(57)【要約】【課題】ＣＭＵＴエレメントの送信特性および受信特性ばらつきを補正可能な被検体情報取得装置を提供する。【解決手段】送信用パルスと特性取得用パルスとを出力する出力手段と、送信用パルスを入力された場合は対応した音響波を送信し、音響波を受信した場合は対応した電流を出力する複数の素子を含む、静電容量型トランスデューサと、素子に特性取得用パルスが入力されたときに出力される電流を電圧に変換する第一の変換手段と、第一の変換手段から出力された信号から素子の受信特性を取得する特性取得手段と、送受信手段から送信され被検体で反射した反射波を素子が受信したときに出力する電流を電圧に変換する第二の変換手段と、第二の変換手段の出力から被検体情報を生成する生成手段と、反射波の受信の際に受信特性の素子ごとの差異を減少させる制御手段を有する被検体情報取得装置を用いる。【選択図】図２Ａ
2013165883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信用パルスと特性取得用パルスとを出力する出力手段と、
前記送信用パルスを入力された場合は当該送信用パルスに対応した音響波を送信し、音響波を受信した場合は当該音響波に対応した電流を出力する複数の素子を含む、静電容量型トランスデューサからなる送受信手段と、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換する第一の変換手段と、
前記第一の変換手段から出力された信号に基づき、前記送受信手段の素子の受信特性を取得する特性取得手段と、
前記送受信手段から送信され被検体で反射した反射波を、前記送受信手段が受信したときに出力する電流を電圧に変換する第二の変換手段と、
前記第二の変換手段の出力に基づき、前記被検体内部の被検体情報を生成する生成手段と、
前記反射波の受信の際に、前記特性取得手段が取得した前記受信特性の素子ごとの差異を減少させる制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記特性取得手段は、前記第一の変換手段から出力された信号の振幅を所定の値と比較することにより、前記受信特性を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第二の変換手段から出力された信号の増幅率を素子ごとに変更することにより、前記受信特性を補正する
ことを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記生成手段が被検体情報を生成するときの素子ごとの重みを変更することにより、前記受信特性を補正する
ことを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記特性取得手段は、前記複数の素子のそれぞれに前記特性取得用パルスが入力されたときに前記第一の変換手段から出力された信号にフーリエ変換を行うことにより、前記受信特性を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
制御手段による制御を受けて送信用パルスと特性取得用パルスとを出力する出力手段と、
前記送信用パルスを入力された場合は当該送信用パルスに対応した音響波を送信し、音響波を受信した場合は当該音響波に対応した電流を出力する複数の素子を含む、静電容量型トランスデューサからなる送受信手段と、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換する変換手段と、
前記変換手段から出力された信号に基づき、前記送受信手段の素子の送信特性を取得する特性取得手段と、
前記送受信手段から送信され被検体で反射したのち、当該送受信手段により受信された反射波に基づき、前記被検体内部の被検体情報を生成する生成手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記送受信手段から前記被検体に音響波を送信させる際に、前記特性取得手段が取得した前記送信特性の素子ごとの差異を減少させるように、前記出力手段を制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記特性取得手段は、前記変換手段から出力された信号の振幅を所定の値と比較することにより、前記送信特性を取得する
ことを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記変換手段から出力された信号の振幅が所定の値になるように、前記出力手段からパルスを出力するときの出力電圧を調整する
ことを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
前記特性取得手段は、前記複数の素子のそれぞれに前記特性取得用パルスが入力されたときに前記変換手段から出力された信号にフーリエ変換を行うことにより、前記送信特性を取得する
ことを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
【請求項１０】
複数の素子を含む静電容量型トランスデューサからなる送受信手段を有し、前記送受信手段が受信した音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送受信手段の素子の受信特性を取得する特性取得ステップ、および、被検体から被検体情報を取得する情報取得ステップを有しており、
前記特性取得ステップは、
前記送受信手段の素子に特性取得用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換するステップと、
前記電圧に変換された信号に基づき、前記送受信手段の素子ごとの受信特性を取得するステップと、を含み、
前記情報取得ステップは、
前記送受信手段が、送信用パルスを入力されて、当該パルスに対応する音響波を送信するステップと、
前記送受信手段が、当該送受信手段から送信された音響波が前記被検体で反射した反射波を受信するステップと、
前記反射波を受信した際に前記素子から出力された電流に基づく信号に対して、前記受信特性の素子ごとの差異を減少させるための処理を行い、前記被検体内部の被検体情報を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【請求項１１】
複数の素子を含む静電容量型トランスデューサからなる送受信手段を有し、前記送受信手段が受信した音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送受信手段の素子の送信特性を取得する特性取得ステップ、および、被検体から被検体情報を取得する情報取得ステップを有しており、
前記特性取得ステップは、
前記素子に特性取得用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに出力する電流を電圧に変換するステップと、
前記電圧に変換された信号に基づき、前記送受信手段の素子ごとの送信特性を取得するステップと、を含み、
前記情報取得ステップは、
前記被検体への音響波の送信の際に、前記送信特性の素子ごとの差異を減少させるように、送信用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段が、前記送信用パルスに対応する音響波を送信するステップと、
