特許 7523378 超音波撮像装置、および、超音波撮像方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-18

(45)【発行日】2024-07-26

(54)【発明の名称】超音波撮像装置、および、超音波撮像方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20240719BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021019086

(22)【出願日】2021-02-09

(65)【公開番号】P2022122036

(43)【公開日】2022-08-22

【審査請求日】2023-07-24

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】320011683

【氏名又は名称】富士フイルムヘルスケア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000888

【氏名又は名称】弁理士法人山王坂特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】岩下 貴之

(72)【発明者】

【氏名】網野 和宏

(72)【発明者】

【氏名】栗原 浩

【審査官】蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０３３４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２４７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２５６９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８３１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／１２１０３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０７７４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０５１３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５３７５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００－８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信部と、受信部と、信号合成部と、画像形成部と、画像合成部とを有し、
前記送信部は、振動子が長軸方向と短軸方向にそれぞれ配列されたプローブに対して、前記短軸方向の口径サイズが所定の大きさの第１送信開口と、前記短軸方向の口径サイズが前記第１送信開口より大きい第２送信開口とを順に設定し、前記第１および第２送信開口内の前記振動子にそれぞれ送信信号を出力することにより、前記振動子から被検体に対して第１送信ビームと第２送信ビームをそれぞれ送信させ、
前記受信部は、前記第１および第２送信ビームの前記被検体からのそれぞれ反射波を前記プローブの前記振動子が受信して出力する受信信号を受け取って、前記長軸方向についてそれぞれビームフォーミングすることにより、第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を生成し、
前記画像形成部は、前記第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を用いてフレームデータを生成し、
前記画像合成部は、前記画像形成部が生成した複数のフレームデータを重み付けして合成し、
前記送信部は、送信ごとに前記第１送信開口と前記第２送信開口とを交互に、それらの位置を前記長軸方向に所定量ずつ移動させながら設定し、
前記受信部は、前記第１送信開口と前記第２送信開口の前記長軸方向の移動に伴って、前記第１および第２受信ビーム信号を形成する受信走査線の位置を前記長軸方向に移動させ、
前記信号合成部は、隣同士の前記受信走査線の前記第１受信ビーム信号と第２受信ビーム信号とを重み付けして合成し、
前記画像形成部は、前記信号合成部による合成後の受信ビーム信号を用いてフレームデータを生成する
ことを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項2】

送信部と、受信部と、画像形成部と、画像合成部とを有し、
前記送信部は、振動子が長軸方向と短軸方向にそれぞれ配列されたプローブに対して、前記短軸方向の口径サイズが所定の大きさの第１送信開口と、前記短軸方向の口径サイズが前記第１送信開口より大きい第２送信開口とを順に設定し、前記第１および第２送信開口内の前記振動子にそれぞれ送信信号を出力することにより、前記振動子から被検体に対して第１送信ビームと第２送信ビームをそれぞれ送信させ、
前記受信部は、前記第１および第２送信ビームの前記被検体からのそれぞれ反射波を前記プローブの前記振動子が受信して出力する受信信号を受け取って、前記長軸方向についてそれぞれビームフォーミングすることにより、第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を生成し、
前記画像形成部は、前記第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を用いてフレームデータを生成し、
前記画像合成部は、前記画像形成部が生成した複数のフレームデータを重み付けして合成し、
前記送信部は、送信ごとに前記第１送信開口と前記第２送信開口とを交互に、それらの位置を前記長軸方向に所定量ずつ移動させながら設定して、第１フレームデータを生成するのに必要な数の前記第１送信ビームおよび第２送信ビームを送信した後、前記送信部は、前記第１フレームデータを生成するための前記第１送信ビームおよび第２送信ビームを送信した際の前記第１送信開口を設定した前記長軸方向の位置に前記第２送信開口を設定し、前記第２送信開口を設定した前記長軸方向の位置に前記第１送信開口を設定し、第２フレームデータを生成するのに必要な数の前記第１送信ビームおよび第２送信ビームを送信し、
前記受信部は、前記送信部が送信した前記第１フレームデータを生成するのに必要な数の前記第１送信ビームおよび第２送信ビームの前記受信信号から、前記第１フレームデータの生成のための前記第１受信ビーム信号および前記第２受信ビーム信号を生成し、前記送信部が送信した前記第２フレームデータを生成するのに必要な数の前記第１送信ビームおよび第２送信ビームの前記受信信号から、前記第２フレームデータの生成のための前記第１受信ビーム信号および前記第２受信ビーム信号を生成し、
前記画像形成部は、前記受信部が生成した前記第１フレームデータの生成のための前記第１受信ビーム信号および前記第２受信ビーム信号から前記第１フレームデータを生成し、前記受信部が生成した前記第２フレームデータの生成のための前記第１受信ビーム信号および前記第２受信ビーム信号から前記第２フレームデータを生成し、
前記画像合成部は、前記第１フレームデータと第２フレームデータを重み付けして合成することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項3】

送信部と、受信部と、画像形成部と、画像合成部とを有し、
前記送信部は、振動子が長軸方向と短軸方向にそれぞれ配列されたプローブに対して、前記短軸方向の口径サイズが所定の大きさの第１送信開口と、前記短軸方向の口径サイズが前記第１送信開口より大きい第２送信開口とを順に設定し、前記第１および第２送信開口内の前記振動子にそれぞれ送信信号を出力することにより、前記振動子から被検体に対して第１送信ビームと第２送信ビームをそれぞれ送信させ、
前記受信部は、前記第１および第２送信ビームの前記被検体からのそれぞれ反射波を前記プローブの前記振動子が受信して出力する受信信号を受け取って、前記長軸方向についてそれぞれビームフォーミングすることにより、第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を生成し、
前記画像形成部は、前記第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を用いてフレームデータを生成し、
前記画像合成部は、前記画像形成部が生成した複数のフレームデータを重み付けして合成し、
前記送信部は、前記第１送信開口を送信ごとにその位置を前記長軸方向に所定量ずつ移動させながら設定し、１番目のフレームデータを生成するのに必要な数の前記第１送信ビームの送信を行った後、前記第２送信開口を送信ごとにその位置を前記長軸方向に所定量ずつ移動させながら設定し、２番目のフレームデータを生成するのに必要な数の前記第２送信ビームの送信を行う動作を繰り返しながら、フレーム番号が増えるたびに、前記第１送信ビームおよび第２送信ビームの深度方向に対する照射角度を、所定の複数種類の角度に順次切り替え、
前記画像形成部は、それぞれのフレーム番号のフレームデータを生成し、
前記画像合成部は、前記照射角度の種類の数以上の前記フレームデータを、重み付けして合成することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項4】

請求項３に記載の超音波撮像装置であって、前記送信部は、前記所定の複数種類の照射角度ごとに、予め定められた第１送信開口または第２送信開口を設定することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項5】

請求項３に記載の超音波撮像装置であって、前記画像合成部は、前記照射角度の種類の数以上の前記フレームデータ合成する際に、前記照射角度の種類の数以上の前記フレームデータをそれぞれ構成する前記受信ビーム信号のうち、対応する長軸方向の位置の前記受信ビーム信号を重み付けして合成することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項6】

送信部と、受信部と、画像形成部と、合成部とを有し、
前記送信部は、振動子が長軸方向と短軸方向にそれぞれ配列されたプローブに対して、前記短軸方向の口径サイズが所定の大きさの第１送信開口と、前記短軸方向の口径サイズが前記第１送信開口より大きい第２送信開口とを順に設定し、前記第１および第２送信開口内の前記振動子にそれぞれ送信信号を出力することにより、前記振動子から被検体に対して第１送信ビームと第２送信ビームをそれぞれ送信させ、
前記受信部は、前記第１および第２送信ビームの前記被検体からのそれぞれ反射波を前記プローブの前記振動子が受信して出力する受信信号を受け取って、前記長軸方向についてそれぞれビームフォーミングすることにより、第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を生成し、
前記画像形成部は、前記第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を用いてフレームデータを生成し、
前記合成部は、信号合成部と、画像合成部とを含み、
前記送信部は、送信ごとに前記第１送信開口と前記第２送信開口とを交互に、それらの位置を前記長軸方向に所定量ずつ移動させながら設定して、第１フレームデータを生成するのに必要な数の前記第１送信ビームおよび第２送信ビームを送信した後、前記送信部は、前記第１フレームデータを生成するための前記第１送信ビームおよび第２送信ビームを送信した際の前記第１送信開口を設定した前記長軸方向の位置に前記第２送信開口を設定し、前記第２送信開口を設定した前記長軸方向の位置に前記第１送信開口を設定し、第２フレームデータを生成するのに必要な数の前記第２送信ビームおよび第１送信ビームを送信する動作を繰り返しながら、フレーム番号が増えるたびに、前記第１送信ビームおよび第２送信ビームの深度方向に対する照射角度を、所定の複数種類の角度に順次切り替え、
前記受信部は、前記第１および第２送信開口の前記長軸方向の移動にともなって、受信走査線を前記長軸方向に移動させながら前記第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号をそれぞれ生成し、
前記信号合成部は、前記第１フレームデータを生成するための前記第１および第２送信ビームに基づいて前記受信部が生成した前記第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号と、前記第２フレームデータを生成するための前記第１および第２送信ビームに基づいて前記受信部が生成した前記第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号のうち、長軸方向の位置が同じもの同士を重み付けして合成し、
前記画像形成部は、前記信号合成部が合成後の受信ビーム信号を用いて、フレームデータを生成し、
前記画像合成部は、前記照射角度の種類の数以上の前記フレームデータを合成することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項7】

