JP7155856B2 - 超音波診断装置の受信ビームフォーマ、及び超音波診断装置の受信処理プログラム - Google Patents

Description

本開示は、超音波診断装置の受信ビームフォーマ、及び超音波診断装置の受信処理プログラムに関する。

従来、ダイナミック受信ビームフォーミング方式を利用した超音波診断装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。

図１は、従来技術に係る超音波診断装置に適用された受信ビームフォーマの回路構成の一例を示す図である。図２は、ダイナミック受信ビームフォーミング方式における遅延時間の設定方法について、説明する図である。図３は、ダイナミック受信ビームフォーミング方式にて遅延処理が施された受信信号の信号波形の一例を示す図である。

尚、図１～図３では、説明の便宜として、超音波プローブ１２００が有するアレー状に配列された３つの圧電振動子１２１０－Ｔ１～１２１０－Ｔ３、及び当該圧電振動子１２１０－Ｔ１～１２１０－Ｔ３それぞれに接続された３チャンネルの信号経路のみを示す。

この種の超音波診断装置においては、一般に、複数の圧電振動子１２１０－Ｔ１～１２１０－Ｔ３それぞれから、所定の時間差を与えて超音波を送信させることにより、それらの合成により形成される超音波ビームを被検体内の所定位置にフォーカスする。そして、複数の圧電振動子１２１０－Ｔ１～１２１０－Ｔ３それぞれが超音波エコーを受信した際には、被検体内のターゲット位置（以下、「受信フォーカス点」と称する）と各圧電振動子１２１０－Ｔ１～１２１０－Ｔ３との間の距離に応じた伝播時間だけ、各圧電振動子１２１０－Ｔ１～１２１０－Ｔ３が生成した信号（以下、「受信信号」と称する）を遅延させた上で、これらを加算する。これによって、受信フォーカス点から各圧電振動子１２１０に伝搬してきた超音波エコーを選択的に抽出する。この処理は、一般に、整相加算又は受信ビームフォーミングと称される。

従来技術に係る受信ビームフォーマは、チャンネル毎に、ＡＤ変換部１０１０－ｃｈ１～１０１０－ｃｈ３、及び遅延処理部１０２０－ｃｈ１～１０２０－ｃｈ３を有する。そして、各チャンネルの遅延処理部１０２０－ｃｈ１～１０２０－ｃｈ３の後段に、遅延処理が施された受信信号を整相加算する加算処理部１０３０が設けられている。そして、加算処理部１０３０で生成された整相加算信号は、後段のフィルタ処理部１０４０（例えば、ＦＩＲフィルタ、又はＩＲＲフィルタ）にて、フィルタ処理が施され、その後、周波数解析処理及び画像変換処理等が施され、超音波画像に変換される。

ダイナミック受信ビームフォーミング方式においては、受信ビームフォーマは、超音波を１回送信する毎に、動的に、各チャンネルの遅延処理部１０２０－ｃｈ１～１０２０－ｃｈ３の遅延時間を制御し、受信フォーカス点をずらしながら受信処理を行う。つまり、この方式においては、受信ビームフォーマは、浅い部位から深い部位まで、細かく受信フォーカス点を設定し、１回の超音波ビームの送信で得られる受信信号から、複数の受信フォーカス点の状態を検出する。これによって、超音波画像の画質を向上させることができるようになる。

各チャンネルの遅延処理部１０２０－ｃｈ１～１０２０－ｃｈ３に設定される遅延時間は、図２に示すように、被検体内の受信フォーカス点と各圧電振動子１２１０－Ｔ１～１２１０－Ｔ３との距離に応じて設定される。即ち、被検体内の深い位置の受信フォーカス点Ｐ２からの超音波エコー（例えば、図３の波形Ｒ１）については、受信フォーカス点Ｐ２と正対する位置の圧電振動子１２１０－Ｔ２とその周辺位置の圧電振動子１２１０－Ｔ１、１２１０－Ｔ３とで、受信フォーカス点Ｐ２からの超音波エコーの伝搬時間の時間差が小さいことから、遅延処理部１０２０－ｃｈ２に設定される遅延時間は、小さくなる。

一方、被検体内の浅い位置の受信フォーカス点Ｐ１からの超音波エコー（例えば、図３の波形Ｒ２）については、受信フォーカス点Ｐ１と正対する位置の圧電振動子１２１０－Ｔ２とその周辺位置の圧電振動子１２１０－Ｔ１、１２１０－Ｔ３とで、受信フォーカス点Ｐ１からの超音波エコーの伝搬時間の時間差が大きいことから、遅延処理部１０２０－ｃｈ２に設定される遅延時間は、大きくなる。

特開２００１－１７８７１６号公報 特表平８－５０５８０２号公報

従来技術に係るダイナミック受信ビームフォーミング方式においては、上記したように、送信した超音波ビームの進行にあわせて受信フォーカス点を移動させ、各チャンネルに設定する遅延時間を時間的に変化させることになる。

そのため、図３の下図に示すように、大きな遅延時間が設定された受信信号（例えば、チャンネルｃｈ１のＲａ領域の波形）については、遅延処理部１０２０から加算処理部１０３０に出力される受信信号が、時間方向に非線形に引き伸ばされた波形に変化してしまう（以下、「時間的歪」と称する）。その結果、加算処理部１０３０で加算された整相加算信号も時間的歪を含んだものとなり、後段のフィルタ処理又は周波数解析処理等におけるノイズ要因となるおそれがある。換言すると、ダイナミック受信ビームフォーミング方式に伴う受信信号の時間的歪によって、ＳＮ比が低下したり、分解能が低下することになる。

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ダイナミック受信ビームフォーミング方式に伴う受信信号の時間的歪を抑制し得る超音波診断装置の受信ビームフォーマ、及び超音波診断装置の受信処理プログラムを提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本開示は、
複数の圧電振動子を有する超音波プローブを用いて被検体内部の情報を画像化する超音波診断装置の受信ビームフォーマであって、
前記圧電振動子が生成した受信信号をＡＤ変換して、当該受信信号のサンプルデータを順番に出力する、前記圧電振動子に接続されるチャンネル毎に設けられた複数のＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部から出力される前記サンプルデータを時系列に自身のメモリに記憶し、前記サンプルデータを、前記被検体内の受信フォーカス点に応じて設定された遅延時間だけ遅延させて後段に出力する、前記チャンネル毎に設けられた複数の遅延処理部と、
複数の前記遅延処理部それぞれから出力される前記サンプルデータを加算して、整相加算信号を生成する加算処理部と、
を備え、
前記遅延処理部は、二以上の前記サンプルデータからなるサンプル群を一括して前記遅延時間だけ遅延させて後段に出力し、
前記加算処理部は、複数の前記遅延処理部それぞれから出力される前記サンプル群を、前記サンプルデータの位相毎に加算して、位相毎の前記整相加算信号を、後段の信号処理部に出力する、
受信ビームフォーマである。

又、他の局面では、
複数の圧電振動子を有する超音波プローブを用いて被検体内部の情報を画像化する超音波診断装置に処理を実行させる受信処理プログラムであって、
前記圧電振動子に接続されるチャンネル毎に、前記圧電振動子が生成した受信信号をＡＤ変換して、当該受信信号のサンプルデータを順番に出力するＡＤ変換処理と、
前記チャンネル毎に、ＡＤ変換された前記サンプルデータを時系列にメモリに記憶し、前記サンプルデータを、前記被検体内の受信フォーカス点に応じて設定された遅延時間だけ遅延させて後段に出力する遅延処理と、
複数の前記チャンネルそれぞれから出力される前記遅延処理後の前記サンプルデータを加算して、整相加算信号を生成する加算処理と、
を備え、
前記遅延処理は、二以上の前記サンプルデータからなるサンプル群を一括して前記遅延時間だけ遅延させて後段に出力し、
前記加算処理は、複数の前記チャンネルそれぞれから出力される前記サンプル群を、前記サンプルデータの位相毎に加算して、位相毎の前記整相加算信号を、後段の信号処理部に出力する、
受信処理プログラムある。

