CN113951918A - 超声波摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供超声波摄像装置。在抑制栅瓣的同时扩大振子的间距。具有：接收波束形成器，对接收到1次发送波束的发送的回波的振子列设定多个接收孔径，在对多个接收孔径内的多个振子的接收信号进行给定的处理而分别形成接收波束后，对在多次所述发送波束的发送中得到的多个所述接收波束进行孔径合成；和控制部，按发送波束的每次发送使发送孔径的位置以及所述接收孔径的位置在所述振子列的列方向上移动。控制部使沿着振子的列方向的接收孔径的移动向量相对于发送孔径的移动向量不同，以使得发送孔径的中心与接收孔径的中心之间的中点即相位中心的、连续的发送间的距离比使发送孔径以及接收孔径按每次发送以固定的移动向量移动的情况小。

Description

超声波摄像装置

技术领域

本发明涉及使用超声波来对被检测体的内部进行摄像的超声波摄像技术。

背景技术

所谓超声波摄像技术，是使用超声波(非有意听到的声波，一般是 20kHz以上的高频的声波)以非侵入的方式对以人体为代表的被检测体的内部进行图像化的技术。

超声波摄像通过被称作波束形成的发送波束以及接收波束的形成技术来进行。

孔径合成摄像(Synthetic Aperture)广泛使用在超声波波束形成中。在代表性的孔径合成摄像中，用超声波探头内的进行超声波的收发的阵列当中的1个元件(振子)进行发送，用1个以上的接收元件接收其反射信号，在使该发送元件和接收元件的位置在阵列的排列方向上依次移位的同时重复进行收发。通过将在不同的发送事件中由接收元件接收到的信号彼此合成，来进行孔径合成。特别地，关于用某1个元件进行发送且用相同的1个元件进行接收的情况，称作单站孔径合成(Monostatic SA)，关于用多个接收元件进行接收的情况，称作双站孔径合成(Bi-static SA)。此外，在孔径合成摄像中，有取代用1个元件进行发送，用由多个元件构成的发送孔径来发送聚焦波束而进行的被称作聚焦波束孔径合成(SAwith focused beam)等的方法。

另外，在专利文献1中公开了在用由多个元件构成的接收孔径接收到发送了聚焦波束的反射信号后分成2个阶段进行接收波束形成的被称作 SASB(Synthetic aperturesequential beamforming，合成孔径序列波束形成) 法的孔径合成技术。

作为第1阶段，沿着深度方向设定经过发送聚焦点的1条接收线，在与发送聚焦相同的位置设定接收聚焦。对各振子的接收信号，设定形成将焦点聚于接收聚焦点的接收波束的延迟量，通过以该延迟量延迟并进行加法运算，来得到第1声线信号。这样得到的声线信号是将来自位于以发送聚焦点为中心的同心圆弧上的大量观测点的反射信号进行合计而得的信号，即，成为位于这些圆弧上的大量观测点的信号以同等的SN比混合存在的低分辨率的声线信号(称作LRI：Low Resolution Image(低分辨率图像)等)。作为第2阶段，在使第1声线信号和将发送聚焦与接收聚焦的位置错开而得到的其他声线信号以给定的延迟量延迟后，进行加权并进行加法运算，来得到第2声线信号。该延迟量被设定成与声线信号上的观测点和各发送聚焦之间的距离相应的延迟量。由此，由于能将来自观测点的反射信号对齐相位来进行加法运算，因此第2声线信号成为高分辨率的声线信号(称作HRI：HighResolution Image(高分辨率图像)等)。通过这些处理，可得到观测区域内的各观测点的信号值。

另外，在非专利文献1中公开了如下技术：在SASB法中，在与发送聚焦错开的位置设定多个接收聚焦。作为第1阶段，以1次发送，通过并行的延迟加法运算处理得到多个第1声线信号。在第2阶段中，在将虚拟的发送元件以及虚拟的接收元件的位置移位而得到的多个声线信号间，对声线信号赋予延迟量，并进行加权加法运算，由此得到观测点的声线信号。在该技术中，将发送聚焦视作虚拟的音源(虚拟的发送元件)，将多个接收聚焦视作虚拟的接收元件。通过对应于观测点与虚拟的发送元件和虚拟的接收元件的距离而给出第2阶段的延迟量，从而将来自观测点的反射信号的相位对齐来进行加法运算，得到高分辨率的声线信号。如此地，非专利文献1通过所述第1以及第2处理，在虚拟发送元件间和虚拟接收元件间都进行孔径合成，得到观测区域内的各观测点的信号。即，在SASB法中，由于不仅在发送间对声线信号进行合成，而且也在并行接收到的多个声线信号间对声线信号进行合成，因此能提高观测点的信号的SN比，从而提升解析度。

