JP7655872B2 - 超音波撮像装置、および、信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を用いて被検体内の画像を撮像する超音波撮像技術に関する。

超音波撮像技術とは、超音波（聞くことを意図しない音波、一般的には２０ｋＨｚ以上の高周波数の音波）を用いて人体をはじめとする被検体の内部を非侵襲的に画像化する技術である。

超音波撮像装置による超音波の送受信は、有限の開口径を持つ超音波素子アレイによって行われるため、開口部のエッジによる超音波の回折の影響を受け、方位角方向の分解能を向上させることが難しい。そのため、適応ビームフォーマや、開口合成などの新しい整相方式が提案されている。

特許文献１には、集束型送信を行う超音波撮像技術において、仮想音源法を改良した方法を用いて、開口合成を行う技術が開示されている。具体的には、超音波ビームのエネルギが焦点に収束する領域（特許文献１の図２の領域A）では、焦点を仮想音源とみなして開口合成を行い、その周辺の超音波エネルギが拡散する領域（領域B,C）では探触子の端部から球面波が放射されたとみなして開口合成を行う。

一方、特許文献２には、２種類以上の遅延時間によって受信信号をそれぞれ遅延加算する２以上の遅延加算部を備えた超音波撮像装置が開示されている。第１の遅延加算部は、超音波素子から送信された送信ビーム（干渉波）から生じた受信信号を整相する第１の遅延時間によって遅延加算する。第２の遅延加算部は、送信ビームとは位相の異なる回折波（球面波）から生じた受信信号を整相する第２の遅延時間によって受信信号を遅延加算する。第１および第２遅延加算部がそれぞれ遅延加算した後の信号は合成される。

特開平１０－２７７０４２号公報 国際公開第２０１６／１２５５０９号

特許文献１の技術は、送信間で開口合成を行う技術であり、１回の送信のみでは、高精度な画像を得ることはできない。

特許文献２の技術は、２種類以上の遅延時間によって受信信号をそれぞれ遅延させた後加算するため、一つの超音波素子に対して、２以上の遅延回路を設置する必要があり、回路規模が増大する。

発明の目的は、回路規模を抑制しながら、被検体の深さ方向に複雑に伝搬していく超音波によって生じた受信信号を、効率よく整相加算して、より高解像度な画像を生成することにある。

本発明の超音波撮像装置は、接続されている超音波素子アレイの複数の超音波素子からそれぞれ、所定の送信焦点に集束するように位相を遅延させた超音波を被検体に対して送信させる送信ビームフォーマと、超音波の送信を受けた被検体から超音波素子アレイに戻った超音波を、超音波素子アレイの複数の超音波素子が受信して出力する受信信号を、被検体内に設定した受信焦点ごとに受信ビームフォーミングして整相信号を生成する受信ビームフォーマとを有する。受信ビームフォーマは、受信信号を遅延させる遅延回路と、加算回路と、位相補償回路とを含む。遅延回路は、複数の超音波素子が出力した受信信号をそれぞれ受信焦点の深度に応じた所定の遅延量で遅延させる。加算回路は、遅延回路が遅延後の受信信号を加算して整相信号を生成する。位相補償回路は、遅延回路が遅延させた受信信号、または、整相信号を分岐させ、分岐させた受信信号または整相信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせた位相補償後信号を生成し、分岐前の受信信号または整相信号と加算する。

本発明によれば、送信ビームだけでなく、複数の超音波素子からそれぞれ送信され、被検体の深さ方向に複雑に伝搬していく球面波によって生じた受信信号を、効率よく整相加算して、より高解像度な画像を生成する装置を、回路規模を抑制しながら提供することができる。

第１実施形態の超音波撮像装置の構成を示すブロック図。 （ａ）第１実施形態の受信ビームフォーマの構成を示すブロック図、（ｂ）比較例の受信ビームフォーマのブロック図。 送信ビーム３１０の形状および波面と、球面波とを示す説明図。 図１の位相補償回路の構成を示すブロック図。 第１実施形態の深度に対する遅延時間を表す遅延曲線の一例を示すグラフ。 第１実施形態の超音波撮像装置の撮影時の各部の動作を示すフロー図。 第２実施形態の受信ビームフォーマの構成を示すブロック図。 第２実施形態の深度に対する遅延時間を表す遅延曲線の一例を示すグラフ。 第３実施形態の受信ビームフォーマの構成を示すブロック図。 第４実施形態の受信ビームフォーマの構成を示すブロック図。 第５実施形態の深度に対する遅延時間を表す遅延曲線の一例を示すグラフ。 第５実施形態の深度に対する遅延時間を表す遅延曲線の一例を示すグラフ。 第５実施形態の深度に対する遅延時間を表す遅延曲線の一例を示すグラフ。 （ａ）理想的な点像を示す画像、（ｂ）比較例の超音波画像、（ｃ）～（ｅ）第１実施形態の超音波撮像装置で撮影した超音波画像。

本発明の一実施形態の超音波撮像装置について説明する。

＜＜＜第１実施形態＞＞＞
まず、第１実施形態の超音波撮像装置１００について図１～図６を用いて説明する。図１は、超音波診断装置の構成を示す図であり、図２は、受信ビームフォーマの構成を示す図である。

図１に示すように、本実施形態の超音波撮像装置１００は、超音波撮像装置本体１０２、および、超音波撮像装置本体１０２に接続された超音波素子アレイ１０１を備えた超音波探触子１１６を含む。超音波素子アレイ１０１は、複数の超音波素子をアレイ状に配列した構成である。超音波素子アレイ１０１において、送信に用いる複数の超音波素子（チャンネル）を送信チャンネルとも呼び、受信に用いる複数の超音波チャンネルを受信チャンネルとも呼ぶ。

超音波撮像装置本体１０２の要部について、図１および図２を用いて説明する。超音波撮像装置本体１０２は、送信ビームフォーマ１４、受信ビームフォーマ１３、位相補償回路コントロールユニット１７、位相シフト量格納部１８、送受分離回路１０、ＡＤ変換器２０１、画像化処理部１５、制御部１１、画像表示部１６およびコンソール１２を備えている。

受信ビームフォーマ１３は、本実施形態では、遅延回路２１と、位相補償回路２２と、加算回路２３とを含む。

複数の超音波素子（受信チャンネル１０６）からそれぞれ出力された受信信号s1は、ＡＤ変換器２０１でデジタル信号に変換される。受信ビームフォーマ１３の遅延回路２１は、デジタル信号に変換後の受信信号s1を、受信焦点２０の深度に応じて受信チャンネル１０６ごとに予め定めた遅延時間によってそれぞれ遅延させる。具体的には受信信号s1はメモリ２１ａからの読み出しタイミングによって制御された粗い（低い）時間分解能の遅延処理と、補間回路２１ｂによる補間処理によって実現される高い時間分解能の遅延処理とを施すことで、遅延させた複数の受信信号s2を生成する。たとえばメモリ２１ａからの読み出しタイミングで音波の波長程度以上の時間分解能で遅延処理を行い、補間回路２１ｂによる補間処理により、音波の波長の数倍未満の高い分解能での遅延処理を行う。

