JP6532802B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、血流イメージングが可能等の利点を有し、心臓、腹部、泌尿器、及び産婦人科などで広く利用されている。

近年、生体内の超音波伝搬の非線形現象により生じた高調波成分を映像化する組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ（Ｔｉｓｓｕｅ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ））等の高調波イメージングが診断で使われるようになった。高調波は基本波と比較してサイドローブレベルが小さいため、基本波を用いる従来技術と比べて超音波画像の画質を向上することができる。ＴＨＩは、例えば、画像における血管などの抜けが少なく、方位分解能、コントラスト分解能に優れた画像を得ることができる。

しかし、現状の高調波イメージングでは、所望の次数の高調波成分を、送受信回数を増やさずに分離して抽出することができなかった。

特開２００６−２７１７９１号公報 米国特許第６１５５９８１号明細書

W. Wilkening et al., "Phase-Coded Pulse Sequence for Non-Linear Imaging", Ultrasonic Syamposium,2000 IEEE(Volume 2), p1559-1562

実施形態が解決しようとする課題は、超音波の送受信回数を抑えつつ、良好な画像を得ることである。

実施形態に係る超音波診断装置は、送信部と、受信部と、抽出部とを備える。送信部は、送信する超音波に含まれる中心周波数成分の位相が各送信で異なる３回以上の超音波送信を超音波プローブに実行させる。受信部は、前記３回以上の超音波送信によって得られた複数の反射波信号を基に、共通の受信走査線に関する３以上の受信信号を生成する。抽出部は、前記３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して位相回転処理を含む処理を実行した後で前記３以上の受信信号を加算することで、前記３以上の受信信号に含まれる非線形成分を抽出する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の行う位相回転処理について説明した図である。 図３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明したフローチャートである。 図４Ａは、第１の実施形態に係る超音波診断装置の行う抽出処理について説明した図（１）である。 図４Ｂは、第１の実施形態に係る超音波診断装置の行う抽出処理について説明した図（２）である。 図５は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明したフローチャートである。 図６は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の行う合成処理について説明した図である。 図７は、第２の実施形態に係る超音波診断装置が生成する画像について説明した図（１）である。 図８は、第２の実施形態に係る超音波診断装置が生成する画像について説明した図（２）である。 図９は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明したフローチャートである。 図１０は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明した図である。 図１１Ａは、第３の実施形態に係る超音波診断装置が処理する信号について説明するための図（１）である。 図１１Ｂは、第３の実施形態に係る超音波診断装置が処理する信号について説明するための図（２）である。 図１２は、第３の実施形態の変形例に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明した図である。 図１３は、第４の実施形態に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明したフローチャート（１）である。 図１４は、第４の実施形態に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明したフローチャート（２）である。 図１５は、第４の実施形態に係る超音波送信シーケンスの特徴について説明した表である。 図１６Ａは、単一周波数成分で超音波送信を行った場合の高次高調波の抽出について説明した図である。 図１６Ｂは、複数の周波数成分で超音波送信を行った場合の高次高調波の抽出について説明した図である。 図１７Ａは、単一周波数成分で超音波送信を行った場合の超音波の時間変化について説明した図である。 図１７Ｂは、複数の周波数成分での超音波送信を行った場合の超音波の時間変化について説明した図である。 図１７Ｃは、単一周波数成分で超音波送信を行う場合の周波数特性について説明した図である。 図１７Ｄは、複数の周波数成分で超音波送信を行う場合の周波数依存性について説明した図である。 図１８Ａは、単一周波数成分で超音波送信を行った場合の３次高調波成分の抽出について説明した図である。 図１８Ｂは、複数の周波数成分で超音波送信を行った場合の３次高調波成分の抽出について説明した図である。 図１９は、複数の周波数成分で超音波送信を行った場合の、２次高調波成分の抽出について説明した図である。 図２０は、第４の実施形態に係る超音波診断装置に用いる複数の周波数の値の決定方法について説明した図である。 図２１は、第５の実施形態に係る超音波診断装置における超音波送信について説明した表（１）である。 図２２は、第５の実施形態に係る超音波診断装置における超音波送信について説明した図である。 図２３は、第５の実施形態に係る超音波診断装置における超音波送信について説明した表（２）である。 図２４Ａは、第５の実施形態に係る超音波診断装置が処理する信号について説明するための図（１）である。 図２４Ｂは、第５の実施形態に係る超音波診断装置が処理する信号について説明するための図（２）である。 図２５Ａは、第６の実施形態に係る第１の超音波送信シーケンスについて説明した図（１）である。 図２５Ｂは、第６の実施形態に係る第２の超音波送信シーケンスについて説明した図（２）である。 図２６Ａは、第６の実施形態に係る第３の超音波送信シーケンスについて説明した図（３）である。 図２６Ｂは、第６の実施形態に係る第４の超音波送信シーケンスについて説明した図（４）である。 図２７Ａは、その他の実施形態に係る超音波送信シーケンスについて説明した図（１）である。 図２７Ｂは、その他の実施形態に係る超音波送信シーケンスについて説明した図（２）である。 図２７Ｃは、その他の実施形態に係る超音波送信シーケンスについて説明した図（３）である。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る超音波装置について説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図１に例示するように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、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、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１０が有する送信部９から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号（反射波信号）に変換する。また、超音波プローブ１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。なお、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、反射波として超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子にて受信され、反射波信号に変換される。反射波信号の振幅は、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、反射波信号は、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。

なお、第１の実施形態は、超音波プローブ１が、被検体Ｐを２次元で走査する１Ｄアレイプローブであっても、被検体Ｐを３次元で走査するメカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブであっても適用可能である。

入力装置３は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有する。入力装置３は、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１０へ転送する。

モニタ２は、超音波診断装置の操作者が入力装置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データ等を表示したりする。

装置本体１０は、超音波プローブ１から受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置である。図１に示す装置本体１０は、２次元の反射波信号に基づいて２次元の超音波画像データを生成可能であり、３次元の反射波信号に基づいて３次元の超音波画像データを生成可能な装置である。ただし、第１の実施形態は、装置本体１０が、２次元データ専用の装置である場合であっても適用可能である。

装置本体１０は、図１に例示するように、送信部９と、受信部１１と、抽出部２０と、信号処理部１２と、画像生成部１３と、画像メモリ１４と、内部記憶部１５と、制御部１６とを有する。

送信部９及び受信部１１は、後述する制御部１６の指示に基づいて、超音波プローブ１が行なう超音波送受信を制御する。送信部９は、パルス発生器、送信遅延部、パルサ等を有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延部は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。

すなわち、送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波の送信方向を任意に調整する。また、送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、超音波送信の深さ方向における集束点（送信フォーカス）の位置を制御する。

なお、送信部９は、後述する制御部１６の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。

また、受信部１１は、アンプ回路、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延回路、加算器、直交検波回路等を有し、超音波プローブ１から受信した反射波信号に対して各種処理を行って受信信号（反射波データ）を生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延回路は、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な受信遅延時間を与える。加算器は、受信遅延回路により受信遅延時間が与えられた反射波信号の加算処理を行う。加算器の加算処理により、反射波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。そして、直交検波回路は、加算器の出力信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。そして、直交検波回路は、Ｉ信号及びＱ信号（以下、ＩＱ信号と記載する）を受信信号（反射波データ）として抽出部２０又は信号処理部１２に送信する。なお、直交検波回路は、加算器の出力信号を、ＲＦ（Radio Frequency）信号に変換した上で、抽出部２０又は信号処理部１２に送信しても良い。ＩＱ信号及びＲＦ信号は、位相情報を有する受信信号となる。

送信部９は、被検体Ｐ内の２次元領域を走査する場合、超音波プローブ１から２次元領域を走査するための超音波ビームを送信させる。そして、受信部１１は、超音波プローブ１から受信した２次元の反射波信号から２次元の受信信号を生成する。また、送信部９は、被検体Ｐ内の３次元領域を走査する場合、超音波プローブ１から３次元領域を走査するための超音波ビームを送信させる。そして、受信部１１は、超音波プローブ１から受信した３次元の反射波信号から３次元の受信信号を生成する。受信部１１は、反射波信号を基に、受信信号を生成し、生成した受信信号を、抽出部２０又は信号処理部１２に送信する。

送信部９は、超音波プローブ１に、所定の送信位置（送信走査線）から、超音波ビームを送信させる。受信部１１は、超音波プローブ１から、所定の受信位置（受信走査線）において、送信部９が送信した超音波ビームの反射波による信号を受信する。並列同時受信を行わない場合、送信走査線と受信走査線は同一の走査線になる。一方、並列同時受信を行う場合には、送信部９が１回の超音波ビームを１つの送信走査線で超音波プローブ１に送信させると、受信部１１は、送信部９が超音波プローブ１に送信させた超音波ビームに由来する反射波による信号を、複数本の受信ビームとして複数の所定の受信位置（受信走査線）で超音波プローブ１を通じて同時に受信する。

抽出部２０は、高調波イメージングのために設けられた処理部である。抽出部２０は、高調波イメージング用のスキャンシーケンスにより受信部１１が生成した同一走査線の複数の受信信号に対して各種処理を行って、所定の次数の高調波成分、或いは所定の高調波成分の組み合わせを抽出し、抽出したデータを信号処理部１２に受け渡す。なお、抽出部２０が行なう処理については、後に詳述する。

信号処理部１２は、受信部１１が生成した受信信号又は抽出部２０が抽出したデータに対して、各種の信号処理を行なう処理部である。信号処理部１２は、図１に示すように、Ｂモード処理部１２１及びドプラ処理部１２２を有する。Ｂモード処理部１２１は、受信部１１又は抽出部２０からデータを受信し、対数増幅処理、包絡線検波処理、対数圧縮処理等を行なって、信号強度が輝度（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）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。また、ドプラ処理部１２２は、受信部１１から受信した受信信号（反射波データ）から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による速度、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。ここで、移動体とは、例えば、血流や心壁等の組織、造影剤である。Ｂモード処理部１２１やドプラ処理部１２２は、上述したフレームバッファを介して受信信号（反射波データ）を取得する。

なお、図１に例示するＢモード処理部１２１及びドプラ処理部１２２は、２次元の反射波データ及び３次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、Ｂモード処理部１２１は、２次元の反射波データから２次元のＢモードデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のＢモードデータを生成する。また、ドプラ処理部１２２は、２次元の反射波データから２次元のドプラデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のドプラデータを生成する。

画像生成部１３は、信号処理部１２（Ｂモード処理部１２１及びドプラ処理部１２２）が生成したデータから超音波画像データを生成する。画像生成部１３は、Ｂモード処理部１２１が生成した２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１３は、ドプラ処理部１２２が生成した２次元のドプラデータから移動体情報を表す２次元ドプラ画像データを生成する。２次元ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。ここで、画像生成部１３は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部１３は、超音波プローブ１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。

また、画像生成部１３は、スキャンコンバート以外に、種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行なう。また、画像生成部１３は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。

Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部１３が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。画像生成部１３は、スキャンコンバート処理前の２次元超音波画像データから、表示用の２次元超音波画像データを生成する。

更に、画像生成部１３は、Ｂモード処理部１２１が生成した３次元のＢモードデータに対して座標変換を行なうことで、３次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１３は、ドプラ処理部１２２が生成した３次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、３次元ドプラ画像データを生成する。画像生成部１３は、「３次元のＢモード画像データや３次元ドプラ画像データ」を「３次元超音波画像データ（ボリュームデータ）」として生成する。

更に、画像生成部１３は、ボリュームデータをモニタ２にて表示するための２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対して各種レンダリング処理を行なう。画像生成部１３が行なうレンダリング処理としては、例えば、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planer Reconstruction）を行なってボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像生成部１３が行なうレンダリング処理としては、例えば、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）処理がある。

画像メモリ１４は、画像生成部１３が生成した表示用の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１４は、Ｂモード処理部１２１やドプラ処理部１２２が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ１４が記憶するＢモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成部１３を経由して表示用の超音波画像データとなる。また、画像メモリ１４は、受信部１１が出力した受信信号（反射波データ）を記憶することも可能である。

内部記憶部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。また、内部記憶部１５は、必要に応じて、画像メモリ１４が記憶する画像データの保管等にも使用される。また、内部記憶部１５が記憶するデータは、図示しないインターフェースを経由して、外部装置へ転送することができる。また、内部記憶部１５は、外部装置から図示しないインターフェースを経由して転送されたデータを記憶することも可能である。

制御部１６は、超音波診断装置の処理全体を制御する。具体的には、制御部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、内部記憶部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、送信部９、受信部１１、信号処理部１２（Ｂモード処理部１２１及びドプラ処理部１２２）及び画像生成部１３の処理を制御する。また、制御部１６は、画像メモリ１４や内部記憶部１５が記憶する表示用の超音波画像データをモニタ２にて表示するように制御する。

なお、装置本体１０に内蔵される送信部９、受信部１１等は、集積回路等のハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたプログラムである場合もある。

以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る送信部９と、受信部１１と、抽出部２０とは、以下の処理を行う。なお、第１の実施形態では、送信する超音波は、単一の中心周波数成分を有する。送信部９は、送信する超音波に含まれる中心周波数成分の位相が各送信で異なる３回以上の超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。受信部１１は、３回以上の超音波送信によって得られた複数の反射波信号を基に、共通の受信走査線に関する３以上の受信信号を生成する。抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して位相回転処理を含む処理を実行することで、受信信号に含まれる所定の次数の高調波成分（より一般には、第１の非線形成分）を抽出する。

具体的には、送信部９は、送信する超音波の位相（超音波に含まれる単一の中心周波数の位相）がそれぞれ互いに等しい角度だけ異なる３回以上の超音波送信を超音波プローブに実行させ、抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して、当該等しい角度の整数倍の角度だけ位相を回転させる位相回転処理を行うことで、所定の次数の高調波成分を抽出する。ここで、例えば、送信部９は、共通の包絡線で３回以上の超音波送信を超音波プローブに実行させる。また、例えば、送信部９は、送信毎に超音波の位相を変調させて、３回以上の超音波送信を超音波プローブに実行させる。

また、抽出部２０は、更に、３以上の受信信号を用いて、３以上の受信信号に含まれ、第１の非線形成分とは種類が異なる第２の非線形成分を抽出する、具体的には、抽出部２０は、更に、３以上の受信信号に対して位相回転処理を含まない処理を行うことで、所定の次数とは異なる次数の高調波成分（より一般には、第１の非線形成分とは種類が異なる第２の非線形成分）を抽出する。すなわち、抽出部２０は、所定の次数の高調波成分として２次高調波成分を抽出し、所定の次数とは異なる次数の高調波成分として３次高調波成分を抽出する。

そのような構成の一例として、第１の実施形態では、送信部９は、送信する超音波の位相（送信する超音波に含まれる中心周波数成分の位相）が互いに１２０度異なる３回の超音波送信を超音波プローブに実行させ、受信部１１は、３回の超音波送信によって得られた複数の反射波信号を基に、共通の受信走査線に関する３つの受信信号を生成する。抽出部２０は、３つの受信信号のうち２以上の受信信号に対して位相回転処理を含む処理を実行することで、２次高調波成分を抽出し、３つの受信信号を加算して、３次高調波成分を抽出する。例えば、送信部９は、第１の位相の超音波送信と、第１の位相から位相を１２０度進ませた第２の位相の超音波送信と、第１の位相から位相を２４０度進ませた第３の位相の超音波送信とを超音波プローブに実行させる。換言すると、送信部９は、第１の位相の単一の中心周波数成分を有する第１の超音波の送信と、第１の位相から位相が実質的に１２０度進んだ第２の位相の単一の中心周波数成分を有する第２の超音波の送信と、第１の位相から位相が実質的に２４０度進んだ第３の位相の単一の中心周波数成分を有する第３の超音波の送信とを超音波プローブに実行させる。ここで、「実質的に」とは、（１）誤差を許容する意味（２）負の方向に位相を進めることを許容する意味（例えば、第１の位相の第１の超音波の送信と、第１の位相から１２０度遅れた第２の位相の第２の超音波の送信と、第１の位相から位相が２４０度遅れた第３の超音波の送信を超音波プローブに実行される場合を含む。）（３）Ｎ度の位相回転とＮ＋３６０度の位相回転を同一視することを許容する意味（例えば、１２０度の位相回転と、４８０度の位相回転、−２４０度の位相回転を許容する意味）のいずれをも含む。

そして、例えば、受信部１１は、第１の位相の超音波送信に対応する第１の受信信号と、第２の位相の超音波送信に対応する第２の受信信号と、第３の位相の超音波送信に対応する第３の受信信号とを生成し、抽出部２０は、第１の受信信号と、第２の受信信号の位相を１２０度進ませた信号と、第３の受信信号の位相を２４０度進ませた信号とを加算して、２次高調波成分を抽出し、第１の受信信号と第２の受信信号と第３の受信信号を加算して、３次高調波成分を抽出する。換言すると、抽出部２０は、２次高調波成分の位相が実質的に揃っている第１の受信信号と、第２の受信信号と、第３の受信信号とを加算して、２次高調波成分を抽出し、３次高調波成分の位相が実質的に揃っている第１の受信信号と、第２の受信信号と、第３の受信信号とを加算して、３次高調波成分を抽出する。ここで、例えば、「実質的に揃っている」というのは、小さな誤差を許容する意味である。

また、第１の実施形態に係る画像生成部１３は、所定の次数の高調波成分（第１の非線形成分）に基づく超音波画像データ又は所定の次数とは異なる次数の高調波成分（第２の非線形成分）に基づく超音波画像データに基づく超音波画像データを生成する。

まず、送信部９が複数の超音波を送信してから、受信部１１が複数の反射波信号を受信して、それをもとに受信信号を生成するまでの流れについて簡単に説明する。

第１の実施形態では、送信部９は、例えば、第１の送信において、位相を０度に設定して送信する。また、送信部９は、第２の送信において、位相を１２０度に設定して送信する。また、送信部９は、第３の送信において、位相を２４０度に設定して送信する。

例えば、送信波の波形ｙが、振幅Ａ，周波数ｆ、時間ｔ、位相θとして、y=Ａ×sin(２πｆｔ+θ)であったとすると、第１の送信での送信波の波形は、ｙ＝Ａ×sin(２πｆｔ)、第２の送信での送信波の波形は、ｙ＝Ａ×ｓｉｎ（２πｆｔ＋２/３×π）、第３の送信での送信波の波形は、ｙ＝Ａ×ｓｉｎ（２πｆｔ＋４/３×π）となる。

また、例えば、送信波の波形ｙが、ｙ＝Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋θ）であったとすると、第１の送信での送信波の波形は、ｙ＝Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ）、第２の送信波の送信波の波形は、ｙ＝Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋２/３×π）、第３の送信波の送信波の波形は、ｙ＝Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋４/３×π）となる。実施形態を通じて、第２の送信及び第１の送信での位相の差、第３の送信及び第２の送信での位相の差がいくらであるかが重要であり、第１の送信での初期位相が何であるかは重要ではないので、送信波の波形が「ｓｉｎ」であるか、「ｃｏｓ」であるか、等、初期位相は、適宜定めてよい。

良く知られているように、周期的に正弦波的に時間変化する交流信号は、複素平面上で原点を中心に位相回転する複素数で表現することができる。例えば、実数上で定義され実数値を取る関数ｙ＝Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋θ）に、解析接続として知られる所定の操作を施すことにより、送信波は、ｊを虚数単位として、複素数平面上で定義され複素数値を取る関数ｙ＝Ａ×ｅｘｐ（ｊ×（２πｆｔ＋θ））に、変換することができる。この手続きにより、第１の送信での送信波の波形は、虚数単位をｊとして、ｙ＝Ａ×ｅｘｐ（ｊ×（２πｆｔ））、第２の送信での送信波の波形は、ｙ＝Ａ×ｅｘｐ（ｊ×（２πｆｔ＋２/3π））、第３の送信での送信波の波形は、ｙ＝Ａ×ｅｘｐ（ｊ×（２πｆｔ＋２/3π×２）と書くことができる。

このような複素数表示を取ると、その複素数の絶対値は、送信波の振幅、すなわち、送信波の変位としてとりうる最大値、に対応する。また、その複素数の偏角は、送信波の位相に対応する。また、その複素数の実部は、もともとの送信波の波形ｙに対応する。また、その複素数の虚部は、もともとの送信波の波形が０になるところで最大値をとり、送信波の波形が最大になるところで最小値をとることから、送信波の運動量あるいは速度として、解釈することができる。

また、実数を用いた表示では、位相をαだけ進める、という操作は、ｓｉｎθを、ｓｉｎ（θ＋α）に、ｃｏｓθを、ｃｏｓ（θ＋α）に変換する操作を意味する。また、複素数を用いた表示では、位相を、αだけ進める、という操作は、複素数であるｅｘｐ（ｊ×α）を乗じる操作、すなわち、ｅｘｐ（ｊ×θ）を、ｅｘｐ（ｊ×（θ＋α））に変換する操作を意味する。

以下、説明の簡便さのため、送信波の波形を実数関数「Ａ×ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）」や「Ａ×ｃｏｓ（２πｆｔ＋θ）」で表示するか、或いは、「Ａ×ｅｘｐ（ｊ×（２πｆｔ＋θ））」などの複素数表示で考えるか、目的に応じて適宜使い分けるが、これらは表示方法の違いに過ぎず、他方の表示方法でも適切に表示することができる。

送信された超音波が、媒質を通過する間に、超音波と媒質が非線形的に相互作用することにより、送信した周波数（基本波成分）の超音波から、２倍波、３倍波、４倍波…などの、高次高調波成分が発生する。従って、反射波の中には、送信した周波数（基本波成分）以外にも、高次高調波成分が含まれることになる。高次高調波成分は、基本波成分と比較して指向性がある（サイドローブレベルが小さい）ため、基本波のみを用いる従来技術と比べて、空間分解能を向上することができ、その結果として超音波画像の画質を向上することができる。

