(57)【要約】【課題】  製造コストを低減させつつ、ノイズやアーチファクトを低減させた超音波画像を取得する。【解決手段】  静電容量型トランスデューサ、該静電容量型トランスデューサに供給される電圧を昇圧させるＤＣバイアス電源、及び該ＤＣバイアス電源を制御するＤＣバイアス制御回路を含む超音波探触子と、該超音波探触子から被検体に超音波を送信するための送波電圧を供給する送信回路、該送信回路を制御する送信制御回路、及び前記超音波探触子が受信した超音波に基づく受信信号から超音波画像を生成して表示させる画像生成表示部を含む装置本体と、を備え、前記ＤＣバイアス制御回路が、前記ＤＣバイアス電源を間欠的に動作させる超音波撮像装置を提供する。【選択図】図１
2020141729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量型トランスデューサ、該静電容量型トランスデューサに供給される電圧を昇圧させるＤＣバイアス電源、及び該ＤＣバイアス電源を制御するＤＣバイアス制御回路を含む超音波探触子と、  該超音波探触子から被検体に超音波を送信するための送波電圧を供給する送信回路、該送信回路を制御する送信制御回路、及び前記超音波探触子が受信した超音波に基づく受信信号から超音波画像を生成して表示させる画像生成表示部を含む装置本体と、を備え、
前記ＤＣバイアス制御回路が、前記ＤＣバイアス電源を間欠的に動作させる超音波撮像装置。
【請求項２】
静電容量型トランスデューサを含む超音波探触子と、  前記超音波探触子から被検体に超音波を送信するための送波電圧を供給する送信回路、該送信回路を制御する送信制御回路、前記静電容量型トランスデューサに供給される電圧を昇圧させるＤＣバイアス電源、該ＤＣバイアス電源を制御するＤＣバイアス制御回路、及び前記超音波探触子が受信した超音波に基づく受信信号から超音波画像を生成して表示させる画像生成表示部を含む装置本体と、を備え、
前記ＤＣバイアス制御回路が、前記ＤＣバイアス電源を間欠的に動作させる超音波撮像装置。
【請求項３】
前記ＤＣバイアス制御回路が、前記超音波探触子の受信動作期間の少なくとも一部において前記ＤＣバイアス電源を停止させる請求項１又は請求項２記載の超音波撮像装置。
【請求項４】
前記ＤＣバイアス制御回路が、前記超音波探触子における受信信号のレベルが予め定めた一定値以上の場合において前記ＤＣバイアス電源を動作させる請求項１又は請求項２記載の超音波撮像装置。
【請求項５】
前記装置本体が、前記超音波探触子から超音波を送信するタイミングを検知する送信タイミング検知回路をさらに備え、
前記ＤＣバイアス制御回路が、前記送信タイミング検知回路により検知した超音波の送信のタイミングに同期させて前記ＤＣバイアス電源を動作させる請求項１又は請求項２記載の超音波撮像装置。
【請求項６】
前記ＤＣバイアス制御回路が、前記送信タイミング検知回路により検知した超音波の送信のタイミングに基づいて、前記ＤＣバイアス電源を動作させる周期を決定する請求項５記載の超音波撮像装置。
【請求項７】
前記ＤＣバイアス制御回路が、不規則に又は予め定めた一定の周期で前記ＤＣバイアス電源を動作させる請求項１又は請求項２記載の超音波撮像装置。
【請求項８】
前記ＤＣバイアス制御回路が、前記静電容量型トランスデューサの電圧が予め定めた基準電圧以下となった場合に前記ＤＣバイアス電源を動作させる請求項１又は請求項２記載の超音波撮像装置。
【請求項９】
前記静電容量型トランスデューサに接続された充電コンデンサをさらに備えた請求項１又は請求項２記載の超音波撮像装置。
【請求項１０】
静電容量型トランスデューサを含む超音波探触子と、前記静電容量型トランスデューサに供給される電圧を昇圧させるＤＣバイアス電源、及び該ＤＣバイアス電源を制御するＤＣバイアス制御回路を備えた超音波撮像装置の作動方法であって、
