JP5635540B2 - 受信回路、超音波プローブ及び超音波画像表示装置 - Google Patents
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Description
第3の観点の受信回路は、第1回路のコンデンサから出力電流を読み出すタイミングと、第2回路のコンデンサから出力電流を読み出すタイミングとが同じであり、第2回路が90°移相器を有する。
第4の観点の受信回路において、第1回路の4nのキャパシタバンクと第2回路の4nのキャパシタバンクとは、書き込みスイッチによって該キャパシタバンク毎に書き込みタイミングが同じである。
第6の観点の受信回路において、書き込みスイッチによって、出力電流が第1回路及び第2回路の所定のコンデンサに書き込まれ、読み出しスイッチによって、遅延時間に応じて所定のコンデンサから出力電流を読み出す。
第7の観点の受信回路において、書き込みスイッチによって、第1回路の4nのキャパシタバンクが、それぞれ(90°/n)位相異なって出力電流が書き込まれる。
第9の観点の受信回路内の遅延部は、超音波振動子の各チャンネルに設けられている。
第10の観点の受信回路のコンデンサの総容量は、超音波プローブと超音波画像表示装置の装置本体とを接続するケーブルの容量よりも小さい。
第11の観点の受信回路は、読み出しスイッチの後段側で、遅延部からの出力ラインにおいて遅延部の出力電流を加算する。
第13の観点の受信回路は、読み出しスイッチ及び書き込みスイッチのスイッチングクロック周波数を可変するスイッチ制御部をさらに備える。
第14の観点の受信回路は、第12の観点において、スイッチングクロック周波数が被検体のエコー反射点が深くなるほど低くなる。
また、上記第1の観点から第12の観点の受信回路を超音波プローブが設けてもよい。またその超音波プローブは超音波画像表示装置に使用される。
(超音波画像表示装置の構成)
図1は、第1実施形態の超音波画像表示装置100の一例を示す概略図である。図1に示されるように、超音波画像表示装置100は、装置本体101とこの装置本体101と接続された超音波プローブ102とを有している。この超音波プローブ102は、ケーブル103を介して装置本体101と接続されている。
図2は、受信回路10を示すブロック図である。受信回路10は、増幅部12と遅延部14とを有している。増幅部12と遅延部14とは、チャンネル0(ch0)〜チャンネルx(chx:xは任意の自然数)まで設けられた複数の超音波振動子Tr毎に設けられている。各超音波振動子Trで受信されたエコー信号は、増幅部12で増幅され、その後遅延部14で所定の遅延時間が与えられる。超音波プローブ102に配置される超音波振動子Trは、一次元アレイ又は二次元アレイに配列されもよい。超音波振動子Trは、個々に又はグループ単位で、電子的に制御されてもよい。
図3は、受信回路10内の遅延部14の構成を示す図である。図3に示されるように、遅延部14は、大別すると、A群回路142とB群回路144とを有している。A群回路142は、キャパシタバンクCA(CA1〜CA4)と、書き込みスイッチWS(WS1a〜WS4a、WS1b〜WS4b)と、読み出しスイッチRS(RS1a〜RS4a、RS1b〜RS4b)とを有している。B群回路144は、キャパシタバンクCB(CB1〜CB4)と、書き込みスイッチWS(WS1a〜WS4a、WS1b〜WS4b)と、読み出しスイッチRS(RS1a〜RS4a、RS1b〜RS4b)とを有している。第1実施形態では、A群回路142がキャパシタバンクCA1〜CA4を有し、B群回路144がキャパシタバンクCB1〜CB4を有している。しかし、この実施形態に限られず、A群回路142及びB群回路144は、それぞれキャパシタバンクを4n(nは自然数)有していてもよい。基本的に、A群回路142とB群回路144とは、同じ構成である。キャパシタバンクについては図4を使って後述する。
図4は、遅延部14のA群回路142のキャパシタバンクCA1及びCA2の構成を示す図である。図示しないが、キャパシタバンクCA3及びCA4も同様な構成である。また、B群回路144のキャパシタバンクCB1〜CB4も同様な構成である。このため、キャパシタバンクCA1の構成を説明し、他のキャパシタバンクについては説明を割愛する。
次に、遅延部14の動作について説明する。図5は、キャパシタバンクCA(CA1〜CA4)及びキャパシタバンクCB(CB1〜CB4)内のコンデンサCへ、出力電流の書き込み、読み出し及び電荷のクリアのタイミングについて説明する図である。図6は、時刻T0及び時刻T1における、書き込みスイッチWSと読み出しスイッチRSとの状態を示した図である。図7は、時刻T2及び時刻T3における、書き込みスイッチWSと読み出しスイッチRSとの状態を示した図である。さらに、図8は、時刻T0における、キャパシタバンクCA1及びキャパシタバンクCA2のスイッチチング状態を示した図である。図9は、時刻T1における、キャパシタバンクCA1及びキャパシタバンクCA2のスイッチチング状態を示した図である。
