ）〜図１０（ｃ）の時相に応じた遅延パターンが選択され、第二の整相加算手段９で第二の整相加算が行われる。
【００６１】
遅延パターンは以下のように決定、選択される。
図１０（ａ）において、FP1は合成開口により合成される撮像面であり、特に図１０（
ａ）は第二の整相加算手段による整相加算が開始される時相であるので、この面が撮像開始面に相当する。FP1のエレベーション方向位置は取得する撮像範囲によって決定される
。図に示すように、撮像面を機械走査範囲外にとることができる。同様に、FP2,FP3はそ
れぞれ、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）の時相で合成開口によって合成される撮像面である。FP1〜FP3のエレベーション方向間隔は、断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)のピッチに一致させる。これは後述の第二の制御フェーズ中に得られる撮像面の間隔と整合がとれた間隔で画像データを作成するのに適しており、エレベーション方向分解能や画像データ利用に好ましい構成である。ただし、これ以外の間隔を用いてもよい。
【００６２】
まず、図１０（ａ）においてFP1上の焦点P1にフォーカスを合わせる整相加算処理につ
いて説明する。断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)上の、P1に対応する走査線に基づいて整相加算処理を行う。焦点P1はFP1上にあり、かつ、断層スライス面上の走査線をプローブ１
の移動する向きと逆向きに平行移動した線上にある。P1が乗っているこの線を、FP1上の
撮像ラインと呼ぶことにする。
【００６３】
超音波伝搬経路４０は、SL#(0)〜SL#(4)上で断層スライス面の対応する走査線を作成する際の、超音波開口中心から焦点P1までの各々の超音波の伝搬経路を示す。その長さは、SL#(0)〜SL#(4)のそれぞれとFP1の垂直距離を底辺、焦点P1の高さを高さとする直角三角
形の斜辺の長さとして幾何学的に求められる。エレベーション方向の整相加算はSL#(0)〜SL#(4)上での断層スライス面の対応する走査線上の信号に対し、超音波伝搬経路４０の各経路の伝搬時間の差を相殺するように遅延を与えて加算することで行われる。
補助線４１は焦点P1を中心とする円である。超音波伝搬経路４０の各経路とこの円の交点を基準として、各超音波伝搬経路長の差異が幾何学的に計算できる。伝搬経路帳の差異
と音速ｃを用いて、SL#(0)〜SL#(4)上での断層スライス面の対応する走査線に与える遅延量が求まる。この遅延量を用いることで焦点P1に対する整相加算が行える。撮像面FP1上
の焦点P1の高さを変えていくと、撮像ライン上の各点に関して整相加算された信号が得られる。
【００６４】
プローブ１の走査方向は、断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)の略垂線方向である。このため、断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)ごとに、撮像面FP1上の撮像ラインに対応する走査線
を選択し、選択した走査線群に遅延量を与えて整相加算を行うと、撮像ライン上の各点に対する整相加算信号が得られる。ここで得られた整相加算信号は、撮像面FP1の各撮像ラ
イン上の各点に対して断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)を用いてエレベーション方向に合成開口を行ったものとなっている。
このとき与える遅延量は、撮像ライン上での焦点Ｐの高さと、走査線がSL#(0)〜SL#(4)のどの断層スライス面上のあるかによって決定される。同一断層スライス面の走査線に対しては同じ遅延量の組を用いることができる。この焦点の高さと断層スライス面によって決まる遅延量の組を遅延パターンとして遅延パターン組格納メモリ１１に格納しておけばよい。第一の制御フェーズでは、第二の整相加算手段９の遅延パターンを、プローブ１の走査位置に応じて遅延パターン組格納メモリ１１より選択する。選択した遅延パターンを第二の整相加算手段９で処理を行う。
【００６５】
以上のようにして撮像面FP1上の撮像ライン上の各点に対する合成開口された整相加算
信号が得られる。得られた整相加算信号は画像信号化手段１２で画像信号化され、画像メモリ１３へ格納される。これにより画像メモリ１３には撮像面FP1上に対応した合成開口
された断層スライス画像データが格納される。
【００６６】
図１０（ｂ）、図１０（ｃ）の場合も同様である。すなわち、プローブ１の機械走査に伴ってそれぞれ撮像面FP2、FP3にとった時の遅延パターンを断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)と撮像面FP2、FP3の幾何学的配置より計算しておく。そして計算結果を遅延パターン組格納メモリ１１に格納しておく。プローブ１が移動して図１０（ｂ）、図１０（ｃ）の時相になった時点で、制御手段１０は遅延パターン組格納メモリ１１よりおのおのの遅延パターンを第二の整相加算手段９へ与える。エレベーション方向に整相加算を行った結果は、撮像面FP2,FP3に対応した合成開口された断層スライス画像データとして、画像メモリ
