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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-14
(45)【発行日】2022-01-14
(54)【発明の名称】超音波撮像装置、超音波プローブ、および、送信装置
(51)【国際特許分類】
A61B 8/00 20060101AFI20220106BHJP
【ＦＩ】
A61B8/00
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2017214908
(22)【出願日】2017-11-07
(65)【公開番号】P2019084070
(43)【公開日】2019-06-06
【審査請求日】2020-03-18
(73)【特許権者】
【識別番号】320011683
【氏名又は名称】富士フイルムヘルスケア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000888
【氏名又は名称】特許業務法人 山王坂特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】矢崎 徹
(72)【発明者】
【氏名】網野 和宏
【審査官】永田 浩司
(56)【参考文献】
【文献】特開平０１－２６５９４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１０１９９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第９３８０９９３（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】社団法人日本電子機械工業会，改訂医用超音波機器ハンドブック，日本，コロナ社，1997年01月20日，p.38
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ８／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波を送信する複数の振動子と、前記複数の振動子にそれぞれ駆動信号を供給する送信部とを有し、前記送信部は、振幅制御電圧生成部と、送信回路部とを含み、前記振幅制御電圧生成部と前記送信回路部は、共通の電圧電源に接続され、
前記振幅制御電圧生成部は、前記電圧電源の出力電圧と、前記駆動信号の重み付けのために前記振動子ごとの前記駆動信号の減衰度合を指示する減衰度合設定信号とを受け取って、前記電圧電源の出力電圧を前記減衰度合で減衰させた振幅制御電圧を生成し、
前記送信回路部は、前記電圧電源の出力電圧の絶対値を前記振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、低下後の電圧を振幅とする所定の波形の駆動信号を前記振動子ごとに生成し、
前記振幅制御電圧生成部は、前記電圧電源の出力電圧を低下させた基準電圧Ｖ０を生成する基準電圧生成回路と、前記基準電圧Ｖ０の値に線形な関係の値を有する基準電流Ｉ０を生成する電圧電流変換回路と、前記基準電流Ｉ０を前記減衰度合設定信号に応じた電流Ｉ０'に変化させる電流制御回路と、前記電圧電源の出力電圧を前記電流Ｉ０'に応じて低減させて前記振幅制御電圧を生成する電流電圧変換回路とを備え、
前記電流制御回路は、増幅率の異なる複数の電流増幅回路と、前記複数の電流増幅回路にそれぞれ接続されたスイッチとを含み、
前記スイッチは、前記減衰度合設定信号により１以上が選択的にオンにされ、オンにされたスイッチに接続された前記電流増幅回路は、それぞれ前記基準電流Ｉ ０ を増幅して出力した後、出力した電流を束ねることにより、オンにされたスイッチに接続されている前記電流増幅回路の増幅率の和により前記基準電流I ０ を増幅した電流Ｉ ０ 'を生成することを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項2】
請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記電圧電源の出力電圧は可変であり、撮像モードによって変更されることを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項3】
請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記送信回路部と前記振幅制御電圧生成部は、前記振動子ごとに配置されていることを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項4】
請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記振動子ごとに前記減衰度合設定信号を生成し、前記振幅制御電圧生成部へ出力する送信制御部をさらに有することを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項5】
請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記電圧電源は、正の電圧と負の電圧をそれぞれ出力し、前記振幅制御電圧生成部は、前記振幅制御電圧として、正側の振幅制御電圧と負側の振幅制御電圧の２種類を生成し、
前記送信回路部は、前記電圧電源が出力する前記正の電圧の絶対値を、前記正側の振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、前記負の電圧の絶対値を、前記負側の振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、低下後の前記正の電圧を正側の振幅とし、低下後の前記負の電圧を負側の振幅とする前記駆動信号を生成することを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項6】
請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記電流制御回路の出力する電流に、前記送信回路部で生じるオフセット電圧をキャンセルするための電流を加算する電流源をさらに有することを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項7】
請求項１に記載の超音波撮像装置であって、装置本体と、前記装置本体に対してケーブルで接続された超音波プローブとを有し、前記振動子、前記送信回路部および前記振幅制御電圧生成部は、前記超音波プローブ内に配置されていることを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項8】
超音波を送信する複数の振動子と、前記複数の振動子にそれぞれ駆動信号を供給する送信部とを有し、前記送信部は、振幅制御電圧生成部と、送信回路部とを含み、前記振幅制御電圧生成部と前記送信回路部は、共通の電圧電源に接続され、
前記振幅制御電圧生成部は、前記電圧電源の出力電圧と、前記駆動信号の重み付けのために前記振動子ごとの前記駆動信号の減衰度合を指示する減衰度合設定信号とを受け取って、前記電圧電源の出力電圧を前記減衰度合で減衰させた振幅制御電圧を生成し、
