(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル送信波形信号を出力する波形生成器と、
前記波形生成器から出力されたデジタル送信波形信号をアナログ送信波形信号に変換するＤ／Ａ変換器と、
前記Ｄ／Ａ変換器から出力されたアナログ送信波形信号に対して振幅を抑圧するアッテネート回路と、
前記アッテネート回路から出力された振幅抑圧後のアナログ送信波形信号を増幅し、送信駆動信号を超音振動子へ出力する増幅器と、
を含み、
前記アッテネート回路は、互いに振幅抑圧作用が異なるエミッタ接地された複数の減衰用トランジスタと、当該複数の減衰用トランジスタの各々のエミッタ側に接続された複数の選択用トランジスタと、を有し、
前記複数の選択用トランジスタを選択的にオン動作させることによって、並列的に接続された前記複数の減衰用トランジスタが選択的に動作し、これにより、振幅抑圧作用が可変制御される、
ことを特徴とする超音波診断装置の送信回路。
【請求項２】
請求項１記載の送信回路において、
前記アッテネート回路は、連続的又は段階的な振幅抑圧作用を有し、
前記アッテネート回路の振幅抑圧作用を可変制御する制御手段が設けられたことを特徴とする超音波診断装置の送信回路。
【請求項３】
複数の振動素子からなるアレイ振動子と、
前記各振動素子ごとに設けられ、デジタル送信波形信号を出力する複数の波形生成器と、
前記複数の波形生成器から出力された複数のデジタル送信波形信号を複数のアナログ送信波形信号に変換する複数のＤ／Ａ変換器と、
前記複数のＤ／Ａ変換器から出力された複数のアナログ送信波形信号に対して振幅を抑圧する複数のアッテネート回路と、
前記複数のアッテネート回路から出力された振幅抑圧後の複数のアナログ送信波形信号を増幅し、複数の送信駆動信号を前記複数の振動素子へ出力する複数のリニアアンプと、
を含み、
前記各アッテネート回路は、互いに振幅抑圧作用が異なるエミッタ接地された複数の減衰用トランジスタと当該複数の減衰用トランジスタの各々のエミッタ側に接続された複数の選択用トランジスタとを有し、前記複数の選択用トランジスタを選択的にオン動作させることによって、並列的に接続された前記複数の減衰用トランジスタが選択的に動作し、これにより、振幅抑圧作用が可変制御される、
ことを特徴とする超音波診断装置の送信回路。
【請求項４】
請求項３記載の送信回路において、
全チャンネル共通の利得を前記複数のリニアアンプによって一括調整し、チャンネル間の振幅の重み付けを前記複数のアッテネート回路によって個別調整する、
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】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置の送信回路に関し、特に、送信駆動信号の生成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置において、各振動素子（チャンネル）ごとに送信器が設けられる。それらの複数の送信器によって送信回路が構成される。図３には従来の送信器の構成が示されている。各送信器は、デジタル波形生成器１２、Ｄ／Ａ変換器１４、リニアアンプ１６によって構成される。リニアアンプから出力された送信駆動信号は振動素子１８へ出力される。これにより、振動素子１８から超音波が送波される。信号１００は送信タイミング信号であり、信号１０２は振幅制御信号である。
【０００３】
従来、例えば、各振動素子１８ごとに振幅の重み付けを行うために、デジタル波形生成の段階において、つまりデジタル波形生成器１２の内部において、デジタル信号における振幅が調整される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成によると、Ｄ／Ａ変換器１４の入力側で振幅を絞ることになるので、Ｄ／Ａ変換器１４の出力側において、信号波形全体との対比における１ビット当たりの量子化誤差の比率が相対的に増大する。つまり、大きな振幅の場合には事実上無視し得た量子化誤差が小さな振幅の場合には顕著になる。ハーモニックイメージングやチャープ波送信などの場合には、規定された波形（ガウス波形、周波数変調波など）をできる限り忠実に振動素子へ供給する必要があるが、上記の量子化誤差の相対的な増大はそれに反する結果を招く。つまり、画質の劣化、ＳＮＲの低下という問題を生じさせる。
【０００５】