在该SASB法中，由于在第1阶段将接收信号暂且打包而形成声线信号，因此能以打包的声线信号的状态进行传输，并在传输后，在第2阶段进行得到每个观测点的信号值的处理。还具有由此带来的能削减硬件的规模这样的安装上的优点。例如期待搭载到在探头中进行第1阶段的无线探头、小型机。

另外，非专利文献1记载的SASB法由于能根据所设定的接收聚焦(＝虚拟的接收元件)的数量可扩展地设定运算成本性能，因此也有望实现高画质化，能期待针对广泛的产品范围进行搭载。

然而，在超声波摄像中，若由于超声波传播的物理特性等而产生伪影 (伪像)，就会成为妨碍准确的检查、诊断的原因。关于主要的伪影，已知超声波在传播过程中重复多次反射而产生的多重伪影、因产生于主瓣 (主极)的旁边的旁瓣(副极)产生的旁瓣伪影、由于在与主瓣不同的方向上产生强的波束强度而引起的栅瓣伪影等。这当中，栅瓣伪影由于在远离实像的场所产生强的虚像，因此可进行避免伪影的阵列设计。

栅瓣的产生角度θ根据主波束的方向、超声波的波长λ、阵列的元件间距d来决定。在用同一元件进行发送和接收的单站(monostatic)阵列的情况下，在各以1元件的量将收发元件的位置错开的情况下，关于整数 N，在满足以下的式子的θ的方向上产生栅瓣。

2dsinθ＝Nλ…(式1)

因此，为了避免栅瓣，阵列的元件间距d被设计成相对于波长λ为λ/2 以下。

在专利文献2中，在将发送元件阵列和接收元件阵列分开的双站 (bistatic)阵列、也就是使发送元件阵列和接收元件阵列正交的形态的阵列中，对发送元件与接收元件的每个组合设想虚拟元件。在专利文献2的技术中，为了避免栅瓣，设计发送元件阵列和接收元件阵列的元件配置，以使得形成虚拟元件不均匀地分散且虚拟元件间的间距比实际元件间的间距小的区域。

另外，已知栅瓣不仅因实际的元件的排列而产生，还会因SASB中的发送聚焦、接收聚焦这样的虚拟的元件的排列而产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2018-110784号公报

专利文献2：JP专利第3567039号公报

非专利文献

非专利文献1：M.Bae，Nam Ouk Kim，Moon Jeong Kang and Sung Jae Kwon，″Anew synthetic aperture imaging method using virtual elements on both transmitand receive，″2015 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS)，Taipei，2015，pp.1-4.

若为了避免栅瓣而减小元件间距，则阵列的加工就会变难，并且为了维持分辨率、S/N所需的元件数会变多。因此，会有换能器、布线、电路、信号处理所需的成本增大这样的问题。

已知栅瓣不仅会在实际元件阵列中产生，而且也会在虚拟的元件阵列中产生。虚拟元件阵列中的栅瓣在孔径合成摄像中作为对多个发送波束、接收波束通过信号处理进行合成的结果而产生。为了避免虚拟元件阵列中的栅瓣，需要与实际元件阵列的情况同样地减小虚拟元件的间距。

非专利文献1记载的SASB法中的虚拟元件的位置是发送聚焦和接收聚焦的位置。若为了避免栅瓣而减小虚拟元件间距，则发送聚焦、接收聚焦的间隔就会变窄，会招致帧频的降低、信号处理成本的增大等。另外，维持分辨率所需的虚拟元件的数量会增大，关系到成本增大。

发明内容

本发明的目的在于，在抑制栅瓣的同时扩大元件(实际元件或虚拟元件)的间距。

本发明的超声波摄像装置具有：发送元件，对被检测体发送超声波；排列的多个接收元件，按超声波的每个发送事件接收在被检测体中产生的超声波的回波；移动控制部，按每个发送事件使发送元件以及多个接收元件的位置在排列方向上移动；和接收波束形成器，将按每个发送事件在多个接收元件中得到的接收信号在多个接收元件间以及发送事件间合成。移动控制部使发送元件以及接收元件的位置移动，以使得发送事件与其前1 次发送事件之间的表征发送元件的位置的移动的移动向量与表征接收元件的位置的移动的移动向量之差对连续的2次发送事件不同。