振動子が長軸方向と短軸方向にそれぞれ配列されたプローブに対して、前記短軸方向の口径サイズが所定の大きさの第１送信開口と、前記短軸方向の口径サイズが前記第１送信開口より大きい第２送信開口とを順に設定し、前記第１および第２送信開口内の前記振動子にそれぞれ送信信号を出力して、前記振動子から被検体に対して第１送信ビームと第２送信ビームをそれぞれ送信させる送信ステップと、
前記第１および第２送信ビームの前記被検体からのそれぞれ反射波を前記プローブの前記振動子が受信して出力する受信信号を受け取って、前記長軸方向についてそれぞれビームフォーミングすることにより、第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を生成する受信ステップと、
前記第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を用いてフレームデータを生成するフレームデータ生成ステップと、
複数の前記フレームデータを重み付けして合成する合成ステップとを有し、
前記送信ステップは、前記第１送信開口を送信ごとにその位置を前記長軸方向に所定量ずつ移動させながら設定し、１番目のフレームデータを生成するのに必要な数の前記第１送信ビームの送信を行った後、前記第２送信開口を送信ごとにその位置を前記長軸方向に所定量ずつ移動させながら設定し、２番目のフレームデータを生成するのに必要な数の前記第２送信ビームの送信を行う動作を繰り返しながら、フレーム番号が増えるたびに、前記第１送信ビームおよび第２送信ビームの深度方向に対する照射角度を、所定の複数種類の角度に順次切り替え、
前記フレームデータ生成ステップは、それぞれのフレーム番号のフレームデータを生成し、
前記合成ステップは、前記照射角度の種類の数以上の前記フレームデータを、重み付けして合成する
ことを特徴とする超音波撮像方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波診断装置は、超音波プローブを用いて被検体内に超音波を送信してその反射波を受信することにより、被検体の生体情報（被検体内の画像）を取得するものである。

【0003】

装置本体から、超音波プローブ内の複数の電気音響変換素子（振動子）毎に対して異なる遅延時間で電気パルスが印加される。複数の振動子により送信ビームが形成され、当該送信ビームは被検体内に照射される。そして、被検体内からの反射波を、同超音波プローブで受信する。受信された反射波に対して、信号処理回路等で増幅、遅延加算、検波、圧縮処理を行い、また画像処理などを行った後、画像化される。このような超音波診断装置に用いられる超音波プローブとしては、１Ｄアレイプローブや２Ｄアレイプローブが特に知られている。

【0004】

１Ｄアレイプローブは、振動子を１方向（以下、長軸方向もしくは方位方向と呼ぶ）に複数個アレイ状に配置した構造である。送信時に長軸方向に配列された振動子ごとに入力される電気パルスの時間にそれぞれ遅延時間を与えることにより、長軸方向を含み、振動子面と垂直な断面内の所望の位置に焦点を結ぶ送信ビームを送信することができる。この送信により生じた被検体からの反射波を画像化することができる。１Ｄアレイプローブの長軸方向と垂直な方向（以下、短軸方向もしくはエレベーション方向と呼ぶ）において、１Ｄアレイプローブの送信時の焦点位置や開口幅は、音響レンズや凹面振動子により一意に決定される。

【0005】

２Ｄアレイプローブは、複数の振動子を長軸方向と短軸方向に２次元的に配列した構成である。２Ｄアレイプローブは、振動子毎に送受信回路を有しており、それぞれの振動子を個別に駆動させることによって送信ビームの焦点位置や開口幅を３次元空間の中で任意に設定することができる。長軸および短軸の開口幅にもよるが、基本的に方位方向とエレベーション方向の深度依存性が低減される。しかしながら２Ｄアレイプローブは一般的にサイズや重量が増加するとともに、制御の回路規模が増大し、製造コストも高くなることから多くの超音波診断装置に普及するには至っていない。

【0006】

特許文献１には、２Ｄアレイプローブから送信ビームを送信する際に、生体に照射される音響パワーを低減しながらも、良好な空間分解能を得るために、第１軸方向に長い第１送信開口から第１送信ビームを送信した後に、同じ位置に対して、第２軸方向に長い第２送信開口から第２送信ビームを送信する超音波診断装置が開示されている。同じ位置について、第１送信ビームおよび第２送信ビームによってそれぞれ得られたフレームデータまたはボリュームデータを合成する。

【0007】

一般的な２Ｄアレイプローブよりも短軸方向の振動子数が少なく（数個もしくは１０数個程度）、スイッチ操作によって短軸方向における開口サイズを可変にする機能を有するプローブが知られており、１．２５Ｄアレイプローブと呼ばれている。また、短軸方向の中央の振動子を中心として短軸方向に対称に遅延時間を与えることが可能なプローブも知られている。このプローブは、１．５Ｄアレイプローブと呼ばれている。さらに、送信ビームの長軸方向の走査と同時に、短軸方向への走査をある程度可能とするプローブも考案されており、１．７５Ｄアレイプローブと呼ばれている。

【0008】

特許文献２には、短軸方向の複数の振動子をスイッチにより選択的に駆動する機能と複数回の送受信により、限られた本体装置の回路規模であっても実効的に１．５Ｄ相当の画像を得る装置が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０２０－６５６２９号公報

【文献】特許第５９２１１３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

１Ｄアレイプローブは、短軸方向における送信時の焦点位置や開口幅が音響レンズ等により一意に決定されるため、短軸面においては、所定の焦点位置では送信ビーム径が小さいが、それ以外の部分では送信ビームが広がり、エレベーション方向の分解能が低下する。

【0011】

一方、２Ｄアレイプローブは、長軸方向のみならず短軸方向においても焦点位置を所望の位置に設定したり、走査したりすることができるが、プローブのサイズや重量が増加するとともに、制御の回路規模が増大する。

【0012】

特許文献１の２Ｄアレイのように、第１軸方向に長い第１送信開口から第１送信ビームを送信した後に、第２軸方向に長い第２送信開口から第２送信ビームを送信し、それぞれの送信で得られたフレームデータまたはボリュームデータを合成する方法は、一つの画像を生成するために、長手方向の異なる複数の開口を用いた送信が必要であるため、画像の更新に時間を要する。

【0013】

本発明の目的は、プローブの短軸方向に配列された振動子毎に入力する電気パルスを独立に遅延させる構成を備えない簡素な構成でありながら、短軸方向における解像度の高い画像を得ることができる超音波撮像装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明によれば、以下のような、送信部と、受信部と、画像形成部と、合成部とを有する超音波撮像装置が提供される。送信部は、振動子が長軸方向と短軸方向にそれぞれ配列されたプローブに対して、短軸方向の口径サイズが所定の大きさの第１送信開口と、短軸方向の口径サイズが第１送信開口より大きい第２送信開口とを順に設定し、第１および第２送信開口内の振動子にそれぞれ送信信号を出力することにより、振動子から被検体に対して第１送信ビームと第２送信ビームをそれぞれ送信させる。受信部は、第１および第２送信ビームの被検体からのそれぞれ反射波をプローブの振動子が受信して出力する受信信号を受け取って、長軸方向についてそれぞれビームフォーミングすることにより、第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を生成する。画像形成部は、第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を用いてフレームデータを生成する。合成部は、第１受信ビーム信号および第２受信ビーム信号を重み付けして合成する信号合成部、および、第１受信ビーム信号から画像形成部が生成した第１フレームデータおよび第２受信ビーム信号から画像形成部が生成した第２フレームデータを重み付けして合成する画像合成部のうち少なくとも一方を含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、短軸方向に口径サイズの異なる送信開口から第１および第２の送信ビームのビームが絞られる位置が深度方向に異なることを利用して、短軸方向の受信信号の解像度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施の形態１の超音波撮像装置の全体の構成を示すブロック図。

【図2】（ａ－１）および（ｂ－１）は、実施の形態１で用いるプローブの振動子を上面から見た配列と、駆動される振動子（送信開口）を示す図であり、（ａ－２）、（ｂ－２）および（ｃ）は、プローブの振動子の短軸方向の側面から見た配列と駆動される振動子（送信開口）と第１送信ビーム１０の形状を示す図である。

【図3】実施の形態１において合成部が重み付けに用いる重みの一例を示すグラフである。

【図4】実施の形態１の超音波撮像装置のラインデータ合成モードにより撮像する際の各部の動作を示すフローチャートである。

【図5】実施の形態１の超音波撮像装置のラインデータ合成モードにより撮像する際のシーケンスを説明するための図である。

【図6】実施の形態１の超音波撮像装置のフレームデータ合成モードにより撮像する際の各部の動作を示すフローチャートである。

【図7】実施の形態１の超音波撮像装置のフレームデータ合成モードにより撮像する際のシーケンスを説明するための図である。

【図8】実施の形態１において画像合成部がフレームデータの重み付けに用いる重みを示す説明図である。

【図9】実施の形態２の超音波撮像装置の撮像時の各部の動作を示すフローチャートである。

【図10】実施の形態２の超音波撮像装置の撮像時のシーケンスを説明するための図である。

【図11】実施の形態３の超音波撮像装置の撮像時の各部の動作を示すフローチャートである。

【図12】実施の形態３の超音波撮像装置の撮像時のシーケンスを説明するための図である。

【図13】実施の形態４の超音波撮像装置の撮像時のシーケンスを説明するための図である。

【図14】実施の形態５の超音波撮像装置の撮像時の各部の動作を示すフローチャートである。

【図15】実施の形態５の超音波撮像装置の撮像時のシーケンスを説明するための図である。

【図16】実施の形態６の超音波撮像装置の撮像時の各部の動作を示すフローチャートである。

【図17】実施の形態６の超音波撮像装置の撮像時のシーケンスを説明するための図である。

【図18】実施の形態６の超音波撮像装置の撮像時に送信する角度と短軸方向の口径サイズとの組み合わせを固定化したシーケンスを説明するための図である。

【図19】実施の形態６の超音波撮像装置の撮像時に送信する角度を５方向にしたシーケンスを説明するための図である。

【図20】実施の形態６の超音波撮像装置の撮像時に送信する５方向の角度と短軸方向の口径サイズとの組み合わせを固定化したにしたシーケンスを説明するための図である。

【図21】実施の形態６の超音波撮像装置の撮像時に位相情報を持つ受信ビーム信号（ＲＦデータ）を合成する場合の各部の動作を示すフローチャートである。

【図22】実施の形態６の超音波撮像装置の撮像時に位相情報を持つ受信ビーム信号（ＲＦデータ）を合成する場合のシーケンスを説明するための図である。

【図23】実施の形態６の超音波撮像装置の撮像時に送信のたびに第１送信開口と第２送信開口を切り替える場合の各部の動作を示すフローチャートである。

【図24】実施の形態６の超音波撮像装置の撮像時に送信のたびに第１送信開口と第２送信開口を切り替える場合のシーケンスを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0018】