位相補償回路２２は、遅延回路２１中のメモリ２１ａから読みだされた直後の複数の受信信号s100のうち１以上の受信信号s100を分岐させ、分岐させた１以上の受信信号s100の位相を所定量シフトさせることにより、位相補償後の受信信号s3を生成する。位相シフト量は、位相補償回路コントロールユニット１７からの読み出し指示に応じて、位相シフト量格納部１８に予め格納されている受信焦点２０の深度ごとの位相シフト量を読み出して、位相補償回路２２に設定する。図２の例では、位相補償回路２２は、遅延回路２１中のメモリ２１ａから読みだされた粗い時間分解能で遅延が施された全ての受信信号s100を分岐させ、それぞれ位相シフトさせて位相補償後の受信信号s3を生成している。

加算回路２３は、遅延回路２１がそれぞれ遅延させた複数の受信信号s2と、位相補償回路２２が生成した１以上の位相補償後の受信信号s3とを加算して、整相信号s4を生成する。

このように、本実施形態では、遅延回路２１中のメモリ２１ａから読みだされた直後の受信信号s100の位相をシフトさせることにより、異なる複数種類の遅延時間で遅延させたのとほぼ同様の受信信号s2、s3を、一つの遅延回路２１と、位相補償回路２２で生成することができる。位相補償回路２２は、メモリ２１ａからの読み出し処理が省けるため、その分のメモリが省けるのみならず、信号処理のための物理的な処理ラインを回路中に用意する必要がなくなるため、遅延回路２１のフル構成を複数遅延処理の数の分だけ複数用意するよりも簡素な回路構成で実現できる。よって、被検体９０の深さ方向に複雑に伝搬していく超音波によって生じた受信信号を、複数種類の遅延時間を用いて整相加算した場合とほぼ同様の効果を、回路規模を抑制しながら達成し、高解像度な画像を生成することができる。

以下、本実施形態の超音波撮像装置１００について詳しく説明する。

送信ビームフォーマ１４は、接続されている超音波素子アレイ１０１の複数の超音波素子（送信チャンネル１０５）にそれぞれ送信信号を出力する。送信チャンネル１０５は、送信信号を超音波に変換して被検体９０に送信する。

このとき、送信ビームフォーマ１４は、各送信チャンネル１０５から送信される超音波（球面波）３０１～３０６等が相互に干渉して、図３のように所定の深さの送信焦点３０において集束するように、送信信号の位相を所定量ずつ遅延させる。これにより、所望の深さの送信焦点３０で集束する送信ビーム（干渉波）３１０を被検体９０に照射することができる。なお、図３に示すように、各送信チャンネル１０５から送信された超音波（球面波）３０１～３０６等は、上述の送信ビーム（干渉波）３１０を形成する他に、一部は球面波３０１～３０６等のまま各方向に伝搬し、さらにそれらの一部のみが干渉しあった干渉波を形成したりしながら深さ方向に複雑に伝搬していく。

送信ビーム（干渉波）３１０や超音波（球面波）３０１～３０６や、他の干渉波が伝搬する被検体９０内では、これらの波が反射や散乱等され、反射波や散乱波等の一部は、再び超音波素子アレイ１０１に到達する。到達した波は、超音波素子アレイ１０１の複数の受信チャンネル１０６によってそれぞれ受信され、受信信号に変換される。

ＡＤ変換器２０１はそれぞれ、受信チャンネル１０６の出力する受信信号s1をデジタル信号に変換する。

図２（ａ）に示すように、受信ビームフォーマ１３の遅延回路２１は、送受分離回路１０およびＡＤ変換器２０１を介して、複数の受信チャンネル１０６から受信信号s1を受け取って、被検体９０内に設定した受信焦点２０の深度に応じて、制御部１１が指示した遅延時間によりそれぞれ遅延させる。

ここでは、遅延回路２１は、受信チャンネル１０６ごとにそれぞれ配置された、メモリ２１ａと、補間回路２１ｂとを含んでいる。

メモリ２１ａはそれぞれ、デジタル信号に変換された受信信号s1を一旦格納する。

補間回路２１ｂは、メモリ２１ａから受信信号s100を読み出し、補間処理する。このとき、受信信号s100はメモリ２１ａからの読み出しのタイミングをデジタル信号のクロック単位で調整され、およそ波長以上の遅延精度で受信信号s1を遅延させる。次に補間回路２１ｂでは読み出された受信信号s100を補間処理してクロック単位以下もしくは波長の数倍以下の遅延時間の微調整を行って、制御部１１から指示された遅延時間での受信信号s1の遅延を実現させ、遅延後の受信信号s2を生成する。

遅延時間は、受信焦点２０と受信チャンネル１０６との距離に応じて予め定められ、遅延時間格納部１９に格納されている。制御部１１は、遅延時間格納部１９から受信焦点２０の位置に応じて遅延時間の読み出し指示を与え、遅延回路２１に設定する。

受信信号s2は、各受信チャンネル１０６の出力する受信信号s1を、受信焦点２０と受信チャンネル１０６との距離に応じた遅延量で遅延させたものであるため、図２に示すように位相が揃っている。

位相補償回路２２は、図２のように補間回路２１ｂ毎に配置され、遅延回路２１中のメモリ２１ａから読みだされた直後の受信信号s100を分岐して、その位相を、位相補償回路コントロールユニット１７の指示する位相シフト量だけシフトさせ、位相補償後の受信信号s3を生成する。

位相シフト量は遅延時間格納部１９に格納されている遅延時間と同様に、予め位相シフト量格納部１８に格納されており、位相補償回路コントロールユニットからの指示に応じて位相補償回路２２に対して与えられる。

遅延回路２１の中の補間回路２１ｂと、位相補償回路２２の構成を図４を用いて具体的に説明する。まず、遅延回路２１の中の補間回路２１ｂは、シフトレジスタ４１ａと補間器４２ａで構成される。メモリからの読み出し後の受信信号s100はシフトレジスタ４１ａによる微細な時間シフトと補間器４２ａによる補間係数の乗算によって、クロック以下もしくは波長の数倍以下の高精度な遅延を実現する。制御部１１はメモリ２１ａからの読み出しタイミングを補間回路２１ｂに対して指示するとともに、遅延時間格納部１９に格納されているＬＵＴ（ルックアップテーブル）の値を参照し、シフトレジスタ４１ａの時間シフトと、補間器４２ａの補間係数である遅延時間とを与える。これにより、遅延が付与された受信信号s2が生成される。

位相補償回路２２は、遅延回路２１の補間回路２１ｂと同様の構成であり、シフトレジスタ４１ｂと補間器４２ｂで構成される。メモリ２１ａからの読み出し後の受信信号s100は分岐され、位相補償回路２２のシフトレジスタ４１ｂと補間器４２ｂによりクロック以下もしくは波長の数倍以下の高精度な位相シフトが施される。ここで、位相補償回路２２が施す位相シフト量は、受信焦点の深さごとに位相シフト量格納部１８（ＬＵＴ）に予め格納されている。位相シフト量格納部１８は、位相補償回路コントロールユニット１７からの読み出し命令に従って、位相補償回路２２に位相シフト量を送る。また、位相補償回路コントロールユニット１７から、タイミングなどの制御信号が、位相補償回路２２に送られる。これにより位相補償回路２２によって位相補償後の受信信号s3が生成される。