１３に格納される。
【００６７】
上記の方法により、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、プローブ１の機械走査にともなって撮像面FP1〜FP3上の合成開口が行われる。その結果得られた信号値が画像信号化手段１２で画像信号に変換され、それぞれ撮像面FP1〜FP3に対する断層スライス画像データとして画像メモリ１３に格納されていく。このように、遅延パターンを変化させて第二の整相加算を行うことにより、デッドゾーンに位置する断層面上の第二の整相加算信号を生成できるため、デッドゾーンを低減することができる。撮像面FP1〜FP3の設定の仕方、また撮像面上での画像ラインの設定の仕方などは画像データの取り扱いによって任意である。ただし、プローブ１の機械走査のピッチや断層スライス面での超音波ビームの電子走査のピッチに合致させ、後段の画像処理手段１４で所望の画像のピクセルまたはボクセルに一致させるのが好ましい。
【００６８】
（第二の整相加算手段の具体的構成例）
図４（ｃ）を用いて、第二の整相加算手段の処理をより詳しく説明する。図中のFPは、エレベーション方向の合成開口整相加算を行う目的の撮像面である。FLは、撮像面FP上の対象とする撮像ライン、F0は撮像ライン上の焦点である。本図は図４（ｂ）と同様にプローブ１がエレベーション方向に連続移動しながら、断層スライス面を順に、・・・、SL#(n-1)、SL#(n)、SL#(n+1)、・・・、と出力する時に出力される超音波受信ビーム信号２９
の走査順を示したものである。
【００６９】
図中の各断層スライス面の内部では、実線で示した超音波発信ごとの超音波受信ビーム信号２９が電子走査によりラスタ走査順に計算出力され、エレベーション方向には一定周期で断層スライス面が計算出力される。この結果、各断層スライス面内の焦点に対応する特定位置a,b,cのエコー信号は、一定周期ごとに出力されることになる。よって、メモリ
手段７に格納された超音波受信ビーム信号２９から断層スライス面間隔に対応する上記一定周期の出力に遅延を与え加算を行っていけばよい。計算結果は対応する撮像ラインFL上の焦点像F0として得られる。
【００７０】
第一の制御フェーズでは、第二の整相加算手段９への入力信号の組が固定され、選択回路８は超音波受信ビーム信号２９のうち必要な断層スライス面（上記の例ではSL#(0)〜SL#(4)）分のデータを第二の整相加算手段９へ入力する。
図６に、第二の整相加算手段９の好ましい構成例を示す。第二の整相加算手段９は、スライス遅れ回路９０と整相加算回路９１を有する。スライス遅れ回路９０は、それぞれ一つの断層スライス面分の超音波受信ビーム信号２９を格納するメモリ９００〜９０３からなる。整相加算回路９１は、遅れ調整回路９２と加算回路９３からなる。選択回路８で選択された連続する複数の超音波受信ビーム信号２９は、断層スライス面に従ってスライス遅れ回路９０のメモリ９００〜９０３に格納される。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示した第一の制御フェーズでは、SL#(0)〜SL#(4)上の走査線に関する超音波受信ビーム信号２９が、取得された順にメモリ９００〜９０３に格納される。
【００７１】
その後メモリ９００〜９０３から順次データを読み出すと、図４（ｃ）のa,b,cで示す
ように連続するスライス面の同じ位置のエコー信号が並列に出力できることになる。遅れ調整回路９２は、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）の時相に応じて遅延パターン組格納メモリ１１より遅延パターンを選択し、各断層スライス面の走査線に沿って超音波受信ビーム信号２９に遅延を加える。加算回路９３は、各断層スライス面からの信号を加算する。上記の処理を走査線ごとに繰り返すことで、撮像面の各撮像ライン上での整相加算結果が得られる。
【００７２】
なお、加算回路９３による加算は第一の整相加算手段６の加算回路２８と同様に、入力信号ごとに重みをつけて加算するというアポダイジング処理（アポダイゼーション）を含めることもできる。アポダイジング処理は、受信開口を制御したり周辺からの干渉波の影響を減らしたりする効果がある。この重みは目的に応じて固定でも良いし受信時刻に応じて変化するようにしても良い。
【００７３】
この実施例では、断層スライス面走査の繰り返しピッチが一定であることを仮定して、スライス遅れ回路を一定時間の遅れ回路としている。しかし、何らかの理由により繰り返しピッチが乱れたり無駄時間が発生したりする場合には、スライス遅れ回路の起動と停止を適切に制御する手段を追加して、常に連続する断層スライス面の同じ位置のエコー信号が並列に出力できるようにすることができる。また、スライス遅れ回路９０と遅れ調整回路９２はどちらも遅延時間を調整する回路なので、統合して一つの遅れ調整回路としたり、遅延時間の分割方法を種々に変えて実施したりすることも可能である。しかし、これらの変形は単なる設計事項であり、本発明の主旨を変えるものではない。また上記説明では、合成開口を行う断層スライス面の数を５とし、図６におけるスライス遅れ回路９０のメモリ９００〜９０３をこれに合わせ４とした。しかしながらこれらの数は一例であり、所望の数値を採用して良い。
