JP7093884B1 - アレイ型超音波映像装置および超音波画像表示方法 - Google Patents

アレイ型超音波映像装置および超音波画像表示方法 Download PDF

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Abstract

【課題】アレイ型超音波映像装置の被検体の反射波の超音波映像表示を高速化する。【解決手段】超音波振動子２２の所定数の連続する素子により形成される振動子群２２Ｓを順次選択して順次超音波ビームを出射するアレイ型超音波映像装置において、振動子駆動信号と受信信号を接続する振動子群を形成する素子を選択する選択部６１を備え、振動子群を、超音波ビームの照射領域の前半領域に超音波ビームを出射する第１グループと後半領域に超音波ビームを出射する第２グループに分け、選択部に指示して第１グループの振動子群により超音波ビームを出射した後に、選択部に指示して第２グループの振動子群により超音波ビームを出射し、その後に、選択部に指示して第１グループの振動子群を選択して反射超音波を受信した後に、選択部に指示して第２グループの振動子群を選択して反射超音波を受信し、表示部に同一波形に重ねずに表示するようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、アレイ型超音波映像装置に関する。
近年、半導体（被検体）の集積度が高まるにつれ、被検体内部の界面における剥離を探傷する時間の短縮化、つまり高速探傷が求められている。その一つの方法として、電子的に複数の超音波振動子の動作を切り替えるアレイ型超音波映像装置による探傷方法が知られている。しかしながら、被検体である半導体の更なる高集積化等に対応するため、更なる探傷の高速化が求められている。
特許文献１には、複数の超音波振動子を直線状に配置し、その内所定個数の素子系列を選択し、それぞれに位相調整された電圧パルスを与えて集束超音波ビームを発生し、該選択を順次切替え、超音波ビームを走査して得られるエコーを移動平均処理することにより散乱ノイズを軽減し、ＳＮ比を向上させる発明が記載されている。
特開２００１－１５３８４７号公報
特許文献１には、単一振動子よりは短時間での検査が可能と記載されているが、それ以上の記述はなく、高速化についても記載されていない。
アレイ型超音波映像装置が短時間で被検体の超音波映像を表示するための方法は、電子的な走査時間の短縮や、超音波受信信号の処理時間の短縮などがある。近年の集積回路技術の発達により、処理時間の高速化は可能である。一方、電子的な走査には、超音波の送受信に要する時間が必要であり、物理的な限界がある。
本発明の目的は、被検体の反射波の超音波映像表示を高速化する超音波映像表示装置を提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明のアレイ状に連続的に配設された複数の素子から成る超音波振動子の所定数の連続する素子により形成される振動子群を順次選択して超音波ビームを出射し、前記振動子群が被検体からの反射超音波を受信するアレイ型超音波映像装置は、振動子群が受信した前記反射超音波の受信信号を処理する信号処理部と、振動子駆動信号と前記受信信号を接続する前記振動子群を形成する前記素子を選択するようにマルチプレクサで構成した選択部と、前記振動子群を、超音波ビームの照射領域の前半領域に超音波ビームを出射する第１グループと超音波ビームの照射領域の後半領域に超音波ビームを出射する第２グループに分け、前記選択部に指示して第１グループの振動子群に対応する素子を選択して超音波ビームを出射した後に、前記選択部に指示して第２グループの振動子群に対応する素子を選択して超音波ビームを出射し、その後に、前記選択部に指示して第１グループの振動子群に対応する素子を選択して反射超音波を受信した後に、前記選択部に指示して第２グループの振動子群に対応する素子を選択して反射超音波を受信するように前記選択部に指示する制御部と、前記信号処理部による受信信号の処理結果を、表示部に同一波形に重ねずに表示する画像生成部と、を備えるようにした。
本発明のアレイ型超音波映像装置によれば、超音波ビームの照射領域の前半領域に超音波ビームを出射する第１グループの振動子群と後半領域に超音波ビームを出射する第２グループの振動子群とが、所定の順序に並行して超音波ビームの走査を行うので、被検体の反射波の超音波映像表示の高速化を簡易に行うことが可能となる。