发明效果

根据本发明，即使扩大发送元件以及接收元件(实际元件或虚拟元件) 的间距，也能仅通过元件的移动量的控制来抑制栅瓣。因此，不使发送元件以及接收元件的元件数增加就能扩大孔径合成的口径。由此，不使装置的安装成本增加，就能实现高分辨率化。

附图说明

图1是表示第1实施方式的超声波摄像装置的概念的框图。

图2(a)～(c)是说明第1实施方式的超声波摄像装置的发送元件以及接收元件的配置和移动向量的图。

图3(a)～(c)是说明第1实施方式的超声波摄像装置的SASB法的虚拟的发送元件以及接收元件的配置和移动向量的图。

图4(a)是表示第1实施方式的超声波摄像装置的每个发送事件的发送元件以及接收元件的位置和移动向量的图，(b)是表示比较例的每个发送事件的发送元件以及接收元件的位置和移动向量的图。

图5(a)是表示第1实施方式的每个发送事件的相位中心的位置的图表，(b)是表示比较例的每个发送事件的相位中心的位置的图表。

图6是表示第1实施方式的超声波摄像装置的具体的结构的框图。

图7是说明第1实施方式的超声波摄像装置的发送波束和接收波束的图。

图8(a)是说明第1实施方式的第1接收波束形成器所使用的延迟量的算出方法的图，(b)是说明第2接收波束形成器的观测点p的信号值包含在接收线的代表点Qnm的信号值中这一情况的图。

图9是说明第1实施方式的发送孔径的中心与接收孔径的中心的中点是相位中心这一情况的图。

图10(a)是说明单站阵列的图，(b)是说明相位中心的算出方法的图，(c)是说明将相位中心的间隔视作元件间距d的图。

图11是表示第1实施方式的超声波摄像装置的移动控制部算出每个发送事件的接收元件的移动量的处理的流程。

图12是第2实施方式的超声波摄像装置的框图。

附图标记说明

1...超声波摄像装置(主体)

10...发送波束形成器

20...接收波束形成器

30...孔径移动量控制部

201...存储器

202...第1接收波束形成器

203...第2接收波束形成器

具体实施方式

使用附图来说明本发明的一实施方式的超声波摄像装置。

《第1实施方式》

<概要>

使用图1等来说明第1实施方式的超声波摄像装置的概要。

如图1所示那样，第1实施方式的超声波摄像装置具备：发送元件16，对被检测体4发送超声波；排列的多个接收元件26-1～26-4，按超声波的每个发送事件接收在被检测体4中产生的超声波的回波；移动控制部30；和接收波束形成器20。

这里所说的发送元件16以及多个接收元件26-1～26-4除了包含图2 (a)～(c)那样是实际的元件(振子2a)的情况以外，还包含图3(a)～ (c)那样是虚拟的元件(例如非专利文献1记载的那样，被设想在SASB 法中的发送焦点以及接收焦点的位置处的元件)的情况。

移动控制部30按超声波的每个发送事件(发送现象)使发送元件16 以及接收元件26-1～26-4的位置在接收元件26-1～26-4的排列方向上例如如图2(a)～(c)或图3(a)～(c)那样移动。

接收波束形成器20将按每个发送事件在多个接收元件26-1～26-4中得到的接收信号在多个接收元件26-1～26-4间以及发送事件间合成。使用合成后的信号来生成超声波图像。

在此，如图2(a)～(c)或图3(a)～(c)所示那样，将某发送事件与其前1次发送事件之间的发送元件16的位置的移动用移动向量t表征。同样地，将接收元件26-1～26-4的位置的移动用移动向量r表征。移动控制部30使发送元件16以及接收元件26-1～26-4的位置移动，以使得发送元件16的移动向量t与接收元件26-1等的移动向量r之差对于连续的2 次发送事件不同。

