JP2023006198A - 超音波診断装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ビームフォーミングの方式として、信号の乗算及び加算を行うＤＭＡＳ方式のビームフォーミングが用いられる場合に、スペックルパターンの発生を抑制すること。
【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、複数の素子から出力された複数の受信信号のうち、異なる素子間で受信信号を乗算し、乗算の結果得られた信号を加算する超音波ビームフォーミング方式を実行する。実施形態の超音波診断装置は、重み計算部と適用部とを備える。重み計算部は、前記乗算された受信信号間の相関に基づいて、重み係数を計算する。適用部は、前記重み係数を、前記乗算の結果得られた信号に適用する。
【選択図】図２

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置及びプログラムに関する。

超音波診断装置により実行される受信ビームフォーミング（Beamforming）技術として、「遅延加算（Delay and Sum（DAS））」が一般的に用いられている。近年、ＤＡＳ方式とは異なる様々な方式が提案されている。例えば、「Minimum Variance Beamforming」、「Coherence Factor Imaging」、「Delay Multiply and Sum Beamforming（DMAS）」等の方式が知られている。このうち、ＤＭＡＳでは、異なる素子（圧電振動子、圧電素子）から出力された信号の乗算及び加算が行われる。

ここで、上述したように、ＤＭＡＳでは、異なる素子から出力された信号の乗算が行われる。このため、ＤＭＡＳが用いられて得られる超音波画像データには、ＤＡＳが用いられて得られる超音波画像データと比較して、出力信号において信号間の時間のずれ（時間差、位相差）が鋭敏に反応し、例えば、スペックルパターン（スペックルノイズ）の振幅変動がより大きくなる、などとして現われる。すなわち、ＤＭＡＳが用いられて得られる超音波画像データには、ＤＡＳが用いられて得られる超音波画像データと比較して、スペックルパターンが強調されて表れる。このように、ＤＭＡＳでは、信号の乗算が行われるため、スペックルエコーの振幅変動が大きくなるので、コントラスト分解能が低下する。

特開２００１－８９３３号公報 特開２０１８－１８７０１４号公報 特表２００９－５３６８５５号公報 特開２０１５－２１３６７３号公報

The Delay Multiply and Sum Beamforming Algorithm in Ultrasound B-Mode Medical Imaging, IEEE Transaction 2015. Enhanced Ultrasound Harmonic Imaging Using the Filtered-Delay Multiply and Sum Beamformer, IEEE Conference Paper 2017.

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、ビームフォーミングの方式として、信号の乗算及び加算を行う方式が用いられる場合に、スペックルパターンの発生を抑制することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

実施形態の超音波診断装置は、複数の素子から出力された複数の受信信号のうち、異なる素子間で受信信号を乗算し、乗算の結果得られた信号を加算する超音波ビームフォーミング方式を実行する。実施形態の超音波診断装置は、重み計算部と適用部とを備える。重み計算部は、前記乗算された受信信号間の相関に基づいて、重み係数を計算する。適用部は、前記重み係数を、前記乗算の結果得られた信号に適用する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係る受信回路のＤＭＡＳ方式のビームフォーミングを行うビームフォーマの構成の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係るＤＭＡＳ方式のビームフォーマが実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図４は、従来のＤＭＡＳが用いられて得られる超音波画像データに基づく超音波画像の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る超音波診断装置により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態の変形例に係る受信回路のＤＭＡＳ方式のビームフォーミングを行うビームフォーマの構成の一例を示す図である。 図７は、第２の実施形態に係るビームフォーマの構成の一部の一例を示す図である。 図８は、第２の実施形態に係る超音波診断装置により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の一例を示す図である。 図９は、第３の実施形態に係るビームフォーマの構成の一部の一例を示す図である。 図１０は、第４の実施形態に係るビームフォーマの構成の一部の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態及び変形例に係る超音波診断装置及びプログラムを説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。図１に例示するように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、装置本体１００と、超音波プローブ１０１と、入力装置１０２と、ディスプレイ１０３とを有する。第１の実施形態では、超音波診断装置１は、超音波プローブ１０１の複数の素子から出力された複数の受信信号のうち、異なる素子間で受信信号を乗算し、乗算の結果得られた信号を加算する超音波ビームフォーミング方式であるＤＭＡＳ方式を実行する。

超音波プローブ１０１は、例えば、複数の素子（圧電振動子、圧電素子）を有する。これら複数の素子は、装置本体１００が有する送受信回路１１０の送信回路１１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。具体的には、複数の素子は、送信回路１１１により電圧（送信駆動電圧）が印可されることにより送信駆動電圧に応じた波形の超音波を発生する。駆動信号が示す送信駆動電圧の波形が、複数の素子に印可される電圧の波形である。すなわち、超音波プローブ１０１は、印可された送信駆動電圧の大きさの応じた超音波を送信する。また、超音波プローブ１０１は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号である受信信号（反射波信号）に変換し、受信信号を装置本体１００に出力する。また、超音波プローブ１０１は、例えば、素子に設けられる整合層と、素子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。なお、超音波プローブ１０１は、装置本体１００と着脱自在に接続される。

超音波プローブ１０１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波として超音波プローブ１０１が有する複数の素子にて受信される。受信される反射波の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。そして、超音波プローブ１０１は、受信信号を後述する送受信回路１１０の受信回路１１２に出力する。

超音波プローブ１０１は、装置本体１００と着脱可能に設けられる。被検体Ｐ内の２次元領域の走査（２次元走査）を行なう場合、操作者は、例えば、複数の素子が一列で配置された１Ｄアレイプローブを超音波プローブ１０１として装置本体１００に接続する。１Ｄアレイプローブの種類としては、リニア型超音波プローブ、コンベックス型超音波プローブ、セクタ型超音波プローブ等が挙げられる。また、被検体Ｐ内の３次元領域の走査（３次元走査）を行なう場合、操作者は、例えば、メカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブを超音波プローブ１０１として装置本体１００と接続する。メカニカル４Ｄプローブは、１Ｄアレイプローブのように一列で配列された複数の素子を用いて２次元走査が可能であるとともに、複数の素子を所定の角度（揺動角度）で揺動させることで３次元走査が可能である。また、２Ｄアレイプローブは、マトリックス状に配置された複数の素子により３次元走査が可能であるとともに、超音波を集束して送信することで２次元走査が可能である。

入力装置１０２は、例えば、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等の入力手段により実現される。入力装置１０２は、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１００に転送する。

ディスプレイ１０３は、例えば、超音波診断装置１の操作者が入力装置１０２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像データに基づく超音波画像等を表示したりする。ディスプレイ１０３は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ等によって実現される。

装置本体１００は、超音波プローブ１０１から送信された受信信号に基づいて超音波画像データを生成する。なお、超音波画像データは、画像データの一例である。装置本体１００は、超音波プローブ１０１から送信された被検体Ｐの２次元領域に対応する受信信号に基づいて２次元の超音波画像データを生成可能である。また、装置本体１００は、超音波プローブ１０１から送信された被検体Ｐの３次元領域に対応する受信信号に基づいて３次元の超音波画像データを生成可能である。図１に示すように、装置本体１００は、送受信回路１１０と、バッファメモリ１２０と、信号処理回路１３０と、画像生成回路１４０と、画像メモリ１５０と、記憶回路１６０と、制御回路１７０とを有する。