実施形態のアレイ型超音波映像装置の構成図である。 実施形態のアレイ型超音波映像装置の斜視図である。 アレイ型超音波映像装置の選択部の詳細を説明する機能ブロック図である。 振動子群２２Ｓの送信超音波ビームの出射位置を説明する図である。 振動子群２２Ｓの送信超音波ビームのつぎの出射位置を説明する図である。 振動子群２２Ｓの送信超音波ビームのさらにつぎの出射位置を説明する図である。 送信超音波ビームの出射と反射超音波の受信のタイミングと、スイッチの選択状態を説明する図である。 反射超音波の受信信号の処理について説明する図である。
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態のアレイ型超音波映像装置１の構成図である。
アレイ型超音波映像装置１は、超音波の送受信を行うアレイプローブ２０と、このアレイ型超音波映像装置１を統括制御して超音波映像を表示する映像表示装置５０と、アレイプローブ２０との間で電気信号を入出力する送受信装置６０とを備えている。アレイ型超音波映像装置１は更に、アレイプローブ２０を機械的に走査するＸ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２と、アレイプローブ２０を高さ方向に調整または走査するＺ軸スキャナ７３と、Ｘ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２、Ｚ軸スキャナ７３を制御するメカ制御装置７０とを備えている。
アレイプローブ２０は、Ｘ軸スキャナ７１、Ｙ軸スキャナ７２およびＺ軸スキャナ７３に支えられて、水槽９０に満たされた水９１に浸漬され、超音波振動子２２が被検体９５に対向するように配置される。これによりアレイプローブ２０は、被検体９５の構成部材の層間に形成される界面などの超音波画像を撮像する。
アレイプローブ２０は、このアレイプローブ２０の走査位置を検知するエンコーダ２１と、電気信号と超音波信号とを相互に変換する超音波振動子２２を備えている。超音波振動子２２は、複数の素子がアレイ状に連続的に配設されたフェーズドアレイ超音波振動子であり、被検体９５に送信超音波（超音波ビーム）を出射して、この被検体９５から反射された反射超音波を受信する。
映像表示装置５０は、アレイプローブ２０の走査位置を制御する走査制御部５１と、超音波の送受信タイミングを制御する制御部５２と、超音波画像を生成する画像生成部５３とを備えている。
送受信装置６０は、選択部６１と、ＡＤ変換部６２と、信号処理部６４、振動子信号生成部６５とを備えている。
選択部６１は、超音波振動子２２の複数の素子の中の所定数の連続する素子から成り送信超音波ビームを出射する振動子群２２Ｓを選択する。
選択された振動子群２２Ｓには、素子毎に振動子信号生成部６５で生成された位相が異なる振動子駆動信号が供給され、振動子群２２Ｓから集束した超音波ビームが出射する。
選択された振動子群２２Ｓから出射した送信超音波ビームは、被検体９５の探傷すべき界面で反射して反射超音波となり、選択され振動子群２２Ｓによって受信され、受信信号に変換される。
ＡＤ変換部６２は、この振動子群２２Ｓが変換した受信信号を、素子毎の距離差による遅延補償と合成を行うと共にデジタル変換する。
信号処理部６４は、ＡＤ変換部６２が変換したデジタルの受信信号を信号処理して、画像生成部５３に出力する。つまり、信号処理部６４は、振動子群２２Ｓが受信した、被検体９５の探傷すべき界面からの反射超音波を信号処理する。
走査制御部５１は、メカ制御装置７０（スキャナ）と入出力可能に接続されている。走査制御部５１は、メカ制御装置７０とＸ軸スキャナ７１とＹ軸スキャナ７２とＺ軸スキャナ７３によってアレイプローブ２０の走査位置を制御すると共に、メカ制御装置７０からアレイプローブ２０の現在の走査位置情報を受信する。
メカ制御装置７０の出力側は、Ｘ軸スキャナ７１、Ｙ軸スキャナ７２およびＺ軸スキャナ７３に接続されている。メカ制御装置７０には、アレイプローブ２０のエンコーダ２１の出力側が接続されている。メカ制御装置７０は、エンコーダ２１の出力信号によって、アレイプローブ２０の走査位置を検知し、Ｘ軸スキャナ７１、Ｙ軸スキャナ７２およびＺ軸スキャナ７３によって、アレイプローブ２０が指示された走査位置になるように制御する。メカ制御装置７０は、走査制御部５１からアレイプローブ２０の制御指示を受けると共に、アレイプローブ２０の走査位置情報を応答する。