例如移动控制部30如图4(a)那样构成为，根据发送事件使接收元件26-1～26-4的位置的移动量以及移动方向中的至少一者变化。在图4(a) 的示例中，移动控制部30按每个发送事件交替设定零和预先确定的值(例如2Δ)来作为多个接收元件26-1～26-4的位置的移动量。这时，移动控制部30使每个发送事件的发送元件16的位置以预先确定的固定的移动量Δ在固定的方向上移动。

如此地，通过进行移动以使得发送元件16和接收元件26-1～26-4的移动向量t与移动向量r之差对于连续的2次发送事件不同，从而在求取到发送元件16与接收元件26-1～26-4的各自之间的中点即相位中心 210-1～210-4的情况下，能使连续的发送事件间的相位中心210-1～210-4 的距离P1(图5(a))比将发送元件16以及接收元件26-1～26-4的移动向量t以及r按每个发送事件设为固定的(即，使发送元件和接收元件按每个发送事件以固定量(移动量Δ)移动的)比较例(图4(b)、图5(b)) 的距离P2小。

由此，即使是与图4(b)、图5(b)的比较例相比使接收元件26-1～ 26-4的间距疏的情况下，也能抑制栅瓣。因而，能使用疏间距的较少的元件(实际元件或虚拟元件)来抑制数据量，并能通过孔径合成得到高分辨率的图像。

另外，连续的发送事件间的相位中心210-1～210-4的距离P1期望是发送元件16所发送的超声波的波长λ的1/2以下。

另外，移动控制部30将多个接收元件26-1～26-4的移动向量r设定为相同。即，维持接收元件26-1～26-4的间隔不变地使接收元件26-1～26-4 移动。

另外，期望移动控制部30设定发送元件16以及接收元件26-1～26-4 的移动向量t、r，以使得多个相位中心210-1～210-4通过发送事件的重复而被设定在各重叠相同次数的位置。

<具体的结构>

进一步具体说明第1实施方式的超声波摄像装置1。

另外，以下说明的超声波摄像装置1通过SASB法来进行接收波束形成和孔径合成，并求取在被检测体内设定的多个观测点的信号值(参考图 3(b))。因而，发送元件16以及多个接收元件26-1～26-4是图3(a)～ (c)那样被设想在SASB法中的发送焦点以及接收焦点的位置处的虚拟的元件。

其中，如已经叙述的那样，本实施方式并不限于SASB法，只要是进行按照发送孔径和接收孔径双方进行孔径合成的双站孔径合成(Bi-static Synthetic Aperture)来从多个接收信号算出观测点的信号值的方法，就可以是任意的方法(例如参考图3(a))。

如图6所示那样，超声波摄像装置1具备发送波束形成器10、接收波束形成器20、移动控制部30、收发分离部40、图像处理部50、控制部60 和控制台70。

对发送波束形成器10和接收波束形成器20经由收发分离部40而连接超声波探头2。超声波探头2内置有将能发送以及接收超声波的振子2a 以列状排列的振子列200。

接收波束形成器20具备存储器201、第1接收波束形成器202以及第 2接收波束形成器203，通过SASB法进行接收波束形成和孔径合成，求取设定于被检测体内的多个观测点的信号值。

发送波束形成器10如图7所示那样在超声波探头2的振子列200设定发送孔径11，对发送孔径11内的振子2a输出发送信号。发送信号由发送孔径11内的各振子2a变换成超声波，成为发送波束15而往被检测体4 去。这时，发送波束形成器11通过对要发送到各振子2a的发送信号分别设定延迟时间使之延迟，来设定发送焦点的位置。该发送焦点的位置成为虚拟的发送元件16的位置。

发送波束形成器10还能如图7那样将在被检测体4内聚成发送焦点 16的集束波束作为发送波束15来发送，也能在比振子列200更靠近前的一侧虚拟地设定发送焦点(发送元件)16，将在被检测体4内扩展的波束作为发送波束15来发送。

发送波束15的一部分由被检测体4内的反射体等反射、散射等，成为回波而到达超声波探头2的振子列200，由各振子2a接收。各振子2a 所输出的接收信号经由收发分离部40而暂时存放在存储器201内的元件信号区域201a。

接收波束形成器20关于1次发送对振子列200设定多个接收孔径 21-1～21-4。在图7的示例中设定4个接收孔径21-1～21-4。接收波束形成器20将接收孔径21-1内的多个振子2a的接收信号从存储器201的元件信号区域201a读出，在对各接收信号分别赋予延迟量后进行加法运算等给定的处理，由此形成接收波束25-1并算出接收线27-1的接收线信号，将其存放在存储器201内的接收线区域201b。接收线信号的算出方法之后详细说明。

