JP5091556B2 - 超音波診断装置及び超音波画像生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を送受信して超音波画像を生成する超音波診断装置及び超音波画像生成方法に関する。さらに詳しくは、受信信号の遅延加算処理を行う受信ビームフォーマに関する。

超音波診断装置ではプローブ内のアレイ振動子の素子毎に送信パルスの時間を変化させることで、ある地点にフォーカスがかかった超音波を送信する。この送信パルスによる反射エコーをアレイ振動子の素子毎に受信して全ての素子でフォーカスが掛かるような遅延制御を行った後、各素子からの受信信号を加算する。この遅延制御及び受信信号の加算を行うブロックは受信ビームフォーマと呼ばれる。

ここで、従来の受信ビームフォーマについて図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は各アレイ振動子における遅延距離及び遅延時間を説明するための図である。図１２は超音波ビームの偏向角θ＝３０°（超音波を反射させる点のアレイ振動子中央からの角度）で深さが１０ｍｍ毎の等波面における各アレイ振動子の遅延距離を示した図である。

直線上に並んだアレイ振動子７０において、角度θに偏向した深さｄ（以下では、「受信フォーカス点ｄ」ということがある。）の点Ｐから受信エコーを得る場合で説明する。点Ｐまでの距離はアレイ振動子中央７１とｘ離れた位置の振動子７２とでは、
δ＝ｄ−ｄ’＋ｄ_０
＝ｄ−｛（ｄｓｉｎθ―ｘ）^２＋（ｄｃｏｓθ）^２｝^１／２＋ｄ_０ （式１）
ｄ_０：遅延が負にならないためのバイアス値
の差がある。

したがって、振動子７２からの反射エコーに対しては、アレイ振動子中央７１における反射エコーのタイミングを調整するため、振動子７２で受信した信号には式１の距離分だけ遅延を与える必要がある。

（式１）の距離を時間に変換すると、
τ＝δ／Ｃ
＝（ｄ−｛（ｄｓｉｎθ―ｘ）^２＋（ｄｃｏｓθ）^２｝^１／２＋ｄ_０）／Ｃ （式２）
Ｃ：音速
に相当する。

図１２はバイアス値ｄ_０＝１０ｍｍを加算している。図中の白丸は、アレイ振動子中央７１に対応する等波面での各振動子における位置を表わしている。ここで、振動子は素子位置４ｍｍ毎の位置で並んでいる。図１２に示す振動子８０はアレイ振動子中央７１から１４ｍｍの位置にある。そして、式２を基に、この図から振動子毎の各深さにおける遅延距離が求められる。例えば白丸８１の値遠距離を算出する場合で説明する。図１２に示すようにアレイ振動子中央７１からの深さがｄ１＝１０ｍｍの点に対する振動子８０からの深さはｄ_２ｍｍと計測される。そして、角度はθ＝３０°であり、振動子中央７１と振動子８０との遅延距離は（式１）から、
δ＝１０−｛（１０ｓｉｎ３０°―１４）^２＋（１０ｃｏｓ３０°）^２｝^１／２＋１０
≒６．８
である。

そこで、（この値遠距離を計測された深さから引く。すなわち、ｄ_２−６．８ と求められる。）計測された深さｄ_２及び算出した遅延距離６．８を与えて振動子８０におけるエコー信号を求める。

以上をアレイ振動子中央７１から１０ｍｍの深さに対応する等波面上の点に対して行い、各振動子に対応する信号を求め、それらの信号を加算することで、アレイ振動子中央７１から深さ１０ｍｍにおける信号を求める。

そして、以上の信号を求める作業を、アレイ振動子中央７１からの各深さに対応して行い、各深さに対応するエコー信号を求める。

このようにすることで、アレイ振動中央７１から一定の角度（上記説明では３０°）の走査線のデータが生成できる。以上の作業を受信ビームフォーミングという。

従来技術では、この遅延及び加算をハードウェアで行っている。以前は、このハードウェアはアナログ遅延線を用いたアナログ回路で実現していたが、近年では各素子の受信信号をＡ／Ｄ変換してデジタル回路で遅延及び加算を行っている。この際に、通常のサンプリング周波数（例えば４０ＭＨｚ）では遅延精度が良くないために、数倍にアップサンプリングして遅延を与えて全素子（振動子）からの信号を加算している。加算後は元のサンプリング周波数にダウンサンプリングする。例えば、サンプリング点の個数は図１２の白丸の個数であるが、振動子の個数は固定であるため図１２で示す縦方向の点の個数で決定される。例えば、図１２の状態ではサンプリング点の個数は８０個である。そして、例えば２倍にアップサンプリングするとは、縦方向の点の個数を２倍にすることであり、図１２におけるサンプリング点が縦方向の各点の間及び一番下の点の下に補間により生成され、全部で１６０個の点になる。その１６０個の点に対し上述の遅延及び加算を行って１つの走査線上のデータを生成する。

以上の作業をハードウェアで実現する場合、深さ、すなわち受信フォーカス点ｄは連続的に変化するため、そのハードウェアの構成は複雑となる。

さらに、超音波画像生成装置では、受信ビームフォーミングの後、直交検波を行い受信ビームフォーミングで生成したデータを同相（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分（以下、「Ｉ信号」という。）と、直交（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）成分（以下、「Ｑ信号」という。）に変換する。この変換された信号をＩＱ信号という。次に、サンプリング点を間引くｄｅｃｉｍａｔｉｏｎを行い、さらに短時間の最大値のトレース作業である包絡検波を行う。そして、ダイナミックレンジを広く取るため包絡検波したデータを対数圧縮する。さらに、以上で求めたラスターデータを直交座標系に座標変換する。そして、超音波画像生成装置は、以上で求めたデータを基に超音波画像を表示手段表示させる。

また、以上では受信したＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号のままビームフォーミングする方法を説明したが、他にも、受信したＲＦ信号を直交検波してベースラインＩＱ信号に変換した後又はヒルベルト変換をして解析信号ＩＱ信号に変換した後に受信ビームフォーミングする方法もある。

具体的には、受信したＲＦ信号は
Ａ（ｔ−τ）ｃｏｓ｛ω（ｔ−τ）＋φ｝ （式３）
Ａ（ｔ）：包絡線、ω：周波数、φ：初期位相、τ：時間遅延
と表わせる。

（式３）を直交検波（ベースラインＩＱ信号へ変換）すると、
Ａ（ｔ−τ）ｅ^{ｊ（−ωτ＋φ）} （式４）
となる。（式４）よりベースラインＩＱ信号では、τの時間遅延とωτの位相遅延が必要になる。

また、（式３）をヒルベルト変換（解析信号ＩＱ信号へ変換）すると、
Ａ（ｔ−τ）ｅ^{ｊ｛ω（ｔ−τ）＋φ｝} （式５）
となる。（式５）より解析信号ＩＱ信号では、τの時間遅延のみが必要となる。

