JP4599208B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置に係り、特に、複数個の超音波振動素子が配列された超音波プローブを用いて画像データの生成を行なう超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動素子（以下、振動素子と呼ぶ。）から発生する超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を前記振動素子によって受信して画像データ等の生成と表示を行なうものである。このような超音波診断装置を用いた診断法は、超音波プローブを被検体の体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの画像データが容易に得られるため、臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。

被検体の組織あるいは血球からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の２つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、上記技術を用いて得られるＢモード画像とカラードプラ画像は、今日の超音波診断において不可欠なものとなっている。

又、近年、組織ハーモニックイメージング（Tissue Harmonic Imaging）法（以下、ＴＨＩ法と呼ぶ）なる新しい画像化技術が開発され、臨床の場で広く普及している。このイメージング法は、被検体の組織において生ずる超音波非線形現象を有効に利用した方法であり、例えば、中心周波数ｆ０の超音波パルスを被検体内に放射した場合、被検体組織の非線型現象によって新たに発生する中心周波数２ｆ０の高調波成分（ＴＨＩ成分）を選択的に受信して画像化を行なう。

この高調波成分は、被検体に放射された中心周波数ｆ０の基本波成分に対して新たに発生するものであり、被検体組織の性状や反射部位までの伝搬距離、あるいは反射部位における超音波強度等に依存する。そして、従来の超音波画像におけるアーチファクトの主要因であった超音波プローブ及び臓器境界面の間で発生する多重反射波やサイドローブの受信感度を基本波成分に対して相対的に低減させることができるため、この高調波成分を用いたＴＨＩ法によりアーチファクトの少ない鮮明な画像データを得ることが可能となる。（例えば、特許文献１参照。）。

このＴＨＩ法においては、当初、従来の超音波診断装置において使用されてきた駆動回路（パルサ回路）と同じ駆動回路が使用されていた。図１４は、従来の駆動回路を示したものであり、高圧電源ＶｃｃからコンデンサＣ０に充電された電荷をトランジスタ等で構成された電子スイッチＳＷ０によって所定タイミングで放電することにより駆動信号が形成される。この場合、電子スイッチＳＷ０の入力端子には矩形信号Ａ０が供給され、この矩形信号Ａ０によって導通状態になった電子スイッチＳＷ１を介して放電された電荷はコンデンサＣ０とインダクタンスＬ０で構成された共振回路にて共振して駆動信号Ｂ０が形成される。

このような駆動信号を用いてＴＨＩ法を行なった場合、上述の駆動信号には、多くの高調波成分が含まれており、従って、被検体から得られる受信信号の中には駆動信号の高調波成分に対応した受信信号と、組織の非線型現象によって発生した高調波成分（ＴＨＩ成分）の受信信号が混在する。このため、ＴＨＩ法によって生成された画像データにおいて駆動信号の高調波成分に起因した受信信号が雑音成分として表示され、画質劣化の原因となっていた。

このような駆動信号の高調波成分による影響を排除する１つの方法として、例えば、極性の異なる駆動信号を用いて同一方向に対する超音波送受信を２回繰り返して行ない、夫々の超音波送受信において得られた受信信号を減算処理することにより組織の非線型現象によって発生した高調波成分（ＴＨＩ成分）のみを抽出する、所謂、パルスインバージョン法が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。

又、高調波成分の少ない駆動信号を生成する方法として、図１４に示した駆動回路の代わりに、例えば、ガウス関数のような高調波成分の少ない包絡線関数を有した駆動信号を生成する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

一方、今日、最も普及している電子走査方式の超音波診断装置では、一般に複数個の振動素子を一次元に配列し、これらの振動素子の夫々に対する駆動タイミングを高速制御することによって２次元画像データのリアルタイム表示を行なっている。この場合、上述の２次元画像データは、被検体に対する２次元走査によって生成されるが、近年では、３次元的な走査を行なってボリュームデータを生成し、このボリュームデータを用いて任意断面の２次元画像データ（ＭＰＲ画像データ）やボリュームレンダリング画像データ等の３次元画像データを生成する方法が検討されている。

上述のボリュームデータの収集を行なう方法として、振動素子が１次元配列された従来の超音波プローブを更に機械的に移動あるいは回転させる方法と、２次元配列された振動素子を用い３次元空間の複数方向に対して超音波送受信を順次行なう方法が提案されているが、特に後者の方法は、短時間でボリュームデータの収集が可能なため、心臓などの動きの速い臓器に適した方法として注目されている。

２次元配列された振動素子を用いる方法として、振動素子の各々に供給する駆動信号やこれらの振動素子から得られる受信信号の遅延時間制御によって３次元空間の任意の方向（角度）に対する超音波送受信を行なう方法と、例えば、所定方向（Ｘ方向）においては上述の遅延時間制御による超音波走査を行ない、前記所定方向に対して垂直な方向（Ｙ方向）においては電子的な開口移動（送受信に使用する振動素子群の移動）による超音波走査を行なう方法がある。

しかしながら、超音波プローブに配列された複数の振動素子と超音波診断装置本体に設けられた複数チャンネルの送受信回路を複数チャンネルのケーブルによって接続する構成の従来の超音波診断装置においては、上述のいずれの超音波走査方法においても振動素子数の増大（例えば、１０倍〜１００倍）に伴って、送受信回路やケーブルのチャンネル数も増大する。特に、ケーブルにおけるチャンネル数の増大によって操作者による超音波プローブの移動が妨げられ、その操作性を著しく低下させる。

このような問題点を解決するために、超音波プローブの内部に振動素子に対応した複数チャンネルの送信回路及び受信回路を内蔵する方法が検討されている。
特開平１０−１７９５８９号公報。 特開平９−１６４１３８号公報。 特開平９−２３４２０２号公報。

２次元配列された振動素子を用いてＴＨＩ法を行なう場合、超音波プローブの操作性を考慮すれば許容される大きさや重さに上限があるため、各チャンネルの駆動回路規模は極力小さくする必要があり、従って、特許文献３に記載されているような複雑な駆動回路を超音波プローブに内蔵された送信部の各チャンネルに設けることはできない。

又、特許文献２に記載されたパルスインバージョン法は、フレーム周波数（単位時間に表示される画像データ枚数）が低下するため、高い時間分解能が要求される循環器領域の診断等に適用することは困難となる。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数個の振動素子を有した超音波プローブを使用して画像データを生成する際に、超音波プローブの操作性を損なうことなく任意の包絡線波形を有した駆動信号の生成が可能な送信手段を前記超音波プローブに設けることにより良質な画像データの生成が可能な超音波診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、配列された複数の振動素子を備えた超音波プローブと、前記複数の振動素子の各々に対し第１の送信遅延時間を有した駆動信号を生成する複数チャンネルの駆動信号生成手段と、前記駆動信号の包絡線を形成するために第２の送信遅延時間を有した包絡線波形を生成する包絡線波形生成手段と、被検体の所定方向に超音波送信を行なうための前記第１の送信遅延時間及び前記第２の送信遅延時間を設定する遅延時間設定手段と、前記第１の送信遅延時間の大きさに基づいて前記駆動信号生成手段を共通接続して複数の駆動信号生成手段群を形成し、これらの駆動信号生成手段群の各々に対して前記包絡線波形を供給する共通接続手段と、前記振動素子によって得られた前記被検体からの超音波反射波に基づく受信信号を整相加算処理する受信手段と、この受信手段によって得られた整相加算信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段を備え、前記駆動信号生成手段は、前記共通接続手段を介して前記包絡線波形生成手段から供給された包絡線波形と前記第１の送信用遅延時間に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴としている。

