(57)【要約】【課題】超音波を受け取るように構成された超音波トランスデューサを含む超音波プローブ内の受信回路を提供する。【解決手段】受信回路は、超音波トランスデューサで受け取ったエコー信号を増幅する増幅ユニットを含む。増幅ユニットは、電流出力増幅器を含む。受信回路は更に、増幅ユニットの出力信号に遅延時間を与えるように構成された遅延ユニットを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を受け取るための超音波トランスデューサで受け取ったエコー信号を増幅する増幅ユニットと、
前記増幅ユニットの出力信号に遅延時間を与える遅延ユニットと、を含んでいる受信回路であって、
当該受信回路は、超音波トランスデューサを含む超音波プローブ内に設けられ、且つ前記増幅ユニットが電流出力増幅器で構成されていることを特徴とする、受信回路。
【請求項２】
前記遅延ユニットは、
前記電流出力増幅器の出力電流を集積するコンデンサと、
前記コンデンサに前記出力電流を書き込む書込みスイッチと、
前記コンデンサから電荷を読み出す読出しスイッチと、
を含んでいる、請求項１記載の受信回路。
【請求項３】
前記コンデンサは、前記書込みスイッチがオンである間に前記出力電流で充電される、請求項２記載の受信回路。
【請求項４】
前記遅延ユニットは、前記複数のコンデンサと、複数の書込みスイッチ及び読出しスイッチとを含んでおり、これらのコンデンサ、書込みスイッチ及び読出しスイッチが並列回路を形成している、請求項２記載の受信回路。
【請求項５】
前記複数の書込みスイッチの任意の１つがターンオンされたとき、他の書込みスイッチがターンオフされ、その場合、前記電流出力増幅器が、オン状態にある前記書込みスイッチを介して前記複数のコンデンサのいずれかに接続される、請求項４記載の受信回路。
【請求項６】
前記書込みスイッチ及び／又は前記読出しスイッチのオン時間が調節可能である、請求項２記載の受信回路。
【請求項７】
前記遅延時間は、前記書込みスイッチがターンオフされ時から、前記読出しスイッチがターンオンされされるまでの時間である、請求項２記載の受信回路。
【請求項８】
前記コンデンサの静電容量が、超音波プローブと超音波画像表示装置の装置主ユニットとの間を接続するケーブルの静電容量よりも小さい、 請求項２記載の受信回路。
【請求項９】
前記読出しスイッチより後の段に能動電荷増幅器回路が設けられている、請求項２記載の受信回路。
【請求項１０】
前記書込みスイッチの一方の端部が前記電流出力増幅器に接続され且つ該スイッチの他方の端部が前記コンデンサの一方の端部に接続され、また前記コンデンサの他方の端部がアースに接続され、また前記読出しスイッチの一方の端部が前記コンデンサの前記一方の端部に接続され且つ該スイッチの他方の端部が出力線路に接続されている、請求項２記載の受信回路。
【請求項１１】
前記書込みスイッチが、同期してターンオン及びターンオフされる第１及び第２のスイッチを含み、また前記読出しスイッチが、同期してターンオン及びターンオフされる第３及び第４のスイッチを含み、また前記第１のスイッチの一方の端部が前記電流出力増幅器の出力側の第１の端子に接続され、且つ前記第１のスイッチの他方の端部が前記コンデンサの一方の端部に接続され、また前記第２のスイッチの一方の端部が前記コンデンサの他方の端部に接続され、且つ前記第２のスイッチの他方の端部が前記電流出力増幅器の出力側の第２の端子に接続され、また前記第３のスイッチの一方の端部が前記コンデンサの前記一方の端部に接続され、且つ前記第３のスイッチの他方の端部が出力線路に接続され、また前記第４のスイッチの一方の端部が前記コンデンサの前記他方の端部に接続され、且つ前記第４のスイッチの他方の端部がアースに接続されている、請求項２記載の受信回路。
【請求項１２】
前記遅延ユニットの出力電流が前記遅延ユニットからの出力線路において加算される、請求項１記載の受信回路。
【請求項１３】
前記遅延ユニットが各々の超音波トランスデューサについて設けられている、請求項１記載の受信回路。
【請求項１４】
前記遅延ユニットが複数のチャンネル内の超音波トランスデューサに対して共通に設けられている、請求項１記載の受信回路。
【請求項１５】
前記遅延ユニットが全てのチャンネル内の超音波トランスデューサに対して共通に単独に設けられている、請求項１４記載の受信回路。
【請求項１６】
複数の前記遅延ユニットが全てのチャンネルの内の幾分かのチャンネル内の超音波トランスデューサに対して共通に設けられている、請求項１４記載の受信回路。
【請求項１７】
複数の前記増幅ユニットからの複数の出力電流が前記遅延ユニット内で又は前記遅延ユニットからの出力線路において加算される、請求項１４記載の受信回路。