また、実施の形態を説明する図面においては、構成を分かり易くするために、平面図であってもハッチングを付す場合もあるし、断面図であってもハッチングを省略する場合もある。

【0019】

＜＜実施の形態１＞＞
まず、実施の形態１の超音波撮像装置の構造について図１、図２を用いて説明する。図１は、超音波撮像装置の全体の構成を示す図である。図２（ａ－１）および（ｂ－１）は、プローブの振動子を上面から見た配列と駆動される振動子（送信開口）を示す図であり、図２（ａ－２）、（ｂ－２）および（ｃ）は、プローブの振動子の側面の配列と駆動される振動子と送信ビームの形状を示す図である。

【0020】

まず、超音波撮像装置１００が簡素な構成でありながら、短軸方向における解像度の高い画像を得ることができる原理を説明する。本実施の形態に係る超音波撮像装置１００には、図１、図２（ａ－１）および（ｂ－１）に示すとおり、振動子３が長軸方向と短軸方向にそれぞれ配列されたプローブ１が接続されている。

【0021】

超音波撮像装置１００は、図１に示すように、送受信制御部１１１およびラインデータ合成／フレームデータ合成選択部１１２を含む制御部２、送信部１０１、受信部１０２、受信信号を保存する信号メモリ部１０３、信号合成部１０４、画像形成部１０５、画像データを保存する画像メモリ部１０６、画像合成部１０７、表示処理部１０８、表示部１１２、および、操作パネル１１３を含む。

【0022】

送信部１０１は、図２（ａ－１）、（ａ－２）、（ｂ－１）および（ｂ－２）に示すように、プローブ１に送信開口４を設定し、送信開口４内の振動子３にそれぞれ送信信号を出力する。このとき、送信部１０１は、短軸方向の口径サイズが所定の大きさの第１送信開口４ａと、短軸方向の口径サイズが第１送信開口４ａより大きい第２送信開口４ｂを順次設定し、第１および第２送信開口４ａ、４ｂからそれぞれ振動子３から被検体５に対して第１および第２送信ビーム１０、１１を送信する。第１送信開口４ａと第２送信開口４ｂは、短軸方向の中心位置が一致していることが望ましい。

【0023】

図２（ａ－２）のように、短軸方向の口径サイズが小さい第１送信開口４ａから送信された第１送信ビーム１０は、短軸方向において、所定の深度位置でビーム径が絞られるため、ビーム径が絞られた第１深度領域１０ａにおいては短軸方向のビーム幅が狭い。

【0024】

一方、図２（ｂ－２）のように、短軸方向の口径サイズが第１送信開口４ａよりも大きい第２送信開口４ｂから送信された第２送信ビーム１１は、短軸方向において、第１送信ビーム１０よりも深い所定の第２深度領域でビーム径が絞られる。よって、短軸方向のビーム幅が狭い第２深度領域１１ａは、第１送信ビーム１０のビーム幅が狭い第１深度領域１０ａよりも深い位置に現れる。

【0025】

第１および第２送信ビーム１０，１１の被検体５からの反射波は、プローブ１の振動子３により受信される。受信部１０２は、振動子３の受信信号を受け取って、プローブ１の長軸方向について、振動子３ごとの受信信号に遅延させて加算することによりビームフォーミングして第１および第２受信ビーム信号（整相加算信号）２０，２１を得る。

【0026】

第１および第２送信ビーム１０，１１が短軸方向に絞られて照射された第１および第２深度領域１０ａ，１１ａでは、第１および第２受信ビーム信号２０，２１の短軸方向の信号解像度がそれぞれ高くなる。

【0027】

画像形成部１０５は、第１受信ビーム信号２０および第２受信ビーム信号２１を用いて画像フレームデータを生成する。

【0028】

合成部は、信号合成部１０４と画像合成部１０７の少なくとも一方を備えている。信号合成部１０４は、信号の位相情報を含む第１受信ビーム信号２０と第２受信ビーム信号２１とを重み付けして合成する。また画像合成部１０７は、第１受信ビーム信号２０から画像形成部１０５が生成した第１画像フレームデータおよび第２受信ビーム信号２１から画像形成部１０５が生成した第２画像フレームデータを重み付けして合成する。

【0029】

このとき、重み付けの重みを一例として図３に示す。被検体５の深度が浅い第１領域１０ａでは第１受信ビーム信号２０または第１フレームデータの重みが、第２受信ビーム信号２１または第２フレームデータの重みより大きくなるように設定される。また、被検体５の深度が深い第２領域１１ａおよびそれ以上の深度では、第２受信ビーム信号２１または第２フレームデータの重みが、第１受信ビーム信号２０または第１フレームデータの重みより大きくなるように設定される。

【0030】

ただし、第１送信開口４ａ、第２送信開口４ｂとレンズによる短軸フォーカス点の関係によっては、第２領域１１ａより深い深度で、第１送信ビームが再び第２送信ビームよりも短軸方向のビーム幅が狭くなる条件もありうる。そのため、重み付の方法は図３に示した例に限らず、設計に応じて適切に設定すればよい。すなわち、信号合成部１０４の重み付けの重みは、被検体の深度が浅い第１領域１０ａでは、第１受信ビーム信号２０および第２受信ビーム信号２１のうち一方の重みが他方の重みより大きく、深度が第１領域１０ａよりも深い第２領域１１ａのうち少なくとも一部の領域では、他方の重みが一方の重みよりも大きくなるように設定する。同様に、画像合成部１０７の重み付けの重みは、被検体の深度が浅い第１領域１０ａでは、第１フレームデータおよび第２フレームデータのうちの一方の重みが他方の重みより大きく、深度が第１領域１０ａよりも深い第２領域１１ａのうち少なくとも一部の領域では、他方の重みが前記一方の重みよりも大きくなるように設定する。

【0031】

この合成処理により、第１および第２送信ビーム１０，１１を合成した合成ビーム２１２（図２（ｃ）参照）を照射した場合と同様に、第１および第２深度領域１０ａおよび１０ｂで信号解像度の高い合成受信ビーム信号１２２または合成後のフレームデータを得ることができる。これによって、第１および第２送信ビーム１０，１１の短軸方向に絞られた第１および第２深度領域１０ａ，１０ｂの第１および第２受信ビーム信号２０，２１が反映された、より短軸方向に解像度が高く、かつ、深度方向により均一な合成受信ビーム信号１２２または合成後のフレームデータが得られる。

【0032】

図１に示した例では、プローブ１として、短軸方向に３つの振動子３が配列されたプローブ、もしくは、短軸方向に３以上に振動子３が配列され、３つの領域（列）に分割されたプローブを用いる。短軸方向の振動子（または領域）の３つの列のうち、中央の列をＡ列、その両脇の列をＢ１列とＢ２列と呼ぶ。図示していないが、プローブ１の超音波の出射面には音響レンズが固定されており、この音響レンズは、短軸方向について超音波を集束させる。音響レンズの代わりに、短軸方向の複数の振動子の超音波の出射面が湾曲するように配置することにより、音響レンズと同様に短軸方向について超音波を集束させることも可能である。なお、プローブ１は、音響レンズや振動子の配列を湾曲させる構造を備えていなくともよい。プローブ１の送信開口の短軸方向の口径を変化させるだけで、送信ビームの短軸方向のビーム径が絞られる深さは変化する。

【0033】

また、プローブ１の３つの列の振動子には、それぞれ短軸口径切り替えスイッチ１４が接続されている。送信時に、短軸口径切り替えスイッチ１４を超音波撮像装置１００が切り替えることにより、超音波撮像装置１００の出力する送信信号（電気パルス）を３つの列のうちの１以上の列の振動子３に選択的に入力することができる。また、受信時に、短軸口径切り替えスイッチ１４を超音波撮像装置１００が切り替えることにより、３つの列の振動子３が被検体からの超音波を受信して出力する受信信号（電気信号）のうち、１つの列の振動子３の受信信号のみを選択的に超音波診断装置１００に入力することが可能であるし、２以上の列の振動子３の受信信号を加算して（短絡させて）超音波撮像装置１００に入力することも可能である。

【0034】

なお、プローブ１は、短軸口径切り替えスイッチ１４を備えていなくてもよい。その場合、送信時には、送信部１０１が、３つの列のうち１以上の列の振動子に選択的に送信信号を入力することで第１および第２送信開口４ａ，４ｂを設定する。受信時には、受信部１０２が、３つの列のうち１以上の列の振動子の受信信号を選択的に受け取り、また、受け取った後に加算することにより受信開口を設定する。

【0035】

＜＜撮像時の各部の動作＞＞
以下、実施の形態１の超音波撮像装置１００が、被検体５を撮像する際の各部の動作について、図４および図６のフローと、送信ごとの送信開口を示す図５および図７を用いて説明する。

【0036】

ラインデータ合成／フレームデータ合成選択部１１２は、操作パネル１１３を介して、操作者からラインデータ合成モードの選択を受け付けている場合には、図４のフローにより各部の動作を制御し、フレームデータ合成モードの選択を受け付けている場合には、図６のフローにより各部の動作を制御する。

【0037】

なお、本実施の形態において、送信部１０１、受信部１０２、制御部１１０および信号合成部１０４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。なお、送信部１０１、受信部１０２、制御部１１０および信号合成部１０４は、その一部および全部をソフトウエアでその機能を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送信部１０１、受信部１０２、送受信制御部１１１および信号合成部１０４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構成にすればよい。

【0038】

＜＜ラインデータ合成モード＞＞
以下、ラインデータ合成／フレームデータ合成選択部１１２がラインデータ合成モードの選択を受け付けている場合について各部の動作の一例を説明する。