前記ＤＣバイアス電源を間欠的に動作させながら、前記超音波探触子から撮像対象に超音波の送信を行うと共に、前記撮像対象から反射した信号を受信する超音波撮像装置の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波撮像装置及び超音波撮像装置の作動方法に関し、特に取得する画像において、静電容量型超音波トランスデューサを備えた超音波撮像装置及び超音波撮像装置の作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波撮像装置は、超音波探触子を被検体に接触させ、超音波探触子に備えられた超音波トランスデューサによって超音波を送信し、被検体から反射した超音波を受信することにより得られた信号に基づいて、被検体内を描画した超音波画像を取得する。近年、超音波探触子に静電容量型超音波トランスデューサ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers : CMUT）を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１）。ＣＭＵＴは、従来の圧電体を利用した超音波トランスデューサに比して受信周波数帯域が広く、高精度な超音波画像を取得することができるとして注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６４５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＣＭＵＴを駆動するためには２５０Ｖ程度の高電圧のＤＣバイアスを要することから、通常、ＨＶＤＣ電源を超音波撮像装置の本体側に設け、超音波撮像装置本体から超音波探触子に給電している。このため、ＣＭＵＴを適用した超音波探触子を接続可能な装置が限られてしまうことは勿論、ＨＶＤＣ電源は超音波撮像装置においてＣＭＵＴの為にのみ設けられるものであることから、高コスト化が避けられない。
【０００５】
そこで、小型のチャージポンプやスイッチング電源などを適用して超音波探触子に電源を設けることが考えられるが、チャージポンプやスイッチング電源の発振動作により電気的ノイズが超音波探触子の受信回路に流入してしまう。その場合、超音波探触子において受信信号とノイズとの判別が困難となり取得される超音波画像においてノイズやアーチファクトが生じてしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストを低減させつつ、ノイズやアーチファクトを低減させた超音波画像を取得することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、静電容量型トランスデューサ、該静電容量型トランスデューサに供給される電圧を昇圧させるＤＣバイアス電源、及び該ＤＣバイアス電源を制御するＤＣバイアス制御回路を含む超音波探触子と、該超音波探触子から被検体に超音波を送信するための送波電圧を供給する送信回路、該送信回路を制御する送信制御回路、及び前記超音波探触子が受信した超音波に基づく受信信号から超音波画像を生成して表示させる画像生成表示部を含む装置本体と、を備え、前記ＤＣバイアス制御回路が、前記ＤＣバイアス電源を間欠的に動作させる超音波撮像装置を提供する。
【０００８】
本発明の他の態様は、静電容量型トランスデューサを含む超音波探触子と、前記超音波探触子から被検体に超音波を送信するための送波電圧を供給する送信回路、該送信回路を制御する送信制御回路、前記静電容量型トランスデューサに供給される電圧を昇圧させるＤＣバイアス電源、該ＤＣバイアス電源を制御するＤＣバイアス制御回路、及び前記超音波探触子が受信した超音波に基づく受信信号から超音波画像を生成して表示させる画像生成表示部を含む装置本体と、を備え、前記ＤＣバイアス制御回路が、前記ＤＣバイアス電源を間欠的に動作させる超音波撮像装置を提供する。
【０００９】
本発明のさらに他の態様は、静電容量型トランスデューサを含む超音波探触子と、前記静電容量型トランスデューサに供給される電圧を昇圧させるＤＣバイアス電源、及び該ＤＣバイアス電源を制御するＤＣバイアス制御回路を備えた超音波撮像装置の作動方法であって、前記ＤＣバイアス電源を間欠的に動作させながら、前記超音波探触子から撮像対象に超音波の送信を行うと共に、前記撮像対象から反射した信号を受信する超音波撮像装置の作動方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製造コストを低減させつつ、ノイズやアーチファクトを低減させた超音波画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置における超音波探触子の概略構成を示す説明図である。
