JPH027530Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、複数個の超音波変換素子でなる超音
波探触子に対し、その超音波変換素子をｎ個ずつ
順次ずらせながら選択してゆくためのスイツチド
アレイスキヤナに関するものである。

従来より、超音波映像装置に使用されるスイツ
チドアレイの超音波探触子を切換えるスイツチン
グ方式としてはいわゆる２段形式のものがよく知
られている。第１図にその一例の概念的構成を示
す。１０は超音波変換素子（以下振動子と略す）
TD₁〜TD₆₄のアレイである。各振動子は８個の
スイツチS₁〜S₈よりなる１次スイツチ２０に接続
され、ここで隣りあう８個の振動子を順次ずらせ
ながら選択してゆくことができるようになつてい
る。１次スイツチ２０の出線はケーブル３０を介
して２次スイツチ４０に入線となつて接続されて
いる。２次スイツチ４０では入線と出線との接続
分布が１次スイツチ２０の選択状態に関連して適
宜に変わるように構成されており、切換え選択さ
れる８個の圧電体のいずれの場合にもデイレーマ
ツプ５０の遅延時間分布が同じ分布で作用するよ
うに配慮されている。

このように構成された１次スイツチと２次スイ
ツチ（クロスポイントスイツチ）の働きにより振
動子を８個ずつ順次ずらせながら選択してゆくこ
とができるが（図では振動子TD₃〜TD₁₀が選択
されかつ選延時間分布が正しく与えられる様子が
示されている）、実際的な回路構成としては２つ
のスイツチ２０および４０の中間のジヤンクタ
（不完全構成の接続線をいう）の段階に送受信回
路（以下Ｔ／Ｒ回路と略す）が挿入接続されてい
る。そのＴ／Ｒ回路の個数は開口中の振動子の個
数（この場合は８個）と同じとし、常に無駄なく
利用され得るのが特徴であるが、反面Ｔ／Ｒ回路
で送波信号の通路と受波信号の通路とが分枝する
ため２次スイツチが２組必要となる（送波側スイ
ツチとしては例えば論理マルチプレクサ（デイジ
タルゲート）、受信側スイツチとしてはアナログ
スイツチが必要となる）という問題点もある。

また一方、１次スイツチはIC化されて探触子
ハウジング内に組込まれるようになつたため、中
間のケーブル３０がＴ／Ｒ回路とともにジヤンク
タの段階に含まれることになり、利用率が100％
と向上し、必要回線数の最小化が図られた点で好
結果をもたらした。このような設計は、上述した
ように２次スイツチが２重に必要という欠点を含
みつつも総合的には良くできたものと評価するこ
とができる。

しかしながら、出来ればこの２次スイツチもま
とめて減らしてしまい、更にはIC化が可能な構
成とし、あわよくばそれを探触子内に組込むこと
ができるようなスイツチにすることが望まれる。

しかし、目下のところは、２次スイツチとして
CMOSのクロスポイントスイツチが使用され、
そこでは高圧大電流の送波パルスを扱えないた
め、Ｔ／Ｒ回路を２次スイツチの前に（１次スイ
ツチの後に）設置せざるを得ず、従つて２次スイ
ツチを探触子内に組込むことは不可能であつた。

本考案の目的は、このような点に着目し、１次
スイツチと２次スイツチを共にIC化に適した形
式のスイツチとし、Ｔ／Ｒ回路を２次スイツチの
後に接続して作動させることができるようなスイ
ツチドアレイスキヤナを実現しようとするもので
ある。

以下図面を用いて本考案を詳しく説明する。第
２図は本考案の一実施例を示す構成図で、説明を
簡潔にするため、特に１次スイツチ及び２次スイ
ツチにおける各１クロスポイントに係わる構成に
ついて示している。

同図の１次スイツチにおいて、スイツチSiが
OFFのとき（振動子を選択しないとき）には、
入線側に配設されたコンデンサC₁は定電流源CS₁
により＋80Vに充電され、ダイオードD₁はそのカ
ソード側がアノード側よりも常に高い電位（＋
80V）に引上げられていてOFF状態となつてい
る。これにより、ワイヤードオア結合W₁側より
与えられる振動子駆動用の駆動パルスはダイオー
ドスイツチD₁で遮断され、また振動子TDiにお
いて受波されて電気信号に変換されたエコー信号
の受信機側への供給も遮断される。

ここで、振動子TDiを選択すべくスイツチSiを
ONにすると、＋80V電源より定電流源CS₁（内部
抵抗R₁）を介して抵抗R₂に電流が流れ、CS₁と抵
抗R₂の接続点に接続されたダイオードD₁のカソ
ードはアノード側の電位よりも低い電位に引下げ
られ、常にONの状態となる。これにより、振動
子TDiに対して駆動パルスの供給及びエコー信号
の受信が可能となる。