本開示に係る超音波診断装置の受信ビームフォーマによれば、ダイナミック受信ビームフォーミング方式に伴う受信信号の時間的歪を抑制することができる。

従来技術に係る超音波診断装置に適用された受信ビームフォーマの回路構成の一例を示す図 ダイナミック受信ビームフォーミング方式における遅延時間の設定方法について、説明する図 ダイナミック受信ビームフォーミング方式にて遅延処理が施された受信信号の信号波形の一例を示す図 第１の実施形態に係る超音波診断装置の外観を示す図 第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図 第１の実施形態に係る受信処理部の構成を示す図 第１の実施形態に係る受信処理部における処理を模式的に示す図 第１の実施形態に係る遅延処理部の構成を示す図 第１の実施形態に係る遅延処理部のメモリ内のデータ構成を示す図 第１の実施形態に係る加算処理部の構成を示す図 変形例１に係る遅延処理部の構成を示す図 変形例１に係る遅延処理部のメモリ内のデータ構成を示す図 変形例２に係る遅延処理部の構成を示す図 変形例２に係る遅延処理部のメモリ内のデータ構成を示す図 第１の実施形態に係る受信処理部の構成を模式的に示す図 第２の実施形態に係る受信処理部の構成を模式的に示す図 第３の実施形態に係る受信処理部の構成を示す図 フィルタ処理部の各乗算器に設定されるフィルタ係数の一例を示す図 第４の実施形態に係る受信処理部の構成を示す図 第４の実施形態に係る受信処理部の構成を示す図 フィルタ入力選択部がフィルタ処理部に対して並列に出力する加算サンプルを示す図 第４の実施形態に係るフィルタ処理部に設定されるフィルタ係数を示す図 第５の実施形態に係るフィルタ処理部の構成を模式的に示す図 第６の実施形態に係る受信処理部の構成を模式的に示す図 第６の実施形態に係る受信処理部の構成を模式的に示す図 第７の実施形態に係る処理装置のハードウェア構成を模式的に示す図 第７の実施形態に係る処理装置が実行する処理を示すフローチャートを示す図 第７の実施形態に係る処理装置が実行する処理を示すフローチャートを示す図

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
［超音波診断装置の全体構成］
以下、図４～図５を参照して、本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成の一例について説明する。

図４は、本実施形態に係る超音波診断装置１の外観を示す図である。図５は、本実施形態に係る超音波診断装置１の全体構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る超音波診断装置１は、装置本体１００に超音波プローブ２００が取り付けられて構成されている。尚、装置本体１００と超音波プローブ２００とは、ケーブルを介して電気的に接続されている。

超音波プローブ２００は、装置本体１００が有する送信処理部１１０（図５を参照して後述）で発生された電圧パルスを超音波ビームに変換して被検体内へ送信し、被検体内で反射した超音波エコーを受信して電気信号に変換し、装置本体１００が有する受信処理部１２０（図５を参照して後述）へ出力する。

超音波プローブ２００は、アレー状に配列された複数の圧電振動子２１０－Ｔ１～２１０－Ｔ１０２４、及び、複数の圧電振動子２１０－Ｔ１～２１０－Ｔ１０２４の駆動状態のオンオフを個別に切替制御するためのチャンネル切替部（図示せず）を有している。そして、これら複数の圧電振動子２１０－Ｔ１～２１０－Ｔ１０２４は、それぞれ、送信処理部１１０から供給される駆動信号（即ち、電圧パルス）に基づき被検体内に超音波を送信し、被検体内からの超音波エコーを受信して受信信号（即ち、電気信号）を生成する。

本実施形態に係る超音波プローブ２００は、１０２４個の圧電振動子２１０－Ｔ１～２１０－Ｔ１０２４を有し、チャンネル切替部が切り替え制御されることにより、駆動対象の圧電振動子２１０－Ｔ１～２１０－Ｔ１０２４が２５６チャンネルの信号経路（送信処理部１１０及び受信処理部１２０に接続される信号経路）のいずれかに接続されることになる。尚、以下では、圧電振動子２１０－Ｔ１～２１０－Ｔ１０２４それぞれを区別しない場合には、「圧電振動子２１０」と略称する。

装置本体１００は、送信処理部１１０、受信処理部１２０、制御部１３０、画像生成部１４０、表示部１５０、及び操作入力部１６０を備えている。

送信処理部１１０は、超音波プローブ２００の各圧電振動子２１０に対して駆動信号たる電圧パルスを出力する送信回路である。送信処理部１１０は、チャンネル毎にパルス設定部を有しており、チャンネル毎に電圧パルスの電圧振幅、パルス幅、及びタイミングを設定可能になっている。

尚、送信処理部１１０は、制御部１３０の指令に基づいて、各圧電振動子２１０から出力される超音波が所定の送信フォーカス点に集束するように、各圧電振動子２１０に対して供給する駆動信号の遅延時間を変化させる。

受信処理部１２０は、超音波プローブ２００の各圧電振動子２１０で生成された超音波エコーに係る受信信号を受信処理する受信回路である。受信処理部１２０は、各チャンネルの受信信号を整相加算することで複数チャンネルの受信信号を一つにまとめる（以下、「整相加算信号」と称する）と共に、当該整相加算信号にフィルタ処理を施して、後段の画像生成部１４０に出力する（以下、「受信ビームフォーマ」とも称する）。尚、受信処理部１２０の詳細は後述する。

制御部１３０は、超音波プローブ２００または装置本体１００のチャンネル切替部を制御して、駆動対象の複数の圧電振動子２１０を決定すると共に、送信処理部１１０及び受信処理部１２０を制御して、駆動対象の複数の圧電振動子２１０に対して超音波の送受信を実行させる。制御部１３０は、超音波プローブ２００内の複数の圧電振動子２１０を順に駆動することにより、被検体内を超音波走査し、二次元状のフレームデータを生成する。

この際、制御部１３０は、例えば、超音波ビームの送信時に用いる圧電振動子２１０の数及び位置（即ち、送信開口）を制御することで、超音波ビームの送信位置及び送信方法を決定する。又、制御部１３０は、例えば、超音波エコーの受信時に用いる圧電振動子２１０の数及び位置（即ち、受信開口）を制御することで、超音波プローブ２００にて受信される超音波エコーの位置を決定する。

又、制御部１３０は、超音波ビームの送信時には、被検体内に送信フォーカス点を設定して、当該送信フォーカス点に送信超音波が集束するように、送信処理部１１０の各チャンネルにおける遅延時間を制御する。又、制御部１３０は、超音波エコーの受信時には、被検体内に受信フォーカス点を設定して、当該受信フォーカス点からの超音波エコーにより生成される受信信号の位相が揃うように、受信処理部１２０の各チャンネルにおける遅延時間を制御する。

画像生成部１４０は、受信処理部１２０から出力される受信信号（整相加算信号）に基づいて、超音波画像（例えば、Ｂモード画像、カラードプラ画像、三次元超音波画像）を生成する。尚、超音波画像を生成する際の処理の内容は、公知の手法と同様であるため、ここでの説明は省略する。画像生成部１４０は、例えば、対数圧縮処理、検波処理、又はＦＦＴ解析処理等を行った上で、超音波画像を生成してもよい。

表示部１５０は、例えば、液晶ディスプレイ等であって、画像生成部１４０が生成した超音波画像を表示する。

操作入力部１６０は、例えば、キーボード又はマウス等であって、操作者が入力した操作信号を取得する。

［受信処理部の構成］
以下、図６、図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９を参照して、本実施形態に係る受信処理部１２０の構成の詳細について、説明する。

図６は、本実施形態に係る受信処理部１２０の構成を示す図である。図７は、本実施形態に係る受信処理部１２０における処理を模式的に示す図である。尚、図７では、説明の便宜として、互いに隣接する３チャンネル（ここでは、ｃｈ１、ｃｈ２及びｃｈ３）の受信信号を整相加算する処理を示している。

本実施形態に係る受信処理部１２０の各構成は、典型的には、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等で構成されたデジタル演算回路によって実現される。但し、これらの一部又は全部は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、またはＧＰＧＰＵ（General-Purpose Graphics Processing Units）等がプログラムに従って演算処理することによって実現されてもよい（例えば、後述する第７の実施形態を参照）。

受信処理部１２０は、例えば、ＡＤ変換部１０－ｃｈ１～１０－ｃｈ２５６、遅延処理部２０－ｃｈ１～２０－ｃｈ２５６、加算処理部３０、及び、フィルタ処理部４０を備えている。

ＡＤ変換部１０－ｃｈ１～１０－ｃｈ２５６及び遅延処理部２０－ｃｈ１～２０－ｃｈ２５６は、従来技術に係る受信ビームフォーマと同様に、チャンネル毎に設けられており、ここでは、２５６個のＡＤ変換部１０－ｃｈ１～１０－ｃｈ２５６、及び、２５６個の遅延処理部２０－ｃｈ１～２０－ｃｈ２５６が設けられている。尚、ＡＤ変換部１０－ｃｈ１～１０－ｃｈ２５６は、それぞれ、同様の構成を有し、いずれのチャンネルの構成かを特に区別しない場合には、「ＡＤ変換部１０」と略称する。又、遅延処理部２０－ｃｈ１－ｃｈ１～２０－ｃｈ２５６は、それぞれ、同様の構成を有し、いずれのチャンネルの構成かを特に区別しない場合には、「遅延処理部２０」と略称する。