【0039】

＜ステップ１３０、１３１＞
１回目の送信（ｔ＝１）において、送受信制御部１１１は、プローブ１の長軸方向の開口位置ｉに、短軸方向が小口径の第１送信開口４ａを設定する。例えば、送受信制御部１１１は、プローブ１の短軸口径切り替えスイッチ１４を切り替えることにより、短軸方向の中心のＡ列に位置する振動子３を選択するとともに、長軸方向の開口位置ｉから予め定めた数（例えばＰ個）の振動子３を選択することにより第１送信開口４ａを設定する。もしくは、送受信制御部１１１は、送信部１０１に対して、短軸方向がＡ列で長軸方向の位置ｉから予め定めた数（例えばＰ個）の振動子３を第１送信開口４ａとして指示することにより第１送信開口４ａを設定する。

【0040】

＜ステップ１３２＞
送信部１０１は、第１送信開口４ａ内の振動子３に送信信号を出力する。これにより第１送信開口４ａから、第１送信ビーム１０が被検体５に対して送信される。

【0041】

第１送信ビーム１０の短軸方向のビーム幅が最も狭くなる深度領域１０ａは、浅い位置に現れる。

【0042】

長軸方向については、所定の位置に焦点を結ぶよう、送信部１０１は、振動子３に出力される送信信号に遅延量をそれぞれ設定するため、長軸方向のビーム幅が最も狭くなる位置は、設定した焦点位置になる。

【0043】

＜ステップ１３３＞
第１送信ビーム１０は、被検体５内で反射や散乱等された超音波のうちプローブ１に到達した超音波は、振動子３によって受信される。

【0044】

受信部１０２は、ここでは一例として、第１送信開口４ａ内の振動子３から受信信号を受け取る。すなわち、短軸方向については、中央のＡ列であって、長軸方向については、長軸方向の開口位置ｉから予め定めた数（例えばＰ個）の振動子３から受信信号を受け取る。なお、受信部１０２が受信信号を受け取る振動子３は、送信開口内の振動子３に限られるものではなく、送信開口とは異なる受信開口を設定し、受信開口内の振動子３から受信信号を受け取ってもよいし、プローブ１のすべての振動子３から受信信号を受け取ってもよい。

【0045】

＜ステップ１３４＞
受信部１０２は、長軸方向について所定の遅延量で遅延させて加算することにより受信ビームフォーミングし、所定の受信走査線について第１受信ビーム信号（ＲＦ（高周波）信号とも呼ぶ）２０を生成する。受信部１０２は、生成した第１受信ビーム信号２０を信号メモリ部１０３に格納する。

【0046】

なお、受信走査線は、第１送信開口４ａの長軸方向の中心位置（位置ｉ＋Ｐ／２）に設定した１本であってもよいし、この１本を中心に複数の受信走査線を設定し、それぞれについて第１受信ビーム信号を生成してもよい。

【0047】

＜ステップ１３５、１３６＞
２回目の送信（ｔ＝２）において、送受信制御部１１１は、ステップ１３１と同じ長軸方向の位置ｉに、短軸方向が大口径の第２送信開口４ｂを設定する。例えば、送受信制御部１１１は、プローブ１の短軸口径切り替えスイッチ１４を切り替えることにより、短軸方向のＡ列とＢ１列とＢ２列に位置する振動子３を選択するとともに、長軸方向の開口位置ｉから予め定めた数（例えばＰ個）の振動子３を選択することにより第２送信開口４ｂを設定する。もしくは、送受信制御部１１１は、送信部１０１に対して、短軸方向がＡ列とＢ１列とＢ２列で長軸方向の開口位置ｉから予め定めた数（例えばＰ個）の振動子３を第２送信開口４ｂとして指示することにより第２送信開口４ｂを設定する。

【0048】

＜ステップ１３７＞
送信部１０１は、第２送信開口４ｂ内の振動子３に送信信号を出力する。これにより、第２送信開口４ｂから、第２送信ビーム１１が被検体５に対して送信される。第２送信ビーム１１の短軸方向のビーム幅が最も狭くなる深度領域１１ａは、ステップ１３２の第２送信ビーム１１のビーム幅が最も狭くなる深度領域１０ａよりも深くなる。

【0049】

＜ステップ１３８＞
第１送信ビーム１０は、被検体５内で反射や散乱等された超音波のうちプローブ１に到達した超音波は、振動子３によって受信される。

【0050】

受信部１０２は、ここでは一例として、第２送信開口４ｂ内の振動子３から受信信号を受け取る。すなわち、短軸方向については、Ａ列とＢ１列とＢ２列であって、長軸方向については、長軸方向の開口位置ｉから予め定めた数（例えばＰ個）の振動子３から受信信号を受け取る。なお、短軸方向については、短軸口径切り替えスイッチ１４によりＡ列とＢ１列とＢ２列の振動子３を短絡させて３つの振動子が合算された受信信号を出力する。もしくは、Ａ列とＢ１列とＢ２列の振動子３の受信信号を受け取った受信部１０２が、合算して受信ビームフォーミングに用いる。なお、ステップ１３３と同様に、受信部１０２が受信信号を受け取る振動子３は、送信開口４ａ内の振動子３に限られるものではなく、送信開口とは異なる受信開口を設定し、受信開口内の振動子３から受信信号を受け取ってもよいし、プローブ１のすべての振動子３から受信信号を受け取ってもよい。

【0051】

＜ステップ１３９＞
受信部１０２は、長軸方向について所定の遅延量で遅延させて加算することにより受信ビームフォーミングし、所定の受信走査線について第２受信ビーム信号（ＲＦ（高周波）信号とも呼ぶ）２１を生成する。受信部１０２は、生成した第２受信ビーム信号２１を信号メモリ部１０３に格納する。

【0052】

＜ステップ１４０＞
信号合成部１０４は、信号メモリ１０３から第１受信ビーム信号２０と第２受信ビーム信号２１を読みだして、図３に示した重みで重み付けして加算し、合成受信ビーム信号１２２を生成する。これにより、短軸方向について、広い深度領域１０ａ，１１ａで解像度の高い合成受信ビーム信号１２２を得ることができる。

【0053】

＜ステップ１４１、１４２＞
送受信制御部１１１は、長軸方向の第１および第２送信開口４ａ，４ｂの位置をずらしながら、上記ステップ１３１～１４０を、１フレームの作成に必要な数の合成受信ビーム信号１２２が得られるまで、繰り返す。

【0054】

＜ステップ１４３＞
ステップ１４１において、１フレームの作成に必要な数の合成受信ビーム信号１２２が得られたならば、画像形成部１０５は、合成受信ビーム信号１２２からフレームデータを生成し、表示処理部１０８に出力する。表示処理部１０８は、フレームデータを表示部１０９に表示させる。

【0055】

以上により、ラインデータ合成モードにより、短軸方向について小口径の第１送信開口４ａから第１送信ビーム１０を送信して得た第１受信ビーム２０と、大口径の第１送信開口４ａから第２送信ビーム１１を送信して得た第２受信ビーム２１とを深度方向に重み付けして合成し、短軸方向に解像度が高く、かつ、深度方向により均一なフレームデータを表示することができる。

【0056】

なお、上述してきた図４のフローのラインデータ合成モードでは、第１および第２受信ビーム信号２０，２１をＲＦ信号（位相成分を持った信号）の状態で信号合成部１０４が重み付けして合成する構成について説明したが、本実施の形態はこの構成に限定されるものではない。走査ライン（受信走査線）毎に短軸方向の開口サイズを変えて送信した後、得られた受信走査線のデータを合成処理する構成であれば、合成する受信走査線のデータがＲＦデータであっても、輝度データであってもよい。すなわち、受信ビーム信号２０，２１を輝度データ（位相成分を持たない絶対値データ）に変換してから合成してもよい。具体的には例えば、長軸方向の開口位置ｉに設定した第１送信開口４ａおよび第２送信開口４ｂから送信した送信ビームからそれぞれ得た受信ビーム（ライン）信号２０，２１を、画像形成部１０５において受信走査線（ライン）毎の輝度（画像）データに変換し、画像メモリ部１０６にストアしておき、画像合成部１０７が同一ライン（受信走査線）の輝度データを重み付けして合成し、合成輝度データを生成する構成としてもよい。位置ｉ＋１において同様のことを繰り返し、ライン毎の合成輝度データを画像メモリ部１０６に格納していき、１フレーム分の各ラインの合成輝度データがたまったならば、１フレームの画像データとして表示処理部１０８に出力してもよい。

【0057】

＜＜フレームデータ合成モード＞＞
つぎに、ラインデータ合成／フレームデータ合成選択部１１２が、操作者からフレームデータ合成モードの選択を受け付けている場合について各部の動作について、図６～図８を説明する。フレームデータ合成モードでは、短軸方向において小口径の第１送信開口４ａで送信してフレームデータを生成した後、大口径の第２送信開口４ｂで送信してフレームデータを生成し、それらを重み付けして合成する。

【0058】

＜ステップ２３０＞
フレームＮ（Ｎ＝１）のフレームデータの撮像を以下のステップ２３１～２３８により生成する。

【0059】

＜ステップ２３１～２３８＞
図４の受信ビーム合成モードのフローのステップ１３０～１３４と同様に、ステップ２３１～２３７において、送受信制御部１１１は、短軸方向において小口径の第１送信開口４ａをプローブ１または送信部１０１に設定し（ステップ２３１）、送信部１０１は、第１送信ビーム１０を送信させ（ステップ２３１，２３２）、受信部１０２は、被検体５からの反射波を受信し、長軸方向にビームフォーミングして第１受信ビーム信号２０を生成する（ステップ２３４，２３５）。ただし、図４のラインデータ合成モードとは異なり、図６のフレームデータ合成モードは、図７のように長軸方向の開口位置をずらしながら（ステップ２３７）、連続して短軸方向に小口径の第１送信開口４ａから送信を繰り返し、１フレームの生成に必要な数の第１受信ビーム２０を取得する（ステップ２３６）。

