(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各超音波振動子毎に設けられ、送信パルスを生成して超音波振動子に出力する複数の個別送信ユニットと、
前記各個別送信ユニットに対してディレーデータを供給するディレーデータテーブルと、
前記ディレーデータテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続するディレーデータバスと、
前記各個別送信ユニットに対して立上がりデータと立下がりデータとで構成される周波数データを供給する周波数データテーブルと、
前記周波数データテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続する周波数データバスと、
を含み、
前記各個別送信ユニットは、
制御部から出力されたデータが示す振動子の番号と当該個別送信ユニットが担当する振動子の番号とが一致した場合に一致信号を出力する識別回路と、
前記一致信号が出力された場合に前記ディレーデータバスからの前記ディレーデータがセットされ、基本クロックをカウントして前記ディレーデータに従ったタイミングで基礎タイミング信号を出力するディレーカウンタと、
前記一致信号が出力された場合に前記周波数データバスからの前記立上がりデータがセットされ、前記基礎タイミング信号の出力に連動して前記基本クロックのカウントを開始し、前記立上がりデータに従ったタイミングで、立上がり信号を出力する立上がりカウンタと、
前記一致信号が出力された場合に前記周波数データバスからの前記立下がりデータがセットされ、前記立上がり信号の出力に連動して前記基本クロックのカウントを開始し、前記立下がりデータに従ったタイミングで、立下がり信号を出力する立下がりカウンタと、
前記立上がり信号の出力と前記立下がり信号の出力とで規定されるパルス幅を有する送信パルスを発生するパルス発生回路と、
を有することを特徴とする超音波診断装置の送信回路。
【請求項２】
請求項１記載の回路において、
立下がりカウンタ用基本クロックとして、所定周波数のクロック及びそのクロックに対し位相が異なるクロックの内でいずれかを選択するクロック選択回路を有し、
前記選択されたクロックが基本クロックとして前記立下がりカウンタに入力されることを特徴とする超音波診断装置の送信回路。
【請求項３】
請求項１記載の回路において、
前記各個別送信ユニットに対して波数データを供給する波数データテーブルと、
前記波数データテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続する波数データバスと、
前記各個別送信ユニット毎に設けられる回路であって、前記波数データがセットされ、前記送信パルスの個数をカウントしてそのカウント値が前記波数データに一致した時に送信パルスの発生を禁止する波数設定回路と、
を有することを特徴とする超音波診断装置の送信回路。
【請求項４】
各超音波振動子毎に設けられ、送信パルスを生成して超音波振動子に出力する複数の個別送信ユニットと、
前記各個別送信ユニットに対してディレーデータを供給するディレーデータテーブルと、
前記ディレーデータテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続するディレーデータバスと、
前記各個別送信ユニットに対して周波数データを供給する周波数データテーブルと、
前記周波数データテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続する周波数データバスと、
を含み、
前記各個別送信ユニットは、
制御部から出力されたデータが示す振動子の番号と当該個別送信ユニットが担当する振動子の番号とが一致した場合に一致信号を出力する識別回路と、
前記一致信号が出力された場合に前記ディレーデータバスからの前記ディレーデータがセットされ、基本クロックをカウントして前記ディレーデータに従ったタイミングで基礎タイミング信号を出力するディレーカウンタと、
前記一致信号が出力された場合に前記周波数データバスからの前記周波数データがセットされ、前記基礎タイミング信号の出力に連動して前記基本クロックのカウントを開始し、前記周波数データに従ったタイミングで、分周されたタイミング信号を出力する分周カウンタと、
前記分周されたタイミング信号を更に分周し、前記分周されたタイミング信号の出力間隔をパルス幅とする送信パルスを発生するパルス発生回路と、
を有することを特徴とする超音波診断装置の送信回路。
【請求項５】
請求項４記載の回路において、
前記各個別送信ユニットに対して波数データを供給する波数データテーブルと、
前記波数データテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続する波数データバスと、
前記各個別送信ユニット毎に設けられる回路であって、前記波数データがセットされ、前記送信パルスの個数をカウントしてそのカウント値が前記波数データに一致した時に送信パルスの発生を禁止する波数設定回路と、