さて、基本波成分の波形が、振幅Ａ、周波数ｆ、位相θの正弦波、ｙ＝Ａ×ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）の場合を仮定すると、２次の非線形効果の成分の波形は、ｙ^２に比例することが知られている。従って、２次の非線形効果の成分の波形は、具体的に計算すると分かるように、「周波数２ｆ、位相２θ」の２次の高調波成分、及び「周波数０（直流成分）、位相０」の成分からなる。同様に、３次の非線形効果の成分の波形は、ｙ^３に比例することが知られており、３次の波形は、「周波数３ｆ、位相３θ」の３次の高調波成分、及び、「周波数ｆ、位相θ」の成分からなる。

このように、反射波には、周波数成分ｆ、位相θの基本波成分だけではなく、周波数成分２ｆ、位相２θの２次高調波成分、周波数成分３ｆ、位相３θの３次高調波成分が含まれる。送信部９が、周波数ｆで、位相を変えて、例えば、第１の送信では位相をθ_１とし、第２の送信では位相をθ_２とし、第３の位相では位相をθ_３とし、超音波を３回、超音波プローブ１を介して送信したとすると、第１の送信に対応する受信信号には、周波数ｆ、位相θ_１の基本波成分に加えて、周波数２ｆ、位相２θ_１の２次の高調波成分、周波数３ｆ、位相３θ_１の３次の高調波成分が含まれる。また、第２の送信に対応する反射波には、周波数ｆ、位相θ_２の基本波成分に加えて、周波数２ｆ、位相２θ_２の２次の高調波成分、周波数３ｆ、位相３θ_２の３次の高調波成分が含まれる。また、第３の送信に対応する反射波には、周波数ｆ、位相θ_３の基本波成分に加えて、周波数２ｆ、位相２θ_２の２次の高調波成分、周波数３ｆ、位相３θ_３の３次の高調波成分が含まれる。

受信部１１が受信信号として生成するＩＱ信号は、その絶対値が信号の振幅を表し、その偏角が信号の位相を表すような、複素数の値を、各周波数成分ごとに表示した信号である。例えば、Ａ×ｃｏｓ（２πｆ_１ｔ＋θ_１）という信号に対して、直交検波を行うと、Ａ×ｅｘｐ（ｊ×（２πｆ_１ｔ＋θ_１））という複素数を受信信号として取得する。以下、指数の肩の部分のうち、時間ｔに比例する部分は適宜省略して、「複素数Ａ×ｅｘｐ（ｊ×θ_１）を取得する」などと書く。

図２は、第１の実施形態における超音波診断装置の行う位相回転処理について説明した図である。送信部９は、共通の包絡線で位相を互いに等しい角度だけずらして超音波を、超音波プローブ１を介して複数回送信する。例えば、送信部９は、図２の左図のように、第１の送信で、位相を０度（０）に設定して超音波プローブ１を介して超音波を送信する。また、送信部９は、第２の送信で、位相を１２０度（２/３π）に設定して超音波プローブ１を介して超音波を送信する。また、送信部９は、第３の送信で、位相を２４０度（４/３π）に設定して超音波プローブ１に超音波を送信させる。すなわち、送信部９が送信する超音波の送信シーケンスは、（０度、１２０度、２４０度）となる。また、以下、送信波の振幅は、簡単のため、「１」として説明する。

受信部１１は、複数の超音波それぞれに対応する反射波信号を基に、複数の受信信号を生成する。信号５０〜５２は、第１の送信に対応する受信信号である。信号５３〜５５は、第２の送信に対応する受信信号である。信号５６〜５８は、第３の送信に対応する受信信号である。第１の送信で得られた信号５０，５１，５２それぞれは、基本波成分、２次高調波成分、３次高調波成分に対応する受信信号である。第２の送信で得られた信号５３，５４，５５それぞれは、基本波成分、２次高調波成分、３次高調波成分に対応する受信信号である。第３の送信で得られた信号５６，５７，５８それぞれは、基本波成分、２次高調波成分、３次高調波成分に対応する受信信号である。

ここで、信号５０は、第１の送信で基本波の位相が０度（０）に設定されているので、その位相は、０度（０）の信号であり、信号値は、ｅｘｐ（ｊ×０）である。信号５１は、２次高調波成分なので、その位相は、基本波成分の２倍であり、その位相は、０度×２＝０度（０）の信号であり、信号値は、ｅｘｐ（ｊ×０）である。同様に、信号５２は、３次高調波成分なので、その位相は、基本波成分の３倍であり、その位相は、０度×３＝０度（０）の信号であり、信号値は、ｅｘｐ（ｊ×０）である。

また、信号５３は、第２の送信で基本波の位相が１２０度（２/３π）に設定されているので、その位相は、１２０度（２/３π）の信号であり、信号値は、ｅｘｐ（ｊ×２/３π）である。信号５４は、２次高調波成分なので、その位相は、基本波成分の２倍であり、その位相は、１２０度×２＝２４０度（４/３π）の信号であり、信号値は、ｅｘｐ（ｊ×４/３π）である。信号５５は、３次高調波成分なので、その位相は、基本波成分の３倍であり、その位相は、１２０度×３＝３６０度（２π）の信号であり、信号値は、ｅｘｐ（ｊ×２π）である。

また、信号５６は、第３の送信で基本波の位相が２４０度（４/３π）に設定されているので、その位相は、２４０度（４/３π）の信号であり、信号値は、ｅｘｐ（ｊ×４/３π）である。信号５７は、２次高調波成分なので、その位相は、基本波成分の２倍であり、その位相は、２４０度×２＝４８０度（８/３π）の信号であり、信号値は、ｅｘｐ（ｊ×８/３π）である。信号５５は、３次高調波成分なので、その位相は、基本波成分の３倍であり、その位相は、２４０度×３＝７２０度（４π）の信号であり、信号値は、ｅｘｐ（ｊ×４π）である。

ここで、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純に加算すると、以下の通りとなる。

基本波成分について、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純に加算した値は、信号５０、信号５３、信号５６の和であるから、この値を計算すると、「０」になる。従って、基本波成分は、「０」になる。

２次高調波成分について、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純に加算した値は、信号５１、信号５４、信号５７の和であるから、この値を計算すると、「０」になる。従って、２次高調波成分は、「０」になる。

３次高調波成分について、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純に加算した値は、信号５２、信号５５、信号５８の和であるから、この値を計算すると、「３」になる。従って、３次高調波成分は０でない値を持つ。

従って、抽出部２０が、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純に加算すると、抽出部２０は、基本波成分及び２次高調波成分が除去され、３次高調波成分のみが抽出された信号を抽出することができる。

次に、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を、位相回転処理を含む処理を行った後に加算すると、以下の通りとなる。例えば、抽出部２０は、第１の受信信号に対して、０度（０）だけ位相回転処理を行う。すなわち、抽出部２０は、第１の受信信号に対しては、位相回転処理を行わない。また、例えば、抽出部２０は、第２の受信信号に対して、１２０度（２/３×π）だけ位相回転処理を行い、第３の受信信号に対して、２４０度（４/３×π）だけ位相回転処理を行う。すなわち、抽出部２０は、（０度（０）、１２０度（２/３×π）、２４０度（４/３×π））となる回転位相角の組み合わせで位相回転処理を行う。

図２の下段の信号５０〜５２、信号６０〜６２、信号６３〜６５は、図２の上段の信号５０〜５２、信号５３〜５５、信号５６〜５８に対して、位相回転処理を行った受信信号を表している。すなわち、図２の下段の信号５０，５１，５２は、第１の送信における位相回転処理後の基本波、２次高調波、３次高調波の受信信号、信号６０，６１，６２は、第２の送信における位相回転処理後の基本波、２次高調波、３次高調波の受信信号、信号６３，６４，６５は、第３の送信における位相回転処理後の基本波、２次高調波、３次高調波の受信信号である。

第１の送信に関しては、位相回転角度が０度（０）であるので、位相は回転されない。従って、図２の下段の信号５０〜５２は、図２の上段の信号５０〜５２と同一の信号となる。

次に、第２の送信に関しては、位相回転角度が１２０度（２/３×π）であるので、位相回転後の基本波の信号６０の位相は、１２０度＋１２０度＝２４０度（４/３×π）となる。従って、位相回転後の基本波の信号６０の値は、ｅｘｐ（ｊ×（４/3×π））となる。また、位相回転後の２次高調波の信号６１の位相は、２４０度＋１２０度＝３６０度（２π）となる。従って、位相回転後の２次高調波の信号６１の値は、ｅｘｐ（ｊ×２π）となる。また、位相回転後の３次高調波６２の位相は、３６０度＋１２０＝４８０度（８/３π）となる。従って、位相回転後の３次高調波の信号６２の値は、ｅｘｐ（ｊ×（８/３π））となる。

次に、第３の送信に関しては、位相回転角度が２４０度（４/３×π）であるので、位相回転後の基本波の信号６３の位相は、２４０度＋２４０度＝４８０度（８/３π）となる。従って、位相回転後の基本波の信号６３の値は、ｅｘｐ（ｊ×（８/３×π））となる。また、位相回転後の２次高調波の信号６４の位相は、４８０度＋２４０度＝７２０度（４π）となる。従って、位相回転後の２次高調波の信号６５の値は、ｅｘｐ（ｊ×４π）となる。また、位相回転後の３次高調波６５の位相は、７２０度＋２４０度＝９６０度（１６/３）となる。従って、位相回転後の３次高調波の信号６５の値は、ｅｘｐ（ｊ×（１６/３π））となる。

ここで、抽出部２０は、位相回転後の第１の受信信号、位相回転後の第２の受信信号、位相回転後の第３の受信信号を加算する。

基本波成分について、位相回転後の第１の受信信号、位相回転後の第２の受信信号、位相回転後の第３の受信信号の加算値は、信号５０「ｅｘｐ（ｊ×０）」、信号６０「ｅｘｐ（ｊ×（４/３×π））」、信号６３「ｅｘｐ（ｊ×（８/３×π））」の和であるから、この値を計算すると、「０」になる。従って、基本波成分は、「０」になる。

２次高調波成分について、位相回転後の第１の受信信号、位相回転後の第２の受信信号、位相回転後の第３の受信信号の加算値は、信号５１「ｅｘｐ（ｊ×０）」、信号６１「ｅｘｐ（ｊ×２π）」、信号６４「ｅｘｐ（ｊ×（４×π））」の和であるから、この値を計算すると、「３」になる。従って、２次高調波成分は、０でない値を持つ。

３次高調波成分について、位相回転後の第１の受信信号、位相回転後の第２の受信信号、位相回転後の第３の受信信号の加算値は、信号５２「ｅｘｐ（ｊ×０）」、信号６２「ｅｘｐ（ｊ×（８/３π））」、信号６５「ｅｘｐ（ｊ×（１６/３π））」の和であるから、この値を計算すると、「０」になる。従って、３次高調波成分は「０」になる。

従って、抽出部２０は、基本波成分及び３次高調波成分を除去し、２次高調波成分のみを抽出することができる。

すなわち、位相回転後の第１の受信信号、位相回転後の第２の受信信号、位相回転後の第３の受信信号をそのまま加算すると、基本波成分及び３次高調波成分は、０になり、２次高調波成分のみが０でない値を持つことから、抽出部２０は、２次高調波成分のみを抽出することができる。

また、同様の計算をＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ハーモニック成分について行うと、ＤＣハーモニック成分について、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純に加算すると、０でない値が残る。しかし、（０度（０）、１２０度（２/３×π）、２４０度（４/３×π））となる角度も組み合わせで位相回転処理を行うと、ＤＣハーモニック成分について、位相回転後の第１の受信信号、位相回転後の第２の受信信号、位相回転後の第３の受信信号の加算値は、「０」となる。従って、抽出部２０は、（０度（０）、１２０度（２/３×π）、２４０度（４/３×π））となる角度の組み合わせで位相回転処理を行うことにより、ＤＣハーモニック成分を除去することができる。

また、上記では、位相回転角度が１２０度の場合、すなわち、抽出部２０が、第１の受信信号に対して、０度（０）だけ位相回転処理を行い、第２の受信信号に対して、１２０度（２/３×π）だけ位相回転処理を行い、第３の受信信号に対して、２４０度（４/３×π）だけ位相回転処理を行った場合を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、位相回転角度が２４０度の場合でもよい。

すなわち、抽出部２０が、第１の受信信号に対して、０度（０）だけ位相回転処理を行い、第２の受信信号に対して、２４０度（４/３×π）だけ位相回転処理を行い、第３の受信信号に対して、４８０度（８/３×π）だけ位相回転処理を行ってもよい。その後、位相回転処理後の第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を加算する。その場合、２次高調波成分及び３次高調波成分は、０になり、基本波成分のみが０でない値を持つことから、抽出部２０は、１次の高調波成分（基本波成分）のみを抽出することができる。

図３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置が行う処理の流れについて説明したフローチャートである。制御部１６から、送信する超音波に関するパラメータを受信すると、送信部９は、共通の包絡線で位相を変調させながら超音波を複数回、超音波プローブ１を介して、送信する（ステップＳ１００）。受信部１１は、複数回の超音波送信それぞれに対応する受信信号を生成し、生成した受信信号を抽出部２０に送信する。これにより、抽出部２０は、複数の受信信号を受信し（ステップＳ１０１）、一部の受信信号に対して位相回転処理を行い、位相回転処理が行われた受信信号を生成する（ステップＳ１０２）。

抽出部２０は、位相回転処理を行った受信信号（位相回転角度が０度である受信信号を含む）それぞれに対してビーム加算処理を行って、２次高調波成分（より一般には、第１の非線形成分）を抽出する（ステップＳ１０３）。抽出部２０は、２次高調波成分が抽出された信号に対して、帯域通過フィルタを適用して、ノイズ除去を行う（ステップＳ１０４）。信号処理部１２は、抽出部２０から、ノイズ除去の行われた後の信号を受信し、当該信号を基にＢモードデータを生成する。画像生成部１３は、信号処理部１２からＢモードデータを受信し、Ｂモードデータから画像を生成し、生成した画像をモニタ２に出力する（ステップＳ３００）。

なお、抽出部２０は、ステップＳ１０３において、２次高調波成分（第１の非線形成分）の抽出処理と並行して、さらに、位相回転処理がおこなわれていない受信信号に対して、ビーム加算処理を行い、３次高調波成分（より一般には、第２の非線形成分）を抽出し、ステップＳ１０４において、３次高調波成分が抽出された信号に対して、帯域通過フィルタを適用して、ノイズ除去を行っても良い。この場合、ステップＳ３００において、信号処理部１２は、抽出部２０から、ノイズ除去の行われた３次高調波成分（第２の非線形成分）が抽出された信号を基にＢモードデータを生成し、画像処理部１３は、２次高調波成分（第１の非線形成分）が抽出された信号を基に生成されたＢモードデータと、３次高調波成分（第２の非線形成分）が抽出された信号を基に生成されたＢモードデータとから、３次高調波成分（第２の非線形成分）の画像及び２次高調波成分（第１の非線形成分）の画像の双方の画像を生成し、モニタ２に出力する。また、帯域フィルタを適用するステップＳ１０４については、必要に応じて、適宜省略することができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態に係る超音波診断装置を用いた２次高調波成分（第１の非線形成分）及び３次高調波成分（第２の非線形成分）の抽出例について説明した図である。ここでは、送信部９は、（０度、１２０度、２４０度）の超音波送信シーケンスを用いている。図４Ａは、３次高調波成分の抽出について説明した図である。信号２０１、信号２０２、信号２０３は、この超音波送信シーケンスにおける、第１、第２、第３の受信信号を、縦軸をデシベル（ｄＢ）（信号強度の対数値に比例する量）を単位とした信号強度、横軸を周波数（ＭＨｚ）を単位としてプロットしたものである。信号２０１、信号２０２、信号２０３は、共通の包絡線で位相のみを変調して３回送信したものであるので、おおむね同じような信号強度になっている。送信信号の基本波成分の周波数１．８ＭＨｚに対応する周波数の信号強度が最も大きく、次いで２倍波の周波数３．６ＭＨｚ付近、次いで３倍波の周波数５．４ＭＨｚ付近に信号強度のピークが存在する。

抽出部２０は、第１、第２、第３の受信信号に対して、位相回転処理を行わないで、第１、第２、第３の受信信号を単純に加算する。この結果、前述したように、基本波成分、２次高調波成分が除去され、３次高調波成分が抽出される。信号２０４は、このようにして抽出部２０が、第１、第２、第３の受信信号に対して加算処理を行って抽出した信号をプロットしたものである。信号２０４は、３倍波の周波数５．４ＭＨｚ付近に最大のピークを持ち、縦軸がデジベル（信号強度の対数値に比例する量）で表されていることに留意すると、基本波の周波数１．８ＭＨｚ、２倍波の周波数３．６ＭＨｚには目立った強度を持たない。従って、抽出部２０が、３次高調波成分（第２の非線形成分）を抽出していることがわかる。

次に、２次高調波（第１の非線形成分）の抽出について説明する。図４Ｂは、２次高調波（第１の非線形成分）の抽出について説明した図である。送信部９は、図４Ａと同じく、（０度、１２０度、２４０度）の超音波送信シーケンスを用いている。信号２０５、信号２０６、信号２０７は、図４Ａと同じく、この超音波送信シーケンスにおける、第１、第２、第３の受信信号を、縦軸をデシベル（ｄＢ）（信号強度の対数値に比例する量）を単位とした信号強度、横軸を周波数（ＭＨｚ）を単位としてプロットしたものである。これらの信号については図４Ａと同じであるから説明は省略する。

抽出部２０は、第１、第２、第３の受信信号に対して、回転位相角の組み合わせが、（０度、１２０度、２４０度）となる組み合わせで位相回転処理を行う。この結果、前述したように、基本波成分、３次高調波成分が除去され、２次高調波成分が抽出される。信号２０８は、このようにして、抽出部２０が、第１、第２、第３の受信信号に対して位相回転処理を行って抽出した信号をプロットしたものである。信号２０８は、２倍波の周波数３．６ＭＨｚ付近に最大のピークを持ち、縦軸がデジベル（信号強度の対数値に比例する量）で表されていることに留意すると、基本波の周波数１．８ＭＨｚ、３倍波の周波数５．４ＭＨｚには目立った強度を持たない。従って、抽出部２０が、２次高調波成分（第１の非線形成分）を抽出していることがわかる。

以上、送信部９が、共通の包絡線で、位相を変調させながら複数の信号を送信する場合を考えたが、実施形態はこれらに限られない。例えば、送信部９が、位相を変調させながら複数の信号を送信する場合、位相及び振幅を変調させながら複数の信号を送信してもよい。また、抽出部２０の処理として、位相回転処理だけではなく、振幅変換処理も行って、複素数係数での重みづけを行っても良い。

以上のように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、送信部９が、共通の包絡線で位相を変調させながら超音波を複数回送信し、抽出部２０が、送信された超音波の反射波をもとに生成された受信信号に対して、位相回転処理を含む処理を行って、所望の次数の高調波成分を抽出する。この結果、所望の次数の高調波成分を、送信回数を増やすことなく分離抽出することができ、高画質な超音波画像を生成することができる。

例えば、従来、２次高調波成分と３次高調波成分とをそれぞれ抽出するシーケンスとして、送信する超音波の位相を６０度ずつずらした６回送信で、１８０度異なる２つの信号を加算して、２次高調波を抽出し、１２０度異なる３つの信号を加算して、３次高調波を抽出する方法が考えるが、送信回数が６回必要になる。また、送信する超音波の位相を７２度ずつずらした５回送信で、５つの信号をインコヒーレントに加算して、２次高調波成分及び３次高調波成分を抽出する方法では、２次高調波成分及び３次高調波成分を分離抽出できない。本実施形態では、３回の超音波の送信で、３次高調波成分を抽出可能であるとともに、２次高調波成分も、３次高調波成分と分離した形で抽出することができる。

なお、抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して所定の位相回転処理を実行することで所定の次数の高調波成分を抽出し、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して、少なくとも１つの受信信号に対する位相回転角度が当該所定の位相回転処理とは異なる位相回転処理を含む処理を実行することで、所定の次数とは異なる次数の高調波成分を抽出してもよい。この場合、送信部９は、送信する超音波の位相（送信する超音波に含まれる中心周波数成分の位相）がそれぞれ互いに等しい角度だけ異なる３回以上の超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して、当該互いに等しい角度の整数倍の角度だけ位相を回転させる位相回転処理を実行することで、所定の次数の高調波成分を抽出する。また、抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して、当該互いに等しい角度の整数倍の角度だけ位相を回転させる位相回転処理であって、少なくとも１つの受信信号に対する位相回転角度が当該所定の位相回転処理とは異なる位相回転処理を実行することで、所定の次数とは異なる次数の高調波成分を抽出する。

具体例としては、例えば送信部９は、送信する超音波の位相が互いに１２０度だけ異なる３回の超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。抽出部２０は、３回の超音波送信に対応する３回の受信信号に対して、後述するように、（０度、１２０度、２４０度）の角度だけ位相を回転させる位相回転処理を所定の位相回転処理として実行することで、２次の次数の高調波成分を抽出する。また、抽出部２０は、所定の位相回転処理とは少なくとも１つの受信信号に対する位相回転角度が異なる位相回転処理である、（０度、２４０度、１２０度）の角度だけ位相を回転させる位相回転処理を実行することで、所定の位相回転処理の場合とは異なる１次の次数の高調波成分（基本波成分）を抽出する。