ここで、（式４）及び（式５）では絶対値を取るだけで包絡線Ａ（ｔ）が導出できる。

このように求めた（式４）又は（式５）を基にビームフォーミングを行う。このような方法においても、ハードウェアでビームフォーミングを行う場合には、ハードウェアの構成は複雑になる。また、サンプリング点を増加させようとしても、元のサンプリング点の数倍のサンプリング点を取得することができるに過ぎない。

そこで、最近では受信ビームフォーミングをソフトウェアで実現する技術（例えば、特許文献１参照。）も提案されている。これは遅延加算処理が規定されたプログラムをＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で処理させることで、前述の受信ビームフォーミングを行うものである。

特開２００３−１８０６８８号公報

しかし、ＣＰＵやＤＳＰのソフトウェアで上述の受信ビームフォーミングを実現した場合、処理のアルゴリズムが複雑であり、長い処理時間が必要となるため、超音波画像を検査とほぼ同時に表示させることは困難である。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ジオメトリ変換を用いて受信遅延処理を行う超音波診断装置を提供することを目的としている。

また、このジオメトリ変換を汎用のＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に処理させる超音波画像診断装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の超音波診断装置は、振動子を介して超音波信号を送受信する送受信手段と、受信した超音波信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、深さ方向に所定の偏向角を有する超音波ビームそれぞれに対応するフォーカス点の深さ毎の前記デジタルデータを取得し、複数の前記デジタルデータに対し多角形からなる複数のポリゴンを設定し、複数の前記ポリゴンにジオメトリ変換を一括して行うことで該複数のデジタルデータに対し遅延を与える遅延手段と、前記遅延が与えられたデータを加算する加算手段と、前記加算されたデータに基づいて超音波画像を生成し、表示手段に表示する表示制御手段とを備えることを特徴とするものである。

請求項１７に記載の超音波画像生成方法は、振動子を介して超音波信号を送受信する送受信段階と、受信した超音波信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換段階と、複数の前記デジタルデータを多角形からなる複数のポリゴンに変換し、複数の前記ポリゴンにジオメトリ変換を行うことで遅延を与える遅延段階と、前記遅延が与えられた前記デジタルデータを加算する加算段階と、前記加算された前記デジタルデータに基づいて超音波画像を生成し、表示手段に表示する表示制御段階とを有することを特徴とするものである。

請求項１に記載の超音波診断装置及び請求項１７に記載の超音波診断方法によると、ジオメトリ変換により遅延処理を行うことができる。ジオメトリ変換は浮動小数点演算で行われるため、受信ビームフォーミングにおける遅延精度を向上させることが可能となる。また、表示させる点に対応したデータに対して受信ビームフォーミングを行うことができるので、補間することで表示させる点に対応してデータを生成する場合に比べ分解能を向上させることが可能となる。

〔第１の実施形態〕
以下、この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図１は本実施形態に係る超音波診断装置の機能を表すブロック図である。

超音波プローブ００１はＮ個の振動子００２により構成されている。振動子００２は、送信手段００３からパルス信号（パルサー）を受けて超音波に変換しその超音波を被検体に送信する。ここで、超音波は一度の送信で特定の１点で焦点を結ぶ。以下では、この点をフォーカス点という。さらに、振動子００２は被検体で反射した超音波エコー受信し受信した超音波エコーを電気信号に変換して送受信手段００３に出力する。

送受信手段００３は、各振動子００２から送信される超音波がフォーカス点で同時に当たるように各振動子００２からフォーカス点までの距離（以下では、「深さ」ということがある。）に応じた遅延を与える送信遅延回路（不図示）、パルス信号を送信するパルサー（不図示）、及び電圧を増幅するプリアンプ（不図示）で構成される。送受信手段００３は、内蔵する送信遅延回路で振動子００２を駆動するパルス信号に送信遅延を与え超音波プローブ００１にパルス信号を出力する。さらに、送受信手段００３は、超音波プローブ００１から入力を受けた信号をプリアンプ（不図示）により増幅した後、その増幅した信号をＡ／Ｄ変換手段００４に出力する。

Ａ／Ｄ変換手段００４は、送受信手段００３から入力を受けた信号をデジタル信号に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換手段００４は、デジタル信号を記憶手段００５に記憶させる。

記憶手段００５は、メモリなどの記憶媒体で構成されている。記憶手段００５は、Ａ／Ｄ変換手段００４から入力を受けたデジタルデータに対応する、データを取得したときの超音波ビームの偏向角、フォーカス点までの距離（深さ）、そのデジタルデータを受信した振動子００２の位置、及び、デジタルデータの値（Ｂモード処理では輝度、ドプラ処理ではパワー）を記憶する。ここで、デジタルデータの値は、送信した超音波のフォーカス点における反射と想定されるデータの値を用いる。また、フォーカス点までの距離は、その反射と想定されるデータを取得するまでに掛かった時間を計測することで求める。

３点選択手段１１１及び目標点設定手段１１２はＣＰＵ１１０で構成されている。

３点選択手段１１１は、記憶手段００５から走査方向がアレイ振動子中心から角度θであるデータを受け取る。このデータはグラフで表わした場合、図２に示すような深さと振動子００２の位置の座標系に、対応した点のデジタルデータの値を表わしたグラフとなる。ここで、図２は走査方向θにおけるジオメトリ変換前のデータの配置のグラフの図である。図２に表わされたグラフの縦軸はフォーカス点までの距離（深さ）であり、図における下に行くほど深さが深くなる。また、図２に表わされたグラフの横軸は振動子００２の位置であり、アレイ振動子中央２０１からの距離で表わしている。図２では振動子００２は４ｍｍ毎の振動子２０２で構成されているとして、振動子００２を模式的に表わしているが、振動子００２は実際にはもっと小さく、例えば振動子００２の間隔が０．５ｍｍの場合には本実施例の振動子２０２の４ｍｍ毎とは８個の振動子００２毎ということである。さらに、図２ではアレイ振動子中央２０１からの距離が１０ｍｍ毎の等波面２０４、及び等波面２０４上にある４ｍｍごとの振動子に対する点を白丸２０３として模式的なサンプル点を表わしているが、実際にはもっと細かいサンプル点を取っている。例えば、Ａ／Ｄ変換器００４のサンプリング周波数を４０ＭＨｚとすると、１０ｍｍの間には２６１個のサンプル点が含まれる。

３点選択手段１１１は、例えば、図３に示すように、点３００ａ、点３００ｂ、点３００ｃといった３点を選択する。図３は３点選択手段１１１による３点の選択を説明するための図である。ここでは、説明の都合上選択する三点を図２に示したサンプル点である白丸２０３と同じ点上に３点を選択しているが、点３００ａ及び点３００ｂは同じ等波面上に存在する２点であればよく、さらに、点３００ｃは３００ａもしくは点３００ｂと同じ横軸方向の位置にある点で、かつ点３００ｃが３００ａ及び３００ｂ以外の点であればよい。すなわち、点３００ａ、点３００ｂ、及び点３００ｃはいずれも図２のサンプル点上にある必要はなく、サンプル点の間の点を選択しても良い。その場合には周囲の点からバイリニア補間などの補間をもちいて点３００ａ、点３００ｂ、又は点３００ｃにしたい点を求める必要がある。このバイリニア補間はＧＰＵ１００で行われる。