前記送受信手段が、当該送受信手段から送信された音響波が前記被検体で反射した反射波を受信するステップと、
前記送受信手段が受信した反射波に基づき前記被検体内部の被検体情報を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波の送受信を行うトランスデューサとして、静電容量型超音波トランスデューサであるＣＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer）が提案されている。
ＣＭＵＴは、半導体プロセスを応用したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）プロセスを用いて作製されたものである。また、超音波トランスデューサを用いて、測定対象に超音波を送信し、測定対象で反射した超音波を受信することで、測定対象の情報を得る測定方法がある。この測定方法に用いる送受信トランスデューサに、送受信する超音波の周波数範囲が比較的広い（広帯域）という特徴を持つＣＭＵＴを用いる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−００４２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ＣＭＵＴを用いて超音波を送受信する場合、同一のＣＭＵＴエレメントにおいて送信波出力と受信波入力の双方が行われる。
しかし、ＣＭＵＴエレメントにおいては、半導体プロセスに起因する静電容量等のばらつきが存在するため、ＣＭＵＴエレメント毎に送信特性・受信特性がばらつく。送信特性のばらつきを考慮せずに超音波ビームの送信を行うと、所望の送信ビームが形成されず、取得された超音波画像の画質を劣化させてしまうという課題がある。なお、受信特性の例としては、同じ超音波を受信したときに出力される電気信号の強度や波形のエレメントごとの違いなどがある。また送信特性の例としては、同じ電圧や波形を持つパルスで駆動したときに送信される超音波の、エレメントごとの違いなどがある。
【０００５】
また、送信ビームが正しく形成されていたとしても、ＣＭＵＴエレメント毎の受信特性のばらつきを考慮せずに受信ビームフォーミングを行うと、やはり取得された超音波画像の画質を劣化させてしまうという課題がある。
加えて、送信波形を出力する際には、ＣＭＵＴエレメントに高電圧が印加されるため、ＣＭＵＴエレメントにおいて送信特性・受信特性が経時変化するという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、ＣＭＵＴエレメントの送信特性および受信特性ばらつきを補正可能な被検体情報取得装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、送信用パルスと特性取得用パルスとを出力する出力手段と、
前記送信用パルスを入力された場合は当該送信用パルスに対応した音響波を送信し、音響波を受信した場合は当該音響波に対応した電流を出力する複数の素子を含む、静電容量型トランスデューサからなる送受信手段と、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換する第一の変換手段と、
前記第一の変換手段から出力された信号に基づき、前記送受信手段の素子の受信特性を
取得する特性取得手段と、
前記送受信手段から送信され被検体で反射した反射波を、前記送受信手段が受信したときに出力する電流を電圧に変換する第二の変換手段と、
前記第二の変換手段の出力に基づき、前記被検体内部の被検体情報を生成する生成手段と、
前記反射波の受信の際に、前記特性取得手段が取得した前記受信特性の素子ごとの差異を減少させる制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。
【０００８】
本発明はまた以下の構成を採用する。すなわち、制御手段による制御を受けて送信用パルスと特性取得用パルスとを出力する出力手段と、
前記送信用パルスを入力された場合は当該送信用パルスに対応した音響波を送信し、音響波を受信した場合は当該音響波に対応した電流を出力する複数の素子を含む、静電容量型トランスデューサからなる送受信手段と、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換する変換手段と、
前記変換手段から出力された信号に基づき、前記送受信手段の素子の送信特性を取得する特性取得手段と、
前記送受信手段から送信され被検体で反射したのち、当該送受信手段により受信された反射波に基づき、前記被検体内部の被検体情報を生成する生成手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記送受信手段から前記被検体に音響波を送信させる際に、前記特性取得手段が取得した前記送信特性の素子ごとの差異を減少させるように、前記出力手段を制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
【０００９】
本発明はまた以下の構成を採用する。すなわち、複数の素子を含む静電容量型トランスデューサからなる送受信手段を有し、前記送受信手段が受信した音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送受信手段の素子の受信特性を取得する特性取得ステップ、および、被検体から被検体情報を取得する情報取得ステップを有しており、
前記特性取得ステップは、
前記送受信手段の素子に特性取得用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換するステップと、
前記電圧に変換された信号に基づき、前記送受信手段の素子ごとの受信特性を取得するステップと、を含み、
前記情報取得ステップは、
前記送受信手段が、送信用パルスを入力されて、当該パルスに対応する音響波を送信するステップと、
前記送受信手段が、当該送受信手段から送信された音響波が前記被検体で反射した反射波を受信するステップと、
前記反射波を受信した際に前記素子から出力された電流に基づく信号に対して、前記受信特性の素子ごとの差異を減少させるための処理を行い、前記被検体内部の被検体情報を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【００１０】
本発明はまた以下の構成を採用する。すなわち、複数の素子を含む静電容量型トランスデューサからなる送受信手段を有し、前記送受信手段が受信した音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送受信手段の素子の送信特性を取得する特性取得ステップ、および、被検体から被検体情報を取得する情報取得ステップを有しており、
前記特性取得ステップは、
前記素子に特性取得用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに出力する電流を電圧に変換するステップと、
前記電圧に変換された信号に基づき、前記送受信手段の素子ごとの送信特性を取得するステップと、を含み、
前記情報取得ステップは、