同样地，对其他接收孔径21-2～21-4也同样地形成接收波束25-2～ 25-4并算出接收线27-2～27-4的接收线信号，存放到接收线区域201b。由此，关于1次发送事件，将接收线27-1～27-4的接收线信号存放到接收线区域201b。

移动控制部30通过按每个发送事件使发送孔径11的位置和接收孔径 21-1～21-4的位置在振子列200的列方向上移动，来使发送焦点(虚拟的发送元件)16以及接收焦点(虚拟的接收元件)26-1～26-4移动。这时，移动控制部30使发送元件16以及接收元件26-1～26-4的位置移动，以使得发送元件16的移动向量t与接收元件26-1等的移动向量r之差对于连续的2次发送事件不同(参考图3(a)～(c)、图4(a))。

接收波束形成器20对通过多次发送事件分别得到的接收线27-1～ 27-4的接收线信号在同一发送事件内以及发送事件间进行孔径合成处理。由此，算出在设定于被检测体4内的观测区域内的观测点处被反射等的信号强度。

<接收波束形成的延迟量>

在此，详细说明第1接收波束形成器202的延迟量。

第1接收波束形成器202如图7那样以预先确定的间隔来设定接收孔径21-1～21-4，作为接收波束形成的第1阶段。另外，将各个接收波束 25-2～25-4的接收焦点26-1～26-4设定为给定的深度(这里是与发送焦点 16相同的深度)。

第1接收波束形成器202在使接收孔径21-1～21-4内的各振子2a的接收信号分别以给定的延迟量延迟后，进行加法运算。由此，算出接收线 27-1～27-4的接收线信号。

振子2a的每个接收信号的延迟量通过(式2)给出。例如赋予给接收孔径21-1内的第i个振子2a的延迟量Di通过图8(a)所示的接收焦点 26-1与振子2a的距离Li和音速c来算出。另外，在(式2)中，max(Li) 是接收孔径21-1内的振子2a与接收焦点26-1的距离当中的最大值。

Di＝(max(Li)-Li)/c…(式2)

另外，延迟量Di不依赖于接收线27-1上的点(称作代表点)的位置，即不依赖于接收信号的接收时刻，对每个振子2a固定。

如此地，第1接收波束形成器202所进行的延迟加法运算处理由于是对振子2a所输出的接收信号按每个振子2a赋予固定的延迟量并进行加法运算的处理，因此能低成本地由小型的模拟电路或数字电路实现。

接下来，第2接收波束形成器203对多次发送事件中针对接收线 27-1～27-4分别算出的接收线信号在接收波束间以及发送波束间进行孔径合成，来作为第2阶段。由此，算出在设定于被检测体4内的观测区域内的观测点处被反射等的信号强度。

例如如图8(b)所示那样，针对经过第n个(n＝1～N)发送事件中的第m个(m＝1～M)接收焦点R_nm的接收线I_nm而得到的接收线信号包含由观测点p反射的信号值，来作为接收线I_nm的代表点Q_nm的信号值。代表点Q_nm是将发送焦点T_n和接收焦点R_nm这两者作为焦点的椭圆曲线与接收线I_nm的交点。

因而，第2接收波束形成器203通过对针对经过第1个到第N个的每个发送事件的第1个到第M个接收焦点R_nm的接收线I_nm而得到的接收线信号进行通过(式3)进行合成的孔径合成，来求取观测点p的信号。

【数学式3】

I_p＝∑_n∑_m w_nm(s)·I_nm(s)···(式3)

在(式3)中，s表征接收线I_nm上的代表点Q_nm的位置。另外，w_nm是权重，由第2接收波束形成器203赋予。

例如，能使用发送波束的中心轴与观测点p所成的角度、以及接收波束的中心轴(接收线27-1～27-4)与接收波束所成的角度来给出权重W_nm。

如此地，第2接收波束形成器203进行跨发送间n的孔径合成和跨接收间m的孔径合成。由此，能根据在第1阶段作为接收线上的接收线信号而打包的低分辨率的信号来算出每个观测点的高分辨率的信号。

图像处理部50通过将接收波束形成器20生成的观测区域内的各观测点p的信号值变换成与观测点p对应的位置的像素的像素值，来生成超声波图像。所生成的图像被显示在与图像处理部50连接的表示部3。