又、請求項２に係る本発明の超音波診断装置は、配列された複数の振動素子とこれらの振動素子に対して送受信を行なうための第１の送受信手段を有した超音波プローブと、複数チャンネルのケーブルを介して前記第１の送受信手段と接続された第２の送受信手段と、被検体の所定方向に超音波送信を行なうために前記振動素子に供給する駆動信号の送信遅延時間を設定する遅延時間設定手段を備えた超音波診断装置において、前記第２の送受信手段は、前記駆動信号の包絡線を形成するために前記遅延時間設定手段が設定した第２の送信遅延時間を有した包絡線波形を生成する包絡線波形生成手段を備え、前記第１の送受信手段は、前記遅延時間設定手段が設定した第１の送信遅延時間を有した駆動信号を生成し前記振動素子に供給する複数チャンネルの駆動信号生成手段と、前記第１の送信遅延時間の大きさに基づいて前記駆動信号生成手段を共通接続して複数の駆動信号生成手段群を形成し、これらの駆動信号生成手段群の各々に対して前記包絡線波形生成手段が生成した包絡線波形を供給する共通接続手段を備え、前記駆動信号生成手段は、前記共通接続手段を介して前記包絡線波形生成手段から供給された包絡線波形と前記第１の送信用遅延時間に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴としている。

本発明によれば、複数個の振動素子を有した超音波プローブを使用して画像データを生成する際に、超音波プローブの操作性を損なうことなく任意の包絡線波形を有した駆動信号の生成が可能な送信手段を前記超音波プローブに設けることにより良質な画像データの生成が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に述べる本実施例では、超音波プローブ内に２次元配列されたＭ１個の振動素子の各々を所定の送信遅延時間を有した駆動信号で駆動して被検体の所定方向に対し送信超音波を放射する際、前記駆動信号の包絡線遅延を設定するＭ０チャンネル（Ｍ０＜Ｍ１）の送信部を超音波診断装置本体に設け、前記駆動信号の位相遅延を設定するＭ１チャンネルの駆動信号生成部を、Ｍ０チャンネルの送受信信号用ケーブルを介して超音波診断装置本体と接続された超音波プローブに設ける。そして、前記ケーブルを介して前記送信部から供給された駆動信号の包絡線波形を、前記送信遅延時間の大きさに基づいて共通接続された複数個の前記駆動信号生成部に供給し、この駆動信号生成部において所望の送信遅延時間を有したＭ１チャンネルの駆動信号を生成する。

（装置の構成）
以下では、本発明の実施例における超音波診断装置の構成と各ユニットの動作につき図１乃至図１１を用いて説明する。尚、図１は、本実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図７及び図９は、この超音波診断装置を構成する送受信部及びデータ生成部の構成を示すブロック図である。

図１に示す超音波診断装置１０００は、超音波プローブ２００と、Ｍ０チャンネルから構成される送受信信号用のケーブル２０１及び制御信号用のケーブル２０２を介して前記超音波プローブ２００と接続された超音波診断装置本体２０３から構成されている。

超音波プローブ２００は、被検体の所定送受信方向に対して超音波の送受信を行なう２次元配列された複数個の振動素子１と、超音波診断装置本体２０３から供給された駆動信号の包絡線波形（以下では、包絡線波形と呼ぶ。）と送信遅延時間の設定値に基づいて前記振動素子１を駆動するための駆動信号を生成し、更に、振動素子１から得られた受信信号に対する第１の整相加算（所定の方向から得られた受信信号を位相合わせして加算）を行なうプローブ内送受信部（第１の送受信部）２を備えている。

一方、超音波診断装置本体２０３は、所定の遅延時間を有した前記包絡線波形の生成とプローブ内送受信部２における第１の整相加算によって得られた受信信号に対し第２の整相加算を行なう送受信部（第２の送受信部）３を備え、更に、送受信部３における第２の整相加算によって得られた受信信号を信号処理してＢモードデータ及びカラードプラデータを生成するデータ生成部４と、複数の送受信方向の各々に対してデータ生成部４が生成した上記データを順次保存して２次元あるいは３次元のＢモード画像データやカラードプラ画像データを生成し、更に、これらの画像データに対して所望の画像処理を行なう画像データ記憶・処理部５と、処理前あるいは処理後の画像データを表示する表示部６を備えている。

又、超音波診断装置本体２０３は、送受信部３あるいはデータ生成部４に対して送信超音波の中心周波数とほぼ等しい周波数の連続波あるいは矩形波を発生する基準信号発生部７と、所定方向に対して超音波送受信を行なうために振動素子１に供給する駆動信号及び振動素子１から得られた受信信号に対して遅延時間を設定する遅延時間設定部８と、被検体情報の入力、装置の初期設定、更には各種コマンド信号の入力等を行なう入力部９と、超音波診断装置１０００の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１０を備えている。

超音波プローブ２００における振動素子１は、被検体の表面に対してその前面を接触させ超音波の送受信を行なうものであり、Ｍ１の振動素子１から構成されている。この振動素子１は電気音響変換素子であり、送信時には電気的な駆動信号を超音波パルス（送信超音波）に変換し、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換する機能を有している。尚、以下では、説明を簡単にするために送信用振動素子数と受信用振動素子数は何れもＭ１とし、同一の振動素子を用いて送信超音波の送信と受信超音波の受信を行なう場合について述べるが、これに限定されない。

一方、プローブ内送受信部２は、Ｍ１チャンネルで構成される駆動信号生成部２２及び整相加算部２４と、共通接続部２３と、送受信切り換え部２５を有している。

駆動信号生成部２２の具体的な構成を図２に示す。この図２に示すように駆動信号生成部２２は、チョッパ回路２２１と矩形信号発生器２２２を備えている。

チョッパ回路２２１は、Ｎ型のＦＥＴ素子Ｍ１とＰ型のＦＥＴ素子Ｍ２の直列接続によって構成されており、ＦＥＴ素子Ｍ１の第1の端子とＦＥＴ素子Ｍ２の第1の端子は抵抗Ｒ１及びＲ２を介して接続される。又、ＦＥＴ素子Ｍ１の第２の端子は接地され、ＦＥＴ素子Ｍ２の第２の端子には、後述する共通接続部２３等を介して超音波診断装置本体２０３より包絡線波形が供給される。そして、ＦＥＴ素子Ｍ１及びＭ２の第３の端子（ゲート端子）は矩形信号発生器２２２の出力端子に接続され、所定の位相遅延を有した矩形信号が供給される。