を有することを特徴とする超音波診断装置の送信回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は超音波診断装置の送信回路、特に送信パルス（バースト波）のディレー量や周波数などを各超音波振動子毎に設定できる送信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置の超音波探触子にはアレイ振動子が配置され、そのアレイ振動子にて形成される超音波ビームが例えばリニア走査又はセクタ走査される。アレイ振動子は、直線状や円弧状に配列された複数の超音波振動子で構成され、各超音波振動子には送信回路から送信パルスが供給される。そして、その電気的な送信パルスが超音波振動子において音響的な超音波パルスに変換され、生体内に送波される。各超音波振動子から送波される超音波の送波タイミングを適宜設定すれば、超音波ビームの電子フォーカスや電子走査を行うことができる。
【０００３】
ところで、生体（人体）の固体差（例えば、脂肪量の差）によって生体内での超音波の伝搬特性（例えば、速度や減衰）が異なることが知られており、超音波の周波数をより細かく設定できれば固体差に適切に対応した超音波診断を行うことができる。また、関心領域の位置や組成などに応じてあるいは診断モードに応じて送信周波数をより細かく設定したいとの要望がある。また、アレイ振動子を構成する各超音波振動子から送波される超音波の周波数などを適宜調整すれば送波ビームの形状を制御することが可能である。
【０００４】
すなわち、各超音波振動子から送波される超音波の周波数、ディレー量、波数などをよりきめ細かく設定できれば、超音波診断精度を向上できる。
【０００５】
なお、特公平３−３４７２７号には、送信パルスを構成するバースト波の波数及び全体形状を各超音波振動子毎に制御することが開示されている。特開平３−２６１４６６号及び特開平３−２６１４６３号には、バースト波の各波のパルス幅及びデューティ比を各超音波振動子毎に制御することが開示されている。特開平４−３００５３０号には、各超音波振動子毎に周波数を制御することが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に列挙した従来例では、超音波の周波数などを自在に詳細に設定するための具体的構成は開示されていない。
【０００７】
周波数の生成に関して、例えばＮ進のカウンタを分周回路として利用することも考えられる。そのカウンタの入力に基本クロックを与えると、カウンタの出力は２の０乗から２のＮ−１乗まで順次増加してＮ個の出力が得られるので、その中から１個を選択してそれをパルスの周波数とするものである。その場合、得られる周波数は基本クロックを２のＮ乗で分周したものに限定され、例えば、基本クロックが５０ＭＨｚでＮ＝６の場合には、パルス周波数として５０ＭＨｚ，２５ＭＨｚ，１２．５ＭＨｚ，６．２５ＭＨｚ，３．１２５ＭＨｚ，１．５６２５ＭＨｚだけしか得られず、超音波振動子固有の周波数帯域内において、きめ細かく周波数を可変することはできない。その一方、基本クロックを多数用意し、異なる基本クロックを選択できるようにすれば、生成される周波数を増加できるが、多数の基本クロックを発生させるための回路が別途必要となり、回路構成が複雑化する。特に、各超音波振動子毎に独立して周波数を設定できるように構成する場合には、回路をできる限り簡易にする必要がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、超音波振動子に供給される駆動信号の周波数をきめ細かく設定でき、その周波数の設定・変更も容易に行える簡易な構成の送信回路を提供することにある。
【０００９】
また、本発明は、各超音波振動子毎に個別的にきめ細かく周波数を設定できる送信回路を実現することを目的とする。
【００１０】
更に、本発明は、周波数の他、ディレー量及び波数を各振動子毎に設定できる送信回路を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、各超音波振動子毎に設けられ、送信パルスを生成して超音波振動子に出力する複数の個別送信ユニットと、前記各個別送信ユニットに対してディレーデータを供給するディレーデータテーブルと、前記ディレーデータテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続するディレーデータバスと、前記各個別送信ユニットに対して立上がりデータと立下がりデータとで構成される周波数データを供給する周波数データテーブルと、前記周波数データテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続する周波数データバスと、を含み、前記各個別送信ユニットは、制御部から出力されたデータが示す振動子の番号と当該個別送信ユニットが担当する振動子の番号とが一致した場合に一致信号を出力する識別回路と、前記一致信号が出力された場合に前記ディレーデータバスからの前記ディレーデータがセットされ、基本クロックをカウントして前記ディレーデータに従ったタイミングで基礎タイミング信号を出力するディレーカウンタと、前記一致信号が出力された場合に前記周波数データバスからの前記立上がりデータがセットされ、前記基礎タイミング信号の出力に連動して前記基本クロックのカウントを開始し、前記立上がりデータに従ったタイミングで、立上がり信号を出力する立上がりカウンタと、前記一致信号が出力された場合に前記