加算回路２３は、遅延回路２１の補間回路２１ｂが出力する、各受信チャンネル１０６の受信信号の遅延後の受信信号s2と、位相補償回路２２が出力する受信信号s2を位相シフトさせた受信信号s3とを加算することにより、整相信号s4を生成することができる。

なお、加算回路２３は、図４に示すように、それぞれのチャンネル毎に受信信号s2受信信号s3を加算し、その後にその加算後チャンネルごとの信号について全チャンネル間の加算を行う形であっても良いし、図２に示すように、すべてのチャンネルの受信信号s2と受信信号s3を同時に加算する形であっても良い。

このように、遅延後の受信信号s2と、受信信号s2を位相シフトさせた受信信号s3とを加算することにより、送信ビーム３１０により生じた受信信号のみならず、球面波３０１～３０６等のまま伝搬する波、または、それらの一部が干渉した干渉波等から生じた受信信号からも整相信号を生成することが可能である。これを以下説明する。

遅延時間格納部１９には、受信ビームフォーマ１３が受信信号s1を遅延させる際に用いる遅延時間が、超音波素子（受信チャンネル１０６）ごとに格納されている。この遅延時間は、受信ビームフォーマ１３が制御部１１によって設定された受信走査線上の複数の受信焦点２０に順次焦点を合わせるため、受信焦点２０と受信チャンネル１０６との距離によって異なり、例えば図５の破線の曲線３５０に示すように、受信焦点２０の深度によって変化する。ここでは、深度ごとの遅延時間の変化を遅延曲線とも呼ぶ。

本実施形態では、送信ビーム３１０により生じた受信信号のみならず、球面波３０１～３０６等のまま伝搬する波や、それらの一部が干渉した干渉波等から生じた受信信号からも整相信号を生成するために、送信ビーム３１０により生じた受信信号を受信焦点２０に焦点を合わせるための遅延時間３５０とは異なる遅延時間３５１で受信信号s1を遅延させた受信信号と同様の信号（受信信号s2）を、受信信号s1の位相シフトにより生成する。

例えば、図５のように、送信ビーム３１０により生じた受信信号を受信焦点２０に焦点を合わせるための遅延時間（送信ビーム用遅延時間）３５０に対し、球面波３０１により生じた反射波の受信信号の受信信号を、受信焦点２０に焦点を合わせるために必要な遅延時間（球面波用遅延時間）３５１とすると、球面波用遅延時間３５１によって受信信号s1を遅延させた後加算して整相信号s7を得るためには、図２（ｂ）のようにもう一組の遅延回路１２１および加算回路１２３を用意する必要がある。そして、受信チャンネル１０６からの受信信号s1を分岐させて、もう一組の遅延回路１２１により、球面波用遅延時間３５１で遅延させ、加算回路１２３により加算して受信信号s6を得る必要がある。

発明者らは、球面波用遅延時間３５１で遅延させた受信信号s6は、送信ビーム用遅延時間３５０で遅延させた受信信号s2と大きな位相差を持たず、その位相差が、一波長（2πrad）以内に納まることを気づいた。特に、各チャンネルから送信される球面波自体は全体としては一波長以上の位相差を有するが、本発明における送信ビーム用遅延時間による遅延信号と、球面波用遅延時間による遅延信号を加算する場合には、一波長以上の位相差で加算を行うとお互いの位相ズレによる分解能劣化が支配的となり、かえって分解能劣化に繋がり、有効な画質向上効果が得られないことを見出した。そこで、発明者らは、遅延時間３５０で遅延後の受信信号s2の位相との位相差を、メモリからの読み出しによって粗い遅延時間が付与された直後の信号s100を用い、位相補償回路２２で予め定めた微小な位相シフト量だけシフトさせることにより、遅延時間３５１異なる遅延時間３５１で遅延させた受信信号s6と同様の波形および位相の受信信号s3を生成する構成とした。

位相補償回路２２は、もう一組の遅延回路１２１と加算回路１２３を用意する場合と比較して、メモリの規模および遅延処理の回路規模を低減できるため、本実施形態の超音波撮像装置では、回路規模を低減しながらも、複数の遅延時間３５０，３５１で受信信号s1を遅延させた場合と同様の整相信号s4を生成することができる。

具体的には、本実施形態の図２（ａ）の構成では、図４のようにシフトレジスタ４１ａ、４１ｂおよび補間器４２ａ、４２ｂを２以上１００以下の有限なタップ数（デジタルフィルタの段数）で構成すれば足りる。これに対し、図２（ｂ）の比較例のようにもう一組の遅延回路１２１の遅延線を複数用意する場合には、一走査線の全サンプル数分の１０００以上のメモリバッファ領域が必要になる。よって、本実施形態の図２（ａ）構成は、図２（ｂ）の比較例と比べて、はるかに少ない実装規模でありながら、整相信号s4を生成することのできる回路を実現可能である。

なお、位相補償回路２２の位相シフト量は、遅延時間３５１の深さ方向の変化に応じて変化させることにより、受信焦点２０が各深さにおいて、受信信号s3を得ることができる。

このように、本実施形態では、送信ビーム３１０により生じた受信信号のみならず、球面波３０１～３０６等のいずれか、または、それらの一部が干渉した干渉波等から生じた受信信号の位相をそろえ、受信信号s2、s3を生成することできる。これにより、受信ビームフォーマ１３は、同一の受信信号から、送信ビーム３１０により生じた受信信号s2の情報と、球面波３０１等のいずれかにより生じた受信信号s3の情報が反映された整相信号s4を同一の受信走査線について得ることができる。よって、送信ビーム３１０のみについて得た整相信号よりも、高解像度の整相信号を得ることができる。

制御部１１は、送信チャンネル１０５を移動させながら、画像生成に必要な数の受信走査線の整相信号が得られるまで送受信を繰り返すように各部を制御する。なお、この制御方法はリニア（線形）走査、コンベック走査などのスキャン（走査）方式の場合である。セクタ（フェーズドアレイ）型走査の場合には、送信と受信の口径は同じであるが、受信走査線３６を角度方向に傾けることで２次元平面上に複数の送信および受信走査線を設定し、その方向に沿って扇形領域の撮像を行うような形態をとる。例えば中心を探触子口径の中心とした±４５°や±６０°の扇形形状の中に５０－１３００本程度の走査線が用意されるような形態がある。この場合でも制御部１１は、送信チャンネル１０５の代わりに送信の角度方向を移動させながら、画像生成に必要な数の受信走査線３６の整相信号が得られるまで送受信を繰り返すように各部を制御する。

