JP2019013454A - 超音波プローブ及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレームレートの低下を抑制しつつ、エコー信号に含まれるノイズを抑制することができる超音波プローブ及び超音波診断装を提供すること。
【解決手段】実施形態の超音波プローブは、振動素子と、位相反転処理部と、遅延処理部とを備える。振動素子は、第１超音波の反射波を受信することにより第１エコー信号を発生し、前記第１超音波の位相を反転させた超音波に相当する第２超音波の反射波を受信することにより第２エコー信号を発生する。位相反転処理部は、前記第２エコー信号の位相を反転させる。遅延処理部は、前記第１エコー信号および位相反転後の前記第２エコー信号それぞれを遅延させる。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。

アナログ形式のエコー信号に対して遅延処理を施すアナログ遅延回路を有する超音波プローブを用いて、被検体の内部状態を画像化した超音波画像を生成する超音波診断装置がある。

特開２０１４−１１３４９０号公報

本発明が解決しようとする課題は、フレームレートの低下を抑制しつつ、エコー信号に含まれるノイズを抑制することができる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することである。

実施形態の超音波プローブは、振動素子と、位相反転処理部と、遅延処理部とを備える。振動素子は、第１超音波の反射波を受信することにより第１エコー信号を発生し、前記第１超音波の位相を反転させた超音波に相当する第２超音波の反射波を受信することにより第２エコー信号を発生する。位相反転処理部は、前記第２エコー信号の位相を反転させる。遅延処理部は、前記第１エコー信号および位相反転後の前記第２エコー信号それぞれを遅延させる。

図１は、実施形態に係る超音波診断装置の構成の一例を説明するための図である。 図２は、実施形態に係る超音波プローブの構成の一例を説明するための図である。 図３は、実施形態に係るアナログ遅延回路の構成の一例を説明するための図である。 図４は、実施形態に係る複数の書き込み用制御信号、及び、複数の読み出し用制御信号の一例を示す図である。 図５は、エコー信号又は加算信号に重畳されるノイズ成分の一例を説明するための図である。 図６は、エコー信号及び加算信号にノイズ成分が重畳される理由の一例について説明するための図である。 図７は、パルスインバージョンと称される手法の一例について説明するための図である。 図８は、周期性を起因とするノイズ成分を低減するための処理の一例を説明するための図である。 図９は、実施形態に係る位相反転処理回路の構成の一例を示す図である。 図１０は、第２エコー信号が、位相反転処理回路に入力される場合の一例について説明するための図である。 図１１は、Ｂモード処理回路の構成の一例を示す図である。 図１２は、実施形態に係る超音波診断装置で実行される各種の処理の流れの一例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、超音波プローブ及び超音波診断装置の実施形態を詳細に説明する。

（実施形態）
まず、実施形態に係る超音波プローブが適用された超音波診断装置の構成の一例について説明する。図１は、実施形態に係る超音波診断装置１００の構成の一例を説明するための図である。図１に示すように、実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。

超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱自在に接続される。超音波プローブ１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る。そして、反射された超音波は、エコー（反射波）として超音波プローブ１で受信される。エコーは、超音波プローブ１でエコー信号に変換される。エコー信号の振幅は、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エコー信号は、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、エコー信号は、超音波プローブ１で加算信号に変換されて出力される。超音波プローブ１は、コンベックス型でもセクタ型でもよく、様々なタイプの超音波プローブを超音波プローブ１として用いることができる。

なお、超音波プローブ１は、後述する複数の振動素子２１（図２参照）を備えている。複数の振動素子２１は、ラテラル方向及びエレベーション方向に沿って２次元的に配置されており、複数のサブアレイに分割されている。なお、サブアレイとは、例えば、複数の振動素子２１を、所定数の振動素子２１ごとのグループに分けた場合の各グループに属する振動素子２１の配置を指す。１つのサブアレイは、所定数の振動素子２１で構成されている。以下、１つのサブアレイが、４個の振動素子２１で構成されている場合について説明するが、１つのサブアレイを構成する振動素子２１の数はこれに限定されない。例えば、１つのサブアレイは、１６個又は２５個の振動素子２１で構成されていてもよい。超音波プローブ１の構成については後述する。

モニタ２は、超音波診断装置１００のユーザが入力装置３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１０において生成された超音波画像等を表示したりする。

入力装置３は、トラックボール、スイッチ、ダイヤル、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、ジョイスティック等により実現される。入力装置３は、超音波診断装置１００のユーザからの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して、受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、入力装置３は、超音波プローブ１を制御するための各種設定要求を受け付けて、装置本体１０に転送する。

装置本体１０は、超音波プローブ１による超音波の送信、及び、超音波プローブ１によるエコーの受信を制御する。そして、装置本体１０は、超音波プローブ１から送信される加算信号に基づいて、超音波画像を生成する。装置本体１０は、図１に示すように、送受信回路１１と、Ｂモード処理回路１２と、ドプラ処理回路１３と、画像生成回路１４と、記憶回路１５と、制御回路１６とを有する。

送受信回路１１は、制御回路１６による制御を受けて、超音波プローブ１と装置本体１０との間で各種データ等の送受信を行う。例えば、送受信回路１１は、超音波プローブ１に、後述する各送信回路２３が送信する駆動信号の振幅の値を送信する。

また、送受信回路１１は、超音波プローブ１に、超音波プローブ１から送信される超音波に対する遅延量を送信する。具体例を挙げて説明すると、送受信回路１１は、各振動素子２１が出力（送信）する超音波に対する遅延量を送信する。

また、送受信回路１１は、エコー信号に対する遅延量を送信する。具体例を挙げて説明すると、送受信回路１１は、各振動素子２１が送信するエコー信号に対する遅延量を送信する。

また、送受信回路１１は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器と受信ビームフォーマとを有する。送受信回路１１が超音波プローブ１から出力されたサブアレイごとのアナログ形式の加算信号を受信すると、まず、Ａ／Ｄ変換器が、アナログ形式の加算信号をデジタル形式の加算信号に変換する。受信ビームフォーマは、サブアレイごとのデジタル形式の加算信号に対して整相加算処理を行ってエコーデータを生成する。そして、受信ビームフォーマは、生成したエコーデータをＢモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３に送信する。

Ｂモード処理回路１２は、送受信回路１１から出力されたエコーデータを受信する。そして、Ｂモード処理回路１２は、受信したエコーデータに対して対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。Ｂモード処理回路１２は、例えば、プロセッサにより実現される。

また、Ｂモード処理回路１２０は、高調波成分を映像化するハーモニックイメージングを行なうための信号処理を行なう。ハーモニックイメージングとしては、例えば、組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue Harmonic Imaging）が挙げられる。Ｂモード処理回路１２の構成については後述する。