【図３】超音波探触子から撮像対象に対して超音波の送受信を行う例について説明する参考図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置の送信タイミング検知回路の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置において超音波の送信タイミングとＤＣバイアス電源の動作のタイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例１に係る超音波撮像装置において超音波の送信タイミングとＤＣバイアス電源の動作のタイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例２に係る超音波撮像装置において超音波の送信タイミングとＤＣバイアス電源の動作のタイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る超音波撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の変形例１に係る超音波撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る超音波撮像装置においてＤＣバイアス電源の低下とＤＣバイアス電源の動作のタイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る超音波撮像装置において送信タイミング検知回路の動作を示す波形グラフである。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る超音波撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る超音波撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態に係る超音波撮像装置について、図面を参照して説明する。
図１に本実施形態に係る超音波撮像装置の概略構成を示す。超音波撮像装置１００は、装置本体２００と超音波探触子３００とを備えている。
【００１３】
装置本体２００は、超音波を送信するための送信回路２０１と、送信回路２０１や超音波撮像装置のその他の各構成が動作可能となる電源電圧を生成し供給する送信電源２０２と、送信回路から送信される超音波の送波タイミングを制御する送信制御回路２０３と、超音波探触子３００から入力された受信信号に所定のフィルタ処理を行うフィルタ２０４と、受信信号をデジタルの受信信号に変換するＡＤ変換器２０５と、デジタルの受信信号に所定の処理を施してビデオ信号を生成して画像として表示させる画像表示部２０６とを備えている。
【００１４】
超音波探触子３００は、送信回路２０１から送信されたパルスに従って超音波の送信を行うと共に被検体から戻る超音波を受信する静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer）３０１、送信回路２０１からＣＭＵＴ３０１に送信される送波電圧に基づいて超音波の送波タイミングを検知する送信タイミング検知回路３０４、ＣＭＵＴ３０１にＤＣバイアス電圧を供給するＤＣバイアス電源３０２、ＤＣバイアス電源３０２を制御するＤＣバイアス制御回路３０３、ＣＭＵＴ３０１に供給するための電力を蓄える充電コンデンサ３０５、ＣＭＵＴ３０１が受信した受信信号を増幅させる増幅回路３０６、受信信号が増幅回路３０６に至るまでの経路にＤＣバイアス電源からのノイズをブロックするＤＣバイアスブロッキング回路３０７、及び送波電圧に起因するノイズを分離する送受分離回路３０８を備えている。
図２に示すように、ＣＭＵＴ３０１は複数のチャンネルを有しており、チャンネル毎に送信回路２０１が設けられている。
【００１５】
ＣＭＵＴ３０１から超音波信号を送信する場合は以下のように行われる。まず、送信制御回路２０３がＣＭＵＴ３０１のチャンネル毎に、波形、振幅に所定の遅延時間を加えた送信波形を設定する。送信制御回路２０３により形成された送信波形に基づく電圧が送波タイミング信号としてチャンネル毎に送信回路２０１に入力され、送信回路２０１においてこの電圧が増幅されて送波電圧としてＣＭＵＴ３０１の各チャンネルに出力される。これにより、超音波を発生させるための送波電圧がＣＭＵＴ３０１に入力され、ＣＭＵＴ３０１において送波電圧に基づいた超音波が送信される。
【００１６】