また、例えば送信部９は、送信する超音波の位相が互いに９０度だけ異なる４回の超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。抽出部２０は、４回の超音波送信に対応する４回の受信信号に対して、（０度、９０度、１８０度、２７０度）の角度だけ位相を回転させる位相回転処理を所定の位相回転処理として実行することで、３次の次数の高調波成分を抽出する。また、抽出部２０は、少なくとも１つの受信信号に対する位相回転角度が所定の位相回転処理とは異なる、（０度、１８０度、３６０度（０度）、５４０度（１８０度））の角度だけ位相を回転させる位相回転処理を所定の位相回転処理とは異なる位相回転処理として実行することで、所定の位相回転処理の場合とは異なる、２次の次数の高調波成分を抽出する。

また、抽出部２０が、３以上の受信信号に対して位相回転処理を含まない処理を行うことで、所定の次数とは異なる次数の高調波成分を抽出する例を説明したが、実施形態はこれに限られない。抽出部２０は、更に、３以上の受信信号それぞれに対して同一の位相回転角度だけ回転させる位相回転処理を実行することで、所定の次数とは異なる次数、例えば３次の高調波成分を抽出してもよい。すなわち、抽出部２０は、第１の非線形成分とは種類が異なる第２の非線形成分を抽出してもよい。例えば、抽出部２０は、３つの受信信号それぞれに対して、４５度だけ回転させる位相回転処理を実行し、実行した結果を加算して３次高調波成分を抽出してもよい。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、位相回転処理を含む処理で抽出した所定の次数の高調波成分に基づく超音波画像データと、位相回転処理を含まない処理で抽出した所定の次数とは異なる次数の高調波成分に基づく超音波画像データとを表示用に出力する場合について説明した。第２の実施形態では、所定の次数の高調波成分と、所定の次数とは異なる次数の高調波成分とを合成した成分に基づく超音波画像データを表示用に出力する場合について説明する。具体的には、第２の実施形態に係る画像生成部１３は、所定の次数の高調波成分（第１の非線形成分）と所定の次数とは異なる次数の高調波成分（第２の非線形成分）とを合成した成分に基づく超音波画像データを生成する。一例として、抽出部２０は、所定の次数の高調波成分（第１の非線形成分）として２次高調波成分を抽出し、所定の次数とは異なる次数の高調波成分（第２の非線形成分）として３次高調波成分を抽出する。そして、画像生成部１３は、２次高調波成分と３次高調波成分とを合成した成分に基づく超音波画像データを生成する。

図５は、第２の実施形態に係る超音波診断装置が行う処理の流れについて説明したフローチャートである。制御部１６から、送信する超音波に関するパラメータを受信すると、送信部９は、共通の包絡線で位相を変調させながら超音波を複数回、超音波プローブ１を介して、送信する（ステップＳ１００）。受信部１１は、複数回の超音波送信それぞれに対応する受信信号を生成し、生成した受信信号を抽出部２０に送信する。これにより、抽出部２０は、複数の受信信号を受信する（ステップＳ１０１）。

抽出部２０は、受信部１１が生成した複数の受信信号を加算する処理（ビーム加算処理）を行い、３次高調波成分（より一般には、第２の非線形成分）が抽出された信号を生成する（ステップＳ１１０）。抽出部２０は、３次高調波成分が抽出された信号に対して、帯域通過フィルタを適用して、ノイズ除去を行う（ステップＳ１１１）。

また、抽出部２０は、受信部１１が生成した複数の受信信号のうち、一部の受信信号に対して位相回転処理を行い、位相回転処理が行われた受信信号を生成する（ステップＳ１０２）。抽出部２０は、位相回転処理を行った受信信号（位相回転角度が０度である受信信号を含む）それぞれに対してビーム加算処理を行い、２次高調波成分（より一般には、第１の非線形成分）が抽出された信号を生成する（ステップＳ１０３）。抽出部２０は、２次高調波成分が抽出された信号に対して、帯域通過フィルタを適用して、ノイズ除去を行う（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１１０〜Ｓ１１１及び、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４は、同時並列的（concurrently）に実行されても良いし、逐次実行的に（sequentially）実行されてもよい。逐次実行的に実行される場合、例えばステップＳ１１０〜Ｓ１１１が実行された後、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４が実行されてもよいし、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４が実行された後、ステップＳ１１０〜Ｓ１１１が実行されてもよい。

また、帯域通過フィルタを適用するステップＳ１１１及びＳ１０４の処理については、必要に応じて省略することができる。

抽出部２０が、ステップＳ１１１の処理及びステップＳ１０４の処理を完了すると、合成部としての抽出部２０は、ステップＳ１０４で抽出した２次高調波成分（第１の非線形成分）とステップＳ１１１で抽出した３次高調波成分（第２の非線形成分）とを合成する（ステップＳ２００）。当該合成処理の詳細については後述する。抽出部２０が合成したデータは、Ｂモード処理部１２１でＢモードデータとされ、画像生成部１３は、Ｂモードデータから画像を生成し、生成した画像をモニタ２に出力する（ステップＳ３００）。

なお、２次高調波の成分（第１の非線形成分）と、３次高調波の成分（第２の非線形成分）との合成処理は、抽出部２０以外の処理部で行われても良い。例えば、Ｂモード処理部１２１が有する合成部が、３次高調波成分から生成したＢモードデータと、２次高調波成分から生成したＢモードデータとを合成し、画像生成部１３が、Ｂモード処理部１２１が生成した合成Ｂモードデータから超音波画像データを生成しても良い。或いは、例えば、画像生成部１３が有する合成部が、３次高調波成分（第２の非線形成分）に基づくＢモードデータから生成した３次高調波成分（第２の非線形成分）の画像データと、２次高調波成分（第１の非線形成分）に基づくＢモードデータから生成した２次高調波成分（第１の非線形成分）の画像データとを合成しても良い。

図６は、第２の実施形態における超音波診断装置の行う合成処理を説明した図である。以下では、画像生成部１３が合成部を有するとして説明する。合成部は、２次高調波成分の画像と３次高調波成分の画像とに、重みをつけて合成処理を行い、超音波画像を生成する。例えば、２次高調波成分の画像の重みが１であり、３次高調波成分の画像の重みが０であれば、生成される超音波画像は、２次高調波成分の画像と等しくなる。また、例えば、２次高調波成分の画像の重みが０であり、３次高調波成分の画像の重みが１であれば、生成される超音波画像は、３次高調波成分の画像と等しくなる。また、２次高調波成分の画像の重みが０．５であり、３次高調波成分の画像の重みが０．５であれば、生成される超音波画像は、３次高調波成分の画像と、２次高調波成分の画像とが、１：１の割合で加算されたものになる。

図６の上図は、第１の合成方法について説明した図である。グラフ８０は、第１の合成方法における２次高調波成分の重みを、超音波プローブ１からの距離（深さ）の関数として、描いたグラフである。また、グラフ８１は、第１の合成方法における３次高調波成分の重みを、超音波プローブ１からの距離の関数として、描いたグラフである。３次高調波成分のほうが、２次高調波成分に比べ、指向性が高い（サイドローブの影響が少ない）ため、３次高調波成分を用いた方が、２次高調波成分を用いるより、高い画質（分解能）を得ることができる。一方、超音波プローブ１からの距離（深さ）が大きい場合、３次高調波成分は、深さが浅い場合に比べて、長い距離を進むことになるので、反射波強度が減衰することになるが、その減衰の度合いは、２次高調波成分に比べて深刻になる。従って、第１の合成方法では、図６の上図に示すように、超音波プローブ１からの距離（深さ）が小さいときには、３次高調波成分の重みを大きくし、超音波プローブ１からの距離（深さ）が大きいときには、３次高調波成分の重みを小さくして合成を行う。

図６の下図は、第２の合成方法について説明した図である。グラフ８２は、第２の合成方法における２次高調波成分の重みを、超音波プローブ１からの距離（深さ）の関数として、描いたグラフである。また、グラフ８３は、第２の合成方法における３次高調波成分の重みを、超音波プローブ１からの距離の関数として、描いたグラフである。図６の上図と同様に、第２の合成方法では、超音波プローブ１からの距離（深さ）が小さいときには、３次高調波成分の重みを大きくして合成を行い、超音波プローブ１からの距離（深さ）が大きいときには、３次高調波成分の重みを小さくして合成を行う。

ここで、超音波プローブ１からの距離（深さ）がごく小さいところでは、超音波が媒質を通過する距離がごく小さいので、３次高調波成分が十分に発生せず、信号強度が小さい３次高調波成分を用いて画像を生成すると、信号雑音強度が低下する。この理由により、第２の合成方法では、図６の下図に示すように、超音波プローブ１からの距離（深さ）がごく小さいときには、３次高調波成分の重みを小さくする。

図７は、第２の実施形態における超音波診断装置において、超音波用ファントムを用いた場合に生成される画像の例を説明した図である。超音波用ファントムとして、他の部分とは材質が異なる丸い点が、空間的に一定の間隔で配置されることにより、生成される画像に、当該丸い点に対応する穴が、一定の間隔で現れる。これを用いて、装置のキャリブレーションを行うことができる。図７において、横方向は、方位方向、縦方向は、深さ方向に対応する。

画像２１０は、画像生成部１３が、３次高調波成分のみを用いて画像生成をした場合の画像の例である。また、画像２１１は、画像生成部１３が、２次高調波成分のみを用いて画像生成をした場合の画像の例である。３次高調波成分から生成された画像２１０は、中程度の深さまでは、２次高調波成分から生成された画像２１１と比較して、細かい構造が見えており、高画質な画像を得ることができる。一方で、深さが深くなると、画像２１０では、画像２１１と比較して、３次高調波成分は信号が減衰してしまうため、画質が劣化してしまう。

一方、画像２１１は、中程度の深さまでは、画像２１０と比較して、画質が低下しているが、深さが深くなると、画像２１０と比較して、信号が減衰しないため、深さが深い場合でも、画質が比較的劣化しない。

画像２１２は、２次高調波成分と、３次高調波成分との合成処理を行って画像生成をした場合の画像の例である。合成方法としては、第１の合成方法を使用している。深さが浅い場合には、画像生成部１３は、３次高調波の重みを大きくして画像生成を行い、深さが深い場合には、画像生成部１３は、２次項高調波の重みを大きくして画像生成を行っている。深さに応じて、それぞれ適した次数の高調波を主に画像生成に使用することで、画像生成部１３は、深さが浅いところから深いところまで、劣化しない画質の画像２１２を生成することができる。

図８は、第２の実施形態における超音波診断装置において、肝臓を撮影した場合の例を説明した図である。図７と同様に、横方向は、方法方向、縦方向は、深さ方向に対応する。画像２２０は、画像生成部１３が、３次高調波成分のみを用いて生成した超音波画像データであり、画像２２１は、画像生成部１３が、２次高調波成分のみを用いて生成した超音波画像データであり、画像２２２は、画像生成部１３が、２次高調波成分と、３次高調波成分との合成処理を行って生成した超音波画像データである。

画像２２０のように、３次高調波成分のみを用いると、中程度の深さまでは、高画質な画像を得ることができる一方で、深さが深くなると画質が劣化してしまう。画像２２１のように、２次高調波成分のみを用いると、深さが深くなった場合でも、画像が比較的劣化しない一方で、中程度の深さまでは、３次高調波成分を用いた画像に比べて低画質な画像になる。

そこで、画像２２２のように、２次高調波成分と、３次高調波成分とを合成し、深さに応じて、それぞれ適した次数の高調波を主に画像生成に使用することで、画像生成部１３は、深さが浅いところから深いところまで、劣化しない画質の超音波画像を生成することができる。

以上のように、第２の実施形態では、所望の次数の高調波成分と、それとは異なる次数の高調波成分とを合成して超音波画像データを生成する。異なる次数の高調波成分は、異なる超音波プローブ１からの距離（深さ）において、相対的に高画質の超音波画像を生成することができる。異なる次数の高調波成分を分離抽出し、もっとも高画質の超音波画像を得ることができる次数の高調波成分を大きな重みにして画像を生成することで、超音波プローブ１からの距離（深さ）に影響されず、高画質の超音波画像を生成することができる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、抽出部２０が、第１の非線形成分（例えば２次高調波成分）と、第２の非線形成分（例えば３次高調波成分）とを、インコヒーレントに合成する場合について説明した。第３の実施形態では、抽出部２０が、第１の非線形成分と第２の非線形成分とをそのまま合成するのではなく、第１の非線形成分の位相と第２の非線形成分をコヒーレントに、合成処理を行う。

図９〜図１２を用いて、第３の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図９は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明したフローチャートである。また、図１０は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明した図である。また、図１１Ａ及び図１１Ｂは、第３の実施形態に係る超音波診断装置が処理する信号について説明するための図である。また、図１２は、第３の実施形態の変形例に係る超音波診断装置の行う処理の流れについて説明した図である。

図９に示すように、第３の実施形態に係る超音波診断装置は、例えば図５と比較すると、ステップＳ１５０以外の処理については、第２の実施形態と同様の処理を行う。以下、第２の実施形態と共通する処理については、詳しい説明は適宜省略する。

送信部９は、共通の包絡線で位相を変調させながら超音波を複数回、超音波プローブ１を介して、送信する（ステップＳ１００）。受信部１１は、複数回の超音波送信それぞれに対応する受信信号を生成し、生成した受信信号を抽出部２０に送信する。抽出部２０は、複数の受信信号を受信する（ステップＳ１０１）。例えば、図１０の例では、抽出部２０は、０度の位相で送信された超音波に対応する受信信号４０１、１２０度の位相で送信された超音波に対応する受信信号４０２、２４０度の位相で送信された超音波に対応する受信信号４０３を受信する。

抽出部２０は、受信した複数の受信信号のうち、一部の受信信号に対して位相回転処理を行い、位相回転処理が行われた受信信号を生成する（ステップＳ１０２）。例えば、図１０の例では、抽出部２０は、受信信号４０１に対してダウンミキサー４０５を適用し、受信信号４０１の信号処理を行うのに適した周波数帯域の信号を通過させる。また、抽出部２０は、受信信号４０２、４０３に対してそれぞれダウンミキサー４０６、４０７を適用し、受信信号４０２、４０３の信号処理を行うのに適した周波数帯域の信号を通過させる。次に、抽出部２０は、位相回転処理部４１０を通じて、ダウンミキサー４０５を通過した受信信号４０１に対して０度の位相回転処理を行って（ｅｘｐ（ｊ＊０ｄｅｇ）を乗じて）、すなわち位相回転処理を行わず）、位相回転処理が行われた受信信号を生成する。また、抽出部２０は、位相回転処理部４１１を通じて、ダウンミキサー４０６を通過した受信信号４０２に対して１２０度の位相回転を行って（ｅｘｐ（ｊ＊１２０ｄｅｇ）を乗じて）、位相回転処理が行われた受信信号を生成する。また、抽出部２０は、位相回転処理部４１２を通じて、ダウンミキサー４０７を通過した受信信号４０３に対して２４０度の位相回転を行って（ｅｘｐ（ｊ＊２４０ｄｅｇ）を乗じて）、位相回転処理が行われた受信信号を生成する。

続いて、抽出部２０は、ステップＳ１０３において、位相回転処理を行った受信信号それぞれに対してビーム加算処理（例えばコヒーレント加算処理）を行って、第１の非線形成分（２次高調波成分）に対応する信号である第１信号を抽出する（ステップ１０３）。図１０の例では、抽出部２０は、位相回転処理部４１０を通過した受信信号と、位相回転処理部４１１で位相回転処理が行われた受信信号と、位相回転処理部４１２で位相回転処理が行われた受信信号とに対してビーム加算処理を行って、第１信号を生成する。必要に応じて、抽出部２０は、第１の非線形成分が抽出された第１信号に対して、帯域通過フィルタを適用して、ノイズ除去を行う（ステップＳ１０４）。

一方、抽出部２０は、ステップＳ１１０において、受信した受信信号それぞれに対してビーム加算処理（例えばコヒーレント加算処理）を行って、第２の非線形成分（例えば３次高調波成分）に対応する信号である第２信号を抽出する（ステップ１１０）。図１０の例では、抽出部２０は、受信信号４０１、受信信号４０２、受信信号４０３に対してビーム加算処理を行って、第２の非線形成分に対応する信号である第２信号４０４を抽出する。

抽出部２０は、位相回転処理部４１３を通じて、ステップＳ１１０において抽出した第２信号４０４に対して、第１の非線形成分と第２の非線形成分との間で位相を揃えるための位相回転処理である第２の位相回転処理を含む処理を実行する（ステップＳ１５０）。例えば、抽出部２０は、ステップＳ１１０において抽出した第２信号４０４に対して、第２の位相回転処理として、第２信号４０４の位相を９０度回転させる（例えば、９０度加算させる）処理を実行する。（より一般には、抽出部２０は、第１信号と第２信号が、Ｎ次、Ｎ＋１次と連続する高次の非線形成分の組み合わせである場合、一方の位相を９０度回転させる処理を実行する。）

必要に応じて、抽出部２０は、第２の非線形成分が抽出された信号に対して、帯域通過フィルタを適用して、ノイズ除去を行う（ステップＳ１１１）。かかる処理の後で、抽出部２０は、ステップＳ１０４で帯域通過フィルタを通過した第１信号と、ステップＳ１１１で帯域フィルタを通過した第２の位相回転処理後の第２信号４０４とを合成し、合成信号４１４を生成する（ステップＳ２００）。抽出部２０が合成したデータは、Ｂモード処理部１２１でＢモードデータとされ、画像生成部１３は、Ｂモードデータから画像を生成し、生成した画像をモニタ２に出力する（ステップＳ３００）。

第３の実施形態に係る超音波診断装置が、これまでの実施形態に係る超音波診断装置と異なる点は、図９のステップＳ１５０、換言すると、位相回転処理部４１３における第２の位相回転処理である。かかる点について、図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明する。

図１１Ａにおいて、グラフ４３０Ａ、グラフ４３０Ｂ、グラフ４３０Ｃは、それぞれ第１、第２、第３の送信に係る受信信号の信号強度を、周波数の関数として表したものである。グラフ４３０Ａ、グラフ４３０Ｂ、グラフ４３０Ｃは、例えば図１０における受信信号４０１、受信信号４０２、受信信号４０３の信号強度に対応する。グラフ４３１は、位相回転処理部４１３における第２の位相回転処理がなかったと仮定した場合の合成信号４１４の信号強度を、周波数の関数として表したものである。グラフ４３１は、位相回転処理部４１３における第２の位相回転処理部がなかったと仮定した場合の合成信号４１４の信号強度に対応する。グラフ４３１は、例えば３．８ＭＨｚ付近のピーク及び５ＭＨｚ付近のピークとの間に、信号強度が弱くなる谷間の構造をもつ。すなわち、位相回転処理部４１４における第２の位相回転処理がなかったと仮定した場合、合成信号４１４は、これらの谷間の周波数領域で、信号強度が低下する。

これに対して、図１１Ｂは、位相回転処理部４１３における第２の位相回転処理がある場合の状況を示している。グラフ４３２Ａ、グラフ４３２Ｂ、グラフ４３２Ｃは、それぞれ第１、第２、第３の送信に係る受信信号の信号強度を、周波数の関数として表したものである。グラフ４３２Ａ、グラフ４３２Ｂ、グラフ４３２Ｃは、例えば図１０における受信信号４０１、受信信号４０２、受信信号４０３の信号強度に対応する。グラフ４３３は、位相回転処理部４１３における第２の位相回転処理がある場合の合成信号４１４の信号強度を、周波数の関数として表したものである。グラフ４３３は、例えば３ＭＨｚから５ＭＨｚの広い周波数帯域で、強い信号強度を維持している。

位相回転処理部４１３における位相回転処理がある場合に、広い周波数帯域で強い信号強度を維持することができる理由は以下の通りである。すなわち、一般に、２次高調波成分と、３次高調波成分とは、９０度の位相のずれが存在する。例えば、２次高調波成分の信号が、ｃｏｓ ｘのような関数系になるとき、３次高調波成分の信号は、ｓｉｎ ｘのような関数系で表される。このとき、２次高調波成分の信号と、３次高調波成分の信号を単純に足し合わせると、２次高調波成分と３次高調波成分とで位相が揃っていないため、合成信号の信号強度が減少する。そこで、例えば３次高調波成分の信号の位相を９０度進める処理を行うと、第１の非線形成分と第２の非線形成分とで位相を揃えることができる。この結果、例えば正の値と負の値を足し合わせることがなくなり、合成信号の信号強度が減少するのを防止することができる。この結果、抽出部２０は、幅広い周波数領域で、強い信号強度を維持することができる。

（第３の実施形態の変形例）
なお、抽出部２０が、位相回転処理部４１３を通じて、第２の非線形成分（第２信号）の位相を９０度進める場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。第３の実施形態の変形例では、抽出部２０が、第１の非線形成分（第１信号）の位相を９０度遅らせる。かかる状況が、図１２に示されている。

図１２の例では、図１０と同様に、抽出部２０は、０度の位相で送信された超音波に対応する受信信号４０１、１２０度の位相で送信された超音波に対応する受信信号４０２、２４０度の位相で送信された超音波に対応する受信信号４０３を受信する。抽出部２０は、受信信号４０１、４０２、４０３に対してそれぞれダウンミキサー４０５、４０６、４０７を適用し、受信信号４０１、４０２、４０３の信号処理を行うのに適した周波数帯域の信号をそれぞれ通過させる。続いて、抽出部２０は、受信信号４０１、４０２、４０３それぞれに対して、第１の非線形成分抽出のための第１の位相回転処理と、第１の非線形成分と第２の非線形成分との間で位相を揃えるための位相回転処理である第２の位相回転処理とを行う。例えば、抽出部２０は、第２の位相回転処理として、位相を９０度回転させる（例えば、位相を９０度減算させる）処理を実行する。（より一般には、抽出部２０は、第１信号と第２信号が、Ｎ次、Ｎ＋１次と連続する高次の非線形成分の組み合わせである場合、一方の位相を９０度回転させる処理を実行する。）具体的には、抽出部２０は、位相回転処理部４２０を通じて、ダウンミキサー４０５を通過した受信信号４０１に対して０度の位相回転を行った後、９０度位相を減算し、（すなわち合計で９０度位相を減算し）位相回転処理が行われた受信信号を生成する。また、抽出部２０は、位相回転処理部４２１を通じて、ダウンミキサー４０６を通過した受信信号４０２に対して１２０度の位相回転を行った後、９０度位相を減算し、（すなわち合計で３０度位相を加算し）、位相回転処理が行われた受信信号を生成する。また、抽出部２０は、位相回転処理部４２２を通じて、ダウンミキサー４０７を通過した受信信号４０３に対して２４０度の位相回転を行った後、９０度位相を減算し、（すなわち合計で１５０度位相を加算し）、位相回転処理が行われた受信信号を生成する。