制御部５２は、走査制御部５１から取得したアレイプローブ２０の走査位置情報に基づいて、送受信装置６０に動作指令信号を出力する。この動作指令信号は、選択部６１と振動子信号生成部に出力される。制御部５２は、この動作指令信号により、振動子群２２Ｓの選択と、振動子群２２Ｓからの送信超音波（超音波ビーム）の出射と反射超音波の受信を制御する。
超音波振動子２２を構成する各素子は、圧電膜の両面にそれぞれ電極が取り付けられており、ＺｎＯ、セラミックス、フッ素系共重合体などで構成される。超音波振動子２２を構成する各素子は、両電極間に電圧が印加されることにより、当該圧電膜から送信超音波を出射する。更に超音波振動子２２を構成する各素子は、当該圧電膜が受信したエコー波（反射超音波）を、前記両電極間に発生する電圧である受信信号に変換する。
選択部６１は、超音波振動子２２の素子が受信した反射超音波の受信信号をＡＤ変換部６２に中継する。
そして、ＡＤ変換部６２が、アナログの受信信号をデジタル変換する。
信号処理部６４は、所定期間の超音波振動子２２の受信信号を信号処理して、反射超音波の振幅情報または時間情報を、画像生成部５３に出力する。
詳しくは、信号処理部６４は、振動子群２２Ｓに対応する素子の反射超音波の受信信号をＡＤ変換部６２でデジタル変換した受信信号を、画像化するための開始タイミングと終了タイミングとを横軸の時間軸として設定し、縦軸に許容最大振幅を設定したゲートに画像化処理をする。
画像生成部５３は、信号処理部６４の出力信号に基づいて、被検体の超音波画像を生成するものである。
図２は、アレイ型超音波映像装置１の斜視図である。
ここでは、アレイ型超音波映像装置１の一部として、Ｘ軸スキャナ７１と、Ｙ軸スキャナ７２と、Ｚ軸スキャナ７３と、アレイプローブ２０のみが示されている。
Ｙ軸スキャナ７２は、Ｘ軸スキャナ７１を±Ｙ方向（奥行方向）に移動させるものである。Ｘ軸スキャナ７１は、アレイプローブ２０を±Ｘ方向（左右方向）に移動させるものである。Ｚ軸スキャナ７３は、アレイプローブ２０を±Ｚ方向（高さ方向）に調整するか、または移動させるものである。
アレイプローブ２０は、先端部に複数の素子がＹ方向に配設された超音波振動子２２（図１）を備え、更にエンコーダ２１を備えている（図１）。アレイプローブ２０は、水槽９０に満たされた水９１に浸漬され、被検体９５の上部Ｚ方向に所定の距離を於いて対向するように配置されている。アレイプローブ２０と被検体９５の距離は、Ｚ軸スキャナ７３によって調整される。
アレイ型超音波映像装置１の超音波振動子２２は、複数の素子のうちの所定数の素子から成る振動子群２２Ｓを駆動して順に超音波ビームを出射して、Ｙ方向の走査を行う。本明細書では、超音波振動子２２の超音波ビームの走査を電子スキャンと記す。
アレイ型超音波映像装置１は、超音波振動子２２の電子スキャンを行いながら、Ｘ軸スキャナ７１により、被検体９５の走査面の±Ｘ方向（左右方向）にアレイプローブ２０を移動し、走査面の±Ｘ方向の端部で、Ｙ軸スキャナ７２により、被検体９５の走査面のＹ方向にアレイプローブ２０（Ｘ軸スキャナ７１）を電子スキャンの走査幅分移動する。
これにより、アレイ型超音波映像装置１は、アレイプローブ２０による被検体９５の走査面の２次元走査を行い、被検体９５の超音波映像を撮像する。
図３は、図１で説明した実施形態のアレイ型超音波映像装置１の選択部６１の詳細を説明する機能ブロック図である。
選択部６１は、スイッチ部６１１と振動子ドライバ６１２から構成する。
振動子ドライバ６１２は、スイッチ部６１１からの振動子駆動信号を増幅するアンプと、超音波振動子２２が受信した反射超音波の受信信号を増幅するアンプが組み合わされ、超音波振動子２２の素子に一対一で接続されている。
スイッチ部６１１は、チャンネル制御部６１１１と複数のマルチプレクサ６１１２を備える。
チャンネル制御部６１１１は、超音波ビームを出射する振動子群２２Ｓ（チャンネル）および反射超音波を受信する振動子群２２Ｓ（チャンネル）をマルチプレクサ６１１２に指示する。
マルチプレクサ６１１２は、チャンネル制御部６１１１のチャンネル指示に基づいて、振動子信号生成部６５で生成された位相が異なる複数の振動子駆動信号を、チャンネルに対応する振動子ドライバ６１２にそれぞれ接続すると共に、チャンネル指示に基づいて、チャンネルに対応する振動子ドライバ６１２の反射超音波の受信信号を、ＡＤ変換部６２に接続する。なお、図３では、複数チャンネル分のマルチプレクサを一つのブロックとして図示している。