ＡＤ変換部１０は、各圧電振動子２１０が生成した受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、ＡＤ変換部１０は、受信信号のサンプルデータ（即ち、デジタル信号）を、順次、遅延処理部２０に出力する。

遅延処理部２０は、前段のＡＤ変換部１０から入力される受信信号を、時系列に、自身のメモリ（例えば、ＦＩＦＯメモリ又はＳＲＡＭ）に記憶する。そして、遅延処理部２０は、自身のメモリに格納した受信信号に、制御部１３０から指令された遅延時間を施して、後段の加算処理部３０に出力する。

遅延処理部２０による遅延処理は、従来公知のダイナミック受信ビームフォーミング方式と同様である。遅延処理部２０の遅延時間は、チャンネル毎に制御部１３０によって制御されており、その遅延時間は、例えば、受信フォーカス点から各圧電振動子２１０への超音波エコーの伝搬時間に基づいて、各圧電振動子２１０が当該超音波エコーにより生成する受信信号の位相が揃うように、制御される。そして、ダイナミック受信ビームフォーミング方式においては、制御部１３０は、図２を参照して説明したように、超音波を一回送信する毎に、被検体内の深度方向に沿って、複数の受信フォーカス点を設定し、当該複数の受信フォーカス点それぞれにあわせて遅延時間を時間的に変化させる。

但し、本実施形態に係る遅延処理部２０は、自身のメモリに記憶された時間的に連続する二以上のサンプルデータ（以下、「サンプル群」と称する）を一回の遅延処理の単位として、当該サンプル群の二以上のサンプルデータそれぞれを、同一の遅延時間だけ遅延させて加算処理部３０に出力する。

本実施形態に係る遅延処理部２０は、図７に示すように、超音波エコーの一つの波形が収まる程度の連続するサンプルデータ（例えば、図７の区間Ｌ１、区間Ｌ２、又は、区間Ｌ３のサンプルデータ）を一括して、同一の遅延時間だけ遅延させる。これによって、遅延処理部２０における遅延処理に起因して、受信信号の波形に時間的歪が生じることを抑制する。

そして、各チャンネルの遅延処理部２０から出力されるサンプル群（以下、「遅延サンプル群」とも称する）に係る複数のサンプルデータは、それぞれの位相毎に、加算処理部３０によって加算処理が施され、それぞれの位相毎の整相加算信号として、並列に、フィルタ処理部４０に出力される。これによって、超音波エコーの一つ一つの波形の形状を保ったまま、フィルタ処理部４０にて、当該波形毎にフィルタ処理を施すことが可能となる（図９を参照して後述）。

遅延処理部２０が一括して出力する遅延サンプル群のサンプル数は、遅延処理部２０－ｃｈ１～２０－ｃｈ２５６のそれぞれで同一のサンプル数に設定され、より好適には、超音波エコーの一つの波形が収まるように、５～５０に設定される。尚、当該サンプル数は、典型的には、後段のフィルタ処理部４０が、出力信号を生成する際に必要とする入力サンプル数以下である。

ここでは、説明の便宜として、遅延処理部２０が出力する遅延サンプル群を、遅延処理部２０のメモリに格納された時系列のサンプルデータのうち、時間的に連続するＤａ（ｔ）、Ｄａ（ｔ＋１）及びＤａ（ｔ＋２）の３サンプルとする。ここでは、Ｄａ（ｔ）、Ｄａ（ｔ＋１）、Ｄａ（ｔ＋２）の順に、位相が遅れたデータを表し、以下では、ｔを第１位相、ｔ＋１を第２位相、ｔ＋２を第３位相とも称する。

図８Ａは、本実施形態に係る遅延処理部２０の構成を示す図である。図８Ｂは、本実施形態に係る遅延処理部２０のメモリ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ内のデータ構成を示す図である。尚、ここでは、遅延処理部２０－ｃｈ１～２０－ｃｈ２５６は、それぞれ、共通の構成であるため、一個の遅延処理部２０の構成のみを示す。

遅延処理部２０は、例えば、並列に設けられた複数のメモリ（ここでは、３つのメモリ）２０ａ、２０ｂ、２０ｃを含んで構成される。ここで、メモリ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、いずれも、ＡＤ変換部１０から入力される受信信号を時系列に記憶するメモリである。

遅延処理部２０は、ＡＤ変換部１０から入力される受信信号と同期するように、メモリ２０ａ、２０ｂ、２０ｃそれぞれに対して、書き込みアドレスを付帯した書き込み指令信号ＳＷを入力し、当該メモリ２０ａ、２０ｂ、２０ｃそれぞれに対して、同一の受信信号（例えば、図８ＢのサンプルデータＤ１～Ｄ７）を記憶する。そして、遅延処理部２０は、メモリ２０ａ、２０ｂ、２０ｃへの受信信号の書き込みと同期するように、メモリ２０ａ、２０ｂ、２０ｃそれぞれに対して、読み出しアドレスを付帯した読み出し指令信号ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３を入力し、順次、メモリ２０ａ、２０ｂ、２０ｃそれぞれからの読み出しを行う。このとき、遅延処理部２０は、メモリ２０ａ、２０ｂ、２０ｃそれぞれから、時間的に連続するサンプルデータを読み出すように、メモリ２０ａから遅延サンプル群の第１位相に対応するサンプルデータＤａ（ｔ）（図８Ｂでは、サンプルデータＤ１）を読み出し、メモリ２０ｂから遅延サンプル群の第２位相に対応するサンプルデータＤａ（ｔ＋１）（図８Ｂでは、サンプルデータＤ２）を読み出し、メモリ２０ｃから遅延サンプル群の第３位相に対応するサンプルデータＤａ（ｔ＋２）（図８Ｂでは、サンプルデータＤ３）を読み出す。

これによって、遅延処理部２０は、ＡＤ変換部１０から入力される受信信号と同期するように、順次、遅延サンプル群を加算処理部３０に出力する。遅延処理部２０は、例えば、第１時刻で、サンプルデータＤ１～Ｄ３を出力し、第１時刻に続く第２時刻で、サンプルデータＤ２～Ｄ４を出力する。

尚、遅延処理部２０による遅延処理は、従来公知の手法と同様であり、例えば、当該遅延処理部２０から読み出すサンプルデータと他の遅延処理部２０から読み出すサンプルデータとの間におけるアドレス間隔によって制御される。但し、遅延処理部２０による遅延処理の手法は、任意であり、受信信号を遅延処理部２０のメモリへ書き込むタイミングを制御する手法や、デジタルフィルタにより遅延制御する手法が用いられてもよい。又、遅延処理部２０は、その他、ＡＤ変換部１０から入力される連続する二つのサンプルデータ間にデータ補間を行った上で、加算処理部３０にサンプルデータを出力してもよい。

図９は、本実施形態に係る加算処理部３０の構成を示す図である。

加算処理部３０には、各チャンネルの遅延処理部２０から出力された遅延サンプル群が、サンプルデータの位相毎に、並列に入力されている。ここでは、加算処理部３０には、各チャンネルの遅延サンプル群の第１位相に対応するサンプルデータＤａ（ｔ）－ｃｈ１～Ｄａ（ｔ）－ｃｈ２５６、遅延サンプル群の第２位相に対応するサンプルデータＤａ（ｔ＋１）－ｃｈ１～Ｄａ（ｔ＋１）－ｃｈ２５６、及び、遅延サンプル群の第３位相に対応するサンプルデータＤａ（ｔ＋２）－ｃｈ１～Ｄａ（ｔ＋２）－ｃｈ２５６が、並列に入力されている（図９中では、２５６チャンネルの遅延処理部２０のうち、一部のみを示している）。

尚、各チャンネルの遅延処理部２０から出力される遅延サンプル群（及び当該遅延サンプル群に含まれる各サンプルデータ）は、当該遅延処理部２０の遅延処理により、互いに位相が揃ったものとなっている。

加算処理部３０は、各チャンネルの遅延処理部２０から入力される遅延サンプル群の複数のサンプルデータを、当該複数のサンプルデータの位相毎（ここでは、第１位相、第２位相、及び第３位相毎）に加算する。そして、加算処理部３０は、位相毎の整相加算信号を、並列に後段のフィルタ処理部４０に出力する。

尚、以下では、加算処理部３０が生成する位相毎の整相加算信号のうちの一つの整相加算信号を「加算サンプル」と称し、加算処理部３０が生成する全位相分の加算サンプルをまとめて「加算サンプル群」とも称する。