另外，图6的控制台70从用户接受摄像条件。

<发送元件和接收元件的移动量>

移动控制部30控制每个发送事件的发送元件(发送焦点)16的移动量和接收元件26-1～26-4的移动量，来抑制栅瓣的产生。以下详细进行说明。

在进行孔径合成的摄像方法中，若使孔径合成的口径(实际元件或虚拟元件的排列的宽度)大，就能使图像的分辨率提升。另一方面，若使接收孔径(实际接收元件或虚拟接收元件)的元件数增加，则接收信号(元件信号或接收线信号)的数据量就变大，接收波束形成器20的运算量就增加。在为了避免这样的问题而加大接收孔径且另一方面使接收元件的间距疏以使得不增加接收元件的数量的情况下，会产生栅瓣伪影。

因此，在本实施方式中，如上述那样，移动控制部30控制每个发送事件的发送元件(虚拟的发送元件)16的移动量和接收元件(虚拟的接收元件)26-1～26-4的移动量，抑制栅瓣的产生。具体地，移动控制部30 使发送元件以及接收元件的位置移动，以使得沿着振子2a的列方向的接收元件的移动向量r与发送元件的移动向量t之差对于连续的2次发送事件不同(参考图4(a))。

另外，在本实施方式中，同一发送事件中的接收元件26-1～26-4以等间隔配置，移动向量r在多个接收元件26-1～26-4中设为相同。即，移动控制部30使得保持接收元件26-1～26-4的间隔不变地移动。

进而，移动控制部30在如图9那样算出相位中心210-1～210-4时，使得在发送事件间合成的结果的相位中心的配置间隔P1(图5(a))成为振子列200接收的超声波的波长λ的1/2以下。

一般如图10(a)所示那样，在由同一振子2a重复收发来进行孔径合成的情况下(Monostatic SA)，在将发送波的传播距离和反射波的传播距离合起来的往复的传播距离的、与相邻的元件之间的相位差成为波长的倍数时，振子的回波信号彼此相互增强而产生栅瓣。因此，已知，为了在单站孔径合成中避免栅瓣，需要使元件的间隔d比λ/2小。

如非专利文献1记载的那样，由于在按每1次发送来设定多个接收焦点的SASB法中将发送焦点16作为虚拟的发送元件来设定虚拟的接收元件(接收焦点)26-1～26-4，且发送元件和接收元件是不同的振子2a，因此被称作双站孔径合成。

在此，如图10(b)那样，通过相位中心法在发送元件与接收元件的中间点(相位中心)设想虚拟的元件，已知若将从发送元件到反射点的距离设为L1，将从反射点到接收元件的距离设为L2，将从相位中心可能元件到反射点的距离设为L3，则在L3相对于相位中心与发送元件或接收元件之间的距离σ充分大时，以下的近似式成立。

L1+L2＝2*L3…(式4)

将其称作相位中心近似，通过相位中心近似，能将双站孔径合成近似成按每个发送事件从相位中心进行收发的单站(mono-static)孔径合成来处理。由此，双站的孔径合成的栅瓣的产生角度的算出虽然变得比单站的孔径合成复杂，但通过相位中心近似，能用上述的(式1)那样简便的式子算出栅瓣产生角度。若再次示出(式1)，则如下述那样。

2dsinθ＝Nλ…(式1)

即，能如图5(a)、(b)那样，将发送事件间的相位中心210-1～210-4 间隔考虑为图10(a)中的元件间距d，通过使其比λ/2小，能避免栅瓣(图 10(c))。

因此，在本实施方式中，如上述那样，移动控制部30控制每个发送事件的发送元件16的移动向量t以及接收元件26-1～26-4的移动向量r，使发送元件以及接收元件的位置移动，以使得移动向量t与移动向量r之差对于连续的2次发送事件不同(参考图4(a))。例如在图4(a)所示的具体例中，发送的移动向量t的移动量按每个发送事件是相同的移动量Δ，与此相对，接收的移动向量r的移动量按每个发送事件设定成0与2Δ的交替。