ドプラ処理回路１３は、送受信回路１１から出力されたエコーデータを受信する。そして、ドプラ処理回路１３は、受信したエコーデータから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。ドプラ処理回路１３は、例えば、プロセッサにより実現される。

画像生成回路１４は、Ｂモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３が生成したデータから超音波画像を生成する。すなわち、画像生成回路１４は、Ｂモード処理回路１２が生成したＢモードデータからエコーの強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像生成回路１４は、ドプラ処理回路１３が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。画像生成回路１４は、例えば、プロセッサにより実現される。

記憶回路１５は、例えば、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、光ディスク等により実現される。例えば、記憶回路１５は、画像生成回路１４が生成した超音波画像を記憶する。また、記憶回路１５は、Ｂモード処理回路１２やドプラ処理回路１３が生成したデータを記憶してもよい。

また、記憶回路１５は、超音波送受信、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。

制御回路１６は、超音波診断装置１００の処理全体を制御する。例えば、制御回路１６は、入力装置３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１５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、送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３及び画像生成回路１４の処理を制御する。また、制御回路１６は、記憶回路１５が記憶する超音波画像や、記憶回路１５が記憶する各種画像、又は、画像生成回路１４による処理を行なうためのＧＵＩ、画像生成回路１４の処理結果等を表示するようにモニタ２を制御する。

例えば、制御回路１６は、駆動信号の振幅の値を超音波プローブ１に送信するように、送受信回路１１を制御する。また、制御回路１６は、超音波プローブ１から送信される超音波に対する遅延量を超音波プローブ１に送信するように、送受信回路１１を制御する。また、制御回路１６は、エコー信号に対する遅延量を超音波プローブ１に送信するように、送受信回路１１を制御する。制御回路１６は、例えば、プロセッサにより実現される。

なお、上記説明において用いた「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）、又は、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１５に保存されたプログラムを読み出し、読み出し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１５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、読み出したプログラムを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。

次に、図２を参照して、実施形態に係る超音波プローブ１の構成の一例について説明する。図２は、実施形態に係る超音波プローブ１の構成の一例を説明するための図である。なお、図２では、１つのサブアレイに対応する構成の一例が示されており、その他のサブアレイに対応する構成については、図示が省略されている。

図２に示すように、超音波プローブ１は、振動素子２１、送受信スイッチ（Ｔ／Ｒ（Transmission/Reception）スイッチ）２２、送信回路２３、位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路（加算器）２６、出力バッファ２７、デジタル制御回路２８、電源回路２９及び配線３０を備える。

実施形態では、超音波プローブ１は、１つのサブアレイに対して、４個の送受信スイッチ２２、４個の送信回路２３、４個の位相反転処理回路２４、４個のアナログ遅延回路２５、１個の加算回路２６、１個の出力バッファ２７、１個の電源回路２９及び１個の配線３０を備える。超音波プローブ１は、１つのサブアレイに対応する、これらの構成要素を、全てのサブアレイ分だけ備える。

実施形態では、１つの振動素子２１に対して１つのチャンネルが割り当てられ、チャンネルごとに、送受信スイッチ２２、送信回路２３、位相反転処理回路２４及びアナログ遅延回路２５が設けられる。すなわち、送受信スイッチ２２、送信回路２３、位相反転処理回路２４及びアナログ遅延回路２５は、振動素子２１毎に設けられる。

一方、加算回路２６、出力バッファ２７、デジタル制御回路２８、電源回路２９及び配線３０は、チャンネルごとではなく、１つのサブアレイに対して１つ設けられる。

振動素子２１は、送信回路２３から供給される駆動信号３１に基づいて、被検体Ｐに超音波を送信する。また、振動素子２１は、超音波のエコーを受信すると、受信したエコーをエコー信号に変換して送受信スイッチ２２に送信する。

送受信スイッチ２２は、デジタル制御回路２８による制御を受けて、各種のスイッチング動作を行う。例えば、送受信スイッチ２２は、送信回路２３から送信された駆動信号３１を振動素子２１に送信する。矢印Ｔｘは、駆動信号３１が流れる方向を模式的に示す。

また、送受信スイッチ２２は、振動素子２１から送信されたエコー信号を位相反転処理回路２４に送信する。矢印Ｒｘは、エコー信号が流れる方向を示す。

送信回路２３は、デジタル制御回路２８による制御を受けて、超音波走査を超音波プローブ１に実行させる。例えば、送信回路２３は、駆動信号３１を生成する。そして、送信回路２３は、生成した駆動信号３１に対して所定の遅延処理を実行する。例えば、送信回路２３は、デジタル制御回路２８による制御を受けて、振動素子２１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遅延量を、駆動信号３１に対して与える遅延処理を実行する。ここで、駆動信号３１に与える遅延量は、デジタル制御回路２８から出力された制御信号により示される。

そして、送信回路２３は、所定の遅延処理が実行された駆動信号３１を、送受信スイッチ２２に送信することにより、対応する振動素子２１に駆動信号を供給する。ここで、送信回路２３は、デジタル制御回路２８から出力された制御信号が示す振幅となるように、振幅が調整された駆動信号３１を振動素子２１に出力する。

また、送信回路２３は、組織ハーモニックイメージングを行う場合に、第１超音波と、第１超音波の位相を反転させた超音波に相当する第２超音波とを１組の超音波として送信する超音波走査を超音波プローブ１に実行させる。

具体例を挙げて説明すると、送信回路２３は、第１超音波を送信させる駆動信号を振動素子２１に送信した後に、第２超音波を送信させる駆動信号を振動素子２１に送信する。これにより、振動素子２１は、第１超音波のエコーを受信することにより第１エコー信号を発生する。また、振動素子２１は、第２超音波のエコーを受信することにより第２エコー信号を発生する。

位相反転処理回路２４は、組織ハーモニックイメージングを行う場合には、第１エコー信号及び第２エコー信号のうち、第２エコー信号の位相を反転させる。そして、位相反転処理回路２４は、第１エコー信号及び位相が反転された第２エコー信号の振幅を増幅する。すなわち、位相反転処理回路２４は、第１エコー信号及び第２エコー信号を増幅する。そして、位相反転処理回路２４は、増幅された第１エコー信号及び増幅された第２エコー信号をアナログ遅延回路２５に送信する。位相反転処理回路２４は、位相反転処理部の一例である。