加算処理部３０は、例えば、図９に示すように、遅延処理部２０－ｃｈ１から入力される遅延サンプル群と遅延処理部２０－ｃｈ２から入力される遅延サンプル群とを加算するための構成として、第１位相加算部３０ａａ、第２位相加算部３０ａｂ、及び第３位相加算部３０ａｃによって構成されるチャンネル加算部３０ａを有している。そして、チャンネル加算部３０ａは、第１位相加算部３０ａａにて、サンプルデータＤａ（ｔ）－ｃｈ１とサンプルデータＤａ（ｔ）－ｃｈ２とを加算し、第２位相加算部３０ａｂにて、サンプルデータＤａ（ｔ＋１）－ｃｈ１とサンプルデータＤａ（ｔ＋１）－ｃｈ２とを加算し、第３位相加算部３０ａｃにて、サンプルデータＤａ（ｔ＋２）－ｃｈ１とサンプルデータＤａ（ｔ＋２）－ｃｈ２とを加算する。

又、加算処理部３０は、チャンネル加算部３０ａと同様の構成を有するチャンネル加算部を、チャンネル毎に有し、各チャンネルの遅延処理部２０から入力される遅延サンプル群のサンプルデータを、位相毎に加算する。

加算処理部３０は、かかる構成によって、各チャンネルの遅延サンプル群の第１位相に係るサンプルデータＤａ（ｔ）－ｃｈ１～Ｄａ（ｔ）－ｃｈ２５６を加算して、第１位相に係る加算サンプルＤｂ（ｔ）を生成する。又、各チャンネルの遅延サンプル群の第２位相に係るサンプルデータＤａ（ｔ＋１）－ｃｈ１～Ｄａ（ｔ＋１）－ｃｈ２５６を加算して、第２位相に係る加算サンプルＤｂ（ｔ＋１）を生成する。又、各チャンネルの遅延サンプル群の第３位相に係るサンプルデータＤａ（ｔ＋２）－ｃｈ１～Ｄａ（ｔ＋２）－ｃｈ２５６を加算して、第３位相に係る加算サンプルＤｂ（ｔ＋２）を生成する。

フィルタ処理部４０は、例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタによって構成される。フィルタ処理部４０には、加算処理部３０にて生成される加算サンプル群の各位相の加算サンプル（ここでは、Ｄｂ（ｔ）、Ｄｂ（ｔ＋１）、及びＤｂ（ｔ＋２））が並列に入力され、フィルタ処理部４０は、これらに基づいて、出力信号Ｄｃ（ｔ）を生成する。そして、フィルタ処理部４０は、当該出力信号Ｄｃ（ｔ）を画像生成部１４０に出力する。

フィルタ処理部４０は、例えば、図９に示すように、加算処理部３０が出力する加算サンプルＤｂ（ｔ）、Ｄｂ（ｔ＋１）、Ｄｂ（ｔ＋２）と所定のフィルタ係数ｃ１、ｃ２、ｃ３とを乗算する乗算器４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、及び、乗算器４０ａ、４０ｂ、４０ｃそれぞれから出力される値を加算して、出力信号Ｄｃ（ｔ）を生成する加算器４０ｔを含んで構成される。

ここでは、乗算器４０ａは、加算処理部３０から入力される加算サンプルＤｂ（ｔ）とフィルタ係数ｃ１とを乗算して、加算部４０ｔに出力する。乗算器４０ｂは、加算処理部３０から入力される加算サンプルＤｂ（ｔ＋１）とフィルタ係数ｃ２とを乗算して、加算部４０ｔに出力する。乗算器４０ｃは、加算処理部３０から入力される加算サンプルＤｂ（ｔ＋２）とフィルタ係数ｃ３とを乗算して、加算部４０ｔに出力する。加算部４０ｔは、乗算器４０ａ、乗算器４０ｂ、及び乗算器４０ｃそれぞれから出力される値を加算して、一つの出力信号Ｄｃ（ｔ）を生成する。

尚、フィルタ処理部４０の各乗算器４０ａ、４０ｂ、４０ｃに設定されるフィルタ係数ｃ１、ｃ２、ｃ３は、要求されるフィルタ特性（例えば、超音波エコーの受信信号から抽出する波形の周波数帯域）に応じて決定される。

本実施形態に係る受信処理部１２０は、図７を参照して上記したように、以下のように動作する。

各チャンネルの受信信号は、当該チャンネルに接続されたＡＤ変換部１０にてデジタル信号に変換され、当該チャンネルに接続された遅延処理部２０のメモリに時系列に記憶される。そして、当該受信信号は、遅延処理部２０にて、当該チャンネルに設定された遅延時間だけ遅延させられて、加算処理部３０に出力される。

このとき、当該受信信号は、遅延処理の度に、遅延処理部２０のメモリから、時間的に連続する二以上のサンプルデータ（遅延サンプル群）が一括して取り出される。この際、遅延サンプル群に含まれる二以上のサンプルデータは、同一の遅延時間だけ遅延させられた上で、加算処理部３０に入力される。そして、各チャンネルの遅延サンプル群は、加算処理部３０にて、遅延サンプル群のサンプルデータの位相毎に整相加算され、位相毎の整相加算信号（加算サンプル群）に変換される。そして、位相毎の整相加算信号は、フィルタ処理部４０に並列に入力され、一つの出力信号に変換されて、後段の画像生成部１４０に出力される。

本実施形態に係る受信処理部１２０は、ＡＤ変換部１０における受信信号のＡＤ変換処理と同期するように、かかる受信処理を連続的に実行する。

［効果］
以上のように、本実施形態に係る受信ビームフォーマ１２０は、複数の遅延処理部２０それぞれが、自身のメモリに記憶された時間的に連続する二以上のサンプルデータからなる遅延サンプル群を一回の遅延処理の単位として、遅延サンプル群の二以上のサンプルデータそれぞれを、同一の遅延時間だけ遅延させて後段に出力し、加算処理部３０が、複数の遅延処理部２０それぞれから出力される遅延サンプル群を、サンプルデータの位相毎に加算して、位相毎の整相加算信号を、後段のフィルタ処理部４０に出力する。

従って、本実施形態に係る受信ビームフォーマ１２０によれば、ダイナミック受信ビームフォーミング方式における遅延処理によって受信信号（即ち、整相加算信号）に時間的歪が生じることを抑制することができる。これによって、時間的歪が生じていない整相加算信号を用いて、後段の信号処理部（例えば、フィルタ処理部４０）にて、フィルタ処理等を行うことができるため、空間分解能の向上、及び超音波画像の画像解像度の向上を図ることができる。

尚、本実施形態に係る受信ビームフォーマ１２０は、チャンネル毎に個別の信号処理フィルタを挿入した場合と比較して、少ない回路規模で、時間的歪を抑制した信号処理の実現が可能になる点でも好適である。

（変形例１）
上記した遅延処理部２０の構成は、種々に変形可能である。

図１０Ａは、変形例１に係る遅延処理部２０の構成を示す図である。図１０Ｂは、本変形例１に係る遅延処理部２０のメモリ２０ｄ内のデータ構成を示す図である。

変形例１に係る遅延処理部２０は、ＡＤ変換部１０から入力される受信信号を時系列に記憶するメモリ２０ｄ、メモリ２０ｄに読み出し指令信号を順番に入力する選択回路２０ｅ、及び、メモリ２０ｄから読み出すサンプルデータＤａ（ｔ）、Ｄａ（ｔ＋１）、Ｄａ（ｔ＋２）のアドレスを順番に切り替える切替回路２０ｆを含んで構成される。

変形例１に係る遅延処理部２０においては、選択回路２０ｅ及び切替回路２０ｆを動作させるクロック信号としては、ＡＤ変換部１０から入力される受信信号のクロックよりも、高速な動作クロック信号が用いられている。具体的には、ここでは、ＡＤ変換部１０から入力される受信信号のクロックの３倍のクロック周波数を有する動作クロック信号が用いられている。

遅延処理部２０は、ＡＤ変換部１０から入力される受信信号と同期するように、メモリ２０ｄに書き込み指令信号ＳＷを入力し、当該メモリ２０ｄに対して、時系列に受信信号を記憶させる。そして、遅延処理部２０は、選択回路２０ｅに対して、遅延サンプル群の各位相に対応するアドレス（ここでは、Ｄａ（ｔ）、Ｄａ（ｔ＋１）、Ｄａ（ｔ＋２）に対応するアドレス）を指定する読み出し指令信号ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３を順次入力し、選択回路２０ｅからは、動作クロック信号に応じて、メモリ２０ｄに対して入力する読み出し指令信号をＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３の順に切り替える。これによって、メモリ２０ｄからは、ＡＤ変換部１０から１つのサンプルデータが入力される間に、３つのサンプルデータ（図１０Ｂでは、サンプルデータＤ１、サンプルデータＤ２、及びサンプルデータＤ３）が読み出されることになる。