【請求項１８】
前記電流出力増幅器が、電圧信号である入力信号を増幅し、該入力信号を電流信号に変換して該電流信号を出力するＶ／Ｉ増幅器と、電流信号である入力信号を増幅して、電流信号を出力するＩ／Ｉ増幅器との内のいずれかである、請求項１記載の受信回路。
【請求項１９】
請求項１記載の受信回路を備えた超音波プローブ。
【請求項２０】
請求項１９記載の超音波プローブを備えた超音波画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波エコー信号を増幅する増幅ユニットと、該増幅ユニットの出力信号に所定の遅延時間を与える遅延ユニットとを含む受信回路に関するものであり、また更に該受信回路を備えている超音波プローブ及び超音波画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波画像表示装置では、超音波が超音波プローブ内に設けられた複数の超音波トランスデューサから送信され、またエコー信号が各超音波トランスデューサで受信される。各超音波トランスデューサで受信されたエコー信号は、受信回路に入力され、該回路で位相調整されて加算される。結果として、１つの受信ビームが形成される。
【０００３】
受信回路において、エコー信号は、各超音波トランスデューサに設けられた増幅ユニットで増幅される。各増幅ユニットの出力信号に対して、遅延ユニットで所定の遅延が与えられ、次いで加算ユニットで加算が遂行される。（例えば、日本国特許出願公開第２０１０−６８９５７号を参照されたい。）
各々の上記の増幅ユニットは、通常、電圧を出力する電圧増幅器を含む。しかしながら、電圧増幅器が使用されるとき、電圧増幅器より後の段に緩衝増幅器が必要になり、それによるエネルギ損失に起因して熱が発生される。
【０００４】
電圧増幅器が使用されるとき、上記の緩衝増幅器に加えて、出力信号を加算するための加算器が必要とされる。更に、電圧増幅器の周波数特性が広帯域であるので、低域通過フィルタが必要とされる。これは各受信回路の小型化を制限する。
【０００５】
一般に、上記の受信回路は超音波画像表示装置の主ユニットの中に設けられている。本発明者は、上記の受信回路を超音波プローブ内に設けることを考えた。しかしながら、前に述べたように、従来の受信回路の小型化は制限されており、従って、受信回路を超音波プローブ内に何ら変更を行わないで設けることは困難である。オペレータによって把持される超音波プローブでは、受信回路が超音波画像表示装置の主ユニットの中に設けられている場合と比べて、熱の発生が問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７６７８０５３号
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第１の面は受信回路であり、該受信回路は、超音波を受け取るための超音波トランスデューサで受け取ったエコー信号を増幅する増幅ユニットと、前記増幅ユニットの出力信号に遅延時間を与える遅延ユニットとを持つ。受信回路は、超音波トランスデューサを含む超音波プローブ内に設けられ、且つ前記増幅ユニットが電流出力増幅器で構成される。
【０００８】
本発明の第２の面は、本発明の第１の面に従った受信回路であり、該受信回路では、遅延ユニットが、電流出力増幅器の出力電流を集積するコンデンサと、該出力電流をこのコンデンサに書き込むための書込みスイッチと、コンデンサから電荷を読み出すための読出しスイッチとを含む。
【０００９】
本発明の第３の面は、本発明の第２の面に従った受信回路であり、該受信回路では、書込みスイッチがオンである間、コンデンサが出力電流で充電される。
【００１０】
本発明の第４の面は、本発明の第２の面に従った受信回路であり、該受信回路では、次のことが具現化される。すなわち、遅延ユニットが、上記のような複数のコンデンサと複数の書込みスイッチ及び読出しスイッチとを含み、これらのコンデンサ、書込みスイッチ及び読出しスイッチは並列回路を形成する。
【００１１】
本発明の第５の面は、本発明の第４の面に従った受信回路であり、該受信回路では、次のことが具現化される。すなわち、複数の書込みスイッチの内の任意の１つがターンオンされたとき、他の書込みスイッチはターンオフされ、また電流出力増幅器が、オン状態の書込みスイッチを介していずれかのコンデンサに接続される。
【００１２】
本発明の第６の面は、本発明の第２の面に従った受信回路であり、該受信回路では、書込みスイッチ及び／又は読出しスイッチが調節可能である。
【００１３】