ＣＭＵＴ３０１から送信された遅延をもつ超音波送信信号は、被検体内で集束する。この結果、送信超音波は（非集束の場合と比較すると）スポット径が小さく、音圧の高い焦点を形成することができる（ビームフォーミング）。これにより、ＣＭＵＴ３０１の各チャンネルの送信タイミングは数百ナノ秒程度前後する。なお、アレイで構成される超音波探触子を用いる構成では、送信電圧やＤＣバイアスの検知による送信検知の上で、遅延を考慮に入れる必要がある。
【００１７】
ＣＭＵＴ３０１において超音波信号を受信した場合は、チャンネル毎の受信信号が整相（遅延）加算処理される。受信信号は、ＤＣバイアスブロッキング回路３０７及び送受分離回路３０８を経て増幅回路３０６で増幅され、装置本体２００に出力される。装置本体２００に入力された受信信号は、フィルタ２０４及びＡＤ変換器２０５を介して画像表示部２０６に送られ、画像表示部２０６において受信信号に対して所定の信号処理を行う。すなわち、画像表示部２０６において、Ｂモード断層像処理や血流カラーモードあるいはドップラー等の機能に応じた処理を実行し、受信信号をビデオ信号に変換し、ビデオ信号に基づく画像を表示させる。
【００１８】
このような超音波撮像装置においては、図３に示すように、撮像対象である被検体に接触した超音波探触子から走査線（ラスタ）毎に上述した超音波の送受信を行い、所定数の走査線における超音波信号の受信信号に対して信号処理を行うことにより１フレームの画像を取得することができる。
【００１９】
従来技術として、ＣＭＵＴの第一電極と送信回路/受信回路の間にスイッチ素子を設けた超音波撮像装置が開示されている。各走査線における超音波の送受信の際には、ＣＭＵＴ３０１には、ＤＣバイアス電源から継続的に電圧を供給しながら、スイッチを所定の周期で切り替えることで送受信の切り替えを行っていた。ＤＣバイアス電源は継続的に接続されているため、ＤＣバイアス電源のノイズが大きい場合には超音波画像にアーチファクトやノイズが生じてしまう。
【００２０】
たとえば、小型化・低発熱化をはかるためにＤＣバイアス電源にスイッチング電源を使用する場合を考える。スイッチング電源は、たとえばブーストコンバータでは、所定の周期でインダクタに流入する電流を高速に変化させることで、コイルの端子間に誘導起電力を生じ、高電圧を生成できる。別の方式であるチャージポンプでは複数個のキャパシタを並列に接続して充電後、直列に再接続して放電することで高電圧を生成できる。いずれの方式であっても、充電電流の切り替えのために送受信の切り替えとは別にスイッチ素子を設ける。スイッチ素子は送受信周期とは無関係に所定の周期でＯＮ−ＯＦＦを常時繰り返すため、スイッチング周期に応じた周波数帯にノイズ乃至リップルを発生する。
【００２１】
これらのノイズと超音波信号との干渉を避けることは、超音波信号が数キロヘルツから数十メガヘルツの広帯域にわたるために困難であり、低周波化すれば電源の大型化、高周波化すれば変換損失の増大や放射ノイズ規制への抵触が課題となる。結果、干渉を避けることができず、受信信号に混入したノイズによって超音波画像にアーチファクトやノイズが生じてしまう。
【００２２】
このため、本実施形態においては、各走査線における超音波の送受信に際し、ＤＣバイアス電源からＣＭＵＴ３０１への電圧供給を間欠的に行う。ＤＣバイアス電源の動作が停止している間は、ＣＭＵＴ３０１自体に蓄えられた電荷及び充電コンデンサ３０５に蓄えられた電荷によりＣＭＵＴ３０１と充電コンデンサ３０５の間のＶＤＣ電圧を所定の電圧に維持すると共に、ＣＭＵＴ３０１を動作させる。
【００２３】
ＤＣバイアス電源３０２による間欠的な動作は、予め定めた一定周期毎に動作させる、不規則に動作させる、超音波探触子から超音波を送信する間のみ動作させる、超音波探触子における受信信号のレベルが一定値を超える高い値である場合に動作させる、超音波探触子が超音波を受信している間の少なくとも一部の期間のみ停止させる、等種々の方法が考えられる。
【００２４】
ＤＣバイアス電源を間欠的に動作させる場合の一例として、以下、超音波の送信のタイミングに同期させてＤＣバイアス電源を動作させる例について説明する。
超音波の送信タイミングは、送信タイミング検知回路３０４により把握する。すなわち、送信タイミング検知回路３０４は、送信制御回路２０３から送信回路２０１に出力した送波タイミング信号に基づいて超音波の送信タイミングを把握する。