前記被検体への音響波の送信の際に、前記送信特性の素子ごとの差異を減少させるように、送信用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段が、前記送信用パルスに対応する音響波を送信するステップと、
前記送受信手段が、当該送受信手段から送信された音響波が前記被検体で反射した反射波を受信するステップと、
前記送受信手段が受信した反射波に基づき前記被検体内部の被検体情報を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＣＭＵＴエレメントの送信特性および受信特性ばらつきを補正可能な被検体情報取得装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る、被検体情報取得装置の構成を示す図。
【図１Ｂ】従来例の実施形態に係る、被検体情報取得装置の構成を示す図。
【図２Ａ】第１の実施形態に係る、被検体情報取得装置の一部の構成を示す図。
【図２Ｂ】第１の実施形態に係る、波形出力制御部の構成を示す図。
【図２Ｃ】第１の実施形態に係る、受信ビーム成形装置の構成を示す図。
【図３】第１〜第２の実施形態に係る、被検体情報取得装置の動作フローを示す図。
【図４】第２の実施形態に係る、被検体情報取得装置の一部の構成を示す図。
【図５Ａ】第３の実施形態に係る、被検体情報取得装置の一部の構成を示す図。
【図５Ｂ】第３の実施形態に係る、受信ビーム成形装置の構成を示す図。
【図６】第４の実施形態に係る、被検体情報取得装置の一部の構成を示す図。
【図７】ＣＭＵＴエレメントの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状及びそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００１４】
本発明が適用される対象には、被検体に超音波等の音響波を送信し、被検体内部で反射し伝播した反射波（エコー波）を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置が含まれる。
かかる装置の場合、取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。このような装置は被検体情報取得装置と呼ぶことができる。被検体情報取得装置により生成した被検体内部の画像は生体の診断に用いることが可能であるので、このような装置を超音波診断装置とも呼ぶことができる。
【００１５】
本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を
含む。本発明の被検体情報取得装置は、ＣＭＵＴエレメント（素子）を配置した探触子によって、被検体内に音響波を送信し、反射して伝播した音響波を受信する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
（本実施形態の装置構成）
図１Ａは、本発明の実施形態に係る被検体情報取得装置１の構成を示す図である。
この被検体情報取得装置１は、探触子２、ＡＤ変換部３、受信ビーム成形装置４、信号処理部５、画像処理部６、画像表示部７、データメモリ制御回路８、重み付け係数供給回路９、制御用ＣＰＵ１０、超音波送信部１１から構成される。
【００１７】
超音波送信部１１は、制御用ＣＰＵ１０等の制御に従って被検体の測定領域に超音波を送信する。被検体に送信された超音波の反射波である超音波信号は、探触子２によって受信される。
受信された超音波信号は、探触子２によってアナログ電気信号に変換され、さらにＡＤ変換部３によってデジタル化される。デジタル化された受信信号は、受信ビーム成型装置４によって整相加算処理され、信号処理部５にてフィルタ処理・対数圧縮・包絡線検波等の処理を受ける。信号処理部では、扱う信号の性質に応じ適切な処理を施す。さらに信号処理部の出力データは、画像処理部６に入力され、画像生成に必要な複数の処理をされた後、画像データとなる。画像表示部７は、画像処理部６によって生成された画像データに従い超音波画像を表示する。制御用ＣＰＵ１０は、各ブロックをコントロールするのに必要なデータ、コントロール信号を供給する。
【００１８】
データメモリ制御回路８−１〜８−Ｎは、受信信号の遅延データを処理し、受信ビーム成形装置４中のデータメモリの受信データ書き込み、または読み出し制御をおこなう。なお、Ｎは受信ビーム成形装置４中に存在するデータメモリの数量を示す。重み付け係数供給回路９−１〜９−Ｎは、アポダイゼーション用の重み付けデータを処理し、受信ビーム成形装置４中の乗算器へ重み付け係数を供給する。なお、Ｎは、受信ビーム成形装置４中に存在する、アポダイゼーション用の乗算器の数量を示す。
【００１９】
（従来の装置構成）
図１Ｂは、従来例におけるＣＭＵＴを用いた超音波診断装置の構成を示した図である。
探触子２は、ＣＭＵＴエレメント２１、スイッチ２２、２３、２４、プリアンプ２５から成るＣＭＵＴユニット１２−１〜Ｋから構成されている。超音波送信部１１には送信波形出力用のパルサー２６−１〜Ｍと波形出力制御部３０が存在する。ＡＤ変換部３は、ＡＤ変換ユニット３６−１〜Ｎで構成される。ＡＤ変換ユニット３６は、ＡＤコンバータ２７と保護回路２８から構成される。
【００２０】
従来例において、ＣＭＵＴを用いた超音波の送受信は次のように行われる。超音波送信の際は、探触子２中のスイッチ２３をＯＮにし、スイッチ２２、２４をＯＦＦにする。制御用ＣＰＵ１０から供給される制御内容に従い、波形出力制御部３０が波形データを所望のタイミングでパルサー２６に入力する。波形データに従い、パルサー２６から出力された送信電圧はＣＭＵＴエレメント２１へ入力され、超音波が被検体へ送信される。この送信電圧は、本発明の送信用パルスに相当する。
【００２１】
一方、超音波受信の際は、探触子２中のスイッチ２３をＯＦＦし、スイッチ２２、２４をＯＮにする。ＣＭＵＴエレメント２１で受信された超音波信号はプリアンプ２５によってＩ−Ｖ変換され、ＡＤ変換部３へ入力される。ＡＤ変換部３においてデジタル化された受信データは受信ビーム成形装置４へ転送され、整相加算等の信号処理演算を施され、超音波画像データとなる。探触子２においては、ＣＭＵＴエレメント２１の数量Ｋと、超音波送信部１１におけるパルサー２６の数量Ｍ、ＡＤ変換部３におけるＡＤコンバータ２７
の数量Ｎは各々違う場合があり得る。超音波の送信受信が適切になされるよう、接続切り替えスイッチ２９にて接続状態は適宜変更される。このように、従来例においては、同一のＣＭＵＴエレメント２１にて超音波の送信・受信を行うこととなる。
【００２２】
しかし、ＣＭＵＴエレメントにおいては、半導体プロセスに起因する静電容量等のばらつきのため、ＣＭＵＴエレメント毎に送信特性・受信特性が異なっているのが一般的である。また、送信波形を出力する際には、ＣＭＵＴエレメント２１に数十ボルトの高電圧が印加されるため、ＣＭＵＴエレメント２１における送信特性・受信特性が経時変化する。
このような送信特性・受信特性のばらつきや経時変化に対して何も対策を行わない場合、取得された超音波画像の画質を劣化させてしまう懸念がある。そこで、ＣＭＵＴエレメントの送信特性・受信特性のばらつきや経時変化を補正する必要がある。
【００２３】
（ＣＭＵＴエレメントの構成）
図７は、一般的なＣＭＵＴの構成と駆動方法について、具体的に説明するための図である。ＣＭＵＴは静電容量型トランスデューサと言える。