【００７４】
（第二の制御フェーズ）
図７を用いて、第二の制御フェーズ中に第二の整相加算手段９でおこなう整相加算処理
による合成開口効果を説明する。
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第一の制御フェーズ図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に続いて、第二の制御フェーズにおいてプローブ１の機械走査に従ったエレベーション方向の整相加算の様子を示す図である。第二の制御フェーズは、従来の合成開口処理で撮像面を求める方法と同様である。
【００７５】
図７（ａ）は、図１０（ｃ）に続いてプローブ１を移動させ、これに応じて撮像面FP4
を設定した状態である。プローブ１の電子走査により取得された断層スライス面上の複数の超音波受信ビーム信号２９が、メモリ手段７へ格納される。第二の整相加算手段９には、選択回路８により選択された断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)上の走査線信号に相当する複数の超音波受信ビーム信号２９が入力される。このとき、断層スライス面SL#(0)〜SL#(4)のうちの真ん中の面の位置に撮像面FP4が設定され、エレベーション方向の開口の略中心上の断面が撮像されるように、第二の整相加算手段９の遅延パターンが設定される。
【００７６】
第二の制御フェーズでは、フェーズのはじめに、第二の整相加算手段９でおこなうエレベーション方向の整相加算のための遅延パターンを遅延パターン組格納メモリ１１から読み込んで設定する。第二の整相加算手段９が、この遅延パターンを用いてエレベーション方向の整相加算を行うことで、撮像面FP4上での各撮像ライン上での整相加算結果が得ら
れる。得られた結果は画像信号化手段１２で画像信号に変換され、撮像面FP4に対する合
成開口された断層スライス画像データとして画像メモリ１３に格納される。
【００７７】
プローブ１が移動して図７（ｂ）の時相になった時点でも同様に、プローブ１の電子走査により取得された断層スライス面上の複数の超音波受信ビーム信号２９がメモリ手段７へ格納される。このとき、制御手段１０からの制御により、選択回路８に第二の整相加算回路９への入力信号（超音波受信ビーム信号）が選択しなおされる。すなわち、メモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９のうち特定の複数の超音波受信ビーム信号が選択回路８で選択され、第二の整相加算手段９へ入力される。図７（ｂ）の場合、断層スライス面SL#(1)〜SL#(5) 上の走査線信号に相当する複数の超音波受信ビーム信号
２９が選択される。
【００７８】
図６の構成例に従えば、選択回路８で選択された連続する複数の超音波受信ビーム信号２９は、断層スライス面SL#(1)〜SL#(5)の順に、スライス遅れ回路９０のメモリ９００〜９０３に格納される。メモリ９００〜９０３から順次データを読みだし、スライス遅れ回路９０と遅れ調整回路９２で所定の遅延パターンが与えられ、撮像面FP5上の各撮像ライ
ン上に対応する整相加算結果が得られる。結果は画像信号化手段１２で画像信号に変換され、撮像面FP5に対する合成開口された断層スライス画像データとして画像メモリ１３に
格納される。
【００７９】
プローブ１をさらに移動させた状態を示す図７（ｃ）でも同様に、撮像面FP6に対する
断層スライス画像データが画像メモリ１３に格納される。このような処理を続けることで、最初に設定された同一の遅延パターンを、異なる断層スライス面間での整相加算に適用して合成開口を行うことが可能になる。合成開口処理により得られた断層スライス画像データは、順次画像メモリ１３に格納される。同一の遅延パターンを用いることで、合成開口される受信ビームパターンのエレベーション方向の形状は同じになる。また、第二の整相加算に入力する複数の超音波受信ビーム信号２９の断層スライス面をずらしていくことでエレベーション方向に走査された合成開口画像が得られる。
【００８０】
本実施例では、撮像面FP4〜FP6は等間隔としており、それぞれ断層スライス面SL#(2)〜SL#(4)に一致させた構成をとっている。かかる構成をとることで、プローブ１の機械走査と作成される合成開口断層画像の撮像面が一致し、制御手段１０で行う制御や画像処理手
段１４で行う画像再構成が簡便なものとなる。ただし、撮像面の位置はこの構成に限られることはない。撮像面の位置は断層スライス面の間の位置にとることもでき、とくに偶数面の断層スライス面を用いて第二の整相加算を行う場合には、撮像面を整相加算を行う断層スライス面の中間位置にとることが好ましい。