又、遅延処理部２０は、切替回路２０ｆに対して、動作クロック信号を入力し、メモリ２０ｄから出力される遅延サンプル群の各位相に対応するサンプルデータＤａ（ｔ）、Ｄａ（ｔ＋１）、Ｄａ（ｔ＋２）の出力先を順番に切り替える。これによって、メモリ２０ｄから読み出された３つのサンプルデータ（図１０Ｂでは、サンプルデータＤ１、サンプルデータＤ２、及びサンプルデータＤ３）は、順番に、加算処理部３０の第１位相加算部３０ａａ、第２位相加算部３０ａｂ、又は第３位相加算部３０ａｃのいずれかに順番に切り替えされることになる。

以上のように、本変形例１に係る遅延処理部２０によれば、一つのメモリ２０ｄにて、遅延サンプル群の複数のサンプルデータを、並列に、加算処理部３０に対して出力することができる。

（変形例２）
図１１Ａは、変形例２に係る遅延処理部２０の構成を示す図である。図１１Ｂは、本変形例２に係る遅延処理部２０のメモリ２０ｇとキャッシュメモリ２０ｉ内のデータ構成を示す図である。

変形例２に係る遅延処理部２０は、ＡＤ変換部１０から入力される受信信号を時系列に記憶するメモリ２０ｇ、メモリ２０ｇからの出力を一時記憶するキャッシュメモリ２０ｉ、メモリ２０ｇとキャッシュメモリ２０ｉとの間に介在する乗算器２０ｈ、及び、メモリ２０ｇとキャッシュメモリ２０ｉの読み出し動作を制御する読み出し制御部２０ｊを含んで構成される。

ここで、キャッシュメモリ２０ｉは、例えば、遅延サンプル群として加算処理部３０に出力するサンプルデータ（ここでは、サンプルデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３）を一時的に記憶する。変形例２に係る遅延処理部２０は、このキャッシュメモリ２０ｉに、遅延サンプル群の各位相に対応するサンプルデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３を一時記憶させ、キャッシュメモリ２０ｉから、当該サンプルデータＤａ（ｔ）、Ｄａ（ｔ＋１）、Ｄａ（ｔ＋２）を、並列に、加算処理部３０に出力させる。

遅延処理部２０は、ＡＤ変換部１０から入力される受信信号と同期するように、メモリ２０ｇに書き込み指令信号ＳＷを入力し、当該メモリ２０ｇに対して、時系列に受信信号（サンプルデータ）を記憶させる。そして、遅延処理部２０は、読み出し制御部２０ｊに対して、読み出し対象となるアドレスを指定する読み出し指令信号ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３を順次入力する。これにより、読み出し制御部２０ｊは、メモリ２０ｇから、指令信号ＳＲ１に対応するサンプルデータ（図１１Ｂでは、Ｄ１）、指令信号ＳＲ２に対応するサンプルデータ（図１１Ｂでは、Ｄ２）、及び、指令信号ＳＲ３に対応するサンプルデータ（図１１Ｂでは、Ｄ３）を順番に読み出し、キャッシュメモリ２０ｉに出力させる。

又、読み出し制御部２０ｊは、読み出し指令信号ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３それぞれに対応するように、キャッシュメモリ２０ｉの書き込みアドレスを指定して、メモリ２０ｇから出力されるサンプルデータを、キャッシュメモリ２０ｉの複数（ここでは、３つ）の記憶領域のいずれかに各別に記憶させる。この際、読み出し制御部２０ｊは、メモリ２０ｇから入力されるサンプルデータを古いサンプルデータに上書きするように、キャッシュメモリ２０ｉの３つの記憶領域のうち、記憶させる対象の記憶領域を順次切り替える。

そして、読み出し制御部２０ｊは、キャッシュメモリ２０ｉに記憶された複数（ここでは、３つ）のサンプルデータそれぞれを出力する出力先（例えば、加算処理部３０の第１位相加算部３０ａａ、第２位相加算部３０ａｂ、又は第３位相加算部３０ａｃのいずれか）を、当該サンプルデータの位相に対応するように、順次切り替える。つまり、読み出し制御部２０ｊは、キャッシュメモリ２０ｉから、３つのサンプルデータのうち、位相が最先のサンプルデータをＤａ（ｔ）として出力させ、位相が２番目のサンプルデータをＤａ（ｔ+１）として出力させ、位相が最後のサンプルデータをＤａ（ｔ+２）として出力させる。

尚、乗算器２０ｈは、メモリ２０ｇからキャッシュメモリ２０ｉに出力されるサンプルデータに対して、Ａｐｅｒｔｕｒｅ（開口幅）や又はＡｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ Ｇａｉｎに対応する重み係数を乗じた上で、当該サンプルデータを、キャッシュメモリ２０ｉに格納するための構成である。これによって、後段の処理における演算回数を軽減することができる。

（第２の実施形態）
次に、図１２Ａ、図１２Ｂを参照して、第２の実施形態に係る受信処理部１２０の構成について説明する。

本実施形態に係る受信処理部１２０は、遅延処理部２０が、データを間引きながら、自身のメモリに格納された時系列のサンプルデータから遅延サンプル群を取得する点で、第の実施形態に係る受信処理部１２０と相違する。換言すると、本実施形態に係る遅延処理部２０は、サンプルデータがメモリに記憶されるレートよりも小さいレートで、加算処理部３０に対してサンプルデータを出力する構成とされている。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する（以下、他の実施形態についても同様）。

図１２Ａは、第１の実施形態に係る受信処理部１２０の構成を模式的に示す図である。図１２Ｂは、第２の実施形態に係る受信処理部１２０の構成を模式的に示す図である。尚、図１２Ａ、図１２Ｂでは、ＡＤ変換部１０の図示を省略している。

第１の実施形態に係る受信処理部１２０においては、遅延処理部２０は、自身のメモリから遅延サンプル群を取得する際、取得対象のサンプルデータを、時系列のサンプルデータから１サンプルデータずつ順番にシフトさせる態様を示した。この際には、遅延処理部２０は、例えば、ＡＤ変換部１０のサンプリング周波数と同じ周波数のクロック信号ＣＬＫ１で動作する。そのため、遅延処理部２０は、例えば、クロック信号ＣＬＫ１に従って、ｔ＝１のクロックタイミングでサンプルデータＤ１～Ｄ３を取得し、ｔ＝１のクロックタイミングに続くｔ＝２のクロックタイミングでサンプルデータＤ２～Ｄ４を取得し、ｔ＝２のクロックタイミングに続くｔ＝３のクロックタイミングでサンプルデータＤ３～Ｄ５を取得する。

そして、第１の実施形態に係る加算処理部３０及びフィルタ処理部４０は、遅延処理部２０と同様に、クロック信号ＣＬＫ１で動作し、フィルタ処理部４０からは、サンプリング周波数と同じ周波数で出力信号Ｄｃ（１）、Ｄｃ（２）、Ｄｃ（３）・・・が順番に出力されることになる。換言すると、第１の実施形態においては、加算処理部３０及びフィルタ処理部４０は、ＡＤ変換部１０のサンプリング周波数と同じ周波数で動作するように、構成する必要がある。

本実施形態に係る受信処理部１２０においては、加算処理部３０及びフィルタ処理部４０の演算負荷の軽減、及び消費電力の低減の観点から、遅延処理部２０は、データを間引きながら、自身のメモリに格納された時系列のサンプルデータから遅延サンプル群を取得する。

本実施形態に係る遅延処理部２０は、例えば、ＡＤ変換部１０のサンプリング周波数に対応するクロック信号ＣＬＫ１を１／２分周したクロック信号ＣＬＫ２に従って動作し、サンプルデータを１個ずつ間引きながら、自身のメモリに格納された時系列のサンプルデータから遅延サンプル群を取得する。遅延処理部２０は、クロック信号ＣＬＫ１を基準とすると、例えば、ｔ＝１のクロックタイミングでサンプルデータＤ１～Ｄ３を取得し、ｔ＝１のクロックタイミングに続くｔ＝２のクロックタイミングではデータを取得せず、ｔ＝２のクロックタイミングに続くｔ＝３のクロックタイミングでサンプルデータＤ３～Ｄ５を取得する。

これにより、本実施形態に係る受信処理部１２０においては、加算処理部３０及びフィルタ処理部４０を、サンプリング周波数のクロック信号ＣＬＫ１を１／２分周したクロック信号ＣＬＫ２で動作させることができる。そして、フィルタ処理部４０からは、クロック信号ＣＬＫ２に従って、サンプリング周波数の１／２分周の周期で出力信号Ｄｃ（１）、Ｄｃ（３）・・・を順番に出力することになる。