周波数データバスからの前記立下がりデータがセットされ、前記立上がり信号の出力に連動して前記基本クロックのカウントを開始し、前記立下がりデータに従ったタイミングで、立下がり信号を出力する立下がりカウンタと、前記立上がり信号の出力と前記立下がり信号の出力とで規定されるパルス幅を有する送信パルスを発生するパルス発生回路と、を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、立下がりカウンタ用基本クロックとして、所定周波数のクロック及びそのクロックに対し位相が異なるクロックの内でいずれかを選択するクロック選択回路を有し、前記選択されたクロックが基本クロックとして前記立下がりカウンタに入力されることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記各個別送信ユニットに対して波数データを供給する波数データテーブルと、前記波数データテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続する波数データバスと、前記各個別送信ユニット毎に設けられる回路であって、前記波数データがセットされ、前記送信パルスの個数をカウントしてそのカウント値が前記波数データに一致した時に送信パルスの発生を禁止する波数設定回路と、を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、各超音波振動子毎に設けられ、送信パルスを生成して超音波振動子に出力する複数の個別送信ユニットと、前記各個別送信ユニットに対してディレーデータを供給するディレーデータテーブルと、前記ディレーデータテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続するディレーデータバスと、前記各個別送信ユニットに対して周波数データを供給する周波数データテーブルと、前記周波数データテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続する周波数データバスと、を含み、前記各個別送信ユニットは、制御部から出力されたデータが示す振動子の番号と当該個別送信ユニットが担当する振動子の番号とが一致した場合に一致信号を出力する識別回路と、前記一致信号が出力された場合に前記ディレーデータバスからの前記ディレーデータがセットされ、基本クロックをカウントして前記ディレーデータに従ったタイミングで基礎タイミング信号を出力するディレーカウンタと、前記一致信号が出力された場合に前記周波数データバスからの前記周波数データがセットされ、前記基礎タイミング信号の出力に連動して前記基本クロックのカウントを開始し、前記周波数データに従ったタイミングで、分周されたタイミング信号を出力する分周カウンタと、前記分周されたタイミング信号を更に分周し、前記分周されたタイミング信号の出力間隔をパルス幅とする送信パルスを発生するパルス発生回路と、を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記各個別送信ユニットに対して波数データを供給する波数データテーブルと、前記波数データテーブルと前記複数の個別送信ユニットとを接続する波数データバスと、前記各個別送信ユニット毎に設けられる回路であって、前記波数データがセットされ、前記送信パルスの個数をカウントしてそのカウント値が前記波数データに一致した時に送信パルスの発生を禁止する波数設定回路と、を有することを特徴とする。
【００１８】
【作用】
上記構成によれば、ディレーカウンタには予めディレーデータがセットされ、基本クロックのカウント値がそれに一致した時に（ダウンカウンタの場合）、基礎タイミング信号が出力される。ここで、ディレーデータは、電子フォーカスや電子走査を行う際に各超音波振動子に対して定められるディレー量に相当するものである。但し、本発明の好適な態様では、本来のディレー量から立上がりデータを引いたものとしてディレーデータが定義される。これについては後述する。
【００１９】
基礎タイミング信号が出力されると、立上がりデータがセットされた立上がりカウンタが基本クロックのカウントを開始する。そして、そのカウント値が立上がりデータに一致した場合に（ダウンカウンタの場合）、立上がり信号を出力する。この立上がりカウンタは、超音波振動子に供給するバースト波を構成する送信パルスの立上がりタイミングを設定するためのカウンタである。立上がり信号はその立上がりカウンタのキャリー（ＣＲＹ）信号（桁上がり信号）として出力される。
【００２０】
ここで、立上がりデータは、送信パルスと送信パルスとの間の期間を定めるものであり、一方、最初の送信パルス以前においては前記ディレーデータに付加されてトータルのディレー量を定めるものである。
【００２１】
立上がり信号の出力に連動して、立下がりデータがセットされた立下がりカウンタが基本クロックのカウントを開始する。そして、そのカウント値が立下がりデータに一致した場合に（ダウンカウンタの場合）、立下がり信号が出力される。この立上がりカウンタは、送信パルスのパルス立下がりタイミングを設定するためのものであり、立下がりデータはパルス幅を設定するものである。
【００２２】