前記送信回路部は、前記電圧電源の出力電圧の絶対値を前記振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、低下後の電圧を振幅とする所定の波形の駆動信号を前記振動子ごとに生成し、
前記振幅制御電圧生成部は、前記電圧電源の出力電圧を低下させた基準電圧Ｖ０を生成する基準電圧生成回路と、前記基準電圧Ｖ０の値に線形な関係の値を有する基準電流Ｉ０を生成する電圧電流変換回路と、前記基準電流Ｉ０を前記減衰度合設定信号に応じた電流Ｉ０'に変化させる電流制御回路と、前記電圧電源の出力電圧を前記電流Ｉ０'に応じて低減させて前記振幅制御電圧を生成する電流電圧変換回路とを備え、
前記電流制御回路は、増幅率の異なる複数の電流増幅回路と、前記複数の電流増幅回路にそれぞれ接続されたスイッチとを含み、
前記スイッチは、前記減衰度合設定信号により１以上が選択的にオンにされ、オンにされたスイッチに接続された前記電流増幅回路は、それぞれ前記基準電流Ｉ ０ を増幅して出力した後、出力した電流を束ねることにより、オンにされたスイッチに接続されている前記電流増幅回路の増幅率の和により前記基準電流I ０ を増幅した電流Ｉ ０ 'を生成することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項9】
超音波を送信する複数の振動子にそれぞれ駆動信号を供給する送信装置であって、振幅制御電圧生成部と、送信回路部とを含み、前記振幅制御電圧生成部と前記送信回路部は、共通の電圧電源に接続され、
前記振幅制御電圧生成部は、前記電圧電源の出力電圧と、前記駆動信号の重み付けのために前記振動子ごとの前記駆動信号の減衰度合を指示する減衰度合設定信号とを受け取って、前記電圧電源の出力電圧を前記減衰度合で減衰させた振幅制御電圧を生成し、
前記送信回路部は、前記電圧電源の出力電圧の絶対値を前記振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、低下後の電圧を振幅とする所定の波形の駆動信号を前記振動子ごとに生成し、
前記振幅制御電圧生成部は、前記電圧電源の出力電圧を低下させた基準電圧Ｖ０を生成する基準電圧生成回路と、前記基準電圧Ｖ０の値に線形な関係の値を有する基準電流Ｉ０を生成する電圧電流変換回路と、前記基準電流Ｉ０を前記減衰度合設定信号に応じた電流Ｉ０'に変化させる電流制御回路と、前記電圧電源の出力電圧を前記電流Ｉ０'に応じて低減させて前記振幅制御電圧を生成する電流電圧変換回路とを備え、
前記電流制御回路は、増幅率の異なる複数の電流増幅回路と、前記複数の電流増幅回路にそれぞれ接続されたスイッチとを含み、
前記スイッチは、前記減衰度合設定信号により１以上が選択的にオンにされ、オンにされたスイッチに接続された前記電流増幅回路は、それぞれ前記基準電流Ｉ ０ を増幅して出力した後、出力した電流を束ねることにより、オンにされたスイッチに接続されている前記電流増幅回路の増幅率の和により前記基準電流I ０ を増幅した電流Ｉ ０ 'を生成することを特徴とする送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動信号の振幅を重み付け可能な超音波撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
超音波診断装置は、非侵襲かつリアルタイムに観察することができる医療診断装置として広く利用されている。さらに、近年においては、従来の２次元画像に加え、３次元の立体画像なども表示できるようになり、用途は拡大の一途をたどっている。一方、画質についてはＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置と比較すると低解像度のため、従来にも増した高画質化が求められている。
【0003】
超音波診断装置は、１次元または２次元に配列された複数の振動子を内蔵する超音波プローブから被検体に対して超音波ビームを送信し、被検体からのエコーを複数の超音波素子で受信し、得られた受信信号に基づいて超音波画像を生成する構成である。
【0004】
特許文献１には、超音波ビームに含まれる高調波成分を低減して、ハーモニックエコー法により得られる画像の画質を向上させるために、振幅が時間軸方向に正弦波形状に変化する超音波パルスを送信させる構造が開示されている。具体的には、振動子にはそれぞれパルス発生回路が接続され、パルス発生回路は、電圧が異なる複数の電源にそれぞれ接続された複数のスイッチング素子を順にオンオフすることにより段階的に振幅を変化させ、包絡線が正弦波形状のパルス信号を生成して、超音波素子に供給する。
【0005】
特許文献２には、振動子に振幅を設定した駆動信号を供給する送波回路を振動子ごとに備えた装置が開示されている。送波回路は、超音波プローブ内に配置され、装置本体から受け取った振幅設定信号の信号強度に応じて駆動信号の大きさを変化させる。
【0006】
また、超音波診断装置は、人体への照射可能な超音波エネルギーに制限があるため、Ｂモード画像を撮像する場合と、同じ位置に複数回の超音波パルスを送信する必要のあるカラードプラー画像を撮影する場合とで、超音波パルスの振幅を変更するのが一般的である。また、超音波パルスの振幅は、診断領域の広さや深度によっても変化させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平９－２３４２０２号公報
【文献】国際公開第２０１５／１８６２３４号（特に、段落００４４～００５０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
超音波診断装置では、高画質な超音波画像を得るために、超音波ビームのメインローブの両脇に現れるサイドローブを低減することが望ましい。サイドローブ低減のためには、メインローブの中心の位置にある振動子の送信振幅を１００％とした場合、送信中心から離れるにつれ振動子の送信振幅を８０％、４０％と徐々に低減させるように、振動子ごとの駆動信号の振幅を重み付け（アポダイゼーション）することが望まれる。また、サイドローブ低減のために振動子の位置に応じて振幅を低減するだけでなく、グレーティングローブの発生を避けるために、振動子の配置に応じた重み付けも必要になる。
【0009】
サイドローブ低減のための振幅の重み付けを行いながら、超音波ビームを走査する場合、メインローブの位置または方向をずらすたびに各振動子の駆動信号の振幅の重み付けを変更する必要がある。
【0010】
さらに、Ｂモード撮像とカラードプラー撮像との切り換えのために超音波パルスの振幅を変更する場合、超音波パルスの位置が変わらなければ、重み付けの割合自体は変更する必要はないが、超音波パルスの振幅自体が変更になるため、各振動子の駆動信号の振幅を変更する必要がある。特に、Ｂモード撮像とカラードプラー撮像用の超音波ビームを１秒間に複数回交互に送信し、両画像を同時に表示する撮像方法の場合には、１秒間に何回も同一の振動子の送信振幅を変更する必要がある。
【0011】
振動子ごとの駆動信号の振幅の重み付けをするための構成としては、例えば、特許文献１のように、電源電圧を複数種類用意して、電源電圧を選択する技術を応用することが考えられる。しかしながら、この技術は、振動子ごとに、複数種類の電源電圧を接続する配線と、重み付け後の振幅に応じて複数種類の電源電圧のいずれかを選択するスイッチが電源電圧ごとに必要になる。そのため、駆動信号の発生回路の回路規模が増大する。さらに、超音波ビームの送信のたびに、重み付け後の振幅を振動子ごとに算出する演算部や、どの電源電圧を選択すべきかを決定して、そのスイッチをオンにする制御部も必要になる。