また、通常の超音波走査の場合には、位相反転処理回路２４は、エコー信号３２の位相を反転させずに、エコー信号３２を増幅し、増幅されたエコー信号３２をアナログ遅延回路２５に送信する。なお、図２に示すように、複数のエコー信号３２は、時間的に異なるタイミングで、複数の位相反転処理回路２４から送信される。位相反転処理回路２４の構成については後述する。

アナログ遅延回路２５は、アナログ回路であり、エコー信号を受信すると、受信したエコー信号に対して、受信指向性を決定するのに必要な遅延量を与える遅延処理を実行する。なお、遅延処理が実行されるエコー信号には、上述した第１エコー信号及び第２エコー信号が含まれる。そして、アナログ遅延回路２５は、遅延処理が実行されたエコー信号３３を加算回路２６に送信する。これにより、図２に示すように、複数のエコー信号３３は、時間的に略同一のタイミングで複数のアナログ遅延回路２５から出力される。ここで、エコー信号に対して与えられる遅延量は、デジタル制御回路２８から出力される制御信号が示す遅延量となる。アナログ遅延回路２５は、遅延処理部の一例である。

加算回路２６は、この加算回路２６に対応するサブアレイを構成する複数の振動素子２１（本実施形態では、例えば、４個の振動素子２１）から出力され、かつ、遅延された複数のエコー信号３３を加算する加算処理を実行する。そして、加算回路２６は、加算処理が実行された結果得られた１つの信号（加算信号）３４を、出力バッファ２７を介して装置本体１０に出力する。加算回路２６は、エコー信号３３を用いた加算処理により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。この加算処理は、サブアレイ内のチャンネルに対して行われるため、超音波プローブ１内の加算処理により実現される加算機能をサブアレイ・ビームフォーマと呼ぶことがある。

例えば、組織ハーモニックイメージングを行う場合には、加算回路２６は、遅延後の複数の第１エコー信号を加算することで第１加算信号を発生（生成）する。また、加算回路２６は、位相反転および遅延後の複数の第２エコー信号を加算することで第２加算信号を発生する。そして、加算回路２６は、出力バッファ２７を介して、第１加算信号及び第２加算信号を出力する。なお、複数の第１のエコー信号及び複数の第２エコー信号は、複数（４つ）の振動素子２１に対応する。加算回路２６は、加算部の一例である。

デジタル制御回路２８は、送受信スイッチ２２、送信回路２３、位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路２６及び出力バッファ２７の動作を制御する。デジタル制御回路２８は、制御部の一例である。以下、送受信スイッチ２２、送信回路２３、位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路２６及び出力バッファ２７を総称して、制御対象回路と称する場合がある。

デジタル制御回路２８は、制御対象回路に、各種の制御信号を送信することにより、制御対象回路を制御する。

例えば、デジタル制御回路２８は、レジスタを備える。デジタル制御回路２８は、送受信回路１１を介して、制御回路１６から送信された各送信回路２３が送信する駆動信号の振幅の値を受信すると、受信した各送信回路２３が送信する駆動信号の振幅の値をレジスタに格納する。

また、デジタル制御回路２８は、送受信回路１１を介して、制御回路１６から送信された、各振動素子２１が送信する超音波に対する遅延量を受信すると、受信した各振動素子２１が送信する超音波に対する遅延量をレジスタに格納する。

また、デジタル制御回路２８は、送受信回路１１を介して、制御回路１６から送信された各振動素子２１が送信するエコー信号の遅延量を受信すると、受信した各振動素子２１が送信するエコー信号の遅延量をレジスタに格納する。

そして、デジタル制御回路２８は、レジスタに記憶された各送信回路２３が出力する駆動信号の振幅の値を取得する。そして、デジタル制御回路２８は、各送信回路２３に対して、対応する振幅の値を示す制御信号を出力する。これにより、各送信回路２３は、デジタル制御回路２８から出力された制御信号が示す振幅となるように、駆動信号を増幅または減衰させた上で、振幅が調整された駆動信号を振動素子２１に出力する。

また、デジタル制御回路２８は、レジスタに記憶された各振動素子２１が送信する超音波に対する遅延量を取得する。そして、デジタル制御回路２８は、各振動素子２１に対応する各送信回路２３に対して、超音波に対する遅延量を示す制御信号を出力する。これにより、各送信回路２３は、駆動信号に対して、デジタル制御回路２８から出力された制御信号が示す遅延量を与える遅延処理を実行し、遅延処理が実行された駆動信号を振動素子２１に出力する。

また、デジタル制御回路２８は、レジスタに記憶された各振動素子２１が送信するエコー信号に対する遅延量を取得する。そして、デジタル制御回路２８は、各振動素子２１に対応する各アナログ遅延回路２５に対して、エコー信号の遅延量を示す制御信号を出力する。これにより、各アナログ遅延回路２５は、位相反転処理回路２４から出力されたエコー信号に対して、デジタル制御回路２８から出力された制御信号が示す遅延量を与える遅延処理を実行し、遅延処理が実行されたエコー信号を加算回路２６に送信する。

配線３０は、電源回路２９から供給される電力を伝達する。配線３０は、電源回路２９、位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路２６及び出力バッファ２７を接続する。

電源回路２９は、配線３０を介して、位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路２６及び出力バッファ２７に電力を供給する。例えば、電源回路２９は、配線３０を介して、位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路２６及び出力バッファ２７を動作させる電圧を、位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路２６及び出力バッファ２７に印加することで、電力を供給する。

次に、図３を参照して、実施形態に係るアナログ遅延回路２５の構成の一例について説明する。図３は、実施形態に係るアナログ遅延回路２５の構成の一例を説明するための図である。

図３に示すアナログ遅延回路２５は、エコー信号を、ある周期でサンプリングし、複数のサンプル時点でのエコー信号のそれぞれを記憶する。そして、アナログ遅延回路２５は、サンプリングされ記憶されたエコー信号のそれぞれを遅延時間に対応するタイミングで順次読み出し、再び連続したエコー信号として加算回路２６に送信する。

図３に示すように、アナログ遅延回路２５は、複数の書き込み用スイッチ４０＿１〜４０＿ｎ（ｎは、２以上の自然数）と、メモリ素子としての複数のキャパシタ（コンデンサ）４１＿１〜４１＿ｎと、複数の読み出し用スイッチ４２＿１〜４２＿ｎと、エコー信号入力端子４３と、エコー信号出力端子４４とを備える。

書き込み用スイッチ４０＿ｋ（ｋ＝１，２，・・・ｎ）の一端は、エコー信号入力端子４３に接続されている。

エコー信号入力端子４３は、位相反転処理回路２４に接続されている。エコー信号入力端子４３には、模式的に矢印５０により示されるように、位相反転処理回路２４からのエコー信号が入力される。