続いて、抽出部２０は、第１の位相回転処理と第２の位相回転処理とを行った受信信号それぞれに対してビーム加算処理を行って、第１の非線形成分（２次高調波成分）に対応する信号である第１信号を抽出する。

一方、抽出部２０は、受信した受信信号それぞれに対してビーム加算処理を行って、第２の非線形成分（３次高調波成分）に対応する信号である第２信号４０４を抽出する。図１０の例では、抽出部２０は、受信信号４０１、受信信号４０２、受信信号４０３に対してビーム加算処理を行って、第２の非線形成分に対応する信号である第２信号４０４を抽出する。抽出部２０は、位相回転処理部４２３では、位相回転処理を行わない。

かかる処理の後で、抽出部２０は、第１信号と、第２信号４０４とを合成し、合成信号４２４を生成する。抽出部２０が合成したデータは、Ｂモード処理部１２１でＢモードデータとされ、画像生成部１３は、Ｂモードデータから画像を生成し、生成した画像をモニタ２に出力する。

なお、実施形態はこれに限られない。抽出部２０が、受信信号４０１、４０２、４０３のそれぞれに対して、第１の位相回転処理と、第２の位相回転処理とを行った受信信号それぞれに対してビーム加算処理を行って、第１の非線形成分に対応する信号である第１信号を抽出する場合について説明した。しかしながら、例えば、抽出部２０は、受信信号４０１，４０２，４０３のそれぞれに対して、第１の位相回転処理のみを行った後にビーム加算処理を行って、第１の非線形成分（２次高調波成分）に対応する信号である第１信号を抽出し、抽出した第１信号に対して第２の位相回転処理を含む処理を実行してもよい。かかる処理の後で、抽出部２０は、第２の位相回転処理を行った第１信号と、第２信号とを合成する。

また、抽出部２０が、第２信号４０４の位相を９０度進ませ、又は第１信号の位相を９０度遅らせる場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、抽出部２０は、第１信号の位相を４５度遅らせ、第２信号４０４の位相を４５度進ませてもよい。また、抽出部２０は、第１信号の位相を１２０度遅らせ、第２信号４０４の位相を３０度遅らせてもよい。また、第１の非線形成分及び第２の非線形成分の性質に応じて、抽出部２０は、第２の位相回転処理に用いる位相回転角度として、９０度以外の角度を用いても良い。

また、抽出部２０が位相回転処理を行うタイミングは、これまでに説明したタイミングに限られない。例えば、図１０においては、抽出部２０が、位相回転処理部４１３により、第２信号４０４に対して第２の位相回転処理を行う場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、抽出部２０は、受信信号４０１、受信信号４０２、受信信号４０３それぞれに対して第２の位相回転処理を行ってから、ビーム加算処理を行って、第２信号４０４を抽出してもよい。この場合、抽出部２０は、例えば、位相回転処理部４１３においては、第２の位相回転処理を行わない。

また、図１０において、抽出部２０が受信信号４０１、受信信号４０２、受信信号４０３それぞれに対して第２の位相回転処理を行ってからビーム加算処理を行って第２信号４０４を生成する場合、ダウンミキサ４０５に入力される信号は、受信信号４０１であってもよいし、第２の位相回転処理が行われた受信信号４０１であってもよい。

また、抽出部２０が、Ｌｏｇ検波前にコヒーレント加算を行って信号合成を行う場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、抽出部２０は、コヒーレント加算に加えてインコヒーレント加算を行って信号合成を行っても良い。

実施形態に係る超音波診断装置は、種々のデータを、所定の記憶媒体に保存し、または当該装置から読み出してもよい。ここでいう所定の記憶媒体とは、例えば画像生成部１３、画像メモリ１４、又は超音波診断装置の外部の記憶装置が挙げられる。ここで、実施形態に係る超音波診断装置が保存する、または読みだすデータの例としては、例えば図１０の受信信号４０１，４０２、４０３等の生データに近いデータ、ビーム加算処理が行われたあとの信号である第２信号４０４、合成信号４１４、位相回転処理部４１０にて位相回転処理が行われる直前のデータ、位相回転処理部４１０にて位相回転処理が行われる直後のデータ、最終的な診断画像のデータ等である。

また、上記の実施形態で説明した信号処理方法は、超音波診断装置とは独立に設置された画像処理装置により実行されても良い。

かかる画像処理装置は、例えば、受信部１１が生成した受信信号群を、超音波診断装置や、記憶媒体等から取得する取得部と、抽出部２０、信号処理部１２及び画像生成部１３と同等の機能を有する処理部とを有する。そして、かかる画像処理装置は、これら抽出部２０等としての処理部により、上記の実施形態で説明した信号処理方法を実行する。

かかる画像処理装置は、上述した記憶媒体等と連携して、上記の実施形態で説明した信号処理方法を実行する。この際、当該記憶媒体等にデータを保存することにより、または当該記憶媒体等からデータを読み出すことにより、かかる画像処理装置は、上記の実施形態で説明した信号処理方法の手順のうち任意のステップにおいて処理を中断し、または任意のステップから処理を再開することができる。

以上のように、第３の実施形態では、抽出部２０が、第１の非線形成分と、第２の非線形成分との間の位相を揃えるための位相回転処理を更に行う。これにより、広帯域な信号を抽出することができる。

（第４の実施形態）
これまでの実施形態では、単一の周波数成分を持った超音波を、超音波プローブ１を介して送信する場合について説明した。第４の実施形態では、複数の周波数成分を持った超音波を、超音波プローブ１を介して送信し、３次高調波成分等、高次高調波成分の広帯域化を実現する場合について説明する。

第４の実施形態では、送信部９と、受信部１１と、抽出部２０とは、以下の処理を行う。なお、第４の実施形態では、送信する超音波は、複数の中心周波数成分を有する。送信部９は、送信する超音波に含まれる複数の中心周波数成分のうち少なくとも一つの位相（又は複数の中心周波数成分それぞれの位相）が各送信で異なる３回以上の超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。受信部１１は、３回以上の超音波送信によって得られた複数の反射信号を基に、共通の受信走査線に関する３以上の受信信号を生成する。抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して位相回転処理を含む処理を実行することで、所定の高調波成分の組み合わせ(すなわち、当該３以上の受信信号に含まれる種類が異なる複数の非線形成分)を抽出する。具体的には、送信部９は、超音波送信を、複数の周波数成分それぞれの位相を互いに等しい角度だけずらして、超音波プローブに３回以上実行させる。抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して、当該互いに等しい角度の整数倍の角度である角度だけ位相を回転させる位相回転処理を実行することで、所定の高調波成分の組み合わせ（複数の非線形成分）を抽出する。例えば、第４の実施形態に係る抽出部２０は、所定の高調波成分の組み合わせとして、２次高調波成分を有する組み合わせ（複数の非線形成分）を抽出し、位相回転処理を含まない処理を実行することで、３次高調波成分を有する組み合わせ（複数の非線形成分）を抽出する。

そして、第４の実施形態に係る制御部１６は、例えば、所定の高調波成分の組み合わせの有する帯域が、超音波の基本波成分の帯域よりも、広帯域となるように、超音波の周波数、振幅及び位相を制御する。かかる制御部１６の制御により、例えば、送信部９は、送信する超音波が、第１の周波数と、第１の周波数の４倍を超えない周波数である第２の周波数成分との２つの周波数成分を含み、送信する超音波の位相がそれぞれ異なる３回以上の超音波送信を、超音波プローブ１に実行させる。また、かかる制御部１６の制御により、例えば、送信部９は、第１の周波数（ｆ_１）と、第１の周波数より大きい第２の周波数（ｆ_２）の２つの周波数成分を含み、送信する超音波の位相がそれぞれ異なる３回以上の超音波送信を、超音波プローブに実行させる。

そして、例えば、抽出部２０は、３以上の受信信号を加算することにより第１の周波数の２倍の周波数と第２の周波数との和の周波数の信号（２ｆ_１＋ｆ_２）と、第１の周波数の３倍の周波数の信号（３ｆ_１）との組み合わせを３次高調波成分を有する組み合わせとして抽出するとともに、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して位相回転処理を行って、第１の周波数と第２の周波数との和の周波数（ｆ_１＋ｆ_２）に対応する信号と、第１の周波数の２倍の周波数（２ｆ_１）との組み合わせとを２次高調波成分を有する組み合わせとして抽出する。

初めに、複数の周波数成分を利用することによる高次高調波成分の広帯域化について説明する。送信部９は、複数の周波数成分を含む超音波を送信することができ、これにより、画像生成に利用可能な周波数帯域を広帯域化することができる。例えば、周波数がｆ１の第１の周波数成分と、周波数がｆ２の第２の周波数成分の２種類の周波数成分を持った超音波を送信することで、周波数がｆ１の周波数成分由来の高調波成分と、周波数がｆ２の周波数成分由来の高調波成分とを、画像生成のために使用することができる。

しかし、３次高調波成分を用いた画像生成など、高次高調波を用いた画像生成においては、単純な超音波送信シーケンスでは、周波数帯域を広域化するのは難しい。その理由は、画像化したい次数の高調波成分より低い次数の高調波成分（例えば２次の高調波成分）を除外することが困難であるからである。３次高調波成分よりも、２次高調波成分のほうが、信号強度が高いので、画像化したい３次高調波成分の帯域が、より信号強度の強い２次高調波成分の帯域と重なってしまうと、３次高調波成分の信号が、２次高調波成分の信号に埋もれてしまう。その結果、３次高調波成分を用いた画像の画質が劣化する。例えば、周波数ｆ_１と、周波数ｆ_２の２種類の周波数成分を持った超音波を送信する場合、周波数が「３ｆ_１」及び「２ｆ_１＋ｆ_２」の３次高調波成分を利用したいと思っても、周波数が「２ｆ_１」、「ｆ_１＋ｆ_２」及び「２ｆ_２」等の２次高調波成分の存在が邪魔になる。

第４の実施形態では、送信部９が複数の周波数成分を有する超音波を、第１の実施形態の超音波送信シーケンスで位相を変調しながら送信する。第１の実施形態では、単一の周波数成分を有し、高い対称性をもつ超音波送信シーケンスで送信部９が超音波を送信した。そして、第１の実施形態では、抽出部２０が、複数の受信信号を、単純加算（コヒーレント加算）するか、位相回転を行った後に単純加算（コヒーレント加算）することにより、所望の次数の高調波成分を抽出し、その他の次数の高調波成分を除去した。例えば、第１の実施形態では、抽出部２０は、３次高調波成分を抽出し、２次高調波成分を除去した。逆に、抽出部２０は、２次高調波成分を抽出し、３次高調波成分を除去した。

第１の実施形態の超音波送信シーケンスの有するこのような性質、すなわち、特定の対称性の成分が抽出され、特定の対称性の成分が除去される、という性質は、送信する超音波を、単一周波数成分から、複数の周波数成分に拡張しても保たれる。例えば、抽出部２０は、「３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２」の３次高調波成分が抽出され、「２ｆ_１、ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２」の２次高調波成分が対称性により「０」になるような処理を行うことができる。その結果、「３ｆ_１及び２ｆ_１＋ｆ_２」の３次高調波成分は、２次高調波成分の混入による信号雑音強度の低下が起こることがなくなるので、広帯域の周波数領域を画像生成に利用することができる。

また、例えば、抽出部２０は、「３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_１」の３次高調波成分が対称性により「０」になり、「２ｆ_１、ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２」の２次高調波成分が抽出されるような処理を行うことができる。その結果、「２ｆ_１、ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２」の２次高調波成分は、３次高調波成分の混入による信号雑音強度の低下が起こることがなくなるので、広帯域の周波数領域を画像生成に利用することができる。

周波数がｆ_１の第１の周波数成分と、周波数ｆ_２の第２の周波数成分の２つの周波数成分を含む超音波を送信する場合について考える。この場合、第１の周波数成分の振幅をＡ、第２の周波数成分の振幅をＢ、第１の周波数成分の初期位相をθ_１、第２の周波数成分の初期位相をθ_２、時刻をｔとすると、送信される超音波（基本波成分）の変位ｘ（ｔ）は、式（１）のように表される。

また、２次の非線形効果の成分は、基本波成分の２乗に比例するから、ｘ（ｔ）^２に比例し、これは式（２）のように表される。

また、３次の非線形効果の成分は、基本波成分の３乗に比例するから、ｘ（ｔ）^３に比例し、これは式（３）のように表される。

式（２）の第１項は、周波数が０の周波数成分、すなわち、０次高調波成分（直流成分）である。式（２）の第２項、第３項は、周波数がそれぞれ２ｆ_１、２ｆ_２の周波数成分である、２次高調波成分である。式（２）の第４項、第５項は、周波数がそれぞれｆ_１−ｆ_２、ｆ_１＋ｆ_２の、２次の非線形成分である。

式（３）の第１項、第２項は、周波数がそれぞれｆ_１、ｆ_２の周波数成分である、３次の非線形成分である。式（３）の第３項、第５項は、周波数がそれぞれ２ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１＋２ｆ_２の周波数成分である、３次の非線形成分である。式（３）の第４項、第６項は、周波数がそれぞれｆ_２−２ｆ_１、ｆ_１-２ｆ_２の周波数成分である、３次高調波成分である。式（３）の第１項、第２項は、周波数がそれぞれ３ｆ_１、３ｆ_２の周波数成分である、３次高調波成分である。

図１３及び図１４は、第４の実施形態に係る超音波診断装置が行う処理の流れについて説明したフローチャートである。図１３は、位相回転処理を含まない場合の処理、図１４は、位相回転処理を含む場合の処理を表している。

まず、図１３を用いて、位相回転処理を含まない場合の、第４の実施形態に係る超音波診断装置が行う処理の流れについて説明する。

送信部９は、共通の包絡線で位相を変調させながら、複数回、超音波プローブ１を介して超音波を送信する（ステップＳ４００）。

第１の例として、送信部９は、（０度、１２０度、２４０度）の、超音波送信シーケンスで、位相を変調させる。この時、送信部９は、第１の送信においては、第１の周波数成分及び第２の周波数成分の位相を、０度に設定して送信する。第２の送信では、第１の周波数成分及び第２の周波数成分の位相を、１２０度に設定して送信する。第３の送信においては、第１の周波数成分及び第２の周波数成分の位相を、２４０度に設定して送信する。

第２の例として、送信部９は、（（０度、１２０度）、（１２０度、２４０度）、（２４０度、３６０度））の、超音波シーケンスで、位相を変調させる。この時、送信部９は、第１の送信においては、第１の周波数成分の位相を０度に設定し、第２の周波数成分の位相を１２０度に設定して送信する。第２の送信においては、第１の周波数成分の位相を１２０度に設定し、第２の周波数成分の位相を２４０度に設定して送信する。第３の送信においては、第１の周波数成分の位相を２４０度に設定し、第２の周波数成分の位相を３６０度に設定して送信する。

第３の例として、送信部９は、（（０度、０度）、（１２０度、−１２０度）、（２４０度、−２４０度））の、超音波シーケンスで、位相を変調させる。この時、送信部９は、第１の送信においては、第１の周波数成分の位相を０度に設定し、第２の周波数成分の位相を１２０度に設定して送信する。第２の送信においては、第１の周波数成分の位相を１２０度に設定し、第２の周波数成分の位相を−１２０度に設定して送信する。第３の送信においては、第１の周波数成分の位相を２４０度に設定、第２の周波数成分の位相を２４０度に設定して送信する。

受信部１１は、複数回の超音波送信それぞれに対応する受信信号を生成し、生成した受信信号を、抽出部２０に送信する。これにより、抽出部２０は、複数の受信信号を受信する（ステップＳ４０１）。

抽出部２０は、受信した受信信号それぞれに対して、ビーム加算処理を行って、３次の非線形成分の組み合わせを抽出する（ステップＳ４０２）。例えば、送信部９が送信した超音波の回数が３回の場合、抽出部２０は、第１の送信の送信波の反射波より生成された第１の受信信号、第２の送信の送信波の反射波より生成された第２の受信信号、第３の送信の送信波の反射波より生成された第３の受信信号を加算する。

ここで、後述するように、複数回の超音波送信それぞれに対応する受信信号に対して加算処理を行った信号は、超音波送信シーケンスの有する高い対称性のため、所定の高調波成分の組み合わせ以外の周波数成分の寄与が相殺されて、「０」になる。例えば、（０度、１２０度、２４０度）の第１の例の超音波送信シーケンスで得られる第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を加算すると、「ｆ_１、ｆ_２、２ｆ_１、２ｆ_２、ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１−２ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１」の周波数成分が、対称性によりキャンセルされて、「０」になり、「ｆ_２−ｆ_１、３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１＋２ｆ_２、３ｆ_２」の周波数成分のみが、０でない値として抽出される。

送信部９が送信する超音波送信シーケンスが高い対称性を有すると、抽出部２０は、それに応じて、「邪魔な」周波数成分が取り除かれた、所定の高調波成分の組み合わせを抽出することができる。例えば、ｆ_１＋２ｆ_２、３ｆ_２の周波数成分がプローブ帯域外とし、ｆ_２−ｆ_１の周波数成分が３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２と周波数が大きく異なるため、例えば帯域通過フィルタにより分離可能な場合を考える。この場合、抽出部２０は、通常のシーケンスにおいて３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２の周波数成分に交じってくる、２ｆ_２、ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１などの周波数成分が取り除かれた、広帯域な３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２の周波数帯域を得ることができる。このようして抽出された所定の高調波成分の組み合わせは、邪魔な周波数成分が取り除かれているので、広帯域にわたって、高画質な超音波診断画像を生成するのに利用できる。

抽出部２０は、抽出されたデータに対して、所望の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタを適用し（ステップＳ５００）、ノイズを除去する。抽出部２０は、ノイズを除去したデータを、Ｂモード処理部１２１に送信する。

なお、ステップＳ５００の処理は、抽出部２０以外、例えばＢモード処理部１２１が行っても良い。また、ステップＳ５００の処理は、必要に応じて、適宜省略可能である。

画像生成部１３は、抽出部２０から受信したデータを基にＢモード処理部１２１が生成したＢモードデータから画像を生成し、生成した画像をモニタ２に出力し（ステップＳ６００）、一連の処理が完了する。

次に、図１４を用いて、抽出部２０が位相回転処理を行う場合の、第４の実施形態に係る超音波診断装置が行う処理の流れについて説明する。

ステップＳ４００、Ｓ４０１、Ｓ４０２及びＳ５００については、図１３ですでに説明した処理と同一の処理であるので、説明は省略する。

ステップＳ４０１で、受信部１１が、受信信号を生成し、抽出部２０に送信すると、抽出部２０は、受信した受信信号に対して、位相回転処理を行う（ステップＳ４０３）。

抽出部２０が行う位相回転処理としては、例えば、（０度、１２０度、２４０度）の回転位相角の組み合わせで位相回転処理を行う。この場合、第１の受信信号に対して、抽出部２０は、全ての周波数成分に対して、０度の角度で位相回転処理を行う。すなわち、抽出部２０は、第１の受信信号では、位相回転処理を行わない。また、第２の受信信号に対して、抽出部２０は、全ての周波数成分に対して、１２０度の角度で位相回転処理を行う。また、抽出部２０は、第３の受信信号に対して、全ての周波数成分に対して、２４０度の角度で位相回転を行う。

そして、抽出部２０は、位相回転処理を行った受信信号（位相回転角度が０度である受信信号を含む）それぞれに対してビーム加算処理を行って、２次の非線形成分の組み合わせを抽出する（ステップＳ４０４）。例えば、抽出部２０は、それぞれの周波数成分ごとに、第１の受信信号と、位相回転処理を行った第２の受信信号と、位相回転処理を行った第３の受信信号とを加算する。

ここで、後述するように、位相回転処理を行ったそれぞれの受信信号に対して加算処理を行った信号は、超音波送信シーケンス及び、位相回転角度の組み合わせの有する高い対称性のため、所定の高調波成分の組み合わせ以外の周波数成分の寄与が相殺されて、「０」になる。例えば、（０度、１２０度、２４０度）の第１の例の超音波送信シーケンスで、位相を変調させ、位相回転角度の組み合わせを（０度、１２０度、２４０度）とする場合、この超音波送信シーケンス及び位相回転角度回転処理は、複素数平面で、３回回転対称性（１２０度回転対称性）を有する。

その結果、第１の受信信号、位相回転後の第２の受信信号、位相回転後の第３の受信信号を加算すると、３回回転対称性により、３ｆ_１、３ｆ_２、２ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１＋２ｆ_２の周波数成分が「０」になり、２ｆ_１、２ｆ_２、ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１−２ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１の周波数成分のみが、０でない値として抽出される。

このように、超音波送信シーケンスが高い対称性を有すると、抽出部２０は、それに応じた位相回転処理及び加算処理を行うことにより、「邪魔な」周波数成分が取り除かれた、所定の高調波成分の組み合わせを抽出することができる。例えば、ｆ_２−２ｆ_１、ｆ_１−２ｆ_２の周波数成分が２ｆ_１、ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２と周波数が大きく異なるため分離可能な場合を考える。この場合、第４の実施形態に係る超音波診断装置は、広帯域な周波数帯域を得ることができる。