送受信回路１１０は、制御回路１７０による制御を受けて、超音波プローブ１０１から超音波を送信させるとともに、超音波プローブ１０１に超音波の反射波を受信させる。すなわち、送受信回路１１０は、超音波プローブ１０１を介して走査を実行する。なお、走査は、スキャン、超音波スキャン又は超音波走査とも称される。送受信回路１１０は、送受信部の一例である。送受信回路１１０は、送信回路１１１と受信回路１１２とを有する。送信回路１１１は送信部の一例であり、受信回路１１２は受信部の一例である。

送信回路１１１は、制御回路１７０による制御を受けて、超音波プローブ１０１から超音波を送信させる。送信回路１１１は、レートパルサ発生回路と、送信遅延回路と、送信パルサとを有する。送信回路１１１は、超音波プローブ１０１に駆動信号を供給する。送信回路１１１は、被検体Ｐ内の２次元領域を走査する場合、超音波プローブ１０１から２次元領域を走査するための超音波ビームを送信させる。また、送信回路１１１は、被検体Ｐ内の３次元領域を走査する場合、超音波プローブ１０１から３次元領域を走査するための超音波ビームを送信させる。

レートパルサ発生回路は、制御回路１７０による制御を受けて、所定のレート周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）で、送信超音波（送信ビーム）を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。レートパルスが送信遅延回路を経由することで、異なる送信遅延時間を有した状態で送信パルサに電圧が印加される。例えば、送信遅延回路は、超音波プローブ１０１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な素子ごとの送信遅延時間を、レートパルサ発生回路により発生される各レートパルスに対して与える。送信パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０１に駆動信号（駆動パルス）を供給する。すなわち、送信パルサは、かかるレートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０１に駆動信号が示す波形の電圧（送信駆動電圧）を印可する。なお、送信遅延回路は、各レートパルスに与える送信遅延時間を変化させることで、素子面からの超音波の送信方向を任意に調整する。

駆動パルスは、送信パルサからケーブルを介して超音波プローブ１０１内の素子まで伝達した後に、素子において電気信号から機械的振動に変換される。すなわち、素子に電圧が印可されることによって、素子は機械的に振動する。この機械的振動によって発生した超音波は、生体内部（被検体Ｐの内部）に送信される。ここで、素子ごとに異なる送信遅延時間を持った超音波は、集束されて、所定方向に伝搬していく。

なお、送信回路１１１は、制御回路１７０による制御を受けて、所定の走査シーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有する。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間に送信駆動電圧の値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、または、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。

超音波プローブ１０１により送信された超音波の反射波は、超音波プローブ１０１内部の素子まで到達した後、素子において、機械的振動から電気的信号（受信信号）に変換され、受信信号が受信回路１１２に入力される。受信回路１１２は、プリアンプと、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器と、直交検波回路、後述するＤＭＡＳ方式のビームフォーマ等を有し、超音波プローブ１０１から送信された受信信号に対して各種処理を行なって反射波データ（受信データ）を生成する。そして、受信回路１１２は、生成した反射波データをバッファメモリ１２０に格納する。

プリアンプは、受信信号をチャンネルごとに増幅してゲイン調整（ゲイン補正）を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された受信信号をＡ／Ｄ変換することでゲイン補正された受信信号をデジタル信号に変換する。直交検波回路は、デジタル信号に変換された受信信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。そして、直交検波回路は、Ｉ信号及びＱ信号（ＩＱ信号）をＤＭＡＳ方式のビームフォーマに送信する。そして、かかるビームフォーマは、ＤＭＡＳ方式のビームフォーミングをＩＱ信号に対して行い、ＤＭＡＳ方式のビームフォーミングにより得られたデータを反射波データとしてバッファメモリ１２０に格納する。ＤＭＡＳ方式のビームフォーマについては後述する。

受信回路１１２は、超音波プローブ１０１から送信された２次元の受信信号から２次元の反射波データを生成する。また、受信回路１１２は、超音波プローブ１０１から送信された３次元の受信信号から３次元の反射波データを生成する。

バッファメモリ１２０は、送受信回路１１０により生成された反射波データを一時的に記憶するメモリである。例えば、バッファメモリ１２０は、所定数のフレーム分の反射波データを記憶することが可能なように構成されている。そして、バッファメモリ１２０は、所定数のフレーム分の反射波データを記憶している状態で、新たに１フレーム分の反射波データが受信回路１１２により生成された場合、受信回路１１２による制御を受けて、生成された時間が最も古い１フレーム分の反射波データを破棄し、新たに生成された１フレーム分の反射波データを記憶する。例えば、バッファメモリ１２０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子によって実現される。

信号処理回路１３０は、バッファメモリ１２０から反射波データを読み出し、読み出された反射波データに対して各種の信号処理を施し、各種の信号処理が施された反射波データをＢモードデータ又はドプラデータとして画像生成回路１４０に出力する。信号処理回路１３０は、例えば、プロセッサにより実現される。信号処理回路１３０は、信号処理部の一例である。

例えば、信号処理回路１３０は、バッファメモリ１２０に、新たに１フレーム分の反射波データが格納される度に、新たにバッファメモリ１２０に格納された１フレーム分の反射波データを読み出す。そして、信号処理回路１３０は、読み出された１フレーム分の反射波データに対して各種の信号処理を施すことにより、新たに１フレーム分のＢモードデータ又はドプラデータを生成する。そして、信号処理回路１３０は、１フレーム分のＢモードデータ又はドプラデータを生成する度に、新たに生成された１フレーム分のＢモードデータ又はドプラデータを画像生成回路１４０に出力する。以下、信号処理回路１３０実行する各種の信号処理の一例を説明する。

例えば、信号処理回路１３０は、バッファメモリ１２０から読み出した反射波データに対して、直交検波し、対数増幅及び包絡線検波処理等を施して、サンプル点ごとの信号強度（振幅強度）が輝度の明るさで表現されるＢモードデータを生成する。例えば、信号処理回路１３０は、生成したＢモードデータを画像生成回路１４０に出力する。

また、信号処理回路１３０は、バッファメモリ１２０から読み出した反射波データを周波数解析することで、ドプラ効果に基づく移動体（血流や組織、造影剤エコー成分等）の運動情報を反射波データから抽出し、抽出した運動情報を示すドプラデータを生成する。例えば、信号処理回路１３０は、移動体の運動情報として、平均速度、平均分散値及び平均パワー値等を多点に渡り抽出し、抽出した移動体の運動情報を示すドプラデータを生成する。信号処理回路１３０は、生成したドプラデータを画像生成回路１４０に出力する。