以上により、選択部６１は、超音波振動子２２の複数の素子から、振動子群２２Ｓを選択して超音波ビームを出射すると共に、反射超音波を受信する振動子群２２Ｓを選択する。
なお、詳細は後述するが、チャンネル制御部６１１１は、超音波振動子２２の素子が配列する方向（Ｙ方向）の前半領域と後半領域の領域について、並行して送信超音波ビームを出射し反射超音波を受信して電子スキャンを行うように、プロセッサがプログラムを実行することによって所定の周期でチャンネルを順次指示する。
図３において、スイッチ部６１１で振動子信号生成部６５に接続され、振動子ドライバ６１２を介して、位相制御された振動子駆動信号が入力された７つの素子は、それぞれ超音波を出射し、所定の焦点位置（被検体９５の表面や第一層９５ａと第二層９５ｂとの界面までの距離）に集束する送信超音波ビームを生成する。つまり、送信超音波ビームを生成する７の素子が、振動子群２２Ｓになる。
被検体９５の表面や第一層９５ａと第二層９５ｂとの界面で反射した反射超音波は、送信超音波ビームを出射した振動子群２２Ｓのそれぞれの素子で受信され、反射超音波の受信信号は、振動子ドライバ６１２を介して、スイッチ部６１１で接続されたＡＤ変換部６２に通知される。
上述を言い換えると、選択部６１は、超音波振動子２２の複数の素子の中から、所定数の連続する素子（本実施形態では連続した７つの素子）から成り送信超音波ビームを出射する振動子群２２Ｓを選択する。選択された振動子群２２Ｓから出射した送信超音波ビームは、被検体９５の探傷すべき界面で反射して反射超音波となり、選択された振動子群２２Ｓによって受信され、受信信号に変換される。
そして、選択部６１は、選択した振動子群２２Ｓの受信信号をＡＤ変換部６２に通知する。
詳しくは、選択部６１は、スイッチ部６１１のチャンネル指示により、超音波振動子２２の素子(1)～素子(7)を接続して振動子群２２Ｓ(1)を選択し、超音波振動子２２の素子(2)～素子(8)を接続して振動子群２２Ｓ(2)を選択する。
送受信装置６０（制御部５２）は、制御部５２の動作信号指令により、振動子信号生成部６５の振動子駆動信号の位相を制御し、振動子ドライバ６１２の動作を制御すると共に、スイッチ部６１１のチャンネルの選択を制御する。これにより、制御部５２は、超音波振動子２２の素子から、位置が素子分異なる振動子群２２Ｓを順に選択し、送信超音波ビームの出射と反射超音波の受信を制御して、超音波振動子２２の電子スキャンを行う。
なお、図３では、振動子群２２Ｓが７つの素子から構成される場合について説明したが、これに限定されないことは言うまでもない。
つぎに、実施形態のアレイ型超音波映像装置１の電子スキャンにおける振動子群２２Ｓの送信超音波ビームの照射位置を、図４Ａ～４Ｃにより説明する。
実施形態のアレイ型超音波映像装置１では、電子スキャンする領域である超音波振動子２２の素子が配列する方向（Ｙ方向）の前半領域と後半領域の領域について、並行して送信超音波ビームを出射し反射超音波を受信して電子スキャンを行う。
実施形態のアレイ型超音波映像装置１は、１つの送信超音波ビームの出射を、１つの振動子群２２Ｓにより行う。以下の説明では、送信超音波ビームの照射位置を、振動子群２２Ｓの位置として説明する。
なお、図４Ａ～４Ｃでは、振動子群２２Ｓを連続する７素子で構成し、２６素子からなる超音波振動子２２を例に説明する。したがって、振動子群２２Ｓ(1)～２２Ｓ(10)の送信超音波ビームの出射が電子スキャンの前半領域に対応し、振動子群２２Ｓ(11)～２２Ｓ(20)の送信超音波ビームの出射が電子スキャンの後半領域に対応する。
ちなみに、前記のように素子の数は２６（素子(1)～素子(26)）であり、振動子群の数は２０（振動子群２２Ｓ(1）～振動子群２２Ｓ(20)）である。つまり、振動子群２２Ｓ(1)は端（左端）から数えて１番目～７番目の素子から成り、振動子群２２Ｓ(2)は同２番目～８番目の素子からなり、振動子群２２Ｓ(3)は同３番目～９番目の素子から成り、・・・、振動子群２２Ｓ(19)は同１９番目～２５番目の素子から成り、最後に、振動子群２２Ｓ(20)は同２０番目～２６番目の素子から成る。なお、前半領域の振動子群は、振動子群２２Ｓ(1)～振動子群２２Ｓ(10)であるが、前半領域の素子としては、左端から数えて1番目～１６番目までである（素子(1)～素子(16)）。一方、後半領域の振動子群は、振動子群２２Ｓ(11)～振動子群２２Ｓ(20)であるが、後半領域の素子としては、左端から数えて1１番目～２６番目までである（素子(11)～素子(26)）。