すなわち、上述の立上がりデータ及び立下がりデータによって送信パルス、すなわちバースト波の各波の周期（周波数）及びデューティー比が設定される。そして、パルス発生回路は、立上がり信号と立下がり信号とで規定されるパルス幅及び周期をもった送信パルスを発生する。
【００２３】
本発明では、立上がりカウンタ及び立下がりカウンタを利用して送信パルスが形成されているので、送信パルスの周期やパルス幅などの設定を極めて容易に行うことができる。また、基本クロックの周期を単位として送信パルスの周期やデューティー比をきめ細かく設定することができる。これはディレーカウンタにおいても同様であり、ディレー量の設定を容易に行うことができ、かつきめ細かくディレー量を設定できる。
【００２４】
また、上記構成によれば、各超音波振動子毎に個別送信ユニットが設けられ、その個別送信ユニットによって各超音波振動子毎に送信パルスのディレー量及び周波数を任意に設定することができる。各個別送信ユニットに対して、ディレーデータテーブルからディレーデータが供給され、また立上がりデータテーブル及び立下がりデータテーブルから、それぞれ立上がりデータ及び立下がりデータが供給される。上述したようにこれらの立上がりデータ及び立下がりデータは送信パルスの周期やパルス幅を規定するものであり、周波数データとしての意義を有する。
【００２５】
各個別送信ユニットにおいては、ディレーデータがセットされたディレーカウンタによって基本クロックがカウントされ、ディレーデータに従ったタイミングで基礎タイミング信号が出力される。
【００２６】
この基礎タイミング信号の出力に連動して、立上がりデータがセットされた立上がりカウンタが基本クロックのカウントを開始し、立上がりデータに従ったタイミングで立上がり信号を出力する。
【００２７】
この立上がり信号の出力に連動して、立下がりデータがセットされた立下がりカウンタが基本クロックのカウントを開始し、立下がりデータに従ったタイミングで立下がり信号を出力する。
【００２８】
そして、パルス発生回路は、立上がり信号の出力と立下がり信号の出力とで規定される送信パルスを発生し、これを担当する超音波振動子へ出力する。
【００２９】
なお、超音波振動子側では、複数の送信パルスの集合体であるバースト波が供給されると、その信号が増幅された後に超音波振動子に対して供給され、これにより超音波が送波される。
【００３０】
上記の構成では、各データテーブルに格納された内容を書き換えるだけで各超音波振動子から送波される超音波のディレー量や周波数を容易に変更することができる。勿論、各データテーブル内に複数のテーブルを格納しておき、適宜そのデータテーブルから出力されるデータの内容を変更することもできる。また、そのデータを演算部から直接得ることもできる。
【００３１】
本発明では、基本的に単一の基本クロックを利用して各カウンタを動作させることができるので、多数の基本クロックを必要としない。また各超音波振動子間において同期をとることができるので各振動子において異なる周波数で送信を行っても時間的に正確な制御を実現できる。
【００３２】
本発明においては、このように各超音波振動子毎に個別送信ユニットを設けた場合においても基本的に単一の基本クロックで各カウンタを動作させることができるが、請求項２記載のように、互いに位相が異なる複数のクロックを用意し、そのうちのいずれかのクロックを基本クロックとして立下がりカウンタの入力に与えてもよい。このような構成によれば、送信パルスのパルス幅をより細かく設定できる。
【００３３】
請求項３記載の構成によれば、送信パルスのディレー量及び周波数の他、その波数も設定することができる。その場合、波数データテーブルから波数データを波数設定回路に供給して、所望の数だけ超音波パルスが出力されるように構成する。勿論、波数データはバースト波を構成する波の数を表すものである。
【００３４】
請求項４記載の構成によれば、ディレーデータがセットされたディレーカウンタが基本クロックをカウントし、そのカウント値がディレーデータに一致した場合に基礎タイミング信号を出力する。
【００３５】
この基礎タイミング信号の出力に連動して、周波数データがセットされた分周カウンタが基本クロックをカウントする。そして周波数データに従ったタイミングで、分周されたタイミング信号（反転タイミング信号）が出力される。ここで、分周されたタイミング信号は、送信パルスの立上がりタイミング及び立下がりタイミングの両者を示すものである。そして、パルス発生回路は、その分周されたタイミング信号の出力間隔で規定されるパルス幅を有する送信パルスを発生する。すなわち、パルス発生回路は、分周カウンタから出力される分周されたタイミング信号の周波数をさらに半分にした周波数を持つ送信パルスを発生する。
【００３６】
このような構成によれば、分周カウンタに対して周波数データをセットするだけで所望の周波数の送信パルスを形成できる。また、基本クロックを単位としてきめ細かく周波数の設定を行うことができる。さらに、ディレーカウンタ及び分周カウンタでクロックを共用できるので両カウンタの同期を図ることができる。
【００３７】
請求項４記載の構成によれば、各超音波振動子毎に送信ユニットが設けられ、その送信ユニットにはディレーデータテーブルからのディレーデータと、周波数データテーブルからの周波数データと、が供給される。
【００３８】
