CN102406511A - 超声波探头及超声波诊断装置 - Google Patents

Abstract

提供一种超声波探头及超声波诊断装置，其目的在于提高与近距离声场有关的图像质量。超声波探头具有在排列面上二维状排列的多个振子。多个振子中的多个发送专用元件排列在设置于排列面的第1环区域。多个振子中的多个接收专用元件排列在设置于排列面、与第1环区域相邻地配置、具有与第1环区域相同的同心圆中心的第2环区域。

Description

超声波探头及超声波诊断装置

相关申请的交叉引用

本申请基于2010年9月21日提交的美国专利申请No.12/887,050和2011年9月13日提交的日本专利申请No.2011-200008，并要求其优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本实施方式涉及超声波探头及超声波诊断装置。

背景技术

如图25所示，超声波诊断装置包含有处理装置、显示装置、缆线以及超声波探头。超声波探头经由缆线连接到处理装置。处理装置典型地，为了向被检体中的关心区域发送超声波脉冲和接收由被检体反射的超声波回波，控制超声波探头内的多个振子。处理装置为了与关心区域相关的超声波图像的显示那样的后处理，实时接收超声波回波。

更详细地，多个振子连接到用于对超声波信号发送接收的多个信道。收集二维摄像数据时，典型地，信道数设定为64至256的范围内的数。收集三维摄像数据时，典型地，信道数要求1000以上。在上述超声波诊断装置中，超声波探头收容有用于超声波信号发送接收的电路或其他要素那样的多个电子零件。更详细的、超声波探头为了执行超声波脉冲的发生和超声波回波的接收，包含有振子和与其对应的电路。

典型地，振子作为由单一的元件执行发送功能和接收功能的发送接收元件发挥作用。由于复杂的电路构成，搭载发送接收元件的超声波探头成本高，电力消耗高。

发明内容

(本发明要解决的问题)

本发明的目的在于提供一种能够提高与近距离声场相关的图像质量的超声波探头及超声波诊断装置。

(采用的方案)

本实施方式涉及的超声波探头是具备在排列面二维状地排列的多个振子的超声波探头，其特征在于，上述多个振子中的多个发送专用元件排列在设置于上述排列面的第1环区域，上述多个振子中的多个接收专用元件排列在设置于上述排列面、与上述第1环区域相邻地配置、具有与上述第1环区域相同的同心圆中心的第2环区域。

(发明效果)

提高了与近距离声场相关的图像质量。

附图说明

图1是表示与本实施方式相关的超声波诊断装置的结构的图。

图2是示意性地表示与第1实施方式相关的超声波探头的振子阵列的排列图案的图。

图3是示意性地表示与第2实施方式相关的超声波探头的振子阵列的排列图案的图。

图4是示意性地表示与第3实施方式相关的超声波探头的振子阵列的排列图案的图。

图5是示意性地表示与第4实施方式相关的超声波探头的振子阵列的排列图案的图。

图6是示意性地表示与第5实施方式相关的超声波探头的振子阵列的排列图案的图。

图7是示意性地表示与第6实施方式相关的超声波探头的振子阵列的排列图案的图。

图8是示意性地表示与第7实施方式相关的超声波探头的振子阵列的排列图案的图。

图9是示意性地表示与第8实施方式相关的超声波探头的振子阵列的排列图案的图。

图10是示意性地表示与第9实施方式相关的超声波探头的振子阵列的排列图案的图。

图11A是用于说明根据与第4实施方式相关的超声波诊断装置的动态光斑扫描的图。

图11B是用于说明根据与第4实施方式相关的超声波诊断装置的动态光斑扫描的其它的图。

图11C是用于说明根据与第4实施方式相关的超声波诊断装置的动态光斑扫描的其它的图。

图12是用于说明根据与第7实施方式相关的超声波诊断装置的动态光斑扫描的图。

图13是用于说明根据与第8实施方式相关的超声波诊断装置的动态光斑扫描的图。

图14是用于说明根据与第1实施方式相关的超声波诊断装置的动作例4的图。

图15是用于说明根据与第2实施方式相关的超声波诊断装置的动作例4的图。

图16是用于说明根据与第3实施方式相关的超声波诊断装置的动作例4的图。

图17A是用于说明根据与本实施方式相关的超声波诊断装置的空间复合开口技术的图。

图17B是用于说明根据与本实施方式相关的超声波诊断装置的空间复合开口技术的其他的图。

图17C是用于说明根据与本实施方式相关的超声波诊断装置的空间复合开口技术的其他的图。

图18A是用于说明根据与本实施方式相关的超声波诊断装置的合成开口技术的图。

图18B是用于说明根据与本实施方式相关的超声波诊断装置的合成开口技术的其他的图。

图18C是用于说明根据与本实施方式相关的超声波诊断装置的合成开口技术的其他的图。

图19A是用于说明与本实施方式的变形例的动作例1相关的超声波诊断装置的动作例的图。

图19B是用于说明与本实施方式的变形例的动作例1相关的超声波诊断装置的动作例的其他的图。

图19C是用于说明与本实施方式的变形例的动作例1相关的超声波诊断装置的动作例的其他的图。

图20A是用于说明与本实施方式的变形例的动作例2相关的超声波诊断装置的动作例的图。

图20B是用于说明与本实施方式的变形例的动作例2相关的超声波诊断装置的动作例的其他的图。

图20C是用于说明与本实施方式的变形例的动作例2相关的超声波诊断装置的动作例的其他的图。

图21A是用于说明根据与本实施方式的变形例的动作例3相关的超声波诊断装置的动态光斑扫描的动作例的图。

图21B是用于说明根据与本实施方式的变形例的动作例3相关的超声波诊断装置的动态光斑扫描的动作例的其他的图。

图21C是用于说明根据与本实施方式的变形例的动作例3相关的超声波诊断装置的动态光斑扫描的动作例的其他的图。

图22A是用于说明利用根据与本实施方式的变形例的动作例4相关的超声波诊断装置的非对称开口技术的扫描的动作例的图。

图22B是用于说明利用根据与本实施方式的变形例的动作例4相关的超声波诊断装置的非对称开口技术的扫描的动作例的其他的图。

图23是用于说明利用根据与本实施方式的变形例的动作例4相关的超声波诊断装置的其他的非对称开口技术的扫描的动作例的图。

图24是用于说明根据与本实施方式的变形例的动作例5有关的超声波诊断装置的移动开口扫描的动作例的图。

图25是表示与现有例有关的超声波诊断装置的结构的图。

符号说明

1、超声波诊断装置 2、超声波探头 3、发送部 4、接收部5、控制部 6、信号处理部 7、图像生成部 8、存储部9、显示部 10、振子阵列 11、第1环区域 12、第2环区域13、中心区域 14、边缘区域

具体实施方式

下面，一边参照附图一边对本实施方式涉及的超声波探头及超声波诊断装置进行说明。

图1是表示本实施方式涉及的超声波诊断装置1的构成的图。如图1所示，本实施方式涉及的超声波诊断装置1具有超声波探头2、发送部3、接收部4、控制部5、信号处理部6、图像生成部7、存储部8以及显示部9。

超声波探头2具有振子排列面。在振子排列面上多个振子二维状地排列。即，本实施方式涉及的超声波探头2为二维阵列型。多个振子的集合称为振子阵列。典型地，超声波探头2包含有超声波发送专用的多个振子和超声波接收专用的多个振子。在此，将只用于执行发送功能的发送专用的振子称为发送专用元件，将只用于执行接收功能的接收专用的振子称为接收专用元件。另外，超声波探头2也可以具有用于执行超声波发送和超声波接收的双方的振子。在此，将用于执行发送功能和接收功能的双方的振子称为发送接收元件。在排列面上设置有具有规定的环形状的多个环区域。具体地，环形状具有圆环形状、椭圆环形状及多角形环形状中的任一种形状。在各环区域排他地排列有多个发送专用元件、多个接收专用元件以及多个发送接收元件中的任一种振子。各环区域的配置即振子的排列图案例如按照光学衍射理论的干涉图案来决定。

本实施方式涉及的振子能够适用于压电振子、静电电容型微机械超声波振子(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer：cMUT)、压电型微机械超声波振子(Piezoelectric MicromachinedUltrasonic Transducer：pMUT)、或者其他的适当的种类中的任一种振子。

发送部3根据通过控制部5的控制，以规定的定时在每个信道重复产生额定脉冲。发送部3对于产生的各额定脉冲，赋予形成与规定的发送方向和发送焦点相关的超声波发送波束(以下，称为发送波束)所需的延迟时间。该延迟时间例如对于每个信道根据转向角度和发送焦点深度而决定。并且，发送部3以基于各延迟的额定脉冲的定时来产生驱动信号。产生的驱动信号被供给至用于超声波发送的振子，即发送专用元件或发送接收元件。接受驱动脉冲的供给的各振子产生超声波。在结构上，发送部3搭载有多个发送电路。各发送电路产生驱动信号。各发送电路经由信道连接到用于超声波发送的振子，即发送专用元件或发送接收元件。各发送电路将产生的驱动信号经由信道供给至发送专用元件或发送接收元件。

接收部4根据通过控制部5的控制，从用于超声波接收的振子，即，接收专用元件或发送接收元件接收回波信号。并且，控制部4将接收的回波信号进行信号处理，生成与超声波接收波束(以下，称为接收波束)相关的接收信号。更详细地，接收部4将接收的回波信号放大，并将放大的回波信号从模拟转换为数字。接收部4向转换为数字的回波信号赋予与规定的转向角度和接受焦点深度对应的所需延迟时间，并将赋予了延迟时间的回波信号进行相加。一边沿接收波束变更接收焦点深度一边重复该延迟相加处理。从而，接收部4生成与接收波束相关的回波信号(以下，称为接收信号)。接收信号的生成也称为接收波束的形成。生成的接收信号被供给至信号处理部6。在结构上，接收部4搭载有多个接收电路。各接收电路经由信道连接至接收专用元件或发送接收元件。各接收电路对于从接收专用元件或发送接收元件经由信道供给的回波信号实施信号处理。

另外，各振子可以没有间隙地排列，也可以隔开间隙地排列。各振子隔开间隙地排列时，接收部4以形成接收波束分布(profile)为目的，对来自接收专用元件或发送接收元件的接收信号适用规定的切趾函数，并进行接收信号的加权。该切趾函数是根据接收焦点深度而变化的加权函数。另外，也可以通过发送部3，以形成发送波束分布为目的，对于针对发送专用元件或发送接收元件的驱动信号适用切趾函数。该切趾函数是与发送焦点深度对应地变化的加权函数。

控制部5在发送动作期间，以向用于超声波发送的振子(发送专用元件或发送接收元件)供给驱动信号的方式控制发送部3。在接收动作期间，控制部5以对来自用于超声波接收的振子(接收专用振子或发送接收振子)的回波信号进行信号处理的方式控制接收部4。例如，控制部5控制对于发送接收元件的开关。发送接收元件通过信道经由开关选择性地连接到发送电路和接收电路。在发送动作期间，控制部5以将发送接收元件与发送电路连接、将发送接收元件与接收电路切断的方式切换开关。在接收动作期间，控制部5以将发送接收元件与发送电路切断、将发送接收元件与接收电路连接的方式切换开关。另外，发送专用元件只对发送电路经由信道进行连接。同样地，接收专用元件也只对接收电路经由信道进行连接。