図４Ａに示すように、送受信装置６０（制御部５２）は、まず、選択部６１により振動子群２２Ｓ(1)を選択して、送信超音波ビームを出射する。そして、少なくとも、振動子群２２Ｓ(1)の出射した送信超音波ビームと反射超音波が干渉しない距離だけ離隔した位置の振動子群２２Ｓ(11)をつぎに選択して送信超音波ビームを出射する。振動子群２２Ｓ(1)と振動子群２２Ｓ(11)の送信超音波ビームの出射タイミングについては図５により後述する。
そして、送受信装置６０は、振動子群２２Ｓ(1)を選択して、反射超音波を受信して受信信号を、ＡＤ変換部６２に通知する。その後、制御部５２は、振動子群２２Ｓ(11)を選択して、反射超音波を受信して受信信号を、ＡＤ変換部６２に通知し、図４Ｂに示す送信超音波ビームの出射を行う。
図４Ｂで、送受信装置６０は、まず、選択部６１により振動子群２２Ｓ(2)を選択して、送信超音波ビームを出射する。そして、少なくとも、振動子群２２Ｓ(2)の出射した送信超音波ビームと反射超音波が干渉しない距離だけ離隔した位置の振動子群２２Ｓ(12)をつぎに選択して送信超音波ビームを出射する。
そして、送受信装置６０は、振動子群２２Ｓ(2)を選択して、反射超音波を受信して受信信号を、ＡＤ変換部６２に通知する。その後、制御部５２は、振動子群２２Ｓ(12)を選択して、反射超音波を受信して受信信号を、ＡＤ変換部６２に通知し、図４Ｃに示す送信超音波ビームの出射を行う。
図４Ｃで、送受信装置６０は、まず、選択部６１により振動子群２２Ｓ(3)を選択して、送信超音波ビームを出射する。そして、少なくとも、振動子群２２Ｓ(3)の出射した送信超音波ビームと反射超音波が干渉しない距離だけ離隔した位置の振動子群２２Ｓ(13)をつぎに選択して送信超音波ビームを出射する。
そして、送受信装置６０は、振動子群２２Ｓ(3)を選択して、反射超音波を受信して受信信号を、ＡＤ変換部６２に通知する。その後、制御部５２は、振動子群２２Ｓ(13)を選択して、反射超音波を受信して受信信号を、ＡＤ変換部６２に通知する。
送受信装置６０は、振動子群２２Ｓ(4)～２２Ｓ(10)、振動子群２２Ｓ(14)～２２Ｓ(20)についても、同様に、送信超音波ビームの出射と反射超音波を受信とを制御する。これにより、実施形態のアレイ型超音波映像装置１は、電子スキャンする領域の前半領域と後半領域の領域に並行して送信超音波ビームを出射し反射超音波を受信して電子スキャンを行う。
つぎに、振動子群２２Ｓの送信超音波ビームの出射と反射超音波の受信のタイミングと、選択部６１のスイッチの選択状態を図５により説明する。
図５は、図４Ａ～４Ｃの振動子群２２Ｓ(1)、２２Ｓ(2)、２２Ｓ(3)、２２Ｓ(11)、２２Ｓ(12)、２２Ｓ(13)の入出力波形と、スイッチ部６１１の選択状態の時間変化を示す図である。
まず、送受信装置６０（制御部５２）は、図４Ａの振動子群２２Ｓ(1)が送信超音波ビームＷ１を出射するために、チャンネル制御部６１１１が振動子群２２Ｓ(1)を選択するようにスイッチ部６１１を設定する。図５のスイッチ選択指示の[n]は、振動子群２２Ｓ(n)の選択を示す。そして、振動子群２２Ｓ(1)により送信超音波ビームＷ１を出射する。
送受信装置６０（制御部５２）は、送信超音波ビームＷ１の出射を終えると、図４Ａの振動子群２２Ｓ(11)を選択するようにスイッチ部６１１を設定し、振動子群２２Ｓ(11)により送信超音波ビームＷ１１を出射する。ここで、振動子群２２Ｓ(11)の位置は、振動子群２２Ｓ(1)の送信超音波ビームＷ１と干渉しない位置とする。以後の送信超音波ビームＷ１２、Ｗ１３…も同様である。
送信超音波ビームＷ１と送信超音波ビームＷ１１とは干渉しないので、同時に出射することもできるが、同時に送信超音波ビームを照射した場合には、反射超音波を同時に受信することになるため、受信信号の選択回路と、２系統のＡＤ変換部６２と信号処理部６４を設ける必要がある。
このため、実施形態のアレイ型超音波映像装置１では、送受信装置６０は、送信超音波ビームＷ１と送信超音波ビームＷ１１とを順次出射するようにし、反射超音波を順次処理する。これにより、ＡＤ変換部６２と信号処理部６４の増設を不要としている。