そして、個別送信ユニットにおいては、ディレーデータがセットされたディレーカウンタが基本クロックをカウントしてディレーデータに従ったタイミングで基礎タイミング信号を出力する。この基礎タイミング信号の出力に連動して、周波数データがセットされた分周カウンタが基本クロックのカウントを開始し、そのカウント値が周波数データに一致した場合に反転タイミング信号を出力する。パルス発生回路は、その反転タイミング信号の出力間隔をパルス幅とする送信パルスを発生する。
【００３９】
請求項５記載の構成によれば、波数データテーブルから波数設定回路に波数データが供給され、その波数設定回路によってバースト波を構成する波の数が設定される。
【００４０】
以上のように、本発明によれば、各カウンタに入力される基本クロックを共通にでき、またカウンタのキャリー信号をタイミング信号として利用したので、回路をそれほど複雑にすることなく自在に送信パルスの周波数などの設定を行うことができる。また、基本クロックが共通とされた結果、各個別送信ユニット間において同期をとることができ、時間的に正確な制御、例えば位相合成などを実現することができる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
【００４２】
図１には、本発明に係る送信回路の全体構成が示されている。各超音波振動子毎に送信パルスのディレー量、周波数及び波数を設定するために、本実施例では超音波振動素子数と同数の個別送信ユニット１０が設けられている。各個別送信ユニット１０には基本クロック１２が供給されている。個別送信ユニット１０は、大別して、ディレー設定回路１４、パルス形成回路１６及び波数設定回路１８で構成される。
【００４３】
ディレーデータテーブル２０は、各個別送信ユニット１０に供給するディレーデータを格納したテーブルであり、例えばＲＯＭなどのメモリで構成される。ディレーデータテーブル２０と各個別送信ユニット１０のディレー設定回路１４とはデータバス２２により接続されている。
【００４４】
周波数データテーブル２４は、各個別送信ユニットに供給する周波数データを格納したものであり、その周波数データテーブル２４と各個別送信ユニット１０のパルス形成回路１６とはデータバス２６によって接続されている。
【００４５】
波数データテーブル２８は、送信パルスの数、すなわちバースト波を構成する波の数を示す波数データを格納したテーブルであり、その波数データテーブル２８は各個別送信ユニット１０の波数設定回路１８に対してデータバス３０によって接続される。なお、この実施例では、説明簡略化のため、それぞれの個別送信ユニット１０に対して同一の内容を有する波数データが供給されている。勿論、各個別送信ユニット１０毎に異なる波数データを供給して、各超音波振動子から送波される超音波の波数を互いに異ならせてもよい。
【００４６】
図２には、図１に示したパルス形成回路１６の主要部の構成が示されている。カウンタ３２は、立上がりタイミングを設定するためのカウンタであり、ディレー設定回路１４から基礎タイミング信号Ｓ１が入力される。また、周波数データとして立上がりタイミングを示すデータが入力され、さらに基本クロック１２が入力されている。
【００４７】
一方、カウンタ３４は立下がりタイミングを設定するためのカウンタであり、周波数データとして立下がりタイミングを示すデータが入力され、また基本クロック１２が入力されている。カウンタ３２及びカウンタ３４にそれぞれ周波数データがプリセットされている状態において、ディレー設定回路１４から基礎タイミング信号Ｓ１が入力されると、カウンタ３２は基本クロック１２をカウントし、そのカウント値が周波数データとしての立上がりデータに一致した時点で（実際にはダウンカウントによる値が０になった時点で）桁上がり信号、すなわちキャリー信号Ｓ２を出力する。図２には示されていないが、この信号Ｓ２が出力されるとカウンタ３４が基本クロックのカウントを開始し、そのカウント値が周波数データとしての立下がりデータに一致した時点でカウンタ４から桁上がり信号であるキャリー信号Ｓ４が出力される。パルス発生回路３６は、これら２つの信号Ｓ２及びＳ４を受け入れ、信号Ｓ２のタイミングでパルスを立ち上げ、信号Ｓ４のタイミングでパルスを立ち下げる。すなわち信号Ｓ２及びＳ４で規定されるパルス幅をもった送信パルスＳ３を発生する。この送信パルスＳ３は図１に示した波数発生回路１８に送られる。
【００４８】
なお、図２には示されていないが、この送信パルスＳ３が出力された場合、カウンタ３２及びカウンタ３４が再度カウントを開始し、上述同様の過程を経て、パルス発生回路３６から２番目の送信パルスＳ３が出力される。波数発生回路１８によるパルス発生禁止が指令されるまで、この送信パルスの発生が継続的に行われ、所定の波数を持ったバースト波が構成される。
【００４９】
このように、２つのカウンタ３２及び３４に所定のデータをセットしておけば、任意の周波数及びパルス幅をもった送信パルスを簡単に形成することができ、その設定及び変更も容易である。
【００５０】
次に、図３には、図１に示した個別送信ユニット１０の具体的な構成が示されている。図３において、この個別送信ユニットは、上述したようにディレー設定回路１４、パルス形成回路１６及び波数設定回路１８を含み、更にこの実施例では識別回路３８及びクロック選択回路４０が設けられている。以下、具体的に説明する。