上記の信号処理回路１３０の機能を用いて、超音波診断装置１は、カラーフローマッピング（ＣＦＭ：Color Flow Mapping）法とも呼ばれるカラードプラ法を実行可能である。カラーフローマッピング法では、超音波の送受信が複数の走査線上で複数回行なわれる。そして、カラーフローマッピング法では、同一位置のデータ列に対してＭＴＩ(Moving Target Indicator)フィルタを掛けることで、同一位置のデータ列から、静止している組織、或いは、動きの遅い組織に由来する信号（クラッタ信号）を抑制して、血流に由来する信号（血流信号）を抽出する。そして、カラーフローマッピング法では、この血流信号から血流の速度、血流の分散、血流のパワー等の血流情報を推定する。信号処理回路１３０は、カラーフローマッピング法により推定された血流情報を示すカラー画像データを画像生成回路１４０に出力する。なお、カラー画像データは、ドプラデータの一例である。

信号処理回路１３０は、２次元の反射波データ及び３次元の反射波データの両方の反射波データを処理可能である。

画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０から出力されたＢモードデータ又はドプラデータから超音波画像データを生成する。画像生成回路１４０は、プロセッサにより実現される。

例えば、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０が生成した２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０が生成した２次元のドプラデータから運動情報又は血流情報が映像化された２次元ドプラ画像データを生成する。なお、運動情報が映像化された２次元ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。

ここで、画像生成回路１４０は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（走査コンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。例えば、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０から出力されたデータに対して、超音波プローブ１０１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成回路１４０は、走査コンバート以外に種々の画像処理として、例えば、走査コンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行なう。また、画像生成回路１４０は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。

更に、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０により生成された３次元のＢモードデータに対して座標変換を行なうことで、３次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０により生成された３次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、３次元ドプラ画像データを生成する。すなわち、画像生成回路１４０は、「３次元のＢモード画像データ及び３次元ドプラ画像データ」を「３次元超音波画像データ（ボリュームデータ）」として生成する。そして、画像生成回路１４０は、ボリュームデータをディスプレイ１０３にて表示するための各種の２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対して様々なレンダリング処理を行なう。

画像生成回路１４０が行なうレンダリング処理としては、例えば、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planer Reconstruction）を用いてボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像生成回路１４０が行なうレンダリング処理としては、例えば、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）処理がある。画像生成回路１４０は、画像生成部の一例である。

Ｂモードデータ及びドプラデータは、走査コンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成回路１４０が生成するデータは、走査コンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw Data）とも呼ばれる。

画像メモリ１５０は、画像生成回路１４０により生成された各種の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１５０は、信号処理回路１３０により生成されたデータも記憶する。画像メモリ１５０が記憶するＢモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成回路１４０を経由して表示用の超音波画像データとなる。例えば、画像メモリ１５０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク又は光ディスクによって実現される。

記憶回路１６０は、走査（超音波の送受信）、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、記憶回路１６０は、必要に応じて、画像メモリ１５０が記憶するデータの保管等にも使用される。例えば、記憶回路１６０は、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク又は光ディスクによって実現される。

制御回路１７０は、超音波診断装置１の処理全体を制御する。具体的には、制御回路１７０は、入力装置１０２を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路１６０から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送信回路１１１、受信回路１１２、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０の処理を制御する。また、制御回路１７０は、画像メモリ１５０に記憶された表示用の超音波画像データに基づく超音波画像を表示するようにディスプレイ１０３を制御する。例えば、制御回路１７０は、Ｂモード画像データに基づくＢモード画像又はカラー画像データに基づくカラー画像を表示するようにディスプレイ１０３を制御する。また、制御回路１７０は、Ｂモード画像にカラー画像を重畳させて表示するようにディスプレイ１０３を制御する。制御回路１７０は、表示制御部又は制御部の一例である。制御回路１７０は、例えば、プロセッサにより実現される。超音波画像は、画像の一例である。

また、制御回路１７０は、送受信回路１１０を介して超音波プローブ１０１を制御することで、超音波走査の制御を行なう。

なお、説明において用いられる「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、若しくは、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、又は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは、記憶回路１６０に保存されたプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することで機能を実現する。なお、記憶回路１６０にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。更に、図１における複数の回路（例えば、信号処理回路１３０、画像生成回路１４０及び制御回路１７０）を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。すなわち、信号処理回路１３０、画像生成回路１４０及び制御回路１７０は、プロセッサにより実現される１つの処理回路に統合されてもよい。

以上、実施形態に係る超音波診断装置１の全体構成について説明した。次に、受信回路１１２のＤＭＡＳ方式のビームフォーミングを行うビームフォーマの構成の一例について説明する。図２は、第１の実施形態に係る受信回路１１２のＤＭＡＳ方式のビームフォーミングを行うビームフォーマの構成の一例を示す図である。なお、図２の例では、説明の便宜のため、超音波プローブ１０１の素子の数が３個であり、１つの素子に対して１つのチャンネルが対応する。しかしながら、超音波プローブ１０１の素子の数は、３個以外のＮ（Ｎは自然数）個であってもよい。また、２つ以上の複数の素子に対して１つのチャンネルが対応してもよい。また、３つの素子を識別するための素子番号ｎ（ｎ＝１，２，３）が各素子に割り当てられている。例えば、１番目の素子には、素子番号１が割り当てられている。また、２番目の素子には、素子番号２が割り当てられ、３番目の素子には、素子番号３が割り当てられている。

図２に示すように、受信回路１１２のビームフォーマは、３つの遅延回路１１３ａ～１１３ｃ、３つの乗算器１１４ａ～１１４ｃ、３つの重み係数計算回路１１５ａ～１１５ｃ、３つの乗算器１１６ａ～１１６ｃ、及び、加算器１１７を備える。なお、ビームフォーマは、プロセッサにより実現されてもよい。

３つの遅延回路１１３ａ～１１３ｃを区別しない場合には、「遅延回路１１３」と表記する。同様に、３つの乗算器１１４ａ～１１４ｃを区別しない場合には「乗算器１１４」と表記し、３つの重み係数計算回路１１５ａ～１１５ｃを区別しない場合には「重み係数計算回路１１５」と表記し、３つの乗算器１１６ａ～１１６ｃを区別しない場合には「乗算器１１６」と表記する。

例えば、１つのチャンネルに対して、１つの遅延回路１１３、１つの乗算器１１４、１つの重み係数計算回路１１５及び１つの乗算器１１６が設けられている。

ｘ_ｎ（ｔ）は、素子番号ｎから出力された受信信号に基づくＩＱ信号であって、時刻ｔのＩＱ信号である。図２に示すように、ＩＱ信号ｘ_１（ｔ）は、遅延回路１１３ａに入力される。遅延回路１１３ａは、ＩＱ信号ｘ_１（ｔ）を時間τ_１だけ遅延させて出力する。すなわち、遅延回路１１３ａは、時間τ_１だけ遅延されたＩＱ信号ｘ_１（ｔ）をＩＱ信号ｓ_１（ｔ）として乗算器１１４ａ、乗算器１１４ｃ、重み係数計算回路１１５ａ及び重み係数計算回路１１５ｃに出力する。なお、ｘ_ｎ（ｔ）は、ＩＱ信号ではなく、実数部のみのＲＦ信号であってもよい。