また、第二の制御フェーズを開始する時点での撮像面FP4の位置を、合成開口される断
層スライス面SL#(0)〜SL#(4)のうちの真ん中の面の位置である断層スライス面SL#(2)と一致させている。その結果、合成開口される受信ビームパターンのエレベーション方向の対称性を上げている。これにより合成開口される画像のエレベーション方向の均一性が増す。ただし、第二の制御フェーズにおいて使用する第二の整相加算用の遅延パターンを一定にたもつ構成をとるならば、撮像面と合成開口される複数断層スライス面の位置関係はこれに限られるものではない。
【００８１】
（第三の制御フェーズ）
第二の制御フェーズを行っていき、プローブ１の機械走査が走査終了点に達した後に第三の制御フェーズに移行する。複数の断層スライス面に対応する複数の超音波受信ビーム信号２９を第二の整相加算手段９への入力信号として固定する。そして、遅延パターン組格納メモリ１１から選択する遅延パターンを変化させつつ、合成開口を行う撮像面を移動させながら画像データを取得し、取得領域が被検体の所定の領域に達した時点で全処理を終了する。この過程は、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）を用いて説明した第一の制御フェーズの過程を、エレベーションプローブ進行方向と逆方向に行うものである。
【００８２】
ただし、プローブ１の移動は撮像走査終了点に達した時点で終了しても構わない。プローブ機械走査のプローブ移動を第二の制御フェーズの終了時に同時に終了し、その後第二の整相加算処理のみを行っていくことで、第三の制御フェーズを継続することができる。すなわち、既にメモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９を用いて、遅延パターン組格納メモリ１１から選択する遅延パターンを変化しながら、合成開口を行う撮像面を移動させ、移動する撮像面でのエレベーション合成開口データを作成する。このとき超音波の送受信を行う電子走査を行って第一の整相加算手段６で新たな超音波受信ビーム信号２９を作成し、メモリ手段７に新たな超音波受信ビーム信号２９を格納していく必要はない。合成開口を行う撮像面を移動するため第二の整相加算手段９で遅延パターンを変化しながら整相加算された出力は、画像信号化手段１２で画像信号に変換され、対応する撮像面の断層スライス画像データとして画像メモリに格納されていく。所定の撮像面までの断層スライス画像データが作成された時点で処理を終了すればよい。
【００８３】
本実施例では、メモリ手段７に格納される複数の超音波受信ビーム信号２９は、合成開口に用いる断層スライス面数（上記説明ではＭ＝５）より第一および第三の制御フェーズにおいて撮像面移動を行う面数（上記説明では３面）分だけ多くとる必要がある。これは、先行して機械走査するプローブ１からの超音波受信ビーム信号２９を取得格納し、同時に第二の整相加算手段９によるエレベーション方向の合成開口整相加算をおこなうためである。ただし、格納しておかねばならない超音波受信ビーム信号２９は合成開口に用いる断層スライス面数（上記説明ではＭ＝５）と第一の制御フェーズおよび第三の制御フェーズで移動する撮像面数分で十分である。そのため、不必要となったメモリの領域に上書きをしていく構成をとることで、メモリ領域を効率的に使用することができる。
【００８４】
（本実施例の効果）
本実施例では、先行して機械走査するプローブ１からの超音波受信ビーム信号２９を取得格納し、プローブ１の位置より機械走査方向に遅れた位置での撮像面をエレベーション方向に順次合成開口していくものとなっている。すなわち、プローブ１の位置で電子走査により取得される断層スライス面より後方の撮像面の走査線が、第二の整相加算手段９により合成開口されて出力される。このような構成で第二の整相加算手段９に対する処理の
制御を第一、第二および第三の制御フェーズに分けて行うことで、プローブ１の機械走査の移動は全機械走査領域に対して一様になる。このため、プローブ１の機械制御に対する制御は単純なものとなり、特に連続走査で一様にプローブ移動を行うのに好適である。このためプローブ走査機構２によるプローブの移動制御が簡便になり、装置構成の複雑化や機械走査時間の無駄を省いた構成にできるという利点を有する。さらに、図１０（ａ）のFP1に示すように、機械走査範囲外へ撮像領域を拡大した広範囲な撮像が可能になる。
本実施例の場合、図４に示したように、第二の制御フェーズにおいて、断層スライス面のうちの真ん中の面の位置に撮像面が設定されるため、デッドゾーンがプローブの機械走査の開始位置と終了位置において生成される。よって、第一の制御フェーズを第二の制御フェーズの前に行い、第三の制御フェーズを第二の制御フェーズの後に行ったが、本発明は上記例に限定されるものではない。デッドゾーンが生成される位置に応じて第一の制御フェーズや第三の制御フェーズを行うと良い。
【００８５】
＜実施例２＞
実施例２は、プローブ１の機械走査をステップ・アンド・リピート方式でおこなう場合に好適な構成である。本実施例は、制御手段１０が行う第一〜第三の制御フェーズに、プローブ１の機械走査におけるプローブ移動停止またはプローブ移動の開始を含む。