一方、抽出部２０は、このように位相回転処理を行うことにより抽出された信号に対して、帯域通過フィルタを適用して、特定の周波数帯域の信号を抽出することにより、信号からノイズ除去を行う（ステップＳ５０１）。抽出部２０が、ステップＳ５００の処理及びステップＳ５０１の処理を完了すると、合成部としての抽出部２０は、ステップＳ５００で抽出した３次高調波成分と、ステップＳ１０４で抽出した２次高調波成分とを合成する（ステップＳ５１０）。抽出部２０が合成したデータは、Ｂモード処理部１２１でＢモードデータとされ、画像生成部１３は、Ｂモードデータから画像を生成し、生成した画像をモニタ２に出力する（ステップＳ６００）。

図１３のステップＳ４０２及び図１４のステップＳ４０３について再び説明する。図１５は、第４の実施形態に係る超音波診断装置において、所定の高調波成分の組み合わせが除去（キャンセル）され、所定の高調波成分の組み合わせが抽出される例について説明した図である。

図１５の上図は、送信部９が送信する超音波送信シーケンスが、（０度、１２０度、２４０度）の場合における単純な加算処理により、抽出及び除去される高調波成分の組み合わせについて説明した図である。

送信「ｔｒａｎｓｍｉｔ」される超音波は、周波数「ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ」が第１の周波数成分ｆ_１＝１．５ＭＨｚ及び第２の周波数成分ｆ_２＝３ＭＨｚからなる。第１の周波数成分の振幅「Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ」Ａは、１であり、第２の周波数成分の振幅Ｂは、０．７である場合を考える。第１の周波数成分の位相はθ_１と表され、第２の周波数成分の位相はθ_２と表される。

送信部９は、第１の送信（rate1）では、０度の位相で超音波を送信する。すなわち、第１の周波数成分の位相θ_１及び第２の周波数成分の位相θ_２は０度である。送信部９は、第２の送信（rate2）では、１２０度の位相で超音波を送信する。すなわち、第２の送信では、第１の周波数成分の位相θ_１及び第２の周波数成分の位相θ_２は１２０度である。送信部９は、第３の送信（rate3）では、−１２０度（２４０度）の位相で超音波を送信する。すなわち、第２の送信では、第１の周波数成分の位相θ_１及び第２の周波数成分の位相θ_２は−１２０度である。

２次高調波「second harmonic」には、周波数がｆ_２−ｆ_１である周波数成分、周波数が２ｆ_１である周波数成分、周波数がｆ_１＋ｆ_２である周波数成分等がある。周波数がｆ_２−ｆ_１である周波数成分の周波数は、３．０−１．５＝１．５である。周波数が２ｆ_１である周波数成分の周波数は、２×１．５＝３．０である。周波数がｆ_１＋ｆ_２である周波数成分の周波数は、３．０＋１．５＝４．５である。周波数がｆ_２−ｆ_１である周波数成分の振幅は、式（２）の第４項を参照すると、Ａ×Ｂ＝１×０．７＝０．７となる。周波数が２ｆ_１である周波数成分の振幅は、式（２）の第２項を参照すると、Ａ^２／２＝１．０^２／２＝０．５となる。同様に、ｆ_１＋ｆ_２である周波数成分の振幅は、式（２）の第５項を参照すると、Ａ×Ｂ＝１．０×０．７＝０．７である。

次に、それぞれの送信ごとの、それぞれの周波数成分の位相を計算する。第１の受信信号（rate1）において、第１の周波数成分の位相θ_１は０、第２の周波数成分の位相θ_２は０である。よって、周波数がｆ_２−ｆ_１である周波数成分の位相は、θ_２−θ_１＝０である。同様に、周波数が２ｆ_１である周波数成分の位相は、２θ_１＝２×０＝０、周波数がｆ_１＋ｆ_２である周波数成分の位相はθ_１＋θ_２＝０＋０＝０となる。

また、第２の受信号（rate２）において、第１の周波数成分の位相θ_１が１２０、第２の周波数成分の位相θ_２が１２０であるから、周波数がｆ_２−ｆ_１である周波数成分の位相は、θ_２−θ_１＝１２０−１２０＝０である。同様に、周波数が２ｆ_１である周波数成分の位相は、２θ_１＝２×１２０＝２４０度（−１２０度）、周波数がｆ_１＋ｆ_２である周波数成分の位相はθ_１＋θ_２＝１２０＋１２０＝２４０度（−１２０度）となる。

同様に、第３の受信信号（rate3）において、第１の周波数成分の位相θ_１が−１２０、第２の周波数成分の位相θ_２が−１２０であるから、周波数がｆ_２−ｆ_１である周波数成分の位相は、θ_２−θ_１＝−１２０−(−１２０)＝０である。同様に、周波数が２ｆ_１である周波数成分の位相は、２θ_１＝２×（−１２０）＝−２４０度（１２０度）、周波数がｆ_１＋ｆ_２である周波数成分の位相はθ_１＋θ_２＝−１２０−１２０＝−２４０度（１２０度）となる。

ここで、抽出部２０は、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を加算する。この結果、所定の高調波成分の組み合わせが抽出され、所定の高調波成分の組み合わせ以外の組み合わせがキャンセルされる。

例えば、周波数がｆ_１の周波数成分の場合を考える。第１の受信信号における周波数がｆ_１の周波数成分の位相は、０度であるので、信号値は、ｃｏｓ０°となる。第２の受信信号における周波数がｆ_１の周波数成分の位相は、１２０度であるので、信号値は、ｃｏｓ１２０°となる。第３の受信信号における周波数がｆ_１の周波数成分の位相は、−１２０度であるので、信号値は、ｃｏｓ（−１２０°）となる。抽出部２０が、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を加算すると、ｃｏｓ０°＋ｃｏｓ１２０°＋ｃｏｓ（−１２０°）となるが、これは計算すると「０」になる。よって、ｆ_１の周波数成分は、（０度、１２０度、２４０度（−１２０度））の超音波送信シーケンスでは、超音波送信シーケンスの対称性から、除去される（キャンセルされる）から、「ｃａｎｃｅｌ」は、「Ｙｅｓ」となる。同様に、周波数がｆ_２の周波数成分の場合も、「ｃａｎｃｅｌ」が、「Ｙｅｓ」となる。

また、周波数がｆ_２−ｆ_１の周波数成分の場合を考える。第１の受信信号における周波数がｆ_２−ｆ_１の周波数成分の位相は、０度であるので、信号値は、ｃｏｓ０°となる。第２の受信信号における周波数がｆ_２−ｆ_１の周波数成分の位相は、０度であるので、信号値は、ｃｏｓ０°となる。第３の受信信号における周波数がｆ_２−ｆ_１の周波数成分の位相は、０度であるので、信号値は、ｃｏｓ０°となる。抽出部２０が、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を加算すると、ｃｏｓ０°＋ｃｏｓ０°＋ｃｏｓ０°となるが、これは計算すると「３」になり、０にならない。よって、ｆ_２−ｆ_１の周波数成分は、（０度、１２０度、２４０度（−１２０度））の超音波送信シーケンスでは、超音波送信シーケンスの対称性から、除去されない（キャンセルされない）から、「ｃａｎｃｅｌ」は、「Ｎｏ」となる。

また、同様に、周波数がｆ_１＋ｆ_２の周波数成分の場合を考える。第１の受信信号における周波数がｆ_１＋ｆ_２の周波数成分の位相は、０度であるので、信号値は、ｃｏｓ０°となる。第２の受信信号における周波数がｆ_１＋ｆ_２の周波数成分の位相は、−１２０度であるので、信号値は、ｃｏｓ（−１２０°）となる。第３の受信信号における周波数がｆ_１＋ｆ_２の周波数成分の位相は、１２０度であるので、信号値は、ｃｏｓ１２０°となる。

抽出部２０が、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を加算すると、ｃｏｓ０°＋ｃｏｓ−１２０°＋ｃｏｓ１２０°となるが、これは計算すると「０」になる。よって、ｆ_１＋ｆ_２の周波数成分は、（０度、１２０度、２４０度（−１２０度））の超音波送信シーケンスでは、超音波送信シーケンスの対称性から、除去される（キャンセルされる）から、「ｃａｎｃｅｌ」は、「Ｙｅｓ」となる。

同様に、周波数が２ｆ_１の周波数成分は、抽出部２０が、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を加算すると、ｃｏｓ０°＋ｃｏｓ−１２０°＋ｃｏｓ１２０°となるが、これは計算すると「０」になる。よって、２ｆ_１の周波数成分は、（０度、１２０度、２４０度（−１２０度））の超音波送信シーケンスでは、超音波送信シーケンスの対称性から、除去される（キャンセルされる）から、「ｃａｎｃｅｌ」は、「Ｙｅｓ」となる。

同様に、３次高調波成分「３ｒｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ」についても、同様の方法で計算することができる。この結果、周波数がｆ_２−２ｆ_１、２ｆ_２−ｆ_１の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」となり、２ｆ_１＋ｆ_２、３ｆ_１の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」となる。

すなわち、送信部９が、（０度、１２０度、２４０度）の超音波送信シーケンスで、位相を変調させて超音波を３回送信し、抽出部２０が、第１の受信信号と、第２の受信信号と、第３の受信信号とを加算すると、対称性より、ｆ_１、ｆ_２、２ｆ_１、２ｆ_２、ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１、２ｆ_２＋ｆ_１の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」となり、除去される。ｆ_２−ｆ_１、３ｆ_２、２ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１＋２ｆ_２、３ｆ_１の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」となりこれらの高調波成分が抽出される。

また、送信部９が、（０度、１２０度、２４０度）の超音波送信シーケンスで、位相を変調させて超音波を３回送信し、抽出部２０が、位相回転角度の組み合わせが、（０度、１２０度、２４０度（−１２０度））で位相回転処理を行い、０度の位相回転処理後の第１の受信信号（位相回転処理を行わない第１の受信信号）と、１２０度の位相回転処理後の第２の受信信号と、２４０度（−１２０度）の位相回転処理後の第３の受信信号を加算した場合も、同様の計算を行うことができる。この場合、対称性より、ｆ_１、ｆ_２、ｆ_２−ｆ_１、３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１＋２ｆ_２，３ｆ_２、２ｆ_２−ｆ_１の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」となり、除去される。２ｆ_１、ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１の周波数の周波成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」となりこれらの高調波成分が抽出される。

また、送信部９が、（０度、１２０度、２４０度）の超音波送信シーケンスで、位相を変調させて超音波を３回送信し、抽出部２０が、位相回転角度の組み合わせが、（０度、２４０度、４８０度（１２０度））で位相回転処理を行い、０度の位相回転処理後の第１の受信信号（位相回転処理を行わない第１の受信信号）と、２４０度の位相回転処理後の第２の受信信号と、４８０度（−１２０度）の位相回転処理後の第３の受信信号を加算した場合、ｆ_１、ｆ_２、２ｆ_２−ｆ_１の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」になりこれらの高調波成分（基本波成分）が抽出され、それ以外の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」になり、除去される。このように、位相回転の角度を変えることにより、異なる周波数成分が抽出される。周波数成分ごとに、当該周波数成分が抽出される位相回転の角度がただ一つだけ存在する。

図１５の上段の図では、複数の周波数成分同士の間で、送信部９が変調させる位相が同じである場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限られない。図１５の下段の図では、複数の周波数成分同士の間で、送信部９が変調させる位相が異なる場合について説明する。例えば、２つの周波数成分同士の間で、送信部９が変調させる位相極性が反転していてもよい。

図１５の下段の図では、送信部９が、（（０度、０度）、（１２０度、−１２０度）、（−１２０度、１２０度））の第３の例の超音波送信シーケンスで、位相を変調させて超音波を３回送信する。即ち、第１の受信信号では、周波数がｆ_１である周波数成分については、位相が０度であり、周波数がｆ_２である周波数成分についても、位相が０度である。第２の受信信号では、周波数がｆ_１である周波数成分については、位相が１２０度であり、周波数がｆ_２である周波数成分については、位相が−１２０度である。第３の受信信号では、周波数がｆ_３である周波数成分については、位相が−１２０度であり、周波数がｆ_２である周波数成分については、位相が１２０度である。

かかる条件のもと、これまでと同様に計算を行うと、ｆ_１、ｆ_２、ｆ_２−ｆ_１，２ｆ_１，２ｆ_１＋ｆ_２の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」となり、これらの周波数成分は除去される。また、ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１、２ｆ_２−ｆ_１、３ｆ_１の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」となり、これらの周波数成分が抽出される。

また、抽出部２０が、位相回転角度の組み合わせが、（０度、１２０度、２４０度）で位相回転処理を行い、位相回転処理を行った受信信号それぞれに対して（位相回転角度が０度である受信信号を含む）、ビーム加算処理を行って、２次高調波成分の組み合わせを抽出する。かかる条件の元、ｆ_１、ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_２−ｆ_１、２ｆ_２、３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２、３ｆ_２、２ｆ_２−ｆ_１、ｆ_２−２ｆ_１の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」になり、これらの周波数成分は除去される。また、ｆ_２、２ｆ_１、ｆ_１＋２ｆ_２の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」となり、これらの周波数成分が抽出される。また、抽出部２０が、位相回転角度の組み合わせが、（０度、２４０度、４８０度）で位相回転処理を行い、位相回転処理を行った受信信号それぞれに対して（位相回転角度が０度である受信信号を含む）、ビーム加算処理を行って、２次高調波成分の組み合わせを抽出する。かかる条件の元、ｆ_２、２ｆ_１、ｆ_１＋ｆ_２、３ｆ_１、ｆ_１＋２ｆ_２、３ｆ_２、ｆ_１−２ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」になり、これらの周波数成分は除去される。また、ｆ_１、ｆ_２−ｆ_１、２ｆ_２、２ｆ_１＋ｆ_２の周波数成分については、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」となり、これらの周波数成分が抽出される。

このように、複数の周波数成分同士の間で、送信部９が変調させる位相が異なる場合であっても、変調させる位相の組み合わせに対称性がある場合には、特定の周波数成分のみが抽出され、それ以外の周波数成分が、対称性により「０」となる。複数の周波数成分同士の間で、送信部９が変調させる位相が同じ場合には、周波数成分は、ｆ_１とｆ_２の間で対称に抽出される。例えば、ｆ_１が抽出される場合にはｆ_２も同時に抽出され、ｆ_１が除去される場合にはｆ_２も同時に除去される。一方、複数の周波数成分同士の間で、送信部９が変調させる位相が異なる場合には、周波数成分は、ｆ_１とｆ_２の間で非対称に抽出される。

例えば、上記の例では、ｆ_１が抽出される場合にはｆ_２が除去され、ｆ_１が除去される場合にはｆ_２が抽出される。このように、複数の周波数成分同士の間で、送信部９が変調させる位相を変えることにより、複数の周波数成分のうち、特定の周波数成分に由来する周波数成分を抽出することができ、位相回転の角度を変えることで、どの周波数成分に由来する周波数成分を抽出するかを制御することができる。

図１６Ａは、単一周波数成分の超音波を送信する場合の周波数帯域について説明した図である。送信部９が、（０度、１２０度、２４０度）の超音波送信シーケンスで、位相を変調させて、周波数がｆ_０＝２．０ＭＨｚの超音波を３回送信する場合を表している。最上段のグラフのように、基本波成分は、信号強度のピークが、ｆ_０＝２．０ＭＨｚとなっている。第１の実施形態で述べたように、抽出部２０は、受信信号それぞれを単純加算して、３次高調波成分（３ｆ_０＝６．０ＭＨｚ）を抽出する。また、抽出部２０は、受信信号それぞれに対して、位相回転角度が、（０度、１２０度、２４０度）の位相回転処理を行うことにより、２次高調波成分（２ｆ_０＝４．０ＭＨｚ）を抽出する。

図１６Ｂは、複数の周波数成分を用いた超音波を送信する場合の周波数帯域について説明した図である。送信部９は、（０度、１２０度、２４０度）の超音波送信シーケンスで、位相を変調させて、周波数がｆ_１＝１．３ＭＨｚの第１の周波数成分と、周波数がｆ_２＝３ＭＨｚの超音波を３回送信する場合を表している。受信信号それぞれには、ｆ_２−２ｆ_１（０．４ＭＨｚ）、ｆ_１（１．３ＭＨｚ）、ｆ_２−ｆ_１（１．７ＭＨｚ）、２ｆ_１（２．６ＭＨｚ）、ｆ_２（３ＭＨｚ）、３ｆ_１（３．９ＭＨｚ）、ｆ_１＋ｆ_２（４．３ＭＨｚ）、２ｆ_２−ｆ_１（４．７ＭＨｚ）、２ｆ_１＋ｆ_２（５．６ＭＨｚ）、２ｆ_２（６．０ＭＨｚ）、ｆ_１＋２ｆ_２（７．３ＭＨｚ），３ｆ_２（９ＭＨｚ）等の様々な周波数の周波数成分が含まれる。

抽出部２０は、ここで、受信信号それぞれを単純加算する（３次高調波成分抽出）。この結果、前述したように、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」の結果となる、ｆ_２−ｆ_１、３ｆ_２、２ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１＋２ｆ_２、３ｆ_１の周波数成分が抽出され、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」の結果となる、ｆ_１、ｆ_２、２ｆ_１、２ｆ_２、ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１，２ｆ_２＋ｆ_１の周波数成分が除去される。この結果、周波数成分が、３ｆ_１（３．９ＭＨｚ）〜３ｆ_２（９ＭＨｚ）の領域は、基本波成分も、２次高調波成分も、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」の結果となるので、それらの成分からの影響を受けることがなく、３次高調波成分を用いた画像生成のための周波数帯域として利用できる。従って、単一周波数を用いた場合（図１２Ａ）と比較して、周波数帯域が広帯域化される。

また、抽出部２０は、受信信号それぞれに対して、位相回転角の組み合わせとして、（０度、１２０度、２４０度（−１２０度））で位相回転処理を行い、０度の位相回転処理後の第１の受信信号（位相回転処理を行わない第１の受信信号）と、１２０度の位相回転処理後の第２の受信信号と、２４０度（−１２０度）の位相回転処理後の第３の受信信号を加算する（２次抽出）。この結果、前述したように、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」の結果となる、２ｆ_１、ｆ_１＋ｆ_２，２ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１の周波数成分が抽出され、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」の結果となる、ｆ_１、ｆ_２、ｆ_２−ｆ_１，３ｆ_１，２ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１＋２ｆ_２，２ｆ_２−ｆ_１、３ｆ_２の周波数成分が除去されるので、それらの成分からの影響を受けることがなく、２次高調波成分を用いた画像生成のための周波数帯域として利用できる。従って、単一周波数を用いた場合（図１６Ａ）と比較して、周波数帯域が広帯域化される。

図１７Ａ〜１７Ｄは、送信部９が複数の周波数成分を用いた超音波送信を行う場合の３次高調波成分の広帯域化についてのシミュレーションデータである。

図１７Ａは、送信部９が超音波を、ｆ_０＝１．７ＭＨｚの単一周波数で、同一の包絡線で位相を（０度、１２０度、２４０度）で、変調させて送信した場合の、超音波の時間波形を表したものである。

グラフ２３０、グラフ２３１、グラフ２３２は、それぞれ第１の送信の送信波形、第２の送信の送信波形、第３の送信の送信波形を、時間の関数としてプロットしたものである。これら３つのグラフは、共通の包絡線で位相を変えて複数回送信したに過ぎないので、これら３つのグラフは、共通の包絡線を構成する。図１７Ｂは、第１の周波数ｆ_１＝１．３ＭＨｚ及び第２の周波数ｆ_２＝３ＭＨｚの、２つの周波数成分をもつ超音波を、同一の包絡線で位相を（０度、１２０度、２４０度）で、変調させて送信した場合の、超音波の時間波形を表したものである。

グラフ２３３、グラフ２３４、グラフ２３５は、それぞれ第１の受信信号の波形、第２の受信信号の波形、第３の受信信号の波形を、時間の関数としてプロットしたものである。二つの周波数成分を含む波形であるので、形はやや崩れているものの、これら３つのグラフは、共通の包絡線を構成し、その振幅は、単一周波数の場合（図１７Ａ）とほぼ同じものになっている。

図１７Ｃは、単一周波数（ｆ_０＝１．７ＭＨｚ）の場合における送信部９が送信する超音波の周波数特性について、各々、周波数特性が最大となる周波数を基準に、プロットしたものである。グラフ２３６は、第１の送信における基本波成分の周波数特性をプロットしたものである。基本波成分は、ｆ_０＝１．７ＭＨｚ付近で信号強度が最大となり、ｆ_０から遠ざかるにつれて強度が減衰する。グラフ２３９は、抽出部２０が、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純加算したときの基本波成分の値についてプロットしたものである。同様に、グラフ２３７、グラフ２３８は、抽出部２０が、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純加算したときの、２次の成分及び３次高調波成分についてプロットしたものである。

対称性より、グラフ２３９（基本波成分）は、周波数によらず０になる。グラフ２３７（２次成分）は、２次の成分のうち、２次高調波成分が０になり、２次の成分のうち、０次高調波部分（直流成分）の部分が値をもつため、周波数０（直流成分）でもっとも信号強度が高く、周波数が０から遠ざかるにつれて信号強度が減衰する。グラフ２３８（３次成分）は、３次高調波成分（３ｆ_０＝５．１ＭＨｚ）が抽出されるので、５ＭＨｚ付近で信号強度が最大となる。