【0012】
また、特許文献２に記載の送波回路のように、装置本体から受け取った振幅設定信号の大きさに応じて駆動信号の大きさを変化させる技術を応用して、振動子ごとの駆動信号の振幅の重み付けをすることも考えられる。しかしながら、この技術を応用する場合も、Ｂモード撮像とカラードプラー撮像とが切り替わるたびに、また、超音波ビームを走査するたびに、適切に重み付けされた振幅の大きさを振動子ごとに算出し、それを信号強度とする振幅設定信号を生成して、各振動子の送波回路に出力する演算部が必要となる。
【0013】
このように特許文献１の技術を応用してサイドローブ低減のために振動子ごとの駆動信号の重み付けをしようとすると、スイッチや配線等の回路規模が増大する。また、特許文献１、２はいずれも、重み付け後の振幅を振動子ごとに算出する演算部や、制御部等が必要になり、演算処理部の規模も増大する。このため、超音波撮像装置が大型化するという問題が生じる。
【0014】
本発明の目的は、超音波ビームの強度を変化させる場合であっても、振動子ごとの駆動信号の振幅の再演算を行うことなく、振動子ごとの駆動信号の重み付けを行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のような超音波撮像装置を提供する。すなわち、本発明の超音波撮像装置は、超音波を送信する複数の振動子と、複数の振動子にそれぞれ駆動信号を供給する送信部とを有する。送信部は、振幅制御電圧生成部と、送信回路部とを含む。振幅制御電圧生成部と送信回路部は、共通の電圧電源に接続されている。振幅制御電圧生成部は、電圧電源の出力電圧と、駆動信号の重み付けのために振動子ごとの駆動信号の減衰度合を指示する減衰度合設定信号とを受け取って、電圧電源の出力電圧を減衰度合で減衰させた電圧に対応する振幅制御電圧を生成する。送信回路部は、電圧電源の出力電圧の絶対値を振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、低下後の電圧を振幅とする所定の波形の駆動信号を前記振動子ごとに生成する。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、超音波ビームの強度を変化させる場合であっても、振動子ごとの駆動信号の振幅の再演算を行うことなく、振動子ごとの重み付けを行うことができる。
【0017】
上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施形態の超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図4】第１の実施形態の超音波撮像装置の振幅制御電圧生成部１００の回路図である。
【図5】第１の実施形態の超音波撮像装置の送信回路部１０２の回路図である。
【図6】第２の実施形態の超音波撮像装置の送信部１２０の構成を示すブロック図である。
【図7】第２の実施形態の超音波撮像装置の振幅制御電圧生成部１００の回路図である。
【図8】第２の実施形態の超音波撮像装置の送信回路部１０２の回路図である。
【図9】本発明の第３の実施形態の超音波撮像装置の送信部１２０の構成を示すブロック図である。
【図10】第３の実施形態の超音波撮像装置の振幅制御電圧生成部１００の構成を示す回路図である。
【図11】本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置の外観を示したブロック図である。
【図12】本発明の第５の実施の形態に係る超音波診断装置の外観を示したブロック図である。
【図13】第４および第５の実施形態の振動子１０３に接続されるアナログフロントエンド回路４１の配置を示した説明図である。
【図14】（ａ）および（ｂ）は、第４および第５の実施形態の振動子１０３の送信信号レベル（振幅）の分布を時間ｔ１およびｔ２についてそれぞれ示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【0020】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【0021】
以下、実施の形態の超音波撮像装置を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の構成には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0022】
図１に、本実施形態の超音波撮像装置の概略構成の一例を、図２に送信部１２０の構成を示す。図１および図２に示すように、本実施形態の超音波撮像装置３００は、超音波を送信する複数の振動子１０３と、複数の振動子１０３にそれぞれ駆動信号を供給する送信部１２０とを有する。送信部１２０は、振幅制御電圧生成部１００と送信回路部１０２とを有する。振幅制御電圧生成部１００と送信回路部１０２は、共通の電圧電源１２１に接続されている。
【0023】
振幅制御電圧生成部１００は、電圧電源１２１の出力電圧と、振動子１０３ごとの駆動信号の重み付けのための駆動信号の減衰度合を指示する減衰度合設定信号とを受け取って、電圧電源１２１の出力電圧を減衰度合設定信号が示す減衰度合で減衰させた電圧に対応する振幅制御電圧を生成する。
【0024】
送信回路部１０２は、電圧電源１２１の出力電圧の絶対値を振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、低下後の電圧を振幅とする所定の波形の駆動信号を振動子ごとに生成する。生成した駆動信号は、各振動子１０３に出力される。
【0025】
このように、本実施形態では、減衰度合設定信号の示す振動子ごとの減衰度合を受け取って、電圧電源１２１の出力電圧を減衰度合で減衰させた電圧に対応する振幅制御電圧を振動子ごとに生成して駆動信号の振幅の重み付けをすることができる。よって、例えば超音波ビームの中心の振動子は減衰させず、中心の振動子から離れるにつれて徐々に減衰度合を大きくする等、振動子の位置に応じて減衰度合を設定しておくことにより、電圧電源１２１の出力電圧を変更するだけで、超音波ビームの出力全体を低下または増大させつつ、振動子の位置に応じた駆動信号の振幅の重み付けをすることができる。
【0026】
これにより、撮像モードの変更等に応じて、超音波ビームの出力を変更しながら、各振動子の出力を超音波ビームの中心から離れるにつれ徐々に低減する等の重み付けができるため、超音波ビームのサイドローブを抑制することができる。
【0027】
本実施形態では、１秒間に複数回、撮像モードを変更して超音波ビームの強度を変更する場合であっても、従来技術のように減衰（重み付け）後の振幅電圧を変更のたびに算出して、振幅設定信号として設定する必要がなく、電源電圧を変更するだけでよい。よって、演算回路および制御回路の規模およびケーブルの本数を低減でき、小型で簡素な構成の超音波撮像装置を提供できる。
【0028】
なお、超音波ビームを走査する場合等、振動子の位置に応じて重み分布を変更する際には、振動子ごとの減衰度合を指示する減衰度合設定信号を変更すればよく、減衰後の振幅電圧まで算出する必要はない。
【0029】