書き込み用スイッチ４０＿ｋの他端は、キャパシタ４１＿ｋの一端に接続されている。キャパシタ４１＿ｋの他端は、グランドに接地されている。

読み出し用スイッチ４２＿ｋの一端は、キャパシタ４１＿ｋの一端に接続されている。読み出し用スイッチ４２＿ｋの他端は、エコー信号出力端子４４に接続されている。

エコー信号出力端子４４は、加算回路２６に接続されている。模式的に矢印５１により示されるように、エコー信号出力端子４４から、遅延されたエコー信号が加算回路２６に出力される。

また、書き込み用スイッチ４０＿ｋは、制御信号入力端子４５＿ｋを備える。

制御信号入力端子４５＿ｋは、デジタル制御回路２８に接続されている。制御信号入力端子４５＿ｋには、デジタル制御回路２８から、書き込み用の制御信号（書き込み用制御信号）が入力される。

複数の書き込み用スイッチ４０＿１〜４０＿ｎのそれぞれは、書き込み用制御信号に応じて、エコー信号をサンプリングし、各サンプル時点での各エコー信号を、複数のキャパシタ４１＿１〜４１＿ｎのそれぞれに書き込む。これにより、複数のキャパシタ４１＿１〜４１＿ｎのそれぞれは、サンプリングされたエコー信号のそれぞれを記憶する。

また、読み出し用スイッチ４２＿ｋは、制御信号入力端子４６＿ｋを備える。

制御信号入力端子４６＿ｋは、デジタル制御回路２８に接続されている。制御信号入力端子４６＿ｋには、デジタル制御回路２８から、読み出し用の制御信号（読み出し用制御信号）が入力される。

複数の読み出し用スイッチ４２＿１〜４２＿ｎのそれぞれは、読み出し用制御信号に応じて、複数のキャパシタ４１＿１〜４１〜ｎのそれぞれにサンプリングされ書き込まれた（記憶された）エコー信号を読み出し、読み出されたエコー信号を出力する。

次に、図４を参照して、実施形態に係る書き込み用制御信号及び読み出し用制御信号の一例について説明する。図４は、実施形態に係る複数の書き込み用制御信号４７＿１〜４７＿ｎ、及び、複数の読み出し用制御信号４８＿１〜４８＿ｎの一例を示す図である。

書き込み用制御信号４７＿ｋは、制御信号入力端子４５＿ｋに入力される。書き込み用スイッチ４０＿ｋは、書き込み用制御信号４７＿ｋがオン（ハイレベル）を示す期間、エコー信号入力端子４３とキャパシタ４１＿ｋとの間を導通させる。すなわち、書き込み用スイッチ４０＿ｋは、エコー信号入力端子４３とキャパシタ４１＿ｋとの間を電気的に接続させる。

また、書き込み用スイッチ４０＿ｋは、書き込み用制御信号４７＿ｋがオフ（ローレベル）を示す期間、エコー信号入力端子４３とキャパシタ４１＿ｋとの間の電気的な接続を遮断する。

これにより、キャパシタ４１＿ｋは、書き込み用制御信号４７＿ｋがオンを示す期間、電荷を蓄積する。すなわち、キャパシタ４１＿ｋは、エコー信号入力端子４３に入力されたエコー信号のうち、書き込み用制御信号４７＿ｋがオンを示す期間のエコー信号をサンプリングし、サンプリングされたエコー信号を記憶する。

また、キャパシタ４１＿ｋは、書き込み用制御信号４７＿ｋがオフを示す期間のエコー信号を記憶しない。

複数の書き込み用制御信号４７＿１〜４７＿ｎでは、オンを示す状態が、次々に、略連続的に切り替わっている。このため、アナログ遅延回路２５では、模式的に矢印５２（図３参照）により示されるように、エコー信号が、ある周期でサンプリングされ、各サンプル時点でのエコー信号のそれぞれが、キャパシタ４１＿１〜４１＿ｎのそれぞれに記憶される。

また、複数の書き込み用制御信号４７＿１〜４７＿ｎは、所定の周期Ｔ１で、オンを示す状態となる。そして、書き込み用制御信号４７＿ｎがオンを示す状態となった後に、再び、書き込み用制御信号４７＿１がオンを示す状態となる。そして、再び、複数の書き込み用制御信号４７＿１〜４７＿ｎで、オンを示す状態が、次々に、略連続的に切り替わる。

このため、アナログ遅延回路２５では、模式的に矢印５３（図３参照）により示されるように、キャパシタ４１＿ｎに、サンプリングされたエコー信号が記憶されると、キャパシタ４１＿ｎに記憶されたエコー信号（サンプリングされたエコー信号）以降の複数のサンプル時点でのエコー信号のそれぞれが、キャパシタ４１＿１〜４１＿ｎのそれぞれに上書きされて記憶される。そして、アナログ遅延回路２５では、このような記憶動作が、繰り返される。

読み出し用制御信号４８＿ｋは、制御信号入力端子４６＿ｋに入力される。読み出し用スイッチ４２＿ｋは、読み出し用制御信号４８＿ｋがオンを示す期間、エコー信号出力端子４４とキャパシタ４１＿ｋとの間を導通させる。すなわち、読み出し用スイッチ４２＿ｋは、エコー信号出力端子４４とキャパシタ４１＿ｋとの間を電気的に接続させる。

また、読み出し用スイッチ４２＿ｋは、読み出し用制御信号４８＿ｋがオフを示す期間、エコー信号出力端子４４とキャパシタ４１＿ｋとの間の電気的な接続を遮断する。

これにより、キャパシタ４１＿ｋは、読み出し用制御信号４８＿ｋがオンを示す期間、電荷を放出する。すなわち、読み出し用スイッチ４２＿ｋは、キャパシタ４１＿ｋにサンプリングされ記憶されたエコー信号を読み出し、読み出されたエコー信号をエコー信号出力端子４４から出力する。

なお、キャパシタ４１＿ｋは、読み出し用制御信号４８＿ｋがオフを示す期間、サンプリングされたエコー信号を記憶し続ける。

読み出し用制御信号４８＿ｋでは、オンを示す状態が、書き込み用制御信号４７＿ｋのオンを示す状態から所定の遅延時間Ｔ２だけ遅れて現れる。これにより、キャパシタ４１＿ｋに、サンプリングされ記憶されたエコー信号は、キャパシタ４１＿ｋに記憶されてから所定の遅延時間Ｔ２後に読み出される。なお、遅延時間Ｔ２は、アナログ遅延回路２５毎に固有の値である。