以上のように、本実施形態に係る超音波診断装置１によれば、加算処理部３０及びフィルタ処理部４０における単位時間当たりの処理の回数を低減することができる。これによって、加算処理部３０及びフィルタ処理部４０の演算負荷を軽減すると共に、消費電力を低減することが可能である。

本実施形態に係る超音波診断装置１は、特に、ＡＤ変換部１０におけるサンプリング周波数が、フィルタ処理部４０から出力する出力信号に要求される周波数よりも大きい場合に好適である。

尚、上記実施形態では、遅延処理部２０がデータを間引く量を、サンプルデータ１つ分としたが、遅延処理部２０がサンプルデータを間引く量は、必要とする出力信号の周波数に応じて任意の量に設定し得る。又、遅延処理部２０、加算処理部３０及びフィルタ処理部４０の動作周波数は、必ずしもＡＤ変換部１０のサンプリング周波数と同期する周波数でなくともよい。

（第３の実施形態）
次に、図１３、図１４を参照して、第３の実施形態に係る受信処理部１２０の構成について説明する。

本実施形態に係る受信処理部１２０は、フィルタ処理部４０のフィルタ係数が小さい位相の演算経路においては、加算処理部３０の処理及びフィルタ処理部４０の処理を実行しない構成とする点で、第１の実施形態に係る受信処理部１２０と相違する。

図１３は、第３の実施形態に係る受信処理部１２０の構成を示す図である。

図１３では、フィルタ処理部４０に設定されるフィルタ係数ｃ１～ｃ３のうち、加算サンプル群のうち加算サンプルＤｂ（ｔ＋１）が入力される乗算器４０ｂに設定されたフィルタ係数ｃ２が、ゼロに設定された状態を示している。このように、フィルタ係数が小さい信号経路においては、加算サンプルＤｂ（ｔ＋１）の値がフィルタ処理部４０の出力信号の値に与える影響は小さく、加算処理部３０において各チャンネルのサンプルデータＤａ（ｔ＋１）－ｃｈ１～Ｄａ（ｔ＋１）－ｃｈ２５６を加算する処理、及び、フィルタ処理部４０において加算サンプルＤｂ（ｔ＋１）とフィルタ係数ｃ２を乗算する処理は、無用である。従って、かかる態様においては、演算負荷の軽減、及び消費電力の軽減の観点から、これらの処理を省略した方が望ましい。

尚、フィルタ処理部４０のフィルタ係数は、フィルタ処理部４０にて抽出する超音波エコーの波形の周波数帯域に応じて変更される。又、当該フィルタ係数は、被検体内の受信フォーカス点の深さ位置に応じて、設定変更される（図１９を参照して後述）。かかる観点から、加算処理部３０及びフィルタ処理部４０は、その時々における各乗算器４０ａ～４０ｃに設定されるフィルタ係数に基づいて、各位相における演算処理を実行するか否かを決定すればよい。

図１４は、フィルタ処理部４０がローパスフィルタとして用いられた場合における、フィルタ処理部４０の各乗算器に設定されるフィルタ係数の一例を示す図である。

図１４は、フィルタ次数が「１５」の態様（即ち、フィルタ処理部４０に入力される加算サンプル群のサンプル数が１５個とされ、フィルタ処理部４０に１５個の乗算器が設けられた態様）において、各乗算器に設定されるフィルタ係数を示している。図１４では、横軸が「１５」のフィルタ次数のうちのいずれのフィルタ次数かを表し、縦軸がフィルタ係数の大きさを表している。

図１４では、２番目、４番目、６番目、１０番目、１２番目、及び１４番目の次数のフィルタ係数は、ゼロと設定されている。加算処理部３０及びフィルタ処理部４０は、この場合には、２番目、４番目、６番目、１０番目、１２番目、及び１４番目のフィルタ次数に対応する位相の加算処理及び乗算処理を実行しないことになる。

以上のように、本実施形態に係る受信処理部１２０は、フィルタ処理部４０のフィルタ係数が小さい位相の演算経路においては、加算処理部３０の処理及びフィルタ処理部４０の処理を実行しない構成とする。これによって、演算負荷の軽減、及び消費電力の軽減を図ることができる。

（第４の実施形態）
次に、図１５～図１８を参照して、第４の実施形態に係る受信処理部１２０の構成について説明する。本実施形態に係る受信処理部１２０は、時間的に連続する第１時刻及び第２時刻それぞれの遅延処理のときに生成された加算サンプルに基づいて、フィルタ処理部４０に対して、時間的に連続する複数の位相の加算サンプルを並列に出力するフィルタ入力選択部５０を備える点で、第１の実施形態に係る受信処理部１２０と相違する。

図１５、図１６は、第４の実施形態に係る受信処理部１２０の構成を示す図である。図１７は、フィルタ入力選択部５０がフィルタ処理部４０に対して並列に出力する加算サンプルを示す図である。図１８は、第４の実施形態に係るフィルタ処理部４０に設定されるフィルタ係数を示す図である。

フィルタ入力選択部５０（本発明の「入力信号選択部」に相当する）は、加算処理部３０にて生成された位相毎の加算サンプルのデータを時系列に記憶するＦＩＦＯ型メモリを含んで構成される。かかるＦＩＦＯ型メモリは、例えば、第１位相の加算サンプルＤｂ（ｔ）を時系列に記憶する第１位相メモリＡ１＿１～Ａ１＿５、第２位相の加算サンプルＤｂ（ｔ＋１）を時系列に記憶する第２位相メモリＡ２＿３～Ａ２＿５、及び、第３位相の加算サンプルＤｂ（ｔ＋２）を時系列に記憶する第３位相メモリＡ３＿３～Ａ３＿５を含んで構成される。

尚、第１位相メモリＡ１＿１～Ａ１＿５には、例えば、ｔ＝ｋのタイミングに生成された加算サンプルＤｂ（ｔ）からｔ＝ｋ＋４のタイミングに生成された加算サンプルＤｂ（ｔ）までが記憶され、第２位相メモリＡ２＿３～Ａ２＿５には、ｔ＝ｋ＋２のタイミングに生成された加算サンプルＤｂ（ｔ＋１）からｔ＝ｋ＋４のタイミングに生成された加算サンプルＤｂ（ｔ＋１）までが記憶され、第３位相メモリＡ３＿３～Ａ３＿５には、ｔ＝ｋ＋２のタイミングに生成された加算サンプルＤｂ（ｔ＋２）からｔ＝ｋ＋４のタイミングに生成された加算サンプルＤｂ（ｔ＋２）までが記憶されている。

フィルタ入力選択部５０は、フィルタ処理部４０において演算処理を実行する各タイミングにおいて、フィルタ処理部４０に対して、メモリＡ１＿１、Ａ１＿２、Ａ１＿３、Ａ２＿３、Ａ３＿３、Ａ３＿４、及びＡ３＿５それぞれに記憶された加算サンプルＤｂ（ｋ）～Ｄｂ（ｋ＋６）を出力する。ここで、メモリＡ１＿１、Ａ１＿２、Ａ１＿３、Ａ２＿３、Ａ３＿３、Ａ３＿４、及びＡ３＿５から出力される加算サンプルＤｂ（ｋ）～Ｄｂ（ｋ＋６）は、図１７に示すように、時間的に連続する７個の位相の加算サンプルに相当する。

本実施形態に係るフィルタ処理部４０は、例えば、７入力１出力のＦＩＲフィルタを構成する。具体的には、本実施形態に係るフィルタ処理部４０は、フィルタ入力選択部５０から出力される加算サンプルＤｂ（ｋ）～Ｄｂ（ｋ＋６）それぞれに対応する７個の乗算器４０ａ～４０ｇを有し、７個の乗算器４０ａ～４０ｇそれぞれにて、加算サンプルＤｂ（ｋ）～Ｄｂ（ｋ＋６）とフィルタ係数ｃ１～ｃ７との乗算を行う。そして、加算器４０ｔは、７個の乗算器４０ａ～４０ｇそれぞれの出力値を、加算して、出力信号Ｄｃ（ｔ）を生成する。

尚、本実施形態に係るフィルタ処理部４０は、異なる遅延時間が設定された加算サンプルを用いることになるため、多少の時間的歪が発生するおそれがある。例えば、図１７では、メモリＡ１＿１、Ａ１＿２に記憶された加算サンプル、及びメモリＡ３＿４、Ａ３＿５に記憶された加算サンプルに時間的歪が含まれることになる。