本発明の第７の面は、本発明の第２の面に従った受信回路であり、該受信回路では、遅延時間は、各々の書込みスイッチがターンオフされた時から対応する読出しスイッチがターンオンされる時までの時間である。
【００１４】
本発明の第８の面は、本発明の第２の面に従った受信回路であり、該受信回路では、コンデンサの静電容量が、次の静電容量、すなわち、超音波プローブと超音波画像表示装置の主ユニットとを接続するケーブルの静電容量よりも小さい。
【００１５】
本発明の第９の面は、本発明の第２の面に従った受信回路であり、該受信回路では、読出しスイッチより後の段に能動電荷増幅器回路が設けられる。
【００１６】
本発明の第１０の面は、本発明の第２の面に従った受信回路であり、該受信回路では、次のことが具現化される。すなわち、書込みスイッチの一方の端部が電流出力増幅器に接続され且つその他方の端部がコンデンサの一方の端部に接続され、コンデンサの他方の端部がアースに接続され、また読出しスイッチの一方の端部がコンデンサの前記一方の端部に接続され且つその他方の端部が出力線路に接続される。
【００１７】
本発明の第１１の面は、本発明の第２の面に従った受信回路であり、該受信回路では、次のことが具現化される。すなわち、書込みスイッチが、同期してターンオン及びターンオフされる第１及び第２のスイッチを含み、また読出しスイッチが、同期してターンオン及びターンオフされる第３及び第４のスイッチを含み、また第１のスイッチの一方の端部が電流出力増幅器の出力側の第１の端子に接続され、且つ第１のスイッチの他方の端部がコンデンサの一方の端部に接続され、また第２のスイッチの一方の端部がコンデンサの他方の端部に接続され、且つ第２のスイッチの他方の端部が電流出力増幅器の出力側の第２の端子に接続され、また第３のスイッチの一方の端部がコンデンサの一方の端部に接続され、且つ第３のスイッチの他方の端部が出力線路に接続され、また第４のスイッチの一方の端部がコンデンサの他方の端部に接続され、且つ第４のスイッチの他方の端部がアースに接続される。
【００１８】
本発明の第１２の面は、本発明の第１の面に従った受信回路であり、該受信回路では、遅延ユニットからの出力線路において、遅延ユニットの出力電流が加算される。
【００１９】
本発明の第１３の面は、本発明の第１の面に従った受信回路であり、該受信回路では、遅延ユニットが各々の超音波トランスデューサについて設けられる。
【００２０】
本発明の第１４の面は、本発明の第１の面に従った受信回路であり、該受信回路では、遅延ユニットが複数のチャンネル内の超音波トランスデューサに対して共通に設けられる。
【００２１】
本発明の第１５の面は、本発明の第１４の面に従った受信回路であり、該受信回路では、遅延ユニットが単独で全てのチャンネル内の超音波トランスデューサに対して共通に設けられる。
【００２２】
本発明の第１６の面は、本発明の第１４の面に従った受信回路であり、該受信回路では、上述した複数の遅延ユニットが全てのチャンネルの内の幾分かのチャンネル内の超音波トランスデューサに対して共通に設けられる。
【００２３】
本発明の第１７の面は、本発明の第１４の面に従った受信回路であり、該受信回路では、複数の増幅ユニットからの複数の出力電流が遅延ユニット内で又は遅延ユニットからの出力線路において加算される。
【００２４】
本発明の第１８の面は、本発明の第１の面に従った受信回路であり、該受信回路では、電流出力増幅器が、電圧信号である入力信号を増幅し、該入力信号を電流信号に変換して該電流信号を出力するＶ／Ｉ増幅器と、電流信号である入力信号を増幅して、電流信号を出力するＩ／Ｉ増幅器との内のいずれかである。
【００２５】
本発明の第１９の面は、本発明の第１の面に従った受信回路を備えた超音波プローブである。
【００２６】
本発明の第２０の面は、本発明の第１９の面に従った超音波プローブを備えた超音波画像表示装置である。
【００２７】
本発明の以上の面によれば、受信回路の各増幅ユニットは電流出力増幅器を含む。従って、加算器が無くても、個別のチャンネル内の増幅ユニットから出力される電流は、これらの増幅ユニットより後の段にある出力線路で加算される。これにより加算器の必要性が除去される。各々の電流出力増幅器の周波数特性は、超音波の中心周波数へ向かって周波数が高くなるにつれて利得が減少するように定められる。これにより低域通過フィルタの必要性が除去され、或いは簡単な低域通過フィルタで十分である。各々の増幅ユニットが電流を出力するので、その後の段に緩衝増幅器を設けることが不必要である。上記の理由から、受信回路のサイズを低減し且つ熱の発生を従来よりも多く抑制することが可能である。その結果として、受信回路は超音波プローブ内に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の超音波画像表示装置の実施形態の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、第１の実施形態における受信回路を例示するブロック図である。