【００８６】
図８に、本実施例での制御処理をフロー図で示す。実施例１と共通する装置構成および処理の詳細に関しては、説明を省略する。
ステップＳ８０１〜Ｓ８０５では、実施例１と同様の処理が行われる。具体的には、エレベーション方向の合成開口を行うための所定枚数Ｍの断層スライス面を取得するまで、プローブ１を移動させつつ電子走査を行い、超音波受信ビーム信号２９を取得する。取得された複数の超音波受信ビーム信号２９はメモリ手段７に格納される。メモリ手段７に格納された超音波受信ビーム信号２９が所定枚数Ｍの断層スライス面の走査線に対応するものとなった時点で、第一の制御フェーズへうつる。この時点で、メモリ手段７には、エレベーション方向の合成開口を行うための所定枚数Ｍの断層スライス面の超音波受信ビーム信号２９が格納されている。
【００８７】
（第一の制御フェーズ）
ステップＳ８０６において、プローブ走査機構２でプローブ１の移動を停止する。本実施例の第一の制御フェーズでは、プローブ１の位置を固定し、プローブ１での超音波送受信による電子走査を行わず、メモリ手段７に格納された超音波受信ビーム信号２９を用いて実施例１における第一の制御フェーズと同様の処理を行う。ただし、プローブ１の移動と断層走査線処理は行わない。
【００８８】
ステップＳ８０７において、メモリ手段７に格納された複数の超音波受信ビーム信号２９から、第二の整相加算手段への入力データの組が選択される。ステップＳ８０８において、遅延パターン組格納メモリ１１から遅延パターンが選択される。そしてステップＳ８０９において、第二の整相加算手段９が、エレベーション方向の整相加算（合成開口処理）を行う。整相加算の結果は画像信号化手段１２に出力される。画像信号化手段１２で画像信号化された撮像面上のデータは、画像メモリ１３に格納される。次いで、遅延パターン組格納メモリ１１から新たに選択した遅延パターンを用いて第二の整相加算手段９での整相加算処理を行うことを繰り返す。遅延パターン組格納メモリ１１に格納された遅延パターンを図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示したものと同様に撮像面FP1〜FP3に対応するものとすることで、画像メモリ１３に撮像面FP1〜FP3を構成する走査線を画像化した信号が格納されていく。撮像面を移動するごとに第二の整相加算手段９での整相加算処理を繰り返し、所定の撮像面に対する処理が終了した段階で第二の制御フェーズに移行する。
【００８９】
（第二の制御フェーズ）
ステップＳ８１０において、再度、プローブ走査機構２でプローブ１の移動を開始する。またプローブ１の移動に伴って断層走査線処理、すなわちプローブ１による超音波の送受信および電子走査を行って複数の超音波受信ビーム信号２９を作成し、メモリ手段７に格納する。本実施例では、メモリ手段７に格納される超音波受信ビーム信号２９のデータサイズは、エレベーション方向の合成開口を行うための所定枚数Ｍの断層スライス面に相当するもののみとする。そして、新たな断層スライス面の超音波受信ビーム信号２９が取得されるたびに、メモリ手段７のうち、合成開口が済んで不要となったメモリ領域に上書きする形で書き換えていく。
【００９０】
ステップＳ８１１において、第二の整相加算手段９で使用する遅延パターンが選択、設定される。第二の制御フェーズでは、この遅延パターンが固定である。ステップＳ８１２において、プローブ１の移動および断層走査線処理に伴い、メモリ手段７内に新たに更新された超音波受信ビーム信号２９が入力データ組として選択される。ステップＳ８１３において、第二の整相加算手段９は、選択されたデータに整相加算を行って（合成開口処理）、結果を画像信号化手段１２に出力する。画像信号化手段１２で画像信号化された撮像面上のデータは画像メモリ１３に格納される。画像メモリ１３には撮像面図７に示したFP4〜FP6と同様にプローブ１の移動に対応した撮像面上の画像走査線データが格納されていく。続いてステップＳ８１４において、プローブ１の移動に伴う断層走査線処理を継続する。
【００９１】
（第三の制御フェーズ）
ステップＳ８１５において、プローブ１の機械走査が走査終了点に達したときに、プローブ走査機構はプローブ機械走査を停止する。続いてのステップＳ８１６〜Ｓ８１８の処理は第一の制御フェーズの処理と同様であり、デッドゾーンの撮像面や、場合によっては機械走査範囲外の撮像面が作成される。
【００９２】
本実施例では、メモリ手段７に格納される超音波受信ビーム信号２９が、エレベーション方向の合成開口を行うための所定枚数Ｍの断層スライス面に対応するもののみで済む。そのため、実施例１のように各撮像面の処理に先行する機械走査のプローブ１の断層走査線処理のデータを格納する必要がない。したがってメモリ手段７の構成をより小さくし、コストを抑制することが可能である。
特にプローブ１の機械走査をステップ・アンド・リピート方式でおこなう場合には、制御手段１０で行うプローブ移動の制御と組み合わせて第二の整相加算手段９での処理を行うことで、処理を好適に行うことができる。
【００９３】
＜実施例３＞