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、小振幅の場合であっても量子化誤差を低減させることにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、振幅制御においても、原波形をできる限り忠実に再現して振動素子へ供給できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、デジタル送信波形信号を出力する波形生成器と、前記波形生成器から出力されたデジタル送信波形信号をアナログ送信波形信号に変換するＤ／Ａ変換器と、前記Ｄ／Ａ変換器から出力されたアナログ送信波形信号に対して振幅を抑圧するアッテネート回路と、前記アッテネート回路から出力された振幅抑圧後のアナログ送信波形信号を増幅し、送信駆動信号を超音振動子へ出力する増幅器と、を含み、前記アッテネート回路は、互いに振幅抑圧作用が異なるエミッタ接地された複数の減衰用トランジスタと、当該複数の減衰用トランジスタの各々のエミッタ側に接続された複数の選択用トランジスタと、を有し、前記複数の選択用トランジスタを選択的にオン動作させることによって、並列的に接続された前記複数の減衰用トランジスタが選択的に動作し、これにより、振幅抑圧作用が可変制御される、ことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、原波形を表すデジタル信号波形信号がアナログ送信信号波形に変換され、そのアナログ送信信号波形に対してアナログ回路によって抑圧処理あるいは減衰処理が行われるので、デジタル信号波形信号自体の振幅を直接的に制御する場合に比べて、信号全体の振幅に対して、量子化誤差を相対的に小さくできる。ここで、アッテネート回路だけによってアナログ的に振幅抑圧を行ってもよいし、それとデジタル的な振幅抑圧とを組み合わせてもよい。後者の場合においても、上記の相対的な量子化誤差を改善できる。
【０００９】
上記の増幅器は望ましくはリニアアンプであり、そのゲインは一定であってもよいし、可変であってもよい。後者の場合には回路規模が増大するため、回路構成上は前者の方が有利である。但し、後者の場合には、例えば、全チャンネル共通の利得を各リニアアンプによって一括調整し、チャンネル間の振幅の重み付けをアッテネート回路によって個別調整することもできる。
【００１０】
望ましくは、前記アッテネート回路は、連続的又は段階的な振幅抑圧作用を有し、前記アッテネート回路の振幅抑圧作用を可変制御する制御手段が設けられる。望ましくは、前記アッテネート回路の振幅抑圧作用をオフにする制御手段が設けられる。ここで、振幅抑圧作用をオフにする場合には、アッテネート回路を迂回させる制御を行ってもよい。
【００１１】
望ましくは、前記アッテネート回路は、前記アナログ送信波形信号の振幅を抑圧する互いに振幅抑圧作用の異なる複数の減衰回路と、前記複数の減衰回路を選択的に動作させる切換回路と、を含む。
【００１２】
（２）上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子からなるアレイ振動子と、前記各振動素子ごとに設けられ、デジタル送信波形信号を出力する複数の波形生成器と、前記複数の波形生成器から出力された複数のデジタル送信波形信号を複数のアナログ送信波形信号に変換する複数のＤ／Ａ変換器と、前記複数のＤ／Ａ変換器から出力された複数のアナログ送信波形信号に対して振幅を抑圧する複数のアッテネート回路と、前記複数のアッテネート回路から出力された振幅抑圧後の複数のアナログ送信波形信号を増幅し、複数の送信駆動信号を前記複数の振動素子へ出力する複数のリニアアンプと、を含み、前記各アッテネート回路は、互いに振幅抑圧作用が異なるエミッタ接地された複数の減衰用トランジスタと当該複数の減衰用トランジスタの各々のエミッタ側に接続された複数の選択用トランジスタとを有し、前記複数の選択用トランジスタを選択的にオン動作させることによって、並列的に接続された前記複数の減衰用トランジスタが選択的に動作し、これにより、振幅抑圧作用が可変制御される、ことを特徴とする。望ましくは、全チャンネル共通の利得を前記複数のリニアアンプによって一括調整し、チャンネル間の振幅の重み付けを前記複数のアッテネート回路によって個別調整する、ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明に係る送信回路の好適な実施形態が示されており、図１はその要部構成を示すブロック図である。送信回路は、各チャンネルごとに設けられた複数の送信器によって構成され、図１にはその送信器の構成が示されている。
【００１５】
デジタル波形生成器２０は、例えば信号波形をデジタル信号として格納したＲＯＭなどを含むデジタル回路として構成される。図示されていない制御部からタイミング信号１００が入力されると、デジタル波形生成器２０は、デジタル波形信号（デジタル送信波形信号）を出力する。本実施形態においては、信号の振幅調整は、後述するアッテネータ（アッテネート回路）２２によって行われており、デジタル波形生成器２０は基本的にはその信号の波形の調整を行うことなく最大振幅をもった信号を出力している。もちろん、波形を調整する信号１０２をデジタル波形生成器２０に入力し、その制御信号に基づいて振幅調整を行うようにしてもよい。
【００１６】
Ｄ／Ａ変換器１４は、入力されるデジタル波形信号をアナログ波形信号に変換する。そして、そのアナログ波形信号はアッテネータ２２に出力される。
【００１７】
アッテネータ２２はアナログ波形信号に対して振幅調整、具体的には抑制あるいは減衰の処理を行うアナログ回路として構成されている。入力される信号１０４に基づいてその振幅抑圧度合いあるいは減衰度合いが調整される。もちろん、振幅の抑圧を行なわない場合には、アッテネータ２２を迂回させて入力信号をアンプ１６へ出力することもできる。アンプ１６は入力されたアナログ波形信号を増幅する増幅器として構成され、本実施形態においてはアンプ１６としてリニアアンプが用いられている。このアンプ１６によって増幅されたアナログ波形信号は送信駆動信号として、対応する振動素子１８へ出力される。これにより振動素子１８にて超音波が発生される。