【００２５】
具体的には、図４に示すように、送信タイミング検知回路３０４は、整流器３４１、積分器３４２、コンパレータ３４３及び閾電圧発生器３４４を備えている。送信タイミング検知回路３０４は、入力された基準電圧を閾電圧発生器３４４により降圧させて閾電圧を生成し、送波タイミング信号に基づいて送信回路２０１で生成されたチャンネル毎の送波電圧に所定の演算を加えた結果と比較し、送信タイミングを検知する。送信タイミング検知回路３０４では、整流器３４１及び積分器３４２を経てコンパレータに入力された送波電圧が閾電圧を超えた場合に、コンパレータ３４３によりＤＣバイアス制御回路に対して、ＤＣバイアス電源３０２を動作させるための信号を出力する。
【００２６】
図５のタイミングチャートに示すように、送信タイミング検知回路３０４により、超音波の送信タイミングである場合には、超音波送信がＯＮとなり、ＣＭＵＴ３０１から超音波が送信される。超音波の送信ＯＮの間は、送信電源２０２及びＤＣバイアス電源３０２の動作もＯＮとなっており、ＣＭＵＴ３０１にはバイアス電圧が印加される。その後、超音波の送信がＯＦＦになると、送信電源２０２からの送信電圧はＯＦＦとなるが、ＤＣバイアス電源３０２は超音波受信が開始されるまでの間動作を継続する。
【００２７】
従って、ＣＭＵＴ３０１から超音波が送信され受信に切り替わるまでの間は、図１のＣＭＵＴ３０１と充電コンデンサ３０５との間で検知されるＤＣバイアス電圧（以下、ＶＤＣ電圧）は高い状態が維持される。
【００２８】
ＣＭＵＴ３０１から超音波の受信の開始、すなわち、送信タイミング検知回路３０４において、入力された送波電圧が０である場合に、コンパレータの出力も０となり、ＤＣバイアス電源３０２の動作がＯＦＦとなる。この間、ＣＭＵＴ３０１は、自身が蓄えた電荷又は充電コンデンサ３０５が蓄えた電荷により動作し、ＶＤＣ電圧が徐々に低下する。このような動作を、ラスタ毎に繰り返す。
【００２９】
ここで、ＶＤＣ電圧の低下は主としてプリント基板及び電子部品を介したリーク電流により、ＣＭＵＴ３０１と充電コンデンサ３０５が放電されることにより引き起こされる。ＣＭＵＴ３０１と充電コンデンサ３０５の合計静電容量Ｃ、リーク経路すべてを総合した抵抗値Ｒleakに対し、ＤＣバイアス電源がＯＦＦとなった後の電圧変化は次の式（１）に従う。
【００３０】
【数１】
2020141729.tif 000003
【００３１】
このとき、時定数τ＝Ｒleak・Ｃが送信周期に対して十分長くできれば、受信期間中の感度変動（低下）は無視できる。たとえば、ＶＤＣ＝２５０Vで動作するＣＭＵＴ３０１において、電圧変動５Ｖに対して受信感度は約１ｄｂ低下する。感度低下を１ｄＢ以内にとどめたい場合、受信周期の終了時点でＶＤＣ−Ｖ（ｔ）＜５Ｖを満たすようコンデンサ容量Ｃを適宜設計すればよい。ＣＭＵＴ単独で容量Ｃが充分でない場合には充電コンデンサ３０５を適宜追加してもよい。
【００３２】
このようにＤＣバイアス電源３０２を間欠動作させ、ＤＣバイアス電源３０２が動作していない期間はＣＭＵＴ３０１又は充電コンデンサ３０５に蓄えられた電荷により最低限の電圧を維持しながら超音波の送受信が可能となる一方で、ＤＣバイアス電源３０２の動作している期間が短縮されるのでＤＣバイアス電源に起因したノイズが超音波探触子３００の受信回路に混入しにくくなる。
【００３３】
特に、ＣＭＵＴ３０１において超音波を受信している間にＤＣバイアス電源３０２の動作を停止することで、ＤＣバイアス電源３０２の動作に起因したノイズが生じないため、画像に影響を及ぼすようなノイズが受信信号に重畳されることがない。従って、超音波撮像装置において生成される超音波画像におけるノイズやアーチファクトが低減する。
【００３４】
また、このようにＤＣバイアス電源３０２を間欠動作させることによりノイズが超音波探触子３００の受信回路に混入することを防止するため、ＤＣバイアス電源３０２を装置本体２００内でなく、超音波探触子３００側に設けることができる。すなわち、小型のＤＣバイアス電源３０２を用いることができ、超音波撮像装置の製造コストを低減させることができる。
【００３５】