【図３】図３は、図２に例示された受信回路内の遅延ユニットの構成を例示する回路図である。
【図４】図４は、図３に例示された遅延ユニット内の書込みスイッチ及び読出しスイッチがターンオン及びターンオフされるタイミングを説明する波形図である。
【図５】図５は、能動電流出力回路を含む受信回路を例示するブロック図である。
【図６】図６は、能動電流出力回路の一例を示す回路図である。
【図７】図７は、電流出力増幅器の周波数特性を示すグラフである。
【図８】図８は、書込みスイッチ及び読出しスイッチがオンである時間を変えることによって遅延時間を調節する事例を示す説明図である。
【図９】図９は、遅延ユニットの構成の別の例を示す回路図である。
【図１０】図１０は、書込み回路の第１のスイッチ及び第２のスイッチを同期してオンにした遅延ユニットを例示する回路図である。
【図１１】図１１は、別の書込み回路の第１のスイッチ及び第２のスイッチを同期してオンにした遅延ユニットを例示する回路図である。
【図１２】図１２は、別の書込み回路の第１のスイッチ及び第２のスイッチを同期してオンにした遅延ユニットを例示する回路図である。
【図１３】図１３は、読出し回路の第３のスイッチ及び第４のスイッチを同期してオンにした遅延ユニットを例示する回路図である。
【図１４】図１４は、別の読出し回路の第３のスイッチ及び第４のスイッチを同期してオンにした遅延ユニットを例示する回路図である。
【図１５】図１５は、別の読出し回路の第３のスイッチ及び第４のスイッチを同期してオンにした遅延ユニットを例示する回路図である。
【図１６】図１６は、第２の実施形態の受信回路を例示するブロック図である。
【図１７】図１７は、図１６に例示された受信回路内の遅延ユニットの構成を例示する回路図である。
【図１８】図１８は、第３の実施形態の受信回路を例示するブロック図である。
【図１９】図１９は、図１８に例示された受信回路内の遅延ユニットの構成を例示する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００３０】
［第１の実施形態］
図１〜７を参照して第１の実施形態について説明する。図１に例示されているように、超音波画像表示装置１００が、装置主ユニット１０１と、該装置主ユニット１０１に接続された超音波プローブ１０２とを含む。超音波プローブ１０２はケーブル１０３を介して装置主ユニット１０１に接続される。
【００３１】
超音波プローブ１０２には受信回路１が設けられており、この受信回路１には、超音波トランスデューサで受け取った超音波エコー信号が入力される。特に図示していないが、超音波プローブ１０２に送信回路を設けることができる。送信回路は所定の送信条件下で超音波プローブ１０２の超音波トランスデューサを駆動して、走査面を超音波ビームにより音線の逐次的な態様で走査する。
【００３２】
受信回路１からの出力信号がケーブル１０３を介して装置主ユニット１０１に入力され、該信号はＡ−Ｄ変換ユニット（図示せず）でＡ−Ｄ変換される。Ａ−Ｄ変換後に得られたエコー信号に基づいて、超音波画像が作成され、次いでこの超音波画像は装置主ユニット１０１の表示装置１０４で表示される。
【００３３】
次に図２及びその後の図を参照して、受信回路１について詳しく説明する。受信回路１は増幅ユニット２及び遅延ユニット３を含む。増幅ユニット２及び遅延ユニット３は、超音波プローブ１０２内に設けられたチャンネル０からチャンネルｘ（ここで、ｘは任意の自然数である）までの各チャンネル内の各々の超音波トランスデューサＴｒについて設けられる。各超音波トランスデューサＴｒで受け取ったエコー信号は増幅ユニット２で増幅され、次いで遅延ユニット３で所定の遅延時間を受ける。
【００３４】
増幅ユニット２は電流出力増幅器を含む。この電流出力増幅器は、電圧信号である入力信号を増幅し、該入力信号を電流信号に変換して該電流信号を出力するＶ／Ｉ増幅器と、電流信号である入力信号を増幅して、電流信号を出力するＩ／Ｉ増幅器との内のいずれかである。
【００３５】