ここで、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とは、プログラミング可能なプロセッサであって、並列処理による演算が行え、その並列処理による演算を用いてある形状を他の形状に変換するジオメトリ変換を行うことが可能なプロセッサである。さらに、ＧＰＵが有するジオメトリ変換機能とは、一般的には次のような機能を示す。例えば、図１３に示すように点１３１、点１３２、点１３３、点１３４で形成される四角形から、別の形状の四角形である点１３５、点１３６、点１３７、点１３８で形成される四角形に変換するものである。図１３はジオメトリ変換を説明するための模式図である。この四角形の変換を行うためには、４つの頂点の移動先を設定するだけでよい。実際には点１３１、点１３２、点１３３で形成される三角形ポリゴンが点１３５、点１３６、点１３７で形成される三角形ポリゴンに変換される。また点１３２、点１３３、点１３４で形成される三角形ポリゴンが点１３６、点１３７、点１３８で形成される三角形ポリゴンに変換される。この場合四角形３３０は四角形３３１に変換され、円３３２は楕円３３３に変形される。また、変換先に対応する変換もとの座標にサンプル点が無い場合があり、その場合には変換元の周囲の画像数点から補間によって変換後の画像が作成される。ＧＰＵは近隣４点を使ったバイリニア補間を高速に実行可能である。さらに、ＧＰＵは演算回路（バーテックスシェーダ及びピクセルシェーダと呼ばれる回路）を多数並列に搭載しており、並列処理により高速に演算可能である。それらの処理はプログラム可能である。このようにＧＰＵはコンピュータグラフィックの分野での応用に特化して高速な処理が可能なプロセッサである。ここで、ポリゴンとはジオメトリ変換の変換元の領域のことを指す。以下では、ジオメトリ変換の変換元になる領域のことを「ポリゴン」ということがある。

３点選択手段１１１は、上記の３点の選択を繰返し全てのサンプル点が作成した３つの点で囲まれる範囲に含まれるように、かつ、作成した３つの点で囲まれる範囲がそれぞれ重ならないように配置する。例えば、本実施形態では、図４に示す線の交点に当たる３つの点で囲まれる最小の領域、すなわち点３００ａ、点３００ｂ、点３００ｃの３つの点で表わされるのと同様の領域で図５のようにグラフ全てを覆う。図４はジオメトリ変換後のデータの配置を説明するための図である。ここで、点３００ａ及び点３００ｂが底辺点にあたり、点３００ｃが頂点にあたる。本実施形態では、底辺点及び頂点が形成する領域が全て同形の三角形でグラフ全体を覆っている。

この点、このグラフを覆う領域の大きさや形は（ここで、「大きさ」とは振動子００２の間隔及び底辺点から頂点までの距離を指す。）同形である必要はなく、大きさや形の異なる領域でグラフを覆っても良い。例えば、図６は大きさや形の異なる領域を用いてグラフ全体を覆った一例の図である。図６に示すように、浅いところでは等波面２０４の歪みが大きいため細かく点を取り領域を小さくしてグラフィック変換の精度を向上させ、深い（アレイ振動子中央２０１からの距離が長い）ところでは等波面の歪みが小さいため粗く点を取り大きい領域を使用しても精度の低下は少ないため、大きな領域を使用して処理を早くするなどしてもよい。ここで、５ＭＨｚの周波数で受信する場合に中心から１４ｍｍ離れた端の振動子００２で線形補間により波長の１００分の１の精度を保つために必要な底辺点の間隔及び底辺点から頂点までの間隔は深さ１０ｍｍのフォーカスを掛ける場合には１．２ｍｍあれば十分であり、深さ１００ｍｍのフォーカスを掛ける場合には１２．０ｍｍあれば十分である。このように、深いところではサンプル点の間隔を粗くとることができ、こうすることにより、グラフィック変換の処理速度を上げることが可能となる。

目標点設定手段１１２は、３点選択手段１１１が選択した３点を受けて、直角を挟む２辺の長さがそれぞれ点３００ａと点３００ｂの横軸方向の距離、及び点３００ａと点３００ｃの距離となる直角三角形を作成する、ここでは、点３００ａ、点３００ｂ、及び点３００ｃのそれぞれに対応する点を点４００ａ、点４００ｂ、及び点４００ｃとする。この点４００ａ、点４００ｂ、及び点４００ｃが変換の目標となる目標店である。そして、図４に示すように、直角を挟む辺、すなわち点４００ａ及び点４００ｂの作る辺、点３００ａ及び点３００ｃの作る辺が各軸と平行になるように配置する。

目標点設定手段１１２は、同様に３点選択手段１１１が選択した３点全てに対して目標点を配置していく。このとき、図３の同一等波面上の２点に対応する辺で、等波面上で隣り合うものについては連続するように配置していく。具体的には図３における点３００ａと点３００ｂに対応する辺である点４００ａと点４００ｂとのなす辺４０１ａと、点３００ａと点３００ｂに隣り合う辺である点３００ｂと点３００ｄに対応する辺である点４００ｂと点４００ｄのなす辺４０１ｂが図４で示すように連続するようそれぞれの目標点が設定される。このようにすることで、図３における等波面２０１が図４における直線で表わされる等波面４０２に変換されるようになる。

ＧＰＵ１００は、グラフィック処理をハードウェアで行うことが可能なプロセッサである。ＧＰＵ１００は図１に示すようにジオメトリ変換手段１０１及び加算手段１０２で構成される。ＧＰＵ１００は本発明における「遅延手段」にあたり、かつ、本実施形態に係る超音波診断装置ではＧＰＵ１００の中に本発明における「加算手段」も含まれている。

ジオメトリ変換手段１０１は、３点選択手段１１１が選択した３点、点３００ａ、点３００ｂ、及び点３００ｃが形成する領域に含まれる点（サンプル点）を、目標点設定手段１１２が設定した３点、点４００ａ、点４００ｂ、及び点４００ｃが形成する領域上の点に変換する。この変換は点３００ａが点４００ａに、点３００ｂが点４００ｂに、点３００ｃが点４００ｃに、それぞれ変換されるように行われる。さらに、グラフ全体では、点３００ａが点４００ａに、点３００ｓが点４００ｓに、点３００ｔが点４００ｔに、点３００ｕが点４００ｕに対応するようにそれぞれ変換される。また、本実施形態では同形の三角形でグラフを覆った状態でジオメトリ変換を行っているが、例えば図６に示すようなサンプル点の間隔を異ならせてグラフを覆う領域の大きさや形を変化させた場合にも、その各領域にジオメトリ変換を行うことで図７に示すように等波面が直線になり、かつ等波面上で隣り合う辺が連続するように変換することが可能である。図７は大きさや形の異なる領域を用いてグラフ全体を覆った場合のジオメトリ変換後のデータの配置を示す一例の図である。図６における領域の図７のへのジオメトリ変換においては、図６における点６００ａが点７００ａに、点６００ｓが点７００ｓに、点６００ｔが点７００ｔに、点６００ｕが点７００ｕに対応するようにそれぞれ変換される。このジオメトリ変換が本発明における「遅延の付与」に当たる。