送受信装置６０は、送信超音波ビームＷ１１の出射を終えると、振動子群２２Ｓ(1)を選択するようにスイッチ部６１１を設定し、反射超音波Ｒ１を受信する。受信した受信信号は、ＡＤ変換部６２に通知する。
送受信装置６０は、反射超音波Ｒ１の受信を終えると、振動子群２２Ｓ(11)を選択するようにスイッチ部６１１を設定し、反射超音波Ｒ１１を受信する。受信した受信信号は、ＡＤ変換部６２に通知する。
図４Ａに示した超音波が干渉しない位置関係にある振動子群２２Ｓ(1)と２２Ｓ(11)を、図５で示すように、送信超音波ビームＷ１と送信超音波ビームＷ１１とを順次出射することで、振動子群２２Ｓ(1)の超音波の送受信の後に、振動子群２２Ｓ(11)の超音波の送受信を順次行う場合に比べて、短時間に受信信号を取得することができる。
詳細には、送受信装置６０は、送信超音波ビームＷ１の出射終了後、送信超音波ビームＷ１１の出射終了が反射超音波Ｒ１の受信前になる範囲で、送信超音波ビームＷ１１の出射を行う。より詳細には、スイッチ部６１１の切替え時間を含めて、送信超音波ビームＷ１１の出射を行う。
送受信装置６０は、反射超音波Ｒ１１の受信を終えると、図４Ｂに示した振動子群２２Ｓ(2)が送信超音波ビームＷ２を出射するために、チャンネル制御部６１１１が振動子群２２Ｓ(2)を選択するようにスイッチ部６１１を設定する。そして、振動子群２２Ｓ(2)により送信超音波ビームＷ２を出射する。
この際、電子スキャンが一定のタイミングで行われるように、送信超音波ビームＷ１、Ｗ２、Ｗ３…の出射間隔が一定になるようにタイミング調整する。これにより、超音波ビームの照射位置のバラツキを抑え、反射超音波の位置精度を保つ。
ところで、振動子群２２Ｓ(11)の位置は、振動子群２２Ｓ(1)の出射する送信超音波ビームＷ１と干渉しない位置とすることを説明したが、振動子群２２Ｓ(11)に対する振動子群２２Ｓ(2)の位置は、送信超音波ビームＷ２の出射が反射超音波Ｒ１１の受信後となるため、超音波の干渉を考慮する必要はない。以後の送信超音波ビームＷ３…の出射も同様である。
送受信装置６０（制御部５２）は、送信超音波ビームＷ２の出射を終えると、図４Ｂの振動子群２２Ｓ(12)を選択するようにスイッチ部６１１を設定し、振動子群２２Ｓ(12)により送信超音波ビームＷ１２を出射する。
送受信装置６０は、送信超音波ビームＷ１２の出射を終えると、振動子群２２Ｓ(2)を選択するようにスイッチ部６１１を設定し、反射超音波Ｒ２を受信する。受信した受信信号は、ＡＤ変換部６２に通知する。
送受信装置６０は、反射超音波Ｒ２の受信を終えると、振動子群２２Ｓ(12)を選択するようにスイッチ部６１１を設定し、反射超音波Ｒ１２を受信する。受信した受信信号は、ＡＤ変換部６２に通知する。
送受信装置６０は、反射超音波Ｒ１２の受信を終えると、図４Ｃに示した振動子群２２Ｓ(3)が送信超音波ビームＷ３を出射するために、チャンネル制御部６１１１が振動子群２２Ｓ(3)を選択するようにスイッチ部６１１を設定する。そして、振動子群２２Ｓ(3)により送信超音波ビームＷ３を出射する。
送受信装置６０（制御部５２）は、送信超音波ビームＷ３の出射を終えると、図４Ｃの振動子群２２Ｓ(13)を選択するようにスイッチ部６１１を設定し、振動子群２２Ｓ(13)により送信超音波ビームＷ１３を出射する。
以後の反射超音波Ｒ３、Ｒ１３の受信も上記と同様に行う。更に、振動子群２２Ｓ(4)、２２Ｓ(14)、２２Ｓ(5)、２２Ｓ(15)、２２Ｓ(6)…の順に、送信超音波ビームの出射と反射超音波の受信を繰り返して電子スキャンを行う。
これにより、実施形態のアレイ型超音波映像装置１は、電子スキャンする領域である超音波振動子２２の素子が配列する方向（Ｙ方向）の前半領域と後半領域の領域について、並行して送信超音波ビームを出射し反射超音波を受信して電子スキャンを行う。
反射超音波の受信信号の処理について、図６により説明する。
図６は、超音波振動子２２と選択部６１とＡＤ変換部６２と信号処理部６４と画像生成部５３における受信信号の流れを示す図である。
超音波振動子２２の素子が配列する方向（Ｙ方向）の前半領域と後半領域の領域について、前半領域に送信超音波ビームを出射する第１グループの振動子群２２Ｓ（２２Ｓ(1)、２２Ｓ(2)、２２Ｓ(3)…）と、後半領域に送信超音波ビームを出射する第２グループの振動子群２２Ｓ（２２Ｓ(11)、２２Ｓ(12)、２２Ｓ(13)…）は、図４Ａ～４Ｃ、図５で説明した順に、送信超音波ビームを出射し、反射超音波を受信する。