図１７Ｄは、第１の周波数ｆ_１＝１．３ＭＨｚ及び第２の周波数ｆ_２＝３ＭＨｚの、２つの周波数成分をもつ超音波を送信した場合の、送信波形の周波数特性について、各々、周波数特性が最大となる周波数を基準に、プロットしたものである。グラフ２４０は、第１の送信における基本波成分の周波数特性をプロットしたものである。基本波成分は、ｆ_１＝１．３ＭＨｚ付近及びｆ_２＝３ＭＨｚ付近に信号強度のピークを有する。グラフ２４３は、抽出部２０が、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純加算したときの基本波成分の値についてプロットしたものである。

同様に、グラフ２４１、グラフ２４２は、抽出部２０が、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純加算したときの、２次の成分及び３次高調波成分についてプロットしたものである。対称性より、グラフ２４３（基本波成分）は、周波数によらず０になる。グラフ２４１（２次成分）は、２次の成分のうち、０次高調波部分（直流成分）の部分に加えて、新たにｆ_２−ｆ_１の周波数成分が、単純加算でキャンセルせずに残り、ｆ_２−ｆ_１＝１．７ＭＨｚ付近に信号強度のショルダーを有する。グラフ２３８（３次成分）は、３次高調波成分（３ｆ_１＝３．９ＭＨｚ、２ｆ_１＋ｆ_２＝５．６ＭＨｚ、ｆ_１＋２ｆ_２＝７．３ＭＨｚ、３ｆ_２＝９ＭＨｚ）が抽出されていると考えられる。従って、３．９ＭＨｚ〜９．０ＭＨｚの帯域を有すると考えられる。ただし、基本波成分の周波数特性を見ると分かるように、１．３ＭＨｚの周波数成分に比べて、３ＭＨｚの周波数成分の大きさが、１０ｄＢほど弱い。

従って、図１７Ｄの３次成分は、３ｆ_１〜３ｆ_２の周波数成分によって、広帯域が作られていることがわかる。

３ｆ_１〜２ｆ_１＋ｆ_２の周波数領域でのみ強度が大きくなっているようにみえるのは、ｆ_１とｆ_２それぞれの周波数成分の振幅比によるものであり、ｆ_１とｆ_２それぞれの周波数成分の振幅比を変えることにより、異なる周波数帯域のプロファイルを生成することができる。例えば、ｆ_１よりｆ_２の周波数成分の振幅を大きくすることにより、３次高調波のメインの信号強度ピークの位置が、ｆ_１＋２ｆ_２〜３ｆ_２の周波数帯域となるようにすることもできる。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、腹部コンベックスプローブを用いて、ファントムの受信信号を基に、３次抽出を行った場合のデータを示している。

図１８Ａは、単一周波数の通常波形（２．０ＭＨｚ）の場合を示している。グラフ２５０、グラフ２５１、グラフ２５２は、それぞれ第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号の周波数依存性を示している。それぞれ、共通の包絡線で位相を変調させているだけなので、ほぼ同じ周波数依存性をしめしている。基本波成分（２ＭＨｚ付近）の強度は９５ｄＢ、２次高調波成分（４ＭＨｚ付近）の強度が９０ｄＢであるのに対して、３次高調波成分（６ＭＨｚ付近）の強度は７５ｄＢ程度であり、３次高調波成分の強度は、基本波成分の強度に比べて２０ｄＢ低い（１０分の１）になっている。

抽出部２０は、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純に加算して、３次高調波成分を抽出する。グラフ２５３は、そのようにして抽出された信号を表している。抽出部２０は、３次高調波成分を９ｄＢ（３倍）ほど増幅して抽出している。すなわち、抽出部２０は、３回分の受信信号を加算することで、基本波成分をキャンセルし、また、３次高調波成分を３倍に増幅することができる。

図１８Ｂは、２つの周波成分（ｆ_１＝１．３ＭＨｚ，ｆ_２＝３ＭＨｚ）を含む場合を示している。グラフ２５４、グラフ２５５、グラフ２５６は、それぞれ第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号の周波数依存性を示している。これらの信号は３ＭＨｚ付近で信号強度が最大になっている。抽出部２０は、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純に加算して、３次高調波成分を抽出する。グラフ２５７は、そのようにして抽出された信号を表している。この時、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」となるような周波数成分は、ｆ_２−ｆ_１（１．７ＭＨｚ）、３ｆ_１（３．９ＭＨｚ）、２ｆ_１＋ｆ_２（５．６ＭＨｚ）、ｆ_１＋２ｆ_２（７．３ＭＨｚ）、３ｆ_２（９ＭＨｚ）と考えられるが、ｆ_１＋２ｆ_２及び３ｆ_２は、超音波プローブ１の帯域外の周波数になってしまっているため、信号強度を有しないと考えられる。この結果、ｆ_２−ｆ_１、３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２の周波数成分の信号が抽出されている。

図１８Ａでは、５ＭＨｚ〜７ＭＨｚの範囲で、３次抽出された信号強度が、第１から第３の受信信号の信号強度より強くなっている。従って、３次抽出された信号強度の帯域幅は、７−５＝２ＭＨｚ程度と考えることができる。これに対して、図１８Ｂでは、４ＭＨｚ〜７ＭＨｚの範囲で、３次抽出された信号強度が、第１から第３の受信信号の信号強度より強くなっている。従って、３次抽出された信号強度の帯域幅は、７−４＝３ＭＨｚ程度と考えることができる。このことより、２つの周波数成分を含む超音波送信を用いることにより、３次成分の広帯域化が実現されていることがわかる。

図１９は、複数周波数を含む送信波形の場合に、３次抽出及び２次抽出を行った場合の
信号強度のデータを示している。グラフ２７１，２７２，２７３は、それぞれ、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を表している。グラフ２７４は、２次抽出された信号を表している。グラフ２７５は、３次抽出された信号を表している。２次抽出された信号は、３．５ＭＨｚ〜７ＭＨｚの間で、受信信号より信号強度が大きくなっており、この周波数帯域で、信号が抽出されていることがわかる。３次抽出された信号は、４ＭＨｚ〜７ＭＨｚの間で、受信信号より信号強度が大きくなっており、この周波数帯域で、信号が抽出されていることがわかる。抽出部２０は、かかる処理を行うことで、このような広い周波数帯域において、信号の抽出を行うことができ、超音波診断装置の画質を向上させることができる。

次に、図２０を用いて、ｆ_１及びｆ_２の値を、どのように定めれば、高次高調波成分を広帯域化するのに好適かを検討する。

まず、第１の周波数ｆ_１と第２の周波数ｆ_２の比を、α＝ｆ_２/ｆ_１として、どのような値が望ましいかを検討する。

α＞４のときは、ｆ_２＞４ｆ_１であるから、ｆ_２−ｆ_１＞３ｆ_１となる。従ってこの時には、３次高調波３ｆ_１の周波数帯域に、２次高調波ｆ_２−ｆ_１の周波帯域が重なり、画質が劣化する。従って、αは４を超えないことが望ましい。

一方、例えば３ｆ_１と２ｆ_１＋ｆ_２の周波数の差はｆ_２−ｆ_１となるが、帯域幅は、この値、すなわちｆ_２−ｆ_１と相関すると考えられる。ｆ_２−ｆ_１＝（α―１）ｆ_１であるから、αの値は大きい方が、帯域幅を大きくするのには望ましい。

次に、αの値を固定した上で、第１の周波数ｆ_１の値の設定方法について検討する。例えば、第１の周波数ｆ_１の値は、画像化のターゲットとなる周波数成分のうちの最大の周波数成分が、プローブ帯域上限Ｄと等しくなるように定めることができる。

例えば、ターゲットとなる周波数成分のうちの最大の周波数成分が、「２ｆ_１＋ｆ_２」の場合、２ｆ_１＋ｆ_２＝Ｄとなるように、ｆ_１を定めることができる。この式からｆ_１、ｆ_２を求めると、ｆ_１＝Ｄ/(２＋α)、ｆ_２＝αＤ/(２＋α)になる。

また、例えば、ターゲットとなる周波数成分のうちの最大の周波数成分が、「ｆ_１＋２ｆ_２」の場合、ｆ_１＋２ｆ_２＝Ｄとなるように、ｆ_１を定めることができる。この式からｆ_１、ｆ_２を求めると、ｆ_１＝Ｄ/(１＋２α)、ｆ_２＝αＤ/(１＋２α)になる。

また、例えば、ターゲットとなる周波数成分のうちの最大の周波数成分が、「３ｆ_２」の場合、３ｆ_２＝Ｄとなるように、ｆ_１を定めることができる。この式からｆ_１、ｆ_２を求めると、ｆ_１＝Ｄ/(３α)、ｆ_２＝Ｄ/３になる。

図２０は、画像化のターゲットとする３次高調波成分の組み合わせを変えたときの、ｆ_１とｆ_２の選び方について説明した図である。この図の第１の周波数ｆ_１及び第２の周波数ｆ_２は、例えば、α＝２．５程度、Ｄ＝５．５ＭＨｚ程度になるような値を選んだものである。

図２０の上段の図は、３次高調波成分として、３ｆ_１及び２ｆ_１＋ｆ_２をターゲットにした場合を説明した図である（ｆ_１＝１．３ＭＨｚ、ｆ_２＝３．０ＭＨｚ）。ｆ_２＜４ｆ_１であるので、ｆ_２−ｆ_１＜３ｆ_１であり、２次高調波成分ｆ_２−ｆ_１＝１．７ＭＨｚより、３ｆ_１＝３．９ＭＨｚが十分大きくなる。また、２ｆ_１＋ｆ_２＝５．６ＭＨｚとなり、プローブ帯域上限Ｄ＝５．５ＭＨｚに近くなっている。従って、３次高調波成分は、３ｆ_１〜２ｆ_１＋ｆ_２の周波数帯域を有する。

図２０の中段の図は、３次高調波成分として、３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２及びｆ_１＋２ｆ_２をターゲットにした場合を説明した図である（ｆ_１＝０．９ＭＨｚ、ｆ_２＝２．３ＭＨｚ）。ｆ_２＜４ｆ_１であるので、ｆ_２−ｆ_１＜３ｆ_１であり、２次高調波成分ｆ_２−ｆ_１＝１．４ＭＨｚより、３ｆ_１＝２．７ＭＨｚが十分大きくなる。また、ｆ_１＋２ｆ_２＝５．５ＭＨｚとなり、プローブ帯域上限Ｄ＝５．５ＭＨｚに近くなっている。従って、３次高調波成分は、３ｆ_１〜ｆ_１＋２ｆ_２の周波数帯域を有する。

図２０の下段の図は、３次高調波成分として、３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２、ｆ_１＋２ｆ_２、及び３ｆ_２をターゲットにした場合を説明した図である（ｆ_１＝０．８ＭＨｚ、ｆ_２＝１．８ＭＨｚ）。ｆ_２＜４ｆ_１であるので、ｆ_２−ｆ_１＜３ｆ_１であり、２次高調波成分ｆ_２−ｆ_１＝１．０ＭＨｚより、３ｆ_１＝２．４ＭＨｚが十分大きくなる。また、３ｆ_２＝５．４ＭＨｚとなり、プローブ帯域上限Ｄ＝５．５ＭＨｚに近くなっている。従って、３次高調波成分は、３ｆ_１〜３ｆ_２の周波数帯域を有する。

また、送信部９が送信する超音波が、３つ以上の周波数成分を有する場合でも同様に考えることができる。例えば、送信部９が送信する超音波が、第１の周波数成分ｆ_１、第１の周波数成分より大きい周波数成分ｆ_２、第２の周波数成分ｆ_２より大きい周波数成分ｆ_３を有する場合について検討する。抽出部２０は、第１の受信信号、第２の受信信号、第３の受信信号を単純に加算して、３次高調波成分を抽出する。この場合、高い対称性により、多くの周波数成分が、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」となり、除去される。「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」となる周波数成分は、目的の３次高調波成分である、３ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_１＋ｆ_３、ｆ_１＋２ｆ_２、ｆ_１＋ｆ_２＋ｆ_３、ｆ_１＋２ｆ_３、ｆ_２＋２ｆ_３、２ｆ_２＋ｆ_３、３ｆ_２、３ｆ_３、及び、２次高調波成分である、ｆ_２−ｆ_１、ｆ_３−ｆ_２、ｆ_３−ｆ_１である。

今、最も高い周波数成分であるｆ_３が、最も低い周波数成分ｆ_１の４倍を超えない周波数になる場合について考える。ｆ_３＜４ｆ_１であるので、ｆ_３−ｆ_１＜３ｆ_１となる。ｆ_３−ｆ_１は、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」となる２次高調波成分の中で、最も高い周波数の周波数成分であり、３ｆ_１は、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｙｅｓ」となる３次高調波成分の中で、最も低い周波数の周波数成分である。よって、この場合、抽出される３次高調波成分の中で、最も低い周波数の周波数が、抽出される２次高調波成分の中で、最も高い周波数成分よりも大きい周波数になっているので、３次高調波成分の周波数帯域に２次高調波成分が入り込まず、従って周波数帯域３ｆ_１〜３ｆ_３を広帯域化することができる。周波数成分が４つ以上の場合でも同様に、周波数成分のうちもっとも大きい周波数の周波数成分ｆ_ＭＡＸが、周波数成分のうちもっとも小さい周波数の周波数成分ｆ_ＭＩＮの４倍を超えない時、ｆ_ＭＡＸ−ｆ_ＭＩＮ＜３ｆ_ＭＩＮとなり、３次高調波成分の帯域の中に、２次高調波成分が入り込まず、従って周波数帯域３ｆ_ＭＩＮ〜３ｆ_ＭＡＸを広帯域化することができる。

また、抽出部２０が、受信信号のそれぞれに対して、（０度、１２０度、２４０度）の位相回転処理を行い、位相回転処理を行った受信信号それぞれに対してビーム加算処理を行って、２次高調波成分の組み合わせを抽出したとき、「ｃａｎｃｅｌ」が「Ｎｏ」の結果となる、２ｆ_１、ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１が抽出され、その他の周波数成分、例えば基本波成分ｆ_１、ｆ_２や、ｆ_２−２ｆ_１以外の３次高調波成分が除去される。ここで、前述のように、広帯域化にはαが大きい方が望ましいので、α＞２の場合を考える。その場合、ｆ_２−２ｆ_１＞０となる。さて、ｆ_２がｆ_１の４倍を超えない（ｆ_２＜４ｆ_１）とき、ｆ_２−２ｆ_１＜２ｆ_１となる。３次高調波成分２ｆ_２−ｆ_１が、２次高調波成分のうちもっとも低い周波数成分２ｆ_１を下回るので、２次高調波成分に、基本波成分や、２次高調波成分が入り込まない。また、３次高調波成分に、基本波成分や、２次高調波成分が入り込まない。従って、２次の周波数帯域２ｆ_１〜２ｆ_２が広帯域化される。また、３次の周波数帯域ｆ_２−２ｆ_１の画質が向上する。同様に、周波数成分が３つ以上の場合でも同様に、周波数成分のうちもっとも大きい周波数の周波数成分ｆ_ＭＡＸが、周波数成分のうちもっとも小さい周波数の周波数成分ｆ_ＭＩＮの４倍を超えない（ｆ_ＭＡＸ＜４ｆ_ＭＩＮ）時、ｆ_ＭＡＸ−２ｆ_ＭＩＮ＜２ｆ_ＭＩＮとなり、２次高調波成分の帯域の中に、３次高調波成分が入り込まず、従って周波数帯域２ｆ_ＭＩＮ〜２ｆ_ＭＡＸを広帯域化することができる。

以上のように、第４の実施形態では、送信部９が、複数の周波数成分を有する超音波を複数回送信する。これにより、広帯域な高次高調波成分を抽出することができる。

また、抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して所定の位相回転処理を実行することで所定の高調波成分の組み合わせ(第１の複数の非線形成分)を抽出する。また、抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して少なくとも１つの受信信号に対する位相回転角度が所定の位相回転処理とは異なる位相回転処理を含む処理を実行することで、所定の高調波成分の組み合わせとは異なる組み合わせ（第１の複数の非線形成分とは種類が異なる複数の第２の非線形成分）を抽出してもよい。具体的には、送信部９は、超音波送信を、複数の周波数成分それぞれの位相を互いに等しい角度だけずらして、超音波プローブに３回以上実行させ、抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して、当該互いに等しい角度の整数倍の角度である角度だけ位相を回転させる位相回転処理を第１の位相回転処理として実行することで、所定の高調波成分の組み合わせを抽出する。また、抽出部２０は、３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して、当該互いに等しい角度の整数倍の角度である角度だけ位相を回転させる位相回転処理であって、少なくとも一つの受信信号に対する位相回転角度が所定の位相回転処理とは異なる位相回転処理を実行することで、異なる組み合わせを抽出してもよい。

また、抽出部２０が、位相回転処理を含まない処理を実行することで、３次高調波成分を抽出する例について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、抽出部２０は、所定の高調波成分の組み合わせとして、２次高調波成分を有する組み合わせを抽出し、３以上の受信信号それぞれに対して同一の位相回転角度だけ回転させる位相回転処理を実行することで、３次高調波成分を有する組み合わせを抽出してもよい。

（第５の実施形態）
第４の実施形態では、送信部９が、複数の周波数中心成分を有する超音波を、超音波プローブ１に送信させる例について説明した。第５の実施形態では、特に、深部画質を劣化させるＤＣハーモニック成分を除去しながら、３回の超音波送信で、２次高調波成分と差音成分を同相で抽出するシーケンスについて説明する。これにより、抽出部２０は、画像生成にあたり、プローブ帯域のうち広い範囲の周波数帯域を活用することができる。

図２１〜図２４Ｂを用いて、第５の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図２１及び図２３は、第５の実施形態に係る超音波診断装置における超音波送信について説明した表である。図２２は、第５の実施形態に係る超音波診断装置における超音波送信について説明した図である。図２４Ａ及び図２４Ｂは、第５の実施形態に係る超音波診断装置が処理する信号について説明するための図である。

図２１の上段は、超音波を４回送信する４レート送信を行う例について説明している。この場合、送信部９は、送信する超音波に含まれる第１の中心周波数成分ｆ_１及び第２の中心周波数ｆ_２における位相がそれぞれ異なる４回の超音波送信を、超音波プローブ１に実行させる。例えば、送信部９は、第１の中心周波数成分ｆ_１について、第１の送信では位相が９０度、第２の送信では位相が-９０度、第３の送信では位相が０度、第４の送信では位相が１８０度で、第２の中心周波数成分ｆ_２について、第１の送信では位相が９０度、第２の送信では位相が-９０度、第３の送信では位相が１８０度、第４の送信では位相が０度で、４回の超音波送信を、超音波プローブ１に実行させる。

受信部１１は、４回の超音波送信によって得られた４つの反射波信号を基に、共通の受信走査線に係る４つの受信信号を生成する。抽出部２０は、受信信号に所定の受信重み係数を乗じて和を取ることで、合成信号を生成する。例えば、抽出部２０は、第１の送信に対応する第１の受信信号に、受信重み係数「１」を乗じ、第２の送信に対応する第２の受信信号に、受信重み係数「１」を乗じ、第３の送信に対応する第３の受信信号に、受信重み係数「−１」を乗じ、第４の送信に対応する第４の受信信号に、受信重み係数「−１」を乗じ、かかる後にそれらの値を加算することで、合成信号を生成する。かかる処理により、抽出部２０は、ｆ_２−ｆ_１、２ｆ_１、２ｆ_２の成分を抽出する。また、かかる処理により、ＤＣハーモニック成分は除去される。

しかしながら、図２１の上段の例では、４回の送信が必要となり、フレームレートが低下する。

かかる背景のもとで、第５の実施形態に係る超音波診断装置では、送信部９は、送信する超音波に含まれる複数の中心周波数成分のうちの少なくとも一つの周波数成分における位相がそれぞれ異なる３回以上の超音波送信を、超音波プローブ１に実行させる。例えば、送信部９は、各送信で異なる（例えば、互いに１２０度異なる）位相で送信する第１の中心周波数成分ｆ_１と、各送信で同一の位相で送信する第２の中心周波数成分ｆ_２とを含んだ複数の中心周波数成分で、３回以上の超音波送信を前記超音波プローブに実行させる。ここで、例えば、第２の中心周波数成分ｆ_２は第１の中心周波数成分ｆ_１より大きい。

例えば、図２１の下段の例では、送信部９は、第１中心周波数成分ｆ_１と第２中心周波数成分ｆ_２との２つの周波数成分を各送信にそれぞれ含んだ３回の超音波送信を、超音波プローブ１に実行させる。この時、送信部９は、第１の中心周波数成分ｆ_１について、第１の送信では位相が０度、第２の送信では位相が１２０度、第３の送信では位相が２４０度、第２の中心周波数成分ｆ_２について、第１の送信では位相が０度、第２の送信では位相が０度、第３の送信では位相が０度で、３回の超音波送信を、超音波プローブ１に実行させる。

受信部１１は、３回以上の超音波送信によって得られた複数の反射波信号を基に、共通の受信走査線に関する３以上の受信信号を生成する。抽出部２０は、受信部１１が生成した３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して位相回転処理を行う。例えば、抽出部２０は、３以上の受信信号それぞれに対して、位相回転角度の差が、互いに１２０度だけ異なる位相回転角度を用いて位相回転処理を行う。

図２１の下段の例では、抽出部２０は、第１の送信に対応する第１の受信信号に対して、０度の位相回転を行う。すなわち、抽出部２０は、第１の送信に対応する第１の受信信号に対して、受信重み係数「１」を乗じる。また、抽出部２０は、第２の送信に対応する第２の受信信号に対して、１２０度の位相回転を行う。すなわち、抽出部２０は、第２の送信に対応する第２の受信信号に対して、受信重み係数「ｅｘｐ（ｊ＊１２０ｄｅｇ）」を乗じる。また、抽出部２０は、第３の送信に対応する第３の受信信号に対して、２４０度の位相回転を行う。すなわち、抽出部２０は、第３の送信に対応する第３の受信信号に対して、受信重み係数「ｅｘｐ（-ｊ＊１２０ｄｅｇ）」を乗じる。