図３に例示されているように、各々の遅延ユニット３は、コンデンサＣ、書込みスイッチＳＷｗ、及び読出しスイッチＳＷｒを含む。ところで、図３は、遅延ユニット３及び増幅ユニット２が１つのチャンネルに相当することを示している。複数のコンデンサＣ、複数の書込みスイッチＳＷｗ、及び複数の読出しスイッチＳＷｒが設けられる。すなわち、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，．．．，Ｃｎ（ここで、ｎは自然数である）、書込みスイッチＳＷｗ１，ＳＷｗ２，ＳＷｗ３，．．．，ＳＷｗｎ、及び読出しスイッチＳＷｒ１，ＳＷｒ２，ＳＷｒ３，．．．，ＳＷｒｎが設けられる。個々のコンデンサＣ、書込みスイッチＳＷｗ及び読出しスイッチＳＷｒは互いに並列に接続される。この並列回路によって電流集積(current integration) が行われる。
【００３６】
各々の書込みスイッチＳＷｗの一方の端部が増幅ユニット２に接続され、且つその他方の端部がコンデンサＣの一方の端部に接続される。コンデンサＣの他方の端部はアースに接続される。各々の読出しスイッチＳＷｒの一方の端部がコンデンサＣの一方の端部へ接続され、且つその他方の端部が出力線路Ｏに接続される。
【００３７】
各書込みスイッチＳＷｗと各コンデンサＣとアースとが、増幅ユニット２の出力電流をコンデンサＣに書き込む書込み回路３１を形成する。書込み回路３１として、複数書込み回路３１−１，３１−２，３１−３，．．．，３１−ｎが並列に設けられる。各々の書込み回路３１において、書込みスイッチＳＷｗがオンであるとき、増幅ユニット２の出力電流がコンデンサＣに集積される。
【００３８】
各読出しスイッチＳＷｒと各コンデンサＣとアースとが、コンデンサＣに以前に集積された電荷を読み出す読出し回路３２を形成する。読出し回路３２として、複数の読出し回路３２−１，３２−２，３２−３，．．．，３２−ｎが並列に設けられる。各々の読出し回路３２において、読出しスイッチＳＷｒがオンであるとき、コンデンサＣに集積された電荷が読み出される。
【００３９】
次に、書込みスイッチＳＷｗ及び読出しスイッチＳＷｒをターンオン及びターンオフするタイミングについて説明する。図４に例示されているように、いずれか１つの書込みスイッチＳＷｗがターンオンされたとき、他の書込みスイッチＳＷｗはターンオフされる。その結果、任意の時点では、増幅ユニット２は、オン状態にある書込みスイッチＳＷｗを介して１つのコンデンサＣにのみ接続される。
【００４０】
同様に、いずれか１つの読出しスイッチＳＷｒがターンオンされたとき、他の読出しスイッチＳＷｒはターンオフされる。
【００４１】
複数の書込みスイッチＳＷｗ及び複数の読出しスイッチＳＷｒが逐次的にターンオンされる。より具体的に述べると、書込みスイッチＳＷｗｍ（ここで、ｍは２〜ｎの自然数である）は、その前の書込みスイッチＳＷｗ（ｍ−１）がオンからオフへ遷移したときに、ターンオンされる。例えば、書込みスイッチＳＷｗ１がオンからオフへ遷移したとき、書込みスイッチＳＷｗ２がオフからオンへ遷移し、また書込みスイッチＳＷｗ２がオンからオフへ遷移したとき、書込みスイッチＳＷｗ３がターンオンされる。結果として、各チャンネルでは、増幅ユニット２からの出力電流が個別のコンデンサＣへ逐次的に書き込まれる。同様に、読出しスイッチＳＷｒｍ（ここで、ｍは２〜ｎの自然数である）は、その前の読出しスイッチＳＷｒ（ｍ−１）がオンからオフへ遷移したときに、ターンオンされる。
【００４２】
全ての書込みスイッチＳＷｗ１〜ＳＷｗｎは、等しい長さであってオーバーラップしない時間期間にわたってターンオンされる。全ての読出しスイッチＳＷｒ１〜ＳＷｒｎは、等しい長さであってオーバーラップしない時間期間にわたってターンオンされる。
【００４３】
ところで、コンデンサＣの電流が読出しスイッチＳＷｒによって読み出された後、コンデンサＣに残っている電流を放電させるための回路を設けることができる。
【００４４】
各遅延ユニット３で与えられる遅延時間Ｄは、集積期間（書込みスイッチＳＷｗがオンである期間）の中心から、読出しスイッチＳＷｒがオフからオンへ遷移したときまでの時間である。遅延時間Ｄはチャンネル毎に変えることができる。
【００４５】
出力線路Ｏは、各コンデンサＣから読み出された電荷を転送する低インピーダンスのノードであり、従って、個々のチャンネル内の遅延ユニット３からのそれぞれの出力線路Ｏは、一つの電荷加算ノードを形成するように結合することができる（図２参照）。従って、或るチャンネル内の読出しスイッチＳＷｒによってコンデンサＣから読み出された電荷は、他のチャンネル内のコンデンサＣから読み出された電荷に出力線路Ｏで加算される。この出力線路Ｏはケーブル１０３へと続き、従って、合算された電荷がケーブル１０３を介して装置主ユニット１０１へ入力される。
【００４６】
コンデンサＣに集積された電流が出力線路Ｏ及びケーブル１０３へ効率よく転送されるように、各々のコンデンサＣの静電容量はケーブル１０３の静電容量よりも小さいことが望ましい。従って、各々のコンデンサＣの静電容量よりも大きい静電容量を持つケーブルを選択することが望ましい。