図７はＣＭＵＴエレメントの断面、および、直流電圧印加手段１０５及び電流電圧変換手段１０２の模式図である。容量型のＣＭＵＴエレメントは、基板５０６上に下部電極５０５が形成され、下部電極５０５と間隙５０４（通常数１０ｎｍ〜９００ｎｍ）を挟んで上部電極５０２が配置されている。本実施形態では、振動膜５０１上に上部電極５０２が形成され、その振動膜５０１は、基板５０６上に形成された支持部５０３により支持されている。本発明においては、このように振動膜５０１と間隙５０４を挟んで対向した２つの電極を１組として、振動する最小単位をセルと呼ぶ。また、複数のセルが並列に電気的に接続された構成をエレメント（素子）と呼ぶ。ここでは、２つのセルで１つのエレメントを形成しているが、１つのセルで１つのエレメントを形成しても良いし、複数のセルを２次元アレイ状に接続しても良い。またエレメントも任意の数を設けることができ、２次元アレイ状に配置しても良い。電気機械変換装置であるＣＭＵＴは、通常、１００〜３０００個程度のセルを１エレメント（１画素）として、２００〜４０００程度のエレメントが２次元配列しており、ＣＭＵＴ自体は１〜１０ｃｍ程度のサイズである。
【００２４】
上部電極としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｉから選択される金属、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｌＴｉ、ＭｏＷ、ＡｌＣｒから選択される合金のうち少なくとも１種を選んで用いることができる。また、上部電極は振動膜の上面、裏面、内部のうち少なくとも一ヶ所に設けるか、もしくは振動膜を導電体又は半導体で形成する場合は振動膜自体が上部電極を兼ねる構造にすることも可能である。また、本発明に用いられる下部電極としては、上部電極と同様の金属を用いることができる。基板がシリコン等の半導体基板を用いている場合、基板が下部電極を兼ねてもよい。
【００２５】
複数の上部電極５０２は全てが電気的に接続されており、それらは直流電圧印加手段１０５に接続されている。直流電圧印加手段１０５は、下部電極５０５との間に所望の電位差が発生するように、所定の直流電圧を上部電極５０２に一様に印加する。そして、振動膜５０１に音響波が入力されると、音響波の大きさに対応して、振動膜５０１が振動する。下部電極５０５には、振動膜５０１の振動により静電誘導が起こり、微小電流が発生する。下部電極５０５にエレメント（ここでは２つのセル）ごとに接続されている電流電圧変換手段１０２により、その電流値を電圧値に変換して取得することで、音響波の受信信号を電圧値としてエレメントごとに取り出すことができる。なお、上部電極５０２をエレメント毎に電気的に分離して電流電圧変換手段１０２を上部電極５０２に繋ぎ、下部電極５０５を全エレメント電気的に共通とし直流電圧印加手段１０５を下部電極５０５に繋いでも、装置を構成することは可能である。また、上部電極５０２及び下部電極５０５ともにエレメント毎に電気的に分離してもよい。
【００２６】
（本実施形態の詳細な装置構成）
図２Ａは、本発明の第１の実施形態に係る探触子２、超音波送信部１１、そしてＡＤ変換部３を示す図である。
探触子２は、Ｋ個のＣＭＵＴユニット３５から構成されている。さらに、ＣＭＵＴユニット３５は、ＣＭＵＴエレメント２１、スイッチ２２、２３、２４、３３、プリアンプ２５、そしてデカップリングキャパシタ３４から構成されている。
超音波送信部１１には送信波形出力用のパルサー２６−１〜Ｍと波形出力制御部３０、接続切り替えスイッチ３１−１〜Ｍが存在する。ＡＤ変換部３は、ＡＤ変換ユニット３６−１〜Ｎで構成される。ＡＤ変換ユニット３６は、ＡＤコンバータ２７と保護回路２８から構成される。
【００２７】
図２Ｂは、本発明の第１の実施形態における波形出力制御部３０の構成を示した図である。波形出力制御部３０は、パルサー２６−１〜Ｍに供給する波形データを格納する波形メモリ５０−１〜Ｍと、波形メモリ５０−１〜Ｍへの波形データ書き込み、波形メモリ５０−１〜Ｍからの波形データ出力を制御する波形メモリ制御回路５１から構成される。
【００２８】
図２Ｃは、本発明の第１の実施形態における受信ビーム成形装置４とその周辺回路を示す図である。ここでは、Ｎｃｈの受信ビーム成形装置４において、整相加算する構成を例とする。
この受信ビーム成型装置４は、データメモリ１４−１〜１４−Ｎ、アポダイゼーション用の乗算器１５−１〜１５−Ｎ、そして加算回路１３を有する。
【００２９】
（超音波の送受信）
次に、本発明の第１の実施形態の動作を示す。
超音波送信の際は、ＣＭＵＴユニット３５中のスイッチ２３をＯＮにし、スイッチ２２、２４、３３をＯＦＦにする。また、接続切り替えスイッチ３１−１〜Ｍは、パルサー２６−１〜Ｍを接続切り替えスイッチ２９の方へ接続する。
制御用ＣＰＵ１０から供給される制御内容に従い、波形出力制御部３０が波形データを所望のタイミングでパルサー２６−１〜Ｍに入力する。波形データに従い、パルサー２６−１〜Ｍから出力された送信電圧は、接続切り替えスイッチ２９、スイッチ２３を経由してＣＭＵＴエレメント２１へ入力され、超音波が被検体へ送信される。
【００３０】
一方、超音波受信の際は、ＣＭＵＴユニット３５中のスイッチ２２、２４をＯＮにし、スイッチ２３、３３をＯＦＦにする。また、接続切り替えスイッチ３１−１〜Ｍは、パルサー２６−１〜Ｍを接続切り替えスイッチ２９の方へ接続したままで良い。
ＣＭＵＴエレメント２１で受信された超音波信号は、プリアンプ２５によって電流電圧変換され、接続切り替えスイッチ２９を経由してＡＤ変換部３へ入力される。超音波受信におけるＣＭＵＴエレメント２１の出力は微小な電流であるため、微小電流の変化を電圧に変換する電流電圧変換するためのプリアンプ２５は構成要素として設けることが望ましい。
【００３１】
ＡＤ変換部３においてデジタル化された受信データは受信ビーム成形装置４へ転送され、整相加算等の信号処理演算を施され、超音波画像データとなる。受信ビーム成型装置４においては、必ずしも整相加算を行わなければならないものではない。データメモリ１４−１〜Ｎに保存されたデータをそのまま上位ＣＰＵによって直接処理し、画像データを生成する構成としても良い（図示せず）。
ＣＭＵＴユニット３５の数Ｋと、超音波送信部１１におけるパルサー２６の数Ｍ、ＡＤ変換部３におけるＡＤコンバータ２７の数Ｎが各々違う場合、超音波の送信受信が適切になされるよう、接続切り替えスイッチ２９にて接続状態が適宜変更される。
【００３２】
（受信特性ばらつきの検出）
前述したように、ＣＭＵＴエレメント２１には、静電容量ばらつき等に起因する受信特性ばらつきが存在する。Ｋ個存在するＣＭＵＴエレメント２１の特性にばらつきが生じると、受信ビームフォーミングが正常に行われないため、取得された超音波画像の画質が低下する恐れがある。
そこで、本発明の第１の実施形態においては、ＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつきを検出し、補正する。そのプロセスは以下のようになる。
【００３３】
ＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつきを検出・補正する場合には、スイッチ２２、２４、３３をＯＮにし、スイッチ２３をＯＦＦにする。そして、パルサー２６−１〜Ｍの出力を接続切り替えスイッチ３１によって、接続切り替えスイッチ３２の方へ接続する。