【００５１】
図３において、識別回路３８は、一致判定用ＩＣ４４で構成され、そのＩＣ４４の一方の入力部には当該個別送信ユニット１０が担当する振動子の番号を示すデータ３９が入力設定されている。ＩＣ４４の他方の入力部には図示されていない制御部から出力された振動子番号データ４２が入力されており、ＩＣ４４は、２つの入力部のデータが相互に一致した場合に、一致信号１００を出力する。この一致信号１００は、ディレー設定回路１４及びパルス形成回路１６に送られている。ディレー設定回路１４において、ディレーデータのラッチを行うラッチ回路４６には、ディレーデータが入力されており、ラッチ回路４６は一致信号１００が入力された時に、そのディレーデータをラッチする。そして、そのディレーデータは、カウンタ４８及びカウンタ５０に入力される。本実施例では、ディレーデータが８ビットで構成され、そのうちの４ビットがカウンタ４８に入力され、残りの４ビットがカウンタ５０に入力されている。勿論、カウンタ４８及び５０の代りに８ビットカウンタを設けてもよい。カウンタ４８及び５０によってディレーカウンタ５１が構成されている。
【００５２】
カウンタ４８では、ディレーデータのプリセット後、基本クロック１２がカウントされ、そのカウント値がディレーデータに一致した時に、ＣＲＹ（キャリー）信号が出力され、そのＣＲＹ信号がカウンタ５０に入力される。カウンタ５０では、ディレーデータがプリセットされた状態において、カウンタ４８からのＣＲＹ信号が入力されると、基本クロック１２をカウントし、そのカウント値がディレーデータに一致した時点でＣＲＹ信号を出力する。このカウンタ５０から出力されたＣＲＹ信号はゲート回路５２を介してＦＦ（フリップフロップ）回路５４に入力され、基本クロックに同期してＦＦ回路５４の出力Ｑがハイになる。すなわち基礎タイミング信号Ｓ１が出力される。なお、この基礎タイミング信号Ｓ１はゲート回路５２に帰還されており、このゲート回路５２の作用によりＦＦ回路５４の出力Ｑはハイに維持される。
【００５３】
パルス形成回路１６において、ラッチ回路５６は、上述した一致信号１００の入力と同時に、周波数データをラッチする。本実施例では、周波数データは８ビットで構成され、そのうちの１ビットが分岐してクロック選択回路４０に入力されている。
【００５４】
パルス形成回路１６において、カウンタ３２は上述したように立上がりタイミングを設定するためのカウンタであり、カウンタ３４は上述したように立下がりタイミングを設定するためのカウンタである。８ビットの周波数データのうち４ビットがカウンタ３２に入力され、残りの４ビットがカウンタ３４に入力されている。カウンタ３２は、基礎タイミング信号Ｓ１が入力された場合、基本クロック１２のカウントを開始し、そのカウント値がプリセットされた周波数データ（立上がりデータ）に一致した時点でＣＲＹ信号（Ｓ２）を出力する。この信号はパルス発生回路３６において、ゲート回路５８、６０及び６２を介してＦＦ回路６４に入力されている。前記の信号Ｓ２がＦＦ回路６４に入力されると、その出力Ｑがハイになり、すなわちパルスの立上がりが形成される。その出力Ｑがハイの状態において、信号Ｓ３がゲート回路５８に帰還され、その出力Ｑのハイ状態は維持される。送信パルスである信号Ｓ３は、上述したように、担当する超音波振動子へトリガ信号として出力され、その信号が増幅された後超音波振動子が駆動される。ＦＦ回路６４の出力Ｑ（バー）は信号Ｓ５として波数設定回路１８に入力されている。波数設定回路１８の作用により、ゲート回路６２の入力信号であるＳ７は通常ハイ状態とされ、所定の数のパルスが形成された後、その信号Ｓ７がローに反転される。
【００５５】
一方、ＦＦ回路６４の出力である信号Ｓ３は帰還してカウンタ３４に入力されている。カウンタ３４は、信号Ｓ３の入力により基本クロック１２のカウントを開始し、そのカウント値がプリセットされた周波数データ（立下がりデータ）と一致した時点でＣＲＹ信号（Ｓ４）を出力する。この信号Ｓ４はＦＦ回路６６に入力され、この入力により、ＦＦ回路６６からゲート回路６２に入力される信号１０２がローになる。すなわち、ＦＦ回路６４の入力がローになる結果、その出力である出力端子Ｑがローになり、送信パルスの立下がりが形成される。信号１０２はゲート回路６８を介してカウンタ３２及びカウンタ３４のロード（ＬＤ）端子に入力されており、この信号１０２がカウンタ３２及びカウンタ３４に入力されるとそれぞれのカウンタは再度カウントを開始する。すなわち上述したパルス形成が繰り返し実行される。
【００５６】
ここで、クロック選択回路４０について説明する。クロック選択回路４０は、カウンタ３４に入力される基本クロックを選択するものであり、具体的には、セレクタ７０には通常の基本クロック１２の他、その基本クロックを半周期シフトさせたすなわち反転させたクロック１２Ａが入力されている。セレクタ７０は、周波数データのうちの１ビットが入力されるゲート回路７２の作用に従ってクロック１２またはクロック１２Ａを選択する。本実施例では、このような２つのクロック１２及び１２Ａを用いることにより、カウンタ３４により作成される周期刻みをさらに２倍に増加させることができ、すなわちクロック１２のみにより作成される周期の半分の周期を生成できる。従って、よりきめ細かくパルス幅を設定できる。本実施例では、反転されたクロック１２Ａを用いたが、さらに、４分の１周期ずれた基本クロックをさらに設けてもよい。