【００４７】
しかしながら、ケーブルの静電容量が集積／遅延コンデンサＣの静電容量よりも大きくないとき、コンデンサＣの電荷を出力線路Ｏへ転送することができるように、次の処置を行うことができる。すなわち、図５に例示されているように、能動電流出力回路４を出力線路Ｏに設ける。この回路は出力線路Ｏに対して低インピーダンスを提供して、これによりコンデンサＣ上の電荷を効率よく転送し易くする。この能動電荷増幅器回路４のために、例えば、図６に例示されているような構成を採用することができる。
【００４８】
各々のコンデンサＣの静電容量よりも大きい静電容量を持つケーブルがケーブル１０３として使用されないとき、能動電流出力回路を設ける代わりに、出力線路Ｏに追加のコンデンサ（図示せず）を設けることができる。この場合、コンデンサＣの電荷は、追加のコンデンサに一時的に電荷を蓄積することによって、出力線路Ｏへ転送することができる。
【００４９】
これまで述べた模範的な実施形態によれば、各々の増幅ユニット２は電流出力増幅器、具体的には、Ｖ／Ｉ増幅器又はＩ／Ｉ増幅器を含む。従って、各チャンネル内の増幅ユニット２から電流が出力され、これらの電流は遅延コンデンサＣに集積されて、加算器を設けることなく出力線路Ｏで加算される。これは、加算器の必要性を除去する。電流を集積するので、各々の電流出力増幅器の周波数特性は、図７に例示されているようなＳＩＮＣ関数の特性を持つ。この関数では、周波数が高くなると利得が減少する。これにより、増幅ユニット２より後の段に低域通過フィルタを設けることが不必要になり、或いは低域通過フィルタを簡単化することが可能になる。増幅ユニット２の出力が電流であるので、その後の段に緩衝増幅器を設けることが不必要である。以上の理由で、受信回路１のサイズを低減すること、及び通常の電圧サンプリングに比べて電力消費を低減することが可能である。従って、受信回路１を超音波プローブ１０２内に設けることができる。
【００５０】
電流集積を用いるサンプリング方法は、クロック・ジッターの影響を受け易く、また十分なＳ／Ｎを得ることの助けとならないと云われている。しかしながら、好ましい実施形態では、各増幅ユニット２が複数のコンデンサＣの内の１つに常に接続され、且つ複数のコンデンサＣの内の１つを絶えず充電する。この結果、クロック・ジッターで誘起されたノイズの一次相殺が得られる。例えば、ＳＷｗ（ｍ）をターンオフするクロックが僅かに遅延した場合、コンデンサｍは過剰な電荷を集積する。しかしながら、このクロックの遅延に起因して、次のコンデンサ（ｍ＋１）がコンデンサｍ上の過大な分の電荷量だけ少ない電荷を集積する。電荷が読出しスイッチによって読み出されているとき、全電荷はクロック・ジッターによって変化せず、クロック・ジッターの効果は過剰な電荷の遅延に過ぎない。従って、この例によれば、クロック・ジッターの影響を、従来の場合のような電圧増幅器を用いた電圧サンプリングにおけるものと等しくすることが可能である。
【００５１】
次に、第１の実施形態に対する変更を説明する。先ず、第１の変更について説明する。第１の変更では、受信集束点を連続的に深さ方向に動かす動的集束が実行され、従って、書込みスイッチＳＷｗ及び読出しスイッチＳＷｒがオンである時間を変更することによって遅延時間を調節することを可能にすることができる。図８を参照して具体的に説明する。一例として、遅延時間Ｄ１が集積期間（この場合、書込みスイッチＳＷｗがオンである）の中心から、読出しスイッチＳＷｒがオフからオンへ遷移する時までの時間であると仮定する。遅延は、書込みスイッチＳＷｗのオン時間をＴ１からＴ２へ延長することによって、Ｄ１からＤ２へ短縮することができる。この場合、Ｄ２＜Ｄ１である。同様に、遅延時間は、書込みスイッチＳＷｗ（図示せず）のオン時間を短くすることによって増大させることができる。結果として、受信集束点を変更することができる。ところで、書込みスイッチＳＷｗ又は読出しスイッチＳＷｒは調節可能とすることができる。
【００５２】
ところで、書込みスイッチＳＷｗ及び読出しスイッチＳＷｒがオンである時間は、装置主ユニット１０１によって提供される制御ユニット（図示せず）又はプローブ内の他の制御器からの信号に基づいて調節される。
【００５３】
次いで、第２の変更について説明する。上述の遅延ユニット３は図９に例示されるように構成することができる。より具体的に述べると、この例では、各々の書込みスイッチＳＷｗは、同期してターンオン及びターンオフされる第１のスイッチＡＳＷｗ及び第２のスイッチＢＳＷｗを含み、また各々の読出しスイッチＳＷｒは、同期してターンオン及びターンオフされる第３のスイッチＣＳＷｒ及び第４のスイッチＤＳＷｒを含む。