そこで、本実施形態に係るフィルタ入力選択部５０は、フィルタ係数の小さい乗算器（例えば、図１８の１番目～２番目、及び６番目～７番目のフィルタ次数の乗算器）を、時間的歪が含まれる加算サンプルと乗算する乗算器に当てることにより、その影響を抑える構成としている。

以上のように、本実施形態に係る受信処理部１２０においては、フィルタ入力選択部５０により、加算処理部３０にて生成される加算サンプル群のサンプル数よりも多くの個数の時間的に連続する加算サンプルを生成することを可能とする。これによって、加算処理部３０の個数を増加させることなく、フィルタ処理部４０のフィルタ次数（即ち、入力要素数）を大きくすることができる。

（第５の実施形態）
次に、図１９を参照して、第５の実施形態に係る受信処理部１２０の構成について説明する。本実施形態に係る受信処理部１２０は、フィルタ処理部４０のフィルタ係数が、被検体内の受信フォーカス点の深度に応じて設定変化される点で、第１の実施形態に係る受信処理部１２０と相違する。

図１９は、第５の実施形態に係るフィルタ処理部４０の構成を模式的に示す図である。

フィルタ処理部４０として好適なフィルタ特性は、被検体内の深さ位置に応じて変化し、典型的には、被検体内の受信フォーカス点が浅い場合には、高周波数帯域側の信号が透過し、被検体内の受信フォーカス点が深い場合には、低周波数帯域側の信号が透過するのが望ましい。

かかる観点から、本実施形態に係るフィルタ処理部４０の各乗算器４０ａ～４０ｃに設定されるフィルタ係数ｃ１～ｃ３は、受信フォーカス点の深度に基づいて、時間的に設定変更される。当該フィルタ係数ｃ１～ｃ３は、例えば、制御部１３０からの指令に基づいて設定される。

尚、フィルタ処理部４０の各乗算器４０ａ～４０ｃに設定するフィルタ係数ｃ１～ｃ３は、例えば、受信フォーカス点の深さ位置と関連付けて、予め制御部１３０の記憶部（例えば、ＲＯＭ）に記憶されている。

以上のように、本実施形態に係る受信処理部１２０によれば、被検体内からの超音波エコーを、より効率的に抽出することができる。

（第６の実施形態）
次に、図２０、図２１を参照して、第６の実施形態に係る受信処理部１２０の構成について説明する。本実施形態に係る受信処理部１２０は、遅延処理部２０のメモリに記憶されたサンプルデータをオーバーサンプリングした上で、加算処理部３０にて加算処理を行う点で、第１の実施形態に係る受信処理部１２０と相違する。

図２０、図２１は、第６の実施形態に係る受信処理部１２０の構成を模式的に示す図である。尚、図２０には、加算処理部３０の一つの位相加算部（第１位相加算部）３０ａａの構成のみを示している。

本実施形態に係る受信処理部１２０は、遅延処理部２０から出力する各サンプルデータを、進み位相側のデータと遅れ位相側のデータの２個に複製して、加算処理部３０にて、進み位相側のデータと遅れ位相側のデータとで、それぞれ、別個に加算する（図２１を参照）。そして、フィルタ処理部４０は、２倍に複製された加算サンプル（例えば、Ｄｂ（ｔ）－０、Ｄｂ（ｔ）－１、Ｄｂ（ｔ＋１）－０、Ｄｂ（ｔ＋１）－１、Ｄｂ（ｔ＋２）－０、及びＤｂ（ｔ＋２）－１）それぞれを並列な入力として、フィルタ処理を行う。

本実施形態に係るオーバーサンプリングの手法は、従来公知のゼロ挿入型のオーバーサンプリング手法と同様である（例えば、特許文献２を参照）。

例えば、本実施形態に係る加算処理部３０は、一つの位相加算部（図２０では、位相加算部３０ａａのみを示す）毎に、ＡＤ変換部１０のサンプリング周波数の２倍の周波数のクロック信号（以下、「小数遅延指令信号」と称する）に従って動作する第１選択部３１、第２選択部３２及び第３選択部３３を有している。

第１選択部３１は、小数遅延指令信号に基づいて、前のチャンネルからの進み位相側の加算サンプル（図２０では、Ｄｂ（ｔ）－０”）又は前のチャンネルからの遅れ位相側の加算サンプル（図２０では、Ｄｂ（ｔ）－１”）のいずれかを選択出力する。又、第２選択部３２は、小数遅延指令信号に基づいて、位相加算部３０ａａから出力される加算結果又は前のチャンネルからの進み位相側の加算サンプル（図２０では、Ｄｂ（ｔ）－０”）を選択出力する。又、第３選択部３３は、小数遅延指令信号に基づいて、位相加算部３０ａａから出力される加算結果又は前のチャンネルからの遅れ位相側の加算サンプル（図２０では、Ｄｂ（ｔ）－１”）を選択出力する。

小数遅延指令信号が「０」の場合には、第１選択部３１は、前のチャンネルからの進み位相側の加算サンプル（例えば、Ｄｂ（ｔ）－０”）を選択して、位相加算部３０ａａに出力する。位相加算部３０ａａは、当該加算サンプル（例えば、Ｄｂ（ｔ）－０”）と遅延処理部２０から出力されるサンプルデータ（例えば、Ｄａ（ｔ））とを加算して、第２選択部３２及び第３選択部３３に出力する。第２選択部３２は、その加算結果を、進み位相側の加算サンプルＤｂ（ｔ）－０”として、次のチャンネルに出力する。又、この際、第３選択部３３は、前のチャンネルからの遅れ位相側の加算サンプルＤｂ（ｔ）－１”を、そのまま次のチャンネルに出力する。

一方、小数遅延指令信号が「１」の場合には、第１選択部３１は、前のチャンネルからの遅れ位相側の加算サンプル（例えば、Ｄｂ（ｔ）－１”）を選択して、位相加算部３０ａａに出力する。位相加算部３０ａａは、当該加算サンプル（例えば、Ｄｂ（ｔ）－１”）と遅延処理部２０から出力されるサンプルデータ（例えば、Ｄａ（ｔ））とを加算して、第２選択部３２及び第３選択部３３に出力する。第３選択部３３は、その加算結果を、遅れ位相側の加算サンプルＤｂ（ｔ）－１”として、次のチャンネルに出力する。又、この際、第２選択部３２は、前のチャンネルからの進み位相側の加算サンプルＤｂ（ｔ）－０”を、そのまま次のチャンネルに出力する。

以上のように、本実施形態に係る受信処理部１２０によれば、フィルタ処理部４０に入力する整相加算信号をオーバーサンプリングすることが可能であり、これによって、フィルタ処理部４０のフィルタ次数を増加させることができる。

（第７の実施形態）
次に、図２２、図２３、図２４を参照して、第７の実施形態に係る超音波診断装置１の構成について説明する。本実施形態に係る超音波診断装置１は、受信処理部１２０の機能が、処理装置３００によるソフトウェアにより実現されている点で、第１の実施形態に係る超音波診断装置１と相違する。

図２２は、第７の実施形態に係る処理装置３００のハードウェア構成を模式的に示す図である。

処理装置３００は、読み取り回路３１０、プロセッサ３２０、メモリ３３０、及び表示回路３４０等を備えている。

読み取り回路３１０は、ＡＤ変換部１０等によって構成され、各圧電振動子２１０から出力される受信信号をアナログ信号がデジタル信号に変換し、時系列にメモリ３３０に格納する。

プロセッサ３２０は、受信処理プログラム（例えば、処理装置３００が有するＲＯＭに格納されている）に従って、メモリ３３０に記憶された受信信号に係るサンプルデータに対して、整相加算処理及びフィルタ処理等の演算処理を施す。そして、プロセッサ３２０は、これらによって生成された被検体内の各位置における情報（例えば、信号強度）に基づいて、超音波画像を生成し、表示回路３４０を介して、当該超音波画像を表示部１５０に表示させる。

図２３は、本実施形態に係る処理装置３００が実行する処理を示すフローチャートを示す図である。図２４は、図２３のステップＳ３のサブルーチン処理のフローチャートを示す図である。

処理装置３００は、まず、１回の送信ビームを送信した際に、読み取り回路３１０にて取得される受信信号（サンプルデータ）を、順次、メモリ３３０に順次記憶する（ステップＳ１）。

次に、処理装置３００は、フィルタ処理後の一つの出力サンプルを出力するため、ステップＳＡ１～ＳＡ２のサブルーチン処理を行う。このサブルーチン処理内においては、処理装置３００は、まず、受信フォーカス点を決定する（ステップＳ２）。次に、処理装置３００は、ステップＳ２で決定された受信フォーカス点について、後述する図２４に示すサブルーチン処理にて、位相毎の整相加算信号（加算サンプル群）を算出する（ステップＳ３）。次に、処理装置３００は、ステップＳ３で算出された位相毎の加算サンプルに基づいて、フィルタ処理（例えば、ＦＩＲフィルタの処理）を実行し、これによって、一つの出力サンプルを出力する（ステップＳ４）。そして、処理装置３００は、ステップＳＡ１に戻って、次の出力サンプルを出力する処理を実行する。