送信回路部１０２と振幅制御電圧生成部１００は、振動子１０３ごとに配置する構成とすることができる。
【0030】
また、振動子１０３ごとの減衰度合設定信号を生成し、振幅制御電圧生成部１００へ出力する送信制御部１０１を送信部１２０内に配置してもよい。
【0031】
以下、本実施形態の超音波撮像装置についてさらに詳しく説明する。
【0032】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態の超音波撮像装置について、具体的に説明する。
本発明の第１の実施の形態の超音波撮像装置について、具体的に説明する。
【0033】
図１のように、第１の実施形態の超音波撮像装置３００は、上述した複数の振動子１０３と送信部１２０と電圧電源１２１の他に、受信部１０５と、送受分離部１０４と、制御部１２２と、画像処理部１０６とを備えて構成される。電圧電源１２１は、出力する電圧を変更可能な可変電圧電源である。
【0034】
送信部１２１は、その構成をこの後詳しく説明するように、可変電圧電源１２１から供給される電圧から、振動子１０３ごとに重み付けされた駆動信号を生成して、振動子１０３に出力して、振動子１０３から被検体（不図示）の撮像領域に超音波ビームを送信させる。超音波ビームの強度は、撮像モードによって変化させる。撮像モードがＢモードとカラードプラーの同時撮像である場合には、それぞれの撮像用に設定された強度の超音波ビームを交互に照射する。超音波ビームは、被検体組織によって反射等されてエコーを生じ、探触子１３０の各振動子１０３によって受信される。制御部１２２は、送信部１２０および可変電圧電源１２を制御する。
【0035】
受信部１０５は、撮像モードがＢモードである場合には、各振動子１０３が出力する受信信号を遅延させた後加算する処理（受信ビームフォーミング）を行うことにより撮像領域に設定された複数の受信焦点についての焦点データを生成する。また、受信部１０５は、撮像モードがカラードプラーである場合には、血流情報を得るため、複数回の超音波の送受信で得た信号を用いてドプラー周波数を受信焦点ごとに算出する。画像処理部１０６は、撮像モードがＢモードである場合には、受信焦点の焦点データの値をその受信焦点の位置の画素の画素値とすることにより、撮像領域のＢモード画像を生成する。また、撮像モードがカラードプラーである場合には、画像処理部１０６は、受信焦点の位置の画素にドプラー周波数に応じた色を割り当て、カラードプラー画像を生成する。撮像モードがＢモードとカラードプラーの両方である場合には、両画像をそれぞれ生成する。生成された画像は、画像処理部１０６に接続されている表示部１０７に表示される。
【0036】
送受分離部１０４は、送信部１２１から振動子１０３に出力される駆動信号と、振動子１０３が出力する受信信号を分離する。
【0037】
送信部１２０についてさらに詳しく説明する。図２に示すように、送信部１２０は、上述した振幅制御電圧を生成する振幅制御電圧生成部１００および送信回路部１０２に加えて、送信制御部１０１を備えている。振幅制御電圧生成部１００および送信回路部１０２は、振動子１０３ごとに配置されている。振幅制御電圧生成部１００と送信回路部１０２はいずれも、共通の可変電圧電源１２１に接続されている。送信制御部１０１は、減衰度合設定信号および送信制御信号をそれぞれ生成し、振幅制御電圧生成部１００および送信回路部１０２に出力する。
【0038】
図３に、振幅制御電圧生成部１００および送信回路部１０２の構造を示す。
【0039】
振幅制御電圧生成部１００は、電圧電源１２１の出力電圧から基準電圧を生成する基準電圧生成部１と、基準電圧を電流に変換する電圧電流変換部２と、電圧電流変換回路２が変換した電流を減衰度合設定信号にしたがって設定する電流制御部３と、電流制御部３が設定した電流を電圧に変換することにより振幅制御電圧を生成する電流電圧変換部４とを有する。送信回路部１０２は、可変電圧電源の出力電圧を振幅制御電圧に対応する電圧まで低下させる振幅制御部５と、低下後の電圧を振幅とする所定のパルス波形の駆動信号を生成する駆動回路６とを有する。このとき、振幅制御電圧は、可変電圧電源１２１の電圧を変動させた場合でも、減衰度合設定信号の示す減衰度合で電源電圧を減衰させた、電源電圧に比例した電圧となるため、電源電圧の大きさと減衰度合（重み付け）を反映した振幅制御が可能となる。上記各部１～６は、本実施形態では一例としてアナログ回路によって構成されている。
【0040】
振幅制御電圧生成部１００の具体的な回路構成例を図４に示す。
【0041】
基準電圧生成部１は、抵抗値Ｒ１の抵抗１０と抵抗値Ｒ２の抵抗１１を直列に接続し、抵抗１０と抵抗１１の間の配線に出力端子が接続された構成である。抵抗１０は、可変電圧電源１２１に接続されている。可変電圧電源１２１の電圧をＨＶＤＤで表すと、下式（１）のように、電源電圧ＨＶＤＤが抵抗分割された基準電圧Ｖ０が出力端子から出力される。
【0042】
Ｖ０＝ＨＶＤＤ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） ・・・（１）
【0043】
電圧電流変換部２は、オペアンプ（ＯＰＡＭＰ）１２、Ｎ型ＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタ１３、および、抵抗値Ｒｒｅｆ’の基準抵抗１４を備えて構成される。ＯＰＡＭＰ１２のプラス端子には、基準電圧生成部１の出力する基準電圧Ｖ０が入力される。ＯＰＡＭＰ１２の出力は、ＮＭＯＳトランジスタ１３のゲート端子に接続される。ＮＭＯＳトランジスタ１３のソース端子は、基準抵抗１４およびＯＰＡＭＰ１２のマイナス端子に接続され、フィードバックループを形成している。基準抵抗１４のもう一方の端子は接地されている。このような回路構成の電圧電流変換部２の出力は、ＮＭＯＳトランジスタ１３のドレイン端子となる。
【0044】
上記フィードバックループにより、ＯＰＡＭＰ１２のマイナス端子の電圧Ｖ０’は、プラス端子の入力信号である基準電圧Ｖ０と等しくなる。電圧Ｖ０’は、基準抵抗１４にも接続されているので、基準抵抗１４に流れる電流Ｉ０は、Ｉ０＝Ｖ０’／Ｒｒｅｆ’となる。したがって、電流Ｉ０は、式（２）により表され、ＮＭＯＳトランジスタ１３のドレイン端子から、電圧電流変換部２の出力として出力される。
【0045】
Ｉ０＝Ｖ０／Ｒｒｅｆ’ ・・・（２）
【0046】
電圧電流変換部２と電流制御部３との間には、ＰＭＯＳトランジスタ１５、１６が配置されている。ＰＭＯＳトランジスタ１５、１６は、カレントミラー回路を構成しており、電圧電流変換回路２の出力電流Ｉ０の向きを変換して次段の電流制御部３に伝達する。
【0047】