【0060】

画像形成部１０５は、得られた第１受信ビーム２０を用いてフレームＮ（Ｎ＝１）のフレームデータ（例えば輝度データ（画像））を生成し、画像メモリ部１０６に格納する（ステップ２３８）。

【0061】

＜ステップ２３９＞
画像合成部１０７は、フレームＮと、画像メモリ部１０６に格納されているフレームＮ－１のフレームデータを深度方向に重み付けして合成する。初回のＮ＝１のフレーム１の場合は、画像メモリ１０６には、フレームＮ－１のフレームデータは格納されていないので、そのままステップ２４０に進む。

【0062】

＜ステップ２４０、２４１＞
送受信制御部１１１は、つぎのフレームＮ＋１（フレーム２）の撮像を行うため、短軸方向において送信開口４の口径サイズを小口径と大口径とで切り替え、ステップ２３２に戻る（ステップ２３１）。フレーム２の場合、フレーム１で短軸方向小口径を設定していたので、短軸方向大口径の第２送信開口４ｂに切り替える（図７参照）。

【0063】

＜ステップ２３２～２３８＞
設定された第２送信開口４ｂにより、上述したステップ２３２～２３８を繰り返す。すなわち、第２送信ビーム１１を送信し、被検体５からの反射波を受信し、長軸方向にビームフォーミングして第２受信ビーム信号２１を生成する処理を、長軸方向の開口位置をずらしながら連続して繰り返し、１フレームの生成に必要な数の第２受信ビーム２１を取得する（ステップ２３２～２３７）。画像形成部１０５は、得られた受信ビーム２１を用いてフレーム２のフレームデータ（画像）を生成し、画像メモリ部１０６に格納する（ステップ２３８）。

【0064】

＜ステップ２３９＞
画像合成部１０７は、フレーム２と、画像メモリ部１０６に格納されているフレーム１のフレームデータとを深度方向に重み付けして合成する。重みは、図８に示すように、フレームデータの長軸方向については一様であり、深度方向については、図３のように分布している。すなわち、深度が浅い領域１０ａでは短軸方向に小口径の第１送信開口４ａを設定して得たフレームデータＮの重みが、短軸方向に大口径の第２送信開口４ｂを設定して得たフレームデータＮ＋１の重みより大きくなるようにする。被検体５の深度が深い領域１１ａおよびそれ以上の深度では、第２送信開口４ｂを設定して得たフレームデータＮ＋１の重みが、第１送信開口４ａを設定して得たフレームデータＮの重みより大きくなるように設定される。

【0065】

画像合成部１０７は、合成後のフレームデータ（フレームデータＮ＋フレームデータＮ＋１）を表示処理部１０８に出力する。表示処理部１０８は、合成後のフレームデータを表示部１０９に表示させる。

【0066】

以上により、フレームデータ合成モードにより、短軸方向について小口径の第１送信開口４ａから第１送信ビーム１０を送信して得たフレームデータと、大口径の第２送信開口４ｂから第２送信ビーム１１を送信して得たフレームデータとを深度方向に重み付けして合成し、短軸方向に解像度が高く、かつ、深度方向により均一なフレームデータを表示することができる。

【0067】

なお、上述してきた図６のフローのフレームデータ合成モードでは、輝度データ（画像データ）に変換したフレームデータを画像合成部１０７が重み付けして合成する構成について説明したが、本実施の形態はこの構成に限定されるものではない。一旦、短軸方向の口径サイズをあるサイズ（小口径または大口径）に設定して１フレーム分のデータ（１枚の画像に必要なデータ量）を取得し、つぎに、短軸方向の口径サイズを別のサイズ（大口径または小口径）に設定して１フレーム分のデータ（１枚の画像に必要なのデータ量）を取得し、得られた２フレーム分のデータを合成処理する構成であれば、合成するフレームデータがＲＦデータであっても、輝度データであっても構わない。例えば、短軸方向について小口径の第１送信開口４ａから第１送信ビーム１０を送信開口４ａを長軸方向に順次ずらしながら送信し、得られた受信ビーム信号２０をＲＦデータのまま１フレーム分信号メモリ部１０３に格納する。次に、短軸方向について大口径の第２送信開口４ｂから第２送信ビーム１１を送信開口４ｂを長軸方向に順次ずらしながら送信し、得られた受信ビーム信号２１をＲＦデータのまま１フレーム分信号メモリ部１０３に格納する。信号合成部１０４は、それぞれ１フレーム分の受信ビーム信号２０，２１を重み付けして合成し、合成後のフレームデータを画像形成部１０５が輝度データに変換し、表示処理部１０８に出力する構成としてもよい。

【0068】

図６および図７に示したフレームデータ合成モードは、図４および図５のラインデータ合成モードと比較して、次のフレームデータとその前のフレームデータを用いることで、フレームレート自体の低下を抑えることができるというメリットがる。

【0069】

本実施の形態１の超音波撮像装置は、信号合成部１０４と画像合成部１０７は必ずしも両方同時に備えられている必要はなく、どちらか一方だけがあってもよい。

【0070】

また、実施の形態１では、超音波撮像装置１００とプローブ１とは、別々の装置であるが、プローブ１内に、超音波撮像装置の送信部１０１や受信部１０２の全体または一部を配置した構成してもよい。また、短軸口径切り替えスイッチ１４が、プローブ１の筐体の外に別デバイスとして存在してもよい。短軸口径切り替えスイッチ１４が、超音波撮像装置１００内に備えらえていてもよい。

【0071】

実施の形態１では、送信開口４内の振動子３によって、受信信号を受信部１０２が受け取る構成としたが、１例に過ぎず、本発明においては送信開口４とは、異なる振動子３からも受信信号を受け取って受信ビームフォーミングに用いてもなんら本質的に変わるものではない。

【0072】

また、プローブ１は、短軸方向の分割数が３に限定されるものではない。

【0073】

尚、上述のラインデータ合成モードでは、遅延加算後の受信ビーム信号を合成する構成について説明した（図４のステップ１４０参照）が、振動子３から取得した受信データ（チャネルデータ）を合成してもよい。具体的には、ステップ１３３において振動子３から取得した受信データ（チャネルデータ）と、ステップ１３８で取得した受信データ（チャネルデータ）を対応する振動子（チャネル）ごとにステップ１４０で合成し、合成後の受信データをステップ１３９と同様に受信ビームフォーミングすればよい。

【0074】

＜＜実施の形態２＞＞
実施の形態２の超音波撮像装置の撮像時の動作について図９および図１０を用いて説明する。実施の形態２の超音波撮像装置の構成は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

【0075】

実施の形態２では、一つのフレームＮのフレームデータを得るために、方位方向（長軸方向）に送信開口４を移動させるたびに、短軸方向の口径サイズを小口径と大口径とで切り替える。これにより、方位方向に互いに隣り合う第１および第２受信ビーム信号は、短軸方向の口径サイズが異なる第１送信開口４ａまたは第２送信開口４ｂを設定して得られたものになる。本実施の形態では、隣合う第１および第２受信ビーム信号２０，２１を深さ方向に重み付けして合成することで、一つの方位方向の合成ビーム信号を形成する。

【0076】

これを方位方向の送受信で繰り返すことで、フレームレートを低下させることなく、短軸方向の解像度が高く、深度方向に均一性の優れたフレームデータを得ることができる。

【0077】

また、一つのフレームの中に、短軸方向の送信開口サイズの異なる受信ビーム信号２０１，２１が均等に含まれているため、プローブ操作や生体の動きに対する追随性が高く、浅部と深部で同期した情報を提示することができる。

【0078】

実施の形態２の超音波撮像装置の動作について、図９、図１０を用いて具体的に説明する。

【0079】

＜ステップ３３０＞
フレームＮ（Ｎ＝１）のフレームデータの撮像を以下のステップ３３１～３４０により生成する。

【0080】

＜ステップ３３１～３３５＞
図４のラインデータ合成モードのフローのステップ１３０～１３４と同様に、ステップ３３１～３３５において、送受信制御部１１１は、１回目の送信ｔ＝１において、プローブ１の長軸方向の開口位置ｉに、短軸方向が小口径の第１送信開口４ａを設定する（ステップ３３１、３３２）。送信部１０１は、第１送信開口４ａから第１送信ビーム１０を送信させ（ステップ３３３）、受信部１０２は、被検体５からの反射波を受信した受信信号を振動子３から受け取り、長軸方向にビームフォーミングして第１受信ビーム信号（ｉ）２０を生成し、信号メモリ１０３に格納する（ステップ３３４，３３５）。

【0081】

＜ステップ３３６＞
信号合成部は、受信ビーム信号（ｉ）と、信号メモリ部１０３に格納されている、隣の受信ビーム信号（ｉ－１）を深度方向に重み付けして合成し、合成受信ビーム信号（ｉ）を得て、信号メモリ１０３に格納する。初回のｉ＝１の受信ビーム（ｉ）の場合は、信号メモリ１０３には、受信ビーム（ｉ－１）の受信ビーム信号はまだ格納されていないので、そのままステップ３３７に進む。

【0082】

＜ステップ３３７＞
送受信制御部１１１は、１フレームの作成に必要な数の合成受信ビーム信号（ｉ）が得られたかどうか判定し、得られていない場合には、ステップ３３８に進む。

【0083】

＜ステップ３３８、３３９＞
２回目の送信ｔ＝２において、プローブ１の長軸方向の開口位置ｉ＋１に、１回目の送信とは短軸方向の口径サイズを切り替えた、短軸方向に大口径の第２送信開口４ｂを設定し、ステップ３３３に戻る。

【0084】

＜ステップ３３３～３３５＞
ステップ３３３～３３５において、送信部１０１は、設定された短軸方向が大口径の第２送信開口４ｂから第２送信ビーム１１を送信させ、受信部１０２は、受信信号を振動子３から受け取り、長軸方向にビームフォーミングして受信ビーム信号（ｉ＋１）２１を生成し、信号メモリ１０３に格納する。