【００１８】
本実施形態において、アンプ１６の増幅率すなわち利得は所定値に固定されているが、アンプ１６に対して信号１０６を入力し、その信号１０６に基づいてアンプ１６の増幅率を可変制御することも可能である。ただし、アンプ１６をリニアアンプで構成する場合、その増幅率を可変可能な構成を採用すると、回路規模が著しく増大するため、信号の振幅の調整はアッテネータ２２を中心として行うのが望ましい。
【００１９】
図１に示す構成によれば、デジタル波形生成器２０の出力として最大振幅のデジタル波形信号が出力され、その信号がアナログ波形信号に変換された後に、アッテネータ２２によってその振幅の調整が行われるため、振幅全体に対する量子化誤差の比率を低減できるという利点がある。すなわちデジタル波形信号が表す原波形をできる限り忠実に再現してそれを振動素子１８へ出力することが可能となる。
【００２０】
この結果、例えば高調波成分を利用して超音波画像を構成するハーモニックイメージングや、周波数変調された波形としてのチャープ波を送信するような場合において送信波形を理想的なものに近づけることができ、その結果、超音波画像の画質を向上することができる。
【００２１】
なお、図１には図示されていないが、上述した信号１００、１０２、１０４、１０６などは制御部としてのホストコントローラなどから供給される。また、図１には受信回路の構成については図示省略されている。
【００２２】
図２には、図１に示したアッテネータ２２の回路構成例が示されている。トランジスタＱ１は、ゲイン１の入力段素子であり、そのベースにはＤ／Ａ変換器から出力された送信信号（アナログ信号）が入力される。トランジスタＱ１のエミッタ側から出力された信号は、選択的に動作する２つのトランジスタＱ２，Ｑ４のベースに入力される。トランジスタＱ２のゲインは、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４の抵抗値比で決定され、同様に、トランジスタＱ４のゲインは、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ９の抵抗値比で決定される。ここで、いずれのトランジスタＱ２，Ｑ４もアッテネート動作し、その減衰量は相互に相違する（但し、一方が減衰量０（ゲイン１）であってもい）。トランジスタＱ２，Ｑ４の択一的動作は、トランジスタＱ３，Ｑ５によって制御され、具体的には、それらのトランジスタＱ３，Ｑ５のベースに入力されるコントロール信号ＶＣＮＴ１，ＶＣＮＴ２の電圧可変によってトランジスタＱ３，Ｑ５の動作が制御される。コントロール信号ＶＣＮＴ１がハイの状態では、ＶＣＮＴ２がローとされ、その場合には、トランジスタＱ３のみがオン動作し、その結果、トランジスタＱ２だけがアッテネート動作する。それとは逆に、コントロール信号ＶＣＮＴ２がハイの状態では、ＶＣＮＴ１がローとされ、その場合には、トランジスタＱ５のみがオン動作し、その結果、トランジスタＱ４だけがアッテネート動作する。このようにして、減衰量をアナログ的に制御することができる。トランジスタＱ２，Ｑ４のコレクタ側から出力される信号は、トランジスタＱ６のベースに入力され、その信号はトランジスタＱ６を介して次のアンプへ出力される。トランジスタＱ６はゲイン１の出力段トランジスタであり、低インピーダンスへの変換を行っている。なお、図２において、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ１０は抵抗を表しており、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサを表している。
【００２３】
図２の構成において、更にアッテネート用のトランジスタ回路を増加することにより、より多くの減衰量を選択することが可能となる。もちろん、図２に示す回路は一例であって、アナログ回路としてアッテネータを構成できる限りにおいて各種の回路を採用し得る。例えば、選択的にではなく連続的に減衰量を可変制御するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、量子化誤差を低減させて超音波画像の画質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る送信回路の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図２】  図１に示すアッテネータの具体的な構成例を示す回路図である。
【図３】  従来の送信回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１４  Ｄ／Ａ変換器、１６  アンプ（リニアアンプ）、１８  振動素子、２０デジタル波形生成器、２２  アッテネータ。
【図１】
0003822832.tif 000002
【図２】
0003822832.tif 000003
【図３】
0003822832.tif 000004