また、複数の読み出し用制御信号４８＿１〜４８＿ｎでは、オンを示す状態が、次々に、略連続的に切り替わっている。このため、アナログ遅延回路２５では、模式的に矢印５４（図３参照）により示されるように、複数のサンプリングされたエコー信号のそれぞれが、キャパシタ４１＿１〜４１＿ｎのそれぞれから読み出される。

また、複数の読み出し用制御信号４８＿１〜４８＿ｎでは、複数の書き込み用制御信号４７＿１〜４７＿ｎと同様に、所定の周期Ｔ１で、オンを示す状態となる。そして、読み出し用制御信号４８＿ｎがオンを示す状態となった後に、再び、読み出し用制御信号４８＿１がオンを示す状態となる。そして、再び、複数の読み出し用制御信号４８＿１〜４８＿ｎで、オンを示す状態が、次々に、略連続的に切り替わる。

このため、アナログ遅延回路２５では、キャパシタ４１＿ｎから、サンプリングされたエコー信号が読み出されると、キャパシタ４１＿ｎから読み出されたエコー信号以降の複数のサンプル時点でのエコー信号のそれぞれが、キャパシタ４１＿１〜４１＿ｎのそれぞれから読み出される。そして、アナログ遅延回路２５では、このような読み出し動作が、繰り返される。

ここで、周期Ｔ１は、複数のキャパシタ４１＿１〜４１＿ｎの個数に応じた値である。なお、複数のキャパシタ４１＿１〜４１＿ｎの個数は、アナログ遅延回路２５で行われる遅延処理での最大遅延量に応じた値である。このため、周期Ｔ１は、アナログ遅延回路２５で行われる遅延処理での最大遅延量に応じた値であるともいえる。

上述したように、書き込み用制御信号４７＿ｋ及び読み出し用制御信号４８＿ｋは、オンを示す状態を周期Ｔ１で繰り返す周期性を有する。このような書き込み用制御信号４７＿ｋ及び読み出し用制御信号４８＿ｋの周期性により、エコー信号及び加算信号に、設計上意図されない周波数成分（スプリアス）がノイズ成分として重畳されてしまう。このようなノイズは、例えば、周期ノイズとも称される。

例えば、アナログ遅延回路２５に配線３０を介して接続されている位相反転処理回路２４から出力されるエコー信号に、ノイズ成分が重畳されてしまう。また、アナログ遅延回路２５に配線３０を介して接続されている加算回路２６及び出力バッファ２７から出力される加算信号にも、ノイズ成分が重畳されてしまう。また、アナログ遅延回路２５から出力されるエコー信号にも、ノイズ成分が重畳されてしまう。このようなノイズ成分は、超音波画像上の虚像となる。

図５は、エコー信号又は加算信号に重畳されるノイズ成分の一例を説明するための図である。図５は、エコー信号又は加算信号を周波数解析した結果を示す。横軸は、周波数を示し、縦軸は、振幅を示す。

図５に示すように、矢印５６が示す基本周波数（１／Ｔ１）の成分には、ノイズ成分が含まれている。また、矢印５７〜５９が示す基本周波数の倍数（（２／Ｔ１）、（３／Ｔ１）、（４／Ｔ１））にも、ノイズ成分が含まれている。

ここで、図６を参照して、エコー信号及び加算信号にノイズ成分が重畳される理由の一例について説明する。図６は、エコー信号及び加算信号にノイズ成分が重畳される理由の一例について説明するための図である。図６では、超音波プローブ１を構成する要素の一部が模式的に示されている。

図６に示すように、配線３０は、配線３０ａと配線３０ｂとを備える。配線３０ａは、電源回路２９、位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路２６及び出力バッファ２７に接続されている。配線３０ｂは、位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路２６、出力バッファ２７及びグランド１０１に接続されている。

図６には、電源回路２９により位相反転処理回路２４、アナログ遅延回路２５、加算回路２６及び出力バッファ２７に印加される電圧（電源電圧）の大きさと時間との関係を模式的に示す波形６１が示されている。また、グランド電圧の大きさと時間との関係を模式的に示す波形６２が示されている。このような波形６１及び波形６２は、例えば、オシロスコープにより得られる。

電源電圧及びグランド電圧は、一定であることが好ましい。しかしながら、上述した周期性により、アナログ遅延回路２５が、波形６１に示すように、電源電圧の値を変動させる。同様の理由で、アナログ遅延回路２５が、波形６２に示すように、グランド電圧の値を変動させる。すなわち、周期性により、アナログ遅延回路２５が、電源電圧及びグランド電圧を電気的にゆらす。

このようにして、電源回路２９により印加される電圧の値が変動されると、位相反転処理回路２４及びアナログ遅延回路２５から出力されるエコー信号には、周期的に、ノイズ成分が重畳される。また、加算回路２６及び出力バッファ２７から出力されるエコー信号にも、周期的に、ノイズ成分が重畳される。

すなわち、周期性を起因とするノイズの発生源としては、アナログ遅延回路２５が直接的な発生源であり、位相反転処理回路２４、加算回路２６及び出力バッファ２７が間接的な発生源といえる。

ここで、パルスインバージョン（パルスサブトラクション）と称される手法を用いた組織ハーモニックイメージングを行う場合には、ノイズ成分が強調される。パルスインバージョンと称される手法では、基本波成分が抑えられるとともに、二次高調波成分が強調される画像信号が映像化に用いられる。図７は、パルスインバージョンと称される手法の一例について説明するための図である。

例えば、パルスインバージョン法では、図７に示すように、第１エコー信号２００がプリアンプ２０１により増幅される。そして、増幅された第１エコー信号２００が、アナログ遅延回路２０２により遅延される。そして、遅延された複数の第１エコー信号２００が、加算回路２０３により加算されて、１つの信号（第１加算信号）２０５となる。そして、第１加算信号２０５が、出力バッファ２０４から出力される。

第２エコー信号２０６についても、プリアンプ２０１、アナログ遅延回路２０２及び加算回路２０３により、同様の処理が施されて、出力バッファ２０４から、第２加算信号２０７が出力される。

第１加算信号２０５には、上述した周期性を原因とするノイズ成分２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃが重畳される。また、第２加算信号２０７には、上述した周期性を原因とするノイズ成分２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃが重畳される。ここで、ノイズ成分２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ及びノイズ成分２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃは、同位相である。

そして、加算回路（加算器）２０８により、第１加算信号２０５と第２加算信号２０７とが加算されて画像信号２０９が生成される。ここで、ノイズ成分２０５ａ及びノイズ成分２０７ａは、同位相であるため、画像信号２０９には、ノイズ成分２０５ａとノイズ成分２０７ａとが加算された結果であるノイズ成分２０９ａが重畳される。同様の理由で、画像信号２０９には、ノイズ成分２０５ｂとノイズ成分２０７ｂとが加算された結果であるノイズ成分２０９ｂ、及び、ノイズ成分２０５ｃとノイズ成分２０７ｃとが加算された結果であるノイズ成分２０９ｃが重畳される。ノイズ成分２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃは、強調されたノイズ成分である。