図5で示された時刻T0(0)において、A群回路142のキャパシタバンクCA1は書き込み(W)、キャパシタバンクCA2は電荷のクリア(C)、キャパシタバンクCA4は読み出し(R)と示されている。また、B群回路144のキャパシタバンクCB1は書き込み(W)、キャパシタバンクCB2は電荷のクリア(C)、キャパシタバンクCB3は読み出し(R)と示されている。
図5で示された時刻T1(CY/4)において、A群回路142のキャパシタバンクCA1は読み出し(R)、キャパシタバンクCA2は書き込み(W)、キャパシタバンクCA3は電荷のクリア(C)と示されている。また、B群回路144のキャパシタバンクCB2は書き込み(W)、キャパシタバンクCB3は電荷のクリア(C)、キャパシタバンクCB4は読み出し(R)と示されている。
図5で示された時刻T2(2CY/4)において、A群回路142のキャパシタバンクCA2は読み出し(R)、キャパシタバンクCA3は書き込み(W)、キャパシタバンクCA4は電荷のクリア(C)と示されている。また、B群回路144のキャパシタバンクCB1は読み出し(R)、キャパシタバンクCB3は書き込み(W)、キャパシタバンクCB4は電荷のクリア(C)と示されている。
図5で示された時刻T3(3CY/4)において、A群回路142のキャパシタバンクCA1は電荷のクリア(C)、キャパシタバンクCA3は読み出し(R)、キャパシタバンクCA4は書き込み(W)と示されている。また、B群回路144のキャパシタバンクCB1は電荷のクリア(C)、キャパシタバンクCB3は読み出し(R)、キャパシタバンクCB4は書き込み(W)と示されている。
次に出力電流の遅延について説明する。遅延は、増幅部12(図3を参照)で増幅された出力電流の移相(位相を移す)ことによって行われる。そして遅延時間は、A群回路142のキャパシタバンクCA及びB群回路144のキャパシタバンクCB内のコンデンサCの容量を変更することで、決定される。図10は、各コンデンサCの容量と一周期CYとの関係を示した図である。また、図11は、0°から360°まで22.5°毎に出力電流を移相する際に、コンデンサC1〜C4に対するオンオフスイッチの状態を示した表である。
図9及び図12は、時刻T1(CY/4)のキャパシタバンクCA1及びキャパシタバンクCA2を示している。そして、キャパシタバンクCA2に、増幅部12(図3を参照)で増幅された出力電流が、コンデンサC1〜C4に書き込まれている。一方、キャパシタバンクCA1からコンデンサC1〜C4に蓄積された電荷が、作動増幅部16(図3を参照)に読み出される。
第1実施形態では、図8及び図9で示されたように、出力電力をコンデンサCに書き込む際には、キャパシタバンクCAのコンデンサC1〜C4にすべて書き込まれていた。第2実施形態では、遅延時間に応じて所定のコンデンサにのみ出力電流を書き込む。
第1実施形態では、図5に示されたように、B群回路144のキャパシタバンクCB1〜CB4は、A群回路142のキャパシタバンクCA1〜CA4よりも、90°位相ずれて出力電流を読み出していた。第3実施形態では、B群回路144の読み出しラインに90度移相器を配置した。
第1実施形態から第3実施形態では、図3に示されたように、A群回路142は、4つのキャパシタバンクCA1〜CA4を有し、B群回路144は、4つのキャパシタバンクCB1〜CB4を有していた。また、A群回路142とB群回路144とが、それぞれ4つのキャパシタバンクを有しているため、遅延部14は、一周期CYが4等分して、出力電流の書き込み及び読み出しを行っていた。第4実施形態では、A群回路142とB群回路144とが、それぞれ8つのキャパシタバンクを有している(不図示)。
第1実施形態から第4実施形態では、図9等に示されたように、1つのキャパシタバンクCA又はCB内に、容量が異なる4つのコンデンサC1〜C4を有していた。第5実施形態では、1つのキャパシタバンクCA又はCB内に容量が異なる3つのコンデンサC1〜C3を有している。
各コンデンサの容量比は、コンデンサC1が0.13、コンデンサC2が0.37、及びコンデンサC3が0.5に設定されている。コンデンサC1〜C3の容量比を合計すると1になる。これは、図16の左上図のA群回路142の周期を見れば理解されるように、コンデンサC1の容量比が“1−cos(30°)”、コンデンサC2の容量比が“cos(30°)−cos(60°)”、コンデンサC3の容量比が“cos(60°)”に設定されていることに対応している。