如上所述，在本实施方式中，搭载于超声波探头2的多个振子中包含有发送专用元件和接收专用元件。从而，本实施方式与搭载于超声波探头2的振子全部是发送接收元件时相比，发送部3和接收部4涉及的电路结构简单。因此，本实施方式涉及的超声波探头2及超声波诊断装置1与现有的相比，成本较低，电力消耗较低。

信号处理部6对于来自接收部4的接收信号实施B模式处理，并生成B模式信号。另外，信号处理部6也可以对于来自接收部4的接收信号实施彩色多普勒模式处理，并生成彩色多普勒模式信号。

图像生成部7根据来自信号处理部6的B模式信号产生B模式图像。另外，图像生成部7根据来自信号处理部6的彩色多普勒模式信号产生彩色多普勒模式图像。B模式图像和彩色多普勒模式图像存储于存储部8。

显示部9显示来自图像生成部7或存储器8的B模式图像。另外，显示部9显示来自图像生成部7或存储器8的彩色多普勒模式图像。

以上，完成了本实施方式涉及的超声波诊断装置1的结构的说明。

本实施方式涉及的振子的排列图案具有几个优点。作为其优点，可以列举出例如削减了与开关和电子调焦相关的电子零件数，提高了大开口径下的近距离的摄像性能，分离了用于优化中心频率和带宽的振子堆，以及增强了高谐波信号频率。上述优点中的削减了电子零件数有助于削减制造成本、电力消耗及超声波探头的尺寸。用于接收发送的振子堆的分离可以针对经由关于各环区域的声匹配层或PZT变化的振子阵列的各部分优化中心频率和带宽。

(超声波探头的实施方式)

以下，将本实施方式涉及的超声波探头1的构成分为多个实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，将振子排列面上的一方的方向称为竖直方向，将另一方的方向称为横向方向。竖直方向与横向方向相互正交。

[第1实施方式]

图2是示意性地表示与第1实施方式相关的超声波探头中的振子阵列10的排列图案的图。振子阵列10具有二维状地排列的多个发送专用元件和多个接收专用元件。

如图2所示，在振子阵列10上沿径方向设置有交互排列的第1环区域11和第2环区域12。在此，所谓径方向，就是环区域11、12的径方向。第1环区域11和第2环区域12具有圆环形状。第1环区域11排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方，第2环区域12排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的另一方。在此，在第1环区域11排列有多个发送专用元件，第2环区域12排列有多个接收专用元件。换言之，多个发送专用元件和多个接收专用元件各自排列成圆环状。即，第1环区域11是排列成圆环形状的多个发送专用元件的集合，第2环区域12是排列成圆环形状的多个接收专用元件的集合。第2环区域12以与第1环区域11相接的方式进行设置，具有与第1环区域11大致相同的中心点。

如图2所示，多个第1环区域11和多个第2环区域12是共有同心圆中心的同心圆环区域。各第2环区域12以半径比内侧的第1环区域11大、与内侧的第1环区域11的外周相接的方式进行设置。

用语“环区域”意味着由大致平行的一对外周线和内周线规定的区域或者包围规定的中心部分或圆环状的孔部的带形状的区域。环区域包括圆环环状、椭圆环环状及多角形环环状，但不仅限定于这些特定的形状的环状，也可以是不同形状的环状的任意的组合。例如，为多角形环环状时，是规定多角形状的一对多角形状的外周。另外，环区域未限定为特定的形状或尺寸。另外，上述定义是针对振子的空间位置关系的定义，不必限定于发送动作期间的超声波发送中的发送专用元件的驱动图案或序列。同样地，上述定义也不必限定于接收动作期间的超声波接收中的接收专用元件的驱动图案或序列。

如图2所示，振子阵列10还具有中心区域13和边缘区域14。中心区域13设置在最内的第1环区域11的内侧。中心区域13以将多个第1环区域11与多个第2环区域12的同心圆中心重叠的方式设置。中心区域13以与第1环区域11的内周相接的方式设置。或者，中心区域13也可以在与第1环区域11之间隔开间隙地设置。在中心区域13上排他地排列有与在第2环区域12排列的振子同种类的振子。例如，在第2环区域12上排列有多个接收专用元件时，在中心区域13上也排列有多个接收专用元件。

环区域11、12具有根据菲涅耳衍射原理的空间位置关系。从内侧算起的第n个环区域11、12以与由下述方程式(1)规定的半径r_n重叠的方式进行设置。另外，半径r_n是来自振子阵列10的中心点的距离。

$r_n=\sqrt{\mathrm{n\λf}+\frac{n^2{\mathrm{\λ}}^2}{4}}\·\·\·\left(1\right)$

在此，n为整数，λ为超声波的波长。f为从振子阵列10的中心点到发送焦点的距离。振子阵列10与距离f相比较短时，半径r_N由下述近似式(2)表示。

$r_n\≅\sqrt{\mathrm{n\λf}}\·\·\·\left(2\right)$

从同心圆中心算起的第n环区域11、12以分别与振子阵列10上的第n次的菲涅耳区域(菲涅耳环)一致的方式进行设置。在各次的菲涅耳区域，多个发送专用振子和多个接收专用振子以将个发送专用振子和多个接收专用振子沿径方向交替排列的方式排他地进行排列。从同一菲涅耳区域发送的超声波在发送焦点相位的正负一致。各菲涅耳区域(第1环区域11)每间隔一个地进行排列。从而，从各第1环区域11发送的超声波的发送焦点每次错开一个波长。即，发送部3可以通过向每个第1环区域11供给同一驱动信号，来发送在发送焦点f会聚的超声波。此时，在供给至各第1环区域11的驱动信号上的接收延迟时间错开中心频率的一个周期。这样，由于可以针对每个第1环区域11改变发送延迟时间，因此不需复杂的发送延迟时间的控制。另外，随之，能够使同一第1环区域11内的发送专用元件共通连接。通过利用该菲涅耳区域的原理，可以大幅削减与发送相关的电子电路规模。

另外，相位的正负一致的超声波从反射源到达各次的菲涅耳区域(第2环区域12)。到达相邻的菲涅耳区域的超声波的相位正负反转。由于在接收时利用动态聚焦，因此接收焦点的深度变化。来自中心轴上的任意点的超声波通过各第2环区域12内的多个接收专用元件在同时刻进行接收。接收部4对来自同一第2环区域12的回波信号赋予与从接收焦点算起的搬运时间差对应的共通的接收延迟时间。从而，根据本实施方式，不再需要接收延迟时间的控制。此外，随之，能够使同一第2环区域12内的接收专用元件共通连接。另外，接收部4在赋予接收延迟时间之前，可以将回波信号相加。这样，通过利用菲涅耳区域的原理，能够大幅削减与接收相关的电子电路规模。

边缘区域14设置于振子阵列10中的最外的环区域11的外侧。边缘区域14可以不含有发送专用元件及接收专用元件等的振子，也可以含有不能发挥作用的振子。所谓不能发挥作用的振子例如就是切断了与发送电路的连接的发送专用元件、切断了与接收电路连接的接收专用元件。或者，在边缘区域14也可以没有排列能够发挥作用的发送专用元件或能够发挥作用的接收专用元件。或者，边缘区域14可以为了提高强度而含有多个发送专用元件，也可以为了提高灵敏度而含有多个接收专用元件。

例如，振子阵列10含有10000个振子。具体地，在横向方向排列有100个振子，在竖直方向排列有100个振子。设为10000个振子中含有M个发送专用元件，N个接收专用元件，O个不能发挥作用的振子。M、N和O的总计为10000。例如，M个为3750个，N个为3750个，O个为2500个。另外，3750个发送专用元件任意地分配给各第1环区域11。各第1环区域11可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。同样地，3750个接收专用元件任意地分配给各第2环区域12。各第2环区域12可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。另外，接收专用元件也可以排列在中心区域13。

一般地，在平面波中包含具有圆形状的切断区域时，在该切断区域的中心轴上产生强亮点。该亮点被称为阿喇戈光斑。为了近距离地形成具有发送焦点的发送波束，需要驱动具有以通过该发送焦点的轴为中心的圆形的发送开口的振子组。各振子发送的球面波的等相位面通过在1点进行相互加强来连结焦点。在此，考虑在圆形的发送开口中，例如位于开口中心的振子放射的球面波(以下，称为中心的球面波)。该中心的球面波几乎不会帮助对波束发送方向进行左右方向(扫描方向)的会聚。这也很明显是由于发送焦点附近的中心的球面波的等相位面在左右方向较大地扩展。

因此，本实施方式涉及的超声波诊断装置1及超声波探头2通过设为在超声波发送中不使用上述那样的不会帮助左右方向的会聚的振子，可以形成比波束宽度窄的波束。即，由于在超声波发送中不利用开口中心，所以通过在开口中心产生阿喇戈光斑，从而即使在近距离也可以得到比较细的波束。在本实施方式中，中心区域13排他地包含有发送专用元件或接收专用元件。中心区域13排他地包含有接收专用元件时，中心区域13不用于发送。从而，此时，中心区域13在发送动作期间作为阿喇戈光斑发挥作用。在中心区域13不用于发送时，由于阿喇戈光斑的效果，可以形成比较细的发送波束。另一方面，中心区域13排他地包含有发送专用元件时，中心区域13不用于接收。从而，此时，中心区域13在接收动作期间作为阿喇戈光斑发挥作用。在中心区域13不用于接收时，由于阿喇戈光斑的效果，可以形成比较细的接收波束。从而，与将中心区域用于发送和接收的双方的情况相比，本实施方式涉及的超声波诊断装置1及超声波探头2可以提高图像质量。

[第2实施方式]

图3是示意性地表示与第2实施方式相关的超声波探头中的振子阵列20的排列图案的图。振子阵列20具有二维状地排列的多个发送专用元件和多个接收专用元件。

如图3所示，振子阵列20沿径方向设置有交替排列的第1环区域21和第2环区域22。在此，所谓径方向，就是环区域21、22的径方向。第1环区域21和第2环区域22具有椭圆环形状。第1环区域21排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方，第2环区域22排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的另一方。在此，在第1环区域21排列有多个发送专用元件，在第2环区域22排列有多个接收专用元件。换言之，多个发送专用元件和多个接收专用元件各自排列成椭圆环状。即，第1环区域21是排列成椭圆环形状的多个发送专用元件的集合，第2环区域22是排列成椭圆环形状的多个接收专用元件的集合。第2环区域22以连接第1环区域21的方式进行设置，具有与第1环区域21大致相同的中心点。

如图3所示，多个第1环区域21和多个第2环区域22是共有同心圆中心的椭圆环区域。各第2环区域22以半径比内侧的第1环区域21大、与内侧的第1环区域21的外周相接的方式进行设置。

如图3所示，振子阵列20还具有中心区域23和边缘区域14。中心区域23是第1环区域21的内侧，以至少包含同心圆中心的方式进行配置。中心区域23以与第1环区域21的内周相接的方式设置。或者，中心区域23也可以在中心区域23与第1环区域21之间隔开间隙地设置。与第2环区域22同样地，在中心区域23排他地排列有多个发送专用元件或多个接收专用元件。边缘区域14设置于振子阵列20中的最外的环区域21的外侧。

[第3实施方式]