画像化処理部１５は、画像生成に必要な数の整相信号から画像を生成し、接続されている画像表示部１６に表示させる。例えば、画像化処理部１５は、遅延加算後の整相信号に対するデジタルフィルタ処理、補間処理などの信号処理および、検波処理、包絡線抽出処理といったＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号から輝度信号への変換処理、および、複数の整相信号から生成された輝度信号それぞれサンプリングし、走査方式に応じたスキャンコンバージョン（座標変換）処理を施して、ピクセルごとの信号強度・輝度値に変換する画像処理を行うことにより画像信号を生成し、画像信号を並べることにより画像を生成する。

つぎに、本実施形態の超音波撮像装置の撮像時の各部の動作について、図６を用いて説明する。

（ステップ１３１）
まず、制御部１１は、コンソール１２を介して撮像条件パラメータおよび／または撮像パラメータに基づいて設定される送受信パラメータおよび／または接続されている超音波探触子１１６の種類を受け付ける。送受信パラメータは、例えば、送信開口径、受信開口系、周波数（中心周波数、周波数帯域）、送信フォーカス位置、送信パルス波の形状（波数・振幅）等である。

（ステップ１３２）
制御部１１は、ステップ１３１で受け付けた条件等に基づいて、送信ビーム３１０の形状を計算により求める。

（ステップ１３３）
制御部１１は、送信焦点３０の位置、送信周波数、送信回数等の送信条件を送信ビームフォーマ１４に受け渡す。送信ビームフォーマ１４は、送信信号を生成し、超音波素子アレイ１０１の送信チャンネル１０５の超音波素子に出力する。送信チャンネル１０５の超音波素子はそれぞれ、送信信号を超音波に変換して送信する。超音波素子アレイ１０１の受信チャンネル１０６は、ステップ１３５の送信により生じた被検体からの音波を受信し、受信信号s1を出力する。

（ステップ１３４）
遅延回路２１は、受信信号s1をメモリ２１ａに一旦格納し、補間回路２１ｂがメモリ２１ａから受信信号s100をクロック単位のタイミングで読み出して粗い時間分解能で遅延させ、補間回路２１ｂでは読み出された受信信号s100を補間処理してクロック単位以下もしくは波長の数倍以下の高い時間分解能でさらに遅延させ、受信信号s2を出力する。これにより、制御部１１の制御下で、遅延時間格納部１９が補間回路２１ｂに指示した遅延時間で、受信信号s1の遅延を実現させ、遅延後の受信信号s2を生成する。

（ステップ１３５）
位相補償回路２２は、遅延回路２１中のメモリ２１ａから出力された直後の受信信号s100を分岐させ、さらに分岐後の受信信号s100の位相をシフトさせ、位相シフト後の受信信号s3を生成する。なお、位相シフト量は、位相シフト量格納部１８に予め格納されている位相シフト量であり、位相補償回路コントロールユニット１７からの制御下で、位相シフト量格納部１８から位相補償回路２２に設定された値である。

（ステップ１３６）
加算回路２３は、遅延回路２１の遅延後の受信信号s2と、位相補償回路２２の位相シフト後の受信信号s3を加算して、整相信号s4を生成する。

（ステップ１３７）
画像化処理部１５は、受信走査線ごとの整相信号s4を信号処理および画像処理して画像を生成する。

このように、本実施形態では、送信ビーム３１０により生じた受信信号s2のみならず、球面波３０１～３０６等のいずれか、または、それらの一部が干渉した干渉波等から生じた受信信号と同等の受信信号s3を位相シフトにより生成することできる。これにより、送信ビーム３１０により生じた受信信号s2の情報と、球面波３０１等のいずれかにより生じた受信信号s3の情報が反映された高解像度の画像を、回路規模を抑制した受信ビームフォーマ１３により少ない演算量で生成することができる。

＜変形例１－１：複数本の受信走査線＞
第１実施形態の超音波撮像装置の変形例について説明する。

本実施形態の超音波撮像装置は、１回の送信で１本の受信走査線について整相信号を得る構成に限定されるものではなく、１回の送信で複数本の受信走査線についてそれぞれ整相信号を生成することも可能である。これにより、１枚の画像を生成するのに必要な送信回数を低減して、高速撮像を行うことが可能である。

＜変形例１－２：送信開口合成＞
第１実施形態の超音波撮像装置の別の変形例について説明する。

本実施形態の超音波撮像装置は、１回の送信で複数本の受信走査線についてそれぞれ整相信号を生成し、必要に応じて、送信開口合成を行う構成にすることも可能である。その場合、画像化処理部１５には、図１のように送信開口合成部１５ａを配置する。

受信ビームフォーマ１３は、１回の送信で得られた受信信号s1について複数本の受信走査線についてそれぞれ整相信号s4を生成する。

送信開口合成部１５ａは、１回の送信について得られた複数本の受信走査線の整相信号s4を内蔵するメモリに格納する。送信開口合成部１５ａは、送信で得られた複数本の受信走査線の整相信号s4と、同一の位置の受信走査線において、前回以前の送信で得られた受信走査線の整相信号s4とを加算して合成し、開口合成後の整相信号を得る。なお、加算する際に、重み付けして加算してもよい。

画像化処理部１５は、開口合成後の整相信号を用いて画像を生成する。

このように、開口合成を行うことにより、生成される画像の空間分解能を向上させることができる。

また本実施形態は、受信ビームフォーマ１３という超音波装置の信号処理最上流での処理であるため、送信開口合成のみならず他の超音波撮像方式、例えば非線形（ハーモニック）撮像、ドプラ撮像、カラーフロー撮像、コヒーレンス撮像、適応ビームフォーミングを利用した撮像など他の超音波撮像方式と組み合わせて用いることができる。

＜変形例１－３：深度によって重み付け加算＞
第１実施形態の超音波撮像装置のさらに別の変形例について説明する。

受信ビームフォーマ１３の加算回路２３は、遅延後の受信信号s2と、位相シフトの受信信号s3とを加算する際に、重みづけした後加算する構成としてもよい。その場合、制御部１１は、深度範囲によって、加算回路２３の重み付けの重みを変化させることにより、高解像度な画像が得られる適切な重みを設定する構成とすることができる。また、制御部１１は、コンソール１２を介して、操作者が設定した重みを受け付けることも可能であるし、撮像条件によって重みを変化させることも可能である。

＜＜＜第２実施形態＞＞＞
第２実施形態の超音波撮像装置について図７を用いて説明する。図７は、実施形態２の超音波撮像装置の受信ビームフォーマ１３の構成を示している。

図７に示したように、実施形態２の受信ビームフォーマ１３は、複数の球面波３０１～３０６等や、それらの一部の干渉波等から受信信号の反映された整相信号を得るために、複数の位相補償回路２２－１，２２－２，２２－３を遅延回路２１中のメモリ２１ａから分岐して接続している。

複数の位相補償回路２２－１，２２－２，２２－３は、メモリ２１ａの出力する受信信号s100を複数に分岐して、それぞれ異なる位相シフト量で位相をシフトさせ、位相シフト後の受信信号s3-1、s3-2、s3-3を生成する。加算回路２３は、補間回路２１ｂの出力する受信信号s2と、位相シフト後の受信信号s3-1、s3-2、s3-3を加算して、整相信号s4を生成する。