接続切り替えスイッチ２９、接続切り替えスイッチ３２、そしてスイッチ３３は、Ｋ個存在するＣＭＵＴエレメント２１の中から受信特性ばらつき検出を行うものを選択し、超音波送信部１１、ＡＤ変換部３へと接続する。
【００３４】
制御用ＣＰＵ１０から供給される制御内容に従い、波形メモリ制御回路５１が波形メモリ５０−１〜Ｍに受信特性ばらつき評価用の波形データを書き込む。そして、波形メモリ制御回路５１の制御に従い、波形メモリ５０−１〜Ｍが所望のタイミングで波形データをパルサー２６−１〜Ｍに出力する。波形データに従い、パルサー２６−１〜Ｍから出力された送信電圧は、接続切り替えスイッチ３２、スイッチ３３を経由してＣＭＵＴエレメント２１へ印加される。このとき出力されるパルスは、本発明の特性取得用パルスに相当する。
【００３５】
受信特性ばらつき検出用の波形データは、通常の超音波送信用の波形とは異なり得る。ＣＭＵＴエレメント２１のインパルス応答を確認できる波形が入力できることが望ましい。例えば、超音波送信専用ＣＭＵＴエレメント２１から１０ＭＨｚ程度の超音波を送受信することが想定される場合、パルス幅が５０ｎｓよりも狭いパルスを入力できることが望ましい。
また、受信特性ばらつき検出用には、波形データだけでなく、パルサー２６−１〜Ｍの出力電圧も変更され得る。パルサーの出力電圧は、数Ｖ〜数十Ｖの範囲で、状況に応じて適切な電圧を設定すればよい。
特性ばらつき検出用の波形に対するＣＭＵＴエレメント２１の応答信号は、プリアンプ２５によって電流電圧変換され、接続切り替えスイッチ２９を経由してＡＤ変換部３へ入力される。ＡＤ変換部３においてデジタル化されたＣＭＵＴエレメント２１の応答信号は、受信ビーム成形装置４へ転送される。このときのプリアンプは、本発明の第一の変換手段に相当する。
【００３６】
ＡＤ変換部３によってデジタル化された受信信号はまずデータメモリ１４に取り込まれる。データメモリ１４−１〜Ｎに保存されたＣＭＵＴエレメント２１の応答信号データは、波形データ解析部に転送される。波形データ解析部は、制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットにあたる部分である。
波形データ解析部は、各ＣＭＵＴエレメント２１の出力データのスペクトルや強度等を解析し、ＣＭＵＴエレメント２１の特性を評価する。かかる処理を行うときの制御用ＣＰＵ等は、本発明の特性取得手段に相当すると言える。制御用ＣＰＵ等は同時に、本発明の制御手段に相当する。
【００３７】
以上の動作が完了すると、接続切り替えスイッチ２９、接続切り替えスイッチ３２、そしてスイッチ３３を切り替えることで、未評価のＣＭＵＴエレメント２１を選択し、特性
を評価する。
【００３８】
（受信特性の補正）
所望のＣＭＵＴエレメント２１全ての特性評価が完了すると、各ＣＭＵＴエレメント２１の特性に応じ、ＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつきを補正する。受信特性ばらつきの補正は、受信パラメータの補正によってなされる。制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットにあたる部分が受信パラメータの補正を行う。補正する項目は、プリアンプ２５の周波数特性に影響のある抵抗値や容量値やプリアンプ２５の駆動電流値、図示しない可変ゲインアンプに入力するＴＧＣカーブ、そして整相加算回路中で用いられるアポダイゼーション用の重み付け係数である。このときのプリアンプは、本発明の第二の変換手段に相当する。
以上のようなプロセスを経て、ＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつきが補正される。
【００３９】
（発明のメリット）
本発明の実施形態のように、ＣＭＵＴエレメント２１の全てに対して、インパルス応答を確認できるパルス、すなわち受信特性ばらつき検出用波形を入力して応答データを取得する方式のメリットは２点挙げられる。
一つ目は、ＣＭＵＴエレメント２１のインパルス応答を解析することで、広い周波数帯域の特性を評価できるという点である。ＣＭＵＴエレメント２１の特性を評価するために、違う周波数特性を持つ複数の波形を入力し、各々の波形に対するＣＭＵＴエレメント２１の特性を評価する手法も考えられるが、本発明の実施形態よりも煩雑な手順が必要となる。
二つ目は、超音波診断装置で超音波送信に用いているパルサーを受信特性ばらつき検出用波形の入力に流用できるため、回路規模をさほど増大させることなくＣＭＵＴエレメント２１の特性を評価できるということである。
【００４０】
（処理のフロー）
図３は、ＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつき検出と補正のフローチャートである。
Ｓ０にて、受信特性ばらつき検出と受信パラメータ補正のモードがスタートする。
Ｓ１において、制御用ＣＰＵ１０の制御にもとづき、波形出力制御部３０の波形メモリ制御回路５１が、波形メモリ５０−１〜Ｍに受信特性ばらつき検出用の波形データを入力する。加えて、必要に応じてパルサー２６−１〜Ｍの出力電圧を変更する。
【００４１】
続いてエレメントごとの処理に移行する。
Ｓ２において、接続切り替えスイッチ２９、３１、３２、スイッチ３３は、Ｋ個存在するＣＭＵＴエレメント２１の中から受信特性ばらつき検出を行うＣＭＵＴエレメント２１を１つまたは複数選択し、超音波送信部１１、ＡＤ変換部３へ接続する。
Ｓ３において、波形出力制御部３０の波形メモリ制御回路５１が、波形メモリ５０−１〜Ｍのうち、受信特性ばらつき検出を行うＣＭＵＴエレメント２１に接続されている波形メモリ５０から受信特性ばらつき検出用の波形データを出力する。波形データにより駆動されたパルサー２６は、選択されたＣＭＵＴエレメント２１へパルスを出力し、その応答信号がスイッチ２２、プリアンプ２５、スイッチ２４を経由し、ＡＤ変換部３へ入力される。ＡＤ変換部３は応答信号をデジタルデータ化し、受信ビーム成形装置４中のデータメモリ１４へ転送する。
【００４２】
Ｓ４において、データメモリ１４は制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットへ応答信号デ
ータを転送する。
Ｓ５において、所望のＣＭＵＴエレメント２１全ての受信特性ばらつき検出を完了していない場合、Ｓ２へもどって未選択のＣＭＵＴエレメント２１を選択し、Ｓ３、Ｓ４のプロセスを実行する。このように、Ｓ２〜Ｓ５のプロセスを、所望のＣＭＵＴエレメント２１全てのエレメントの受信特性ばらつき検出を完了するまで繰り返す。所望のＣＭＵＴエレメント２１における全てのエレメントの受信特性ばらつき検出を完了したら、Ｓ６に移行する。
【００４３】
Ｓ６では、制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットが所望のＣＭＵＴエレメント２１全てに対応する応答信号データを解析する。例えば、Ｓ６においては応答信号の振幅を測定することで、ＣＭＵＴエレメント２１からプリアンプ２５を経由してＡＤ変換部３へ入力される応答信号の強度に関する情報を得る。また、応答信号をＦＦＴ解析（高速フーリエ変換）することで、ＣＭＵＴエレメント２１からプリアンプ２５を経由してＡＤ変換部３へ入力された応答信号の周波数特性を得る。