同様に、遅延回路１１３ｂは、入力されたＩＱ信号ｘ_２（ｔ）を時間τ_２だけ遅延させ、時間τ_２だけ遅延されたＩＱ信号ｘ_２（ｔ）をＩＱ信号ｓ_２（ｔ）として乗算器１１４ａ、乗算器１１４ｂ、重み係数計算回路１１５ａ及び重み係数計算回路１１５ｂに出力する。

また、遅延回路１１３ｃは、入力されたＩＱ信号ｘ_３（ｔ）を時間τ_３だけ遅延させ、時間τ_３だけ遅延されたＩＱ信号ｘ_３（ｔ）をＩＱ信号ｓ_３（ｔ）として乗算器１１４ｂ、乗算器１１４ｃ、重み係数計算回路１１５ｂ及び重み係数計算回路１１５ｃに出力する。

なお、時間τ_１は、素子番号１の素子の位置と焦点の位置との位置関係に応じた遅延時間である。また、時間τ_１は、単に、焦点の位置に応じた遅延時間でもある。同様に、時間τ_２は、素子番号２の素子の位置と焦点の位置との位置関係に応じた遅延時間であり、時間τ_３は、素子番号３の素子の位置と焦点の位置との位置関係に応じた遅延時間である。そして、時間τ_２及び時間τ_３は、単に、焦点の位置に応じた遅延時間でもある。

上述したように、遅延回路１１３は、超音波プローブ１０１の複数の素子から出力された複数の受信信号に対して焦点の位置に応じた遅延時間を適用することで遅延された複数の遅延信号を出力する。遅延回路１１３は、遅延部の一例である。

乗算器１１４ａは、ＩＱ信号ｓ_１（ｔ）にＩＱ信号ｓ_２（ｔ）を乗算する。そして、乗算器１１４ａは、乗算の結果得られた信号ｓ_１（ｔ）ｓ_２（ｔ）を乗算器１１６ａに出力する。

同様に、乗算器１１４ｂは、ＩＱ信号ｓ_２（ｔ）にＩＱ信号ｓ_３（ｔ）を乗算し、乗算の結果得られた信号ｓ_２（ｔ）ｓ_３（ｔ）を乗算器１１６ｂに出力する。また、乗算器１１４ｃは、ＩＱ信号ｓ_３（ｔ）にＩＱ信号ｓ_１（ｔ）を乗算し、乗算の結果得られた信号ｓ_３（ｔ）ｓ_１（ｔ）を乗算器１１６ｃに出力する。

重み係数計算回路１１５ａは、信号ｓ_１（ｔ）ｓ_２（ｔ）に適用される重み係数（重み）を計算する。以下、信号ｓ_１（ｔ）ｓ_２（ｔ）に対する重み係数を算出する方法の具体例について説明する。例えば、重み係数計算回路１１５ａは、入力された信号ｓ_１（ｔ）の複素共役をとり、信号ｓ_１ ^＊（ｔ）を導出する。なお、信号ｓ_ｎ ^＊（ｔ）は、信号ｓ_ｎ（ｔ）により示される複素数の共役複素数である。

そして、重み係数計算回路１１５ａは、信号ｓ_１ ^＊（ｔ）に、入力された信号ｓ_２（ｔ）を乗算し、乗算の結果得られた信号ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ）の位相∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ））を抽出する。なお、位相∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ））は、信号ｓ_１（ｔ）と信号ｓ_２（ｔ）との位相差（時間差）でもある。また、位相∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ））は、信号ｓ_１（ｔ）と信号ｓ_２（ｔ）との相関、相関係数、位相情報、及び瞬時位相値でもある。

次に、重み係数計算回路１１５ａは、位相∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ））に応じて重み係数を計算する。例えば、重み係数計算回路１１５ａは、位相∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ））が大きくなるほど小さくなるような重み係数を計算する。具体例を挙げて説明すると、重み係数計算回路１１５ａは、以下の式（１）により重み係数ｗ（θ（ｔ））を計算する。

式（１）において、θ（ｔ）は、位相∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ））である。すなわち、重み係数ｗ（θ（ｔ））＝重み係数ｗ（∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ）））である。また、式（１）において、θも位相∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ））である。また、式（１）においてαは、重み係数ｗ（θ（ｔ））の大きさを調整するための係数である。

そして、重み係数計算回路１１５ａは、計算された重み係数ｗ（∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ）））を乗算器１１６ａに出力する。

同様に、重み係数計算回路１１５ｂは、重み係数計算回路１１５ａが信号ｓ_１（ｔ）及び信号ｓ_２（ｔ）を用いて重み係数ｗ（θ（ｔ））を計算した方法と同様の方法で、信号ｓ_２（ｔ）及び信号ｓ_３（ｔ）を用いて信号ｓ_２（ｔ）ｓ_３（ｔ）に適用される重み係数ｗ（∠（ｓ_２ ^＊（ｔ）ｓ_３（ｔ）））を計算する。そして、重み係数計算回路１１５ａは、計算された重み係数ｗ（∠（ｓ_２ ^＊（ｔ）ｓ_３（ｔ）））を乗算器１１６ｂに出力する。

また、重み係数計算回路１１５ｃは、重み係数計算回路１１５ａが信号ｓ_１（ｔ）及び信号ｓ_２（ｔ）を用いて重み係数ｗ（θ（ｔ））を計算した方法と同様の方法で、信号ｓ_３（ｔ）及び信号ｓ_１（ｔ）を用いて信号ｓ_３（ｔ）ｓ_１（ｔ）に適用される重み係数ｗ（∠（ｓ_３ ^＊（ｔ）ｓ_１（ｔ）））を計算する。そして、重み係数計算回路１１５ａは、計算された重み係数ｗ（∠（ｓ_３ ^＊（ｔ）ｓ_１（ｔ）））を乗算器１１６ｃに出力する。

このように、重み係数計算回路１１５は、乗算された受信信号間の相関に基づいて、重み係数を計算する。また、重み係数計算回路１１５は、乗算された遅延信号間の位相情報に基づいて、重み係数を計算する。重み係数計算回路１１５は、重み計算部の一例である。

そして、乗算器１１６ａは、信号ｓ_１（ｔ）ｓ_２（ｔ）に重み係数ｗ（∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ）））を乗算し、乗算の結果得られた信号ｓ_１ ^´（ｔ）を加算器１１７に出力する。ここで、重み係数ｗ（∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ）））は、上述したように、信号ｓ_１（ｔ）と信号ｓ_２（ｔ）との位相差（時間差）が大きくなるほど、小さくなる値である。したがって、乗算器１１６ａは、信号ｓ_１（ｔ）と信号ｓ_２（ｔ）との位相差（時間差）が大きくなるほど、超音波画像データに対する寄与率が低下するような信号ｓ_１ ^´（ｔ）を加算器１１７に出力することができる。よって、本実施形態に係る超音波診断装置１によれば、ビームフォーミングの方式として、信号の乗算及び加算を行うＤＭＡＳ方式のビームフォーミングが用いられる場合に、スペックルパターンの発生を抑制することができる。