一方、矩形信号発生器２２２は、超音波診断装置本体２０３の遅延時間設定部８からケーブル２０２を介して供給された送信遅延時間τｔに対応した時刻を基準とし、送信超音波の周期Ｔ０と略等しい繰り返し周期を有する矩形信号を所定期間Ｔｂの間発生する。そして、この矩形信号は、上述のＦＥＴ素子Ｍ１及びＭ２のゲート端子に供給される。

図３は、駆動信号生成部２２における駆動信号の生成方法を示したものである。図３（ａ）は、ケーブル２０１、送受信切り換え部２５及び共通接続部２３を介して超音波診断装置本体２０３より供給されるガウス型の包絡線波形を示しており、この包絡線波形は、基準時刻ｔ＝Ｔｘに対し後述する送信用の基準遅延時間τｔｎだけ遅延して生成される。又、図３（ｂ）は、前記基準時刻ｔ＝Ｔｘから送信遅延時間τｔだけ遅延して矩形信号発生器２２２から出力される繰り返し周期Ｔ０の矩形信号、図３（ｃ）は、チョッパ回路２２１から出力される駆動信号を示している。

即ち、チョッパ回路２２１は、矩形信号発生器２２２によって生成された矩形信号によって包絡線波形をスイッチングすることにより基準時刻ｔ=Ｔｘに対して送信遅延時間τｔだけ遅延したガウス型の駆動信号を生成する。但し、図３（ｂ）に示した矩形信号の持続時間Ｔｂは、通常、図３（ａ）における包絡線波形幅Ｔａに略等しくなるように設定される。尚、図３（ａ）に示した包絡線波形の生成方法については後述する。

図１に戻って、プローブ内送受信部２の共通接続部２３は、Ｍ１チャンネルの駆動信号生成部２２に対して超音波診断装置本体２０３の遅延時間設定部８が設定した送信遅延時間τｔ（τｔ（１）乃至τｔ（Ｍ１））と予め設定された基準遅延時間τｔｎ（τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０））を比較する。そして、所定の基準遅延時間τｔｎとの遅延時間差Δτｔが基準遅延時間間隔Δτｔｎ以内となる送信遅延時間τｔの駆動信号生成部２２を共通接続してＭ０チャンネルの駆動信号生成部群にグルーピングする。そして、共通接続により形成された駆動信号生成部群の各々に対して基準遅延時間τｔｎを有する包絡線波形を超音波診断装置本体２０３より供給する。

図４は、超音波診断装置本体２０３の遅延時間設定部８が設定した送信遅延時間τｔ及び基準遅延時間τｔｎとこれらの遅延時間に基づいて行なわれる共通接続を模式的に示したものであり、配列された振動素子１−１乃至１−Ｍ１を用い所定距離に対して送信超音波を収束する際に遅延時間設定部８が設定する送信遅延時間τｔ（１）乃至τｔ（Ｍ１）を示している。但し、この図では、説明を簡単にするためにＭ１＝９及びＭ０＝３として１列に配列した振動素子１−１乃至１−９について述べるが、実際には、２次元配列された振動素子１−１乃至１−Ｍ１に対し同様な共通接続を行なってＭ０チャンネルにグルーピングし、これらの各々に対し基準遅延時間τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０）を有したＭ０チャンネルの包絡線波形が供給される。

即ち、プローブ内送受信部２の共通接続部２３は、遅延時間設定部８が振動素子１−１乃至１−９に対応した駆動信号生成部２２−１乃至２２−９の各々に対して設定した送信遅延時間τｔ（１）乃至τｔ（９）と基準遅延時間間隔Δτｔｎで予め設定された基準遅延時間τｔｎ（１）乃至τｔｎ（３）を比較する。

そして、例えば、基準遅延時間τｔｎ（１）とτｔｎ（２）の間にある送信遅延時間τｔ（１）及びτｔ（９）が設定された駆動信号生成部２２−１及び２２−９を共通接続し、超音波診断装置本体２０３の送受信部３より基準遅延時間τｔｎ（１）を有した包絡線波形を供給する。同様にして、基準遅延時間τｔｎ（２）とτｔｎ（３）の間にある送信遅延時間τｔ（２）、τｔ（３）、τｔ（７）及びτｔ（８）が設定された駆動信号生成部２２−２、２２−３、２２−７及び２２−８、基準遅延時間τｔｎ（３）とτｔｎ（４）の間にある送信遅延時間τｔ（４）乃至τｔ（６）が設定された駆動信号生成部２２−４乃至２２−６を夫々共通接続し、前記送受信部３より基準遅延時間τｔｎ（２）及びτｔｎ（３）を有した包絡線波形を供給する。

再び図１に戻って、プローブ内送受信部２における整相加算部２４は、図示しないチャンネル選択回路と遅延回路と加算器を備え、前記チャンネル選択回路は、例えば、振動素子１−１乃至１−Ｍ１に対して超音波診断装置本体２０３の遅延時間設定部８が設定した受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（Ｍ１）とΔτｒｎ間隔で設定された基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｍ０）の差を算出し、τｒｎ（１）＜τｒ≦τｒｎ（２）、τｒｎ（２）＜τｒ≦τｒｎ（３）、τｒｎ（３）＜τｒに該当するチャンネルを選択する。次いで前記遅延回路は、選択されたチャンネルの受信信号に対し受信遅延時間τｒと基準遅延時間τｒｎの時間差に基づいた遅延時間を与え、前記加算器は、前記遅延時間が与えられた受信信号を加算合成する。

次に、図５及び図６を用いて上述の整相加算部２４における整相加算につき更に詳しく説明する。但し、この場合も図４の場合と同様にして振動素子１を１列に配列したＭ１＝９及びＭ０＝３の場合について述べるが、実際には、２次元配列された振動素子１−１乃至１−Ｍ１に対して同様な整相加算が行なわれてＭ０チャンネルにグルーピングされる。

図５は、配列された振動素子１−１乃至１−９に対して超音波診断装置本体２０３の遅延時間設定部８が設定した受信遅延時間τｒ（τｒ（１）乃至τｒ（９））を模式的に示したものであり、上述のチャンネル選択回路は、先ず、遅延時間設定部８が振動素子１−１乃至１−９の各々に対して設定した受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（９）とΔτｒｎ間隔で予め設定された基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（３）を比較する。そして、例えば、基準遅延時間τｒｎ（１）とτｒｎ（２）の間にある受信遅延時間τｒ（１）及びτｒ（９）が設定された振動素子１−１及び１−９を選択する。