图4是示意性地表示与第3实施方式相关的超声波探头中的振子阵列30的排列图案的图。典型地，振子阵列30具有二维状地排列的多个发送专用元件和多个接收专用元件。

如图4所示，振子阵列30设置有沿径方向交替排列的第1环区域31和第2环区域32。在此，所谓径方向，就是环区域31、32的径方向。第1环区域31和第2环区域32具有多角环形状。多角环形状作为圆形状的近似来使用。第1环区域31排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方，第2环区域32排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的另一方。在此，在第1环区域31上排列有多个发送专用元件，第2环区域32上排列有多个接收专用元件。换言之，多个发送专用元件和多个接收专用元件各自排列成多角环状。即，第1环区域31是排列成椭圆环形状的多个发送专用元件的集合，第2环区域32是排列成多角环形状的多个接收专用元件的集合。第2环区域32以与第1环区域31相接的方式进行设置，具有与第1环区域31大致相同的中心点。

如图4所示，多个第1环区域31和多个第2环区域32是共有同心圆中心的多角环区域。各第2环区域32以半径比内侧的第1环区域31大、与内侧的第1环区域31的外周相接的方式进行设置。

如图4所示，振子阵列30还具有中心区域33和边缘区域14。中心区域33配置在第1环区域31的内侧，至少与同心圆中心重叠。中心区域33以与第1环区域31的内周相接的方式排列设置。或者，中心区域33也可以在与第1环区域31之间隔开间隙地设置。在中心区域33上，排他地排列有与排列于第2环区域32的振子同种类的振子。边缘区域14设置于振子阵列30中的最外的环区域31的外侧。

另外，振子阵列30中的M个发送专用元件、N个接收专用元件及O个不能发挥作用的振子的个数的对应关系与第1实施方式相同。另外，各第1环区域31可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。同样地，各第2环区域32也可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。

[第4实施方式]

图5是示意性地表示与第4实施方式相关的超声波探头中的振子阵列40的排列图案的图。典型地，振子阵列40具有二维状地排列的多个发送专用元件和多个接收专用元件。

如图5所示，在振子阵列40上设置有沿径方向交替排列的第1环区域41和第2环区域42。在此，所谓径方向，就是环区域41，42的径方向。第1环区域41和第2环区域42具有圆环形状。第1环区域41排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方，第2环区域42排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的另一方。在此，设为在第1环区域41排列有多个发送专用元件，第2环区域42排列有多个接收专用元件。换言之，多个发送专用元件和多个接收专用元件各自排列成圆环状。即，第1环区域41是排列成圆环形状的多个发送专用元件的集合，第2环区域42是排列成圆环形状的多个接收专用元件的集合。第2环区域42以与第1环区域41相接的方式进行设置，具有与第1环区域41大致相同的中心点。

如图5所示，多个第1环区域41和多个第2环区域42是共有同心圆中心的同心圆环区域。各第2环区域42以半径比内侧的第1环区域41大、与内侧的第1环区域41的外周相接的方式进行设置。

如图5所示，振子阵列40还具有中心区域43和边缘区域14。中心区域43具有圆形状。中心区域43配置在第1环区域41的内侧，至少与同心圆中心重叠。中心区域43以与第1环区域41的内周相接的方式设置。或者，中心区域43也可以在与第1环区域41之间隔开间隙地设置。在中心区域43上，可以不设置发送专用元件和接收专用元件的双方。或者，也可以在中心区域43设置不能发挥作用的振子。在中心区域43上排列的振子的个数可以比在其他区域排列的振子更稀疏地排列。从而，削减电路成本、电力消耗及尺寸。通过中心区域43，可以改善波束宽度，改善沿竖直方向及横向方向的近距离声场的分辨率，结果，提高图像质量。中心区域43与产生光学衍射理论中的阿喇戈光斑的第1菲涅耳区域的内侧的不透明的光学圆盘区域相对应。中心区域43作为阿喇戈光斑发挥作用。边缘区域14设置于振子阵列40中的最外的环区域42的外侧。

环区域41、42具有根据菲涅耳衍射原理的规定的空间位置关系。从内侧算起的第n个环区域41、42以与由上述方程式(1)规定的半径r_n重叠的方式进行设置。在此，n为整数，λ为超声波的波长，f为从振子阵列40的中心点到发送焦点的距离。振子阵列40比距离f更短时，半径r_n由上述近似式(2)表示。

从同心圆中心算起的第n环区域41、42以分别与振子阵列40上的第n次菲涅耳区域一致的方式进行设置。在各次的菲涅耳区域上，多个发送专用振子或多个接收专用振子以将多个发送专用振子和多个接收专用振子沿径方向交替排列的方式排他地进行排列。相位的正负成为一致的超声波从反射源到达各次的菲涅耳区域。到达相邻的菲涅耳区域的超声波的相位正负反转。因此，通过使各环区域41、42和第n菲涅耳区域一致，提高近距离声场的图像质量性能。

例如，振子阵列40含有10000个振子。具体地，在横向方向排列有100个振子，在竖直方向排列有100个振子。10000个振子中含有M个发送专用元件、N个接收专用元件、O个不能发挥作用的振子。M、N和O的总计为10000。例如，M个为3750个，N个为3750个，O个为2500个。另外，3750个发送专用元件任意地分配在第1环区域41、41A及41B。各第1环区域41可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。同样地，3750个接收专用元件任意地分配在第2环区域42。各第2环区域42可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。

在中心区域43不用于发送时，由于阿喇戈光斑的效果，可以形成比较细的发送波束。另外，在中心区域43不用于接收时，由于阿喇戈光斑的效果，可以形成比较细的接收波束。从而，与不存在阿喇戈光斑的情况相比，第4实施方式涉及的超声波探头2可以提高图像质量。

[第5实施方式]

图6是示意性地表示与第5实施方式相关的超声波探头中的振子阵列50的排列图案的图。典型地，振子阵列50具有二维状地排列的多个发送专用元件和多个接收专用元件。

如图6所示，在振子阵列50上设置有沿径方向交替排列的第1环区域51和第2环区域52。在此，所谓径方向，就是环区域51，52的径方向。第1环区域51和第2环区域52具有椭圆环形状。第1环区域51排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方，第2环区域52排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的另一方。在此，在第1环区域51排列有多个发送专用元件，在第2环区域52排列有多个接收专用元件。换言之，多个发送专用元件和多个接收专用元件各自排列成椭圆环状。即，第1环区域51是排列成椭圆环形状的多个发送专用元件的集合，第2环区域52是排列成椭圆环形状的多个接收专用元件的集合。第2环区域52以与第1环区域51相接的方式进行设置，具有与第1环区域51大致相同的中心点。

如图6所示，多个第1环区域51和多个第2环区域52是共有同心圆中心的椭圆环区域。各第2环区域52以半径比内侧的第1环区域51大、与内侧的第1环区域51的外周相接的方式进行设置。

如图6所示，振子阵列50还具有中心区域53和边缘区域14。中心区域53具有椭圆形状。中心区域53配置在第1环区域51的内侧，与同心圆中心重叠。中心区域53以与第1环区域51的内周相接的方式设置。或者，中心区域53也可以在与第1环区域51之间隔开间隙地设置。中心区域53作为阿喇戈光斑发挥作用。因此，在中心区域33上，例如没有排列发送专用元件和接收专用元件的双方。或者，在中心区域53上也可以排列有不能发挥作用的振子。或者，在中心区域也可以稀疏地排列有多个振子。从而，削减电路的成本、电力消耗量及尺寸。通过中心区域53，可以改善波束宽度，改善与竖直方向及横向方向相关的近距离声场的分辨率，结果，提高图像质量。边缘区域14设置于振子阵列50中的最外的环区域52的外侧。

另外，振子阵列50中的M个发送专用元件、N个接收专用元件及O个不能发挥作用的振子的个数的对应关系与第1实施方式相同。另外，各第1环区域51可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。同样地，各第2环区域52可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。

[第6实施方式]

图7是示意性地表示与第6实施方式相关的超声波探头中的振子阵列60的排列图案的图。典型地，振子阵列60具有二维状地排列的多个发送专用元件和多个接收专用元件。

如图7所示，在振子阵列60上设置有沿径方向交替排列的第1环区域61和第2环区域62。在此，所谓径方向，就是环区域61，62的径方向。第1环区域61和第2环区域62具有多角环形状。第1环区域61排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方，第2环区域62排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的另一方。在此，设为在第1环区域61排列有多个发送专用元件，在第2环区域62排列有多个接收专用元件。换言之，多个发送专用元件和多个接收专用元件各自排列成多角环状。即，设为第1环区域61是排列成多角环形状的多个发送专用元件的集合，第2环区域62是排列成多角环形状的多个接收专用元件的集合。第2环区域62以与第1环区域61相接的方式进行设置，具有与第1环区域61大致相同的中心点。

如图7所示，多个第1环区域61和多个第2环区域62是共有同心圆中心的多角环区域。各第2环区域62以半径比内侧的第1环区域61大、且与内侧的第1环区域61的外周相接的方式进行设置。

如图7所示，振子阵列60还具有中心区域63和边缘区域14。中心区域63具有多角形状。中心区域63设置在第1环区域61的内侧，至少与同心圆中心重叠。中心区域63以与第1环区域61相接的方式设置。或者，中心区域63也可以在与第1环区域61之间隔开间隙地设置。中心区域63作为阿喇戈光斑发挥作用。因此，在中心区域63上，例如没有设置发送专用元件和接收专用元件的双方。或者，在中心区域63上也可以排列不能发挥作用的振子。或者，也可以稀疏地排列多个振子。通过这样的结构，削减电路的成本、电力消耗量及尺寸。通过中心区域63，可以改善波束宽度，改善与竖直方向及横向方向相关的近距离声场的分辨率，结果，提高图像质量。边缘区域14设置于振子阵列60中的最外的环区域61的外侧。

另外，振子阵列60中的M个发送专用元件、N个接收专用元件及O个不能发挥作用的振子的个数的对应关系与第1实施方式相同。另外，各第1环区域61可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。同样地，各第2环区域62可以是相同的尺寸，也可以不是相同的尺寸。

[第7实施方式]

图8是示意性地表示与第7实施方式相关的超声波探头中的振子阵列70的排列图案的图。典型地，振子阵列70具有二维状地排列的多个发送专用元件和多个接收专用元件。

如图8所示，在振子阵列70上设置有沿径方向交替排列的第1环区域71和第2环区域72。在此，所谓径方向，就是环区域71、72的径方向。第1环区域71和第2环区域72具有圆环形状。第1环区域71排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方，第2环区域72排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的另一方。在此，设为在第1环区域71排列有多个发送专用元件，第2环区域72排列有多个接收专用元件。换言之，多个发送专用元件和多个接收专用元件各自排列成椭圆环状。即，设为第1环区域71是排列成圆环形状的多个发送专用元件的集合，第2环区域72是排列成圆环形状的多个接收专用元件的集合。第2环区域72以与第1环区域71相接的方式进行设置，具有与第1环区域71大致相同的中心点。

如图8所示，多个第1环区域71和多个第2环区域72是共有同心圆中心的同心圆环区域。各第2环区域72以半径比内侧的第1环区域71大、与内侧的第1环区域71的外周相接的方式进行设置。

如图8所示，振子阵列70在第1环区域71和第2环区域72之间具有任意的环区域75。在第3环区域75，排列有多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方。第3环区域75中的发送专用元件或接收专用元件可以是不能发挥作用的，也可以是能够发挥作用的。或者，在第3环区域75，也可以不排列发送专用元件和接收专用元件的任一方。