【００５４】
各々の第１のスイッチＡＳＷｗの一方の端部が増幅ユニット２の出力側の第１の端子２ａに接続され、且つ該スイッチの他方の端部が上記のコンデンサＣの一方の端部に接続される。各々の対応する第２のスイッチＢＳＷｗの一方の端部がコンデンサＣの他方の端部に接続され、且つ該スイッチの他方の端部が増幅ユニット２の出力側の第２の端子２ｂに接続される。
【００５５】
対応する第３のスイッチＣＳＷｒの一方の端部がコンデンサＣの一方の端部に接続され、且つ該スイッチの他方の端部が上記の出力線路Ｏに接続される。対応する第４のスイッチＤＳＷｒの一方の端部がコンデンサＣの他方の端部に接続され、且つ該スイッチの他方の端部がアースに接続される。
【００５６】
第１のスイッチＡＳＷｗ、コンデンサＣ及び第２のスイッチＢＳＷｗを含むループは更に、対応する増幅ユニット２からコンデンサＣへの出力電流を集積する書込み回路３１を含む。第３のスイッチＣＳＷｒ、コンデンサＣ及び第４のスイッチＤＳＷｒを含むループは更に、コンデンサＣに書き込まれた電荷を読み出す読出し回路３２を含む。また第２の変更では、上記の書込み回路３１及び複数の読出し回路３２は複数個、互いに並列に設けられる（書込み回路３１−１，３１−２，３１−３，．．．，読出し回路３２−１，３２−２，３２−３，．．．）。
【００５７】
次に、第２の変更における各々の書込み回路３１及び各々の読出し回路３２の動作について説明する。上記の増幅ユニット２の出力電流が上記のコンデンサＣに集積されるとき、例えば、書込み回路３１−１がコンデンサＣ１に電流を集積させるとき、図１０に例示されるように下記のことが行われる。すなわち、書込み回路３１−１の第１のスイッチＡＳＷｗ及び第２のスイッチＢＳＷｗは同期してターンオンされる。書込み回路３１−１の第１のスイッチＡＳＷｗ及び第２のスイッチＢＳＷｗがターンオフされた後、複数の書込み回路３１の中の別の個々の書込み回路の第１のスイッチＡＳＷｗ及び第２のスイッチＢＳＷｗが同期してターンオンされ、その結果、電流が任意の書込み回路３１内のコンデンサＣに逐次的に書き込まれる。具体的に述べると、書込み回路３１−１の次に、図１１に例示されるように、書込み回路３１−２の第１のスイッチＡＳＷｗ及び第２のスイッチＢＳＷｗが同期してターンオンされ、更に書込み回路３１−２の次に、図１２に例示されるように、書込み回路３１−３の第１のスイッチＡＳＷｗ及び第２のスイッチＢＳＷｗが同期してターンオンされる。この例では、結果として、各増幅ユニット２はコンデンサＣ１〜Ｃｎの内の１つと絶えず接続される。
【００５８】
上記のコンデンサＣに書き込まれた電流を読み出す場合について以下に説明する。例えば、読出し回路３２−１がコンデンサＣの電流を読み出すとき、図１３に例示されるように、読出し回路３２−１の第３のスイッチＣＳＷｒ及び第４のスイッチＤＳＷｒが同期してターンオンされる。読出し回路３２−１の第３のスイッチＣＳＷｒ及び第４のスイッチＤＳＷｒがターンオフした後、複数の読出し回路３２の内の別の個々の読出し回路内の第３のスイッチＣＳＷｒ及び第４のスイッチＤＳＷｒが逐次的にターンオンされて、その結果、別のコンデンサＣの電流が複数の読出し回路３２の内の１つで逐次的に読み出される。具体的に述べると、読出し回路３２−１に続いて、図１４に例示されるように、読出し回路３２−２の第３のスイッチＣＳＷｒ及び第４のスイッチＤＳＷｒが同期してターンオンされ、更に読出し回路３２−２に続いて、図１５に例示されるように、読出し回路３２−３の第３のスイッチＣＳＷｒ及び第４のスイッチＤＳＷｒが同期してターンオンされる。
【００５９】
ところで、遅延時間Ｄは、各々の第１のスイッチＡＳＷｗ及び対応する第２のスイッチＢＳＷｗがオンからオフへ遷移したときから、次のことが行われるまで、すなわち、第１のスイッチＡＳＷｗ及び第２のスイッチＢＳＷｗによって書き込まれた電流を第３のスイッチＣＳＷｒ及び第４のスイッチＤＳＷｒが読み出すときまでの時間である。
【００６０】
［第２の実施形態］
次いで、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と同じ要素には同じ参照数字又は符号を付しており、またそれらについての説明は省略する。
【００６１】