図６は、選択された振動素子１から得られる受信信号に対する整相加算の方法を示したものであり、例えば、前記遅延回路は、チャンネル選択回路によって選択された振動素子１−１の受信信号に対して遅延時間差Δτｒ（１）＝τｒ（１）−τｒｎ（１）を与え、同様にして、振動素子１−９の受信信号に対して遅延時間差Δτｒ（９）＝τｒ（９）−τｒｎ（１）を与える。そして、前記加算器は、上述の遅延時間差が与えられた受信信号を加算合成する。

又、チャンネル選択回路は、基準遅延時間τｒｎ（２）とτｒｎ（３）の間にある受信遅延時間τｒ（２）、τｒ（３）、τｒ（７）及びτｒ（８）が設定された振動素子１−２、１−３、１−７及び１−８を選択し、これらの振動素子１から得られた受信信号は、前記遅延回路にて遅延時間差Δτｒ（２）＝τｒ（２）−τｒｎ（２）、Δτｒ（３）＝τｒ（３）−τｒｎ（２）、Δτｒ（７）＝τｒ（７）−τｒｎ（２）及びΔτｒ（８）＝τｒ（８）−τｒｎ（２）が与えられた後加算器によって整相加算される。同様にして、基準遅延時間τｒｎ３とτｒｎ４の間にある受信遅延時間τｒ４乃至τｒ６が設定された振動素子１−４乃至１−６によって得られた受信信号に対して遅延時間差Δτｒ（４）＝τｒ（４）−τｒｎ（３）、Δτｒ（５）＝τｒ（５）−τｒｎ（３）及びΔτｒ（６）＝τｒ（６）−τｒｎ（３）が与えられ整相加算される。

次に、図１のプローブ内送受信部２における送受信切り換え部２５は、送受信において同一のケーブル２０１を共用する際に、超音波診断装置本体２０３にて生成された包絡線波形のプローブ内送受信部２への供給とプローブ内送受信部２における整相加算信号の超音波診断装置本体２０３への供給の切り換えを行なう。

一方、図７に示した送受信部３は、所定の基準遅延時間τｔｎを有した駆動信号の包絡線波形を生成する送信部３１と、プローブ内送受信部２の整相加算部２４における第１の整相加算によってＭ０チャンネルに纏められた受信信号に対し基準遅延時間τｒｎを与えて第２の整相加算を行なう受信部３２と、ケーブル２０１に対し送信及び受信の切り換えを行なう送受信切り換え部３３を備えている。

そして、送信部３１は、レートパルス発生器３１１と、送信遅延回路３１２と、包絡線波形生成回路３１３を備え、レートパルス発生器３１１は、基準信号発生部７から供給される連続波を分周することによって送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成し、更に、このレートパルスに同期した所定期間Ｔａにおいて繰り替えし周期Ｔ１の矩形信号を発生する。

又、送信遅延回路３１２は、Ｍ０チャンネルから構成され、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに送信超音波を収束するための遅延時間と所定の方向に送信超音波を放射するための遅延時間を前記矩形信号に与える。例えば、送信遅延回路３１２は、レートパルス発生器３１１から出力される矩形信号に対して図４に示した基準遅延時間τｔｎ（τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０）を与える。

次に、包絡線波形生成回路３１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）３１４と、Ｄ／Ａ変換器３１５と、リニアドライバ３１６を備えている。そして、ＲＡＭ３１４には、後述の入力部９にて設定あるいは選択された包絡線関数に対応した包絡線データがシステム制御部１０から予め供給され、このＲＡＭ３１４に保存された包絡線データは送信遅延回路３１２から供給される基準遅延時間τｔｎを有した矩形信号によって読み出される。次いで、Ｄ／Ａ変換器３１５は、ＲＡＭ３１４から出力されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し、リニアドライバ３１６は、Ｄ／Ａ変換によって形成された包絡線波形を好適な大きさに増幅する。

一方、送受信部３の受信部３２は、プリアンプ３２１と、Ａ／Ｄ変換器３２２と、ビームフォーマ３２３を備えている。プリアンプ３２１は、プローブ内送受信部２の整相加算部２４から送受信切り換え部２５、ケーブル２０１及び送受信部３の送受信切換え部３３を介して供給されたＭ０チャンネルの受信信号を増幅して十分なＳ／Ｎを確保する。このプリアンプ３２１において所定の大きさに増幅された受信信号は、Ａ／Ｄ変換器３２２にてデジタル信号に変換され、ビームフォーマ３２３に送られる。

ビームフォーマ３２３は、図示しない遅延回路と加算回路を有し、Ａ／Ｄ変換器３２２においてデジタル信号に変換されたＭ０チャンネルの受信信号に対し、所定の深さからの超音波反射波を収束するための遅延時間と所定方向に対して受信指向性を設定するための遅延時間を与えた後加算合成（第２の整相加算）を行なう。この場合、ビームフォーマ３２３では、図５に示した基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｍ０）が前記Ｍ０チャンネルの受信信号に対して与えられる。

一方、送受信切り換え部３３は、送受信において同一のケーブル２０１を共用する際に、超音波診断装置本体２０３の送受信部３にて生成された包絡線波形の超音波プローブ２００におけるプローブ内送受信部２への供給と前記プローブ内送受信部２における整相加算出力の前記送受信部３への供給の切り換えを行なう。

図８は、プローブ内送受信部２における送受信切り換え部２５と送受信部３における送受信切り換え部３３の具体例を示したものであり、送受信切り換え部２５はダイオードＤ２及びＤ３によって構成することができる。この場合、超音波診断装置本体２０３における送信部３１のリニアドライバ３１６からケーブル２０１を介して供給された正極性の包絡線波形によってダイオードＤ２は導通状態に、又、ダイオードＤ３は遮断状態となり、リニアドライバ３１６の駆動信号は送受信切り換え部３３の電子スイッチＳＷ１、ケーブル２０１及びダイオードＤ２を介してプローブ内送受信部２の共通接続部２３に供給される。

一方、受信時においてケーブル２０１には電子スイッチＳＷ１及び抵抗Ｒ３を介して負のバイアス電圧−Ｖｃが印加され、このバイアス電圧−ＶｃによってダイオードＤ２は遮断状態に、ダイオードＤ３は導通状態となる。そして、整相加算部２４の出力信号はダイオードＤ３、ケーブル２０１及び電子スイッチＳＷ１を介して受信部３２のプリアンプ３２１に供給される。

次に、図９に示したデータ生成部４は、上述の受信部３２におけるビームフォーマ３２３から出力された受信信号を信号処理してＢモードデータを生成するＢモードデータ生成部４１と、前記受信信号を信号処理してカラードプラデータを生成するカラードプラデータ生成部４２を備え、Ｂモードデータ生成部４１は、包絡線検波器４１１と対数変換器４１２を備えている。

この包絡線検波器４１１は、送受信部３の受信部３３におけるビームフォーマ３２３から出力された受信信号に対して包絡線検波を行ない、対数変換器４１２は、包絡線検波後の受信信号に対する対数変換処理によって小さな信号振幅を相対的に強調し送受信方向単位のＢモードデータを生成する。