電流制御部３は、ＮＭＯＳトランジスタ１７と、複数のＮＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎとで構成されるカレントミラー回路、および、ＮＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎにそれぞれ接続されたスイッチ１９ａ～１９ｎで構成される。図４の回路構成では、同じゲート電圧が印加された場合に、ＮＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎは、ＮＭＯＳトランジスタ１７と同じ大きさ（増幅率１）の電流が流れるＮＭＯＳトランジスタ１８ａ、２倍（増幅率２）の電流が流れるＮＭＯＳトランジスタ１８ｂ、・・・、および、Ｎ倍（増幅率Ｎ）の電流が流れるＮＭＯＳトランジスタ１８ｎによって構成されている。よって、送信制御部１０１は、減衰量設定信号によってスイッチ１９ａ～１９ｂのうち、１以上のスイッチを選択的にオンにすることにより、１以上のＮＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎがオンになり、オンになったＮＭＯＳトランジスタを流れる電流を合計した電流Ｉ０’が、電流制御部３の出力として、ＮＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎから出力される。したがって、電流制御部３への入力信号である電流Ｉ０は、電流Ｉ０’に増幅されて出力される。減衰量設定信号によりオンにされる１以上のスイッチに接続されているＮＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎの増幅率の和をｎとすると、増幅後の電流Ｉ０’は、下式（３）で表される。
【0048】
Ｉ０’＝ｎ×Ｉ０ ・・・（３）
【0049】
電流電圧変換部４は、可変電圧電源１２１に接続された抵抗値Ｒｒｅｆの基準抵抗２１と、高圧ＮＭＯＳトランジスタ２０とを直列に接続した回路構成であり、入力電流Ｉ０’は、ＮＭＯＳトランジスタ２０のソース端子に入力される。基準抵抗２１とＮＭＯＳトランジスタ２０の間の配線に、振幅制御電圧の出力端子が接続されている。高圧ＮＭＯＳトランジスタ２０は電流制御部３の保護用レベルシフタである。可変電圧電源１２１の出力電圧ＨＶＤＤは、入力電流Ｉ０’に応じて低下し、下式（４）で表される振幅制御電圧ＶＡＭＰが、電流電圧変換部４から出力される。
【0050】
ＶＡＭＰ＝ＨＶＤＤ－Ｒｒｅｆ×Ｉ０’ ・・・（４）
【0051】
式（４）に、式（１）～（３）を代入すると、式（５）で表される。
【0052】
ＶＡＭＰ＝ＨＶＤＤ（１－Ｒｒｅｆ／Ｒｒｅｆ’×ｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）） ・・・（５）
【0053】
式（５）において、Ｒｒｅｆ＝Ｒｒｅｆ’である場合、式（５）は、下式（６）で表される。
【0054】
ＶＡＭＰ＝ＨＶＤＤ（１－ｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）） ・・・（６）
【0055】
式（６）から明らかなように、振幅制御電圧ＶＡＭＰは、減衰量設定信号によりオンにされる１以上のスイッチに接続されているＮＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎの増幅率の和ｎに比例する割合（ｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））で、可変電圧電源１２１の出力電圧ＨＶＤＤを減衰させた電圧値であり、可変電圧電源１２１の出力電圧ＨＶＤＤが変動しても、減衰の割合（ｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））は変わらない。例えば、図４の回路において、例えば、Ｒ２を１０ｋΩ、Ｒ１を９０ｋΩとすると、式（６）は、下式（７）となる。
【0056】
ＶＡＭＰ＝ＨＶＤＤ（１－０．１ｎ） ・・・（７）
【0057】
式（７）において、ｎを１とすると、ＶＡＭＰ＝０．９ＨＶＤＤとなり、ｎを２とするとＶＡＭＰ＝０．８ＨＶＤＤとなり、振幅制御電圧ＶＡＭＰの減衰割合が大きくなる。また、電源電圧ＨＶＤＤが変化しても、減衰度合設定信号により設定する増幅率の和ｎを変化させない限り減衰割合は変わらず、変動する電源電圧ＨＶＤＤを、設定された減衰度合で減衰させた振幅制御電圧ＶＡＭＰが生成可能となる。
【0058】
【0059】
振幅制御部５は、高電圧ＮＭＯＳトランジスタからなり、ゲート端子には振幅制御電圧ＶＡＭＰが入力される。
【0060】
駆動回路部６は、カレントミラー回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ３０および高電圧ＰＭＯＳトランジスタ３１と、ＰＭＯＳトランジスタ３０のソース端子に接続された高電圧ＮＭＯＳトランジスタ３２とを有する。高電圧ＮＭＯＳトランジスタ３２のソース端子には、ゼロと所定の駆動電流Ibの２値を交互にとる電流信号を出力する電流源３３が接続されている。高電圧ＰＭＯＳトランジスタ３１のドレイン端子には、振動子１０３と負荷抵抗３４が接続されている。高電圧ＮＭＯＳトランジスタ３２は、電流信号３３の耐圧保護のために配置されている。
【0061】
送信制御部１０１の出力する送信制御信号は電流源３３に加えられ、送信制御信号が加えられた場合には電流源３３は駆動電流Ibを出力する。駆動回路部６は、電流源３３の出力する電流信号を駆動電流として、振動子１０３に出力し、振動子１０３をドライブする。負荷抵抗３４は、振動子１０３の電圧がＶＯＵＴになり、駆動電流がゼロになったときに、振動子１０３の電荷を放電し、振動子１０３の電位を接地レベルまで変化させる。
【0062】
駆動回路部６の振動子１０３への出力信号ＶＯＵＴのＨｉｇｈレベルの電圧値は、振幅制御電圧ＶＡＭＰと連動して変化する。振幅制御電圧ＶＡＭＰは、電源電圧ＨＶＤＤを設定された減衰度合で減衰させた電圧であるため、振動子１０３への出力信号ＶＯＵＴも振幅制御電圧ＶＡＭＰに対応した振幅を有する。これにより、振動子１０３から出力される超音波信号は、振幅制御電圧ＶＡＭＰに対応した強度を有するため、所定の減衰度合で駆動信号ＶＯＵＴを減衰させることにより重み付けした強度となる。
【0063】
なお、超音波ビームを送信焦点に集束させるために、送信焦点の位置に応じて振動子１０３ごとの駆動信号を遅延させる必要がある。そのため、送信制御部１０１は、送信焦点の位置に応じて遅延させたタイミングで送信制御信号を出力する。
【0064】
したがって、複数の振動子１０３から送信する超音波ビームの強度を変化させる場合には、電源電圧ＨＶＤＤを変化させるだけで、振動子ごとの駆動信号の振幅の演算を行うことなく、振動子ごとの重み付けを行うことができる。例えば、超音波ビームの中心に位置する振動子の出力は１００％とし、中心から離れるにつれ振動子の出力を低減することにより、サイドローブを低減した超音波ビームを送信することができる。
【0065】
このとき、制御部１２２は、超音波ビームの位置を必要に応じて、送信のたびに走査（移動）させる。これにより、超音波ビームの中心の振動子１０３の位置がずれるため、減衰度合設定信号を振動子の減衰度合に応じて設定する必要がある。送信制御部１０１は、超音波ビームの中心位置と、その時の各振動子１０３の減衰度合を定めた情報を、予め制御部１２２から受け取り、内蔵するメモリ１０１ａに格納している。送信制御部１０１ａは、制御部１２２から超音波ビームの中心位置の走査（移動）の指示を受け取った場合には、メモリ１０１ａから振動子１０３ごとの減衰度合を読み出して、その減衰度合を示す減衰度合設定信号を生成し、各振動子１０３の振幅制御電圧生成部１００に設定する。
【0066】
また、制御部１２２は、Ｂモードとカラードプラーのように撮像モードを切り替える場合には、可変電圧電源１２１を制御し、電圧ＨＶＤＤを撮像モードに応じて変動させる。具体的には、例えば、Ｂモード撮像用の電圧からカラードプラー撮像用の電圧に切り替える。Ｂモード画像とカラードプラー画像を同時に撮像する場合には、１秒間に複数回電圧ＨＶＤＤをＢモード撮像用の電圧からカラードプラー撮像用の電圧に切り替える。