如图8所示，振子阵列70还具有中心区域73和边缘区域14。中心区域73具有圆形状。中心区域73设置在第1环区域71的内侧，至少与同心圆中心重叠。中心区域73以与第1环区域71相接的方式进行设置。或者，中心区域73在与第1环区域71之间隔开间隙地设置。中心区域73作为阿喇戈光斑发挥作用。因此，在中心区域73上，例如未设置有发送专用元件和接收专用元件的双方。或者，在中心区域73上也可以排列有不能发挥作用的振子。或者，在中心区域73上，也可以稀疏地排列有多个振子。通过这样的结构，削减电路的成本、电力消耗量及尺寸。通过中心区域73，可以改善波束宽度，改善沿竖直方向及横向方向的近距离声场的分辨率，结果，提高图像质量。边缘区域14设置于振子阵列70中的最外的环区域72的外侧。

另外，振子阵列70中的M个发送专用元件、N个接收专用元件及O个不发挥作用的振子的个数的对应关系与第1实施方式相同。另外，各第1环区域71可以是同一尺寸，也可以不是同一尺寸。同样地，各第2环区域72可以是同一尺寸，也可以不是同一尺寸。

在上述说明中，第7实施方式涉及的环区域设为圆环区域。但第7实施方式涉及的环区域也可以是椭圆环区域，也可以是多角环区域。在为椭圆环区域时，发送专用元件和接收专用元件在椭圆环区域的第1环区域和椭圆环区域的第2环区域分别配置。另外，中心区域、边缘区域及第5区域也可以分别是椭圆环区域。同样地，在为多角环区域时，发送专用元件和接收专用元件在多角环区域的第1环区域和多角环区域的第2环区域分别配置。另外，中心区域、边缘区域及第5区域也可以分别是多角环区域。另外，环区域是椭圆环区域或多角环区域时的第7实施方式未示出，设为在图8的第7实施方式的说明和该段落的说明中所公开的内容。

[第8实施方式]

图9是示意性地表示与第8实施方式相关的超声波探头中的振子阵列80的排列图案的图。典型地，振子阵列80具有二维状地排列的多个发送接收元件、多个发送专用元件和多个接收专用元件。

如图9所示，在振子阵列80上设置有第1环区域81、第2环区域82及第4环区域86。例如，第1环区域81、第4环区域86及第2环区域82沿径方向依次排列。在此，所谓径方向，就是环区域81，82，86的径方向。第1环区域81、第2环区域82及第4环区域86具有圆环形状。第1环区域81排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方，第2环区域82排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的另一方。第4环区域86包含多个发送接收元件。在此，在第1环区域81上排列有多个发送专用元件，第2环区域82上排列有多个接收专用元件。换言之，多个发送专用元件、多个接收专用元件和多个发送接收元件各自排列成圆环状。即，第1环区域81是排列成圆环形状的多个发送专用元件的集合，第2环区域82是排列成圆环形状的多个接收专用元件的集合，第4环区域86是排列成圆环形状的多个发送接收元件的集合。第4环区域86以与第1环区域81的外周相接的方式进行设置。第2环区域82和第4环区域86具有与第1环区域81大致相同的同心圆中心点。

如图9所示，多个第1环区域81、多个第2环区域82和多个环区域86是共有同心圆中心的同心圆环区域。各第2环区域82以半径比内侧的第4环区域86大、与内侧的第4环区域86的外周相接的方式进行设置。各第4环区域86以半径比内侧的第1环区域81大、与内侧的第1环区域81的外周相接的方式进行设置。

如图9所示，振子阵列80还具有中心区域83和边缘区域14。中心区域83具有圆形状。中心区域83设置在第1环区域81的内侧，至少与同心圆中心重叠。中心区域83以与第1环区域81相接的方式进行设置。或者，中心区域83在与第1环区域81之间隔开间隙地设置。中心区域83作为阿喇戈光斑发挥作用。因此，例如在中心区域83上，未设置有发送专用元件和接收专用元件的双方。或者，在中心区域83上，也可以排列有不能发挥作用的振子。或者，在中心区域83上，也可以稀疏地排列有多个振子。通过这样的结构，削减电路的成本、电力消耗量及尺寸。通过中心区域83，可以改善波束宽度，改善与竖直方向及横向方向相关的近距离声场的分辨率，结果，提高图像质量。

另外，振子阵列80中的M个发送专用元件、N个接收专用元件及O个不发挥作用的振子的个数的对应关系与第1实施方式相同。另外，各第1环区域81可以是同一尺寸，也可以不是同一尺寸。同样地，各第2环区域82可以是同一尺寸，也可以不是同一尺寸。

在上述说明中，假设第8实施方式涉及的环区域为圆环区域。但第8实施方式涉及的环区域也可以是椭圆环区域，也可以是多角环区域。在为椭圆环区域时，发送专用元件和接收专用元件在椭圆环区域的第1环区域和椭圆环区域的第2环区域上分别地配置。另外，中心区域、边缘区域也可以分别是椭圆环区域。同样地，在为多角环区域时，发送专用元件和接收专用元件在多角环区域的第1环区域和多角环区域的第2环区域上分别地配置。另外，中心区域、边缘区域也可以分别是多角环区域。另外，环区域是椭圆环区域或多角环区域时的第8实施方式未示出，设为在图9的第8实施方式的说明和该段落的说明中所公开的内容。

[第9实施方式]

图10是表示与第9实施方式相关的超声波探头的振子阵列90的排列图案的图。第9实施方式涉及的振子阵列90与缺少阿喇戈光斑的图8的第7实施方式涉及的振子阵列对应。振子阵列90具有多个不重叠的环区域。典型地，振子阵列90具有二维状地排列的多个发送专用元件和多个接收专用元件。

如图10所示，在振子阵列90上设置有沿径方向交替排列的第1环区域91和第2环区域92。在此，所谓径方向，就是环区域91，92的径方向。第1环区域91和第2环区域92具有圆环形状。第1环区域91排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方，第2环区域92排他地包含多个发送专用元件和多个接收专用元件中的另一方。在此，设为在第1环区域91上排列有多个发送专用元件，第2环区域92上排列有多个接收专用元件。换言之，多个发送专用元件和多个接收专用元件各自排列成圆环状。即，设为第1环区域91是排列成圆环形状的多个发送专用元件的集合，第2环区域92是排列成圆环形状的多个接收专用元件的集合。第2环区域92与第1环区域91相接地设置，具有与第1环区域91大致相同的中心点。

如图10所示，振子阵列90在第1环区域91和第2环区域92之间具有任意的环区域95。在环区域95上，排列有多个发送专用元件和多个接收专用元件中的一方。环区域95中的发送专用元件或接收专用元件可以不能发挥作用，也可以能够发挥作用。或者，在环区域95上也可以没有排列发送专用元件和接收专用元件的任一方。

如图10所示，多个第1环区域91、多个第2环区域92和多个环区域95是共有同心圆中心的同心圆环区域。各第2环区域92以半径比内侧的第1环区域91大、与内侧的第1环区域91的外周相接的方式进行设置。

如图10所示，振子阵列90还具有中心区域93和边缘区域14。中心区域93具有圆形状。中心区域93设置在第1环区域91的内侧，至少包含同心圆中心。中心区域93与第1环区域91相邻地排列设置。或者，中心区域93在与第1环区域91之间隔开间隙地设置。中心区域93包含与第2环区域92相同的振子。边缘区域14设置于振子阵列90中的最外的环区域91的外侧。

(超声波诊断装置的动作例)

以下，将第1～第9实施方式涉及的超声波诊断装置1的动作分为多个动作例进行说明。

[动作例1]

动作例1涉及的超声波诊断装置1通过将超声波波束电气地进行转向，将扫描区域二维或三维地进行扫描。动作例1能够适用第1～第9实施方式涉及所有超声波探头。但是，为了具体地进行以下说明，作为动作例1涉及的超声波探头，例举出第1实施方式涉及的超声波探头。另外，设为图2的第1环区域11包含发送专用元件，第2环区域12包含接收专用元件，中心区域13包含接收专用元件。

以收到超声波扫描的开始指示为契机，控制部5开始超声波扫描。在超声波扫描中，控制部5以一边使超声波波束转向，一边由超声波波束重复扫描扫描区域的方式来控制发送部3和接收部4。另外，发送动作和接收动作交替进行。

控制部5根据规定的扫描序列，为了超声波发送而控制发送部3，为了超声波接收而控制接收部4。以下，针对发送部3和接收部4的动作更详细地进行说明。

在发送动作中，发送部3为了超声波发送，使第1环区域11内的发送专用元件工作。具体地，发送部3对各驱动信号赋予与发送波束的转向角度和发送焦点深度对应的用于发送发送波束的延迟时间。被赋予了延迟时间的驱动信号被供给至各发送专用元件。通过将驱动信号供给发送专用元件，从超声波探头2发送与发送转向角度和发送焦点深度对应的发送波束。另外，发送波束的转向角度规定为从振子排列面的中心轴向发送波束的中心轴偏转的角度。另外，振子排列面的中心轴是正交于振子排列面且通过振子排列面的中心点的轴。

在接收动作中，接收部4为了超声波接收，使第2环区域12及中心区域13所包含的接收专用元件工作。具体地，接收专用元件接收由被检体反射的超声波，并产生与接收的超声波对应的回波信号。回波信号经由接收信道供给至接收部4。接收部4对来自各接收信道(即每个接收专用元件)的回波信号赋予用于形成根据接收波束的转向角度和接收焦点深度的接收波束的延迟时间。被赋予了延迟时间的回波信号通过接收部4进行相加。通过该延迟相加处理，电气地形成与接收波束的转向角度和接收焦点深度对应的接收波束。即，通过延迟相加处理，生成与接收声束相关的接收信号。接收信号供给至信号处理部6。

在这样的动作例1中，控制部5根据扫描序列，一边变更转向角度和焦点深度，一边重复发送动作和接收动作。从而，动作例1涉及的超声波诊断装置可以用超声波重复扫描扫描区域。另外，由于在中心区域13不包含发送专用元件，因此，中心区域13在发送时，作为阿喇戈光斑起作用。从而，从振子阵列10发送的发送波束与在中心区域12包含有发送专用元件时相比变细。

[动作例2]

动作例2涉及的超声波诊断装置1利用中心区域不用于发送接收的超声波探头2执行超声波扫描。动作例2能够通过第4～第8实施方式涉及的超声波探头2而加以利用。为了具体地进行以下说明，作为动作例2涉及的超声波探头2，例举出第4实施方式涉及的超声波探头2。另外，设为图5的第1环区域41包含发送专用元件，第2环区域42包含接收专用元件，中心区域(阿喇戈光斑)43未包含振子。另外，动作例2与动作例1大致相同。除了必要的地方，对相同的处理内容省略说明。

以收到超声波扫描的开始指示为契机，控制部5开始进行动作例2涉及的超声波扫描。在动作例2涉及的超声波扫描中，控制部5以用超声波重复扫描规定的扫描区域的方式控制发送部3和接收部4。

在发送动作中，发送部3为了超声波发送，使第1环区域41所包含的发送专用元件工作。通过发送专用元件的工作，从超声波探头2发送按照扫描序列的与转向角度和发送焦点深度对应的发送波束。由于中心区域43未包含有发送专用元件，因此，不从中心区域43发送发送波束。中心区域43由于作为阿喇戈光斑发挥作用，因此，来自超声波探头2的发送波束的发送焦点在近距离声场被优化。从而提高了发送波束的指向性。