由此，作为比较例，如图4(b)以及图5(b)所示的示例那样，在使发送元件16以及接收元件26-1～26-4在每次发送时以固定的移动量Δ移动的情况下，多个发送事件间的相位中心的排列间隔P2是Δ，与此相对，如本实施方式的图4(a)以及图5(a)那样，在将接收元件26-1～ 26-4的移动量按每个发送事件设定成0与2Δ的交替的情况下，多个发送事件间的相位中心的排列间隔P1(图5(a))成为Δ/2，能使其比P2小。

通过移动控制部30控制移动量，以使得该距离P1成为超声波的波长λ的1/2以下，能抑制栅瓣。

一般，大多情况下，发送元件16的移动量Δ与振子2a(实际元件) 间距相等，且振子2a(实际元件)间距与波长λ相等或比λ小。在该情况下，发送事件间的相位中心的排列间隔P1成为λ/2以下，能避免栅瓣伪像的产生。

因而，根据本实施方式，能使用疏间距且少的数量的接收元件26-1～ 26-4来抑制数据量，并且设定大口径的接收孔径。因而，能通过孔径合成得到高分辨率的图像。

另外，在本实施方式中，预先设定接收元件26-1～26-4的间隔和每1 次发送的接收元件26-1～26-4的数量，以使得多个发送事件的合成结果是相位中心210-1～210-4在各个位置各重叠相同次数。例如在图5(a)中，每1次发送的接收元件是4个，相位中心210-1～210-4在相同位置各重叠 2次。

其中，在接收元件26-1～26-4的数量是5个等奇数的情况下，在发送事件间在相位中心重合的数量中出现2个、3个、2个、3个这样的偏差，即使相位中心的配置间隔P1是波长λ的1/2以下，也会产生因相位中心重合的数量多的位置的间隔而导致的栅瓣。为了避免这样的问题，在本实施方式中，预先设定接收元件的数量，以使得相位中心重合的数量均匀。

<移动向量的决定处理>

在此，使用图11的流程图来进一步说明移动量控制部30决定移动向量t、r的处理。

在本实施方式中，在发送元件16的移动向量t固定的情况下，通过使接收元件的移动向量r按每个发送事件不同来避免栅瓣。

移动量控制部30预先从控制部60将波长(λ)、发送元件16的移动量(Δt)、每1次发送的接收元件26-1～26-M的个数(M)、1次发送事件中的接收元件26-1～26-M的间隔(Δr)等必需的设定值读入。

首先，将避免栅瓣所需的间距d(参考图10(a))例如决定为波长λ的1/2(步骤1101)。

接下来，算出当前的发送事件的相位中心的配置。例如通过将第1次发送事件的发送元件16以及接收元件26-1～26-M空开预先确定的间隔从振子2a的排列的一端起依次配置，来决定它们的位置。根据所决定的发送元件16和接收元件26-1～26-M的位置，例如如图9那样算出第1次发送事件的相位中心210-1～210-M。使算出的第1次发送事件的相位中心210-1～210-M的位置在振子2a的排列方向上各进行之前算出的间距d的移位，来设定第2次发送事件的相位中心210-1～210-M的位置(步骤1102)。

接下来，根据从第1次发送元件16的位置移动了移动向量t(移动量Δt)的第2次发送元件16的位置、和步骤1102中设定的第2次发送事件的相位中心210-1～210-M的位置，来算出接收元件26-1～26-M的移动向量r(步骤1103)。

直到算出全部发送事件的接收元件26-1～26-M的移动向量r为止都重复步骤1102、1103。

由此，能决定每个发送事件的发送元件16和接收元件26-1～26-M的配置。移动控制部30通过使接收元件26-1～26-M以算出的移动向量r移动，使发送元件16以固定的移动向量t移动，就成为发送事件间的相位中心的排列间隔d，能避免栅瓣。

另外，移动量控制部30决定移动向量t、r的图11的流程的处理也可以按每个发送事件进行，并在下一个发送事件之前决定使发送元件16和接收元件26-1～26-M移动的移动向量t、r。另外，也可以预先针对全部发送事件决定移动向量t、r，并存放到存储器201中，移动控制部30按每个发送事件从存储器201将移动向量t、r读出并进行设定。

在本实施方式中，第1接收波束形成器202如已经说明的那样，由于处理内容是对接收信号赋予固定的延迟量并进行加法运算的处理，因此能用低成本且小型的模拟电路或数字电路等硬件来实现，但当然能通过CPU 执行存放于内置的存储器的程序而由软件来实现。