上記説明においては簡単のため、超音波探触子を構成するｃｈのうち1つに着目してＤＣバイアス電源３０２の動作について説明した。アレイ化された複数のＣＭＵＴ３０１で構成される超音波探触子では、各ｃｈの送信タイミングの差異を考慮する必要がある。各チャンネルの送信タイミングがビームフォーミングにより前後し、また焦点位置の設定により変動する。一方で、送信タイミング検知回路３０４をすべての送信ｃｈ（例えば200ｃｈ程度）に対して独立に設けることは回路サイズが大型化することから避けるべきである。そこで、送信タイミングが時間的に先行する基準ｃｈを1個ないし少数個抽出して送信タイミング検知回路３０４に接続するとともに、閾値電圧と積分器の時定数により適切な遅延を設定し、検知回路３０４に接続されないｃｈが送信を完了したタイミングを算出させることが望ましい。
【００３６】
（第１の実施形態の変形例１）
上述の例では、超音波の送信のタイミングに同期させて、ラスタ毎にＤＣバイアス電源３０２を動作させていたが、必ずしもラスタ毎である必要はない。例えば、図６に示すように、所定ラスタ毎にＤＣバイアス電源３０２を動作させることもできる。
【００３７】
図６の例では、ラスタ２本ごとにＤＣバイアス電源３０２を動作させている。すなわち、送信タイミング検知回路３０４により、１ラスタ目の超音波の送信タイミングであることを検知すると、超音波送信がＯＮとなり、ＣＭＵＴ３０１から超音波が送信され、同時にＤＣバイアス電源３０２の動作もＯＮとなる。超音波の送信ＯＮの間は、送信電源２０２及びＤＣバイアス電源３０２の動作もＯＮとなっているので、ＣＭＵＴ３０１にはバイアス電圧が印加される。その後、超音波の送信が終了すると、送信電源２０２からの送信電圧はＯＦＦとなるが、ＤＣバイス電源３０２は超音波受信が開始されるまでの間動作を継続する。この間は、ＶＤＣ電圧が高電圧のまま維持される。
【００３８】
送信タイミング信号がＯＦＦとなり、その後ＣＭＵＴ３０１から超音波の受信が開始されると、受信開始と同時に、ＤＣバイアス電源３０２の動作がＯＦＦとなる。超音波の受信終了後、２ラスタ目の超音波の送信タイミングであることを検知すると、超音波送信がＯＮとなり、ＣＭＵＴ３０１から超音波が送信され、その後超音波の受信を行う。この間は、ＤＣバイアス電源３０２の動作はＯＦＦのままであり、つまり、１ラスタ目の超音波の送信終了から、３ラスタ目の超音波の送信信号がＯＮとなるまで、ＣＭＵＴ３０１は、自身が蓄えた電荷又は充電コンデンサ３０５が蓄えた電荷により動作する。図６の例では、ＤＣバイアス電源３０２は２ラスタ毎に動作する。
【００３９】
ＤＣバイアス電源３０２を複数ラスタ毎に動作させる場合の動作間隔は、例えば、超音波撮像装置毎に予め定めたり、撮影条件に応じて撮影の度に設定したり、適宜定めることができる。
このように、ＤＣバイアス電源３０２が動作していない期間が長く、すなわち、ＤＣバイアス電源３０２に起因したノイズ等を生じない期間が長いことから、取得する画像においてノイズやアーチファクトを低減させることができる。
【００４０】
（第１の実施形態の変形例２）
また、1フレーム分の超音波の送受信が終了した後、次フレーム分の超音波の送受信が開始されるまでの間であるブランキング中にＤＣバイアス電源３０２を動作させることにより、ＣＭＵＴ３０１及び充電コンデンサ３０５を所望の電圧に維持することができる。
【００４１】
この場合、ブランキング中にのみＤＣバイアス電源３０２を動作させることができる他、超音波の送受信中の何れかのタイミング及びブランキング中に適宜組み合わせて動作させることもできる。例えば、図７に示すように、ＤＣバイアス電源３０２を、超音波の送信に同期させて動作させつつ、さらに、ブランキング中にも動作させることができる。
【００４２】
このように超音波の送信中に加えてブランキング中にもＤＣバイアス電源３０２を動作させるため、ＣＭＵＴ３０１において所望の電圧を維持しやすく、多様な撮像条件に対応することが可能となる。
【００４３】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、超音波探触子３００内に送信タイミング検知回路３０４を設け、ＣＭＵＴ３０１に送信回路２０１から送信される送波電圧に基づいて超音波の送波タイミングを検知して、超音波の送信のタイミングに同期させてＤＣバイアス電源３０２を動作させる例について説明した。
【００４４】