一方、カラードプラデータ生成部４２は、π／２移相器４２１、ミキサ４２２−１及び４２２−２、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）４２３−１及び４２３−２を備えており、送受信部３の受信部３２から供給された受信信号に対して直交位相検波を行なって複素信号（Ｉ信号とＱ信号）を生成する。

更に、カラードプラデータ生成部４２は、ドプラ信号記憶回路４２４、ＭＴＩフィルタ４２５及び自己相関演算器４２６を備えている。そして、直交位相検波によって得られた複素信号は、ドプラ信号記憶回路４２４に一旦保存され、次いで、高域通過用のデジタルフィルタであるＭＴＩフィルタ４２５は、ドプラ信号記憶回路４２４に保存された前記複素信号を読み出し、この複素信号に対して臓器の固定反射体あるいは臓器の呼吸性移動や拍動性移動などに起因するドプラ成分（クラッタ成分）の除去を行なう。

又、自己相関演算器４２６は、ＭＴＩフィルタ４２５によって抽出された血流情報のドプラ信号に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいて血流の平均流速値、分散値、更にはパワー値等を算出してカラードプラデータを生成する。

次に、図１に戻って、画像データ記憶・処理部５は、画像データ記憶部５１と画像データ処理部５２を備えており、画像データ記憶部５１は、データ生成部４において送受信方向単位で生成されたＢモードデータ及びカラードプラデータを順次保存して、３次元あるいは２次元のＢモード画像データ及びカラードプラ画像データを生成する。

一方、画像データ処理部５２は、画像データ記憶部５１において生成された３次元のＢモード画像データやカラードプラ画像データを用い、ボリュームレンダリング画像データ、サーフェイスレンダリング画像データ、ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection:最大値投影）画像データ、更には、ＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction:断面変換）画像データ等を生成するための画像処理を行なう。

次に、表示部６は、図示しない表示用データ生成回路と変換回路とモニタを備えており、画像データ記憶・処理部５において生成されたＢモード画像データやカラードプラ画像データは前記表示用データ生成回路において所定の表示形態に対応した走査変換等の処理が行なわれて表示用データが生成され、この表示用データは、変換回路においてＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換が行われモニタに表示される。

一方、遅延時間設定部８は、超音波診断装置本体２０３のシステム制御部１０から供給された送信超音波及び受信超音波の送受信方向や焦点距離の情報に基づき、振動素子１−１乃至１−Ｍ１に対する駆動信号の送信遅延時間τｔ（１）乃至τｔ（Ｍ１）と前記振動素子１−１乃至１−Ｍ１から得られたＭ１チャンネルの受信信号に対する受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（Ｍ１）を設定する。そして、設定した上記送信遅延時間τｔ（１）乃至τｔ（Ｍ１）をプローブ内送受信部２の駆動信号生成部２２及び共通接続部２３に、又、受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（Ｍ１）をプローブ内送受信部２の整相加算部２４に供給する。

更に、遅延時間設定部８は、入力部９にて設定された基準遅延時間間隔Δτｔｎ及び基準遅延時間間隔Δτｒｎに基づいて送信時の基準遅延時間τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０）及び受信時の基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｍ０）を設定する。そして、設定した基準遅延時間τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０）をプローブ内送受信部２の共通接続部２３と超音波診断装置本体２０３の送信部３１における送信遅延回路３１２に、又、基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｍ０）をプローブ内送受信部２の整相加算部２４と超音波診断装置本体２０３の受信部３２におけるビームフォーマ３２３に供給する。

又、入力部９は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、患者情報の入力、データ収集条件及び表示条件等の設定、駆動信号における包絡線関数の設定あるいは選択、送信及び受信における基準遅延時間間隔Δτｔｎ及びΔτｒｎの設定、更には、種々コマンド信号の入力等を行なう。

そして、システム制御部１０は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、操作者によって入力部９から入力あるいは設定された上述の各種情報は前記記憶回路に保存される。又、この記憶回路には駆動波形の包絡線データが複数種類保存されている。そして、前記ＣＰＵは、これらの情報に基づいて、プローブ内送受信部２、送受信部３、データ生成部４をはじめとする上述の各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行なう。

（画像データの生成手順）
次に、本実施例における画像データの生成手順について説明する。操作者は、先ず入力部９にて患者情報の入力を行ない、更に、画像データの収集モードを選択する。尚、ここでは、収集モードとして３次元セクタ走査による３次元Ｂモード画像データ及び３次元カラードプラ画像データの収集を選択した場合について述べるが、任意断面における２次元Ｂモード画像データや２次元カラードプラ画像データであってもよく、更に、被検体の心臓壁等の機能をドプラ信号を用いて画像化する２次元あるいは３次元の組織ドプラ画像データであってもよい。又、上述の画像データを３次元コンベックス走査あるいは３次元リニア走査等の他の３次元走査によって収集してもよい。

次いで、操作者は、送信における振動素子数Ｍｔと受信における振動素子数Ｍｒ、送信時及び受信時における基準遅延時間間隔Δτｎ及Δτｎを入力部９にて設定する。そして、設定されたこれらの情報はシステム制御部１０の図示しない記憶回路に保存され、更に、送信時及び受信時における基準遅延時間間隔Δτｔｎ及Δτｒｎは、遅延時間設定部８に供給され図示しない記憶回路に保存される。尚、以下では、上述の装置構成の説明と同様にしてＭｔ＝Ｍｒ＝Ｍ１とするが、これに限定されない。

次に、操作者は、入力部９において駆動波形の包絡線関数として、例えば、ガウス型の包絡線関数を設定あるいは選択し、システム制御部１０は、設定あるいは選択された包絡線関数の情報に基づいて自己の記憶回路に予め保管されていた包絡線データを読み出し、送受信部３のＲＡＭ３１４にプリセットする。

上述の初期設定が終了したならば、操作者は、超音波プローブ２００の先端（超音波送受信面）を被検体体表面の所定の位置に固定することにより、被検体の第１の送受信方向（θ１方向）に対するＢモードデータの収集が開始される。

即ち、図１のシステム制御部１０は、遅延時間設定部８に対して超音波の送受信方向（θ１）の情報と送信収束点までの距離情報を供給し、これらの情報を受信した遅延時間設定部８は、超音波プローブ２００の振動素子１−１乃至１−Ｍ１の駆動信号に与えられる送信遅延時間τｔ（１）乃至τｔ（Ｍ１）及び前記振動素子１−１乃至１−Ｍ１によって得られた受信信号に与えられる受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（Ｍ１）を設定する。更に、遅延時間設定部８は、システム制御部１０から供給された送信時の基準遅延時間間隔Δτｔｎと受信時の基準遅延時間間隔Δτｒｎに基づいて送信用の基準遅延時間τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０）及び受信用の基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｍ０）を夫々設定する。