したがって、パルスインバージョンと称される手法を用いたハーモニックイメージングでは、周期性を起因とするノイズ成分が強調される。

また、周期性を起因とするノイズ成分を低減するために、以下で説明する処理を行うことも考えられる。図８は、周期性を起因とするノイズ成分を低減するための処理の一例を説明するための図である。

図８には、第１エコー信号２００、第２エコー信号２０６、キャンセル用信号２１０及び画像信号２１１が示されている。図８において、横軸は、時間を示し、縦軸は、振幅を示す。

キャンセル用信号２１０は、超音波プローブの振動素子が、超音波を送信せずに出力するエコー信号である。すなわち、キャンセル用信号２１０は、超音波のエコーを受信せずに出力するエコー信号である。

そして、超音波プローブは、以下の式（１）により、映像化に用いられる画像信号２１１を算出する。

なお、式（１）において、「ＴＲ１」は、第１エコー信号２００を示し、「ＴＲ２」は、第２エコー信号２０６を示し、「Ｎｏｉｓｅ」は、キャンセル用信号２１０を示し、「ＶＳ」は、画像信号２１１を示す。なお、式（１）において、「＊」は、乗算記号を示す。

図８に示すように、第１エコー信号２００に重畳されたノイズ２００ａ及び第２エコー信号２０６に重畳されたノイズ２０６ａが、キャンセル用信号２１０に重畳されたノイズ２１０ａにより、画像信号２１１では、抑制されている。このように、画像信号２１１では、上述した周期性を起因とするノイズ成分が低減される。

しかしながら、１つの画像信号を生成する際に、第１エコー信号２００と第２エコー信号２０６とを加算することに加えて、その加算結果からキャンセル用信号２１０を減じる減算を行う必要がある。すなわち、１枚の超音波画像を生成する際に、加減算処理を２回行う必要がある。このため、フレームレートが低下する虞がある。

なお、式（１）に示すように、「ＴＲ１」、「ＴＲ２」及び「Ｎｏｉｓｅ」の３つの信号（エコー信号）が加減算される。例えば、加減算される信号の個数を「ｓ」とすると、周期性を起因とするノイズ以外のランダム性のノイズの量は、「ｓ^１／２」に比例する。このため、式（１）を用いて周期性を起因とするノイズを抑制する場合には、「ＴＲ１」と「ＴＲ２」を加算する場合を基準とすると、ランダム性のノイズの量が、「（３／２）^１／２」倍となり、増加する。

そこで、実施形態に係る超音波診断装置１００では、フレームレートの低下を抑制しつつ、エコー信号及び加算信号に含まれるノイズを抑制することができるように、構成されている。

図９は、実施形態に係る位相反転処理回路２４の構成の一例を示す図である。図９に示すように、位相反転処理回路２４は、スイッチ７１、７２と、位相反転−増幅回路７３と、差動−シングルエンド変換回路７４とを備える。

スイッチ７１は、端子７５〜７７を備える。端子７５は、グランドに接地されている。端子７６は、送受信スイッチ２２に接続されている。端子７７は、位相反転−増幅回路７３に接続されている。具体的には、端子７７は、後述する抵抗８２を介して、後述する完全差動アンプ８１の正相入力端子８１ａに接続されている。

スイッチ７１は、デジタル制御回路２８による制御を受けて、端子７６と端子７７との間を導通させる第１導通状態、及び、端子７５と端子７７との間を導通させる第２導通状態のいずれかの導通状態に切り替える。

第１導通状態では、送受信スイッチ２２からのエコー信号が、位相反転−増幅回路７３に入力される。一方、第２導通状態では、後述する抵抗８２を介して、後述する完全差動アンプ８１の正相入力端子８１ａがグランドに接地される。また、第２導通状態では、送受信スイッチ２２からのエコー信号が、スイッチ７１を経由して位相反転−増幅回路７３に入力されない。

スイッチ７２は、端子７８〜８０を備える。端子７８は、グランドに接地されている。端子７９は、送受信スイッチ２２に接続されている。端子８０は、位相反転−増幅回路７３に接続されている。具体的には、端子８０は、後述する抵抗８４を介して、後述する完全差動アンプ８１の逆相入力端子８１ｂに接続されている。

スイッチ７２は、デジタル制御回路２８による制御を受けて、端子７９と端子８０との間を導通させる第３導通状態、及び、端子７８と端子８０との間を導通させる第４導通状態のいずれかの導通状態に切り替える。

第３導通状態では、送受信スイッチ２２からのエコー信号が、位相反転−増幅回路７３に入力される。一方、第４導通状態では、後述する抵抗８４を介して、後述する完全差動アンプ８１の逆相入力端子８１ｂがグランドに接地される。また、第４導通状態では、送受信スイッチ２２からのエコー信号が、スイッチ７２を経由して位相反転−増幅回路７３に入力されない。

位相反転−増幅回路７３は、完全差動アンプ８１と、抵抗８２〜８５とを備えている。完全差動アンプ８１は、正相（非反転）入力端子８１ａと、逆相（反転）入力端子８１ｂと、逆相出力端子８１ｃと、正相出力端子８１ｄとを備える。

抵抗８２の一端は、端子７７に接続されている。抵抗８２の他端は、正相入力端子８１ａに接続されている。抵抗８３の一端は、正相入力端子８１ａに接続されている。抵抗８３の他端は、逆相出力端子８１ｃに接続されている。

抵抗８４の一端は、端子８０に接続されている。抵抗８４の他端は、逆相入力端子８１ｂに接続されている。抵抗８５の一端は、逆相入力端子８１ｂに接続されている。抵抗８５の他端は、正相出力端子８１ｄに接続されている。

差動−シングルエンド変換回路７４は、差動信号をシングルエンド信号に変換する。差動−シングルエンド変換回路７４は、オペアンプ８６と、抵抗８７〜９０とを備える。

オペアンプ８６は、逆相入力端子８６ａと、正相入力端子８６ｂと、出力端子８６ｃとを備える。抵抗８７の一端は、逆相出力端子８１ｃに接続されている。抵抗８７の他端は、逆相入力端子８６ａに接続されている。抵抗８８の一端は、逆相入力端子８６ａに接続されている。抵抗８８の他端は、出力端子８６ｃに接続されている。