かかる処理を行うことで、抽出部２０は、一例として、第１の中心周波数ｆ_１の２倍の周波数に対応する信号（２ｆ_１）と、第２の中心周波数ｆ_２と第１の中心周波数ｆ_１との差の周波数に対する信号（ｆ_２−ｆ_１）との組み合わせを複数の非線形成分として抽出する。

かかる点について、図２２の例及び図２３の例を用いて説明する。図２２の上段の例では、各送信における送信される超音波の位相が、各周波数成分ごとに示されている。第１の送信（Ｒａｔｅ１）では、送信部９は、第１の中心周波数成分ｆ_１については位相が０度で、第２の中心周波数成分ｆ_２については位相が０度で、超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。第２の送信（Ｒａｔｅ２）では、送信部９は、第１の中心周波数成分ｆ_１については位相が１２０度で、第２の中心周波数成分ｆ_２については位相が０度で、超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。第３の送信（Ｒａｔｅ３）では、送信部９は、第１の中心周波数成分ｆ_１については位相が２４０度で、第２の中心周波数成分ｆ_２については位相が０度で、超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。

図２２の中段では、各送信での非線形伝播の位相が示されている。第１の送信では、非線形伝播により発生する周波数成分２ｆ_１の位相は、f_１の位相が０度であるから、２×０度＝０度になる。また、非線形伝播により発生する周波数成分ｆ_２-ｆ_１の位相は、f_１の位相が０度であり、ｆ_２の位相が０度であるから、０度−０度＝０度になる。また、第２の送信では、周波数成分２ｆ_１の位相は、f_１の位相が１２０度であるから、２×１２０度＝２４０度になる。また、周波数成分ｆ_２-ｆ_１の位相は、f_１の位相が１２０度であり、ｆ_２の位相が０度であるから、０度−１２０度＝-１２０度（２４０度）になる。また、第３の送信では、周波数成分２ｆ_１の位相は、f_１の位相が２４０度であるから、２×２４０度＝４８０度（１２０度）になる。また、周波数成分ｆ_２-ｆ_１の位相は、f_１の位相が２４０度であり、ｆ_２の位相が０度であるから、０度−２４０度＝-２４０度（１２０度）になる。

抽出部２０は、位相回転角度(０度、１２０度、２４０度)の位相回転処理を受信信号に対して行う。この結果、図２２の下段のように、第１の送信では、位相回転角度が０度であるから、周波数成分２ｆ_１の位相及び周波数成分ｆ_１-ｆ_２の位相は、位相回転処理前の位相と同様に、０度となる。また、第２の送信では、位相回転角度が１２０度であり、位相回転前の位相が２４０度であるから、周波数成分２ｆ_１の位相及び周波数成分ｆ_１-ｆ_２の位相は、２４０+１２０=３６０度（０度）となる。また、第３の送信では、位相回転角度が２４０度であり、位相回転前の位相が１２０度であるから、周波数成分２ｆ_１の位相及び周波数成分ｆ_１-ｆ_２の位相は、１２０+２４０=３６０度（０度）となる。これら位相回転処理後の位相が揃っていることから、抽出部２０は、周波数成分２ｆ_１及び周波数成分ｆ_１-ｆ_２を、抽出することができる。

図２３に、様々な周波数成分のモードが抽出されるか否か（キャンセルされるか否か）が、図１５と同様に示されている。送信部９は、第１中心周波数ｆ_１（ｆ_１＝１．５ＭＨｚ）について、第１の送信（ｒａｔｅ１）では位相を０度で、第２の送信（ｒａｔｅ２）では位相を１２０度で、第３の送信(ｒａｔｅ３)では位相を２４０度で、第２中心周波数ｆ_２（ｆ_２＝４ＭＨｚ）について、第１の送信（ｒａｔｅ１）では位相を０度で、第２の送信（ｒａｔｅ２）では位相を０度で、第３の送信(ｒａｔｅ３)では位相を０度で、超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。下段には、抽出部２０が、位相回転角度が(０度、０度、０度)であるような抽出である３次抽出を行った場合、位相回転角度が（０度、１２０度、２４０度）であるような抽出である２次抽出を行った場合、それぞれの周波数成分が加算処理によりキャンセルされるか否かが示されている。かかる計算の詳細については、図１５及び図２２において述べたので省略する。

図２３の最下段を参照すると、周波数成分２ｆ_１、ｆ_２−ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２−ｆ_１のモードは、ｃａｎｃｅｌが「Ｎｏ」になる。従って、抽出部２０は、位相回転角度が(０度、１２０度、２４０度)であるような抽出を行った場合、周波数成分２ｆ_１、ｆ_２−ｆ_１、２ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２−ｆ_１のモードを抽出することができる。それ以外のモード、例えば、f_１、ｆ_２、ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２、３ｆ_１、ｆ_１＋２ｆ_２、３ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１の成分は、ｃａｎｃｅｌが「Ｙｅｓ」になる。抽出部２０は、位相回転角度が(０度、１２０度、２４０度)であるような抽出を行った場合、f_１、ｆ_２、ｆ_１＋ｆ_２、２ｆ_２、３ｆ_１、ｆ_１＋２ｆ_２、３ｆ_２、ｆ_２−２ｆ_１の成分を除去することができる。また、第１の実施形態ですでに説明した通り、抽出部２０は、（０度、１２０度、２４０度）となる角度の組み合わせで位相回転処理を行うことにより、ＤＣハーモニック成分を除去することができる。従って、ＤＣハーモニック成分については、ｃａｎｃｅｌが「Ｙｅｓ」となる。

また、プローブ帯域上限が例えば６ＭＨｚである場合、抽出部２０は、位相回転角度が(０度、１２０度、２４０度)であるような抽出を行った場合、周波数成分２ｆ_１（３ＭＨｚ）、ｆ_２−ｆ_１（２．５ＭＨｚ）のモードを抽出することができ、かつプローブ帯域内のモードf_１（１．５ＭＨｚ）、ｆ_２（４ＭＨｚ）、ｆ_１＋ｆ_２（５．５ＭＨｚ）、２ｆ_２（８ＭＨｚ）、３ｆ_１（４．５ＭＨｚ）、ｆ_２−２ｆ_１（１ＭＨｚ）、ＤＣハーモニック成分（０ＭＨｚ）に起因する信号をすべて除去することができる。これにより、例えば、抽出部２０は、さまざまな雑音が除去された信号を抽出することができる。

特筆すべき点として、第１に、抽出部２０は、かかる位相回転処理を行うことにより、ＤＣハーモニック成分を除去することができる。信号の減衰が大きい時にはＤＣハーモニック成分は深部画質を劣化させることが知られているので、抽出部２０は、ＤＣハーモニック成分の除去を３回送信で実現することにより、深部画質を向上させることができる。また、第２に、抽出部２０は、和音ではなく差音を抽出する。差音のほうが、和音よりもプローブ帯域を効率的に利用できるので、抽出部２０は、プローブ帯域を効率的に活用できる。

図２４Ａにおいて、グラフ４４２Ａ、グラフ４４２Ｂは、対照法であるＰＭ法（Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ法）における第１の送信に対応する受信信号、第２の送信に対応する受信信号の信号強度の周波数依存性をそれぞれ示している。また、グラフ４４３は、当該対照法を用いて出力された合成信号の信号強度の周波数依存性を示している。図２４Ａでは、ＤＣハーモニック成分が十分除去されない。

図２４Ｂにおいて、グラフ４４０Ａ、グラフ４４０Ｂ、グラフ４４０Ｃは、第５の実施形態に係る方法における第１の送信に対応する受信信号、第２の送信に対応する受信信号、第３の送信に対応する受信信号の信号強度の周波数依存性をそれぞれ示している。グラフ４４１は、第５の実施形態に係る方法における合成信号の信号強度の周波数依存性を示している。図２４Ｂでは、ＤＣハーモニック成分が十分除去されているため、ＤＣハーモニック成分に起因する深部画質の劣化を抑制することができる。

なお、実施形態はこれに限られない。例えば、第２の中心周波数成分ｆ_２の周波数が第１の中心周波数成分ｆ_１の周波数より大きい場合について説明したが、第１の中心周波数成分ｆ_１の周波数が第２の中心周波数成分ｆ_２の周波数より大きい場合であってもよい。

また、第２の中心周波数成分ｆ_２に関して、各送信で同一の位相で超音波が送信される場合について説明したが、第２の中心周波数成分ｆ_２に関しても、各送信で異なった位相で超音波が送信されてもよい。

また、超音波送信の回数は３回に限られず、また位相回転角度は１２０度の倍数に限られない。例えば、送信部９は、各送信で同一の位相で送信する第１の中心周波数成分ｆ_１と、各送信で互いに等しい角度だけ異なる位相で送信する第２の中心周波数成分ｆ_２とを含んだ複数の中心周波数成分で、３回以上の超音波送信を超音波プローブ１に実行させる。抽出部２０は、３以上の受信信号それぞれに対して、位相回転角度が、当該等しい角度だけ異なる位相回転角度を用いて位相回転処理を行うことで、非線形成分を抽出する。

また、第５の実施形態に係る超音波診断装置は、プローブの位相特性を送信波形の位相変調に反映させてもよい。すなわち、プローブのインピーダンスは周波数により異なるから、プローブに入力された信号は周波数に応じて異なる大きさの位相変調を受ける。送信部９は、かかるプローブの位相特性を、送信波系の位相変調に反映させてもよい。例えば、送信部９は、δ_１及びδ_２をプローブの位相特性を反映した量とし、第１の中心周波数成分ｆ_１に対して、第１の送信では、位相をδ_１度で、第２の送信では、位相を１２０＋δ_１度で、第３の送信では、位相を２４０＋δ_１度で送信し、第２の中心周波数成分ｆ_２に対して、第１の送信では、位相をδ_２度で、第２の送信では、位相をδ_２度で、第３の送信では、位相をδ_２度で送信してもよい。

以上のように、第５の実施形態では、送信部９は、位相変調を行う第１の中心周波数成分ｆ_１と、位相変調を行わない第２の中心周波数成分ｆ_２を含む波形を送信する。抽出部２０は、受信信号に対して位相回転処理を伴う処理を行い、例えばＤＣハーモニック成分及び和音成分を除去し、同時に差音と２次高調波成分を抽出する。これにより、差音を使ったＤＣハーモニック成分の除去を、３回送信で実現することができる。

（第６の実施形態）
これまでの実施形態では、同一の走査線で位相をずらしながら３回以上の超音波送信を実行する場合について主に説明してきたが、実施形態は、これに限られない。第６の実施形態では、１回の送受信で複数の受信信号を得る並列同時受信を、第１の実施形態に係る超音波シーケンスと組み合わせる例について説明する。これにより、複数回送信によるフレームレート低下を抑制する。

第６の実施形態にかかる超音波診断装置では、送信部９は、一度の送信で複数の受信走査線それぞれに対応する受信信号を得ることができる３回以上の超音波送信を超音波プローブ１に実行させ、受信部１１は、３回以上の超音波送信によって得られた複数の反射波信号を基に、受信走査線ごとに３以上の受信信号を生成する。

まず初めに、並列同時受信について説明する。超音波診断装置における並列同時受信とは、一度の送受信で複数の受信走査線それぞれに対応する受信信号を得ることができる超音波の送受信方法のことである。例えば、第６の実施形態に係る超音波診断装置は、送信部９が１本の送信ビームを超音波プローブ１に送信させると、受信部１１は、送信部９が超音波プローブ１に送信させた１本の送信ビームに由来する反射波信号を、複数本の受信ビームとして同時に受信する。例えば、並列同時受信数が「８」の場合、送信部９が、ある送信位置(送信走査線)で、１本の送信ビームを超音波プローブ１に送信させると、受信部１１は、反射波信号を、８本の受信ビームとして同時に受信する。

このように、並列同時受信を用いることで、複数回送信によるフレームレート低下を抑制することができる。このことを簡単に説明する。例えば、一つの走査線に対して、３回の送信を１セットとして超音波送信を行うと、フレームレート、すなわち単位時間あたりに走査することができる走査線の本数は、一つの走査線に対して１回の超音波送信を行った場合と比較して、３分の１となり、フレームレートは低下する。ここで、例えば、並列同時受信数が「３」の並列同時受信を行った場合、１回の送信（１個の送信走査線）に対して、３つの受信走査線で受信信号を得ることができるので、並列同時受信を行わない場合と比較して、フレームレートは３倍となる。したがって、並列同時受信を用いることで、複数回送信によるフレームレート低下を抑制することができる。

図２５Ａは、第６の実施形態に係る第１の超音波送信シーケンスについて説明した図である。図２５Ａに示すように、送信部９は、送信する超音波の包絡線が共通するような３回の超音波送信を１セットとして、超音波の位相がそれぞれ０度（０ｄｅｇ）、１２０度（１２０ｄｅｇ）、２４０度（２４０ｄｅｇ）となるように位相を変調させながら、超音波プローブ１に送信させる。また、送信部９は、超音波送信を行う送信位置（送信走査線）を変化させながら、超音波プローブ１に超音波を送信させる。具体的には、送信部９は、第１の送信、第２の送信、第３の送信では、走査線Ｂが、送信する超音波の中心軸となるような送信位置（送信走査線）で、超音波プローブ１に超音波を送信させ、第４の送信、第５の送信、第６の送信では、走査線Ｅが、送信する超音波の中心軸となるような送信位置（送信走査線）で、超音波プローブ１に超音波を送信させる。このとき、第１の送信及び第４の送信では、送信される超音波の位相は０度、第２及び第５の送信では、送信される超音波の位相は１２０度、第３及び第６の送信では、送信される超音波の位相は２４０度となる。

今、並列同時受信数が「３」の場合を考える。このとき、受信部１１は、送信部９が送信した超音波の中心軸となるような走査線の周りの、３本の走査線それぞれでの受信信号を生成する。例えば、送信部９が第１の送信において、走査線Ｂが送信した超音波の中心軸となるように超音波を送信すると、受信部１１は、それに対応する受信信号を、走査線Ａ、Ｂ及びＣの３本の走査線（受信走査線）で生成する。同様に、送信部９が第２、第３の送信において、走査線Ｂが送信した超音波の中心軸となるように超音波を送信すると、受信部１１は、それに対応する受信信号を、走査線Ａ、Ｂ及びＣの３本の走査線（受信走査線）で生成する。同様に、第４、第５、第６の送信において、受信部９は、走査線Ｄ、Ｅ及びＦの３本の走査線（受信走査線）で受信信号を生成する。

受信部１１は、受信走査線ごとに受信信号を生成する。例えば、受信部１１は、走査線Ａの位置で、第１の送信に対応する受信信号、第２の送信に対応する受信信号、第３の送信に対応する受信信号を生成する。受信部１１は、走査線Ｂの位置で、第１の送信に対応する受信信号、第２の送信に対応する受信信号、第３の送信に対応する受信信号を生成する。その他の走査線に関しても以下同様である。

抽出部２０は、受信走査線ごとに生成された受信信号に対して、これまでの実施形態で述べた位相回転処理を含む処理を行って、所定の次数の高調波成分、例えば２次の高調波成分を抽出する。また、抽出部２０は、受信走査線ごとに生成された受信信号に対して、これまでの実施形態で述べた位相回転処理を含まない処理を行って、所定の次数とは異なる次数の高調波成分、例えば３次の高調波成分を抽出する。また、以降の操作として、必要に応じて、第２の実施形態で述べたように、所定の次数の高調波成分と、所定の次数とは異なる次数の高調波成分とを合成した成分に基づく超音波画像データを、モニタ２など表示装置に表示用に出力してもよい。また、送信する超音波として、第３の実施形態で述べたような、複数の周波数成分を有する超音波を用いてもよい。

また、受信走査線は、必ずしもシーケンシャルに並んでいなくともよい。図２５Ｂは、第６の実施形態に係る第２の超音波送信シーケンスである。

この例では、第１、第３、第５の送信で、送信部９が、走査線Ｃが、送信する超音波の中心軸となるような送信位置で、超音波プローブ１に超音波を送信させる。また、第２、第４、第６の送信で、送信部９が、走査線Ｄが、送信する超音波の中心軸となるような送信位置で、超音波プローブ１に超音波を送信させる。このとき、第１及び第２の送信では、送信される超音波の位相は０度、第３の送信及び第４の送信では、送信される超音波の位相は１２０度、第５及び第６の送信では、送信される超音波の位相は２４０度となる。

受信部１１は、第１、第３、第５の送信に対応する受信信号を、走査線Ａ、Ｃ、Ｅの位置（受信走査線）で生成し、第２、第４、第６の送信に対応する受信信号を、走査線Ｂ、Ｄ、Ｆの位置（受信走査線）で生成する。抽出部２０は、受信走査線ごとに位相回転処理を含む処理を行って、所定の次数の高調波成分、例えば２次の高調波成分を抽出する。また、抽出部２０は、受信走査線ごとに位相回転処理を含まない処理を行って、所定の次数とは異なる次数の高調波成分、例えば３次の高調波成分を抽出する。

また、すべての送信それぞれに対応する超音波の包絡線が、必ずしもすべての送信に対して共通の包絡線でなくてもよい。例えば、第１、第３、第５の送信に対応する超音波の包絡線が、第１、第３、第５の送信に共通の包絡線である第１の包絡線であり、第２、第４、第６の送信に対応する超音波の包絡線が、第２、第４、第６の送信に共通の包絡線であって、第１の包絡線とは異なる第２の包絡線であってもよい。一例として、第１の包絡線が、深さ方向に浅い位置に対して適した超音波の波形となるような包絡線であり、第２の包絡線が、深さ方向に深い位置に対して適した超音波の波形となるような包絡線であってもよい。

以上、送信部９が、１セットの超音波送信において送信位置（送信走査線）を固定し、受信部１１が、単純に並列同時受信を行う場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、送信部９は、１回の送信ごとに送信位置をずらしながら、超音波送信を行っても良い。すなわち、送信部９は、３回以上の超音波送信を、それぞれ異なる送信位置で、超音波プローブ１に実行させてもよい。図２６Ａは、第６の実施形態に係る第３の超音波送信シーケンスについて説明した図である。

送信部９は、１回の送信ごとに、送信位置をずらしながら、超音波送信を行う。例えば、送信部９は、第１の送信では、走査線Ｂが、送信する超音波の中心軸となるような送信位置で、超音波プローブ１に超音波を送信させる。送信部９は、第２の送信では、走査線Ｃが、送信する超音波の中心軸となるような送信位置で、超音波プローブ１に超音波を送信させる。同様に、送信部９は、第３、４、５、６の送信では、走査線Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇが、送信する超音波の中心軸となるような送信位置で、超音波プローブ１に超音波を送信させる。この時、第１の送信で送信される超音波の位相は０度（０ ｄｅｇ）となる。また第２の送信で送信される超音波の位相は１２０度（１２０ ｄｅｇ）となる。同様に、第３、４、５、６の送信で、送信される超音波の位相は２４０度（２４０ ｄｅｇ）、０度、１２０度、２４０度となる。

受信部１１は、第１の送信に対応する受信信号を、走査線Ａ、走査線Ｂ及び走査線Ｃの３本の走査線で生成する。受信部１１は、第２の送信に対応する受信信号を、走査線Ｂ、走査線Ｃ及び走査線Ｄの３本の走査線で生成する。受信部１１は、第３の送信に対応する受信信号を、走査線Ｃ、走査線Ｄ及び走査線Ｅの３本の走査線で生成し、その他の送信についても以下同様である。

受信部１１は、受信走査線ごとに受信信号を生成する。例えば、受信部１１は、走査線Ｃに関して、ボックス３００に示されているように、走査線Ｃの位置における第１の送信に対応する受信信号、第２の送信に対応する受信信号、第３の送信に対応する受信信号を生成する。また、例えば、受信部１１は、走査線Ｄに関して、ボックス３０１に示されているように、走査線Ｄの位置における第２の送信に対応する受信信号、第３の送信に対応する受信信号、第４の送信に対応する受信信号を生成する。その他の走査線についても以下同様である（例えば、ボックス３０２を参照。）。

抽出部２０は、受信走査線ごとに生成された受信信号に対して、これまでの実施形態で述べた位相回転処理を含む処理を行って、所定の次数の高調波成分、例えば２次の高調波成分を抽出する。また、抽出部２０は、受信走査線ごとに生成された受信信号に対して、これまでの実施形態で述べた位相回転処理を含まない処理を行って、所定の次数とは異なる次数の高調波成分、例えば３次の高調波成分を抽出する。

走査線Ｃでは、３つの受信信号の位相がそれぞれ、０度、１２０度、２４０度なので、回転位相角の値が、（０度、１２０度、２４０度）となる組み合わせで位相回転処理を行って、２次の高調波成分を抽出する。また、３つの受信信号を単純に加算して、３次の高調波成分を抽出する。

走査線Ｄでは、３つの受信信号の位相はそれぞれ、１２０度、２４０度、０度なので、走査線Ｃとは位相が異なるが、その場合でも、回転位相角の値が、（０度、１２０度、２４０度）となる組み合わせで位相回転処理を行うと、２次の高調波成分を抽出することができる。一般に、３つの受信信号の位相がそれぞれ、θ度、θ＋１２０度、θ＋２４０度の組み合わせであれば、θの値によらず（走査線Ｃ：θ＝０度、走査線Ｄ：θ＝１２０度、走査線Ｅ：θ＝２４０度）、回転位相角の値が（０度、１２０度、２４０度）となる組み合わせで位相回転処理を行うと、２次の高調波成分を抽出することができる。同様に、３つの受信信号を単純に加算することにより、θの値によらず３次高調波成分を抽出することができる。この場合、走査線Ｄにおいても、３つの受信信号を単純に加算することで、３次の高調波成分を抽出することができる。