在接收动作中，接收部4为了超声波接收，对来自各第2环区域42所包含的接收专用元件的回波信号实施延迟相加处理。通过基于接收部4的延迟相加处理，产生与接收波束有关的接收信号。由于在中心区域未含有接收专用元件，因此不从中心区域43向接收部4供给回波信号。由于中心区域43作为阿喇戈光斑而发挥作用，因此，接收波束的接收焦点在近距离声场中被优化。从而提高接收波束的指向性。

这样，动作例2涉及的超声波诊断装置1以及超声波探头2具有在发送时和接收时都作为阿喇戈光斑发挥作用的中心区域43。从而，动作例2涉及的超声波诊断装置1及超声波探头2可以使发送波束和接收波束都变细。

[动作例3]

动作例3涉及的超声波诊断装置1执行动态光斑扫描。动作例3能够根据第4～第8实施方式涉及的超声波探头2而加以利用。另外，为了具体地进行以下说明，作为动作例3涉及的超声波探头2，例举出第4实施方式涉及的超声波探头。另外，在以下的说明中，对于具有与4实施方式大致相同的功能的构成要素，标记相同的符号，只在需要时进行重复说明。

图11A是用于说明利用与第4实施方式相关的超声波诊断装置的动态光斑扫描的图。在动态光斑扫描中，发送动作和接收动作交替重复。动态光斑扫描是在接收动作期间使阿喇戈光斑的尺寸动态地变化的扫描方式。为了使阿喇戈光斑的尺寸变化，中心区域43需要包含具有接收专用元件及发送接收元件那样的接收功能的振子。为了具体地进行以下说明，设为图5的中心区域43包含有接收专用元件。另外，设为图5的第1环区域41包含发送专用元件，第2环区域42包含接收专用元件。

以收到超声波扫描的开始指示为契机，控制部5开始进行用于动态光斑扫描的超声波扫描。对于发送动作，控制部5以与动作例2相同的方法来控制发送部3。对于接收动作，控制部5根据用于动态光斑扫描的扫描序列来控制接收部4。以下，针对接收动作中的接收部4的动作进行更详细的说明。

在接收动作中，接收部4为了超声波接收，使第2环区域42及中心区域43所包含的接收专用元件工作。与各第2环区域42所包含的接收专用元件相关的接收动作与动作例2相同，因此，省略在此的说明。在此，对于与中心区域43所包含的接收专用元件相关的接收动作进行说明。为了实现动态光斑，接收部4可以使中心区域43内的接收专用元件个别地工作或停止。工作中的接收专用元件对超声波接收发挥作用，停止中的接收专用元件不对超声波接收发挥作用。即，接收部4为了在接收动作中使阿喇戈光斑的尺寸随时间的经过而动态地变化，使中心区域43内的接收专用元件个别地工作或停止。具体地，使阿喇戈光斑的尺寸增大时，接收部4使不对超声波接收发挥作用的接收专用元件的占有范围从同心圆中心圆侧向外侧扩大。相反地，在使阿喇戈光斑的尺寸减小时，不对超声波接收发挥作用的接收专用元件的占有范围从外侧朝向同心圆中心缩小。接收部4在各时刻的阿喇戈光斑的尺寸根据接收波束的形成中的转向角度和接收焦点深度的组合来决定。

例如，阿喇戈光斑43的尺寸从第1尺寸43A向第2尺寸43B、或者从第2尺寸43B向第1尺寸43A变化。尺寸不只限定于图11A所示的两个尺寸，也可以比图11A大或小。

在接收动作中，接收部4从对超声波接收发挥作用的接收专用元件供给回波信号。并且，与动作例2相同地，接收部4通过对供给的回波信号实施延迟相加处理，产生与接收波束相关的接收信号。接收信号供给至信号处理部6。如果接收动作完成，则控制部5开始发送动作。

在这样的动作例3中，控制部5通过使发送动作和接收动作交替重复，可以一边实现动态光斑一边用超声波重复扫描扫描区域。

另外，在上述动作说明中，例举出具有圆环形状的环区域的实施方式4涉及的超声波探头进行说明。但是，动态光斑扫描并不限于此，具有图11B所示的椭圆环区域的第5实施方式涉及的超声波探头2、具有图11C所示的多角环区域的第6实施方式涉及的超声波探头也能够实现。在第5实施方式中，为了实现动态光斑，接收部4通过上述方法使中心区域53包含的接收专用元件个别地工作或停止。通过该工作和停止，阿喇戈光斑的尺寸如图11B所示，例如从第1尺寸53A向第2尺寸53B、或者从第2尺寸53B向第1尺寸53A动态地变化。同样地，在第6实施方式中，为了实现动态光斑，接收部4通过上述方法使中心区域63包含的接收专用元件个别地工作或停止。通过该工作和停止，阿喇戈光斑的尺寸如图11C所示，例如从第1尺寸63A向第2尺寸63B、或者从第2尺寸63B向第1尺寸63A动态地变化。

另外，对于动态光斑扫描，具有如图12所示的能够排列任意种类的振子的第3环区域75的第7实施方式涉及的超声波探头2也能够实现。在第7实施方式中，为了实现动态光斑，接收部4通过上述方法使中心区域73包含的接收专用元件个别地工作或停止。通过该工作和停止，阿喇戈光斑的尺寸如图12所示，例如从第1尺寸73A向第2尺寸73B、或者从第2尺寸73B向第1尺寸73A动态地变化。或者，对于动态光斑扫描，具有如图13所示的能够排列发送接收元件的环区域86的第8实施方式涉及的超声波探头2也能够实现。在第8实施方式中，为了实现动态光斑扫描，接收部4通过上述方法使中心区域83包含的接收专用元件个别地工作或停止。通过该工作和停止，阿喇戈光斑的尺寸如图13所示，例如从第1尺寸83A向第2尺寸83B、或者从第2尺寸83B向第1尺寸83A动态地变化。

[动作例4]

动作例4涉及的超声波诊断装置1执行使环区域的尺寸变化的环尺寸变化扫描。环区域的尺寸静态或动态地变化。动作例4能够根据第1～第9实施方式涉及的超声波探头2而加以利用。另外，为了具体地进行以下说明，作为动作例4涉及的超声波探头2，例举出第1实施方式涉及的超声波探头2。另外，在以下的说明中，对于具有与1实施方式大致相同的功能的构成要素，标记相同的符号，只在需要时进行重复说明。

图14是用于说明根据与第1实施方式相关的超声波诊断装置2的动作例4的图。所谓环区域11、12的尺寸的动态变化，意味着随着时间的经过而连续地变化，所谓静态的变化意味着以规定的定时离散地变化。为了具体地进行以下的说明，第1环区域11包含发送专用元件，第2环区域12包含接收专用元件。

以接收到超声波扫描的开始指示为契机，控制部5开始进行环尺寸变化扫描。在扫描期间，控制部5根据用于环尺寸变化扫描的扫描序列控制发送部3和接收部4。在动作例4中，发送动作和接收动作交替执行。在超声波发送时，发送部3使第1环区域11的尺寸静态地变化。在超声波接收时，接收部4可以使第2环区域12的尺寸静态地变化或动态地变化。

各环区域11、12根据扫描期间的焦点深度使尺寸变化。例如，发送部3通过以与扫描期间的发送焦点深度或时间对应的规定的序列，使第1环区域11内的规定部分的发送专用元件工作或停止，从而改变第1环区域11的尺寸。例如，如图14所示，通过使第1环区域11的内周部分的发送专用元件停止，从第1尺寸11L切换至第2尺寸11S。另外，发送部3如图14所示，通过驱动第1环区域11内的外周侧部分的发送专用元件，从第2尺寸11S切换至第1尺寸11L。尺寸的切换在超声波发送的间隔中进行。尺寸的切换可以在每发送一次超声波时进行，也可以在每发送规定次数的超声波时进行。尺寸的变化不限于上述两个尺寸间的变化。有效的尺寸变化根据由上述方程式(1)表现的条件而决定。为了简单化，在图14中，只示出最内的环区域11的尺寸变化。但是其他环区域11、12的尺寸的变化也同样进行。

另外，接收部4也可以通过同样的方法使第2环区域11的尺寸变化。即，接收部4通过以根据扫描期间中的接收焦点深度或时间的规定的序列来使第2环区域12内的规定部分的接收专用元件工作或停止，从而改变第2环区域12的尺寸。

尺寸的变化方式根据变化对象的环区域11、12内的振子的种类而不同。典型地，在排列有发送专用元件的第1环区域11的情况下，发送部3根据视野深度(显示的图像的最大深度)、焦点深度(发送焦点位置，可以根据影像模式或由用户任意选择。)及影像模式改变第1环区域11的尺寸。在排列有接收专用元件的第2环区域12的情况下，接收部4根据视野深度、焦点深度及影像模式改变第2环区域12的尺寸。另外，接收部4也可以像阿喇戈光斑那样，在扫描期间使第2环区域12的尺寸动态地变化。显然，对于第1环区域11，为了波束线，环形拓扑图静态地变化，在第2环区域12的情况下，在波束线内环形拓扑图动态地变化。

例如，第1环区域11和第2环区域12根据与基于用户的视野深度或不同的影像模式的选择对应的焦点深度的变化来改变尺寸。另外，环区域12不仅根据与基于用户的图像深度或不同的影像模式的选择对应的焦点深度，还根据对于接收动作期间的相同的接收波束的接收焦点深度的变化动态地改变尺寸。对于动态变化，在第1环区域11中，接收专用元件使从规定的同心圆中心算起的相对位置或环形的厚度变化。

在环形尺寸变化扫描中，发送部3可以使发送波束转向，也可以不转向。在不转向时，发送波束在规定的一方方向上继续发送。此时，发送部3通过切换第1环区域的尺寸，可以一边切换发送焦点深度一边发送发送波束。即，可以一边在一定方向上发送发送波束一边改变发送焦点深度。同样地，接收部4通过切换第2环区域的尺寸，可以一边切换接收焦点深度，一边形成接收波束。从而，超声波诊断装置1可以执行图像质量优良的一方方向的超声波扫描。通过由用户移动超声波探头2，超声波诊断装置1可以扫描任意的二维状或三维状的扫描区域。

另外，在上述动作说明中，例举出与具有圆环形状的环区域的实施方式4相关的超声波探头进行说明。但是，环区域的尺寸的变化并不限定于此，与具有如图15所示的椭圆环区域的第2实施方式相关的超声波探头、与具有如图16所示的多角环区域的第3实施方式相关的超声波探头2也同样能够实现。第2实施方式的情况下，例如，接收部4以与接收焦点深度或时间对应的规定的序列使第2环区域22内的规定部分的接收专用元件工作或停止。通过该工作或停止，如图15所示，第2环区域22的尺寸可以从第1尺寸21L向第2尺寸21S、或从第2尺寸21S向第1尺寸21L切换。另外，在第3实施方式的情况下，例如，发送部3以与发送焦点深度或时间对应的规定的序列使第1环区域31内的规定部分的发送专用元件工作或停止。通过该工作或停止，如图16所示，第1环区域31的尺寸可以从第1尺寸31L向第2尺寸31S、或从第2尺寸31S向第1尺寸31L切换。

[动作例5]

在动作例5中，对于空间复合开口(spatial compoundingaperture)技术进行说明。空间复合开口技术能够适用于第1～第9实施方式涉及的所有超声波探头2。但是，为了具体地进行以下说明，作为具体例，列举出第2实施方式涉及的超声波探头2来说明空间复合开口技术。另外，在以下的说明中，对于具有与2实施方式大致相同的功能的构成要素，标记相同的符号，只在需要时进行重复说明。