抵抗８９の一端は、正相出力端子８１ｄに接続されている。抵抗８９の他端は、正相入力端子８６ｂに接続されている。抵抗９０の一端は、正相入力端子８６ｂに接続されている。抵抗９０の他端は、グランドに接地されている。

ここで、実施形態に係る超音波診断装置１００において、組織ハーモニックイメージングを行う場合について説明する。例えば、第１エコー信号が、位相反転処理回路２４に入力される場合について説明する。この場合、図９に示すように、スイッチ７１は、導通状態を第１導通状態に設定し、スイッチ７２は、導通状態を第４導通状態に設定する。すなわち、完全差動アンプ８１の正相入力端子８１ａに第１エコー信号が入力されるとともに、逆相入力端子８１ｂの電位が、グランド電位となる。このようにして、完全差動アンプ８１には、差動信号が入力される。

ここで、スイッチ７１が導通状態を第１導通状態に設定し、スイッチ７２が導通状態を第４導通状態に設定した場合のｖ_ｉｎ、ｖ_ｏｕｔ、ｖ_ｄ＋、ｖ_ｄ−、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４の関係について説明する。

なお、ｖ_ｉｎは、端子７６及び７９の電位（入力電圧）を示す。また、ｖ_ｏｕｔは、出力端子８６ｃの電位（出力電圧）を示す。また、ｖ_ｄ＋は、正相出力端子８１ｄの電位（出力電圧）を示す。また、ｖ_ｄ−は、逆相出力端子８１ｃの電位（出力電圧）を示す。また、Ｒ_１は、抵抗８２及び抵抗８４の抵抗値を示す。また、Ｒ_２は、抵抗８３及び抵抗８５の抵抗値を示す。また、Ｒ_３は、抵抗８７及び抵抗８９の抵抗値を示す。また、Ｒ_４は、抵抗８８及び抵抗９０の抵抗値を示す。

ｖ_ｏｕｔは、次の式（２）により示される。

また、ｖ_ｄ＋とｖ_ｄ−との差（ｖ_ｄ＋−ｖ_ｄ−）は、次の式（３）により示される。

式（２）及び式（３）から、ｖ_ｏｕｔは、次の式（４）により示される。

なお、本実施形態では、式（４）における（Ｒ_４／Ｒ_３・Ｒ_２／Ｒ_１）が、１よりも大きい値となるような抵抗８２〜８５、８７〜９０が用いられている。このため、ｖ_ｉｎよりもｖ_ｏｕｔを大きくすることができる。すなわち、位相反転処理回路２４は、第１エコー信号を増幅させる。

また、式（４）において、ｖ_ｉｎとｖ_ｏｕｔの位相（極性）が同一である。このように、位相反転処理回路２４は、位相を反転させずに、増幅された第１エコー信号を送信する。

次に、第２エコー信号が、位相反転処理回路２４に入力される場合の一例について説明する。図１０は、第２エコー信号が、位相反転処理回路２４に入力される場合の一例について説明するための図である。

図１０に示すように、スイッチ７１は、導通状態を第２導通状態に設定し、スイッチ７２は、導通状態を第３導通状態に設定する。すなわち、完全差動アンプ８１の逆相入力端子８１ｂに第２エコー信号が入力されるとともに、正相入力端子８１ａの電位が、グランド電位となる。このようにして、完全差動アンプ８１には、差動信号が入力される。

この場合のｖ_ｉｎ、ｖ_ｏｕｔ、ｖ_ｄ＋、ｖ_ｄ−、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４の関係について説明する。ｖ_ｏｕｔは、次の式（５）により示される。

また、ｖ_ｄ＋とｖ_ｄ−との差（ｖ_ｄ＋−ｖ_ｄ−）は、次の式（６）により示される。

式（５）及び式（６）から、ｖ_ｏｕｔは、次の式（７）により示される。

ここで、式（７）において、ｖ_ｉｎとｖ_ｏｕｔの位相が逆であり、ｖ_ｉｎの位相が反転されて増幅されると、ｖ_ｏｕｔとなる。このように、位相反転処理回路２４は、第２エコー信号の位相を反転させ、位相反転後の第２エコー信号を増幅する。

このように、位相反転処理回路２４は、第２エコー信号の位相を反転させる位相反転機能と、第１エコー信号及び第２エコー信号を増幅させる増幅機能とを有する。

なお、通常の超音波走査の場合には、スイッチ７１は、導通状態を第１導通状態に設定し、スイッチ７２は、導通状態を第４導通状態に設定する。

次に、図１１を参照して、Ｂモード処理回路１２の構成の一例について説明する。図１１は、Ｂモード処理回路１２の構成の一例を示す図である。

図１１に示すように、Ｂモード処理回路１２は、減算回路（減算器）１２ａと、対数増幅回路１２ｂと、包絡線検波処理回路１２ｃとを備える。ここでは、ハーモニックイメージングを行なう場合について説明する。

なお、以下で説明する第１エコーデータは、送受信回路１１により、アナログ形式の第１加算信号がデジタル形式の第１加算信号に変換され、デジタル形式の第１加算信号に対して整相加算処理が行われた結果得られたエコーデータである。また、以下で説明する第２エコーデータは、送受信回路１１により、アナログ形式の第２加算信号がデジタル形式の第２加算信号に変換され、デジタル形式の第２加算信号に対して整相加算処理が行われた結果得られたエコーデータである。すなわち、第１エコーデータは、第１加算信号に対応するデータであり、第２エコーデータは、第２加算信号に対応するデータである。

減算回路１２ａは、第１エコーデータが送受信回路１１から送信されると、第１エコーデータを減算回路１２ａのメモリ（又は記憶回路１５）に格納する。そして、減算回路１２ａは、第２エコーデータが送受信回路１１から送信されると、第１エコーデータをメモリ（又は記憶回路１５）から読み出す。

ここで、第１エコーデータと第２エコーデータとは同位相である。そこで、第２次高調波成分が強調される画像信号を得るために、減算回路１２ａは、第１エコーデータ及び第２エコーデータを用いた減算処理により、画像信号を発生（生成）する。例えば、減算回路１２ａは、第１エコーデータから第２エコーデータを減じる減算処理を行う。これにより、減算回路１２ａは、第１エコーデータから第２エコーデータを減じた結果得られるエコーデータを画像信号として発生する。減算回路１２ａは、減算部の一例である。

対数増幅回路１２ｂは、画像信号に対して対数増幅を行う。包絡線検波処理回路１２ｃは、対数増幅が行われた画像信号に対して包絡線検波処理を行い、Ｂモードデータを生成する。