同様に、乗算器１１６ｂは、信号ｓ_２（ｔ）ｓ_３（ｔ）に重み係数ｗ（∠（ｓ_２ ^＊（ｔ）ｓ_３（ｔ）））を乗算し、乗算の結果得られた信号ｓ_２ ^´（ｔ）を加算器１１７に出力する。また、乗算器１１６ｃは、信号ｓ_３（ｔ）ｓ_１（ｔ）に重み係数ｗ（∠（ｓ_３ ^＊（ｔ）ｓ_１（ｔ）））を乗算し、乗算の結果得られた信号ｓ_３ ^´（ｔ）を加算器１１７に出力する。

このように、乗算器１１６は、重み係数を、乗算の結果得られた信号に適用する。乗算器１１６は、適用部の一例である。

加算器１１７は、入力された全ての信号の和を信号ｙ（ｔ）として計算する。すなわち、加算器１１７は、信号ｓ_１ ^´（ｔ）と信号ｓ_２ ^´（ｔ）と信号ｓ_３ ^´（ｔ）との和を信号ｙ（ｔ）として計算する。そして、加算器１１７は、信号ｙ（ｔ）を反射波データとしてバッファメモリ１２０に記憶させる。

上述したように、乗算器１１４は、異なる素子間で遅延信号を乗算し、加算器１１７は、乗算の結果得られた信号を加算する。乗算器１１４及び加算器１１７は、乗加算部の一例である。

図３は、第１の実施形態に係るＤＭＡＳ方式のビームフォーマが実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

（ステップＳ１０１）
図３に示すように、ステップＳ１０１では、遅延回路１１３は、受信信号であるＩＱ信号を遅延させて、遅延されたＩＱ信号である遅延信号を出力する。

（ステップＳ１０２）
次に、ステップＳ１０２では、乗算器１１４は、異なる素子から出力された２つの遅延信号のうち一方の遅延信号に他方の遅延信号を乗算し、乗算の結果得られた信号を乗算器１１６に出力する。

（ステップＳ１０３）
次に、ステップＳ１０３では、重み係数計算回路１１５は、重み係数ｗ（θ（ｔ））を計算し、重み係数ｗ（θ（ｔ））を乗算器１１６に出力する。

（ステップＳ１０４）
次に、ステップＳ１０４では、乗算器１１６は、乗算器１１４により出力された信号に、重み係数計算回路１１５により出力された重み係数ｗ（θ（ｔ））を乗算することにより、乗算器１１４により出力された信号に重み付けを行い、重み付けされた信号を加算器１１７に出力する。

（ステップＳ１０５）
次に、ステップＳ１０５では、加算器１１７は、全ての乗算器１１６により出力された信号の和を信号ｙ（ｔ）として計算し、計算された信号ｙ（ｔ）を反射波データとしてバッファメモリ１２０に記憶させ、図３に示す処理を終了する。

図４は、従来のＤＭＡＳが用いられて得られる超音波画像データに基づく超音波画像の一例を示す図である。図５は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の一例を示す図である。図４に示す超音波画像では、２つの矢印が示すように、比較的強くスペックルパターンが現れている。一方、図５に示す超音波画像では、２つの矢印が示すように、図４に示す超音波画像と比較して、スペックルパターンの濃淡（強弱）の差が小さくなっている。よって、本実施形態によれば、スペックルパターンの発生を抑制することができる。

以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置１について説明した。第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、上述したように、ビームフォーミングの方式として、信号の乗算及び加算を行うＤＭＡＳ方式のビームフォーミングが用いられる場合に、スペックルパターンの発生を抑制することができる。

（第１の実施形態の変形例）
上述した第１の実施形態において、乗算器１１４から出力される信号に対して各種の処理を実行してもよい。そこで、このような変形例を第１の実施形態の変形例として説明する。なお、第１の実施形態の変形例の説明では、主に、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と同様の構成の説明については省略する場合がある。

図６は、第１の実施形態の変形例に係る受信回路１１２のＤＭＡＳ方式のビームフォーミングを行うビームフォーマの構成の一例を示す図である。第１の実施形態の変形例に係るビームフォーマは、３つの信号処理回路１１８ａ～１１８ｃを備える点が、図２に示す第１の実施形態に係るビームフォーマと異なる。

３つの信号処理回路１１８ａ～１１８ｃを区別しない場合には、「信号処理回路１１８」と表記する。例えば、１つのチャンネルに対して、１つの信号処理回路１１８が設けられている。信号処理回路１１８には、乗算器１１４から出力された信号ｓ_ｉ（ｔ）ｓ_ｊ（ｔ）（ｉ，ｊ＝１，２，３、ｉ≠ｊ）が入力される。そして、信号処理回路１１８は、入力された信号ｓ_ｉ（ｔ）ｓ_ｊ（ｔ）を用いて、以下の式（２）により、信号ｓ_ｉ１（ｔ）を計算する。

ｓ_ｉ１（ｔ）＝ｓｉｇｎ（ｓ_ｉ（ｔ）ｓ_ｊ（ｔ））・｜ｓ_ｉ（ｔ）ｓ_ｊ（ｔ）｜^１／２
（２）

なお、式（２）において、ｓｉｇｎ（ｓ_ｉ（ｔ）ｓ_ｊ（ｔ））は、例えば、上記非特許文献１（The Delay Multiply and Sum Beamforming Algorithm in Ultrasound B-Mode Medical Imaging, IEEE Transaction 2015.）等に記載されているように、信号ｓ_ｉ（ｔ）ｓ_ｊ（ｔ）の極性（正又は負）を出力する関数である。

例えば、信号処理回路１１８ａは、乗算器１１４ａから出力された信号ｓ_１（ｔ）ｓ_２（ｔ）を用いて、信号ｓ_１１（ｔ）を計算する。そして、信号処理回路１１８ａは、信号ｓ_１１（ｔ）を乗算器１１６ａに出力する。同様に、信号処理回路１１８ｂは、乗算器１１４ｂから出力された信号ｓ_２（ｔ）ｓ_３（ｔ）を用いて信号ｓ_２１（ｔ）を計算し、信号処理回路１１８ｃは、乗算器１１４ｃから出力された信号ｓ_３（ｔ）ｓ_１（ｔ）を用いて信号ｓ_３１（ｔ）を計算する。そして、信号処理回路１１８ｂは、信号ｓ_２１（ｔ）を乗算器１１６ｂに出力し、信号処理回路１１８ｃは、信号ｓ_３１（ｔ）を乗算器１１６ｃに出力する。

そして、乗算器１１６ａは、信号ｓ_１１（ｔ）に重み係数ｗ（∠（ｓ_１ ^＊（ｔ）ｓ_２（ｔ）））を乗算し、乗算の結果得られた信号ｓ_１１ ^´（ｔ）を加算器１１７に出力する。