空间复合开口技术是对于单一的发送波束方向的超声波发送以多个接收波束方向进行超声波接收而提高图像质量的技术。在利用空间复合开口技术的扫描中，控制部5按照用于空间复合开口技术的扫描序列控制发送部3和接收部4。即使在空间复合开口技术中，发送动作和接收动作也交替进行。在发送动作中，单一的发送波束方向的超声波发送在每个发送动作期间反复进行。在接收动作中，与不同的接收波束方向相关的超声波接收在每个接收动作期间依次进行。这样，接收波束的转向角度在每个接收动作期间通过发送部3而变化成规定的角度。在以下的详细说明中，为了说明的简单，将接收波束方向假设为两个方向。另外，接收波束方向的数量不限定于两个方向，也可以是两个方向以上。

在接收动作中，以发送部3以规定的转向角度(发送波束方向)发送发送波束的方式使发送专用元件工作。图17A表示发送动作期间的发送开口和发送波束的波束方向。如图17A所示，在发送动作期间，发送以规定的转向角度(发送波束方向)转向的发送波束。如果发送动作期间结束，则控制部5开始第1接收动作。

在第1接收动作期间，接收部4以第1转向角度(接收波束方向)形成接收波束。更详细地，基于来自接收专用元件的回波信号，接收部4生成与以第1转向角度转向的接收波束相关的接收信号。图17B表示第1接收动作期间的接收开口和接收波束的波束方向。该接收波束方向是从第1次的发送动作中的发送波束方向逆时针旋转30度的方向。如图17B所示，在第1接收动作期间，形成以第1转向角度转向的接收波束。如果第1接收动作期间结束，则控制部5开始发送动作。

下一次的发送动作与上次的发送动作一样地进行。即，在与上次的发送波束方向相同的发送波束方向发送发送波束。如果发送动作期间结束，则控制部5开始第2接收动作。

在第2接收动作中，接收部4以第2转向角度(接收波束方向)形成接收波束。更详细地，基于来自接收专用元件的回波信号，接收部4生成与以第2转向角度转向的接收波束相关的接收信号。图17C表示第2接收动作期间的接收开口和接收波束的波束方向。该接收波束的方向是从第2次的发送动作中的波束方向逆时针旋转30度的方向。如图17C所示，在第2接收动作期间，生成与以第2转向角度转向的接收波束相关的第2接收信号。如果第2接收动作期间结束，则控制部5开始发送动作。

这样，依次重复发送动作、第1接收动作、发送动作及第2接收动作。如果对于一次的超声波发送进行所有的超声波接收，则变更发送波束方向，上述的发送接收动作再次通过控制部5进行重复。这样，控制部5可以通过利用了空间复合开口技术的扫描用超声波扫描扫描区域。

[动作例6]

在动作例6中，对于合成开口(synthetic aperture)技术进行说明。合成开口技术能够适用于第1～第9实施方式涉及的所有超声波探头2。但是，为了具体地进行以下说明，作为具体例，列举出第2实施方式涉及的超声波探头2来说明合成开口技术。另外，在以下的说明中，对于具有与2实施方式大致相同的功能的构成要素，标记相同的符号，只在需要时进行重复说明。

在动作例6中，控制部5按照用于利用了合成开口技术的扫描的扫描序列来控制发送部3和接收部4。接收部4为了在每个接收动作期间生成合成开口，而使第2环区域22及中心区域23内的接收专用元件的一部分工作，并使其余的接收专用元件停止。

图18A是表示发送动作中的发送开口的图。大致相同的发送动作重复规定的次数。图18B是表示第1接收动作中的接收开口的图。振子阵列所包含的接收专用元件中的左半部分的接收专用元件为了接收与通过第1发送动作发送的发送波束对应的超声波而使用。图18C是表示第2接收动作中的接收开口的图。振子阵列所包含的接收专用元件中的右半部分的接收专用元件为了接收与通过第2发送动作发送的发送波束对应的超声波而使用。

如上所述，发送专用元件的活性化图案并不只限定于特定的序列。合成开口技术的其他例子虽然未图示，但在以下例示。

1.在第1发送动作中，在振子阵列的第1半区域(例如，左半部分)排列的发送专用元件(t1)为了发送超声波而工作。与第1发送动作同时，在第1半区域排列的接收专用元件(r1)为了接收超声波而工作。

2.在第2发送动作中，在第1半区域排列的发送专用元件(t1)为了发送超声波而工作。与第2发送动作同时地，在振子阵列的第2半区域(例如右半部分)排列的接收专用元件(r2)为了接收超声波而工作。

3.在第3发送动作中，在第2半区域排列的发送专用元件(t2)为了发送超声波而工作。与第3发送动作同时地，在振子阵列的第1半区域排列的接收专用元件(r1)为了接收超声波而工作。

4.在第4发送动作中，在第2半区域排列的发送专用元件(t2)为了发送超声波而工作。与第4发送动作同时地，在振子阵列的第2半区域排列的接收专用元件(r2)为了接收超声波而工作。

(本实施方式的效果)

如上所述，本实施方式涉及的超声波探头2具备发送专用元件和接收专用元件。另外，超声波探头2也可以具有阿喇戈光斑。从而，与只具备发送接收元件的现有的超声波探头相比，用于发送接收的电路构成较简单。另外，发送专用元件和接收专用元件以按照光学衍射理论的排列图案排列。对于发送动作或接收动作，波束宽度在近距离声场被优化，结果，优化了的波束宽度提高了图像质量。旁瓣在近距离声场被优化，结果，优化了旁瓣降低了图像的噪声。从而，本实施方式涉及的近距离声场的性能与现有的相比提高了近距离声场的性能。随之，由于不再需要将用于接收波束形成的电路构成做成高规格，因此，本实施方式涉及的超声波探头2及超声波诊断装置1可以实现近距离声场中的图像质量提高、降低成本、削减电力消耗。

(变形例)

上述第1～9实施方式涉及的超声波探头设为具有发送专用元件和接收专用元件。但是本实施方式涉及的超声波探头并不限定于此。变形例涉及的超声波探头只具有发送接收元件。以下，对于变形例涉及的超声波探头及超声波诊断装置进行说明。另外，在以下的说明中，对于具有与第1～9实施方式大致相同的功能的构成要素，标记相同的符号，只在需要时进行重复说明。

变形例涉及的控制部5按照第1～9实施方式涉及的排列图案对于多个发送接收元件的各个分别地分配发送功能和接收功能。即，在第1～9实施方式涉及的排列图案中设置有发送专用元件时，对与其位置对应的变形例1涉及的发送接收元件分配给发送功能，在设置有接收专用元件时，对与其位置对应的变形例1涉及的发送接收元件分配给接收功能。另外，在第1～9实施方式涉及的排列图案中设置有发送接收元件时，对与其位置对应的变形例涉及的发送接收元件按照扫描序列分配给发送功能和接收功能。此外，在未设置有振子时，对与其位置对应的变形例涉及的发送接收元件解除发送功能和接收功能的双方。

另外，分配给发送功能与可以向发送接收元件供给驱动信号同义。具体地，分配给发送功能就是将发送接收元件与发送电路连接，或可以通过电气控制从发送电路向发送接收元件供给驱动信号。反之，解除发送功能与不能向发送接收元件供给驱动信号同义。具体地，解除接收功能就是切断发送接收元件与发送电路的连接，或不能通过电气控制从发送电路向发送接收元件供给驱动信号。分配给接收功能与可以处理来自发送接收元件的回波信号同义。具体地，分配给接收功能就是将发送接收元件与接收电路连接，或接收电路可以处理来自发送接收元件的回波信号。反之，解除接收功能与不能处理来自发送接收元件的回波信号同义。具体地，解除接收功能就是切断发送接收元件与接收电路的连接，或通过接收电路等除去来自发送接收元件的回波信号。

通过这样向各发送接收元件分配给发送功能和接收功能，即使是只搭载有发送接收元件的超声波探头2也可以执行与上述第1～9实施方式相同的动作。即，变形例涉及的超声波诊断装置1能够执行上述的本实施方式的动作例1～5。

因此，变形例涉及的超声波诊断装置1由于阿喇戈光斑的效果，在中心区域不用于发送时，可以使发送波束变细，在中心区域不用于接收时，可以使接收波束变细。因此，变形例涉及的超声波诊断装置1可以提高近距离声场中的图像质量。

接着，对于变形例涉及的超声波诊断装置中特有的动作分成几个动作例进行说明。

[变形例的动作例1]

变形例的动作例1涉及的控制部5与转向角度和焦点深度的组合对应地，使被分配了发送功能的发送接收元件的占有区域与被分配了接收功能的发送接收元件的占有区域的形状动态地变化。以下，一边参照图19A、19B及19C一边对变形例的动作例1涉及的超声波诊断装置1的动作进行说明。

图19A是表示与变形例的动作例1相关的发送接收功能的第1分配图案的图。在变形例的动作例1涉及的超声波探头2的振子排列面109上，二维状地排列多个发送接收元件。多个发送接收元件构成有振子阵列100。振子阵列100具有多个第1环区域101和多个第2环区域102。第1环区域101和第2环区域102沿径方向交替地排列。多个第1环区域101和多个第2环区域102具有相同的同心圆中心。第1环区域101和第2环区域102彼此相接。对于第1环区域101上排列的发送接收元件分配给发送功能和接收功能中的一方。对于第2区域102上排列的发送接收元件分配给发送功能和接收功能中的另一方。振子阵列100在最内的第1环区域101的内侧具有中心区域103。对于中心区域103分配与分配给在第2区域102排列的发送接收元件的功能相同的功能。在此，设为对第1环区域1041内的发送接收元件分配给发送功能，对第2环区域102内的发送接收元件分配给接收功能，对中心区域103内的发送接收元件分配给接收功能。另外，振子阵列100在最外的环区域(在图19A中最外的第1环区域101)的外侧具有边缘区域104。对于排列于边缘区域104的发送接收元件未分配给发送功能和接收功能的双方。

以下，根据需要，将分配了发送功能的发送接收元件的占有区域的第1环区域101称为发送区域101，将被分配了接收功能的发送接收元件的占有区域的第2环区域102和中心区域103总称为接收区域102、103。

在各接收动作期间，控制部5基于与超声波发送相关的转向角度和接收焦点深度来决定接收区域102、103的形状。基于决定的形状，控制部5决定接收区域102、103占振子阵列100的存在范围。另外，控制部5基于接收区域102、103的存在范围来决定发送区域101的存在范围。发送区域101的存在范围例如决定为中心区域103与最内的第2环区域102之间的区域、第2环区域102之间的区域、第2环区域与边缘区域104之间的区域。另外，将振子阵列100中的除了接收区域102、103的存在范围和发送区域101的存在范围以外的剩余部分决定为边缘区域104的存在范围。

如果决定了各区域101、102、103、104的存在范围，则控制部5根据决定了的存在范围个别地执行发送接收元件的发送接收功能的分配和解除。具体地，控制部5对决定了接收区域102、103的存在范围内的发送接收元件分配接收功能，对决定了发送区域101的存在范围内的发送接收元件分配发送功能。另外，控制部5不向决定了的边缘区域104的存在范围内的发送接收元件分配发送功能和接收功能的双方。即，向发送接收元件分配了发送功能时，解除发送功能，向发送接收专用元件分配了接收功能时，解除接收功能。