同様に、走査線Ｅでは、３つの受信信号の位相はそれぞれ、２４０度、０度、１２０度となり、走査線Ｃとは位相が異なるが、その場合でも、回転位相角の値が、（０度、１２０度、２４０度）となる組み合わせで位相回転処理を行うと、２次の高調波成分を抽出することができる。また、走査線Ｄにおいても、３つの受信信号を単純に加算することで、３次の高調波成分を抽出することができる。走査線Ｆ、Ｇ，Ｈ…の場合でも、受信信号の位相が走査線Ｃとは異なる場合があるが、その場合でも、回転位相角の値が、（０度、１２０度、２４０度）となる組み合わせで位相回転処理を行うと、２次の高調波成分を抽出することができ、３つの受信信号を単純に加算することで、３次の高調波成分を抽出することができる。

図２６Ｂは、第６の実施形態に係る第４の超音波送信シーケンスについて説明した図である。図２６Ｂでは、図２６Ａと同様であるが、図２６Ａと異なり、並列同時受信数を「６」とし、ビームのずらし数を、「２ビームずらし」とした場合について説明する。

送信部９は、１回の送信ごとに、送信位置をずらしながら、超音波送信を行う。例えば、送信部９は、第１の送信では、走査線Ｃと走査線Ｄとの中間が、送信する超音波の中心軸となるような送信位置で、超音波プローブ１に超音波を送信させる。送信部９は、第２の送信では、「２ビームずらし」であるので、送信する走査線の位置を、２ビーム分だけずらして送信する。すなわち、送信部９は、第２の送信では、走査線Ｅと走査線Ｆとの中間が、送信する超音波の中心軸となるような送信位置で、超音波プローブ１に超音波を送信させる。以下同様である。この時、第１の送信で送信される超音波の位相は０度（０ ｄｅｇ）となる。また第２の送信で送信される超音波の位相は１２０度（１２０ ｄｅｇ）となる。同様に、第３、４、５、６の送信で、送信される超音波の位相は２４０度（２４０ ｄｅｇ）、０度、１２０度、２４０度となる。

受信部１１は、並列同時受信数が「６」であるので、第１の送信に対応する受信信号を、６本の走査線で生成する。具体的には、受信部１１は、第１の送信に対応する受信信号を、走査線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの６本の走査線で生成する。受信部１１は、第２の送信に対応する受信信号を、走査線Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの６本の走査線で生成する。その他の送信についても以下同様である。

受信部１１は、受信走査線ごとに受信信号を生成する。例えば、受信部１１は、走査線Ｅ及びＦに関して、ボックス３１０に示されているように、走査線Ｅ及びＦの位置における第１の送信に対応する受信信号、第２の送信に対応する受信信号、第３の送信に対応する受信信号を生成する。また、例えば、受信部１１は、走査線Ｇ及び走査線Ｈに関して、ボックス３１１に示されているように、走査線Ｇ及びＨの位置における第２の送信に対応する受信信号、第３の送信に対応する受信信号、第４の送信に対応する受信信号を生成する。また、受信部１１は、走査線Ｉ及びＪに関して、ボックス３１２に示されているように、同様に受信信号を生成する。その他の走査線についても以下同様である。

抽出部２０は、受信走査線ごとに生成された受信信号に対して、これまでの実施形態で述べた位相回転処理を含む処理を行って、所定の次数の高調波成分、例えば２次の高調波成分を抽出する。また、抽出部２０は、受信走査線ごとに生成された受信信号に対して、これまでの実施形態で述べた位相回転処理を含まない処理を行って、所定の次数とは異なる次数の高調波成分、例えば３次の高調波成分を抽出する。

走査線Ｅ及びＦでは、３つの受信信号の位相がそれぞれ、０度、１２０度、２４０度なので、回転位相角の値が、（０度、１２０度、２４０度）となる組み合わせで位相回転処理を行って、２次の高調波成分を抽出する。また、３つの受信信号を単純に加算して、３次の高調波成分を抽出する。

走査線Ｇ及びＨでは、３つの受信信号の位相はそれぞれ、１２０度、２４０度、０度なので、走査線Ｅ及びＦとは位相が異なるが、その場合でも、前述した理由により、回転位相角の値が、（０度、１２０度、２４０度）となる組み合わせで位相回転処理を行うと、２次の高調波成分を抽出することができる。また、３つの受信信号を単純に加算することで、３次の高調波成分を抽出することができる。

同様に、走査線Ｉ及びＪでは、３つの受信信号の位相はそれぞれ、２４０度、０度、１２０度なので、走査線Ｅ及びＦとは位相が異なるが、その場合でも、前述した理由により、回転位相角の値が、（０度、１２０度、２４０度）となる組み合わせで位相回転処理を行うと、２次の高調波成分を抽出することができる。また、３つの受信信号を単純に加算することで、３次の高調波成分を抽出することができる。

以上のように、ずらし送信を組み合わせることで、第６の実施形態に係る超音波診断装置は、複数回の送信を１セットとして用いることによるフレームレート低下を抑制することができる。また、ずらし送信を、単純な並列同時受信と比較すると、例えば、単純な並列同時受信の場合である図２５Ａの走査線Ａ及び走査線Ｃの受信走査線は、送信走査線である走査線Ｂ、すなわち超音波送信の中心軸からずれている位置になるので、走査線Ｂの受信走査線に比べて画像の精度が低下する。これに対して、例えば図１８Ａのようなずらし送信の場合、どの受信走査線に対しても、受信走査線が送信走査線と一致する送信が一つ存在する。従って、ずらし送信の場合、受信走査線ごとの画像のばらつきを抑えることができる。

（その他の実施形態）
第１の実施形態では、超音波送信シーケンスが、（０度、１２０度、２４０度）の場合について主に説明してきたが、ここでは、他の例を説明する。図２７Ａ、２７Ｂ及び２７Ｃは、そのような超音波送信シーケンス及び回転位相角度の組み合わせの具体例を示している。

図２７Ａは、送信回数が４回の場合の超音波送信シーケンス及び位相回転角度の組み合わせの具体例を示している。例えば、超音波送信シーケンス（０度、９０度、１８０度、２７０度）となる。これに対して、位相回転角度の組み合わせとして、（０度、０度、０度、０度）（０度、９０度、１８０度、２７０度）（０度、１８０度、３６０度、５４０度）（０度、２７０度、５４０度、８１０度）の操作を行うと、それぞれ４次、３次、２次、１次の高調波成分のみを抽出することができる。変形例として、図示していないが、超音波送信シーケンスは、（０度、１８０度、３６０度、５４０度）（０度、２７０度、５４０度、８１０度）などを使っても良く、また初期位相を一定の角度だけずらしてよい。送信回数が４回の場合、３６０度÷４＝９０度が基本的な角度の単位となり、この角度の整数倍の位相回転処理を行うことで、抽出を行うことができる。

図２７Ｂは、送信回数が５回の場合の超音波送信シーケンス及び位相回転角度の組み合わせの具体例を示している。例えば、超音波送信シーケンスは、（０度、７２度、１４４度、２１６度、２８８度）となる。これに対して、位相回転角度の組み合わせとして、（０度、０度、０度、０度、０度）（０度、７２度、１４４度、２１６度、２８８度）（０度、１４４度、２８８度、４３２度、５７６度）（０度、２１６度、４３２度、６４８度、８６４度）（０度、２８８度、５７６度、８６４度、１１５２度）の操作を行うと、それぞれ、５次、４次、３次、２次、１次の高調波成分のみを抽出することができる。図示していないが、超音波送信シーケンスは、（０度、１４４度、２８８度、４３２度、５７６度）（０度、２１６度、４３２度、６４８度、８６４度）（０度、２８８度、５７６度、８６４度、１１５２度）などを使っても良く、また初期位相を一定の角度だけずらしてよい。送信回数が５回の場合、３６０度÷５＝７２度が基本的な角度の単位となり、この角度の整数倍の位相回転処理を行うことで、抽出を行うことができる。

図２７Ｃは、送信回数が６回の場合の超音波送信シーケンス及び位相回転角度の組み合わせの具体例を示している。例えば、超音波送信シーケンスは、（０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度）となる。これに対して、位相回転角度の組み合わせとして、（０度、０度、０度、０度、０度、０度）（０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度）（０度、１２０度、２４０度、３６０度、４８０度、６００度）（０度、１８０度、３６０度、５４０度、７２０度、９００度）（０度、２４０度、４８０度、７２０度、９６０度、１２００度）（０度、３００度、６００度、９００度、１２００度、１５００度）の操作を行うと、それぞれ、６次、５次、４次、３次、２次、１次の高調波成分のみを抽出することができる。図示していないが、超音波送信シーケンスは、初期位相を一定の角度だけずらしてよい。送信回数が６回の場合、３６０度÷６＝６０度が基本的な角度の単位となり、この角度の整数倍の位相回転処理を行うことで、抽出を行うことができる。

一般に、送信回数がｎのとき、超音波送信シーケンス及び位相回転角度を、３６０÷ｎ（度）を基本的な角度の単位として、この角度の整数倍の位相回転処理を行うことで、１〜ｎの次数の高調波成分すべてが、これらの異なるｎ個の位相回転角を用いることにより、抽出される。

また、「角度の整数倍」といった時には、適宜３６０度を加えたり減じたりして得られる角度を含むものとする。すなわち、１４４度の角度の整数倍といった時に、１４４×３＝４３２度は、４３２−３６０＝７２度と等価であるから、７２度も、１４４度の整数倍に含まれる。また、例えば、（０度、１８０度、３６０度、５４０度、７２０度、９００度）の場合、超音波は、実質的には０度と１８０度で送信を繰り返しているが、６回送信する場合の位相回転角度としては、３６０÷６＝６０度が基本的な角度の単位になるので、例えば位相回転角度として、６０度を選ぶことができる。

また、言うまでもないが、超音波送信シーケンスにおける各送信の角度の組み合わせが重要であり、その送信をどの順番で行うかは適宜変更してよい。例えば、超音波シーケンスが（０度、７２度、１４４度、２１６度、２８８度）であり、位相回転角度が（０度、７２度、１４４度、２１６度、２８８度）である場合、３番目と４番目の送信を入れ替えて、超音波送信シーケンスを、（０度、７２度、２１６度、１４４度、２８８度）に、位相回転角度が（０度、７２度、２１６度、１４４度、２８８度）とすることもできる。また、本願の超音波送信シーケンスに、冗長性を持たせた送信を加えることも任意である。

また、すべての受信信号に対して同一の位相回転角度を加算又は減算することは任意である。例えば、位相回転角度が、（０度、１２０度、２４０度）の超音波シーケンスを用いる代わりに、全体に位相回転角度をθ度だけ加えて、（θ度、θ度＋１２０度、θ度＋２４０度）の超音波シーケンスを用いても、それぞれの受信信号に単純に複素数ｅｘｐ（ｊ×π（θ/１８０））を追加で乗じたものに過ぎないから、抽出される高次高調波の種類は同一となり、実質的に元の超音波シーケンスと等価なシーケンスとなる。実施形態で説明した超音波シーケンスの代わりに、これら等価な超音波シーケンスを用いることは任意である。すなわち、送信部９は、送信する超音波の位相（送信する超音波に含まれる中心周波数成分の位相）がそれぞれ互いに等しい角度だけ異なる３回以上の超音波送信を超音波プローブに実行させ、抽出部２０は、３以上の受信信号それぞれに対して、位相回転角度の差が、互いに等しい角度であって、３回以上の超音波送信における各々の超音波の位相の差に対応する角度のうち、０でない最も小さい角度の整数倍である角度だけ異なるような位相回転角度を用いて位相回転処理を行うことで、所定の次数の高調波成分を抽出する。

例えば、送信部９が、送信する超音波の位相がそれぞれ互いに等しい角度「１２０度」だけ異なる３回以上の超音波送信を、例えば、（０度、１２０度、２４０度）で、超音波プローブ１に実行させる。この時、超音波送信における各々の超音波の位相の差に対応する角度のうち、０でない最も小さい角度は、「１２０度」である。抽出部２０は、受信信号のそれぞれに対して、位相回転角度の差が、「１２０度」の整数倍となるような位相回転角度を用いて位相回転処理を行う。例えば、抽出部２０は、位相回転角度が、（２０度、１４０度、２６０度）となるような位相回転角度を用いて位相回転処理を行う。

また、例えば、送信部９が、送信する超音波の位相がそれぞれ互いに等しい角度「２１６度」だけ異なる３回以上の超音波送信を、例えば、（０度、２１６度、４３２度（７２度）、６４８度（２８８度）、８６４度（１４４度））で、超音波プローブ１に実行させる。この時、超音波送信における各々の超音波の位相の差に対応する角度のうち、０でない最も小さい角度は、「７２度」である。抽出部２０は、受信信号のそれぞれに対して、位相回転角度の差が、「７２度」の整数倍となるような位相回転角度を用いて位相回転処理を行う。例えば、抽出部２０は、位相回転角度が、（１度、１４５度、２８９度、４３３度（７３度）、５７９度（２１９度））となるような位相回転角度を用いて位相回転処理を行い、所定の次数の高調波成分を抽出する。

また、送信部９及び抽出部２０は、送信する超音波が複数の周波数成分を有する場合にも、同様の処理を行っても良い。

また、超音波シーケンスにおいて、位相だけでなく振幅も変調させて送信を行っても良いし、抽出部２０が行う、位相回転処理を含む処理として、振幅変調処理を含む処理を行ってもよい。すなわち、抽出部２０は、絶対値が１でない任意の複素数を含んで重みづけ処理をすることができる。

超音波が複数の周波数成分を有する場合を考えると、送信回数がｎの時、１〜ｎの番号で特徴づけられる所定の高調波成分の組み合わせを、これらの異なるｎ個の位相回転角を用いることにより、抽出することができる。例えば、ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、ｆ_４の４種類の周波数成分を混合して送信するとし、送信回数は５回、すなわち、（０度、７２度、１４４度、２１６度、２８８度）の超音波シーケンスを送信するとする。高次高調波成分として、４ｆ_１、ｆ_１−２ｆ_２＋ｆ_３、２ｆ_１＋ｆ_２−ｆ_３など、様々な対称性の周波数成分が現れるが、これらの任意の周波数成分に対して、その成分を抽出できるただ一つの整数ｍが対応づけられ、その時の位相回転角度は、（０度、７２度×ｍ、１４４度×ｍ、２１６度×ｍ、２８８度×ｍ）で与えられる。すなわち、任意の周波数成分を抽出することができる。これらのパラメータの自由度を生かして、所望の周波数成分を抽出することができる。

また、これまでの実施形態において、「共通の受信走査線」或いは「共通の包絡線」という表現を用いたが、これらの「共通の」という表現は、厳密に共通であることを要求するものではなく、若干の誤差があってもよい。また、位相を遅らせる/進ませる角度、及び位相回転角度等についても同様に、例えば厳密に１２０度であることを要求するものではなく、若干の誤差があってもよい。

また、送信部９は、送信走査線を、超音波送信毎に変化させてもよい。ここで、送信走査線の変化とは、例えば送信開口を一定にして送信遅延パタンを変化させる場合、送信遅延パタンを一定にして送信開口を変化させる場合、送信遅延パタン及び送信開口が変化する場合が挙げられる。

なお、上記の実施形態で説明した信号処理方法は、ＴＨＩたけでなく、高調波イメージングの別の一例であるＣＨＩ（Contrast Harmonic Imaging）に適用される場合であっても良い。

また、超音波診断装置とは独立に設置された画像処理装置が、実施形態で説明した信号処理方法を実行する例については、第３の実施形態で説明したが、かかる画像処理装置の例は、第３の実施形態には限られない。

かかる画像処理装置は、例えば、受信部１１が生成した受信信号群を、超音波診断装置や、記憶媒体等から取得する取得部と、抽出部２０、信号処理部１２及び画像生成部１３と同等の機能を有する処理部とを有する。そして、かかる画像処理装置は、これら処理部により、上記の実施形態で説明した信号処理方法を実行する。これによっても、送信回数を増やさずに所定の高調波成分を抽出することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、上記の実施形態で説明した信号処理方法は、予め用意された信号処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この信号処理プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この信号処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上述べた少なくとも一つの超音波診断装置によれば、送受信回数を増やさずに所定の高調波成分を抽出することができる。

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。

９ 送信部
１１ 受信部
２０ 抽出部

Claims (16)

1. 送信する超音波に含まれる中心周波数成分の位相が各送信で異なる３回以上の超音波送信を超音波プローブに実行させる送信部と、
   前記３回以上の超音波送信によって得られた複数の反射波信号を基に、共通の受信走査線に関する３以上の受信信号を生成する受信部と、
   前記３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して位相回転処理を含む処理を実行した後で前記３以上の受信信号を加算することで、前記３以上の受信信号に含まれる非線形成分を抽出する抽出部と、
   を備える、超音波診断装置。
2. 前記送信する超音波は、単一の中心周波数成分を有し、
   前記送信部は、送信する超音波に含まれる前記単一の中心周波数成分の位相が各送信で異なる３回以上の超音波送信を前記超音波プローブに実行させ、
   前記抽出部は、前記３以上の受信信号に含まれる所定の次数の高調波成分を抽出する、請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記送信する超音波は、複数の中心周波数成分を有し、
   前記送信部は、送信する超音波に含まれる前記複数の中心周波数成分のうちの少なくとも１つの位相が各送信で異なる３回以上の超音波送信を前記超音波プローブに実行させ、
   前記抽出部は、前記３以上の受信信号に含まれる種類が異なる複数の非線形成分を抽出する、請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記送信部は、送信する超音波に含まれる前記複数の中心周波数成分それぞれの位相が各送信で異なる３回以上の超音波送信を前記超音波プローブに実行させる、請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記送信部は、送信する超音波に含まれる前記複数の中心周波数成分のうちの１つの位相が各送信で異なる３回以上の超音波送信を前記超音波プローブに実行させる、請求項３に記載の超音波診断装置。
6. 前記抽出部は、更に、前記３以上の受信信号を用いて、前記３以上の受信信号に含まれ、前記非線形成分とは種類が異なる第２の非線形成分を抽出する、請求項１に記載の超音波診断装置。
7. 前記非線形成分に基づく超音波画像データ、前記第２の非線形成分に基づく超音波画像データ、及び、前記非線形成分と前記第２の非線形成分とを合成した成分に基づく超音波画像データの少なくとも１つを生成する画像生成部を更に備える、請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記抽出部は、前記非線形成分として２次高調波成分を抽出し、前記第２の非線形成分として３次高調波成分を抽出する、請求項６に記載の超音波診断装置。
9. 前記送信部は、送信する超音波に含まれる前記単一の中心周波数成分の位相がそれぞれ互いに等しい角度だけ異なる３回以上の超音波送信を前記超音波プローブに実行させ、
   前記抽出部は、前記３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して、前記角度の整数倍の角度だけ位相を回転させる前記位相回転処理を行うことで、前記所定の次数の高調波成分を抽出する、請求項２に記載の超音波診断装置。
10. 前記送信部は、第１の位相の前記単一の中心周波数成分を有する第１の超音波の送信と、前記第１の位相から位相が実質的に１２０度進んだ第２の位相の前記単一の中心周波数成分を有する第２の超音波の送信と、前記第１の位相から位相が実質的に２４０度進んだ第３の位相の前記単一の中心周波数成分を有する第３の超音波の送信とを前記超音波プローブに実行させ、
    前記受信部は、前記第１の超音波に対応する第１の受信信号と、前記第２の超音波に対応する第２の受信信号と、前記第３の超音波に対応する第３の受信信号とを生成し、
    前記抽出部は、２次高調波成分の位相が実質的に揃っている前記第１の受信信号と、前記第２の受信信号と、前記第３の受信信号とを加算して、２次高調波成分を抽出し、３次高調波成分の位相が実質的に揃っている前記第１の受信信号と、前記第２の受信信号と、前記第３の受信信号とを加算して、３次高調波成分を抽出する、請求項２に記載の超音波診断装置。
11. 前記送信部は、前記超音波送信を、前記複数の中心周波数成分それぞれの位相を互いに等しい角度だけずらして、前記超音波プローブに３回以上実行させ、
    前記抽出部は、前記３以上の受信信号のうち２以上の受信信号に対して、前記角度の整数倍の角度である角度だけ位相を回転させる前記位相回転処理を実行することで、前記複数の非線形成分を抽出する、請求項３に記載の超音波診断装置。
12. 前記複数の非線形成分の有する帯域が、前記送信する超音波の基本波成分の帯域よりも、広帯域となるように、前記超音波の周波数、振幅及び位相を制御する制御部を更に備える、請求項３に記載の超音波診断装置。
13. 前記送信部は、前記送信する超音波が、第１の周波数と、前記第１の周波数の４倍を超えない周波数である第２の周波数成分との２つの周波数成分を含み、前記送信する超音波の位相がそれぞれ異なる３回以上の超音波送信を、前記超音波プローブに実行させる、請求項３に記載の超音波診断装置。
14. 前記送信部は、共通の包絡線で前記３回以上の超音波送信を前記超音波プローブに実行させる、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
15. 前記抽出部は、前記非線形成分に対応する第１信号と、前記第２の非線形成分に対応する第２信号とのうち少なくとも一方に対して第２の位相回転処理を含む処理を実行し、前記処理の後で、
    前記第１信号と前記第２信号とを合成する、請求項６又は８に記載の超音波診断装置。
16. 複数回の超音波送受信により得られた複数の信号の合成により、第１の非線形成分に対応する第１信号を取得し、
    複数回の超音波送受信により得られた複数の信号の合成により、前記第１の非線形成分とは周波数帯域が異なる第２の非線形成分に対応する第２信号を取得し、
    前記第１信号と前記第２信号のうち少なくとも一方に対して位相回転処理を含む処理を実行し、
    前記処理の後で、前記第１信号と前記第２信号を合成する処理部を備える、超音波診断装置。