第1実施形態から第5実施形態までは、受信回路10内の遅延部14は、書き込みスイッチWS及び読み出しスイッチRSのスイッチングクロック周波数が一定である場合を説明した。第6実施形態では、遅延部14”が、スイッチングクロック周波数を可変するスイッチ制御部16を有する例を説明する。特に第6実施形態は、第1実施形態で説明した図3と比較して説明するが、第2実施形態から第5実施形態にも適用できる。
12 … 増幅器
14、14’ … 遅延部
16 … 差動増幅部
100 … 超音波画像表示装置
101 … 装置本体
102 … 超音波プローブ
103 … ケーブル
142 … A群回路
144 … B群回路
CA(CA1〜CA8)、CB(CB1〜CB8) … キャパシタバンク
WS … 書き込みスイッチ
RS … 読み出しスイッチ
CS … オンオフスイッチ
cc … クリアースイッチ
C(C1〜C5) … コンデンサ
Claims (15)
- 超音波プローブ内に配置される受信回路であって、
超音波振動子で受信されたエコー信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部に接続され、前記増幅部の出力電流に遅延時間を与える第1回路と第2回路とを有する遅延部とを備え、
前記第1回路及び前記第2回路は、複数のキャパシタバンクを有し、
前記キャパシタバンクはそれぞれ、
前記増幅部で増幅された信号が書き込まれ、容量が異なる二以上のコンデンサと、
前記二以上のコンデンサに前記出力電流を書き込む書き込みスイッチと、
前記二以上のコンデンサに書き込まれた前記出力電流を読み出す読み出しスイッチと
を有する受信回路。 - 前記読み出しスイッチによって、前記第1回路の前記コンデンサから前記出力電流が読み出されるタイミングと前記第2回路の前記コンデンサから前記出力電流が読み出されるタイミングとが90°位相異なる請求項1に記載の受信回路。
- 前記第1回路の複数のキャパシタバンクと前記第2回路の複数のキャパシタバンクとは、前記書き込みスイッチによって該キャパシタバンク毎に書き込みタイミングが同じである請求項1または請求項2に記載の受信回路。
- 前記書き込みスイッチによって、前記出力電流が前記第1回路及び前記第2回路のすべての前記コンデンサに書き込まれ、前記読み出しスイッチによって、前記遅延時間に応じて前記コンデンサのうち、所定のコンデンサから前記出力電流又は電荷を読み出す請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記書き込みスイッチによって、前記出力電流が前記第1回路及び前記第2回路の所定の前記コンデンサに書き込まれ、前記読み出しスイッチによって、前記遅延時間に応じて少なくとも前記所定のコンデンサから前記出力電流又は電荷を読み出す請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記書き込みスイッチによって、前記第1回路の複数の前記キャパシタバンクは、それぞれ(90°/n)(nは自然数)位相異なって前記出力電流が書き込まれる請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記二以上のコンデンサのそれぞれの容量比は、前記遅延時間を均等に分割するように設定されている請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記遅延部は、前記超音波振動子の各チャンネルに設けられている請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記コンデンサの総容量は、前記超音波プローブと超音波画像表示装置の装置本体とを接続するケーブルの容量よりも小さい請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記読み出しスイッチの後段側で、前記遅延部からの出力ラインにおいて前記遅延部の出力電流又は電荷を加算する請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記増幅部は、入力信号を増幅するとともに電流信号に変換して出力する電流出力型増幅器である請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記読み出しスイッチ及び前記書き込みスイッチのスイッチングクロック周波数を可変するスイッチ制御部をさらに備える請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の受信回路。
- 前記スイッチングクロック周波数は、被検体のエコー反射点が深くなるほど低くなる請求項12に記載の受信回路。
- 請求項1から請求項13に記載のいずれか一項の受信回路を設けた超音波プローブ。
- 請求項14に記載の超音波プローブを備える超音波画像表示装置。
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