図５で説明したように、第１グループの振動子群２２Ｓから出射する送信超音波ビームＷ１、Ｗ２、３…と、第２グループの振動子群２２Ｓから出射する送信超音波ビームＷ１１、Ｗ１２、１３…とは、所定のタイムラグがある。このため、第１グループの振動子群２２Ｓが受信する反射超音波Ｒ１、Ｒ２…と第２グループの振動子群２２Ｓが受信する反射超音波Ｒ１１、Ｒ１２…も同じタイムラグが生じる。
このため、超音波振動子２２の素子が出力し、選択部６１に入力される第１グループの振動子群２２Ｓの受信信号と第２グループの振動子群２２Ｓの受信信号にも同じタイムラグが生じている。
選択部６１は、図５で説明したタイミングで、第１グループの振動子群２２Ｓまたは第２グループの振動子群２２Ｓを選択するようにスイッチ部６１１を設定し、反射超音波を受信し、受信した受信信号をＡＤ変換部６２に通知する。
したがって、図６に示すように、ＡＤ変換部６２は、選択部６１から、第１グループの振動子群２２Ｓの受信信号と第２グループの振動子群２２Ｓの受信信号とが連続して入力され、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。また、ＡＤ変換部６２は、振動子群２２Ｓの素子毎の距離差による遅延補償と合成を行うと共にデジタルに変換する。
信号処理部６４は、ＡＤ変換部６２でデジタル変換した第１グループの振動子群２２Ｓの受信信号と第２グループの振動子群２２Ｓの受信信号とを、連続して処理する。
ＡＤ変換部６２と信号処理部６４は、電子スキャンする領域の前半領域と後半領域の領域について、並行して出射した送信超音波ビームの反射超音波の受信信号を、連続した受信信号として、1つのＡＤ変換部６２と信号処理部６４で処理できる。
更に、画像生成部５３は、信号処理部６４で連続処理した第１グループの振動子群２２Ｓの受信信号と第２グループの振動子群２２Ｓの受信信号と処理信号を、表示部において同一波形上に重ねずに表示する。
より詳しくは、画像生成部５３は、第１グループの振動子群２２Ｓの振動子群２２Ｓが反射超音波を受信した時刻と第２グループの振動子群２２Ｓの振動子群２２Ｓが反射超音波を受信した時刻との時間差分ずらして、信号処理部６４による受信信号の処理結果を表示する。
これにより、受信超音波を正常な信号であるマスター超音波と照合する際、同時に２つの受信超音波を照合することができる。また、２か所の照合を容易に行うことができる。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路などのハードウェアで実現してもよい。上記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈して実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、フラッシュメモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの記録媒体に置くことができる。
各実施形態において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１ アレイ型超音波映像装置
２０ アレイプローブ
２１ エンコーダ
２２ 超音波振動子
２２Ｓ 振動子群
５０ 映像表示装置
５１ 走査制御部
５２ 制御部
５３ 画像生成部
６０ 送受信装置
６１ 選択部
６１１ スイッチ部
６１２ 振動子ドライバ
６２ Ａ／Ｄ変換部
６４ 信号処理部
６５ 振動子信号生成部
７０ メカ制御装置
７１ Ｘ軸スキャナ
７２ Ｙ軸スキャナ
７３ Ｚ軸スキャナ
９０ 水槽
９１ 水
９５ 被検体
９５ａ 第一層
９５ｂ 第二層

Claims (7)

  1. アレイ状に連続的に配設された複数の素子から成る超音波振動子の所定数の連続する素子により形成される振動子群を順次選択して超音波ビームを出射し、前記振動子群が被検体からの反射超音波を受信するアレイ型超音波映像装置において、
    振動子群が受信した前記反射超音波の受信信号を処理する信号処理部と、
    振動子駆動信号と前記受信信号を接続する前記振動子群を形成する前記素子を選択するようにマルチプレクサで構成した選択部と、
    前記振動子群を、超音波ビームの照射領域の前半領域に超音波ビームを出射する第１グループと超音波ビームの照射領域の後半領域に超音波ビームを出射する第２グループに分け、