ここで、ジオメトリ変換手段１０１は、変換先に対応する変換元の座標にサンプル点が存在しない場合には、変換元の周囲の複数のサンプル点からバイリニア補間などの補間によって変換元の点を作成し、その点を変換することで必要な変換先の点を生成する。この補間によって、従来の遅延処理で利用されてきたサンプリング点の補間に比べ、等波面上のデータを直線に並べる（以下では、「波面の合わせ込み」という。）精度を向上させることが可能となる。そして、これらの補間演算を含めたＧＰＵ１００の処理は全て浮動小数点演算で行われる。すなわち、波面の合わせ込み精度は浮動小数点演算の精度だけあるといえる。具体的には、従来の遅延処理では、図８（Ａ）に示すように波面の合わせ込みの精度を上げるため黒丸で示されたオリジナルのサンプリング点の間に小さい白丸で示す補間点を生成することで２倍に増やすなどして、その点の中から出力データを生成し、波面の合わせ込みを行っていた。ここで、図８（Ａ）は従来のサンプリング点の補間を説明するための図である。この方法では、オリジナルのサンプリング点及び補間点をあわせた以上の遅延制度は得られない。これに対し、本発明における浮動小数点を利用したサンプリング点の補間の場合、例えば小数点以下３桁までの浮動小数点演算を行うときにはサンプル点を１０^３倍した点を使用する精度で波面の合わせ込みを行うことができる。例えば、図８（Ｂ）に示すように、必要とする出力データに対応する入力データ（サンプリング点の補間点）を小数点以下３桁までの浮動小数点を用いて補間演算を行うため、小さい白丸で示すように小数点以下３桁の精度で任意の補間点を生成することが可能となる。これにより本実施形態にかかる超音波診断装置は小数点以下３桁の浮動小数点演算の遅延精度を有することが可能となる。図８（Ｂ）は浮動小数点を用いたサンプリング点の補間を説明するための図である。ここで、サンプリング点の補間とは背景技術で説明した「アップサンプリング」と同様の処理である。

なお、前記の変換元の点の補間として、バイリニア補間では周波数特性的に精度が不足する場合も考えられる。その場合には、形の変形を行うプログラムであるシェーダのプログラムを作成することで、より高次の補間を行うことができる。さらに、ＧＰＵ１００はシェーダの処理を行う演算回路を多数（上位チップでは１２８個以上）並列に有しているため、上述のシェーダのプログラムを並列処理により高速に演算可能である。そして、ＧＰＵ１００におけるこれらの処理はプログラム可能である。

加算処理手段１０２は、直線に変換された等波面４０２上の点のデータ（輝度やパワー）を、振動子００２方向に加算していく。本実施形態ではこの加算は単純に加算を行っているが、可変口径や図５に示すようなアポダイゼーションという処理とあわせて加算を行っても良い。図５はアポダイゼーションを説明するための図である。図５（Ａ）はジオメトリ変換による遅延を与えたサンプリング点のグラフの図であり、縦軸は深度、横軸は各振動子００２のアレイ振動子中央２０１からの距離を表わしている。また、図５（Ｂ−１）、（Ｂ−２）、（Ｂ−３）は対応する等波面で重み付けに使用する関数のグラフの図であり、縦軸は重みつけの値、横軸はアレイ振動子中央２０１からの各振動子００２の距離である。可変口径とは、近距離では使用する口径を小さく、深部では口径を大きくする処理である。また、アポダイゼーションとは各振動子００２のチャネル（ＣＨ）によって重みを変化させる処理である。すなわちフォーカス点の深度が浅い部分の等波面５００ａにおいては、アレイ振動子中央２０１から離れた振動子００２における超音波の送受信は偏向角が大きくなってしまうためデータの歪みが大きくなってしまう。したがって、アレイ振動子中央２０１付近のデータを多く使うことが好ましい。そこで、図５（Ｂ−１）に示すアレイ振動子中央２０１付近のデータに強く重み付けするための関数を、等波面５００ａには使用する。フォーカス点が深くなるに従い偏向角が緩くなるため離れたところのデータの歪みも押さえられる。そこで、等波面５００ｂには、図（Ｂ−２）に示す関数を使用し、等波面５００ｃには、図（Ｂ−３）に示すようなアレイ振動子中央２０１から離れた場所のデータも利用する関数を使用する。この関数は例えばガウス関数などで表わさせる。この場合、加算手段１０２は、以上のようなアポダイゼーションにより重み付けを行ったデータを加算することになる。

ここで、本実施形態では、加算処理手段１０２をＧＰＵ１００に配置し、加算処理をＧＰＵ１００で行っているが、ジオメトリ変換後のデータを振動子間で畳み込む加算処理の負荷は大きくはないため、加算処理をＧＰＵ１００で行わなくてもよい。この場合、加算処理手段１０２をＣＰＵ１１０に配置し、ＣＰＵ１１０が、ＧＰＵ１００から入力されたジオメトリ変換後のデータに対し加算処理を行う。

直交検波手段００６は、ＧＰＵ１００から受信ビームフォーミングして得られた角度θの偏向角に対応するＲＦデータを直交検波しＩＱ信号に変換する。

デシメーション手段００７は、ＩＱ信号に変換されたサンプリング点の中から一定数を間引くことでデシメーションと呼ばれるダウンサンプリングを行う。これは、サンプル間隔で遅延の制度が決定されるため遅延を求めるには非常に多くのサンプル点を必要とするが、ここでは既に遅延処理を終えているため、実際に超音波画像を生成するのに必要な量のサンプル点を抽出するためにデシメーションを行う。例えば、デシメーション手段００７は、２０００点あるサンプリング点を間引き５００点にする。

包絡線検波手段００８は、デシメーションにより間引かれたＩＱ信号に対し包絡線検波を行う。

対数圧縮手段００９は、ダイナミックレンジを大きくするため、求めた包絡線に対したい数圧縮をかける。これにより、例えば、１６ビッドのデータが８ビットに圧縮される。

座標変換手段０１０は、送受信時の座標系上でラスターデータとして表されている対数圧縮手段００９から入力を受けたデータを、直交座標系上で表わされるデータに変換する。

表示制御手段０１１は、座標変換手段０１０で直交座標系上のデータに変換されたデータを表示手段０１２に表示させる。ここで、表示手段０１２はモニタなどである。

次に、図９を参照して本実施形態に係る超音波診断装置による超音波画像の生成の流れを説明する。図９は本実施形態に係る超音波診断装置による超音波画像作成のフローチャートを表わす図である。