典型地，各区域101、102、103的形状与转向角度对应地变化。即，随着转向角度从0度变大，各区域101、102、103在倾斜方向延伸。在此，考虑正交于发送波束的中心轴，描绘了同心圆环形状的排列图案的假想平面。将假想的平面中描绘出的排列图案沿转向的发送波束的中心轴投影在振子阵列100上。振子阵列100的各区域101、102、103的形状变化成与通过投影生成的环形状相同的形状。例如，如图19A所示，第1环区域101、第2环区域102、及中心区域103具有圆形状。图19A所示的分配图案与0度的转向角度(相对于振子阵列100的正交轴的倾斜角度)对应。图19B是表示变形例2涉及的发送接收功能的第2分配图案的图。图19B所示的第1环区域101、第2环区域102、及中心区域103具有椭圆形状。图19B所示的分配图案关于竖直方向对应于0度且关于横向方向对应于30度。图19C是表示变形例2涉及的发送接收功能的第3分配图案的图。图19C所示的第1环区域101、第2环区域102、及中心区域103具有椭圆形状。图19C所示的分配图案关于竖直方向对应于30度且关于横向方向对应于30度。

如果进行发送接收功能的分配，则进行超声波的发送接收。即，从发送区域101产生超声波，通过接收区域102、103接收超声波。

这样，控制部5可以在每个接收动作期间与转向角度和焦点深度对应地使发送区域101和接收区域102、103的形状变化。

[变形例的动作例2]

变形例的动作例2涉及的超声波探头具有在发送时和接收时的双方作为阿喇戈光斑发挥作用的中心区域。以下，一边参照图20A、20B及20C一边说明变形例的动作例2涉及的超声波诊断装置1的动作例。另外，在以下的说明中，对于具有与变形例的动作例1大致相同的功能的构成要素，添加相同的符号，只在需要时进行重复说明。

图20A是表示变形例的动作例2涉及的发送接收功能的第1分配图案的图。变形例的动作例2涉及的超声波探头的振子阵列100具有作为阿喇戈光斑发挥作用的中心区域105。未向排列于中心区域105的发送接收元件分配发送功能和接收功能的双方。中心区域105设置在最内的第2环区域102的内周的内侧。

在各接收动作期间，控制部5基于与超声波接收相关的转向角度和接收焦点深度的组合来决定中心区域105的形状和大小。基于决定的形状，控制部5决定中心区域105占振子阵列100的存在范围。并且，控制部5基于中心区域105的形状(或存在范围)来决定发送区域101的存在范围和接收区域102的存在范围。例如，发送区域101的存在范围和接收区域102的存在范围以发送区域101和接收区域102包围中心区域105的方式决定。此时，发送区域101和接收区域102的各个的动径方向的长度可以以变为一定的方式来决定。另外，控制部5通过与变形例的动作例1同样的方法来决定边缘区域104的存在范围。

或者，控制部5可以首先先根据与超声波接收相关的转向角度和接收焦点深度来决定接收区域102的形状。此时，基于决定了的形状来决定接收区域102占振子阵列100的存在范围。并且，控制部5基于决定了的中心区域105的存在范围来决定发送区域101的存在范围、边缘区域104、及中心区域105的存在范围。中心区域的存在范围决定为最内的发送区域101的内周的内侧。开始决定的存在范围的种类可以任意地选择。

如果决定了各区域101、102、103、104的存在范围，则控制部5与决定了的存在范围对应地个别地执行发送接收元件的发送接收功能的分配和解除。具体地，控制部5向决定了的接收区域102的存在范围内的发送接收元件分配接收功能，向决定的发送区域101的存在范围内的发送接收元件分配发送功能，不向决定了的边缘区域104的存在范围内的发送接收元件分配发送功能和接收功能的双方。另外控制部5也不向决定了的中心区域105的存在范围内的发送接收元件分配发送功能和接收功能的双方。

典型地，各区域101、102、105的形状与转向角度对应地变化。即，随着转向角度从0度变大，中心区域105在转向角度的倾斜方向上延伸。随着接收焦点深度变浅(接收焦点接近振子阵列100)，各中心区域105的大小变小。例如，如图20A所示，第1环区域101、第2环区域102、及中心区域105具有圆形状。图20A所示的分配图案与0度的转向角度相对应。图20B是表示变形例的动作例2涉及的发送接收功能的第2分配图案的图。图20B所示的第1环区域101、第2环区域102、及中心区域105具有椭圆形状。图20B所示的分配图案关于竖直方向对应于0度且关于横向方向对应于30度。图20C是表示变形例的动作例2涉及的发送接收功能的第3分配图案的图。图20C所示的第1环区域101、第2环区域102、及中心区域105具有椭圆形状。图20C所示的分配图案关于竖直方向对应于30度且关于横向方向对应于30度。

[变形例的动作例3]

变形例的动作例3涉及的超声波诊断装置执行动态光斑扫描。以下，一边参照图21A、21B及21C一边说明变形例的动作例3涉及的超声波探头及超声波诊断装置的动作例。另外，在以下的说明中，对于具有与变形例的动作例2大致相同的功能的构成要素，标记相同的符号，只在需要时进行重复说明。

图21A是表示变形例的动作例3涉及的发送接收功能的第1分配图案的图。变形例的动作例3涉及的超声波探头的振子阵列100具有作为阿喇戈光斑发挥作用的中心区域105。

在各接收动作期间，控制部5为了实现动态光斑，使中心区域105内的发送接收元件个别地工作或停止。具体地，控制部5在各接收动作期间，以中心区域105的尺寸随时间的经过而动态地变化的方式，对中心区域105所包含的发送接收元件分配或解除接收功能。减少中心区域105(阿喇戈光斑)的尺寸时，控制部5从中心区域105的外缘侧向中心对中心区域105内的发送接收元件分配接收功能。相反，增大中心区域105(阿喇戈光斑)的尺寸时，控制部5从最内的第2环区域102的内周侧向外周侧，解除最内的第2环区域102内的发送接收元件的接收功能。各时刻的中心区域105(阿喇戈光斑)的尺寸根据接收波束的形成中的转向角度与接收焦点深度的组合而决定。

例如，中心区域105(阿喇戈光斑)的尺寸从第1尺寸105A向第2尺寸105B，或从第2尺寸105B向第1尺寸105A变化。尺寸不只限定于图21A所示的两个尺寸。

这样，在各接收动作期间，可以使中心区域105(阿喇戈光斑)的大小随着时间经过而动态地变化。从而，变形例4涉及的超声波诊断装置1可以执行动态光斑扫描。

[变形例的动作例4]

变形例的动作例4涉及的超声波诊断装置1执行利用非对称开口技术的扫描。非对称开口技术能够适用于第1～9实施方式涉及的所有排列图案。但是，为了具体地进行以下说明，作为具体例，例举出第2实施方式涉及的排列图案来说明非对称开口技术。另外，在以下的说明中，对于具有与变形例的动作例1大致相同的功能的构成要素，标记相同的符号，只在需要时进行重复说明。

图22A是表示波束不能到达的位于中央位置时的对称开口的一例的图。图22B是表示用于增大扫描范围的假设顶点模式(virtual apexmode)中的非对称开口的一例子的图。此时，波束的起点交叉于基于振子阵列中的三维声场内的转向角度的不同位置。并且，图22B是表示发送动作期间和接收动作期间中的非对称开口的一例的图。波束从振子阵列的中心分离，并在扫描面的端部转向时，开口从振子阵列的端部分离，结果，生成非对称开口。

接着，一边参照图23，一边对于椭圆配置的振子阵列中的其他非对称开口技术进行说明。图23中的振子阵列包含椭圆环区域，具有与图3的第2实施方式的振子阵列相同的结构。另外，非对称开口技术不仅适用于第2实施方式，也适用于第1～第9实施方式的所有实施方式。

图23(a)表示波束像图23(a)的箭头那样转向时的对称开口的一个例子的图。椭圆配置的中心或波束的起点通过在图23(b)及(c)延伸的虚线来表示。在近距离声场中收到波束时，靠近开口中的焦点的端部变大。典型地，如果从声场的更深的部分接收超声波，则切趾函数的中心如图23(b)及(c)所示，更靠近波束的起点。

图23(b)是表示声场的第1深度位置中的椭圆配置的非对称开口的一个例子的图。在第1深度位置中，开口由虚线表示的那样，从波束的起点的中心分离，在将切趾加权适用于各振子之后，生成非对称开口。对照性地，图23(c)是表示声场的第2深度位置中的椭圆配置的非对称开口的一个例子的图。在第1深度位置中，开口如用虚线所示的那样，从波束的起点的中心进一步分离，在将切趾加权适用于各振子之后，生成更对照性的开口。结果，随着深度位置的变化，其效果是歪曲了将切趾加权适用于各振子之后的有效的对称性。

[变形例的动作例5]

变形例的动作例5涉及的超声波诊断装置1执行利用移动开口(walking aperture)技术的超声波扫描(以下，称为移动开口扫描)。以下，一边参照图24一边说明变形例的动作例5涉及的超声波诊断装置1的动作例。

如图24所示，变形例的动作例5涉及的超声波探头2具有振子阵列240。振子阵列240具有二维状地排列的多个发送接收专用元件。在振子阵列240上只排列有发送接收专用元件。振子阵列240沿至少一方方向具有比较大的开口尺寸。例如，振子阵列240如图24所示，关于横向方向具有比较大的开口尺寸。振子阵列240的关于水平方向的宽度与关于横向方向的最大开口宽度相对应。

如图24所示，变形例的动作例5涉及的控制部5与变形例1相同，分配与第1～9实施方式相关的具有同心圆环形状的排列图案250。即，控制部5根据第1～9实施方式涉及的排列图案，对振子阵列240的局部部分内的多个发送接收元件的各个分别地分配发送功能和接收功能。由此在局部部分构筑排列图案250。换言之，振子振子阵列240具有比排列图案250更大的开口尺寸。另外，不向振子阵列240中的排列图案250以外的区域所包含的发送接收元件分配发送功能和接收功能的双方的功能。局部部分的位置按照与移动开口扫描相关的扫描序列决定。在此，为了具体地进行以下的说明，排列图案250假设为第1实施方式涉及的排列图案。

在图24(a)中，在振子阵列240的第1局部部分构成用于发送接收第1波束BEAM1的排列图案250。在图24(b)中，在振子阵列240的第2局部部分构成用于发送接收第2波束BEAM2的规定的排列图案250。在图24(c)中，在振子阵列240的第3局部部分构成用于发送接收第3波束BEAM3的规定的排列图案250。这些第1局部部分、第2局部部分、及第3局部部分为了在规定的时间序列接收对应的波束而连续地构筑。在图24中，示例出了三个局部部分中的排列图案250，但一连串的附加部分为了发送接收与其对应的波束而任意地构筑。

接着，对于基于通过控制部5的控制而进行的移动开口扫描中的动作流程进行说明。以接收到移动开口扫描的开始指示为契机，控制部5开始移动开口扫描。在移动开口扫描中，控制部5如图24所示，以排列图案250的阵子阵列24沿规定的方向移动的方式控制发送部3和接收部4。排列图案250的移动方向设定为具有排列图案250能够移动的长度的方向。排列图案250可以为了进行二维扫描而一维状排列，也可以为了进行三维扫描而二维状排列。在图24中，移动方向是横向方向。控制部5以在每个发送接收期间排列图案250发送接收超声波的方式控制发送部3和接收部4。发送接收方法可以适用于所有的上述变形例1～5。以下，说明移动开口扫描的具体例。