本実施形態においては、送信タイミング検知回路３０４が、ＤＣバイアス電圧を検知し、ＤＣバイアス電圧が予め定めた基準電圧以下となったときにＤＣバイアス電源３０２を動作させる例について説明する。本実施形態に係る超音波撮像装置の概略構成を図８に示す。図８では、送信タイミング検知回路３０４がＤＣバイアス電圧（ＶＤＣ）を検出するように接続されている。その他の各構成は、上述した第１の実施形態に係る超音波撮像装置（図１参照）における各構成と略同一の構成を有するため、同一の符号を付し、その詳細について説明を省略する。
【００４５】
図８に示すように、送信タイミング検知回路３０４は、ＣＭＵＴ３０１と充電コンデンサ３０５の間のＤＣバイアス電圧を検知する。送信タイミング検知回路３０４は、コンパレータ（図示せず）を備え、コンパレータにより、予め定めた基準電圧とＤＣバイアス電圧とを比較して、ＤＣバイアス電圧（ＶＤＣ）が基準電圧を下回った場合に、ＤＣバイアス電圧が基準電圧以下となった直後の超音波の送信時にＤＣバイアス電源３０２を動作させる（図９のタイミングチャート参照）。送信時の検出には、第１の実施形態の送信タイミング検知回路３０４を併用してもよいし、後述の変形例１のようにＶＤＣの電圧変動を用いてもよい。
【００４６】
このように、ＤＣバイアス電源３０２を間欠動作、すなわち、ＤＣバイアス電圧が基準電圧以下となった場合にのみＤＣバイアス電源３０２を動作させることにより、ＤＣバイアス電源の動作が停止している間は、ＣＭＵＴ３０１自体に蓄えられた電荷及び充電コンデンサ３０５に蓄えられた電荷によりＣＭＵＴ３０１と充電コンデンサ３０５の間のＶＤＣ電圧を所定の電圧に維持し、且つＣＭＵＴ３０１を動作させる。これにおり、ＤＣバイアス電源に起因したノイズが超音波探触子３００の受信回路に混入しにくくなり、超音波画像においてノイズやアーチファクトを低減させることができる。
【００４７】
（第２の実施形態の変形例１）
送信タイミング検知回路３０４の動作を変更し、図９に示すようにＤＣバイアス電圧のみを使用して送信電圧検知動作をさせることも可能である。具体的には、送信タイミング検知回路３０４として、ＤＣバイアス電圧を入力にとり、図４に示す整流器３４１、積分器３４２、コンパレータ３４３及び閾電圧発生器３４４を備えた送信タイミング検知回路３０４を使用する構成である。
【００４８】
図１０及び図１１に第２の実施形態の変形例１における送信タイミング検知回路３０４の動作波形を示し、前記変形例１の動作について述べる。前提として、ＣＭＵＴ３０１、ＤＣバイアス電源３０２、充電キャパシタ３０５の接続点の電圧が、送信信号にあわせて変動することを利用する。ＤＣバイアス電源は内部抵抗や出力インピーダンスをもち、また、充電キャパシタ３０５は内部に直列抵抗成分やインダクタンス成分を持つ。
【００４９】
このことから、送信時、送信回路２０１から供給される送信電流は、ＣＭＵＴ３０１を通ってＤＣ電源３０２と充電キャパシタ３０５に流入する。この時、ＤＣ電源３０２ないし充電キャパシタは、瞬間的な電圧変動を吸収することができず、ＶＤＣ端子の電圧は送信電圧に合わせて変動する。
【００５０】
図２に示したように、ＣＭＵＴ３０１の第２端子は複数のｃｈを並列に接続して束ねたのち、ＤＣ電源３０２に接続される。この結果、ＶＤＣの変動波形は複数の送信ｃｈの送信電圧信号からの影響が加算されたものとなる。ビームフォーミングによる遅延があるとき、この電圧変動は最も早いｃｈの送信開始から最も遅いｃｈの送信終了まで継続する。
【００５１】
送信タイミング検知回路３０４は、前記ＶＤＣの変動波形に整流器３４１、積分器３４２の所定の演算を加えた結果と閾電圧とを比較し、送信タイミングを検知する。送信タイミング検知回路３０４では、整流器３４１及び積分器３４２を経てコンパレータに入力されたVDC変動電圧が閾電圧を超えた場合に、コンパレータ３４３によりＤＣバイアス制御回路に対して、ＤＣバイアス電源３０２を動作させるための信号を出力する。
【００５２】
本実施形態の変形例では、ＶＤＣ端子1点の電圧から探触子を構成する全ｃｈの送信期間を検出可能となる。結果、第1の実施形態よりも送信検出回路の規模を削減でき、探触子を小型化できるとともに、充電期間を他の実施形態よりも延長することができることで受信感度の低下を抑制可能である。この特徴から、第２の実施形態に係るＤＣバイアス電圧低下検出と併用するほかに、本変形例１に係る送信タイミング検知回路３０４のみを使用して、第1の実施形態にあたる毎ラスタ事の実施することもできる。
【００５３】