実施例３は、制御手段１０が行う第一〜第三の制御フェーズで、超音波エコーの信号を取得するための超音波送信パターン条件が異なる制御を行うものである。さらに本実施例は、プローブ１上のトランスデューサアレイが１.５D、１.７５D、または2Dの構成であり、これらのトランスデューサアレイを用いてエレベーション方向の送信ビームパターンが制御可能となっている。さらに、このエレベーション方向の送信ビームパターンを変更するため、超音波送信パターン条件を用いて制御手段１０が行う第一〜第三の制御フェーズで異なる制御を行うことを特徴とする。
【００９４】
初めに、本実施例のプローブ１を用いたエレベーション方向の送信パターンの変更に関して説明する。本実施例では、略一次元トランスデューサアレイとして、エレベーション方向にもトランスデューサ素子が分割されており、エレベーション方向に独立に超音波送信駆動可能なトランスデューサアレイを用いる。このようなものとして、１.５D、１.７
５D、および2D構成のトランスデューサアレイがあるが、ここでは簡単のため、１.５Dア
レイについて説明を加える。ただし、１.７５D、2Dアレイを用いてもよい。
【００９５】
図９（ａ）に、１.５Dトランスデューサアレイのエレベーション方向断面図を示す。トランスデューサアレイ１６はエレベーション方向に複数（ここでは５つとする）に分割され、中心に対して対称に配列されたトランスデューサ素子が結線され一括して駆動される。ここでは同時に駆動する素子を同一番号で表し、中心素子列を１６０、第一側列の素子列を１６１、第二側列の素子列を１６２で表す。送信手段４は不図示のスイッチング回路を介して１６０、１６１、１６２を独立に駆動でき、スイッチング回路の接続は制御手段１０により超音波送信パターン条件として制御できる。なお、１.５D トランスデューサ
アレイ送信側にはエレベーション方向に超音波を収束する音響レンズを設けてもよい。ただし、エレベーション方向で合成開口を行う本発明では超音波ビームの開口角が大きい方が好ましいため、音響レンズを持たない構成がより好ましい。
【００９６】
図９（ｂ）〜図９（ｄ）には、トランスデューサアレイ１６をスイッチング回路の接続により、条件を変えて駆動した場合のエレベーション方向の開口角の概略図を示す。図９（ｂ）は中心素子列１６０のみ、図９（ｃ）は中心素子列１６０と第一側列の素子列１６１、図９（ｄ）はすべての素子列（中心素子列１６０と第一側列の素子列１６１と第二側列の素子列１６２）を駆動した場合である。
図９（ｂ）に示す中心素子列１６０のみで駆動した場合には、エレベーション方向の駆動実効素子幅が小さいため開口角が大きく、エレベーション方向の広範囲にわたって超音波送信が行わる。一方、送信超音波の音圧密度の強度は弱くなる。図９（ｃ）、図９（ｄ）になるにつれ、駆動素子列が大きくなり、エレベーション方向の駆動実効素子幅が大きくなる。また、開口角は小さくなり、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅が細くなる。
【００９７】
このように、制御手段１０により超音波送信パターン条件としてスイッチング回路の接続を制御し、駆動実効素子幅を変えることで、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を制御できる。
【００９８】
さらに、中心素子列１６０、第一側列の素子列１６１、第二側列の素子列１６２の駆動パルス間に時間遅れを生じさせることで、エレベーション方向に送信ビームを形成できる。例えば、設定した送信フォーカスに対して中心素子列１６０、第一側列の素子列１６１、第二側列の素子列１６２の駆動パルスの位相をそろえることで、エレベーション方向に収束する送信超音波ビームを作成できる。
【００９９】
図９（ｅ）は、このようにして形成した送信超音波ビームの概略図である。このとき、例えば第二側列の素子列１６２の駆動パルスの位相を他の素子列の駆動パルスの位相より若干ずらすことで、意図的に送信超音波ビームの収束を弱めることもできる。図９（ｆ）はこのようにして形成した送信超音波ビームの概略図であり、図９（ｅ）の送信超音波ビームよりも、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅が太くなる。また図９（ｇ）は、送信フォーカスの位置をより近接に設定し、かつ第二側列の素子列１６２の駆動パルスの位相を他の素子列の駆動パルスの位相よりより大きくずらした場合の概略図である。
【０１００】
このように、中心素子列、第一側列、第二側列の駆動パルスをずらし、超音波送信パターン条件として制御手段１０により時間差を与えて制御することで、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を制御できる。
【０１０１】
本実施例は、制御手段１０が行う制御項目の中に、上記のような超音波送信の超音波送信パターン条件を加え、第一〜第三の制御フェーズでこれら超音波送信パターン条件を変えるものである。