    前記選択部に指示して第１グループの振動子群に対応する素子を選択して超音波ビームを出射した後に、前記選択部に指示して第２グループの振動子群に対応する素子を選択して超音波ビームを出射し、その後に、前記選択部に指示して第１グループの振動子群に対応する素子を選択して反射超音波を受信した後に、前記選択部に指示して第２グループの振動子群に対応する素子を選択して反射超音波を受信するように前記選択部に指示する制御部と、
    前記信号処理部による受信信号の処理結果を、表示部に同一波形に重ねずに表示する画像生成部と、
    を備えることを特徴とするアレイ型超音波映像装置。
  2. 請求項１に記載のアレイ型超音波映像装置において、
    前記画像生成部は、第１グループの振動子群が前記反射超音波を受信した時刻と第２グループの振動子群が前記反射超音波を受信した時刻との時間差分ずらして、前記信号処理部による受信信号の処理結果を表示する
    ことを特徴とするアレイ型超音波映像装置。
  3. 請求項１または２に記載のアレイ型超音波映像装置において、
    前記制御部は、第１グループの振動子群により超音波ビームを出射した後に、前記第１グループの振動子群の超音波に干渉しない距離だけ離隔した位置の第２グループの振動子群の超音波ビームを出射する
    ことを特徴とするアレイ型超音波映像装置。
  4. 請求項３に記載のアレイ型超音波映像装置において、
    前記制御部は、第１グループの振動子群により超音波ビームを出射した後に、前記第１グループの振動子群の超音波に干渉しない距離だけ離隔した位置の第２グループの振動子群の超音波ビームを出射すると共に、前記第１グループの振動子群と前記第２グループの振動子群とを交互に、前記第１グループと前記第２グループのそれぞれで振動子群を順次選択する
    ことを特徴とするアレイ型超音波映像装置。
  5. 請求項３に記載のアレイ型超音波映像装置において、さらに、
    前記振動子群の素子で受信した反射超音波の受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
    前記ＡＤ変換部でデジタル信号に変換した反射超音波の受信信号を処理する信号処理部と、を備え、
    前記選択部により選択された第１グループの振動子群に対応する素子の反射超音波の受信信号は、前記ＡＤ変換部でデジタル変換され、前記信号処理部で、デジタル変換した受信信号が処理されると共に、
    前記選択部により選択された第２グループの振動子群に対応する素子の反射超音波の受信信号は、前記ＡＤ変換部でデジタル変換され、前記信号処理部で、デジタル変換した受信信号が処理される
    ことを特徴とするアレイ型超音波映像装置。
  6. 請求項５に記載のアレイ型超音波映像装置において、
    前記信号処理部は、前記選択部により選択された第１グループまたは第２グループの振動子群に対応する素子の反射超音波の受信信号をデジタル変換した受信信号を、画像化するための開始タイミングと終了タイミングとを横軸の時間軸として設定し、縦軸に許容最大振幅を設定したゲートに画像化処理をする
    ことを特徴とするアレイ型超音波映像装置。
  7. アレイ状に連続的に配設された複数の素子から成る超音波振動子の所定数の連続する素子により形成される振動子群を順次選択して超音波ビームを出射し、前記振動子群が被検体からの反射超音波を受信するアレイ型超音波映像装置の超音波画像表示方法であって、
    前記振動子群を、超音波ビームの照射領域の前半領域に超音波ビームを出射する第１グループと超音波ビームの照射領域の後半領域に超音波ビームを出射する第２グループに分け、
    第１グループの振動子群に対応する素子をマルチプレクサにより選択して超音波ビームを出射した後に、第２グループの振動子群に対応する素子をマルチプレクサにより選択して超音波ビームを出射し、その後に、第１グループの振動子群に対応する素子をマルチプレクサにより選択して反射超音波を受信した後に、第２グループの振動子群に対応する素子をマルチプレクサにより選択して反射超音波を受信し、
    第１グループの振動子群の反射超音波の受信信号と第２グループの振動子群の反射超音波の受信信号とを、表示部に同一波形に重ねずに表示する、
    ことを特徴とする超音波画像表示方法。
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