【0085】

＜ステップ３３６＞
信号合成部は、受信ビーム信号（ｉ＋１）と、信号メモリ部１０３に格納されている、隣の受信ビーム信号（ｉ）を深度方向に図３に示した重みにより重み付けして合成し、合成受信ビーム信号（ｉ＋１）を得て、信号メモリ１０３に格納する。

【0086】

＜ステップ３３７＞
上記ステップ３３１～３３６を、１フレームの作成に必要な数の合成受信ビーム信号（ｉ）が得られるまで、長軸方向の開口位置をずらしながら繰り返す。

【0087】

＜ステップ３４０＞
１フレームの生成に必要な数の合成受信ビーム信号が得られたならば、画像形成部１０５は、フレームＮ（Ｎ＝１）のフレームデータ（画像）を生成し、表示処理部１０８に出力する。表示処理部１０８は、フレームデータを表示部１０９に表示させる。

【0088】

＜ステップ３４１＞
フレーム番号をインクリメントし、ステップ３３１に戻って上記処理を繰り返す。

【0089】

このように実施の形態２では、一つのフレームデータを形成する長軸方向に位置のずれた複数の受信ビーム信号の隣合う二つの受信ビーム信号を深さ方向に重み付けして合成することで、一つの方位方向の合成ビーム信号を形成する。よって、フレームレートを低下させることなく、短軸方向の解像度が高く、深度方向に均一性の優れたフレームデータを得ることができる。また、一つのフレームの中に、短軸方向の送信開口サイズの異なる受信ビーム信号が均等に含まれているため、プローブ操作や生体の動きに対する追随性が高く、浅部と深部で同期した情報を提示することができる。

【0090】

なお、実施の形態２においても実施の形態１と同様に、合成受信ビーム信号を生成するために合成する受信ビーム信号は、ＲＦ信号に限られるものではなく、受信ビーム信号を輝度データに変換した後、合成してもよい。

【0091】

＜＜実施の形態３＞＞
実施の形態３の超音波撮像装置の撮像時の動作について図１１および図１２を用いて説明する。図１１および図１２から明らかなように、実施の形態３の超音波撮像装置の撮像時の動作は、実施の形態２の図９および図１０と共通する動作が多いため、同様の処理には同じステップ番号を付し、異なる点のみ説明する。また、実施の形態３の超音波撮像装置の構成は、実施の形態１と同様である。

【0092】

実施の形態３の超音波撮像装置の撮像動作は、図１１および図１２に示すように、実施の形態２の図９および図１０と同様に、最初のフレームＮ（Ｎ＝１）の１回目の送信では、送信開口４の短軸方向の口径サイズとして小口径を設定し（ステップ３３０～３３３）、方位方向（長軸方向）に送信開口４を移動させるたびに、短軸方向の送信開口４の口径サイズを小口径と大口径とで切り替える（ステップ３３８、３３９）。これを交互に繰り返して、一つフレームデータを生成するのに必要な第１および第２受信ビーム信号２０，２１を取得する（ステップ３３４、３３５、３３７）。

【0093】

ここで、実施の形態３は、実施の形態２とは異なり、取得した第１および第２受信ビーム信号２０，２１を用いて、フレームデータＮを生成し、画像メモリ部１０６に格納する（ステップ４３８）。

【0094】

次のフレームＮ＋１においては、前フレームＮと同様に方位方向（長軸方向）に送信開口４を移動させるたびに短軸方向の口径サイズを切り替えるが、前フレームＮと同じ長軸方向の位置においては、前フレームＮにおいて設定した短軸方向口径サイズとは異なる口径サイズとなるようにする。すなわち、前フレームＮにおいて短軸方向の口径サイズとして小口径が設定されていた位置では、フレームＮ＋１では短軸方向に大口径の送信開口を設定する。また、前フレームＮにおいて、短軸方向の口径サイズとして大口径が設定されていた位置では、フレームＮ＋１では短軸方向に小口径の送信開口を設定する。

【0095】

これが実現されるように、フレームＮ＋１の最初の送信（ｔ＝１）においては、前のフレームの最初の送信とは異なる短軸方向に大口径の送信開口を設定する（ステップ４４０，４４１）。そのため、ステップ４４０においてフレーム番号ＮをＮ＝Ｎ＋１にインクリメントした後、ステップ４４１ではインクリメント後のフレーム番号Ｎ（＝Ｎ＋１）が、偶数の時には、短軸方向に大口径の第２送信開口４ｂを設定し、奇数の時には、短軸方向に小口径の第１送信開口４ａを設定する。この後、ステップ３３３～３３９を繰り返し、第１および第２受信ビーム信号２０、２１を得て、フレームデータＮ（＝Ｎ＋１）を生成し、画像メモリ部１０６に格納する（ステップ４３８）。

【0096】

画像合成部１０７は、ステップ４３８で生成したフレームＮ（＝Ｎ＋１）と、画像メモリ部１０６に格納されている前回のフレーム（Ｎ－１）のフレームデータとを深度方向に重み付けして合成する（ステップ４３９）。重みは、各フレームデータを構成する走査線（受信ビーム）ごとに深度方向に重み付けする。具体的には、図３のように、深度が浅い領域では、第１送信開口４ａを設定して得た第１受信ビーム信号２０の重みが大きく、それよりも深い深度領域では、第２送信開口４ｂを設定して得た第２受信ビーム信号２１の重みが大きくなるようにする。ここで示した重み付は１例であって、設計値によって変わりうる短軸ビーム形状によって適切に設定すればよい。

【0097】

画像合成部１０７は、合成後のフレームデータを表示処理部１０８に出力する。表示処理部１０８は、合成後のフレームデータを表示部１０９に表示させる（ステップ４３９）。

【0098】

このように、本実施の形態では、２つのフレームデータを合成することにより、第１および第２受信ビーム信号２０、２１を合成したのと同様な合成フレームデータを得ることができる。

【0099】

本実施の形態の撮像方法は、実施の形態１の図６および図７のフレームデータ合成モードと同様に、フレームレートの更新速度を低下させることなく、短軸方向の解像度が高く、深度方向に一様なフレームデータを表示することができる。

【0100】

また、本実施の形態の撮像方法は、合成前の一つのフレームデータの中に、短軸方向の口径サイズが異なる送信開口を設定して得た第１および第２受信ビーム信号２０，２１の情報が均等に含まれているため、被検体５の動きに対する追随性が高いというメリットもある。

【0101】

さらに、本実施の形態では、２つのフレームデータの合成時に、長軸方向の同じ位置に設定した送信開口により取得した送受信データを用いるため、実施の形態２により得られる画像と比較して、高画質でアーチファクトの発生が低減される。

【0102】

なお、実施の形態３においても実施の形態１と同様に、合成するフレームデータは、輝度データに変換された画像データに限られるものではなく、受信ビーム信号（ＲＦデータ）を並べたフレームデータの状態で合成してもよい。

【0103】

＜＜実施の形態４＞＞
実施の形態４の超音波撮像装置の撮像時の動作について図１３を用いて説明する。

【0104】

実施の形態１～３においては、短軸方向に小口径の第１送信開口４ａとして、プローブ１の短軸方向の中心に位置するＡ列の振動子３を選択し、短軸方向に大口径の第２送信開口４ｂとして短軸方向のＡ列の振動子３と、Ａ列の両側に隣接するＢ１列およびＢ２列の振動子３とを選択する構成であったが、本発明はこれらの第１および第２送信開口４ａ、４ｂに限られるものではない。送信される第１および第２送信ビーム１０、１１のビーム径が短軸方向において絞られる位置が、深さ方向に異なる第１および第２送信開口４ａ，４ｂであれば、どのような開口形状であってもよい。

【0105】

例えば、図１３に示すように、短軸方向に小口径の第１送信開口４ａとして、短軸方向においてＡ列の振動子３を選択し、短軸方向に大口径の第２送信開口４ｂとして、Ａ列を含まず、Ｂ１列およびＢ２列のみを選択してもよい。短軸方向においてＢ１列およびＢ２列のみを選択した第２送信開口４ｂの場合、中心のＡ列の振動子が選択されていないため、プローブ１（振動子３）近傍の信号強度は落ちるものの遠方では第２送信ビーム１１が絞られる。よって、短軸方向においてＡ列の振動子３を選択した第１送信開口４ａの第１送信ビーム１０が短軸方向で絞られる位置よりも深い位置で、第２送信開口４ｂの第２送信ビーム１１が絞られるため、本実施の形態においても、実施の形態１～３と同様の効果を発揮することができる。

【0106】

図１３に示した撮像の際の各部の動作は、実施の形態３の超音波撮像装置の図１１のフローと同様であるので説明を省略する。また、実施の形態４の超音波撮像装置の構成は、実施の形態１と同様である。

【0107】

また、図１３に示した第１および第２送信開口４ａ、４ｂを用いて、実施の形態１や実施の形態２の撮像方法を行うことももちろん可能である。

【0108】

＜＜実施の形態５＞＞
実施の形態５の超音波撮像装置について図１４、図１５を用いて説明する。

【0109】

実施の形態１～４では、便宜的にプローブ１の短軸方向の振動子３の数（分割数）を３つとし、短軸方向に小口径の第１送信開口４ａと、短軸方向の振動子３の数（分割数）は、３つに制限されるものではない。図１５には、一例として、短軸方向の振動子３の数（分割数）５の場合の撮像動作の一例を示す。このプローブは、短軸方向の振動子３が、列Ａと、その両側に隣接する列Ｂ１、Ｂ２と、さらにその両側に隣接する列Ｃ１、Ｃ２の５列で構成されている。

【0110】

短軸方向の送信開口は、列Ａのみを選択する第１送信開口４ａと、列Ａと列Ｂ１と列Ｂ２とを選択する第２送信開口４ｂと、すべての列（列Ａ＋列Ｂ１およびＢ２＋列Ｃ１およびＣ２）を選択する送信開口４ｃとの３種類が一例として設定可能である。ここでは、第１送信開口４ａを小口径、第２送信開口４ｂを中口径、送信開口４ｃを大口径と呼ぶ。