すなわち、第一の制御フェーズにおいては、超音波受信ビーム信号２９を取得するために送信する超音波のエレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を太くする超音波送信パターン条件を用いる。また第二の制御フェーズにおいては、超音波受信ビーム信号２９を取得するために送信する超音波のエレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を細くする超音波送信パターン条件を用いる。第三の制御フェーズにおいては第一の制御フェーズと同様の制御を行う。
【０１０２】
エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を太くする超音波送信パターン条件は、図９（ｂ）に示すようなスイッチング回路の接続、あるいは図９（ｇ）に示すような中心素子列、第一側列、第二側列の駆動パルスの時間差でよい。
また、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を細くする超音波送信パターン条件は、図９（ｄ）に示すようなスイッチング回路の接続、あるいは図９（ｅ）に示すような中心素子列、第一側列、第二側列の駆動パルスの時間差でよい。
【０１０３】
このような制御をおこなうと、第一の制御フェーズ時には、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅が太くなる。その結果、図１０（ａ）における撮像面FP1のよ
うに、超音波送信を行うプローブ１より離れた面にも広範囲に超音波が回り込み、その超音波エコー波がプローブ１で受信できる。
また第二の制御フェーズ時には、合成開口に用いる複数の断層スライス面の略中央に撮像面が設定される。この場合には超音波エコーを取得するプローブ位置と撮像面はさほど離れることはないため、第一の制御フェーズ時に比べ送信超音波の回り込みは良好となる。この場合には、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を細くとることで送信超音波ビームの音圧密度の低下を防ぎ、超音波エコー波の全般的なSN比を確保することができる。
【０１０４】
制御手段１０が行う制御に第一の制御フェーズと第二の制御フェーズとで超音波送信パターン条件の異なる制御を行うことを含むことで、各々の制御フェーズにおいて撮像面に対する超音波エコー波のSN比が好適な条件を与えることができる。これにより機械走査に伴う各プローブ位置で好適な合成開口原理に基づく第二の整相加算が行えることとなる。
【０１０５】
本実施例は前記実施例１、実施例２のいずれに組み合わせることも可能である。
また本実施例では、超音波送信パターン条件として、トランスデューサアレイ上の各トランスデューサ素子の駆動パルスに与える遅延条件とエレベーション方向の駆動素子数を用いた。しかし、その他にも、エレベーション方向の送信超音波ビームパターンの幅を制御できる送信条件を制御してもよい。特にエレベーション方向の駆動パルス振幅や駆動パルス幅に変化を与え、トランスデューサ素子から送信する超音波の強度にエレベーション方向へ分布を与える送信アポダイゼーションを行ってもよい。送信アポダイゼーションの条件を第一の制御フェーズと第二の制御フェーズとで違えることで、本実施例と同様の効果を与えることができる。
【０１０６】
さらに１.７５D、2Dアレイを用いた場合には、エレベーション方向に配列したトランスデューサを非対称に駆動できるため、駆動パルスに遅延を非対称に与えることで送信ビームにエレベーション方向の偏角を与えることも可能である。これらの送信条件を第一の制御フェーズと第二の制御フェーズと違えることで、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１：プローブ，２：プローブ走査機構，４：送信手段，５：受信回路，６：第一の整相加算手段，７：メモリ手段，８：選択回路，９：第二の整相加算手段，１１：遅延パターン組格納メモリ，１２：画像信号化手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に超音波を送信し、反射した超音波を受信して受信信号を出力する素子が複数配列した第一の方向に電子走査するプローブと、
前記プローブを、前記素子の受信面と平行な面上における前記第一の方向と交差する第二の方向に機械走査する走査手段と、
前記受信信号を用いて前記第一の方向の整相加算を行い、第一の整相加算信号を生成する第一の整相加算手段と、
前記第一の整相加算信号を前記第二の方向における各位置で断層面毎に格納するメモリ手段と、
前記メモリ手段に格納された第一の整相加算信号のうち、Ｍ枚（Ｍは２以上の整数）の断層面に対応する第一の整相加算信号を選択する選択手段と、
前記選択されたＭ枚の断層面に対応する第一の整相加算信号を用いて前記第二の方向の整相加算を行い、第二の整相加算信号を生成する第二の整相加算手段と、を有し、
前記第二の整相加算手段から出力される前記第二の整相加算信号を用いて、被検体内の情報を画像データとして取得する被検体情報取得装置であって、