ステップＳ００１：送受信手段００３は、超音波プローブ００１の振動子００２を介して被検体に超音波を送受信させ、受信信号を取得する。

ステップＳ００２：Ａ／Ｄ変換手段００４は、送信手段００３から入力を受けた受信信号をデジタルデータに変換し、記憶手段００５に記憶させる。

ステップＳ００３：３点選択手段１１１は、所定の偏向角を有する超音波ビームにおける、フォーカス点の深さ毎のデータを取得し等波面を求め、記憶手段００５から等波面上にある２点及び、２点のいずれかとアレイ振動子中央からの位置が同じである２点以外の１点を選択する。

ステップＳ００４：目標設定手段１１２は、３点選択手段１１１が選択した３点の変換の目標となる目標点を、目標点が両方の軸に平行となる直角三角形を形成し、等波面が直線となり、等波面上の２点が形成する辺の隣り合う辺が連続するように設定する。

ステップＳ００５：ジオメトリ変換手段１０１は、３点選択手段１１１が選択した３点が目標点に移るように、３点が形成する領域を目標点が形成する直角三角形に対応するように写像し変換する。

ステップＳ００６：加算手段１０２は、ジオメトリ変換手段１０１から入力を受けた変換された等波面上のデータを加算する。

ステップＳ００７：直交検波手段００６は、ＧＰＵ１００から入力を受けた加算されたデータを直交検波しＩＱ信号に変換する。

ステップＳ００８：デシメーション手段００７は、直交検波手段００６から入力を受けたＩＱ信号を間引きデシメーションを行う。

ステップＳ００９：包絡線検波手段００８は、デシメーション手段００７から入力を受けたＩＱ信号の包絡検波を行い、包絡線を求める。

ステップＳ０１０： 対数圧縮手段００９は、包絡線検波手段００８から入力を受けた包絡線に対し対数圧縮をかける。

ステップＳ０１１：座標変換手段０１０は、対数圧縮手段００９から入力を受けたデータを送受信時の座標系上のラフターデータから直交座標系上のデータに変換する。

ステップＳ０１２：表示制御手段０１１は、座標変換手段０１０から入力を受けた直交座標系上のデータを表示手段０１２に表示させる。

本実施形態に係る超音波診断装置は、以上のような動作を規定するプログラムで構成されている。

以上のように、本実施形態に係る超音波診断装置は、ジオメトリ変換を用いて受信信号の遅延を求めることができる。これにより、等波面の合わせ込みの精度を浮動小数点演算の精度まで向上させることが可能となる。また、ジオメトリ変換をＧＰＵに行わせることでハードウェアで遅延を与える演算を行える。これにより、ＣＰＵでプログラムを実行して遅延の演算を行うのに比べ処理速度が速くすることが可能となる。さらに、汎用のＧＰＵを使用することで、遅延処理を行う専用のハードウェアを開発する必要がなくなり、遅延処理を行う超音波診断装置を製造することが容易となる。これにより、超音波診断装置の製造コストを抑えることが可能となる。

また、本実施形態では３点選択手段１１１及び目標点選択手段１１２をＣＰＵ１１０の機能の一部として構成しているが、これはＧＰＵ１００の機能の一部として構成し、ＧＰＵ１００に３点の選択及び目標点の設定を実行させてもよい。

さらに、本実施形態ではジオメトリ変換による遅延処理、及び加算処理といった受信ビームフォーミングのみをＧＰＵ１００で行っているが、直交検波手段００６、デシメーション手段００７、包絡線検波手段００８、対数圧縮手段００９、及び座標変換手段０１０の全て又は一部をＧＰＵ１００の機能の一部として構成し、受信ビームフォーミング以降の直交検波から座標変換までの処理の全て又は一部をＧＰＵ１００に実行させても良い。

また、本実施形態ではＲＦ信号のままジオメトリ変換を行い遅延を与えているが、これは直行検波をしてベースラインＩＱ信号に変換したり、ヒルベルト変換を行い解析信号ＩＱ信号に変換したりした後、ジオメトリ変換を行い遅延を与えても良い。

さらに、本実施形態ではジオメトリ変換に際して３点を選択しその３点が形成する領域を直角三角形に変換しているが、この変換する領域は３点が形成する領域に限られるものではなく、３点以上の点を選択しジオメトリ変換を行いビームフォーミングすることも可能である。具体的には、その選択された３点以上の点が形成する領域に対しジオメトリ変換を行った場合に、等波面が直線となり、かつ等波面上に並んだ複数のサンプル点が変換された後も同じ順序で並んでいるように変換され、また、変換後の領域が全てのサンプル点を含んでいればビームフォーミングが行える。

また、本実施形態ではより正確なビームフォーミングを行うため、ビームフォーミングを行うたびに等波面を求めジオメトリ変換を行っている。しかし、等波面は偏向角によって一義的に決定され、等波面を形成するラスタの数もスキャン中の変更が行われることは少ない。そこで、予めラスタごとのポリゴンを、ＧＰＵ１００内の記憶部（不図示）に記憶しておき、その記憶しているポリゴンに対しジオメトリ変換を行う構成にすることも可能である。この場合、都度の等波面の算出及びポリゴンの設定が不要になるため、ビームフォーミングの処理における負荷を軽減することが可能となる。

〔第２の実施形態〕
以下、この発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。本実施形態に係る超音波診断装置は、第１の実施形態における超音波診断装置に対応点抽出手段０１３を加えた構成である。そして、図１における点線矢印が本実施形態におけるデータの流れを表わしている。