同様に、乗算器１１６ｂは、信号ｓ_２１（ｔ）に重み係数ｗ（∠（ｓ_２ ^＊（ｔ）ｓ_３（ｔ）））を乗算し、乗算の結果得られた信号ｓ_２１ ^´（ｔ）を加算器１１７に出力する。また、乗算器１１６ｃは、信号ｓ_３１（ｔ）に重み係数ｗ（∠（ｓ_３ ^＊（ｔ）ｓ_１（ｔ）））を乗算し、乗算の結果得られた信号ｓ_３１ ^´（ｔ）を加算器１１７に出力する。

加算器１１７は、信号ｓ_１１ ^´（ｔ）と信号ｓ_２１ ^´（ｔ）と信号ｓ_３１ ^´（ｔ）との和を信号ｙ（ｔ）として計算する。そして、加算器１１７は、信号ｙ（ｔ）を反射波データとしてバッファメモリ１２０に記憶させる。

以上、第１の実施形態の変形例に係る超音波診断装置１について説明した。第１の実施形態の変形例に係る超音波診断装置１によれば、第１の実施形態に係る超音波診断装置１と同様の効果を奏することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、直交検波回路により得られたＩＱ信号が乗算器１１４に入力される場合について説明した。しかしながら、超音波診断装置１は、副開口信号が乗算器１１４に入力されてもよい。そこで、このような実施形態を第２の実施形態として説明する。なお、第２の実施形態の説明では、主に、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と同様の構成の説明については省略する場合がある。

第２の実施形態では、超音波プローブ１０１は、例えば、３ｋ（ｋは２以上の自然数）個の素子を備える。そして、３ｋ個の素子が３つの副開口に分けられる。すなわち、１つの副開口を構成する素子の数は、ｋ個である。このように、３ｋ個の素子は、複数（３つ）の素子群を含む。かかる素子群は、ｋ個の素子から構成される。また、３つの副開口を識別するための副開口番号ｍ（ｍ＝１，２，３）が各副開口に割り当てられている。例えば、１番目の副開口には、副開口番号１が割り当てられている。また、２番目の副開口には、副開口番号２が割り当てられ、３番目の副開口には、副開口番号３が割り当てられている。また、第２の実施形態では、副開口信号ａ_ｍ（ｔ）は、副開口番号ｍの副開口を構成するｋ個の素子から出力されるｋ個の時刻ｔの受信信号（ＩＱ信号）が加算された信号である。

以下、乗算器１１４ａに副開口信号ａ_１（ｔ）が入力される場合について図７を参照して説明する。なお、以下で説明する構成及び方法と同様の構成及び方法で副開口信号ａ_２（ｔ）及び副開口信号ａ_３（ｔ）も生成される。

図７は、第２の実施形態に係るビームフォーマの構成の一部の一例を示す図である。図７には、乗算器１１４ａよりも前段の構成が示されている。図７に示すように、第２の実施形態では、乗算器１１４ａよりも前段に、ｋ個の遅延回路１１３＿１～１１３＿ｋ及び１つの加算器１２５ａが設けられている。すなわち、副開口番号１の副開口を構成するｋ個の素子のそれぞれに対応して、ｋ個の遅延回路１１３＿１～１１３＿ｋのそれぞれが設けられている。このように、副開口番号１の副開口に対応する副開口ビームフォーミング部は、ｋ個の遅延回路１１３＿１～１１３＿ｋ及び１つの加算器１２５ａを備える。かかる副開口ビームフォーミング部は、ｋ個の素子により構成される素子群から出力される受信信号を遅延加算することにより副開口信号ａ_１（ｔ）を出力する。

図７に示すように、ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）は、遅延回路１１３＿ｇに入力される。ただし、ｇ＝１以上ｋ以下の自然数である。遅延回路１１３＿ｇは、ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）を時間τ_ｇだけ遅延させて出力する。すなわち、遅延回路１１３＿ｇは、時間τ_ｇだけ遅延されたＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）をＩＱ信号ｓ_ｇ（ｔ）として加算器１２５ａに出力する。

加算器１２５ａは、入力された全ての信号の和を副開口信号ａ_１（ｔ）として計算する。すなわち、加算器１２５ａは、ｋ個のＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）の和を副開口信号ａ_１（ｔ）として計算する。そして、加算器１２５ａは、副開口信号ａ_１（ｔ）を乗算器１１４ａ（図７参照）、乗算器１１４ｃ（図２参照）、重み係数計算回路１１５ａ（図２参照）及び重み係数計算回路１１５ｃ（図２参照）に出力する。

また、第２の実施形態では、上述した構成及び方法と同様の構成及び方法により、乗算器１１４ａ、乗算器１１４ｂ、重み係数計算回路１１５ａ及び重み係数計算回路１１５ｂに入力される副開口信号ａ_２（ｔ）も生成される。また、上述した構成及び方法と同様の構成及び方法により、乗算器１１４ｂ、乗算器１１４ｃ、重み係数計算回路１１５ｂ及び重み係数計算回路１１５ｃに入力される副開口信号ａ_３（ｔ）も生成される。

そして、第２の実施形態では、信号ｓ_１（ｔ）に代えて副開口信号ａ_１（ｔ）が用いられ、信号ｓ_２（ｔ）に代えて副開口信号ａ_２（ｔ）が用いられ、信号ｓ_３（ｔ）に代えて副開口信号ａ_３（ｔ）が用いられて、第１の実施形態と同様の処理が行われる。したがって、第２の実施形態では、乗算器１１４は、副開口信号を上述した素子群間の全ての組合せにおいて乗算する。

図８は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の一例を示す図である。図８に示す超音波画像では、先の図４に示す超音波画像と比較して、スペックルパターンの濃淡（強弱）の差が小さくなっている。よって、本実施形態によれば、スペックルパターンの発生を抑制することができる。

以上、第２の実施形態に係る超音波診断装置１について説明した。第２の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する。更に、第２の実施形態では、複数の素子からの受信信号をまとめて処理しているため、ビームフォーミングにおける演算時間を短くすることができる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、遅延回路１１３＿１～１１３＿ｋのそれぞれに、ＩＱ信号ｘ_１（ｔ）～ｘ_ｋ（ｔ）のそれぞれが入力される場合について説明した。しかしながら、遅延回路１１３＿１～１１３＿ｋのそれぞれに、パルスサブトラクション法（パルスインバージョン法）により抽出されたハーモニック成分の信号が入力されてもよい。すなわち、超音波診断装置１は、パルスサブトラクション法によりハーモニックイメージングを行ってもよい。そこで、このような実施形態を第３の実施形態として説明する。なお、第３の実施形態の説明では、主に、第２の実施形態と異なる点について説明し、第２の実施形態と同様の構成の説明については省略する場合がある。

第３の実施形態では、制御回路１７０は、第１の超音波の送信、及び、第１の超音波の位相を反転させた第２の超音波の送信を１組とする超音波走査を超音波プローブ１０１の各素子に実行させる。したがって、第３の実施形態では、超音波プローブ１０１の各素子は、第１の超音波を送信するとともに、第１の超音波の位相を反転させた第２の超音波を送信する。また、各素子は、第１の超音波の反射波を受信することにより第１の受信信号を出力するとともに、第２の超音波の反射波を受信することにより第２の受信信号を出力する。