【0067】
これにより、撮像モードに応じて強度が異なり、しかも、適切に重み付けされた超音波ビームを複数の振動子１０３から被検体に送信することができる。
【0068】
送信のたびに被検体内で生じる超音波ビームのエコーは、複数の振動子１０３により受信される。受信信号は、送受分離部１０４を介して受信部１０５に受け渡され、撮像モードに応じて、受信ビームフォーミング処理やドプラー周波数を求める処理が施される。これにより、複数の受信焦点について焦点データやドプラー周波数データが生成される。画像処理部１０６においてデータを用いてＢモード画像やカラードプラー画像が撮像モードに応じて生成される。生成された画像は、表示部１０７に表示される。
【0069】
なお、上記構成では、計算の簡略化のため、基準抵抗１４の抵抗値Ｒｒｅｆ’と、基準抵抗２１の抵抗値Ｒｒｅｆが等しい（Ｒｒｅｆ＝Ｒｒｅｆ’）場合を例に説明したが、両抵抗値は、異なっていてもよい。
【0070】
また、電流制御部３は、スイッチ１９ａ～１９ｎのうちオンにするＮＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎの増幅率ｎの和によって、振幅制御電圧の減衰度合を制御しているが、基準抵抗１４や基準電圧生成部１の抵抗１１や抵抗１０の抵抗値を可変にしても同様の効果を得ることが可能となる。
【0071】
さらに、上記実施回路例はあくまでも一つの実施例を示しただけで、電源電圧と線形な関係となる基準電流から振幅制御電圧が生成できれば上記の限りではない。
【0072】
上述してきた構成では、送信回路部１０２および送受分離部１０４は複数の超音波振動子１０３と同じ数が配置されている。振幅制御電圧生成部１００は、送信回路部１０２と同数配置してもよいし、複数の振動子１０３を同一振幅で駆動する場合は複数の送信回路部１０２に対して一つ配置してもよい。
【0073】
また、送信部１２０を超音波プローブ側に配置するか、本体側に配置するかについては、第４および第５の実施形態において説明する。
【0074】
［第２の実施の形態］
第２の実施形態の超音波撮像装置について説明する。上述した第１の実施形態では、電圧波形が、ゼロと、正の電圧Ｖｏｕｔの間で変化する駆動信号を生成したが、第２の実施形態では、電圧波形が、負の電圧ＶＯＵＴＬと、正の電圧ＶＯＵＴＨとゼロレベルの３値で変化する駆動信号を生成する。これにより、正負対称な波形を生成可能になり、パルスインバージョンを用いたTHI撮像が可能となる。
第２の実施形態の超音波撮像装置について説明する。上述した第１の実施形態では、電圧波形が、ゼロと、正の電圧Ｖｏｕｔの間で変化する駆動信号を生成したが、第２の実施形態では、電圧波形が、負の電圧ＶＯＵＴＬと、正の電圧ＶＯＵＴＨとゼロレベルの３値で変化する駆動信号を生成する。これにより、正負対称な波形を生成可能になり、パルスインバージョンを用いたTHI撮像が可能となる。
【0075】
第２の実施形態の超音波撮像装置において第１の実施形態の超音波撮像装置と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、第１の実施形態とは異なる構成について以下説明する。
第２の実施形態では、可変電圧電源１２１は、正の電圧と負の電圧をそれぞれ出力する。振幅制御電圧生成部１００は、振幅制御電圧として、正側の振幅制御電圧と負側の振幅制御電圧の２種類を生成する。送信回路部１０２は、可変電圧電源１２１が出力する正の電圧の絶対値を、正側の振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、負の電圧の絶対値を、負側の振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、低下後の正の電圧を正側の振幅とし、低下後の負の電圧を負側の振幅とする駆動信号を生成する。
第２の実施形態では、可変電圧電源１２１は、正の電圧と負の電圧をそれぞれ出力する。振幅制御電圧生成部１００は、振幅制御電圧として、正側の振幅制御電圧と負側の振幅制御電圧の２種類を生成する。送信回路部１０２は、可変電圧電源１２１が出力する正の電圧の絶対値を、正側の振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、負の電圧の絶対値を、負側の振幅制御電圧に対応する値まで低下させ、低下後の正の電圧を正側の振幅とし、低下後の負の電圧を負側の振幅とする駆動信号を生成する。
【0076】
図６に、第２の実施形態の超音波撮像装置の送信部１２０の具体的な構成を示す。送信部１２０は、第１の実施形態と同様に、振幅制御電圧生成部１００と、送信回路部１０２とを備える。また、可変電圧電源１２１として、正の電圧を供給する可変電圧電源１２１ａと負の電圧を供給する可変電圧電源１２１ｂとを備えている。
【0077】
振幅制御電圧生成部１００は、第１の実施形態と同様の基準電圧生成部１と、電圧電流変換部２と、正側の振幅制御を行う電流制御部３ａおよび正側の電流電圧変換部４ａと、負側の振幅制御を行う電流制御部３ｂおよび負側の電流電圧変換部４ｂとを備えている。正側の電流制御部３ａおよび正側の電流電圧変換部４ａは、第１の実施形態の電流制御部３および電流電圧変換部４と同じ構成であり、正側の振幅制御電圧を生成する。負側の電流制御部３ｂおよび負側の電流電圧変換部４ｂは、第１の実施形態の電流制御部３および電流電圧変換部４とほぼ同様の構成であるが、負側の振幅制御電圧を生成する。
【0078】
すなわち、振幅制御電圧生成部１００は、電圧電流変換部２の出力を正側の振幅制御を行う電流制御部３ａと負側の振幅制御を行う電流制御部３ｂに分離して、正側の振幅と負側の振幅を個別に電流電圧変換部４ａ、４ｂで生成する。ここでは、基準電圧生成部１と電圧電流変換部２は、正負の区別なく共通に配置され、負側の電流制御部３ｂは、正側と同じ基準電流Ｉ０を用いて負側の振幅制御電圧を生成する。
【0079】
送信回路部１０２は、正側の振幅制御部５ａおよび駆動回路６ａに加え、負の可変電圧電源１２１ｂに接続された負側の振幅制御部５ｂおよび駆動回路６ｂを備えている。正側の振幅制御部５ａおよび負側の振幅制御部５ｂには、それぞれ正側の振幅制御電圧および負側の振幅制御電圧がそれぞれ独立に入力される。正側および負側の駆動回路部６ａ、６ｂからそれぞれ出力された正の駆動電圧ＶＯＵＴＨの信号と負の駆動電圧ＶＯＵＴＬの信号は、パルスのピーク位置の位相をずらして共通の信号線に入力されることにより、波形が、負の電圧ＶＯＵＴＬと正の電圧ＶＯＵＴＨとの間で変化する駆動信号を生成する。この駆動信号は、振動子１０３に供給され、振動子１０３を駆動させる。これにより、正負非対称な振幅制御も可能となり、複雑な波形の駆動信号を生成することができる。
【0080】
具体的な、振幅制御電圧生成部１００の具体的な回路構成例を図７に示す。基準電圧生成部１、電圧電流変換部２、正側の電流制御部３ａ、正側の電流電圧変換部４ａおよび、電圧電流変換部２と正側の電流制御部３ａを接続して基準電流Ｉ０を供給するカレントミラー回路（１５，１６）の各回路構成は、第１の実施形態の図４の基準電圧生成部１、電圧電流変換部２、電流制御部３、電流電圧変換部４およびカレントミラー回路（１５，１６）と同じである。