まず、本実施形態に係る超音波診断装置が行う処理の原理を図１４（Ａ）〜（Ｅ）を用いて説明する。図１４（Ａ）はジオメトリ変換前の受信した超音波エコーに基づくデータの配置のグラフの図、図１４（Ｂ）はポリゴン設定を行なった後のグラフの図、図１４（Ｃ）は表示手段に表示される超音波断層像の図。図１４（Ｄ）はジオメトリ変換を行った後のデータの配置を表す図。図１４（Ｅ）はジオメトリ変換を行ったデータに加算処理を行った後のデータを表す図。本実施形態に係る超音波診断装置が行う処理は図１４（Ａ）〜（Ｃ）であるが、分かり易く説明するために、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沿った図１４（Ｄ）及び図１４（Ｅ）の図も掲載している。第１の実施形態に係る超音波診断装置では図１４（Ａ）に示すグラフに配置されたデータに対し、図１４（Ｂ）に示すようにポリゴン設定を行ない、そのポリゴン設定を行なったデータのいくつかに対しジオメトリ変換を行うことで全てのデータを図１４（Ｄ）のように変換する。そして、ジオメトリ変換後のデータの加算を全チャンネルに対し行うことで、図１４（Ｅ）のようなビームフォーミング後のデータを生成する。そして、生成したビームフォーミング後のデータをスキャン座標から直交座標に変換する座標変換を行い図１４（Ｃ）に示すような超音波断層像を表示手段０１２に表示した。そして、この直交座標に変換する際に、表示手段０１２の表示ピクセルに相当する位置のビームフォーミング後のデータがあるとは限らないため、補間によってデータを作成している。これに対し、本実施形態に係る超音波診断装置は表示するピクセルの位置に対応するビームフォーミング後のデータを作る構成である。例えば、図１４（Ｃ）の表示ピクセル１４２について説明する。表示ピクセル１４２のピクセル位置を（ｘ，ｙ）とする。ピクセル位置（ｘ，ｙ）に相当するサンプル点の位置は、アレイ振動子中央から偏向角がθで深さｄで一義的に決定できる。そして、ピクセル位置（ｘ，ｙ）に相当するアレイ振動子中央から偏向角θ、深さｄを基に、必要なビームフォーミングのパターンを決定し、そのサンプルを含むポリゴンを決定する。この決定されたポリゴンが図１４（Ｂ）に示す領域１４１である。そして、θ、ｄを元に決定された領域１４１に対しに対しジオメトリ変換を行なう。このジオメトリ変換は上述したように、図１３で模式的に示されるように並列処理による演算を用いてある形状を他の形状に変換するものである。また、この際に、どの送信ビームに対する受信信号を使用するかの情報も予め計算しておく必要がある。直交検波後の信号に対しては、時間遅延だけでなく位相遅延を与える必要がある。位相遅延は複素乗算の演算で実現できる。位相遅延の値はθ、ｄ、及びチャンネルの位置で決定できるので、ピクセル位置（ｘ，ｙ）に対応する位相遅延の値をθ、ｄ及びチャンネルの位置を基に予め計算しておく。この値とジオメトリ変換後（時間遅延後）の各チャンネルの値を複素乗算する。その結果を全チャンネル分加算することでピクセル位置（ｘ，ｙ）の座標を有するピクセル１４２に対応するビームフォーミング後の複素信号が得られる。その複素信号が得られたら、振幅を取ることで包絡線検波を行ない、対数圧縮を行って、表示手段０１２に表示する。以下、本実施形態に係る超音波診断装置の構成に付いて説明する。

複数の振動子００２で構成される超音波プローブ００１、送受信手段００３、及びＡ／Ｄ変換手段は第１の実施形態と同様の構成を有し、送受信手段００３による超音波の送受信までの動作は第１の実施形態と同様である。

直交検波手段００６は、送受信手段００３から入力を受けたＲＦ信号のデータに対し直交検波を行い、ベースラインＩＱ信号に変換する。本実施形態では直交検波手段００６は、ベースラインＩＱ信号に変換しているが、これは、ヒルベルト変換を行うことで解析信号である解析信号ＩＱ信号に変換しても良い。

Ａ／Ｄ変換手段００４は、直行検波手段００６から入力を受けたアナログ信号をデジタルデータに変換する。さらに、Ａ／Ｄ変換手段００４は、デジタルデータに変換したベースラインＩＱ信号を記憶手段００５に記憶させる。

対応点抽出手段０１３は、座標変換手段０１０で使用される直交座標系を記憶しており、その直交座標系における超音波画像が表示される表示ピクセルを抽出する。そして、対応点抽出手段０１３は、抽出した表示ピクセルに対応するラスターデータである包絡線を求める。さらに、対応点抽出手段０１３は、求めた包絡線からその包絡線を有するベースラインＩＱ信号を抽出する。この抽出されたベースラインＩＱ信号が、抽出した直交座標系上の表示ピクセルに対応する対応データである。ここで、ベースラインＩＱ信号は絶対値を取ることで包絡線が求められるため、包絡線から元のベースラインＩＱ信号を求めることは可能である。これは、ヒルベルト変換された解析信号ＩＱ信号でも可能である。これにより、図１４（Ｃ）に示す画像上の表示ピクセルに対応する図１４（Ｂ）に示すグラフ上のデータ、すなわち上述の対応データが求められる。例えば、図１４（Ｃ）における表示ピクセル１４２に対して図１４（Ｂ）に示す領域１４１が求められることになる。

３点選択手段１１１は、対応点抽出手段０１３から受けた対応データに対し第１の実施形態と同様３点の抽出を行う。

目標点設定手段１１２は、対応データにおける３点選択手段１１１により選択された３点の変換の目標となる目標点を第１の実施形態と同様に設定する。

ジオメトリ変換手段１０１は、対応データにおける選択された３点、及びその目標点の入力を３点選択手段１１１及び目標点設定手段１１２からそれぞれ受け、選択された３点が目標点に移るように、対応データにおける選択された３点が形成する領域を目標点が形成する領域に写像し変換する。

以上の、３点の抽出、目標点の設定、及びジオメトリ変換により、図１４（Ｂ）に示すグラフ上のデータから図１４（Ｃ）に示す表示手段０１２の表示ピクセルに対応するデータが直接生成される。例えば、図１４（Ｂ）における領域１４１のデータのみから、図１４（Ｃ）における表示ピクセル１４２におけるデータの値が直接求められる。これにより、第１の実施形態で必要とされた図１４（Ｄ）に示すような全てのサンプル点のジオメトリ変換、及び図１４（Ｅ）に示すような、ラスタデータの作成という段階を省くことができる。

加算手段１０２は、ジオメトリ変換手段１０１によって遅延が与えられたデータを振動子００２方向に加算していく。

包絡検波手段００８は、加算手段１０２から入力を受けた加算されたデータの包絡線を求める。

対数圧縮手段００９は、包絡検波手段００８から入力を受けた包絡線に対数圧縮を行う。

表示制御手段０１１は、対数圧縮手段００９から入力を受けたデータを基に表示手段０１２に超音波画像を表示させる。

ここで、本実施形態においては、対応点抽出手段０１３が抽出した表示ピクセルに対応する超音波画像のデータを生成しているので、対応点抽出手段０１３が抽出した表示ピクセル上に生成したデータを配置すればよく、座標変換手段０１０により直交座標系上で表わされるデータに変換する必要がない。

次に、図１０を参照して本実施形態に係る超音波診断装置における超音波画像作成の流れを説明する。図１０は本実施形態に係る超音波診断装置における超音波画像作成のフローチャートの図である。