第１の実施形態では、遅延ユニット３は各チャンネル内の超音波トランスデューサＴｒ及び増幅ユニット２に対して設けられている。これと異なり、第２の実施形態では、遅延ユニット３は複数のチャンネル内の超音波トランスデューサＴｒ及び増幅ユニット２に対して共通に設けられる。この例では、図１６に例示されているように、１つの遅延ユニット３が複数のチャンネル内の超音波トランスデューサＴｒ及び増幅ユニット２に対して共通に設けられる。各チャンネルの超音波トランスデューサＴｒで受け取ったエコー信号が、対応する増幅ユニット２で増幅されて、例外なく遅延ユニット３へ電流として入力される。
【００６２】
この例における遅延ユニット３の構成について図１７を参照して説明する。超音波トランスデューサＴｒのチャンネルの数が（ｘ＋１）であると仮定する。この例では、書込み回路３１−１，３１−２，３１−３，．．．，３１−ｎの（ｘ＋１）組の書込みスイッチ［ＳＷｗ１，ＳＷｗ２，ＳＷｗ３，．．．，ＳＷｗｎ］が互いに並列に設けられる。（ｘ＋１）×（ｎ）個の書込みスイッチが個々のチャンネル内の増幅ユニット２と接続される。
【００６３】
この例ではまた、各チャンネルのエコー信号が所定の遅延時間Ｄだけ遅延されるように、書込みスイッチＳＷｗ及び読出しスイッチＳＷｒがターンオン及びターンオフされる。この例ではまた、各チャンネルの増幅ユニット２が常に複数のコンデンサの内の１つと接続される。ところで、各々の書込み回路３１において、複数の書込みスイッチＳＷｗを同期してオンにすることができる。この場合、複数のチャンネル内の複数の増幅ユニット２からの出力が加算されて、コンデンサＣに集積される。従って、複数の増幅ユニット２からの出力電流が遅延ユニット３で加算される。
【００６４】
またこれまで述べた例によれば、第１の実施形態による利点と同じ利点が得られる。それに加えて、各コンデンサＣにおける飽和の危険性が、チャンネル間でコンデンサＣを共用することによって低減することができる。
【００６５】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。上記の実施形態と同じ要素には同じ参照数字又は符号を付しており、またそれらについての説明は省略する。
【００６６】
また第３の実施形態では、第２の実施形態におけるように複数のチャンネルの超音波トランスデューサＴｒ及び増幅ユニット２に対して共通な遅延ユニット３が設けられる。しかしながら、第２の実施形態と異なり、全てのチャンネルの内の幾分かのチャンネルずつの超音波トランスデューサＴｒ及び増幅ユニット２に対してそれぞれ共通な複数の遅延ユニットが設けられる。その結果、相対的大きなチャンネル群の中の幾分かのチャンネルの信号が各遅延ユニット３に入力される。この例では、図１８に例示されているように３つのチャンネルに相当する超音波トランスデューサＴｒ及び増幅ユニット２対して１つの遅延ユニット３が設けられる。従って、図１９に例示されているように、各遅延ユニット３には、書込み回路３１−１，３１−２，３１−３，．．．，３１−ｎの書込みスイッチＳＷｗ１，ＳＷｗ２，ＳＷｗ３，．．．，ＳＷｗｎが３つずつ設けられる。それらのスイッチは、遅延ユニット３が接続される複数のチャンネル内の複数の増幅ユニット２と接続される。ところで、図１９はｃｈ０〜ｃｈ２に対して設けられた遅延ユニット３を示している。
【００６７】
またこれまで述べた例によれば、第１又は第２の実施形態による利点と同じ利点が得られる。
【００６８】
以上、上記の実施形態に基づいて本発明を説明した。しかしながら、本発明は、その内容から逸脱するこなく様々な変更を行うことができる。例えば、第２及び第３の実施形態でも、出力線路Ｏに能動電流出力回路４又はコンデンサを設けることができる。また第２及び第３の実施形態でも、第１の実施形態に対する第２の変更のような下記の処置を行うことができる。すなわち、各書込みスイッチＳＷｗが、チャンネル毎に設けられた第１のスイッチＡＳＷｗ及び第２のスイッチＢＳＷｗを含み、また各読出しスイッチＳＷｒが、チャンネル毎に設けられた第３のスイッチＣＳＷｒ及びa 第４のスイッチＤＳＷｒを含むことができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００  超音波画像表示装置
１０１  装置主ユニット
１０２  超音波プローブ
１０３  ケーブル
１０４  表示装置
１  受信回路
２  増幅ユニット
３  遅延ユニット
Ｔｒ  超音波トランスデューサ
Ｏ  出力線路
Ｃ  コンデンサ
ＳＷｗ  書込みスイッチ
ＳＷｒ  読出しスイッチ
３１  書込み回路
３２  読出し回路
４  能動電流出力回路
ＡＳＷｗ  第１のスイッチ
ＢＳＷｗ  第２のスイッチ
ＣＳＷｒ  第３のスイッチ
ＤＳＷｒ  第４のスイッチ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【外国語明細書】
2012157695000001.pdf