以下、ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）が第１の送信超音波に基づくＩＱ信号であり、ＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）が第２の送信超音波に基づくＩＱ信号である場合について図９を参照して説明する。図９は、第３の実施形態に係るビームフォーマの構成の一部の一例を示す図である。第３の実施形態では、副開口信号ａ_ｍ´（ｔ）は、副開口番号ｍの副開口を構成するｋ個の素子に対応するｋ個の時刻ｔのハーモニック信号ｂ_ｇ（ｔ）が加算されることにより得られる信号である。なお、以下、副開口信号ａ_１´（ｔ）を生成するための構成及び方法について説明するが、同様の構成及び方法で副開口信号ａ_２´（ｔ）及び副開口信号ａ_３´（ｔ）も生成される。

図９には、遅延回路１１３＿ｇよりも前段の構成が示されている。図９に示すように、第３の実施形態では、遅延回路１１３＿ｇよりも前段に、加算器１１９＿ｇが設けられている。すなわち、副開口番号１の副開口を構成するｋ個の素子のそれぞれに対応して、ｋ個の加算器１１９＿１～１１９＿ｋのそれぞれが設けられている。

図９に示すように、ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）及びＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）は、加算器１１９＿ｇに入力される。加算器１１９＿ｇは、ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）にＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）を加算することによりハーモニック信号ｂ_ｇ（ｔ）を生成する。ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）は、第１の受信信号の一例である。また、ＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）は、第２の受信信号の一例である。そして、加算器１１９＿ｇは、ハーモニック信号ｂ_ｇ（ｔ）を遅延回路１１３＿ｇに出力する。加算器１１９＿ｇは、ハーモニック抽出部の一例である。

遅延回路１１３＿ｇは、ハーモニック信号ｂ_ｇ（ｔ）を時間τ_ｇだけ遅延させて出力する。すなわち、遅延回路１１３＿ｇは、時間τ_ｇだけ遅延されたハーモニック信号ｂ_ｇ（ｔ）をハーモニック信号ｓ_ｇ´（ｔ）として加算器１２５ａに出力する。

加算器１２５ａは、入力された全ての信号の和を副開口信号ａ_１´（ｔ）として計算する。すなわち、加算器１２５ａは、ｋ個のハーモニック信号ｓ_ｇ´（ｔ）の和を副開口信号ａ_１´（ｔ）として計算する。そして、加算器１２５ａは、副開口信号ａ_１´（ｔ）を乗算器１１４ａ（図９参照）、乗算器１１４ｃ（図２参照）、重み係数計算回路１１５ａ（図２参照）及び重み係数計算回路１１５ｃ（図２参照）に出力する。

また、第３の実施形態では、上述した構成及び方法と同様の構成及び方法により、乗算器１１４ａ、乗算器１１４ｂ、重み係数計算回路１１５ａ及び重み係数計算回路１１５ｂに入力される副開口信号ａ_２´（ｔ）も生成される。また、上述した構成及び方法と同様の構成及び方法により、乗算器１１４ｂ、乗算器１１４ｃ、重み係数計算回路１１５ｂ及び重み係数計算回路１１５ｃに入力される副開口信号ａ_３´（ｔ）も生成される。

そして、第３の実施形態では、副開口信号ａ_１（ｔ）に代えて副開口信号ａ_１´（ｔ）が用いられ、副開口信号ａ_２（ｔ）に代えて副開口信号ａ_２´（ｔ）が用いられ、副開口信号ａ_３（ｔ）に代えて副開口信号ａ_３´（ｔ）が用いられて、第２の実施形態と同様の処理が行われる。

以上、第３の実施形態に係る超音波診断装置１について説明した。第３の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、第１の実施形態や第２の実施形態と同様の効果を奏する。なお、第３の実施形態では、超音波診断装置１が、ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）及びＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）を用いて、パルスサブトラクション法によりハーモニック信号を抽出した後に、ハーモニック信号を遅延させる場合について説明した。しかしながら、第３の実施形態において、超音波診断装置１は、ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）及びＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）を遅延させた後に、遅延されたＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）及びＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）を用いてパルスサブトラクション法によりハーモニック信号を抽出してもよい。

（第４の実施形態）
第１の実施形態では、遅延回路１１３ａ～１１３ｃのそれぞれに、ＩＱ信号ｘ_１（ｔ）～ｘ_３（ｔ）のそれぞれが入力される場合について説明した。しかしながら、遅延回路１１３ａ～１１３ｃのそれぞれに、パルスサブトラクション法により抽出されたハーモニック成分の信号が入力されてもよい。すなわち、超音波診断装置１は、パルスサブトラクション法によりハーモニックイメージングを行ってもよい。そこで、このような実施形態を第４の実施形態として説明する。なお、第４の実施形態の説明では、主に、上述した第１の実施形態～第３の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態～第３の実施形態と同様の構成の説明については省略する場合がある。

第４の実施形態では、超音波診断装置１は、異なる素子間でハーモニック信号を乗算し、乗算の結果得られた信号を加算する超音波ビームフォーミング方式を実行する。第４の実施形態では、第３の実施形態と同様に、制御回路１７０は、第１の超音波の送信、及び、第１の超音波の位相を反転させた第２の超音波の送信を１組とする超音波走査を超音波プローブ１０１の各素子に実行させる。したがって、第４の実施形態においても、第３の実施形態と同様に、超音波プローブ１０１の各素子は、第１の超音波を送信するとともに、第１の超音波の位相を反転させた第２の超音波を送信する。また、各素子は、第１の超音波の反射波を受信することにより第１の受信信号を出力するとともに、第２の超音波の反射波を受信することにより第２の受信信号を出力する。

図１０は、第４の実施形態に係るビームフォーマの構成の一部の一例を示す図である。以下、遅延回路１１３ａに入力されるハーモニック信号ｃ_１（ｔ）を生成するための構成及び方法について説明するが、同様の構成及び方法でハーモニック信号ｃ_２（ｔ）及びハーモニック信号ｃ_３（ｔ）も生成される。ハーモニック信号ｃ_２（ｔ）は、遅延回路１１３ｂに入力される信号であり、ハーモニック信号ｃ_３（ｔ）は、遅延回路１１３ｃに入力される信号である。

図１０には、遅延回路１１３ａよりも前段の構成が示されている。図１０に示すように、第４の実施形態では、遅延回路１１３ａよりも前段に、加算器１１９＿１が設けられている。すなわち、１つのチャンネルに対応して、１個の加算器１１９が設けられている。

図１０に示すように、ＩＱ信号ｘ_１（ｔ）及びＩＱ信号ｘ_１，ＰＳ（ｔ）は、加算器１１９＿１に入力される。加算器１１９＿１は、ＩＱ信号ｘ_１（ｔ）にＩＱ信号ｘ_１，ＰＳ（ｔ）を加算することによりハーモニック信号ｃ_１（ｔ）を生成する。そして、加算器１１９＿１は、ハーモニック信号ｃ_１（ｔ）を遅延回路１１３ａに出力する。