第2接收波束形成器203以及移动控制部30当然能通过CPU执行预先存放于内置的存储器的程序而由软件来实现，还能将其一部分或全部用硬件来构成。例如使用ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特定用途集成电路)那样的定制IC、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)那样的可编程IC来构成第2接收波束形成器203以及移动控制部30，并进行电路设计以使得实现其功能即可。

《第2实施方式》

使用图12来说明第2实施方式的超声波摄像装置。第2实施方式的超声波摄像装置在将第1接收波束形成器202搭载于探头2这一点上与第 1实施方式不同。

其他结构都与第1实施方式的装置相同，因此省略说明。

第1接收波束形成器202通过SASB法进行将接收信号打包来形成接收线信号的运算，该运算由于运算量少，因此所需的运算电路的规模也小。因而，能搭载于探头2。

另外，由于被打包的接收线信号的数量是接收孔径的数量，因此探头 2将比振子2a少的数量的接收线信号发送到主体的装置1即可。因而，能减少探头2与主体的装置1之间传输的数据量，能减小传输线的规模。另外，还能进行数据量少的无线下的传输。

Claims (12)

1.一种超声波摄像装置，其特征在于，具有：

发送元件，对被检测体发送超声波；

排列的多个接收元件，按所述超声波的每个发送事件接收在所述被检测体中产生的所述超声波的回波；

移动控制部，按每个所述发送事件使所述发送元件以及所述多个接收元件的位置在所述排列的方向上移动；和

接收波束形成器，将按每个所述发送事件在多个所述接收元件中得到的接收信号在多个所述接收元件间以及所述发送事件间合成，

所述移动控制部使所述发送元件以及所述接收元件的位置移动，以使得所述发送事件与其前1次发送事件之间的、表征所述发送元件的位置的移动的移动向量与表征所述接收元件的位置的移动的移动向量之差对于连续的2次所述发送事件不同。

2.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述移动控制部根据所述发送事件使所述多个接收元件的位置的移动量以及移动方向中的至少一者变化。

3.根据权利要求2所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述移动控制部按每个所述发送事件使所述发送元件的位置以预先确定的固定的移动量在固定的方向上移动。

4.根据权利要求2所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述移动控制部按每个所述发送事件将所述多个接收元件的位置的移动量交替设定成零和预先确定的值。

5.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述移动控制部设定所述发送元件的移动向量和所述多个接收元件的移动向量，以使得所述发送元件与所述多个接收元件的各自之间的中点即多个相位中心在连续的所述发送事件间的距离比使所述发送元件以及所述多个接收元件按每个所述发送事件以固定的移动向量移动的情况小。

6.根据权利要求4所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述预先确定的值是所述发送元件的所述固定的移动量的2倍的移动量。

7.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述移动控制部将所述多个接收元件的所述移动向量设定为相同。

8.根据权利要求5所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述相位中心在连续的发送事件间的距离是所述发送元件发送的超声波的波长λ的1/2以下。

9.根据权利要求5所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述移动控制部设定所述发送元件以及所述接收元件的移动向量，以使得所述多个相位中心通过所述发送事件的重复而被设定在各重叠相同次数的位置。

10.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述超声波摄像装还具有：

振子阵列，排列有实际发送以及接收超声波的振子，

所述发送元件以及所述多个接收元件是以SASB法设想的虚拟的元件，

所述发送元件被设想在所述振子阵列对所述被检测体发送的发送波束的发送焦点的位置，

所述接收元件被设想在由所述接收波束形成器对接收到所述振子阵列发送的发送波束的回波的多个所述振子所输出的接收信号进行处理而形成的接收波束的焦点的位置，

所述移动控制部通过使所述振子阵列发送的所述发送波束的发送焦点移动来使所述发送元件移动，通过使所述接收波束形成器形成的接收焦点的位置移动来使所述接收元件移动。

11.根据权利要求10所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述移动控制部通过SASB法按每1次所述发送波束的发送事件形成多个所述接收波束，在相同发送事件内的接收波束间以及/或者发送事件间对所述接收波束进行孔径合成。

12.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，

所述超声波摄像装置还具有：

超声波探头，内置有排列有实际发送以及接收超声波的振子的振子阵列，

所述接收波束形成器具有：

第1接收波束形成器，形成多个所述接收波束；和

第2接收波束形成器，对所述接收波束进行孔径合成，

所述第1接收波束形成器搭载于所述超声波探头内。

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