一方、２次スイツチ４０において、スイツチ
SjkがOFFのときはダイオードD₂のアノード側が
定電流源CS₂を介して負の高圧電位に引つぱられ
て逆バイアスされ、OFF状態となつていて、他
のスイツチ回路とワイヤードオア結合した結合点
W₂よりコンデンサC₂を介して到来する駆動パル
ス及びその結合点W₂へのエコー信号の伝送を遮
断している。２次スイツチ４０のｊ行ｋ列の一点
が決定されてそのスイツチSjkがONになると、
ダイオードD₂のアノードはそのカソード側の電
位よりも有意に高い電位となり、駆動パルス及び
エコー信号がダイオードD₂を通過できることと
なる。なお、スイツチSiおよびSjkは図示しない
制御回路により付勢されるようになつている。

駆動パルスは、適宜に遅延されて与えられるト
リガーパルスによつてスイツチングトランジスタ
Q₁を駆動することにより発生せられた高圧（＋
80V）のパルスで、振動子TDiの固有の中心周波
数を含む周波数スペクトラムを有する。受信機側
はこの駆動パルスは受け取らないでエコー信号の
みをコンデンサC₃と抵抗R₆のCR直列回路を介し
て受信するように構成されている。

なお、ジヤンクタに直流リターンを持たせたい
場合には、ジヤンクタ３０をインダクタンスＬを
介して接地しておけばよい。しかしながら、通常
の64個の振動子を８個ずつ順次に走査してゆく方
式のものでは、各ジヤンクタには必ずただ１個の
振動子とただ１本のＴ／Ｒ回路の端子とがつなが
り、重複や漏れは出現しない。それ故、１次スイ
ツチ２０の抵抗R₂と２次スイツチ４０の抵抗R₃
の値を等しく選んでおけば（抵抗R₁，R₂には＋
5V，−5Vが印加されている）必ずジヤンクタは
すべてOVで平衡したままで走査が続行され、直
流リターン用のインダクタンスＬは不要である。
また、上記抵抗R₂，R₃に供給される−5V，＋5V
電源電圧を全体にシフトし、例えば、OV，＋10V
としてもよい。この場合ジヤンクタ３０の電位は
約5Vで落付き、やはりＬは不要である。

また、スイツチSiおよびSjkは半導体スイツチ
とすることができ、従つて１次スイツチ、ジヤン
クタおよび２次スイツチの部分はIC化が可能と
なり、これらはまとめて探触子内に組込むことも
可能とある。

以上説明したように、本考案によれば、１次ス
イツチ及び２次スイツチをIC化に適した形式の
スイツチ回路に構成することができ、従来では１
次スイツチと２次スイツチの間にしか接続できな
かつたＴ／Ｒ回路を本考案のものでは２次スイツ
チの後段に接続できるので、これらのスイツチを
Ｔ／Ｒ回路より離して振動子を含む探触子側に組
込むことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイツチドアレイスキヤナの一
例を示す概念的構成図、第２図は本考案の一実施
例を、１クロスポイントにおかれる回路について
示した構成図である。 TD₁〜TD₆₄……振動子、２０……１次スイツ
チ、３０……ジヤンクタ、４０……２次スイツ
チ、D₁，D₂……ダイオード、C₁，C₂……コンデ
ンサ、CS₁，CS₂……定電流源、Si，Sjk……スイ
ツチ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 複数個の振動子の中から隣り合うｎ個を順次
   にずらせつつ選択し、かつ選択される各振動子
   群に対して同じ遅延時間分布が与えられるよう
   に１次スイツチと２次スイツチの協働により振
   動子を切換えるようにした超音波探触子用のス
   イツチドアレイスキヤナにおいて、ジヤンクタ
   をはさんだ前記１次スイツチと２次スイツチが
   各々同一の方向に導通するダイオードをもつて
   構成せられたるスイツチフレームより成り、か
   つ１次スイツチの入線および２次スイツチの出
   線はコンデンサ結合により直流分離され、前記
   コンデンサと前記ダイオードとの接続点に常に
   ダイオードを逆バイアスするようにバイアス電
   流を提供する電流源手段を接続し、前記接続点
   に前記バイアス電流に打勝つてダイオードをジ
   ヤンクタに向けてON状態にせしめるような電
   流を導くスイツチを接続してなることを特徴と
   するスイツチドアレイスキヤナ。 (2) 前記１次スイツチと２次スイツチが前記超音
   波探触子内に一体的に組込まれたことを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載のスイ
   ツチドアレイスキヤナ。