なお、第２の実施形態に係るＤＣバイアス電圧低下検出と併用する場合。リーク電流によるＶＤＣ電圧低下は送信周期と同程度の低周波、送信にともなうＶＤＣ電圧変動波形は送信電圧波形と同程度の高周波となる。そのため、整流器３４１の手前にハイパスフィルタ（図示しない）を追加してＶＤＣ電圧変動の検出精度を向上させることも可能である。
【００５４】
（第３の実施形態）
上述した第１の実施形態では、超音波探触子３００内に送信タイミング検知回路３０４を設け、ＣＭＵＴ３０１に送信回路２０１から送信される送波電圧に基づいて超音波の送波タイミングを検知して、超音波の送信のタイミングに同期させてＤＣバイアス電源を動作させる例について説明した。
【００５５】
本実施形態においては、図１２に示すように、送信タイミング検知回路３０４に代えて、ランダム期間信号発生回路３０９を設ける。ランダム期間信号発生回路３０９は、不規則にＤＣバイアス制御回路にランダム期間信号を出力し、ランダム期間信号に従ってＤＣバイアス電源を動作させる。ランダム期間信号発生回路３０９は、たとえば特許第２９３７９１９号に開示される、シフトレジスタとＸＯＲ回路による疑似乱数発生を用いることができる。
【００５６】
ＤＣバイアス電源３０２を不規則に間欠動作させることにより、ＤＣバイアス電源の動作が停止している間は、ＣＭＵＴ３０１自体に蓄えられた電荷及び充電コンデンサ３０５に蓄えられた電荷によりＣＭＵＴ３０１と充電コンデンサ３０５の間のＶＤＣ電圧を所定の電圧に維持し、且つＣＭＵＴ３０１を動作させる。このようにすることで、ＤＣバイアス電源に起因したノイズが超音波探触子３００の受信回路に混入しにくくなる。
【００５７】
（第４の実施形態）
上述した第１の実施形態では、送信タイミング検知回路３０４、ＤＣバイアス電源３０２及びＤＣバイアス制御回路３０３を超音波探触子内部に設けたが、本実施形態においては、これらを超音波撮像装置の装置本体２００にＤＣ設けた例について説明する。
図１３に示すように、送信タイミング検知回路３０４、ＤＣバイアス電源３０２及びＤＣバイアス制御回路３０３は、装置本体２００に設けられている。
【００５８】
送信タイミング検知回路３０４は、送信制御回路２０３から出力された送信タイミング信号を受け取り、これに基づいてＣＭＵＴ３０１から超音波が送信されるタイミングを把握し、送信制御回路２０３にチャンネル毎の送信タイミングに係る信号を出力する。送信制御回路２０３は送信タイミング信号から把握された送信タイミングに従って、ＤＣバイアス電源３０２を動作させる。ＤＣバイアス電源３０２の動作タイミングは、上述した各実施形態又はその変形例に従って、間欠的に行う。
【００５９】
このように、送信タイミング検知回路３０４、ＤＣバイアス電源３０２及びＤＣバイアス制御回路３０３を装置本体２００に設け、かつ、ＤＣバイアス電源３０２を間欠的に動作させる。これにより、ＤＣバイアス電源の動作が停止している間は、ＣＭＵＴ３０１自体に蓄えられた電荷及び充電コンデンサ３０５に蓄えられた電荷によりＣＭＵＴ３０１と充電コンデンサ３０５の間のＶＤＣ電圧を所定の電圧に維持し、且つＣＭＵＴ３０１を動作させる。
【００６０】
このようにすることで、ＤＣバイアス電源３０２の動作に起因したノイズを超音波探触子３００での超音波の受信信号に重畳させることがなく、ノイズがアーチファクトを低減させた画像を取得することができる。また、ＤＣバイアス電源３０２を装置本体２００に設ける場合には、ＤＣバイアス電源３０２の選択肢が広がり、超音波撮像装置に要求されるスペックに応じてより自由にＤＣバイアス電源を採用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００・・・超音波撮像装置、２００・・・装置本体、２０１・・・送信回路、２０２・・・送信電源、２０３・・・送信制御回路、２０４・・・フィルタ、２０５・・・ＡＤ変換器、２０６・・・画像表示部、３００・・・超音波探触子、３０１・・・ＣＭＵＴ、３０２・・・ＤＣバイアス電源、３０３・・・ＤＣバイアス制御回路、３０４・・・送信タイミング検知回路、３０５・・・充電コンデンサ、３０６・・・増幅回路、３０７・・・ＤＣバイアスブロッキング回路、３０８・・・送受分離回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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