そして、遅延時間設定部８は、設定した送信遅延時間τｔ（１）乃至τｔ（Ｍ１）をプローブ内送受信部２の駆動信号生成部２２及び共通接続部２３に、基準遅延時間τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０）を前記共通接続部２３と送受信部３の送信部３１における送受信遅延回路３１２に供給し、更に、受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（Ｍ１）をプローブ内送受信部２の整相加算部２４に、基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｍ０）を前記整相加算部２４と送受信部３の受信部３２におけるビームフォーマ３２３に供給する。そして、上述の各ユニットに供給された送信遅延時間τｔ及び受信遅延時間τｒと基準遅延時間τｔｎ及びτｒｎは自己の記憶回路に保存される。

一方、プローブ内送受信部２の共通接続部２３は、制御信号用のケーブル２０２を介して遅延時間設定部８から供給された送信遅延時間τｔ（１）乃至τｔ（Ｍ１）と基準遅延時間τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０）を比較することによって共通接続が可能な複数の駆動信号生成部２２を抽出し、これらの駆動信号生成部２２を共通接続する（図４参照）。

次いで、送受信部３のレートパルス発生器３１１は、基準信号発生部７から供給された基準信号を分周することによって、超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを生成し、更に、このレートパルスに同期した期間Ｔａにおいて生成した繰り返し周期Ｔ１の矩形波を送信遅延回路３１２に供給する。

一方、送信遅延回路３１２は、遅延時間設定部８から供給された基準遅延時間τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０）を前記矩形波に与え、この矩形波を包絡線波形生成回路３１３のＲＡＭ３１４に供給する。そして、ＲＡＭ３１４に予めプリセットされた包絡線データは、所定の基準遅延時間τｔｎ（１）乃至τｔｎ（Ｍ０）を有した前記矩形波によって読み出され、Ｄ／Ａ変換器３１５によってＤ／Ａ変換された後リニアドライバ３１６にて所定振幅に増幅される。

次いで、リニアドライバ３１６から出力された包絡線波形は、送受信切り換え部３３、送受信信号用のケーブル２０１及びプローブ内送受信部２の送受信切り替え部２５を介して共通接続部２３に供給され、この共通接続部２３が共通接続した駆動信号生成部２２のチョッパ回路２２１に供給される。

一方、駆動信号生成部２２の矩形信号発生器２２２は、遅延回路設定部８から供給された送信遅延時間τｔ（１）乃至τｔ（Ｍ１）に基づいて所定の遅延位相を有した矩形信号を発生しチョッパ回路２２１に供給する。そして、チョッパ回路２２１は、共通接続部２３から供給されたガウス型の包絡線波形を矩形信号２２２から供給された矩形信号に基づいてスイッチングして駆動信号を生成し、この駆動信号を振動素子１に供給して前記第１の送受信方向に送信超音波を放射する。

被検体に放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる臓器間の境界面あるいは組織にて反射する。又、この超音波が心臓壁や血球などの動きのある反射体で反射する場合、その超音波周波数はドプラ偏移を受ける。

被検体の組織や血球にて反射した超音波反射波（受信超音波）は、超音波プローブ２００の振動素子１−１乃至１−Ｍ１によって受信されて電気信号（受信信号）に変換され、更に、このＭ１チャンネルの受信信号は、プローブ内送受信部２の整相加算部２４において第1の整相加算が行われてＭ０チャンネルの受信信号が形成される。

即ち、整相加算部２４は、遅延時間設定部８が設定した受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（Ｍ１）と基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｍ０）との遅延時間差Δτｒ１乃至Δτｒ９に基づいて選択したチャンネルの受信信号に対し上述の遅延時間差Δτｒ１乃至Δτｒ９を与えて加算合成（整相加算）することによりＭ０チャンネルの受信信号にグルーピングする（図５及び図６参照）。

次いで、Ｍ０チャンネルの受信信号は、送受信切り換え部２５、ケーブル２０１及び送受信部３における送受信切り換え部３３を介して受信部３２に供給され、受信部３２のプリアンプ３２１にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３２２にてデジタル信号に変換される。更に、デジタル信号に変換されたＭ０チャンネルの受信信号は、ビームフォーマ３２３にて遅延時間設定部８から供給された基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（Ｍ０）が与えられ第２の整相加算が行なわれる。

そして、ビームフォーマ３２３において１チャンネルに纏められた受信信号は、データ生成部４のＢモードデータ生成部４１に供給され、包絡線検波と対数変換がなされた後、図１の画像データ記憶・処理部５における画像データ記憶部５１に保存される。

一方、カラードプラ画像データの生成においては、受信信号のドプラ偏移を求めるために上述と同様な手順によって、前記第１の送受信方向に対し複数回（Ｌ回）の超音波送受信を行ない、このとき得られた受信信号に対してドプラ信号の検出を行なう。

即ち、システム制御部１０は、第１の送受信方向に対してカラードプラ用の最初の超音波送受信を行なう。そして、得られた受信信号をカラードプラデータ生成部４２に供給し、ミキサ４２２−１、４２２−２及びＬＰＦ４２３−１、４２３−２による直交位相検波から２チャンネルの複素信号を生成する。次いで、この複素信号の実数成分（Ｉ成分）及び虚数成分（Ｑ成分）の各々をドプラ信号記憶回路４２４に一旦保存する。前記第１の送受信方向に対する２回目乃至Ｌ回目の超音波送受信によって得られた受信信号についても同様な手順によって複素信号を収集し、ドプラ信号記憶回路４２４に保存する。

第１の送受信方向に対するＬ回の超音波送受信により得られた複素信号のドプラ信号記憶回路４２４への保存が終了したならば、システム制御部１０は、ドプラ信号記憶回路４２４に保存されている複素信号の中から所定位置（深さ）に対応した複素信号成分を順次読み出し、ＭＴＩフィルタ４２５に供給する。そして、ＭＴＩフィルタ４２５は、供給された複素信号成分に対してフィルタ処理を行ない、例えば心筋などの組織の運動によって生ずる組織ドプラ成分（クラッタ成分）を排除して血流の流れに起因する血流ドプラ成分のみを抽出する。

次いで、血流ドプラ成分の複素信号がＭＴＩフィルタ４２５から供給された自己相関演算器４２６は、この複素信号を用いて自己相関処理を行ない、更に、自己相関処理結果に基づいて血流の平均速度値、分散値、パワー値などを算出する。このような演算を、第１の送受信方向の他の位置（深さ）に対しても行ない、算出された血流の平均速度値、分散値、更にはパワー値などを図１の画像データ記憶・処理部５における画像データ記憶部５１に保存する。

同様にして、システム制御部１０は、予め設定された３次元空間の複数の方向（第２の送受信方向（θ２）乃至第Ｐの送受信方向（θＰ））に対しても超音波送受信を行ない、得られたＢモードデータ及びカラードプラデータを送受信方向単位で画像データ記憶部５１に保存する。