【0081】
負側の電流制御部３ｂは、複数のＰＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎにより構成されており、PMOSトランジスタ１５とカレントミラーを構成している。よって負側の電流制御部３ｂは、ＮＭＯＳトランジスタ１７と、サイズの異なる複数のＮＭＯＳトランジスタ１８ａ～１８ｎとで構成される正側の電流制御部３ａと、トランジスタの半導体型は異なるが、同様の回路構成である。
【0082】
負側の電流電圧変換部４ｂは、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタ２４と基準抵抗２５とを直列接続し、基準抵抗２５には負側の可変電圧電源１２１ｂを接続した構成である。よって、負側の電流電圧変換部４ｂは、高耐圧ＮＭＯＳトランジスタ２０と基準抵抗２１とを接続した正側の電流電圧変換部４ａと、トランジスタの半導体型は異なるが、同様の回路構成である。
【0083】
負側の電流制御部３ｂのＰＭＯＳトランジスタ２２ａ～２２ｎは、スイッチ２３ａ～２３ｎを送信制御部１０１が出力した減衰度合設定信号によってオン・オフされると、オンになったＰＭＯＳトランジスタを流れる電流の合計した電流Ｉ０’’が、電流制御部３の出力として、ＰＭＯＳトランジスタ２２ａ～２２ｎから出力される。したがって、電流制御部３ｂへの入力信号である電流Ｉ０は、電流Ｉ０’に増幅されて出力される。減衰量設定信号によりオンにされる１以上のスイッチに接続されているＰＭＯＳトランジスタ２２ａ～２２ｎの増幅率の和をｍとすると、負側の可変電圧電源１２１ｂの電圧をＨＶＳＳすると、負側振幅制御電圧ＶＡＭＰＬは式（８）で表される。ただし、式（８）は、一例として、負側の電圧ＨＶＳＳが、正側の可変電圧電源ＨＶＤＤと絶対値が等しいとしている。
【0084】
ＶＡＭＰＬ＝ＨＶＳＳ（１－ｍ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）） ・・・（８）
【0085】
正負の電圧が出力可能となる送信回路部１０２の回路構成例を図８に示す。正側の振幅制御部５ａおよび駆動回路６ａは、第１の実施形態の図５の振幅制御部５および駆動回路６の回路構成と同じである。負側の振幅制御部５ｂは、高電圧ＰＭＯＳトランジスタ５ｂで構成され、駆動回路部６ｂは、電圧レベルを変換する高耐圧ＰＭＯＳトランジスタ３６と、ＮＭＯＳトランジスタ３８と、高耐圧ＮＭＯＳトランジスタ３５で構成される。
【0086】
送信制御部１０１の出力する送信制御信号は電流源３３、３７に加えられ、Ｈレベルを出力するときは電流源３３を、Ｌレベルを出力するときは電流源３７をオンして、これを交互に繰り返すことで、超音波振動子１０３に対してＨレベルのＶＯＵＴＨ、ＬレベルのＶＯＵＴＬで駆動可能となる。また、電流源３３，３７が両方ともオフのときは負荷抵抗３４によりゼロレベルが出力される。このときのＶＯＵＴＨおよびＶＯＵＴＬ信号レベルは、正負の振幅制御電圧ＶＡＭＰＨ、ＶＡＭＰＬと連動して変化する。振幅制御電圧ＶＡＭＰＨは、電源電圧ＨＶＤＤを設定された減衰度合で減衰させた電圧であり、振幅制御電圧ＶＡＭＰＬは、電源電圧ＨＶＳＳを設定された減衰度合で減衰させた電圧であるため、振動子１０３への出力信号ＶＯＵＴＨ、ＶＯＵＴＬも振幅制御電圧ＶＡＭＰＨ、ＶＡＭＰＬにそれぞれ対応した振幅を有する。振幅制御電圧ＶＡＭＰＨ、ＶＡＭＰＬは、可変電圧電源１２１ａ，１２１ｂの電圧を変動させた場合でも、減衰度合設定信号の示す減衰度合で電源電圧を減衰させた、電源電圧ＨＶＤＤ、ＨＶＳＳに比例した電圧となるため、電源電圧の大きさと減衰度合（重み付け）を反映した振幅制御が可能となる。
【0087】
なお、上述の説明では、正側の電源電圧ＨＶＤＤと負側の電源電圧ＨＶＳＳの大きさが等しいとしたが、異なる電圧の場合は、基準電圧生成部１と電圧電流変換部２を正負それぞれ独立に配置すればよい。正側電源ＨＶＤＤと負側電源ＨＶＳＳが異なっても減衰度合が一定である送信回路が提供可能である。
【0088】
［第３の実施の形態］
続いて、第３の実施の形態について説明する。第１の実施形態において、振幅制御電圧ＶＡＭＰは、式（６）のように可変電圧電源１２１の出力電圧ＨＶＤＤを設定された減衰度合で減衰させた電圧値となる。しかしながら、超音波振動子１０３に印加される電圧ＶＯＵＴは、送信回路部１０２の振幅制御部５で発生するオフセット電圧により、振幅制御電圧ＶＡＭＰと異なる場合がある。例えば、図５に示した送信回路部１０２においては、出力電圧ＶＯＵＴのＨレベルＶＯＵＴＨは、Ｈｉｇｈ区間において振幅制御部５にも電流源３３の電流が流れるため、振幅制御部５のＮＭＯＳトランジスタのゲート端子とソース端子に電位差が発生する。そのため、このゲート・ソース間電圧をＶＧＳとすると、ＶＯＵＴＨとＶＡＭＰの関係は式（９）のようになる。
続いて、第３の実施の形態について説明する。第１の実施形態において、振幅制御電圧ＶＡＭＰは、式（６）のように可変電圧電源１２１の出力電圧ＨＶＤＤを設定された減衰度合で減衰させた電圧値となる。しかしながら、超音波振動子１０３に印加される電圧ＶＯＵＴは、送信回路部１０２の振幅制御部５で発生するオフセット電圧により、振幅制御電圧ＶＡＭＰと異なる場合がある。例えば、図５に示した送信回路部１０２においては、出力電圧ＶＯＵＴのＨレベルＶＯＵＴＨは、Ｈｉｇｈ区間において振幅制御部５にも電流源３３の電流が流れるため、振幅制御部５のＮＭＯＳトランジスタのゲート端子とソース端子に電位差が発生する。そのため、このゲート・ソース間電圧をＶＧＳとすると、ＶＯＵＴＨとＶＡＭＰの関係は式（９）のようになる。
【0089】
ＶＯＵＴＨ＝ＶＡＭＰ－ＶＧＳ ・・・（９）
【0090】
ＶＧＳ５は、可変電圧電源の電圧ＨＶＤＤによらない一定の電圧になるため、送信回路部１０２の電源電圧ＨＶＤＤが小さい場合や、減衰度合を大きく設定した場合などには、ＶＧＳ５が無視できず、設定した減衰量からの誤差となって出力される。そこで、第３の実施形態では、図９に示すように、振幅制御電圧生成部１００に固定電流生成部７を設けて、オフセット電圧ＶＧＳ５に相当する電流を電流制御部３からの出力電流に加算することで、オフセット電圧ＶＧＳ５分の誤差をキャンセルする。
【0091】
図１０に具体的な構成例を示す。図４の振幅制御電圧生成部１００の同様の回路構成において、電流制御部３のスイッチ１９ａ～１９ｎと電流電圧変換部４の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタ２０のソース間に、可変電圧電源１２１の電源電圧ＨＶＤＤに依存しない固定のオフセット電流源２６を接続し、オフセット電流Ｉｏｆｆを供給する。この回路構成により、振幅制御電圧ＶＡＭＰは式（１０）、出力電圧ＶＯＵＴＨは式（１１）で表される。
【0092】
ＶＡＭＰ＝ＨＶＤＤ（１－ｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））＋Ｒ２×Ｉｏｆｆ ・・・（１０）
ＶＯＵＴＨ＝ＨＶＤＤ（１－ｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））＋Ｒ２×Ｉｏｆｆ－ＶＧＳ ・・・（１１）
ＶＯＵＴＨ＝ＨＶＤＤ（１－ｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））＋Ｒ２×Ｉｏｆｆ－ＶＧＳ ・・・（１１）