【００５７】
なお、クロック選択回路４０におけるゲート回路７２は、ＦＦ回路６４から出力される送信パルスのＨｉｇｈ状態とＬｏｗ状態とで、クロックの位相を切り替えることによって、位相の違いによるパルス幅のより細かい設定を可能にするものである。
【００５８】
波数設定回路１８において、カウンタ７４には、波数データテーブル２８から供給された波数データが入力設定される。このカウンタ７４は、ＦＦ回路６４の反転出力である信号Ｓ５をクロックとしてそれをカウントし、カウント値が波数データに一致した場合にＣＲＹ信号（Ｓ６）を出力する。この信号Ｓ６は、ＦＦ回路７６に入力され、その出力端子Ｑ（バー）から出力されている信号Ｓ７をハイからローに反転させる。これによって、パルス発生回路３６におけるパルス発生がゲート回路６２によって禁止されることになる。
【００５９】
なお、通常のカウンタ用ＩＣを使用する場合、ＬＯＡＤ／信号がアクティブのうちにクロックが一発以上入力されないとデータがロードされないため、ＦＦ回路７８，８０で、ＦＦ回路６４のＱ又はＱ（バー）の立上がり時にＬＯＡＤ／信号をアクティブに保っている。
【００６０】
以上の実施例では、各個別送信ユニット１０において、同一の波数データが入力され、これにより各超音波振動子において超音波振動子の送信パルスの数が同一であったが、例えばラッチ回路４６と同様の回路をカウンタ７４の前段に設けることにより各超音波振動子毎に異なる波数を設定することもできる。図３においては、説明簡略化のため、そのようなカウンタ７４の前段に設けられるラッチ回路につき図示省略されている。
【００６１】
図４には、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の動作タイミングが示されている。図４を用いて、特にパルス形成回路１６の動作について説明する。
【００６２】
図４のＴ１で示すように、基礎タイミング信号Ｓ１がハイになると、カウンタ３２が基本クロックのカウントを開始し、そのカウント値が周波数データとしての立上がりデータに一致した時点で、図４にＴ２で示すようにカウンタ３２の出力Ｓ２がハイになる。これによってＦＦ回路６４の出力Ｓ３が図４のＴ３に示すようにハイになり送信パルスの立上がりが形成される。この信号Ｓ３の立上がりに連動してカウンタ３４が基本クロックのカウントを開始し、そのカウント値が周波数データである立下がりデータに一致した時点でカウンタ３４の出力信号Ｓ４が図４のＴ４で示されるようにハイになる。これにより、ＦＦ回路６２の出力１０２がハイからローに変化し、その結果、ゲート回路６０の出力がハイからローに変化して、ＦＦ回路の出力Ｓ３が図４のＴ５で示されるようにハイからローに変化する。すなわち、送信パルスの立下がりが形成される。上述のように、信号１０２は、ゲート回路６８を介してカウンタ３２及びカウンタ３４のロード端子（ＬＤ）に入力されており、２つのカウンタは再び周波数データをロードして新たなカウントを始める。そして、上述同様の工程が繰り返されて送信パルスが形成され。
【００６３】
図５には、そのような複数の送信パルスの形成が示されており、図５において、信号Ｓ３と信号Ｓ５は互いに反転関係にある。カウンタ７４は、信号Ｓ５をカウントし、そのカウント値が波数データで示される値に一致した時点で信号Ｓ６がハイになる。その結果、ＦＦ回路７６の作用により信号Ｓ７がハイからローに変化し、その結果、ゲート回路６２によってパルスの発生が禁止される。
【００６４】
次に、パルス形成回路１６の他の実施例について説明する。
【００６５】
図６には、パルス形成回路１６の他の実施例が示されており、そのカウンタ８２には、図２に示したカウンタ３２と同様にディレー設定回路から基礎タイミング信号である信号Ｓ１が入力されている。カウンタ８２は、この信号Ｓ１が入力されてから基本クロック１２のカウントを開始し、このカウント値がプリセットされた周波数データに一致した時点でＣＲＹ信号（Ｓ８）を出力する。この信号Ｓ８は、カウンタ８２自身のロード端子に入力されており、再び基本クロックのカウントが開始され、カウンタ８２の出力信号Ｓ８にパルスが連続的に現れることになる。ここで、その信号Ｓ８の周期は基本クロックを分周したものに相当し、パルス発生回路８４では各パルス間隔を半周期とする送信パルスを形成する。すなわち信号Ｓ８の周波数を２分の１に分周した周波数の送信パルスを形成する。
【００６６】
図７には、図６に示したパルス形成回路１６を含む個別送信ユニットの具体的な構成が示されている。なお、図３に示した構成と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６７】