ステップＳ３においては、フィルタ処理に入力する位相毎の整相加算信号（加算サンプル群）を生成するために、チャンネル毎に、ステップＳＢ１～ＳＢ２のサブルーチン処理を行う。このサブルーチン処理内においては、処理装置３００は、まず、ステップＳ２で決定された受信フォーカス点に基づいて、対象とするチャンネルの遅延量を算出する（ステップＳ３ａ）。次に、処理装置３００は、ステップＳ３ａで算出された遅延量に基づいて、メモリ３３０内における読み出しアドレスを算出する（ステップＳ３ｂ）。次に、処理装置３００は、メモリ３３０内から、ステップＳ３ｂで決定された読み出しアドレスの時間的に連続する二以上のサンプルデータ（遅延サンプル群）を取得する（ステップＳ３ｃ）。次に、処理装置３００は、各チャンネルの遅延サンプル群を、位相毎に蓄積（即ち、加算）する（ステップＳ３ｄ）。そして、処理装置３００は、ステップＳＢ１に戻って、次のチャンネルの受信信号についても、同様の処理を行い、位相毎の整相加算信号（加算サンプル）を順次、蓄積（即ち、加算）する。

以上のように、本実施形態に係る超音波診断装置１によれば、ソフトウェアにより、受信処理を実現することが可能である。本実施形態に係る超音波診断装置１は、受信処理部１２０の機能を容易に実現することができるため、特に、ソフトウェアの実行速度が十分速い場合に好適である。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

上記実施形態では、加算処理部３０から出力される加算サンプル群を、フィルタ処理部４０に並列に入力して、フィルタ処理部４０にてフィルタ処理を施す態様を示した。しかしながら、これに代えて、加算処理部３０から出力される加算サンプル群を、周波数解析部に並列に入力する態様とされてもよい。

又、上記実施形態では、フィルタ処理部４０の一例としてＦＩＲフィルタを用いる態様を示したが、これに代えて、ＩＩＲ（Infinite impulse response）フィルタが用いられてもよい。

又、上記実施形態に係る超音波診断装置１は、Ｂモード画像、カラードプラ画像、三次元超音波画像、又はＭモード画像等の任意の超音波画像を生成するものであってよい。

又、上記実施形態に係る超音波プローブ２００としては、コンベックスプローブ、リニアプローブ、セクタプローブ、又は三次元プローブ等の任意のものを用いることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本開示に係る超音波診断装置の受信ビームフォーマによれば、ダイナミック受信ビームフォーミング方式に伴う受信信号の時間的歪を抑制することができる。

１ 超音波診断装置
１０ ＡＤ変換部
２０ 遅延処理部
２０ａ メモリ
２０ｂ メモリ
２０ｃ メモリ
２０ｄ メモリ
２０ｅ 選択回路
２０ｆ 切替回路
２０ｇ メモリ
２０ｈ 乗算器
２０ｉ キャッシュメモリ
２０ｊ 読み出し制御部
３０ 加算処理部
３０ａ、３０ｂ チャンネル加算部
３０ａａ 第１位相加算部
３０ａｂ 第２位相加算部
３０ａｃ 第３位相加算部
４０ フィルタ処理部
４０ａ～４０ｇ 乗算器
４０ｔ 加算器
５０ フィルタ入力選択部
Ｄａ サンプルデータ
Ｄｂ 加算サンプル（整相加算信号）
Ｄｃ 出力信号
１００ 装置本体
１１０ 送信処理部
１２０ 受信処理部
１３０ 制御部
１４０ 画像生成部
１５０ 表示部
１６０ 操作入力部
２００ プローブ
２１０ 圧電振動子
３００ 処理装置
３１０ 読み取り回路
３２０ プロセッサ
３３０ メモリ
３４０ 表示回路

Claims (9)

1. ダイナミック受信ビームフォーミング方式を採り、複数の圧電振動子を有する超音波プローブを用いて被検体内部の情報を画像化する超音波診断装置の受信ビームフォーマであって、
   前記圧電振動子が生成した受信信号をＡＤ変換して、当該受信信号のサンプルデータを順番に出力する、前記圧電振動子に接続されるチャンネル毎に設けられた複数のＡＤ変換部と、
   前記ＡＤ変換部から出力される前記サンプルデータを時系列に自身のメモリに記憶し、前記サンプルデータを、前記被検体内の受信フォーカス点に応じて設定された遅延時間だけ遅延させて後段に出力する、前記チャンネル毎に設けられた複数の遅延処理部と、
   複数の前記遅延処理部それぞれから出力される前記サンプルデータを加算して、整相加算信号を生成する加算処理部と、
   を備え、
   前記遅延処理部に設定される前記遅延時間は、前記受信フォーカス点の深度位置にあわせて時間の経過と共に変更制御され、
   前記遅延処理部は、自身のメモリに記憶された時間的に連続する二以上の前記サンプルデータからなるサンプル群を一回の遅延処理の単位として、当該サンプル群の二以上の前記サンプルデータそれぞれを、同一の前記遅延時間だけ遅延させて後段に出力し、
   前記加算処理部は、複数の前記遅延処理部それぞれから出力される前記サンプル群を、前記サンプルデータの位相毎に加算して、位相毎の前記整相加算信号を、後段の信号処理部に出力する、
   受信ビームフォーマ。
2. 前記信号処理部は、前記加算処理部で生成された位相毎の前記整相加算信号を入力として、一つの出力信号を出力するフィルタ処理部である、
   請求項１に記載の受信ビームフォーマ。
3. 前記サンプル群に含まれる前記サンプルデータのサンプル数は、前記フィルタ処理部が、一つの出力信号を生成する際に必要とする入力サンプル数以下である、
   請求項２に記載の受信ビームフォーマ。
4. 前記フィルタ処理部のフィルタ係数は、前記被検体内の受信フォーカス点の深度に基づいて設定される、
   請求項２又は３に記載の受信ビームフォーマ。
5. 前記サンプル群に含まれる前記サンプルデータのサンプル数は、５以上で且つ５０以下である、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の受信ビームフォーマ。
6. 前記加算処理部にて生成された位相毎の前記整相加算信号を時系列に記憶し、
   互いに異なる第１時刻及び第２時刻それぞれにおいて取り出された前記サンプル群により生成された前記整相加算信号に基づいて、前記信号処理部に対して、時間的に連続する複数の位相の前記整相加算信号を出力する入力信号選択部を更に備える、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の受信ビームフォーマ。
7. 前記入力信号選択部が前記信号処理部に対して出力する前記整相加算信号のサンプル数は、前記サンプル群に含まれる前記サンプルデータのサンプル数よりも多い、
   請求項６に記載の受信ビームフォーマ。
8. 前記遅延処理部が前記加算処理部に前記サンプル群を出力するレートは、前記遅延処理部が前記サンプルデータを前記メモリに記憶するレートよりも小さい、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の受信ビームフォーマ。
9. ダイナミック受信ビームフォーミング方式を採り、複数の圧電振動子を有する超音波プローブを用いて被検体内部の情報を画像化する超音波診断装置に処理を実行させる受信処理プログラムであって、
   前記圧電振動子に接続されるチャンネル毎に、前記圧電振動子が生成した受信信号をＡＤ変換して、当該受信信号のサンプルデータを順番に出力するＡＤ変換処理と、
   前記チャンネル毎に、ＡＤ変換された前記サンプルデータを時系列にメモリに記憶し、前記サンプルデータを、前記被検体内の受信フォーカス点に応じて設定された遅延時間だけ遅延させて後段に出力する遅延処理と、
   複数の前記チャンネルそれぞれから出力される前記遅延処理後の前記サンプルデータを加算して、整相加算信号を生成する加算処理と、
   を備え、
   前記遅延処理に設定される前記遅延時間は、前記受信フォーカス点の深度位置にあわせて時間の経過と共に変更制御され、
   前記遅延処理は、メモリに記憶された時間的に連続する二以上の前記サンプルデータからなるサンプル群を一回の遅延処理の単位として、当該サンプル群の二以上の前記サンプルデータそれぞれを、同一の前記遅延時間だけ遅延させて後段に出力し、
   前記加算処理は、複数の前記チャンネルそれぞれから出力される前記サンプル群を、前記サンプルデータの位相毎に加算して、位相毎の前記整相加算信号を、後段の信号処理部に出力する、
   受信処理プログラム。

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