前記第二の整相加算手段は、前記プローブの機械走査に伴って、Ｍ枚の前記第一の整相加算信号の組を固定し、遅延パターンを変化させて第二の整相加算を行う第一のケースと、Ｍ枚の前記第一の整相加算信号の組を変化させ、遅延パターンを固定して第二の整相加算を行う第二のケースと、を切り替え、前記第一のケースにより、デッドゾーンに位置する断層面上の第二の整相加算信号を生成する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記デッドゾーンが前記プローブの機械走査の開始位置において生成される場合は、前記第二の整相加算手段は、前記第一のケースの後、前記第二のケースに切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記デッドゾーンが前記プローブの機械走査の終了位置において生成される場合は、前記第二の整相加算手段は、前記第二のケースの後、前記第一のケースに切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記デッドゾーンが前記プローブの機械走査の開始位置及び終了位置において生成される場合は、前記第二の整相加算手段は、前記第一のケースの後に前記第二のケースを行い、前記第二のケースの後に再度、前記第一のケースを行う
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記プローブは、前記第二の方向にも複数の素子が配列されており、駆動する素子を制御することにより、前記第一のケースと第二のケースで形状の異なる超音波の送信ビームを形成する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記第二の整相加算信号を用いて３次元画像データを生成する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１】
被検体に超音波を送信し、反射した超音波を受信して受信信号を出力する素子が複数配列した第一の方向に電子走査するプローブと、
前記プローブを、前記素子の受信面と平行な面上における前記第一の方向と交差する第二の方向に機械走査する走査手段と、
前記受信信号を用いて前記第一の方向の整相加算を行い、第一の整相加算信号を生成する第一の整相加算手段と、
前記第一の整相加算信号を前記第二の方向における各位置で断層面毎に格納するメモリ手段と、
前記メモリ手段に格納された第一の整相加算信号のうち、Ｍ枚（Ｍは２以上の整数）の断層面に対応する第一の整相加算信号を選択する選択手段と、
前記選択されたＭ枚の断層面に対応する第一の整相加算信号を用いて前記第二の方向の整相加算を行い、第二の整相加算信号を生成する第二の整相加算手段と、を有し、
前記第二の整相加算手段から出力される前記第二の整相加算信号を用いて、被検体内の情報を画像データとして取得する被検体情報取得装置であって、
前記第二の整相加算手段は、前記プローブの機械走査に伴って、Ｍ枚の前記第一の整相加算信号の組を固定し、遅延パターンを変化させて第二の整相加算を行う第一のケースと、Ｍ枚の前記第一の整相加算信号の組を変化させ、遅延パターンを固定して第二の整相加算を行う第二のケースと、を切り替え、前記第一のケースにより、デッドゾーンに位置する断層面上の第二の整相加算信号を生成する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記デッドゾーンが前記プローブの機械走査の開始位置において生成される場合は、前記第二の整相加算手段は、前記第一のケースの後、前記第二のケースに切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記デッドゾーンが前記プローブの機械走査の終了位置において生成される場合は、前記第二の整相加算手段は、前記第二のケースの後、前記第一のケースに切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記デッドゾーンが前記プローブの機械走査の開始位置及び終了位置において生成される場合は、前記第二の整相加算手段は、前記第一のケースの後に前記第二のケースを行い、前記第二のケースの後に再度、前記第一のケースを行う
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記プローブは、前記第二の方向にも複数の素子が配列されており、駆動する素子を制御することにより、前記第一のケースと第二のケースで形状の異なる超音波の送信ビームを形成する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記第二の整相加算信号を用いて３次元画像データを生成する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６１５６３（Ｐ２０１２−１６１５６３Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０９５（Ｐ２０１１−２６０９５）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]