上記手順によって、走査方向単位で得られるＢモードデータとカラードプラデータは画像データ記憶部５１に順次保存されて３次元のＢモード画像データ及びカラードプラ画像データが生成され、画像データ処理部５２においてボリュームレンダリングやＭＩＰなどの画像処理がなされる。そして、表示部６の表示用データ生成回路は、画像データ記憶・処理部５において生成されたＢモード画像データ及びカラードプラ画像データに対し所定の表示形態に対応した走査変換等の処理を行なって表示用データを生成し、この表示用データは、図示しない変換回路においてＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換が行われてモニタに表示される。

次に、本実施例における送信遅延時間の設定方法につき図１０を用いて更に詳しく説明する。本実施例では既に述べたように駆動信号の包絡線遅延を超音波診断装置本体２０３の送受信部３において行ない、駆動信号の位相遅延を超音波プローブ２００のプローブ内送受信部２において行なう。図１０（ａ）は、駆動信号生成部２２−１において生成された振動素子１−１に対する駆動信号、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、共通接続部２３によって共通接続された駆動信号生成部２２−２及び２２−３において生成された振動素子１−２及び１−３に対する駆動信号を示す。

既に図４に示したように、振動素子１−２に対して設定される遅延時間τｔ（１）の基準遅延時間τｔｎ（１）と振動素子１−２に対して設定される遅延時間τｔ（２）の基準遅延時間τｔｎ（２）は異なるため、振動素子１−１に対する駆動信号は基準遅延時間τｔｎ（１）を有した包絡線と送信遅延時間τｔ（１）を有した位相によって構成され、振動素子１−２に対する駆動信号は基準遅延時間τｔｎ（２）を有した包絡線と送信遅延時間τｔ（２）を有した位相によって形成される。

一方、振動素子１−３に対して設定される遅延時間τｔ（３）の基準遅延時間と振動素子１−２に対して設定される遅延時間τｔ（２）の基準遅延時間は何れもτｔｎ（２）であるため駆動信号生成部２２−２と駆動信号生成部２２−３は共通接続され、振動素子１−３に対する駆動信号は基準遅延時間τｔｎ（２）を有した包絡線と送信遅延時間τｔ（３）を有した位相によって形成される。

振動素子１−１乃至１−Ｍ１に対する駆動信号の遅延時間を制御して超音波を所定方向に送信あるいは所定距離に収束する場合、サイドローブの少ない良好な音場を形成するためには遅延時間を精度良く設定する必要があるが、特に位相遅延を正確に設定しなくてはならない。一方、包絡線遅延に対しては高い精度を要求されない。従がって、本実施例では、同じ基準遅延時間間隔Δτｔｎに含まれた送信遅延時間τｔが設定された駆動信号生成部２２を共通接続することによりケーブル２０１のチャンネル数をＭ０に低減し、このケーブル２０１を介して基準遅延時間τｔｎを有した包絡線波形が供給されたプローブ内送受信部２の駆動信号生成部２２は、この包絡線波形を送信遅延時間τｔを有した矩形信号に基づいてスイッチングすることにより正確な位相遅延を有した駆動信号を生成する。

次に、本実施例における受信遅延時間の設定方法につき図１１を用いて補足説明する。図１１は、振動素子１−１乃至１−９に対して設定された受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（９）を模式的に示したものであり、夫々の振動素子１から得られた受信信号に対して設定される受信遅延時間τｒ（１）乃至τｒ（９）は基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（３）と遅延時間差Δτｒ（１）乃至Δτｒ（９）（受信遅延時間τｒと基準遅延時間τｒｎの差）に分離される。そして、遅延時間差Δτｒ（１）乃至Δτｒ（９）はプローブ内送受信部２の整相加算部２４によって与えられ、基準遅延時間τｒｎ（１）乃至τｒｎ（３）は超音波診断装置本体２０３の受信部３２におけるビームフォーマ３２３によって与えられる。

例えば、振動素子１−４乃至１−６によって得られた受信信号の各々には前記整相加算部２４において遅延時間差Δτｒ（４）、Δτｒ（５）及びΔτｒ（６）が与えられて加算合成され、更に、前記ビームフォーマ３２３において基準遅延時間τｒｎ（３）が与えられる。

以上述べた本発明の実施例によれば、超音波プローブ内に配列された複数個の振動素子を駆動して超音波を所定方向に送信あるいは所定距離に収束する際に、駆動信号の包絡線遅延を超音波診断装置本体に設けた送受信部で行ない、駆動信号の位相遅延を超音波プローブに内蔵された駆動信号生成部で行なうことにより、遅延時間精度をあまり劣化させることなくケーブルのチャンネル数を低減することができる。従がって、超音波プローブの操作性を損なうことなく良質な画像データを得ることが可能となる。

又、前記送受信部は、任意の包絡線波形を容易に生成することができるため、例えば、ガウス型の包絡線波形を有した送信超音波を放射することにより送信超音波の高調波成分が大幅に低減される。このため、ＴＨＩ法等において被検体組織や体内に注入された超音波造影剤の非線型現象によって発生する高調波成分を高感度で受信することができる。

更に、パルスインバージョン法のような同一部位に対する複数回の超音波送受信が不要となるためフレームレートを低減することなく高調波成分の低減が可能となる。

一方、上述の実施例における駆動信号は、包絡線波形を所定の位相遅延を有した矩形信号でスイッチングすることによって生成されるため、回路構成が簡単となり、超音波プローブの大きさや重さを許容範囲内に抑えた状態で多くの振動素子と駆動回路を前記超音波プローブ内に内蔵させることが可能となる。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では振動素子１を２次元配列した超音波プローブ２００について述べたが、多くの振動素子１を１次元配列した超音波プローブであってもよい。

又、同一の振動素子１を用いて送信超音波の放射と受信超音波の受信を行なう場合について述べたが、送信専用の振動素子１あるいは受信専用の振動素子１が含まれていても構わない。但し、送信専用あるいは受信専用のチャンネルに対してはプローブ内送受信部２の送受信切り換え部２５及び送受信部３の送受信切り換え部３３は不要となる。

更に、ＲＡＭ３１４にプリセットされた包絡線データの読み出し周期Ｔ１を駆動信号生成部２２における包絡線波形のスイッチング周期Ｔ０に等しく設定することが望ましいが、これに限定されない。

一方、上述の実施例では送信部３１により駆動信号の包絡線波形を任意の形状に設定することが可能であることを述べたが、同様の構成により任意の大きさ（振幅）に設定することも可能である。従がって、駆動信号の重み付けが可能となり、サイドローブの大きさと送信ビーム幅の最適化が可能となる。