図７において、パルス形成回路１６に設けられたラッチ回路８６は、識別回路３８から出力された一致信号１００の入力により周波数データをラッチする。そしてそのラッチされた周波数データは、分周を行うカウンタ８２に入力される。このカウンタ８２は、ディレー設定回路１４から出力された基礎タイミング信号である信号Ｓ１の入力により基本クロック１２のカウントを開始し、そのカウント値が周波数データに一致した時点でＣＲＹ信号（Ｓ８）を出力する。そして、その信号がパルス発生回路８４に入力される。ここで、パルス発生回路８４は、基本クロックに対するカウンタ８２の分周結果をさらに２分１に分周するものであり、ゲート回路９２には信号Ｓ８が入力され、ゲート回路９０には信号Ｓ８をインバータ８８によって反転した信号が入力されている。それらゲート回路９０及び９２の出力はゲート回路９４に入力され、その出力がＦＦ回路９６に入力されている。ＦＦ回路９６の出力Ｑ（Ｓ１０）は、ゲート回路９０の他方の入力に帰還されており、また、ＦＦ回路９６の出力Ｑ（バー）はゲート回路９２の他方の入力に帰還されている。このような構成により、信号Ｓ８に現れる各パルスのタイミングでＦＦ回路９６の出力Ｑ及びＱ（バー）が交互に反転することになり、結果としてデューティー比が５０％の送信パルス（Ｓ１０）が超音波振動子に供給されることになる。
【００６８】
なお、インバータ８８の出力はゲート回路１０１を介してカウンタ８２のロード端子に信号Ｓ９として供給されており、その信号Ｓ９がカウンタ８２に入力されると、カウンタ８２は再び周波数データをロードして基本クロックのカウントを再度行う。
【００６９】
パルス発生回路８４のＦＦ回路９６から出力されたＱ（バー）信号は、波数設定回路１８のカウンタ７４にクロックとして入力されており、図３に示したカウンタ７４と同様に、このカウンタ７４もそのＱ（バー）信号をカウントして、そのカウント値がプリセットされた波数データに一致した時点でＣＲＹ信号を出力し、これによってＦＦ回路７６からＦＦ回路９６に向けてクリア信号が出力される。これによって送信パルスの出力が禁止される。
【００７０】
図８には、信号Ｓ８、信号Ｓ９及び信号Ｓ１０の動作タイミングが示されている。上述したように、信号Ｓがカウンタ８２に入力されると、基本クロック１２がカウントされ、そのカウント値が周波数データに一致した時点で信号Ｓ８にパルスが出力される。このパルスの出力により、カウンタ８２のロード端子には信号Ｓ９のパルスが入力され、カウンタ８２は再び基本クロックのカウントを開始する。このような過程が繰り返され、信号Ｓ２として基本クロックを一定の割合で分周した周期でパルスが連続的に出力される。これにより、パルス発生回路８４は、その信号Ｓ８のパルス周期をパルス幅とする送信パルスＳ１０を形成する。
【００７１】
この実施例によれば、立下がりカウンタを用いることがなく送信パルスの形成を行うことができる。勿論、図３に示した実施例同様に、カウンタを利用して送信パルスの周波数やディレー量などをきめ細かく設定することができる。また、その設定や変更も容易である。さらに、各個別送信ユニットにおいて共通の基本クロックがカウントされるため、複数の周波数で送信したときでも各ユニット間における同期を確立させることができ、精度の良い電子フォーカスや位相合成などを実現できる。
【００７２】
本実施例における基本クロックとしては、形成される超音波パルスの周波数よりも十分高い周波数を有することが必要とされ、例えば５０ＭＨｚなどの周波数に設定する。
【００７３】
所望の送信パルスの周期をＴＰとし、基本クロックの周期をＣＰとし、最大のディレー量をＤＭＡＸとした場合、ディレー用カウンタの条件としては、ビット数ＢＤが２＾ＢＤ＞（ＤＭＡＸ／ＣＰ）を満足するＢＤビットのプリセット機能付きカウンタを用いればよい。また、立上がりカウンタ３２及び立下がりカウンタ３４としては、ビット数ＢＴが２＾ＢＴ＞（ＴＰ／ＣＰ）の条件を満たすＢＴビットのプリセット機能付きカウンタを用いればよい。これは図６に示したカウンタ８２の場合も同様である。図１に示した各データテーブルは、例えばＲＯＭやＲＡＭなどで構成することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超音波振動子に供給される駆動信号の周波数をきめ細かく設定でき、その周波数の設定・変更も容易に行うことができる簡易な構成の送信回路を構成することができる。また、本発明によれば、各超音波振動子毎に個別的に周波数、ディレー量及び波数を設定できる送信回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の送信回路の全体構成を示すブロック図である。
【図２】パルス形成回路の第１実施例を示す概略構成図である。
【図３】パルス形成回路の第１実施例の具体的な構成を示す回路図である。
【図４】図３に示す各信号のタイミングチャートである。
【図５】図３に示す各信号のタイミングチャートである。
【図６】パルス形成回路の第２実施例を示す概略構成図である。
【図７】パルス形成回路の第２実施例の具体的な構成を示す回路図である。
【図８】図７に示す各信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０  個別送信ユニット、１２  基本クロック、１４  ディレー設定回路、１６  パルス形成回路、１８  波数設定回路、２０  ディレーデータテーブル、２４  周波数データテーブル、２８  波数データテーブル。
【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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