【0111】

図１４、図１５に示すように、本実施の形態の超音波撮像装置の撮像時の動作は、実施の形態３の図１１、図１２の撮像時の動作と同様であるが、ステップ５３９、６３９、６４１が実施の形態３とは異なっている。

【0112】

いずれのフレームにおいても、ステップ５３９のように、送受信制御部１１１は、短軸方向の送信開口の口径サイズを、小口径→中口径→大口径の順に設定し、１フレームの生成に必要な数の受信ビーム信号を取得する。このとき、フレームＮと、次のフレームＮ＋１と、さらに次のフレームＮ＋２において、同じ位置の受信ビーム信号が、短軸方向の口径の異なる送信開口４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ設定して得られるように、送受信制御部１１１は、送信開口を設定する。すなわち、送受信制御部１１１は、フレームＮでは、小口径→中口径→大口径の順に送信開口を設定し、次のフレーム（Ｎ＋１）では、中口径→大口径→小口径の順に送信開口を設定し、さらに次のフレーム（Ｎ＋２）では、大口径→小口径→中口径の順に送信開口を設定する。

【0113】

これを実現するために、送受信制御部１１１は、ステップ３３２，６４１において、各フレームの先頭の送信回数ｔ＝１の送信開口の口径サイズが、フレーム１では小口径、フレーム２では中口径、フレーム３では、大口径が設定されるようにする。すなわち、フレームＮのＮの値がＮ＝３ｋ＋１で表されるときは小口径、Ｎ＝３ｋ＋２で表されるときは中口径、Ｎ＝３ｋで表されるときは大口径を設定する。ただし、ｋは、整数である。

【0114】

また、各フレームの撮像時に、送受信制御部１１１は、プローブ１の長軸方向に送信開口をずらすたびに（ステップ３３８）、小口径→中口径→大口径の順に短軸方向の送信開口の口径サイズを切り替える（ステップ５３９）。

【0115】

さらに、画像形成部１０５は、得られた受信ビーム信号からフレームデータＮを生成し（ステップ４３８）、画像合成部１０７は、今回のフレームデータＮと、前回のフレームデータＮ－１と、前々回のフレームデータＮー２とを重み付けして合成する。画像合成部１０７は、それぞれの送信開口４ａ，４ｂ，４ｃから送信された送信ビームの短軸方向のビーム径が狭くなる領域で、その送信開口から得た受信ビーム信号の重みが他の送信開口から得た受信ビーム信号よりも大きくなるように、走査線（受信ビーム）ごとに深度方向に重み付けする。具体的には、深度が浅い領域では、第１送信開口４ａを設定して得た第１受信ビーム信号２０の重みが最も大きく、中くらいの深度領域では、第２送信開口４ｂを設定して得た第２受信ビーム信号２１の重みが最も大きく、深い深度領域では、第３送信開口４ｃを設定して得た第３受信ビーム信号２２の重みが最も大きくなるようにする。ここで示した重み付は１例であって、設計値によって変わりうる短軸ビーム形状によって適切に設定すればよい。

【0116】

尚、本実施の形態においては、画像合成部１０７が合成する際に、それぞれ短軸方向に異なる口径サイズの送信開口４ａ，４ｂ，４ｃを設定して得た受信ビーム信号２０，２１，２２が必要であるが、それらを取得する順番は問わない。したがって、送受信制御部１１１は、各フレームの送信開口４ａ，４ｂ，４ｃの設定順を変えても良い。例えば、送受信制御部１１１は、フレームＮにおいて、第１送信開口４ａ（列Ａのみ）→第３送信開口４ｃ（列Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ２）→第２送信開口４ｂ（列Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２）の順番で設定してもよい。

【0117】

また、ステップ５３９において画像合成部１０７が合成するフレーム数が３枚である場合、実効的なフレームレートが低下する。フレームレート低下を抑制するために、送受信制御部１１１は、例えば第１送信開口４ａを用いず、第２送信開口４ｂ（列Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２）と送信開口４ｃ（列Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ２）を交互に設定してフレームデータを得て、画像合成部１０７が２枚のフレームデータを合成する構成にしてもよい。同様に、第１送信開口４ａ（列Ａ）と送信開口４ｃ（列Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ２）を交互に設定して、２枚のフレームデータを合成する構成にしてもよい。あるいはプローブの短軸方向の振動子３の数（分割数）が５であっても、送受信制御部１１１が、列Ａ、列Ｂ１＋Ｂ２および列Ｃ１＋Ｃ２のうち２組しか使用しない構成としてもよい。

【0118】

以上のように、本実施の形態は、プローブの短軸方向の振動子３の数（分割数）によってなんら本質的に異なる技術は必要ではなく、利用する短軸方向の振動子３の列の組み合わせの数が増えるだけであり、用途に応じて適宜変更してもよい。

【0119】

また、本実施の形態は、実施の形態１および２に適用することももちろん可能である。

【0120】

なお、実施の形態５においても実施の形態１と同様に、合成するフレームデータは、輝度データに変換された画像データに限られるものではなく、受信ビーム信号（ＲＦデータ）を並べたフレームデータの状態で合成してもよい。

【0121】

＜＜実施の形態６＞＞
実施の形態６の超音波撮像装置について、図１６、図１７を用いて説明する。

【0122】

超音波撮像装置は、プローブの長軸を含む断面においてその送信ビームの照射の角度を複数種類に異ならせ、得られた受信ビーム信号またはフレームデータを合成することにより、高画質化を図るものが知られている。本機能は、角度コンパウンドまたは空間コンパウンドなどと呼ばれる。

【0123】

本実施の形態では、角度コンパウンドと、本発明のプローブの短軸方向の送信開口を複数種類に異ならせる技術を併用した超音波撮像装置について説明する。角度コンパウンドは、長軸方向と深度方向を含む断面において、深度方向に対して複数の角度（図１６および図１７の例では３方向、深度方向に対して０度、＋α度、－α度）でそれぞれの送信ビームを照射して、画像データを取得する必要があるため、角度コンパウンドを用いない場合と比較して撮像時間を要する。そのため、角度コンパウンドに、短軸口径の異なる送受信を単純に併用した場合、すなわち、ある角度の送信ビームの送信を、短軸方向の複数種類の口径サイズの送信開口で行う場合、さらに撮像に必要な時間が増えることになる。これを回避するため、本実施の形態では、送受信制御部１１１は、送信する角度を切り替える際に、同時に短軸方向の口径サイズを切り替える。

【0124】

以下、本実施の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１６および図１７を用いて説明する。図１６のフローにおいて、実施の形態５の図１４のフローと共通するステップについては同じステップ番号を付け、説明を省略する。

【0125】

なお、ここでは、プローブ１の短軸方向の振動子３の数（分割数）が３の場合について説明する。短軸方向のＡ列のみを選択する小口径の第１送信開口４ａを、本実施の形態では、短軸口径１とも呼び、短軸方向のＡ列とＢ１列とＢ２列を選択する大口径の第２送信開口４ｂを短軸口径２とも呼ぶ。

【0126】

図１６および図１７に示すように、最初のフレームＮ（Ｎ＝１）の最初の送信（ｔ＝１）において、送受信制御部１１１は、プローブ１の短軸方向の送信開口４の口径サイズとして、大口径（短軸口径２）を設定し（ステップ３３０、３３１，７３２）、さらに送信開口３からの長軸方向の送信角度を０度に設定する（ステップ７５１）。送受信制御部１１１が長軸方向の送信開口の位置をずらしながら、送信部１０１は、送信ビームの送信を繰り返し、受信部１０２は、１フレームの生成に必要な受信ビームを取得して、画像形成部１０５は、角度０度、短軸口径２（大口径）の第２送信開口４ｂでフレームデータを生成する（ステップ３３３～３３９、４３８）。

【0127】

次に、送受信制御部１１１は、フレームＮをＮ＝２にインクリメントし（ステップ４４０）、短軸方向の送信開口４の口径サイズを小口径（短軸口径１）に切り替え（ステップ７４１）、送信角度を＋α度に切り替える（ステップ７５２）。送信角度を＋α度にするために、送信部１０１は、送信開口４内の長軸方向の振動子３に出力する送信信号の遅延時間を調整する。そして、ステップ３３３に戻り、送受信制御部１１１が長軸方向の送信開口の位置をずらしながら、送信部１０１は、送信ビームの送信を繰り返し、受信部１０２は、１フレームの生成に必要な受信ビームを取得し、画像形成部１０５は、角度＋α度、短軸口径１（小口径）の第１送信開口４ａでフレームデータを生成する（ステップ３３３～３３９、４３８）。

【0128】

次に、送受信制御部１１１は、フレームＮをＮ＝３にインクリメントし（ステップ４４０）、短軸方向の送信開口４の口径サイズを大口径（短軸口径２）に切り替え（ステップ７４１）、送信角度を－α度に切り替える（ステップ７５２）。そして、ステップ３３３に戻り、送受信制御部１１１が長軸方向の送信開口の位置をずらしながら、送信部１０１は、送信ビームの送信を繰り返し、受信部１０２は、１フレームの生成に必要な受信ビームを取得し、画像形成部１０５は、角度－α度、短軸口径２（大口径）の第２送信開口４ｂでフレームデータを生成する（ステップ３３３～３３９、４３８）。

【0129】

すなわち、本実施の形態では、ステップ７４１においては、送信開口４の短軸方向の口径サイズをフレームＮのＮの値に応じて、送信開口を切り替える。具体的には、Ｎが偶数のとき小口径（短軸口径１）の第１送信開口４ａに切り替え、Ｎが奇数のとき大口径（短軸口径２）の第２送信開口４ｂに切り替える。

【0130】

つぎにステップ７５２において、送信開口４の長軸方向の送信角度をフレームＮのＮの値に応じて、送信ビームの送信角度を切り替える。具体的には、ＮがＮ＝３ｋ＋１で表されるとき、深度方向に対して＋α度、Ｎ＝３ｋ＋２で表されるのとき－α度、Ｎ＝３ｋで表されるとき０度に切り替える。ただし、ｋは整数である。