【００４４】
Ｓ７では、Ｓ６での解析結果より、所望のＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつきが補正されるように受信パラメータの補正を行う。受信パラメータの補正は、制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットのいずれで行ってもよい。補正する受信パラメータは、プリアンプ２５の周波数特性に影響のある抵抗値や容量値やプリアンプ２５の駆動電流値、図示しない可変ゲインアンプに入力するＴＧＣカーブ、そして整相加算回路中で用いられるアポダイゼーション用の重み付け係数である。
例えば、Ｓ６において、応答信号の強度がユーザーの想定する強度とずれている場合、Ｓ７において強度のずれているＣＭＵＴエレメント２１に対応する可変ゲインアンプに入力するＴＧＣカーブを調整する。それにより、応答信号の増幅率が変更され、その強度をユーザーの想定する値へと合わせこむことが可能である。もしくは、整相加算時に重み付け係数を調整することにより、プリアンプ２５から出力される信号強度のばらつきを無くす、という処理も可能である。
また、Ｓ６におけるＦＦＴ解析の結果、あるＣＭＵＴエレメント２１から対応するプリアンプ２５を経由してＡＤ変換部３に入力される応答信号の周波数特性がユーザーの期待する周波数特性とずれている場合があるとする。この場合、Ｓ７において対応するプリアンプ２５に接続される容量値や抵抗値を調整することで、ＡＤ変換部３に入力される応答信号の周波数特性を所望の特性へ変更することが可能である。例えば、プリアンプ２５に接続される容量値を小さくする、もしくは抵抗値を大きくすることにより、プリアンプ２５から出力される応答信号の中心周波数を高くすることができる。反対に、プリアンプ２５に接続される容量値を大きくする、もしくは抵抗値を小さくすることにより、プリアンプ２５から出力される応答信号の中心周波数を低くすることができる。更には、プリアンプ２５より後段に設置するアナログフィルタやデジタルフィルタのフィルタ特性を変更することで、所望の周波数の信号を取りだす処理も可能である。
ただし、Ｓ６、Ｓ７における応答信号の解析項目、補正手段はこの限りではない。
【００４５】
受信パラメータの補正が終了したら、Ｓ８にて受信特性ばらつき検出と補正のモードが終了する。
受信特性ばらつき検出と補正の結果、所望のＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつきが抑えられ、受信ビームフォーミングを良好な状態で行うことができる。
【００４６】
図２Ａでは、Ｂｉａｓ  Ｖｏｌｔａｇｅ（以下、バイアス電圧）端子、デカップリングキャパシタ３４、スイッチ３３は、１つのＣＭＵＴユニット３５に対し、各々１個ずつ配置されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。全てのＣＭＵＴユニット３
５−１〜Ｋで一つのバイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ３４、スイッチ３３を共有するようにしても良い（図示せず）。その場合は、パルサー２６−１〜Ｍの中の１つをスイッチ３３へ接続するような回路構成を採用すれば良い（図示せず）。
【００４７】
このように本発明の第１の実施形態によれば、煩雑な手法によらず、加えて回路規模を大きく増大させることなくＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつきを補正し、受信ビームフォーミングを良好な状態で行える。ひいては、取得する超音波画像の画質を向上することができる。
【００４８】
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係る探触子２、超音波送信部１１、そしてＡＤ変換部３を示す図である。
本発明の第２の実施形態では、受信特性評価用パルサー２６−（Ｍ＋１）が、スイッチ３３に接続されている点が本発明の第１の実施形態と異なる。
本発明の第２の実施形態では、受信特性ばらつき検出と補正のモードにおいて、パルサー２６−（Ｍ＋１）を用いて受信特性ばらつき評価用の波形をＣＭＵＴエレメント２１に印加する。
その他の装置構成、動作については、本発明の第１の実施形態と同様のため、詳述しない。
【００４９】
図４では、バイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ３４、スイッチ３３は、１つのＣＭＵＴユニット３５に対し、各々１個ずつ配置されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。全てのＣＭＵＴユニット３５−１〜Ｋで一つのバイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ３４、スイッチ３３を共有するようにしても良い（図示せず）。その場合、パルサー２６−（Ｍ＋１）を１つのスイッチ３３へ接続する回路構成となる（図示せず）。
【００５０】
本発明の第２の実施形態によれば、煩雑な手法によらず、加えて回路規模を大きく増大させることなくＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつきを補正し、受信ビームフォーミングを良好な状態で行える。ひいては、取得する超音波画像の画質を向上することができる。
【００５１】
＜第３の実施形態＞
（本実施形態の詳細な装置構成）
図５Ａは、本発明の第３の実施形態に係る探触子２、超音波送信部１１、そしてＡＤ変換部３を示す図である。
本発明の第３の実施形態では、探触子２にスイッチ３７、選択スイッチ３８、送信特性評価用プリアンプ４０が追加され、さらにＡＤ変換部３に送信特性評価用のＡＤコンバータ４３が追加されている点が本発明の第１の実施形態と異なる。
本発明の第３の実施形態では、第１の実施形態と同様にＣＭＵＴエレメント２１の受信特性ばらつきを補正することができるが、加えてＣＭＵＴエレメント２１の送信特性のばらつき評価、補正が可能である。以下に動作を説明する。
【００５２】
（超音波の送受信）
超音波送信の際は、ＣＭＵＴユニット６０中のスイッチ２３をＯＮにし、スイッチ２２、２４、３３、３７をＯＦＦにする。また、接続切り替えスイッチ３１−１〜Ｍは、パルサー２６−１〜Ｍを接続切り替えスイッチ２９の方へ接続する。
制御用ＣＰＵ１０から供給される制御内容に従い、波形出力制御部３０が波形データを所望のタイミングでパルサー２６−１〜Ｍに入力する。波形データに従い、パルサー２６−１〜Ｍから出力された送信電圧は接続切り替えスイッチ２９とスイッチ２３を経由し、
ＣＭＵＴエレメント２１へ入力される。結果として、超音波が被検体へ送信される。
【００５３】
一方、超音波受信の際は、ＣＭＵＴユニット６０中のスイッチ２２、２４をＯＮにし、スイッチ２３、３３、３７をＯＦＦにする。ＣＭＵＴエレメント２１で受信された超音波信号はプリアンプ２５によって電流電圧変換され、ＡＤ変換部３へ入力される。ＡＤ変換部３においてデジタル化された受信データは受信ビーム成形装置４へ転送され、整相加算等の信号処理演算を施され、超音波画像データとなる。