遅延回路１１３ａは、ハーモニック信号ｃ_１（ｔ）を時間τ_１だけ遅延させて出力する。すなわち、遅延回路１１３ａは、時間τ_１だけ遅延されたハーモニック信号ｃ_１（ｔ）をハーモニック信号ｄ_１（ｔ）として乗算器１１４ａ（図１０参照）、乗算器１１４ｃ（図２参照）、重み係数計算回路１１５ａ（図２参照）及び重み係数計算回路１１５ｃ（図２参照）に出力する。

また、第４の実施形態では、上述した構成及び方法と同様の構成及び方法により、乗算器１１４ａ、乗算器１１４ｂ、重み係数計算回路１１５ａ及び重み係数計算回路１１５ｂに入力されるハーモニック信号ｃ_２（ｔ）も生成される。また、上述した構成及び方法と同様の構成及び方法により、乗算器１１４ｂ、乗算器１１４ｃ、重み係数計算回路１１５ｂ及び重み係数計算回路１１５ｃに入力されるハーモニック信号ｃ_３（ｔ）も生成される。ただし、乗算器１１４ａ、乗算器１１４ｂ、重み係数計算回路１１５ａ及び重み係数計算回路１１５ｂには、遅延回路１１３ｂにより遅延されたハーモニック信号ｃ_２（ｔ）がハーモニック信号ｄ_２（ｔ）として入力される。また、乗算器１１４ｂ、乗算器１１４ｃ、重み係数計算回路１１５ｂ及び重み係数計算回路１１５ｃには、遅延回路１１３ｃにより遅延されたハーモニック信号ｃ_３（ｔ）がハーモニック信号ｄ_３（ｔ）として入力される。

そして、第４の実施形態では、ＩＱ信号ｓ_１（ｔ）に代えてハーモニック信号ｄ_１（ｔ）が用いられ、ＩＱ信号ｓ_２（ｔ）に代えてハーモニック信号ｄ_２（ｔ）が用いられ、ＩＱ信号ｓ_３（ｔ）に代えてハーモニック信号ｄ_３（ｔ）が用いられて、第１の実施形態と同様の処理が行われる。

以上、第４の実施形態に係る超音波診断装置１について説明した。第４の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、第１の実施形態～第３の実施形態と同様の効果を奏する。なお、第４の実施形態では、第３の実施形態と同様に、超音波診断装置１が、ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）及びＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）を用いて、パルスサブトラクション法によりハーモニック信号を抽出した後に、ハーモニック信号を遅延させる場合について説明した。しかしながら、第４の実施形態において、超音波診断装置１は、第３の実施形態と同様に、ＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）及びＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）を遅延させた後に、遅延されたＩＱ信号ｘ_ｇ（ｔ）及びＩＱ信号ｘ_ｇ，ＰＳ（ｔ）を用いてパルスサブトラクション法によりハーモニック信号を抽出してもよい。

なお、プロセッサによって実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）－ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることによって提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各処理機能を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、ビームフォーミングの方式として、信号の乗算及び加算を行うＤＭＡＳ方式のビームフォーミングが用いられる場合に、スペックルパターンの発生を抑制することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 超音波診断装置
１１５ａ～１１５ｃ 重み係数計算回路
１１６ａ～１１６ｃ 乗算器

Claims (8)

1. 複数の素子から出力された複数の受信信号のうち、異なる素子間で受信信号を乗算し、乗算の結果得られた信号を加算する超音波ビームフォーミング方式を実行する超音波診断装置であって、
   前記乗算された受信信号間の相関に基づいて、重み係数を計算する重み計算部と、
   前記重み係数を、前記乗算の結果得られた信号に適用する適用部と、
   を備える、超音波診断装置。
2. 前記複数の素子から出力された複数の受信信号に対して焦点の位置に応じた遅延時間を適用することで遅延された複数の遅延信号を出力する遅延部と、
   異なる素子間で前記遅延信号を乗算し、乗算の結果得られた前記信号を加算する乗加算部と、
   を備え、
   前記重み計算部は、前記乗算された前記遅延信号間の位相情報に基づいて、前記重み係数を計算する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記複数の素子は、複数の素子群を含み、
   前記素子群毎に、当該素子群から出力される前記受信信号を遅延加算することにより副開口信号を出力する副開口ビームフォーミング部を備え、
   前記乗加算部は、前記副開口信号を前記素子群間の全ての組合せにおいて乗算し、乗算の結果得られた前記信号を加算し、
   前記重み計算部は、前記乗算された前記副開口信号間の位相情報に基づいて、前記重み係数を計算する、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記重み計算部は、前記乗算された前記遅延信号間の前記位相情報として、前記乗算された前記遅延信号間の瞬時位相値に基づいて、前記重み係数を計算する、
   請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記重み計算部は、前記乗算された前記遅延信号間の前記位相情報として、前記乗算された前記遅延信号間の相関係数に基づいて、前記重み係数を計算する、
   請求項３に記載の超音波診断装置。
6. 前記複数の素子のそれぞれは、第１の超音波を送信するとともに、前記第１の超音波の位相を反転させた第２の超音波を送信し、前記第１の超音波の反射波を受信することにより第１の受信信号を出力するとともに前記第２の超音波の反射波を受信することにより第２の受信信号を出力し、
   前記複数の素子のそれぞれから出力される前記第１の受信信号に前記第２の受信信号を加算することによりハーモニック信号を抽出するハーモニック抽出部を備え、
   前記異なる素子間で前記ハーモニック信号を乗算し、乗算の結果得られた信号を加算する前記超音波ビームフォーミング方式を実行する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
7. 前記複数の素子は、複数の素子群を含み、
   前記複数の素子のそれぞれは、第１の超音波を送信するとともに、前記第１の超音波の位相を反転させた第２の超音波を送信し、前記第１の超音波の反射波を受信することにより第１の受信信号を出力するとともに前記第２の超音波の反射波を受信することにより第２の受信信号を出力し、
   前記複数の素子のそれぞれから出力される前記第１の受信信号に前記第２の受信信号を加算することによりハーモニック信号を抽出するハーモニック抽出部と、
   前記素子群ごとに、前記ハーモニック信号を遅延加算することにより副開口信号を出力する副開口ビームフォーミング部とを備え、
   前記乗加算部は、前記副開口信号を前記素子群間の全ての組合せにおいて乗算し、乗算の結果得られた前記信号を加算し、
   前記重み計算部は、前記乗算された前記副開口信号間の位相情報に基づいて、前記重み係数を計算する、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
8. 複数の素子から出力された複数の受信信号のうち、異なる素子間で受信信号を乗算し、乗算の結果得られた信号を加算する超音波ビームフォーミング方式を実行するコンピュータに、
   前記乗算された受信信号間の相関に基づいて、重み係数を計算する処理と、
   前記重み係数を、前記乗算の結果得られた信号に適用する処理と、
   を実行させるためのプログラム。

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