【0131】

画像合成部１０７は、ステップ４３８で生成したフレームデータＮと、直近の過去３回分のフレームデータＮ－１、Ｎ－２、Ｎ－３を画像メモリ部１０６から読み出して、重み付けして合成する。重みは、実施の形態１のステップ２３９と同様に、送信時に設定した短軸方向の送信開口の口径サイズに応じた重み（図８参照）とする。表示処理部１０８は合成後のフレームデータを表示部１０９に表示する（ステップ７３９）。なお、重み付けは、画像データ生成前のＲＦデータを並べたフレームデータの状態で行ってもよいし、画像データ生成後に重み付けしてもよい。

【0132】

このように、本実施の形態では、各撮像フレームで得られた画像データを合成することで、角度コンパウンドと、短軸方向に複数種類の口径サイズの送信開口を設定してそれぞれ得たフレームデータの合成とを同時に行うことができる。したがって、撮像に必要な時間を増加させることなく、二つの合成を行うことが可能となる。

【0133】

尚、角度コンパウンドが３方向、短軸方向の口径サイズの種類が２段階の場合、角度が異なる３つのフレームデータを画像合成部１０４が画像合成部１０５が合成した場合、２段階の短軸方向の口径サイズの送信開口のうちどちらか一つを設定して得たフレームデータが、他方の送信開口を設定した得たフレームデータより多くなり、合成後のフレームデータの信号に非対称性が生じる。図１７の例では、これを回避するために、画像合成部１０５は、直近４回分のフレームデータを用いて合成処理を行っている。

【0134】

図１６および図１７では、送受信制御部１１１は、送信する角度と、短軸方向の口径サイズをそれぞれフレーム番号が進むたびに切り替える構成であったが、この構成に限られるものではない。例えば図１８に示すように、送受信制御部１１１は、送信する角度と、短軸方向の口径サイズとの組み合わせを固定化してもよい。一例としては、送受信制御部１１１は、送信する角度が０度のとき、短軸口径２（大口径）の第２送信開口４ｂを設定し、送信する角度が±α度のとき短軸口径１（小口径）の第１送信開口４ａを設定する。このように送信する角度と送信開口の短軸方向の口径サイズとの組み合わせを固定化することで、角度に対する短軸方向の口径サイズの非対称性を回避することが可能となる。ただし、送信する角度を０度、＋α度、－α度の順に変化させる場合、短軸口径１（小口径）が、＋α度、－α度の２回のフレームで連続することになるが、図１８の例では、画像合成部１０７が合成するフレームの数を増やすことなく、角度コンパウンドで必要な３つ角度（０度、＋α度、－α度）のフレームを重み付けして合成している。重みは、実施の形態１のステップ２３９と同様に、送信時に設定した短軸方向の送信開口の口径サイズに応じた重みとする。

【0135】

なお、図１８の例において、当然ながら、角度と短軸方向の口径サイズとの組み合わせを変えてもよい。

【0136】

また、角度コンパウンドの角度は３方向に限られるものではなく、図１９に示すように、例えば５方向（０度、＋α度、－α度、＋β度、－β度）に増やしてもよい。図１９の例では、図１７と同様に、フレーム番号が進むたびに、送受信制御部１１１は、送信する角度を切り替え、同時に送信開口の短軸方向の口径サイズも切り替える。図１９では、合成するフレームに、短軸口径１（小口径）を設定したフレームと短軸口径２（大口径）を設定したフレームが同じ数含まれるように、画像合成部１０７は、６枚のフレームを合成して合成画像を得ている。しかしながら、フレームレート等を向上させるために、画像合成部１０７は、５枚のフレームを合成してもよい。

【0137】

図２０に示した例では、送信する角度５方向（０度、＋α度、－α度、＋β度、－β度）であって、図１８と同様に、送信する角度と、送信開口の短軸方向の口径サイズとの組み合わせを固定化している。図２０の例では送信する角度が０度および±β度のとき、送信開口を短軸口径２（大口径）に設定し、角度が±α度のとき、送信開口を短軸口径１（小口径）に設定する例である。

【0138】

なお、送信する角度と、送信開口の短軸方向の口径サイズとの組みあわせは、用途や効果に応じて適宜変えてもよい。

【0139】

図１６から図２０では、画像合成部１０７が合成処理をすべて画像データ（絶対値化したフレームデータ）で行う構成であったが、短軸方向の送信口径が異なる送信開口を設定して得た受信ビーム信号を、位相情報を持つ受信ビーム信号（ＲＦデータ）の段階で合成してもよい。例えば、図２１および図２２に示すように、図１６および図１７と同様に送受信制御部１１１は、送信する角度と、短軸方向の口径サイズをそれぞれフレーム番号が進むたびに切り替える構成であって、図１６のステップ３３７とステップ４３８の間に、ステップ８０１を行う。

【0140】

ステップ８０１では、信号合成部１０４が、フレームＮの受信ビーム信号とフレームデータＮ－１の対応する受信ビーム信号とをそれぞれ重み付けして合成する。信号合成部１０４は、重みを、短軸方向の送信開口の口径サイズに応じて、図３のように設定する。これにより、短軸方向の送信口径が異なる送信開口を設定して得た受信ビーム信号を、位相情報を持つ受信ビーム信号（ＲＦデータ）の段階で合成することができる。

【0141】

画像形成部１０５は、信号合成部１０４が合成した受信ビーム信号を絶対値化して並べる等の処理により画像データ（フレームデータ）を生成し、画像メモリ部１０６に格納する（ステップ４３８）。

【0142】

画像合成部１０７は、画像メモリ部１０６に格納されたフレームデータＮと過去２回分のフレームデータＮ－１、Ｎ－２を合成し、表示する（ステップ８０２）。これにより、角度コンパウンドを行うことができる。

【0143】

なお、図２１のフローにおいて、図１６と同じ処理については、同じステップ番号を付し、説明を省略する。

【0144】

図２１および図２２の撮像動作により、短軸方向において異なる口径サイズを設定して得た受信ビーム信号の合成は、ＲＦデータで行いながら、角度コンパウンドは、画像データで行うことができる。

【0145】

尚、図２２で示した送信する角度と送信開口の口径サイズとを組み合わせは１例に過ぎず、適宜変更することが可能である。

【0146】

また、図２２では、送信する角度と送信開口の短軸方向の口径サイズが、フレーム番号が進むたびに切り替わる構成を示したが、図１８の例と同様に、送信する角度と送信開口の口径サイズとの組みあわせを固定してもよい。また、送信する角度を３方向ではなく、５方向以上に増やすことも可能である。さらに、送信開口の短軸方向の口径サイズを、２段階ではなく３段階以上に増やしてもよい。

【0147】

図２３および図２４に示した撮像動作は、図２１および図２２と同様に、送受信制御部１１１が、短軸方向において異なる口径サイズを設定して得た受信ビーム信号を、信号合成部１０４がＲＦデータで合成する構成である。ただし、送受信制御部１１１は、短軸方向における口径サイズを、図１１と同様に、１送受信毎に切り替える構成とした点で、図２１および図２２とは異なる。

【0148】

すなわち、図２３ではステップ３３９において、送受信制御部１１１は、図１１と同様に１送受毎に送信開口の短軸方向の口径サイズを小口径（短軸口径１）と大口径（短軸口径２）とで切り替え、かつ、ステップ４４１において、フレーム毎に、最初の送信の送信開口の短軸方向の口径サイズを小口径（短軸口径１）と大口径（短軸口径２）とで切り替える。このようにすることで１フレーム内に小口径（短軸口径１）の送信開口を設定して得た受信ビーム信号と大口径（短軸口径２）の送信開口を設定して得た受信ビーム信号とが交互に含まれるため、実効的なフレームレートの向上が可能する。

【0149】

なお、図２３のフローにおいて、図２１のフローと同じ処理については、同じステップ番号を付し、説明を省略する。

【0150】

また、図２３で示した送信する角度と送信開口の口径サイズとを組み合わせは１例に過ぎず、適宜変更することが可能である。また、送信する角度と送信開口の口径サイズとの組みあわせを固定してもよい。また、送信する角度を５方向以上に増やすことも可能である。さらに、送信開口の短軸方向の口径サイズを、２段階ではなく３段階以上に増やしてもよい。

【0151】

なお、図２３および図２４の撮像動作においても、送信する角度の方向の数は３より多くてもよい。また、短軸口径サイズと段数とその組み合わせは適宜変えても何ら本質的な違いはない。

【0152】

上述してきたように、送信開口の短軸方向において異なる口径サイズを設定して得られた受信ビーム信号の合成は、位相情報を含むＲＦデータで実施してもよいし、絶対値化された画像データで実施してもよい。両者で得られる画像の質感などは異なる場合があるため、ユーザは、操作パネル１１３を操作することにより、ＲＦデータで合成するか、画像データで合成するかを選択し、ラインデータ合成／フレームデータ合成選択部１１２が、信号合成部１０４および画像合成部１０７の動作を切り替える制御を行う構成にすればよい。これにより、適宜最適な合成方法をユーザは選択することが可能である。

【符号の説明】

【0153】

１：プローブ、３：振動子、４：送信開口、４ａ：第１送信開口、４ｂ：第２送信開口、５：被検体、１０：第１送信ビーム、１０ａ：第１深度領域、１１：第２送信ビーム、１１ａ：第２深度領域、１４：短軸口径切り替えスイッチ、２０：第１受信ビーム信号、２１：第２受信ビーム信号、２２：第３受信ビーム信号、１００：超音波撮像装置、１０１：送信部、１０２：受信部、１０３：信号メモリ部、１０４：信号合成部、１０５：画像形成部、１０６：画像メモリ部、１０７：画像合成部、１０８：表示処理部、１０９：表示部、１１１：送受信制御部、１１２：ラインデータ合成／フレームデータ合成選択部１１０：制御部、１１３：操作パネル、１２２：合成受信ビーム、２１２：合成送信ビーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】