位相補償回路２２－１，２２－２，２２－３の位相シフト量は、例えば、図８に示すように複数の球面波３０１～３０６等や、それらの一部の干渉波のうちの３種類の波によって、それぞれ受信チャンネル１０６に生じた受信信号を受信焦点２０に焦点を合わせるための遅延時間３５１、３５２、３５３で遅延させた場合と、同等の遅延を生じさせる位相シフト量に、位相補償回路コントロールユニット１７により設定されている。

これにより、送信ビーム３１０のみならず、複数の球面波３０１～３０６等や、それらの一部の干渉波等によって生じた受信信号の反映された整相信号s4を得ることができる。

また、本実施形態では、一つの位相補償回路２２の回路規模が小さいため、複数の位相補償回路２２－１，２２－２，２２－３を配置した場合であっても、全体の回路規模は、複数の遅延回路１２１を配置する場合より抑制できる。

他の構成、動作および効果は、第１実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。

＜変形例２－１：重み付け加算＞
第２実施形態の超音波撮像装置の変形例について説明する。

受信ビームフォーマ１３の加算回路２３は、遅延回路２１の受信信号s2、および、複数の位相補償回路２２－１，２２－２，２２－３の位相シフト後の受信信号s3-1、s3-2、s3-3を加算する際に、重みづけした後加算する構成とすることができる。

制御部１１は、深度範囲によって、加算回路２３の重み付けの重みを変化させることにより、高解像度な画像が得られる適切な重みを設定する構成とすることができる。

制御部１１は、コンソール１２を介して、操作者が設定した重みを受け付けることも可能であるし、撮像条件によって重みを変化させることも可能である。

＜変形例２－２：時系列に位相シフト処理＞
第２実施形態の超音波撮像装置の別の変形例について説明する。

受信ビームフォーマ１３は、位相補償回路２２－１，２２－２，２２－３の代わりに、一つの位相補償回路２２とメモリにより、位相シフト後の受信信号s3-1、s3-2、s3-3を生成することも可能である。具体的には、位相補償回路２２により、遅延回路２１の受信信号s100を位相シフトして位相シフト後の受信信号s3-1を生成して、メモリに格納し、再び、受信信号s2を位相シフトして位相シフト後の受信信号s3-2を生成してメモリに格納する動作を繰り返し、位相シフト後の受信信号s3-1、s3-2、s3-3を生成し、メモリに格納する。また、位相シフトを行わない受信信号s2をメモリに格納する。加算回路２３は、メモリから受信信号s2と、位相シフト後の受信信号s3-1、s3-2、s3-3を読み出して、加算する。

この構成では、位相補償回路２２が最低一つでよいため、回路規模が小さくて済む。このため、超音波探触子の１１６の内部に受信ビームフォーマ１３を搭載することも可能になる。

なお、第２実施形態の超音波撮像装置についても、第１実施形態の変形例１－１、１－２、１－３、超音波撮像装置と同様に、１回の送信について複数本の受信走査線を生成して高速撮像を行うことや、送信開口合成を行うことや、深度によって重み付け加算することも可能である。

＜＜＜第３実施形態＞＞＞
第３実施形態の超音波撮像装置について図９を用いて説明する。

図９のように、実施形態３の超音波撮像装置は、加算回路２３の後段に位相補償回路２２２と、加算回路２２３を配置した構成である。なお、加算回路２３の後には一般的に整相後信号を格納するメモリを用意する。ただし、メモリを用意せず出力信号を時系列に連続して処理しても良い。

位相補償回路２２２は、受信ビームフォーマの加算回路２３が出力する整相信号s5を分岐して、位相をシフトさせ、位相シフト後の整相信号s10を生成する。また、加算回路２２３は、加算回路２３が出力する整相信号s5と、位相補償回路２２２が出力する位相シフト後の整相信号s10とを加算し、整相信号s11を生成する。

位相補償回路コントロールユニット１７は、位相シフト量を、位相補償回路２２２に設定する。

画像化処理部１５は、加算後の整相信号s11を用いて画像を生成する。

他の構成、動作および効果は、第１実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。

第３実施形態の様に、一度整相加算された信号に対して位相信号を付与することによって、第１実施形態と比べて実装規模を大幅に低減させることができる。第１実施形態においてはチャンネル数分の位相補償回路２２を用意する必要があるが、第２実施形態たかだか１つの位相補償回路２２２を用意するだけでよい。例えばチャンネル数が１２８であった場合には、実装規模は第１実施形態と比べて約１％以下になる。また、第１実施形態では複数のチャンネルにおける補間処理による丸め誤差が発生し、最終的な画質向上効果を低下させる可能性があるが、第３実施形態ではたかだか１つの位相補償回路２２２による位相シフトのため、丸め誤差の影響を最小限に抑えることができる。その一方で第１実施形態と比べてチャンネルごとに位相シフトの量を変化させることができないため、設計や調整の自由度が小さくなる。

なお、第３実施形態において、位相補償回路２２２を、第２の実施形態の図７のように、複数個並列に配置し、位相シフト量が異なる複数種類の整相信号を生成し、それらを加算回路２２３が加算する構成にすることももちろん可能である。

また、第３実施形態の超音波撮像装置についても、第１実施形態の変形例１－１、１－２、１－３、超音波撮像装置と同様に、１回の送信について複数本の受信走査線を生成して高速撮像を行うことや、送信開口合成を行うことや、加算回路２２３が深度によって重み付け加算することも可能である。

＜＜＜第４実施形態＞＞＞
第４実施形態の超音波撮像装置について図１０を用いて説明する。

本実施形態では、図１０に示すように、加算回路２３の後段に配置されたデジタルフィルタ２２４により、加算回路２３の出力する整相信号s5の波形を調整し、第３実施形態の超音波撮像装置の出力する整相信号s11と同様の波形の整相信号s12を生成する。デジタルフィルタ２２４は、加算器、乗算器および遅延器を少なくとも一つ含んで構成され、これらの加算器、乗算器および遅延器等で整相信号s5を処理することにより波形を調整する。

デジタルフィルタ２２４には、フィルタ係数変換部２２５が接続されている。デジタルフィルタ２２４としてはデジタルＦＩＲフィルタもしくはデジタルＩＩＲフィルタのいずれかが使用される。フィルタ係数変換部２２５は、位相シフト量格納部１８から受信焦点の深度に対応する位相シフト量を受け取って、位相シフト量に応じて、デジタルフィルタ２２４の乗算係数や遅延係数等のフィルタ係数（デジタルフィルタ各タップで乗算する重みの値）を変更する。

具体的には、図１０に示すように、フィルタ係数変換部２２５は、位相シフト量格納部１８から出力された位相情報（位相シフト量）をデジタルフィルタ２２４のフィルタ係数に変換し、超音波撮像装置で予め用意されたフィルタ係数に変更を付与する。変更されたフィルタ係数はデジタルフィルタ２２４に送られ、設定される。デジタルフィルタ２２４は、整相後信号s5の波形を、変更されたフィルタ係数により処理し、整相信号s12を生成する。これにより、第１実施形態と同等の信号処理を、フィルタ処理により行うことができる。