又、超音波連続波を用いてドプラ信号の計測を行なう場合にはＲＡＭ３１４より直流波形を発生してもよいが、図１２に示すように切り換え部３１７を介して電源部から直流電圧を供給してもよい。この方法によれば、直流電圧の供給源インピーダンスを低くすることができるため共通接続に伴う電圧変動を低減することができる、
更に、図３において駆動信号生成部２２は、正極性（片極性）の包絡線波形をスイッチングして駆動信号を生成する場合について述べたが、図１３に示すような両極性の波形をスイッチングして駆動信号を生成してもよい。この方法によれば直流成分を考慮する必要がなくなるためリニアドライバ３１６等の回路構成を簡単にすることが可能となる。但し、図１３は、駆動信号生成方法の変形例を示したものであり、図１３（ａ）は、超音波診断装置本体２０３の送受信部３より供給されるガウス型の両極性波形、図３（ｂ）は、プローブ内送受信部２における駆動信号生成部２２の矩形信号発生器２２２から出力される矩形信号、図３（ｃ）は、チョッパ回路２２１から出力される駆動信号を示している。

一方、ビームフォーマ３２３及び整相加算部２４では、複数方向からの受信超音波の各々を分離して受信する、所謂、並列同時受信の機能を有していてもよい。

本発明の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例における駆動信号生成部の回路構成を示す図。 同実施例の駆動信号生成部における駆動信号の生成方法を示す図。 同実施例の共通接続部における共通接続を模式的に示す図。 同実施例の遅延時間設定部によって設定される受信遅延時間を示す図。 同実施例の受信信号に対する整相加算を示す図。 同実施例における送受信部の構成を示すブロック図。 同実施例における送受信切り換え部の具体例を示す図。 同実施例におけるデータ生成部の構成を示すブロック図。 同実施例における送信遅延時間の設定方法を示す図。 同実施例における受信遅延時間の設定方法を示す図。 同実施例における包絡線波形生成の変形例を示す図。 同実施例の駆動信号生成部における駆動信号生成方法の変形例を示す図。 従来の駆動回路の構成を示す図。

符号の説明

１…振動素子
２…プローブ内送受信部
３…送受信部
４…データ生成部
５…画像データ記憶・処理部
６…表示部
７…基準信号発生部
８…遅延時間設定部
９…入力部
１０…システム制御部
２２…駆動信号生成部
２３…共通接続部
２４…整相加算部
２５、３３…送受信切り換え部
３１…送信部
３２…受信部
４１…Ｂモードデータ生成部
４２…カラードプラデータ生成部
５１…画像データ記憶部
５２…画像データ処理部
２００…超音波プローブ
２０１…送受信信号用ケーブル
２０２…制御信号用ケーブル
２０３…超音波診断装置本体
２２１…チョッパ回路
２２２…矩形信号発生器
３１１…レートパルス発生器
３１２…送信遅延回路
３１３…包絡線波形生成回路
３１４…ＲＡＭ
３１５…Ｄ／Ａ変換器
３１６…リニアドライバ
３２１…プリアンプ
３２２…Ａ／Ｄ変換器
３２３…ビームフォーマ
１０００…超音波診断装置

Claims (10)

1. 配列された複数の振動素子を備えた超音波プローブと、
   前記複数の振動素子の各々に対し第１の送信遅延時間を有した駆動信号を生成する複数チャンネルの駆動信号生成手段と、
   前記駆動信号の包絡線を形成するために第２の送信遅延時間を有した包絡線波形を生成する包絡線波形生成手段と、
   被検体の所定方向に超音波送信を行なうための前記第１の送信遅延時間及び前記第２の送信遅延時間を設定する遅延時間設定手段と、
   前記第１の送信遅延時間の大きさに基づいて前記駆動信号生成手段を共通接続して複数の駆動信号生成手段群を形成し、これらの駆動信号生成手段群の各々に対して前記包絡線波形を供給する共通接続手段と、
   前記振動素子によって得られた前記被検体からの超音波反射波に基づく受信信号を整相加算処理する受信手段と、
   この受信手段によって得られた整相加算信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段を備え、
   前記駆動信号生成手段は、前記共通接続手段を介して前記包絡線波形生成手段から供給された包絡線波形と前記第１の送信用遅延時間に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする超音波診断装置。
2. 配列された複数の振動素子とこれらの振動素子に対して送受信を行なうための第１の送受信手段を有した超音波プローブと、複数チャンネルのケーブルを介して前記第１の送受信手段と接続された第２の送受信手段と、被検体の所定方向に超音波送信を行なうために前記振動素子に供給する駆動信号の送信遅延時間を設定する遅延時間設定手段を備えた超音波診断装置において、
   前記第２の送受信手段は、
   前記駆動信号の包絡線を形成するために前記遅延時間設定手段が設定した第２の送信遅延時間を有した包絡線波形を生成する包絡線波形生成手段を備え、
   前記第１の送受信手段は、
   前記遅延時間設定手段が設定した第１の送信遅延時間を有した駆動信号を生成し前記振動素子に供給する複数チャンネルの駆動信号生成手段と、
   前記第１の送信遅延時間の大きさに基づいて前記駆動信号生成手段を共通接続して複数の駆動信号生成手段群を形成し、これらの駆動信号生成手段群の各々に対して前記包絡線波形生成手段が生成した包絡線波形を供給する共通接続手段を備え、
   前記駆動信号生成手段は、前記共通接続手段を介して前記包絡線波形生成手段から供給された包絡線波形と前記第１の送信用遅延時間に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする超音波診断装置。
3. 前記共通接続手段は、所定の遅延時間範囲にある前記第１の送信遅延時間が設定された複数チャンネルの前記駆動信号生成手段を共通接続することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した超音波診断装置。
4. 前記共通接続手段は、共通接続した前記駆動信号生成手段に対して前記第１の送信遅延時間と略等しい前記第２の送信遅延時間を有した包絡線波形を供給することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載した超音波診断装置。
5. 前記駆動信号生成手段は、前記第１の送信遅延時間を有した矩形信号を発生する矩形信号発生手段と、前記第２の送信遅延時間を有した前記包絡線波形を前記矩形信号によってスイッチングして前記駆動信号を生成するチョッパ手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した超音波診断装置。
6. 前記包絡線波形生成手段は、ガウス型あるいはガウス型と略等価な包絡線関数に基づいて前記包絡線波形を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した超音波診断装置。
7. 前記包絡線波形生成手段は、所定の重み付け関数に基づいた振幅と前記第２の送信遅延時間を有した包絡線波形を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した超音波診断装置。
8. 前記振動素子は、前記超音波プローブにて２次元配列されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した超音波診断装置。
9. 前記包絡線波形と直流電圧の選択を行なう切り換え手段を備え、前記被検体に対して超音波連続波を送信する場合、前記切り換え手段は、所定の大きさの直流電圧を選択して前記駆動信号生成手段に供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した超音波診断装置。
10. 前記ケーブルは、送信モードと受信モードの切り換えを行なう送受信切り換え手段を介して前記第１の送受信手段及び前記第２の送受信手段の少なくとも何れかと接続していることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。

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