ステップＳ１０１：送受信手段００３は、超音波プローブ００１の振動子００２を介して被検体に超音波を送受信させ、受信信号を取得する。

ステップＳ１０２：直交検波手段００６は、送受信手段００３から入力を受けたデータを直交検波しベースラインＩＱ信号に変換する。

ステップＳ１０３：Ａ／Ｄ変換手段００４は、直行検波手段００６から入力を受けたベースラインＩＱ信号をデジタルデータに変換し、記憶手段００５に記憶させる。

ステップＳ１０４：対応点抽出手段０１３は、抽出した表示ピクセルに対応する包絡線を求め、その包絡線を有するベースラインＩＱ信号である対応データを求める。

ステップＳ１０５：３点選択手段１１１は、対応データの中から、所定の偏向角を有する超音波ビームにおける、フォーカス点の深さ毎のデータを取得し等波面を求め、記憶手段００５から等波面上にある２点及び、２点のいずれかとアレイ振動子中央からの位置が同じである２点以外の１点を選択する。

ステップＳ１０６：目標設定手段１１２は、３点選択手段１１１が選択した３点の変換の目標となる目標点を、目標点が両方の軸に平行となる直角三角形を形成し、等波面が直線となり、等波面上の２点が形成する辺の隣り合う辺が連続するように設定する。

ステップＳ１０７：ジオメトリ変換手段１０１は、３点選択手段１１１が選択した３点が目標点に移るように、３点が形成する領域を目標点が形成する直角三角形に対応するように写像し変換する。

ステップＳ１０８：加算手段１０２は、ジオメトリ変換手段１０１から入力を受けた変換された等波面上のデータを加算する。

ステップＳ１０９：包絡線検波手段００８は、加算手段１０２から入力を受けたデータに対して包絡検波を行い、包絡線を求める。

ステップＳ１１０： 対数圧縮手段００９は、包絡線検波手段００８から入力を受けた包絡線に対し対数圧縮をかける。

ステップＳ１１１：表示制御手段０１１は、座標変換手段０１０から入力を受けた直交座標系上のデータを表示手段０１２に表示させる。

以上のように、直交座標系上の抽出した表示ピクセルに対応した対応データに対して遅延処理、加算処理、包絡線検波、対数圧縮、及び座標変換を行って抽出した表示ピクセルに対応するデータのみを求めることができる。これにより、超音波画像を表示するために必要なデータのみを処理するため、不要なデータの処理を行う必要がなくなり、処理の負荷を減らすことが可能となる。また、従来の超音波診断装置のように、求めたデータを補間することで表示ピクセルに表示させるために必要なデータを算出する方法に比べ、分解能を向上させることが可能となる。

また、本実施形態ではジオメトリ変換に際して３点を選択しその３点が形成する領域を直角三角形に変換しているが、この変換する領域は３点が形成する領域に限られるものではなく、３点以上の点を選択しジオメトリ変換を行いビームフォーミングすることも可能である。具体的には、その選択された３点以上の点が形成する領域に対しジオメトリ変換を行った場合に、等波面が直線となり、かつ等波面上に並んだ複数のサンプル点が変換された後も同じ順序で並んでいるように変換されればビームフォーミングが行える。

また、本実施形態ではより正確なビームフォーミングを行うため、ビームフォーミングを行うたびに等波面を求めジオメトリ変換を行っている。しかし、予めラスタごとのポリゴンを、ＧＰＵ１００内の記憶部（不図示）に記憶しておき、その記憶しているポリゴンに対しジオメトリ変換を行う構成にすることも可能である。この場合、都度の等波面の算出及びポリゴンの設定が不要になるため、ビームフォーミングの処理における負荷を軽減することが可能となる。

本発明に係る超音波診断装置の機能を表すブロック図 走査方向θにおけるジオメトリ変換前のデータの配置のグラフの図 ３点選択手段による３点の選択を説明するための図 ジオメトリ変換後のデータの配置を説明するための図 （Ａ）ジオメトリ変換による遅延を与えたサンプリング点のグラフの図 （Ｂ−１）、（Ｂ−２）、（Ｂ−３）対応する等波面で重み付けに使用する関数のグラフ 大きさや形の異なる領域を用いてグラフ全体を覆った一例の図 大きさや形の異なる領域を用いてグラフ全体を覆った場合のジオメトリ変換後のデータの配置を示す一例の図 （Ａ）従来のサンプリング点の補間を説明するための図 （Ｂ）浮動小数点を用いたサンプリング点の補間を説明するための図 本実施形態に係る超音波診断装置による超音波画像作成のフローチャートを表わす図 本実施形態に係る超音波診断装置における超音波画像作成のフローチャートの図 各アレイ振動子における遅延距離及び遅延時間を説明するための図 超音波ビームの偏向角θ＝３０°で深さが１０ｍｍ毎の等波面における各アレイ振動子の遅延距離を示した図 ジオメトリ変換を説明するための模式図 （Ａ） ジオメトリ変換前の受信した超音波エコーに基づくデータの配置のグラフの図、（Ｂ） サンプル点に対しポリゴン設定を行なった後のグラフの図、（Ｃ） 表示手段に表示される超音波断層像の図、（Ｄ） ジオメトリ変換を行った後のデータの配置を表す図、（Ｅ） ジオメトリ変換を行ったデータに加算処理を行った後のデータを表す図

符号の説明

００１ 超音波プローブ
００２ 振動子
００３ 送受信手段
００４ Ａ／Ｄ変換手段
００５ 記憶手段
００６ 直交検波手段
００７ デシメーション手段
００８ 包絡線検波手段
００９ 対数圧縮手段
０１０ 座標変換手段
０１１ 表示制御手段
０１２ 表示手段
０１３ 対応点抽出手段
１００ ＧＰＵ（遅延手段）
１０１ ジオメトリ変換手段
１０２ 加算手段
１１０ ＣＰＵ
１１１ ３点選択手段
１１２ 目標点設定手段

Claims (22)