なお、通常の超音波走査の場合には、Ｂモード処理回路１２では、入力されたエコーデータに対して対数増幅回路１２ｂにより対数増幅が行われ、包絡線検波処理回路１２ｃにより、対数増幅が行われたエコーデータに対して包絡線検波処理が行われる。

次に、図１２を参照して、処理の流れの一例について説明する。図１２は、実施形態に係る超音波診断装置１００で実行される各種の処理の流れの一例を説明するための図である。

例えば、位相反転処理回路２４は、第１エコー信号９２及び第２エコー信号９３のうち、第２エコー信号９３の位相を反転させる。このようにして、位相反転処理回路２４は、周期性を起因とするノイズが第１エコー信号９２及び第２エコー信号９３に重畳される前に、第２エコー信号９３の位相を反転させる。第１エコー信号９２と位相が反転された第２エコー信号９３とは、同位相となる。

そして、アナログ遅延回路２５は、第１エコー信号９２を遅延させる。そして、加算回路２６は、遅延後の複数の第１エコー信号を加算することで第１加算信号９５を発生する。加算回路２６は、発生した第１加算信号９５を出力バッファ２７を介して装置本体１０に出力する。

また、アナログ遅延回路２５は、第２エコー信号９３を遅延させる。そして、加算回路２６は、遅延後の複数の第２エコー信号を加算することで第２加算信号９６を発生する。加算回路２６は、発生した第２加算信号９６を出力バッファ２７を介して装置本体１０に出力する。

ここで、第１加算信号９５には、周期性を起因とするノイズ成分９５ａ、９５ｂ、９５ｃが重畳されている。また、第２加算信号９６にも、周期性を起因とするノイズ成分９６ａ、９６ｂ、９６ｃが重畳されている。ノイズ成分９５ａ、９５ｂ、９５ｃと、ノイズ成分９６ａ、９６ｂ、９６ｃとは、同位相である。

そして、減算回路１２ａは、第１加算信号９５に対応する第１エコーデータ、及び、第２加算信号９６に対応する第２エコーデータを用いた減算処理により、画像信号９７を発生する。例えば、第１エコーデータから第２エコーデータを減じる減算により、ノイズ成分９５ａからノイズ成分９６ａが減じられる。同様に、ノイズ成分９５ｂからノイズ成分９６ｂが減じられ、ノイズ成分９５ｃからノイズ成分９６ｃが減じられる。この結果、実施形態に係る超音波診断装置１００によれば、基本波成分が抑えられるとともに、二次高調波成分が強調され、かつ、周期性を起因とするノイズ成分が抑制された画像信号９７を得ることができる。

また、１枚の超音波画像を生成する際に、減算回路１２ａにおいて、第１エコーデータから第２エコーデータを減じる減算を行うため、加減算処理の実行が１回ですむ。このため、実施形態に係る超音波診断装置１００によれば、図８に示す場合と比較して、加減算処理を行う回数が少なくなり、フレームレートの低下を抑制することができる。

したがって、実施形態に係る超音波診断装置１００によれば、フレームレートの低下を抑制しつつ、エコー信号や加算信号に重畳されるノイズを抑制することができる。

また、実施形態に係る超音波診断装置１００は、減算回路１２ａにおいて、減算処理に用いられるエコーデータの個数が、第１エコーデータ及び第２エコーデータの２つである。このため、図８に示す場合を基準とすると、ランダム性のノイズの量が、「（２／３）^１／２」倍となり、減少する。

なお、装置本体１０が減算回路１２ａを備える場合について説明したが、超音波プローブ１が、減算回路１２ａと同様の機能を有する減算回路を備えてもよい。

また、１つの位相反転処理回路２４が、上述した位相反転機能と増幅機能とを有する場合について説明したが、位相反転機能を有する回路と増幅機能を有する回路とが分かれていても良い。

以上述べた少なくとも１つの実施形態の超音波プローブ及び超音波診断装置によれば、フレームレートの低下を抑制しつつ、エコー信号や加算信号に重畳されるノイズを抑制することができる。

本発明の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 超音波プローブ
２１ 振動素子
２４ 位相反転処理回路
２５ アナログ遅延回路

Claims (9)

1. 第１超音波の反射波を受信することにより第１エコー信号を発生し、前記第１超音波の位相を反転させた超音波に相当する第２超音波の反射波を受信することにより第２エコー信号を発生する振動素子と、
   前記第２エコー信号の位相を反転させる位相反転処理部と、
   前記第１エコー信号および位相反転後の前記第２エコー信号それぞれを遅延させる遅延処理部と、
   を備える、超音波プローブ。
2. 前記位相反転処理部および前記遅延処理部は、前記振動素子毎に設けられる、請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記位相反転処理部は、前記第１エコー信号および位相反転後の前記第２エコー信号それぞれを増幅させ、
   前記遅延処理部は、前記位相反転処理部から出力された第１エコー信号及び位相反転後の前記第２エコー信号それぞれを遅延させる、請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
4. 複数の前記振動素子に対応する、遅延後の複数の前記第１エコー信号を加算することで第１加算信号を発生し、複数の前記振動素子に対応する、位相反転および遅延後の複数の前記第２エコー信号を加算することで第２加算信号を発生する加算部を備える、請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の超音波プローブ。
5. 前記第１加算信号および前記第２加算信号を用いた減算処理により、画像信号を発生する減算部を備えた、請求項４に記載の超音波プローブ。
6. 前記遅延処理部は、アナログ回路であり、
   前記超音波プローブは、
   電源回路と、
   前記電源回路、前記位相反転処理部および前記遅延処理部を接続する配線と、
   を備え、
   前記電源回路は、前記配線を介して、前記位相反転処理部および前記遅延処理部を動作させる電圧を、前記位相反転処理部および前記遅延処理部に印加する、請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の超音波プローブ。
7. 前記遅延処理部は、アナログ回路であり、
   前記超音波プローブは、
   電源回路と、
   前記電源回路、前記位相反転処理部、前記遅延処理部および前記加算部を接続する配線と、
   を備え、
   前記電源回路は、前記配線を介して、前記位相反転処理部、前記遅延処理部および前記加算部を動作させる電圧を、前記位相反転処理部、前記遅延処理部および前記加算部に印加する、請求項４又は５に記載の超音波プローブ。
8. 前記遅延処理部による遅延を制御する制御信号であって、周期的に波形が変化するデジタル形式の制御信号を前記遅延処理部に送信する制御部を備える、請求項１乃至７のうちいずれか１つに記載の超音波プローブ。
9. 請求項４に記載の超音波プローブと、
   前記第１加算信号および前記第２加算信号を用いた減算処理により、画像信号を発生する減算部と、
   を備えた超音波診断装置。

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