【００５４】
（受信特性ばらつきの検出）
ＣＭＵＴエレメント２１には、静電容量ばらつき等に起因する送信特性ばらつきが存在する。Ｋ個存在するＣＭＵＴエレメント２１の送信特性にばらつきが生じると、超音波の送信ビーム形成が良好になされず、受信される超音波信号の状態に悪影響が生じ、ひいては取得された超音波画像の画質が低下する恐れがある。そこで、ＣＭＵＴエレメント２１の送信特性ばらつきを検出・補正することが超音波画像の画質低下を防ぐために必要である。
ＣＭＵＴエレメント２１の送信特性ばらつきを検出・補正する場合には、スイッチ３３、３７をＯＮにし、スイッチ２２、２３、２４をＯＦＦにする。そして、パルサー２６−１〜Ｍの出力を接続切り替えスイッチ３１によって、接続切り替えスイッチ３２の方へ接続する。
【００５５】
制御用ＣＰＵ１０から供給される制御内容に従い、波形出力制御部３０が送信特性ばらつき検出用の波形データを所望のタイミングでパルサー２６−１〜Ｍに入力する。
送信特性ばらつき検出用の波形データは、通常の超音波送信用の波形とは異なり得る。ＣＭＵＴエレメント２１のインパルス応答を確認できるパルスが入力できることが望ましい。例えば、超音波送信専用ＣＭＵＴエレメント２１から１０ＭＨｚ程度の超音波を送信することが想定される場合、パルス幅が５０ｎｓよりも狭いパルスを入力できることが望ましい。
また、送信特性ばらつき検出用には、波形データだけでなく、パルサー２６−１〜Ｍの出力電圧も変更され得る。パルサーの出力電圧は、数Ｖ〜数十Ｖの範囲で、状況に応じて適切な電圧を設定すればよい。
【００５６】
選択スイッチ３８は、Ｋ個存在するＣＭＵＴエレメント２１の中から送信特性ばらつき検出を行いたいものを選択する。送信特性ばらつき検出用の波形に対するＣＭＵＴエレメント２１の応答信号は、送信特性評価用プリアンプ４０へ入力されＩ−Ｖ変換される。送信特性評価用プリアンプ４０の出力は送信特性評価用のＡＤコンバータ４３へ入力され、送信特性評価用のＡＤコンバータ４３の出力は受信ビーム成形装置４へ入力される。
【００５７】
なお、送信特性評価用プリアンプ４０は、全てのＣＭＵＴエレメント２１に対して１個配置される方が望ましい。一般的には、送信特性評価用プリアンプ４０にも特性のばらつきが生じる。よって、送信特性評価用プリアンプ４０を複数設けた場合、ＣＭＵＴエレメント２１の特性評価内容にばらつきが生じる恐れがある。本発明の第３の実施形態のように、１個の送信特性評価用プリアンプ４０で全てのＣＭＵＴエレメント２１を評価する手法を用いると、ＣＭＵＴエレメント２１の特性評価内容のばらつきをなくすことが可能となる。また、送信特性評価用プリアンプ４０は１個で良いので、回路規模をさほど増大させずに、ＣＭＵＴエレメント２１を評価できるというメリットもある。
【００５８】
図５Ｂは、本発明の第３の実施形態における受信ビーム成形装置４とその周辺回路を示す図である。ここでは、Ｎｃｈの受信ビーム成形装置４において、整相加算する構成を例とする。
この受信ビーム成型装置４は、データメモリ１４−１〜１４−（Ｎ＋１）、アポダイゼ
ーション用の乗算器１５−１〜１５−Ｎ、そして加算回路１３を有する。データメモリ１４−（Ｎ＋１）が追加されている点が、第１、第２の実施形態と異なる。
受信ビーム成型装置４においては、必ずしも整相加算を行わなければならないものではない。データメモリ１４−１〜１４−Ｎに保存されたデータをそのまま上位ＣＰＵによって直接処理し、画像データを生成する構成としても良い（図示せず）。
データメモリ１４−（Ｎ＋１）は、送信特性ばらつき検出用のメモリである。送信特性評価用のＡＤコンバータ４３の出力は、データメモリ１４−（Ｎ＋１）に入力される。データメモリ１４−（Ｎ＋１）に入力されるデータは、送信特性ばらつき検出用波形に対するＣＭＵＴエレメント２１の応答信号である。
【００５９】
選択スイッチ３１、接続切り替えスイッチ３２、スイッチ３３、３７、選択スイッチ３８によって、Ｋ個存在するＣＭＵＴエレメント２１を１つずつ順次選択し、上述の送信特性ばらつき検出処理をＫ回繰り返す。こうして、Ｋ個存在するＣＭＵＴエレメント２１の全てに対して、送信特性ばらつき検出用波形への応答信号データを取得する。取得された応答信号データは、波形データ解析部によってスペクトルや強度等を解析され、ＣＭＵＴエレメント２１の特性が評価される。
波形データ解析部は、制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットにあたる部分である。
【００６０】
（受信特性の補正）
ＣＭＵＴエレメント２１の特性解析結果に応じ、すべてのＣＭＵＴエレメント２１の送信特性がそろうよう、波形出力制御部３０が各ＣＭＵＴエレメント２１に対応した送信波形データの補正を行う。すなわち、ＣＭＵＴエレメント間の送信特性の差異を減少させる。補正する項目は、送信波の波長、波数、デューティー比、そしてパルサーの駆動電流と出力電圧である。補正された送信波形データは、波形メモリ５０−１〜Ｍに格納され、超音波画像撮像時の超音波送信に用いられる。
【００６１】
（処理フロー）
図３は、ＣＭＵＴエレメント２１の送信特性ばらつき検出と補正のフローチャートともなり得る。
Ｓ０にて、送信特性ばらつき検出と送信波形データ補正のモードがスタートする。
Ｓ１において、制御用ＣＰＵ１０の制御にもとづき、波形出力制御部３０の波形メモリ制御回路５１が、波形メモリ５０−１〜Ｍに送信特性ばらつき検出用の波形データを入力する。加えて、必要に応じてパルサー２６−１〜Ｍの出力電圧を変更する。
【００６２】
続いてエレメントごとの処理に移行する。
Ｓ２において、選択スイッチ３１、接続切り替えスイッチ３２、スイッチ３３、３７、選択スイッチ３８は、Ｋ個存在するＣＭＵＴエレメント２１の中から受信特性ばらつき検出を行うＣＭＵＴエレメント２１を１つ選択し、ＡＤ変換部３へ接続する。
Ｓ３において、波形出力制御部３０の波形メモリ制御回路５１が、波形メモリ５０−１〜Ｍのうち、送信特性ばらつき検出を行うＣＭＵＴエレメント２１に接続されている波形メモリ５０から送信特性ばらつき検出用の波形データを出力する。波形データにより駆動されたパルサー２６は、選択されたＣＭＵＴエレメント２１へパルスを出力し、その応答信号がスイッチ３７、選択スイッチ３８、プリアンプ４０を経由し、ＡＤ変換部３へ入力される。ＡＤ変換部３は応答信号をデジタルデータ化し、受信ビーム成形装置４中のデータメモリ１４へ転送する。
【００６３】
Ｓ４において、データメモリ１４は制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットへ応答信号データを転送する。
Ｓ５において、所望のＣＭＵＴエレメント２１全ての送信特性ばらつき検出を完了していない場合、Ｓ２へもどって未選択のＣＭＵＴエレメント２１を選択し、Ｓ３、Ｓ４のプロセスを実行する。このように、Ｓ２〜Ｓ５のプロセスを所望のＣＭＵＴエレメント２１全てのエレメントの送信特性ばらつき検出を完了するまで繰り返す。所望のＣＭＵＴエレメント２１全てのエレメントの送信特性ばらつき検出を完了したら、Ｓ６に移行する。
【００６４】
Ｓ６では、制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットが所望のＣＭＵＴエレメント２１全てに対応する応答信号データを解析する。例えば、Ｓ６においては応答信号の振幅を測定することで応答信号の強度に関する情報を得る。また、応答信号をＦＦＴ解析することで、ＣＭＵＴエレメント２１の周波数特性を得る。