このとき、位相補償回路コントロールユニット１７は、第１実施形態と同様に、位相シフト量格納部１８に対応する位相シフト量の出力を指示するとともに、位相シフト量に対応する同等なフィルタ係数の変換処理を行うようフィルタ係数変換部への指示を行う。

すなわち、第４実施形態の超音波撮像装置は、フィルタ制御により第１実施形態または第３実施形態と同様の整相信号S12を生成することができる。

第４実施形態の超音波撮像装置の他の構成、動作および効果は、第１実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。また、第４実施形態の超音波撮像装置は、デジタルフィルタ２２４を用いることで、第１実施形態の超音波撮像装置の効果のみならず、第２実施形態の複数の位相補償回路を具備する超音波撮像装置によって得られる効果も、同時に達成できる。なお、第２実施形態の超音波撮像装置であって位相補償回路２２－１等の本数が大きい装置と等価的な効果を、第４実施形態のデジタルフィルタ２２４を用いる超音波撮像装置で達成しようとする場合、デジタルフィルタ２２４のフィルタ係数のタップ数（段数）の数を増やせばよい。これにより、第２実施形態における複数の位相補償回路２２－１等と等価的な効果を有するフィルタ係数（フィルタ係数列）を生成することができる。

また、第４実施形態の超音波撮像装置のデジタルフィルタ２２４のフィルタ処理による位相シフトの処理は、ハードウェアではなくＣＰＵやＧＰＵ上で動作するソフトウェア上で実現される。そのためハードウェアの回路規模を最小限に抑えることができる。また、可変深度フィルタなどのように超音波撮像装置に既に具備されているフィルタブロックを、デジタルフィルタ２２４としても動作させて位相シフト処理を実施できるため、設計における調整自由度を大きくすることができる。

＜＜＜第５実施形態＞＞＞
第５実施形態の超音波撮像装置について図１，図７、図１１～図１３を用いて説明する。

第５実施形態の超音波撮像装置の構成は、第１または第２の実施形態と同様であるが、被検体９０の深度範囲に応じて生成する位相シフト後の受信信号の本数を異ならせる。

例えば、図１および図７に示したように、位相補償回路２２、および、位相補償回路２２－１，２２－２、２２－３をオン／オフするスイッチ２５を設け、制御部１１が、被検体９０の深度に応じて、位相補償回路２２、および、位相補償回路２２－１，２２－２、２２－３をオフにする。これにより、例えば、図１１、図１２に示すように、送信焦点３０よりも浅い深度範囲３７１においては、図１の位相補償回路２２、図７の位相補償回路２２－１，２２－２、２２－３をスイッチ２５によりオフにして動作させず、送信焦点３０よりも浅い深度範囲３７２においては、位相補償回路２２、および、位相補償回路２２－１，２２－２、２２－３をスイッチ２５によりオンにして動作させ、球面波３０１等による受信信号を遅延時間３５１または遅延時間３５１，３５２，３５３でそれぞれ遅延させたものと同様の受信信号を生成し、整相信号s4に反映させることができる。

これにより、位相補償回路２２の演算量を抑制しながら、送信焦点３０よりも深い範囲の画像を高解像度にすることが可能である。

なお、スイッチ２５の切り替えにより、送信焦点３０よりも浅い深度範囲３７１において生成する位相シフト後の受信信号の数を、送信焦点３０よりも深い深度範囲３７２において生成する位相シフト後の受信信号の数よりも多くすることも可能である。これにより、図１３のような送信焦点３０より浅い部分は、遅延時間３５０～３５３により、送信焦点３０より深い部分は、遅延時間３５１～３５２により遅延させた場合と同等の受信信号を生成することができる。

例えば、予め求めた撮像対象の部位（腹部、循環器、胸部、脚部、血管部、消化器、妊婦検診等）や臓器（肝臓、心臓、腎臓、膵臓、胆嚢、卵巣、頸動脈、甲状腺等）ごとに、位相補償回路２２によって生成する位相シフト後の受信信号の数を増加させることが解像度の向上に効果的となるような深度範囲を予め求めておき、制御部１１は、その深度範囲においてスイッチ２５により、位相補償回路２２をオンにすればよい。部位や臓器の選択は、制御部１１に接続されているコンソール１２を介して、操作者から受け付ける。

また、制御部１１は、コンソール１２を介して操作者から、高解像度の撮像を望む深度範囲を受け付け、その深度範囲においての位相補償回路２２のうちオンにする数を増加させてもよい。もしくは、予め所定の深度範囲において位相補償回路２２をオンにしてもよい。

さらには、制御部１１は、機械学習モデルを内蔵し、撮像条件パラメータ、送受信パラメータ、探触子の種類など超音波撮像に関係する各種パラメータや、本撮像の前に準備として撮像した超音波画像またはその受信信号を、機械学習モデルに入力して、適切な位相シフト後の受信信号の数を、および／または、深さに応じた位相シフト量を、深度ごとに算出させることも可能である。

機械学習モデルは、撮像条件や、撮像した画像または受信信号や、その画像生成に用いた位相シフト後の受信信号を入力データとし、得られた画像や、位相シフト後の受信信号の数や、位相シフト量を正解データとして、予め学習させたものを用いる。

また、撮像の精度や分解能などは臓器の種類によっても異なるため、前記の機械学習モデルは、肝臓、腎臓、血管、乳腺などことなる臓器によって別々に学習されたものであってもよい。

なお、上述の第１～第５実施形態において、受信ビームフォーマ１３は、ハードウエアにより構成することができる。例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のようなカスタムＩＣや、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなプログラマブルＩＣを用いて、各部の機能を実現するように回路設計を行えばよい。また、受信ビームフォーマ１３の一部および全部の機能を、ソフトウエアにより実現することも可能である。その場合、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサーと、メモリとを備えたコンピュータ等によって受信ビームフォーマ１３を構成し、ＣＰＵが、メモリに格納されたプログラムを読み込んで実行することにより、それらの機能を実現する。

＜＜＜実施形態の効果の説明＞＞＞
図１４（ａ）～（ｅ）を用いて、本実施形態の効果を説明する。図１４（ａ）は、微小な球状物を含むファントムを撮像した場合の理想的な画像を表した理想的な点像である。図１４（ｂ）は、従来の遅延時間（受信走査線１本につき遅延時間の遅延曲線が１本）の超音波撮像装置を用いて図１４（ａ）と同じファントムを撮像した超音波画像（比較例）である。

図１４（ｃ）は、実施形態１の超音波撮像装置を用いて、図１４（ａ）と同じファントム撮像したものであり、図５の遅延時間３５０で得た受信信号s2と、位相シフトにより得た受信信号s3を加算回路２３で加算し、得られた整相信号s4から生成した超音波画像である。受信信号s2に対する受信信号s3の位相シフト量は、一波長以内である。図１４（ｃ）の超音波画像は、比較例の図１４（ｂ）の超音波画像と比べて、点の周りの回折波によるサイドローブや雑音成分が抑制され、理想的な点像に近づいた画像が得られていることがわかる。