典型地，控制部5在排列图案250上在与振子阵列240的横向方向相关的一端部与另一端部之间往复移动。排列图案250可以随着时间的经过而连续地移动，也可以在每个规定的发送接收次数移动一定距离。规定的发送接收次数可以是1次，也可以是多次。各位置的发送接收次数可以任意地设定。发送波束的发送方向在移动开口扫描整体上为一定。发送方向例如设定为阵子阵列240的排列面的正交方向，即，转向角度设定为0度。

例如，控制部5在每个发送接收期间使排列图案250沿横向方向移动一定量。在排列图案250移动之后，控制部5以发送接收超声波的方式控制发送部3和接收部4。在发送动作期间，发送部3从发送区域101发送发送波束。如上所述，第1环区域101和第2环区域102按照菲涅耳区域(菲涅耳环)的原理进行排列。因此，发送部3可以通过向每个第1环区域101供给同一驱动信号，来发送在发送焦点f会聚的超声波。此时，在供给至各第1环区域101的驱动信号上的接收延迟时间错开中心频率的一个周期。这样，由于可以针对每个第1环区域101改变发送延迟时间，因此不再需要控制复杂的发送延迟时间。另外，随之，能够使同一的第1环区域101内的发送接收元件共通连接。通过利用该菲涅耳区域的原理，可以大幅削减与发送相关的电子电路规模。

在接收动作期间，接收部4基于来自接收区域102的回波信号形成接收波束。如上所述，来自中心轴上的任意点的超声波通过各第2环区域102内的多个发送接收元件在同一时刻被接收。接收部4对来自同一第2环区域102的回波信号赋予与从接收焦点算起的搬运时间差对应的共通的接收延迟时间。因此，可以不再需要对于同一第2环区域102内的发送接收元件的接收延迟时间的控制。此外，随之，能够使同一第2环区域102内的接收专用元件共通连接。另外，接收部4在赋予接收延迟时间之前，可以将回波信号相加。这样，通过利用菲涅耳区域的原理，能够大幅削减与接收相关的电子电路规模。

如果发送动作和接收动作结束，则控制部5使排列图案250沿横向方向移动一定量。排列图案250的移动通过向发送接收元件分配和解除发送接收功能而进行。更详细地，控制部5根据排列图案250的目前位置和移动量，特定阵子阵列240上的移动之后的排列图案250的存在范围。并且，控制部5按照排列图案250对于特定了的存在范围内的各发送接收元件分配发送功能和接收功能的至少一方。另外，在对特定的存在范围外的各发送接收元件分配有发送功能或接收功能时，控制部5解除其发送功能或接收功能。从而进行排列图案250的移动。

这样，在移动开口扫描中，控制部5以一边使排列图案250沿移动方向移动一边进行超声波的发送接收的方式控制发送部3和接收部4。从而，变形例的动作例5涉及的超声波诊断装置1即使在使发送波束固定于一方的方向进行扫描时，也可以不移动超声波探头2就能够扫描二维状或三维状的扫描区域。

(变形例的效果)

如上所述，变形例涉及的超声波探头2只具备发送接收元件。但是，变形例涉及的超声波诊断装置可以根据基于第1～9实施方式中的光学衍射原理的排列图案，个别地切换发送接收元件的发送功能和接收功能。从而，变形例涉及的超声波诊断装置1与第1～9实施方式一样，可以执行在近距离声场被优化的超声波发送接收。

从而，根据本实施方式，能够提供一种能够提高与近距离声场相关的图像质量的超声波探头及超声波诊断装置。

另外，为了说明的简单，将本实施方式涉及的动作例1～6与变形例的动作例1～5个别地说明。本实施方式涉及的超声波诊断装置能够将本实施方式涉及的动作例1～6与变形例的动作例1-5分别进行适当的组合并执行。

另外，针对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而示出的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形与包含在发明范围或要旨内一样，包含在权利要求范围内所述的发明与其均等范围内。

Claims (31)

1.一种超声波探头，具备在排列面二维状排列的多个振子，其特征在于：

上述多个振子中的多个发送专用元件排列在设置于上述排列面的第1环区域，

上述多个振子中的多个接收专用元件排列在设置于上述排列面、与上述第1环区域相邻地配置、具有与上述第1环区域相同的同心圆中心的第2环区域。

2.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述第1环区域设置在上述第2环区域的内侧时，上述多个振子中的多个接收专用元件还排列在设置于上述排列面、与上述同心圆中心重叠的中心区域，

在上述第1环区域设置在上述第2环区域的外侧时，上述多个振子中的多个发送专用元件还排列在上述中心区域。

3.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述排列面设置有与上述同心圆中心重叠、并作为阿喇戈光斑发挥作用的中心区域。

4.根据权利要求3所述的超声波探头，其特征在于：

在上述中心区域排列有上述多个振子中的多个接收专用元件时，上述中心区域的尺寸与焦点深度和转向角度的组合对应地动态地变化。

5.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述排列面设置有与上述同心圆中心重叠、未排列上述多个发送专用元件和上述多个接收专用元件中的任一方、并作为阿喇戈光斑发挥作用的中心区域。

6.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述排列面设置有设置于上述第1环区域及上述第2环区域的外侧的第4环区域，在上述第4环区域排列有上述多个振子中的多个发送专用元件和多个接收专用元件中的任一方。

7.根据权利要求6所述的超声波探头，其特征在于：

排列于上述第4环区域的多个发送专用元件和多个接收专用元件中的任一方都不发挥作用。

8.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述排列面设置有设置于上述第1环区域及上述第2环区域的外侧的第4环区域，在上述第4环区域未排列有上述多个振子中的多个发送专用元件和多个接收元件中的任一方。

9.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

上述第1环区域和上述第2环区域沿径方向重复设置。

10.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

上述第1环区域和上述第2环区域的双方都具有圆环形状，

在n为整数、λ为超声波的波长、f为从上述排列面的中心到焦点的距离的情况下，

上述第1环区域和上述第2环区域分别具有由

规定的半径r_n。

11.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述第1环区域和上述第2环区域的至少一方中，上述多个振子相互隔开间隔地排列。

12.根据权利要求11所述的超声波探头，其特征在于：

对于上述多个发送专用元件的驱动信号或来自上述多个接收专用元件的接收信号通过规定的切趾函数而近似。

13.根据权利要求12所述的超声波探头，其特征在于：

上述切趾函数与焦点深度对应地变化。

14.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

上述第1环区域和上述第2环区域的任一方在排列有上述多个接收专用元件时与转向角度对应地动态地变化。

15.根据权利要求14所述的超声波探头，其特征在于：

上述转向角度在对于空间复合开口的多个接收动作期间的各个期间中，变化为规定的角度。

16.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述第1环区域和上述第2环区域的任一方排列上述多个接收专用元件，将上述多个接收专用元件中的一部分在用于生成合成开口的多个接收动作期间的各个期间中驱动。

17.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述排列面设置有设置于上述第1环区域及上述第2环区域的内侧、与上述同心圆中心重叠、并作为阿喇戈光斑发挥作用的中心区域。

18.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述排列面设置有设置于上述第1环区域及上述第2环区域的内侧、与上述同心圆中心重叠的中心区域，上述多个振动子中的多个接收专用元件排列在上述中心区域，上述中心区域作为阿喇戈光斑发挥作用。

19.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

在上述排列面设置有设置于上述第1环区域及上述第2环区域的内侧、与上述同心圆中心重叠的中心区域，上述多个振子中的多个发送专用元件和多个接收专用元件的任一方排列于上述中心区域。

20.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：

关于上述第1环区域和上述第2环区域的双方的尺寸与焦点深度和转向角度对应地变化。

21.一种超声波诊断装置，具备：

多个发送接收元件，在排列面二维状地排列；

发送部，向上述多个发送接收元件供给超声波发送用的驱动信号；

接收部，为了超声波接收，对来自上述多个发送接收元件的回波信号进行信号处理；以及

控制部，由上述多个发送接收元件中的一部分构成的振子图案以在每个发送接收动作期间使上述排列面沿一方向移动规定量的方式控制上述发送部和上述接收部，

该超声波诊断装置的特征在于，上述振子图案具有：

第1环区域，排列有上述多个发送接收振子中的用于超声波发送的多个发送专用元件；以及

第2环区域，与上述第1环区域相邻地配置，具有与上述第1环区域相同的同心圆中心，排列有上述多个发送接收振子中的用于超声波接收的多个接收专用元件。

22.根据权利要求21所述的超声波诊断装置，其特征在于：

上述控制部以向上述多个发送专用元件供给驱动信号的方式控制上述发送部，以对来自上述多个接收专用元件的回波信号进行信号处理的方式控制上述接收部。

23.根据权利要求21所述的超声波诊断装置，其特征在于：

上述控制部以搭载于上述排列面的上述多个发送接收元件中的构成上述振子图案的发送接收元件以外的发送接收元件不用于超声波发送和超声波接收的双方的方式控制上述发送部和接收部。

24.根据权利要求21所述的超声波诊断装置，其特征在于：

上述第1环区域和上述第2环区域的双方的尺寸与焦点深度和转向角度的双方对应地动态地变化。

25.根据权利要求21所述的超声波诊断装置，其特征在于：

上述振子图案具有设置于上述第1环区域和第2环区域的内侧、与上述同心圆中心重叠的中心区域，

上述控制部在上述第1环区域设置于上述第2环区域的内侧时，将上述中心区域包含的多个发送接收元件分配为多个接收专用元件，在上述第1环区域设置在上述第2环区域的外侧时，将上述中心区域所包含的多个发送接收元件分配为多个发送专用元件。

26.根据权利要求21所述的超声波诊断装置，其特征在于：

上述振子图案具有设置于上述第1环区域及第2环区域的内侧、与上述同心圆中心重叠的中心区域，

上述控制部为了将上述中心区域作为阿喇戈光斑使用，不将上述中心区域所包含的多个发送接收元件分配为发送专用元件和接收专用元件的双方。

27.根据权利要求21所述的超声波诊断装置，其特征在于：

上述振子图案具有设置在上述第1环区域及上述第2环区域的外侧的第4环区域，

上述控制部不将上述中心区域所包含的多个发送接收元件分配为发送专用元件和接收专用元件的双方。

28.根据权利要求21所述的超声波诊断装置，其特征在于：

上述第1环区域和上述第2环区域沿径方向重复设置。

29.根据权利要求21所述的超声波诊断装置，其特征在于：

上述第1环区域和上述第2环区域的双方具有圆环形状，

在n为整数、λ为超声波的波长、f为从上述振子图案的中心到焦点的距离的情况下，上述第1环区域和上述第2环区域分别具有由

规定的半径r_n。

30.根据权利要求21所述的超声波诊断装置，其特征在于：

上述控制部为了生成合成开口，将上述第2环区域所包含的上述多个接收专用元件中的一部分在多个接收动作期间的各个期间中驱动。

31.一种超声波诊断装置，其特征在于，具备：

多个振子，二维状地排列；

控制部，向上述多个振子中的排列在第1环区域的振子分配发送功能，向上述多个振子中的排列在第2环区域的振子分配接收功能，上述第2环区域与上述第1环区域相邻地配置，具有与上述第1环区域相同的同心圆中心；

发送部，向上述多个振子中的被分配了发送功能的振子供给驱动信号；以及

接收部，基于来自上述多个振子中的被分配了接收功能的振子的回波信号来生成接收信号。

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