【００６５】
Ｓ７では、Ｓ６での解析結果より、所望のＣＭＵＴエレメント２１の送信特性ばらつきが補正されるように送信波形データの補正を行う。送信波形データの補正は、制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットのいずれで行ってもよい。補正する送信波形データは、送信波の波長、波数、デューティー比、そしてパルサーの駆動電流と出力電圧である。
例えば、Ｓ６において、応答信号の強度をユーザーの想定する強度たる所定の値と比較した結果、ずれがある場合、Ｓ７においてパルサー出力電圧を調整することで応答信号の強度をユーザーの想定する値へと合わせこむ。もしくは送信波の波数を変更する、といった処理を行う。
また、Ｓ６におけるＦＦＴ解析の結果、複数存在するＣＭＵＴエレメント２１の周波数特性にばらつきがあった場合、Ｓ７において複数存在するＣＭＵＴエレメント２１のうち、なるべく多くのＣＭＵＴエレメント２１に共通する周波数帯域を特定する。その上で、送信波の周波数がその周波数帯域に合うように送信波形データの波長、デューティー比を調整することで、複数存在するＣＭＵＴエレメント２１の送信特性ばらつきを最小化する、といった処理を行うことも可能である。
ただし、Ｓ６、Ｓ７における応答信号の解析項目、補正手段はこの限りではない。
【００６６】
送信波形データの補正が終了したら、Ｓ８にて送信特性ばらつき検出と補正のモードが終了する。
送信特性ばらつき検出と補正の結果、所望のＣＭＵＴエレメント２１の送信特性ばらつきが抑えられ、送信ビームの形成を良好な状態で行うことができる。
【００６７】
ＣＭＵＴエレメント２１の解析結果は、必ずしも送信波形データに対してのみフィードバックされるものではなく、受信パラメータの補正に用いられてもよい。補正される受信パラメータは、プリアンプ２５の周波数特性に影響のある抵抗値や容量値やプリアンプ２５の駆動電流値、図示しない可変ゲインアンプに入力するＴＧＣカーブ、そして整相加算回路中で用いられるアポダイゼーション用の重み付け係数である。
【００６８】
図５Ａでは、バイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ３４、スイッチ３３は、１つのＣＭＵＴユニット６０に対し、各々１個ずつ配置されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。全てのＣＭＵＴユニット６０−１〜Ｋで一つのバイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ３４、スイッチ３３を共有するようにしても良い（図示せず）。その場合は、パルサー２６−１〜Ｍの中の１つをスイッチ３３へ接続するような回路構成を採用すれば良い（図示せず）。
【００６９】
また、図５Ａでは、超音波送信部１１は第１の実施形態と同様の構成となっているが、必ずしもこのようである必要はない。第２の実施形態において示したように、受信特性評価用パルサー２６−（Ｍ＋１）を設け、接続切り替えスイッチ３２を省く構成としても良
い（図示せず）。
【００７０】
このように、本発明の第３の実施形態によれば、装置規模を徒に増大させることなく、かつ煩雑な手法によらずにＣＭＵＴエレメント２１の送信特性・受信特性のばらつきを補正できる。それにより、探触子２の超音波送信を良好な状態で行え、かつ受信ビームフォーミングを良好な状態で行えるため、取得する超音波画像の画質を向上することができる。
【００７１】
＜第４の実施形態＞
図６は、本発明の第４の実施形態に係る探触子２、超音波送信部１１、そしてＡＤ変換部３を示す図である。
本発明の第４の実施形態では、送信特性評価用プリアンプ４０が、選択スイッチ４５を介してＡＤコンバータ２７−Ｎに接続されている点が本発明の第３の実施形態と異なる。
【００７２】
本発明の第４の実施形態では、送信特性ばらつき検出と補正のモードにおいて、ＡＤコンバータ２７−Ｎを用いて応答信号をデジタルデータ化し、図２Ｃに示した受信ビーム成型装置４のデータメモリ１４−Ｎに転送する。
データメモリ１４−Ｎは制御用ＣＰＵ１０、もしくは図示しない他の上位ＣＰＵ、もしくは図示しない被検体情報取得装置１中の応答信号解析ユニットへ応答信号データを転送する。
【００７３】
その他の装置構成、動作については、本発明の第３の実施形態と同様のため、詳述しない。
また、本発明の第４の実施形態においても、第３の実施形態と同様の送信波形データ、受信パラメータの補正が可能である。
なお、送信特性評価用プリアンプ４０は選択スイッチ４５を介してＡＤコンバータ２７−１〜Ｎのうち、必ずしもＡＤコンバータ２７−Ｎに接続せねばならないものではない。ＡＤコンバータ２７−１〜Ｎのいずれか一つに接続されれば良い（図示せず）。
【００７４】
図６では、バイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ３４、スイッチ３３は、１つのＣＭＵＴユニット６０に対し、各々１個ずつ配置されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。全てのＣＭＵＴユニット６０−１〜Ｋで一つのバイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ３４、スイッチ３３を共有するようにしても良い（図示せず）。その場合は、パルサー２６−１〜Ｍの中の１つをスイッチ３３へ接続するような回路構成を採用すれば良い（図示せず）。
また、図６では、超音波送信部１１は第１の実施形態と同様の構成となっているが、必ずしもこのようである必要はない。第２の実施形態において示したように、受信特性評価用パルサー２６−（Ｍ＋１）を設け、接続切り替えスイッチ３２を省く構成としても良い（図示せず）。
【００７５】
このように、本発明の第４の実施形態によれば、装置規模を徒に増大させることなく、かつ煩雑な手法によらずにＣＭＵＴエレメント２１の送信特性・受信特性のばらつきを補正できる。それにより、探触子２の超音波送信を良好な状態で行え、かつ受信ビームフォーミングを良好な状態で行えるため、取得する超音波画像の画質を向上することができる。
【００７６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００７７】
２：探触子，３：ＡＤ変換部，４：受信ビーム成形装置，５：信号処理部，６：画像処理部，１０：制御用ＣＰＵ，１１：超音波送信部
【図１Ａ】
2013165883.tif 000003
【図１Ｂ】
2013165883.tif 000004
【図２Ａ】
2013165883.tif 000005
【図２Ｂ】
2013165883.tif 000006
【図２Ｃ】
2013165883.tif 000007
【図３】
2013165883.tif 000008
【図４】
2013165883.tif 000009
【図５Ａ】
2013165883.tif 000010
【図５Ｂ】
2013165883.tif 000011
【図６】
2013165883.tif 000012
【図７】
2013165883.tif 000013