一方、図１４（ｄ）および図１４（ｅ）の超音波画像は、図１４（ｃ）と同様に、実施形態１の超音波撮像装置と同様の装置を用いているが、受信信号s2に対する受信信号s3の位相シフト量を数波長以上に設定して得た超音波画像である。位相シフト量が大きすぎ、図１４（ｄ）の超音波画像では、別の場所にアーチファクト結像してしまっており、図１４（ｅ）の超音波画像では、点像がスプリットしている。

これにより、本実施形態の超音波撮像装置は、比較例よりも、アーチファクトが抑制された高解像度の超音波画像を得ることができる。また、位相シフト量は、一波長（２πrad)以内が望ましいことがわかる。

s1 受信信号
s100 受信信号
s2 受信信号
s3 受信信号
s4 整相信号
s5 整相信号
s6 受信信号
s7 整相信号
s10 整相信号
s11 整相信号
s12 整相信号
１０ 送受分離回路
１１ 制御部
１２ コンソール
１３ 受信ビームフォーマ
１４ 送信ビームフォーマ
１５ 画像化処理部
１５ａ 送信開口合成部
１６ 画像表示部
１７ 位相補償回路コントロールユニット
１８ 位相シフト量格納部
１９ 遅延時間格納部
２０ 受信焦点
２１ 遅延回路
２１ａ メモリ
２１ｂ 補間回路
２２ 位相補償回路
２３ 加算回路
２５ スイッチ
３０ 送信焦点
３６ 受信走査線
４１a、４１ｂ シフトレジスタ
４２a、４２ｂ 補間器
９０ 被検体
１００ 超音波撮像装置
１０１ 超音波素子アレイ
１０２ 超音波撮像装置本体
１０５ 送信チャンネル
１０６ 受信チャンネル
１１６ 超音波探触子
１２１ 遅延回路
１２３ 加算回路
２０１ 変換器
２２２ 位相補償回路
２２３ 加算回路
２２４ フィルタ
２２５ フィルタ係数変換部
３０１ 球面波
３１０ 送信ビーム
３５０ 遅延時間
３５１ 遅延時間
３７１ 深度範囲
３７２ 深度範囲

Claims (13)