1. 振動子を介して超音波信号を送受信する送受信手段と、
   受信した超音波信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   深さ方向に所定の偏向角を有する超音波ビームそれぞれに対応するフォーカス点の深さ毎の前記デジタルデータを取得し、複数の前記デジタルデータに対し多角形からなる複数のポリゴンを設定し、
   複数の前記ポリゴンにジオメトリ変換を一括して行うことで該複数のデジタルデータに対し遅延を与える遅延手段と、
   前記遅延が与えられたデータを加算する加算手段と、
   前記加算されたデータに基づいて超音波画像を生成し、表示手段に表示する表示制御手段と
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記遅延手段としてＧＰＵを使用することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記ＧＰＵは、並列処理による演算を用いてある形状を他の形状に変換するジオメトリ変換を行うプログラミング可能なプロセッサであることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記加算されたデータを送受信時の座標系から直交座標系のデータに変換する座標変換手段を備え、
   前記超音波画像は前記直交座標系のデータに基づいて生成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
5. 前記ポリゴンを形成する頂点は前期ＧＰＵによってバイリニア補間により算出した点を含む、
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
6. 前期ポリゴンを形成する前期頂点の配置間隔は、浅い領域に比べ深い領域で粗くする、
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前期ポリゴンを形成する前期頂点の位置は、フォーカス点の深さにより定まる目標点の位置へそれぞれ移動させることにより、ジオメトリ変換を行う
   ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
8. 前記遅延手段は、
   深さ方向の所定の偏向角を有する超音波ビームそれぞれに対応するフォーカス点の深さ毎の前記デジタルデータを受けて、フォーカス点までの深さ方向の距離を縦軸とし、振動子の位置を横軸とする座標系に、遅延時間を加味した位置に表わされた、同じ深さのフォーカス点から各振動子が受信した超音波信号で表わされる等波面を求め、前記座標系上の同じ前記等波面上の複数の点及び、深さの異なる等波面上の少なくとも１つの点を選択し、選択した点で形成される領域が互いに重ならずに、かつ前記座標系上の前記等波面を表わす点が全て前記領域のいずれかに含まれるように前記選択を繰り返す点選択手段と、
   前記等波面が直線になり、さらに前記同じ等波面上の隣り合う点が前記直線上でも隣り合うように、前記選択された点で形成される領域を変換するジオメトリ変換手段と
   を備えることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
9. 前記遅延手段は、
   深さ方向の所定の偏向角を有する超音波ビームそれぞれに対応するフォーカス点の深さ毎に前記デジタルデータを取得し、同じ深さのフォーカス点に対応する各振動子の受信した超音波信号による面である等波面を求め、前記等波面上の２点及び前記２点の一方に対応する前記等波面上にない１点の、あわせて３点を選択し、前記デジタルデータをフォーカス点までの距離と振動子の位置で表わされた遅延用座標系上の点で表わした場合、前記３点で形成される領域が互いに重ならずに、かつ前記デジタルデータが全て前記領域のいずれかに含まれるように前記選択を繰り返す３点選択手段と、
   前記２点と前記１点が直角三角形になり、かつ前記等波面が直線になり、さらに前記２点が形成する直線が隣り合う前記２点が形成する直線と連続するように、前記座標系に前記３点の変換の目標となる目標点を設定していく目標点設定手段と、
   前記３点が対応する前記目標点に一致するように、前記領域を幾何学的に変換することでそれぞれの前記等波面が直線になるように変換するジオメトリ変換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
10. 前記遅延手段は、
    深さ方向の所定の偏向角を有する超音波ビームそれぞれに対応するフォーカス点の深さ毎の前記デジタルデータを受けて、フォーカス点までの深さ方向の距離を縦軸とし、振動子の位置を横軸とする座標系に、遅延時間を加味した位置に表わされた、同じ深さのフォーカス点から各振動子が受信した超音波信号で表わされる等波面を求め、前記座標系上の同じ前記等波面上の複数の点及び、深さの異なる等波面上の少なくとも１つの点を選択し、選択した点で形成される領域が互いに重ならずに、かつ前記座標系上の前記等波面を表わす点が全て前記領域のいずれかに含まれるように点を選択し、該選択した点を記憶し、
    前記記憶している前記選択した点に対し、前記等波面が直線になり、さらに前記同じ等波面上の隣り合う点が前記直線上でも隣り合うように、前記選択された点で形成される領域を変換するジオメトリ変換手段を備えることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
11. 前記遅延手段は、
    深さ方向の所定の偏向角を有する超音波ビームそれぞれに対応するフォーカス点の深さ毎に前記デジタルデータを取得し、同じ深さのフォーカス点に対応する各振動子の受信した超音波信号による面である等波面を求め、前記等波面上の２点及び前記２点の一方に対応する前記等波面上にない１点の、あわせて３点を選択し、前記デジタルデータをフォーカス点までの距離と振動子の位置で表わされた遅延用座標系上の点で表わした場合、前記３点で形成される領域が互いに重ならずに、かつ前記デジタルデータが全て前記領域のいずれかに含まれるように点を選択し、該選択した点を予め記憶しておき、さらに、前記２点と前記１点が直角三角形になり、かつ前記等波面が直線になり、さらに前記２点が形成する直線が隣り合う前記２点が形成する直線と連続するように、前記座標系に前記３点の変換の目標となる目標点を設定して記憶し、
    前記記憶している選択した点における前記３点が対応する前記記憶している目標点に一致するように、前記領域を幾何学的に変換することでそれぞれの前記等波面が直線になるように変換するジオメトリ変換手段を備えることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
12. 前記直交座標系上の点に対応する前記デジタルデータである対応データを求める対応データ抽出手段をさらに備え、
    前記遅延手段は前記対応データに対し前記遅延を与え、
    前記加算手段は遅延が与えられた前記対応データを加算し、
    前記表示制御手段は加算された前記対応データを前記表示手段の前記表示する点に表示させる
    ことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
13. 前記直交座標系上の点は前記表示手段のピクセル単位に対応することを特徴とする請求項１２に記載の超音波診断装置。
14. 前記対応データに対する遅延、及び前記遅延が与えられた前記対応データの前記加算の処理を、ＧＰＵで処理させることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の超音波診断装置。
15. 前記受信した超音波信号を直交検波してベースバンド信号に変換する直交検波手段をさらに備え、
    前記Ａ／Ｄ変換手段は前記ベースバンド信号をデジタルデータに変換する
    ことを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
16. 前記受信した超音波信号をヒルベルト変換するヒルベルト変換手段をさらに備え、
    前記Ａ／Ｄ変換手段は前記ヒルベルト変換された信号をデジタルデータに変換する
    ことを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
17. 振動子を介して超音波信号を送受信する送受信段階と、
    受信した超音波信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換段階と、
    複数の前記デジタルデータを多角形からなる複数のポリゴンに変換し、
    複数の前記ポリゴンにジオメトリ変換を行うことで遅延を与える遅延段階と、
    前記遅延が与えられた前記デジタルデータを加算する加算段階と、
    前記加算された前記デジタルデータに基づいて超音波画像を生成し、表示手段に表示する表示制御段階と
    を有することを特徴とする超音波画像生成方法。
18. 前記加算されたデータを送受信時の座標系から直交座標系のデータに変換する座標変換手段を備え、
    前記超音波画像は前記直交座標系のデータに基づいて生成されることを特徴とする請求項１７に記載の超音波画像生成方法。
19. 前記ポリゴンを形成する頂点はＧＰＵによってバイリニア補間により算出した点を含む、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の超音波画像生成方法。
20. 前期ポリゴンを形成する前期頂点の配置間隔は、浅い領域に比べ深い領域で粗くする、
    ことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の超音波画像生成方法。
21. 前期ポリゴンを形成する前期頂点の位置は、フォーカス点の深さにより定まる目標点の位置へそれぞれ移動させることにより、ジオメトリ変換を行う
    ことを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか一つに記載の超音波画像生成方法。
22. 前記直交座標系上の点に対応するデジタルデータである対応データを求める対応データ抽出段階をさらに備え、
    前記遅延段階は前記対応データに対し前記遅延を与え、
    前記加算段階は遅延が与えられた前記対応データを加算し、
    前記表示制御段階は加算された前記対応データを前記表示手段の前記表示する点に表示させる
    ことを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか一つに記載の超音波画像生成方法。

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