【0093】
よって、ＶＧＳ＝Ｒ２×Ｉｏｆｆとなるようにオフセット電流Ｉｏｆｆの大きさを設定すれば、出力電圧ＶＯＵＴＨは、
ＶＯＵＴＨ＝ＨＶＤＤ（１－ｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））
となり、送信回路部１０２の出力電圧を、設定された減衰度合に応じて、より正確に減衰させることができる。
ＶＯＵＴＨ＝ＨＶＤＤ（１－ｎ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））
となり、送信回路部１０２の出力電圧を、設定された減衰度合に応じて、より正確に減衰させることができる。
【0094】
なお、上記説明では、正側のみ出力電圧ＶＯＵＴＨの動作を説明したが、第２の実施形態の出力電圧ＶＯＵＴＬも同様にオフセット電圧をキャンセルすることが可能である。
【0095】
また、オフセット電圧ＶＧＳが、ＮＭＯＳトランジスタの温度特性や製造バラつきにより変動することもあるため、オフセット電流Ｉｏｆｆがオフセット電圧ＶＧＳの変動に連動して変化するような可変電流源２６を用いると、さらに精度よくオフセット電圧ＶＧＳをキャンセルして、出力電圧の減衰度合の精度を向上させることができる。
【0096】
［第４の実施の形態］
第４の実施の形態として、超音波撮像装置の外観の一例を図１１に示す。
第４の実施の形態として、超音波撮像装置の外観の一例を図１１に示す。
【0097】
超音波診断装置は、メインフレーム（装置本体）２０１と、超音波プローブ２０３と、メインフレーム２０１と超音波プローブ２０３とを接続するケーブル２０２とを備えている。また、メインフレーム２０１には、画像表示部１０７が搭載され、接続されている。
【0098】
本実施形態では、超音波プローブ２０３に振動子１０３が配置され、メインフレーム２０１内部に送信部１２０が配置されている。送信部１２０と振動子１０３は、ケーブル２０２内部の配線を介して接続されている。したがって、振幅制御電圧生成部１００および送信回路部１０２は、メインフレーム２０１内部に配置された構成である。
【0099】
本実施形態の送信部１２０の振動制御電圧生成部１００および送信回路部１０２は、第１～第３の実施形態で述べたように、可変電圧電源１２１の電圧を変更した場合であっても、駆動信号の電圧値を演算により求める必要がなく、設定された減衰度合で減衰させることができる簡素な回路構成であり、回路規模が小さい。よって、メインフレーム２０１内に配置することにより、小型のメインフレームを実現できる。
【0100】
なお、この構成においては、複数の振動子１０３ごとに減衰させた駆動信号をメインフレーム２０１の送信回路部１０２から、ケーブル２０２を介して超音波プローブ２０３の振動子１０３に対して出力するため、ケーブル２０２としては、専用線が配置されていることが望ましい。
【0101】
［第５の実施の形態］
第５の実施の形態として、超音波撮像装置の外観の別の例を図１１に示す。
第５の実施の形態として、超音波撮像装置の外観の別の例を図１１に示す。
【0102】
第５の実施形態の超音波診断装置は、メインフレーム（装置本体）２０１と、超音波プローブ２０３と、ケーブル２０２とを備えている。また、メインフレーム２０１には、画像表示部１０７が搭載され、接続されている。送信部１２０は、超音波プローブ２０３内に配置される。
【0103】
本実施形態の送信部１２０の振動制御電圧生成部１００および送信回路部１０２は、第１～第３の実施形態で述べたように、可変電圧電源１２１の電圧を変更した場合であっても、駆動信号の電圧値を演算により求める必要がなく、設定された減衰度合で減衰させることができる簡素な回路構成であり、回路規模が小さい。よって、超音波プローブ２０３内に振動子１０３と配置することが可能であり、しかも、小型の超音波プローブ２０３を提供することができる。
【0104】
また、送信部１２０を超音波プローブ２０３に配置することにより、ケーブル２０２は、送信部１２０用としては、送信制御部１０１と制御部１２２の間の制御信号のためのケーブルと電源電圧の供給のためのケーブルがあればよく、ケーブル本数を低減することができ、ケーブル２０２の小型化が可能である。
【0105】
第４および第５の実施形態において、超音波プローブ２０３に配置される振動子１０３は、Ｍ×Ｎ個の2次元配列に並べてもよい。このとき、図１３に示したように、振動子１０３それぞれに対して、アナログフロントエンド回路４１として、送信回路部１０２と、受信部１０５の一部である遅延回路とを接続する。このように、振動子１０３を２次元に配列し、送信焦点および受信焦点を調節することにより、3次元の超音波画像が生成可能である。
【0106】
Ｍ×Ｎ個に配列された振動子１０３ごとのアナログフロントエンド回路４１は、図１３のように、同一の半導体基板上で形成され、受信部１０５の遅延制御部や、振幅制御電圧生成部１００と共にビームフォーマＬＳＩ４０として集積化した構成にすることができる。
【0107】
このとき、図１３のように、振幅制御電圧生成部１００は、Ｍ×Ｎ個のアナログフロントエンド回路４１の列の端部に配置し、複数個の送信回路部１０２に対して振幅制御電圧を供給する構成としてもよい。
【0108】
送信信号の変化の一例を模式図として図１４に示す。図１４（ａ）の時刻ｔ１から図１４（ｂ）の時刻ｔ２とでは、送信する超音波ビームの中心位置が行方向にずれており、それに応じてアポダイゼーションによる振動子ごとの送信信号レベルも変化している。このように送信する超音波ビームの中心から離れるにつれ、振幅の減衰度合を徐々に大きく設定し、かつ、超音波ビームの中心位置を時間とともに移動させている。これにより、超音波ビームのサイドローブを低減しながら、超音波ビームを走査することができる。
【符号の説明】
【0109】
１：基準電圧生成部、２：電圧電流変換部、３：電流制御部、３ａ，３ｂ：電流制御部、４：電流電圧変換部、４ａ，４ｂ：電流電圧変換部、５：振幅制御部、５ａ，５ｂ：振幅制御部、６：駆動回路部、６ａ，６ｂ：駆動回路部、７：固定電流生成部、１０、１１：抵抗、１２：オペアンプ（ＯＰＡＭＰ）、１３，１７，１８ａ～１８ｎ：Ｎ型ＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタ、１４，２１，２５：基準抵抗、１５，１６，２２ａ～２２ｎ：Ｐ型ＭＯＳ（ＰＭＯＳ）トランジスタ、１９ａ～１９ｎ，２３ａ～２３ｎ：スイッチ、２０：高耐圧ＮＭＯＳトランジスタ、２１：高耐圧ＰＭＯＳトランジスタ、２４：高耐圧ＰＭＯＳトランジスタ２４、２６：固定電流源、３０：ＰＭＯＳトランジスタ、３１，３６：高耐圧ＰＭＯＳトランジスタ、３２，３５：高耐圧ＮＭＯＳトランジスタ、３３，３７：電流源、３３：電流源、３４：基準抵抗、３８：ＮＭＯＳトランジスタ、４０：ビームフォーマＩＣ、４１：アナログフロントエンド回路、１００：振幅制御電圧生成部、１０１：送信制御部、１０１ａ：メモリ、１０２：送信回路部、１０３：振動子、１０４：送受分離部、１０５：受信部、１０６：画像処理部、１０７：表示部、１２０：送信部、１２１：可変電圧電源、１２２：制御部、２０１：メインフレーム、２０２：ケーブル、２０３：超音波プローブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】