1. 接続されている超音波素子アレイの複数の超音波素子からそれぞれ、所定の送信焦点に集束するように位相を遅延させた超音波を被検体に対して送信させる送信ビームフォーマと、
   前記超音波の送信を受けた前記被検体から前記超音波素子アレイに戻った超音波を、前記超音波素子アレイの複数の前記超音波素子が受信して出力する受信信号を、被検体内に設定した受信焦点ごとに受信ビームフォーミングして整相信号を生成する受信ビームフォーマとを有し、
   前記受信ビームフォーマは、前記受信信号を遅延させる遅延回路と、加算回路と、位相補償回路とを含み、
   前記遅延回路は、複数の前記超音波素子が出力した受信信号をそれぞれ前記受信焦点の深度に応じた所定の遅延量で遅延させる回路であって、複数の前記超音波素子の前記受信信号に対してそれぞれ、低い時間分解能で遅延処理した後、前記低い時間分解能よりも高い時間分解能で遅延処理する回路構成であり、
   前記位相補償回路は、前記遅延回路が複数の前記超音波素子が出力した受信信号をそれぞれ前記低い時間分解能で遅延処理した受信信号のうちの１以上を分岐させ、分岐させた１以上の前記受信信号の位相をそれぞれ所定の位相シフト量だけシフトさせた位相補償後信号を生成し、
   前記加算回路は、前記遅延回路が複数の前記超音波素子が出力した前記受信信号を前記低い時間分解能の遅延処理および前記高い時間分解能の遅延処理によって遅延させた受信信号と、前記位相補償回路が位相をシフトさせた１以上の前記位相補償後信号とを加算して、前記整相信号を生成することを特徴とする超音波撮像装置。
2. 接続されている超音波素子アレイの複数の超音波素子からそれぞれ、所定の送信焦点に集束するように位相を遅延させた超音波を被検体に対して送信させる送信ビームフォーマと、
   前記超音波の送信を受けた前記被検体から前記超音波素子アレイに戻った超音波を、前記超音波素子アレイの複数の前記超音波素子が受信して出力する受信信号を、被検体内に設定した受信焦点ごとに受信ビームフォーミングして整相信号を生成する受信ビームフォーマとを有し、
   前記受信ビームフォーマは、前記受信信号を遅延させる遅延回路と、加算回路と、位相補償回路とを含み、
   前記遅延回路は、複数の前記超音波素子が出力した受信信号をそれぞれ前記受信焦点の深度に応じた所定の遅延量で遅延させ、
   前記加算回路は、前記遅延回路が遅延後の前記受信信号を加算して前記整相信号を生成し、
   前記位相補償回路は、前記遅延回路が遅延させた前記受信信号を分岐させ、分岐させた前記受信信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせて位相補償後信号を生成し、前記位相補償後信号を、前記遅延回路が遅延させた分岐前の前記受信信号と加算し、
   前記遅延回路と前記超音波素子との間には、前記超音波素子がそれぞれ出力するアナログ信号の受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が配置され、
   前記遅延回路は、前記受信信号を一旦格納するメモリと、補間回路とを備え、
   前記補間回路は、前記メモリから前記受信信号を読み出すタイミングを調整することにより低い時間分解能の遅延処理を実現し、前記メモリから読み出した受信信号を補間処理することにより、前記低い時間分解能よりも高い時間分解能の遅延処理を実現し、
   前記位相補償回路は、前記補間回路が前記メモリから読み出した前記受信信号を分岐して、位相を所定量シフトさせた前記位相補償後信号を生成することを特徴とする超音波撮像装置。
3. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記加算回路は、第１加算回路と第２加算回路とを有し、
   前記第１加算回路は、前記遅延回路がそれぞれ遅延させた受信信号を加算して、第１整相信号を生成し、
   前記位相補償回路は、前記第１加算回路の後段に配置され、前記第１整相信号を分岐させ、分岐させた前記第１整相信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせた前記位相補償後信号を生成し、
   前記第２加算回路は、前記第１整相信号と、前記位相補償後信号とを加算して第２整相信号を生成することを特徴とする超音波撮像装置。
4. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記位相シフト量は、一波長以内であることを特徴とする超音波撮像装置。
5. 接続されている超音波素子アレイの複数の超音波素子からそれぞれ、所定の送信焦点に集束するように位相を遅延させた超音波を被検体に対して送信させる送信ビームフォーマと、
   前記超音波の送信を受けた前記被検体から前記超音波素子アレイに戻った超音波を、前記超音波素子アレイの複数の前記超音波素子が受信して出力する受信信号を、被検体内に設定した受信焦点ごとに受信ビームフォーミングして整相信号を生成する受信ビームフォーマとを有し、
   前記受信ビームフォーマは、前記受信信号を遅延させる遅延回路と、加算回路と、位相補償回路とを含み、
   前記遅延回路は、複数の前記超音波素子が出力した受信信号をそれぞれ前記受信焦点の深度に応じた所定の遅延量で遅延させ、
   前記加算回路は、前記遅延回路が遅延後の前記受信信号を加算して前記整相信号を生成し、
   前記位相補償回路は、前記遅延回路が遅延させた前記受信信号を分岐させ、分岐させた前記受信信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせて位相補償後受信信号を生成し、前記遅延回路が遅延させた分岐前の前記受信信号と加算するか、または、前記位相補償回路は、前記整相信号を分岐させて、分岐させた前記整相信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせた位相補償後整相信号を生成し、分岐前の前記整相信号と加算し、
   前記位相補償回路は、前記遅延回路が遅延させた一つの前記受信信号、または前記加算回路が生成した前記整相信号に対して、２以上配置され、
   ２以上の前記位相補償回路は、前記位相シフト量がそれぞれ異なり、前記遅延回路が遅延後の前記受信信号の位相をそれぞれ異なる位相シフト量だけシフトさせ、２種以上の位相補償後受信信号を生成し、生成した２種以上の前記位相補償後受信信号と、前記遅延回路が遅延後の分岐前の前記受信信号とを加算するか、または、２以上の前記位相補償回路は、前記整相信号の位相をそれぞれ異なる位相シフト量だけシフトさせ、２種以上の位相補償後整相信号を生成し、分岐前の前記整相信号と加算することを特徴とする超音波撮像装置。
6. 接続されている超音波素子アレイの複数の超音波素子からそれぞれ、所定の送信焦点に集束するように位相を遅延させた超音波を被検体に対して送信させる送信ビームフォーマと、
   前記超音波の送信を受けた前記被検体から前記超音波素子アレイに戻った超音波を、前記超音波素子アレイの複数の前記超音波素子が受信して出力する受信信号を、被検体内に設定した受信焦点ごとに受信ビームフォーミングして整相信号を生成する受信ビームフォーマとを有し、
   前記受信ビームフォーマは、前記受信信号を遅延させる遅延回路と、加算回路と、位相補償回路とを含み、
   前記遅延回路は、複数の前記超音波素子が出力した受信信号をそれぞれ前記受信焦点の深度に応じた所定の遅延量で遅延させ、
   前記加算回路は、前記遅延回路が遅延後の前記受信信号を加算して前記整相信号を生成し、
   前記位相補償回路は、前記遅延回路が遅延させた前記受信信号を分岐させ、分岐させた前記受信信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせて位相補償後受信信号を生成し、前記遅延回路が遅延させた分岐前の前記受信信号と加算するか、または、前記位相補償回路は、前記整相信号を分岐させて、分岐させた前記整相信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせた位相補償後整相信号を生成し、分岐前の前記整相信号と加算し、
   前記位相補償回路を、前記被検体の前記受信焦点の深度に応じてオン／オフするスイッチをさらに有することを特徴とする超音波撮像装置。
7. 請求項５に記載の超音波撮像装置であって、前記位相補償回路を、前記被検体の前記受信焦点の深度に応じて、前記２以上の位相補償回路のうち動作させる位相補償回路の数を切り替えるスイッチをさらに有することを特徴とする超音波撮像装置。
8. 接続されている超音波素子アレイの複数の超音波素子からそれぞれ、所定の送信焦点に集束するように位相を遅延させた超音波を被検体に対して送信させる送信ビームフォーマと、
   前記超音波の送信を受けた前記被検体から前記超音波素子アレイに戻った超音波を、前記超音波素子アレイの複数の前記超音波素子が受信して出力する受信信号を、被検体内に設定した受信焦点ごとに受信ビームフォーミングして整相信号を生成する受信ビームフォーマとを有し、
   前記受信ビームフォーマは、前記受信信号を遅延させる遅延回路と、加算回路と、位相補償回路とを含み、
   前記遅延回路は、複数の前記超音波素子が出力した受信信号をそれぞれ前記受信焦点の深度に応じた所定の遅延量で遅延させ、
   前記加算回路は、前記遅延回路が遅延後の前記受信信号を加算して前記整相信号を生成し、
   前記位相補償回路は、前記遅延回路が遅延させた前記受信信号を分岐させ、分岐させた前記受信信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせて位相補償後受信信号を生成し、前記遅延回路が遅延させた分岐前の前記受信信号と加算するか、または、前記位相補償回路は、前記整相信号を分岐させて、分岐させた前記整相信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせた位相補償後整相信号を生成し、分岐前の前記整相信号と加算し、
   前記位相補償回路は、前記受信焦点の深度が所定の範囲内に含まれる場合のみ、前記位相補償後受信信号、または、前記位相補償後整相信号を生成することを特徴とする超音波撮像装置。
9. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記位相補償回路の位相シフト量は、前記被検体の前記受信焦点の深度に応じて変化することを特徴とする超音波撮像装置。
10. 請求項８に記載の超音波撮像装置であって、前記受信焦点の深度ごとの位相シフト量を予め格納された位相シフト量格納部をさらに有し、前記位相補償回路は、前記位相シフト量格納部に格納された受信焦点の深度に対応する位相シフト量により受信信号の位相をシフトさせることを特徴とする超音波撮像装置。
11. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記受信ビームフォーマは、メモリを有し、
    前記送信ビームフォーマの１回の送信について、前記受信ビームフォーマは、複数の受信走査線上の複数の受信焦点について前記整相信号を生成してメモリに格納し、次回の送信について、複数の受信走査線上の複数の受信焦点について整相信号を生成した後、同一の位置の受信走査線について、メモリにすでに格納されている整相信号と合成することにより、送信開口合成を行うことを特徴とする超音波撮像装置。
12. 超音波の送信を受けた被検体から超音波素子アレイに戻った超音波を、前記超音波素子アレイの複数の超音波素子が受信して出力する受信信号を処理する信号処理方法であって、
    複数の超音波素子が出力した受信信号をそれぞれ、低い時間分解能で遅延処理した後、前記低い時間分解能よりも高い時間分解能で遅延処理することにより、受信焦点の深度に応じた所定の遅延量で遅延させ、
    前記低い時間分解能で遅延処理した後の受信信号のうちの１以上を分岐させ、分岐させた１以上の前記受信信号の位相を所定の位相シフト量だけシフトさせた位相補償後信号を生成し、
    前記位相補償後信号と、複数の前記超音波素子が出力した前記受信信号をそれぞれ前記低い時間分解能の遅延処理および前記高い時間分解能の遅延処理によって遅延させた分岐前の受信信号とを加算することにより、整相信号を生成する
    こと特徴とする信号処理方法。
13. 超音波の送信を受けた被検体から超音波素子アレイに戻った超音波を、前記超音波素子アレイの複数の超音波素子が受信して出力する受信信号を処理する信号処理方法であって、
    複数の超音波素子が出力した前記受信信号をそれぞれ受信焦点の深度に応じた所定の遅延量で遅延させ、遅延後の受信信号を加算して整相信号を生成し、
    前記整相信号を分岐させ、分岐させた前記整相信号の位相をそれぞれ異なる位相シフト量だけシフトさせ、２種以上の位相補償後信号を生成し、分岐前の前記整相信号と加算する
    こと特徴とする信号処理方法。

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