JPH083528B2

JPH083528B2 - 超音波装置

Info

Publication number: JPH083528B2
Application number: JP16482786A
Authority: JP
Inventors: 和夫高杉; 隆一篠村; 健明岡部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPS6321583A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は超音波診断装置等における、１次元状あるい
は２次元状に配列されたトランスジューサにより超音波
の送受波を行う装置に係り、特に、複数チャネルのマル
チプレクサ機能を持ち集積回路化に好適な回路構成を備
えた超音波装置に関する。

〔従来の技術〕

電子走査型超音波診断装置等においては、直線状また
は特定の曲線状にトランスジューサ・エレメントが多数
配列されたアレイ・トランスジューサが用いられる。そ
して送受波口径に対応したエレメント群を選び、順次そ
れを走査しながら送受波を行う。したがって、すべての
エレメントに対して、独立した送波および受波信号を必
要とする。しかし、エレメント毎に送波回路、受波回路
を用いると、必要な部品の数や、信号ケーブルの長さ、
数が多くなる。そのため、従来装置では、送波回路、受
波回路を送受波口径に対応した数だけ用い、これら送受
波回路と、トランスジューサ・エレメントとの間をスイ
ッチを介して接続する構成が採用されている。例えば、
実開昭56−73809、実開昭57−89967等に上記スイッチを
用いる装置について記載されている。これら装置に使わ
れるスイッチは、送波時には高速高圧のパルス信号をオ
ン、オフすると同時に、受波時には低レベルのアナログ
信号をオン、オフすることが必要である。したがって、
スイッチ素子には高耐圧特性と、ピーク電流値の大きな
パルス信号を高速に切替える機能と、オン抵抗が低い低
雑音特性とが同時に要求される。さらに送受波装置とし
ては、送波時の高電圧から受波増幅器を保護する手段を
必要とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、従来技術には、超音波診断装置等の
多数配列されたトランスジューサ・エレメントに対して
順次送受波を行う場合、スイッチを用いないで行うには
各エレメント毎に独立した送波回路および受波回路を必
要とし、送受波回路や部品が膨大な数に達するという問
題があり、これに対し、全エレメントをエレメント群に
分割し各群内の複数のエレメントのそれぞれに送波回路
と受波回路とを用意し、これらの送受波回路をスイッチ
を介して群内のエレメントに接続し、スイッチを切替え
ることで各群ごとに順次送受波を行う場合のスイッチに
は、送波時における高速高圧のパルスをオン、オフする
機能と同時に受信時における低雑音特性が要求され、さ
らにドライバの制御とは別にこれらスイッチの制御回路
手段を必要とするという問題があった。さらに、送受波
装置としては、送波時の高電圧から受波増幅器を保護す
る必要があるが、従来技術ではこれら保護手段として、
ドライバあるいは受波増幅器と別個に用意する必要があ
った。

本発明の目的は、従来技術における上記した問題点を
解決することのできる、超音波装置を提供することにあ
る。すなわち具体的には、１次元状あるいは２次元状に
多数配列されたトランスジューサ・エレメントに対して
必要な口径の可変制御や走査の制御等に適合した回路構
成を備え、さらに高電圧保護のための特別な素子も不要
とし、集積化にも適した回路構成を備えた超音波装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明の超音波装置にお
いては、特許請求の範囲に記載するように構成してい
る。すなわち、特許請求の範囲第１項に記載の発明においては、例え
ば第１図に示すように、送波回路４は、第１の素子41と
第２の素子42を含み、第１の素子41は、トランスジュー
サ・エレメント10による超音波の送波を制御するよう入
力される第１の所定の制御信号に従い動作が制御される
ものであり、第２の素子42は、トランスジューサ・エレ
メント10による超音波の受信信号の受波回路への伝達を
制御するよう入力される第２の所定の制御信号に従い動
作が制御されるものであり、ここで第１の素子41が動作
するときは第２の素子42は動作しないというように両者
は同時には動作しない関係に制御されるものである。

そして第１の素子41の制御端子の第１の端子に上記第
１の所定の制御信号が入力され、その第２の端子にトラ
ンスジューサ・エレメントを駆動する駆動電源が接続さ
れ、第２の素子42の制御端子の第１の端子に上記第２の
所定の制御信号が入力され、また第１の素子41の第３の
端子と第２の素子42の第２の端子と１つのトランスジュ
ーサ・エレメントとが例えば第８図の抵抗55の接続にみ
られるように抵抗を介して接続される構成を備え、ま
た、例えば第３図にみられるように、このような送波回路
４の複数個で構成される送波回路群4iの複数個と、送波
回路群4i毎に接続される１つの受波回路6iとを有し、上
記送波回路群4i内の送波回路４の第２の素子42の第３の
端子の各々を例えば第１図または第３図の共通線51にみ
られるように共通に接続し、上記送波回路群4iに接続さ
れる１つの受波回路6iに受信信号が伝達される回路構成
を備えることとする。

ここで、上記第１項記載の発明において、第１の素子
は第１のスイッチ素子からなり、第２の素子は第２のス
イッチ素子からなるものでよく、これが特許請求の範囲
第２項の発明に該当する。これにより例えば第２図の送
受波動作図にみられるように、送受の切替をパルス状の
制御により容易に行える。

あるいは上記第１項記載の発明において、上記第１の
所定の制御信号が、これにより例えば第３図にみられる
ように、１次元に配列されたトランスジューサ・エレメ
ント、又は例えば第５図にみられるように、２次元のそ
れぞれの方向に配列されたトランスジューサ・エレメン
トによる超音波の送波を制御するものであり、また第２
の所定の制御信号が、これにより１次元に配列されたト
ランスジューサ・エレメント、又は、２次元のそれぞれ
の方向に配列されたトランスジューサ・エレメントによ
る受信信号の受波回路への伝達を制御するものとすれ
ば、１次元走査又は２次元走査による送受波制御が容易
になる。これは特許請求の範囲第３項の発明に該当す
る。

特許請求の範囲第４項に記載の発明は、例えば第８
図、第13図に記載されるように、第１の制御信号と第２
の制御信号とが、同一の端子から入力される構成であ
り、特許請求の範囲第５項記載の発明は、第４図に記載
のように、第１および第２の制御信号は、異なる端子か
ら入力される構成である。

〔作用〕

第１の素子が第１の所定の制御信号により制御されて
第１の素子がオンのときは、第２の所定の制御信号によ
り制御される第２の素子はオフとなるよう動作する。そ
して第１の素子と第２の素子と１つのトランスジューサ
・エレメントとが接続される構成により、第１の素子の
オンにより、トランスジューサ・エレメントの駆動が可
能になる。

この場合に、第１の素子と第２の素子とトランスジュ
ーサ・エレメントとが抵抗を介して接続されていること
により、素子がパルス状に制御された場合におけるトラ
ンスジューサ・エレメント側の端子電圧に不要な振動電
圧の発生が抑制される。

第１の素子がオフになれば第２の素子がオンになるよ
う制御することにより、第２の素子の、第１の素子との
接続点とは異なる一端が、送波回路群内の第２の素子相
互が共通に受波回路に接続されている構成により、複数
のトランスジューサ・エレメントによる受信信号が送波
回路群内の複数の第２の素子を介して１つの受波回路に
伝達されるようになる。

以上の送波または受波動作により、１次元状または２
次元状に配列されたトランスジューサ・エレメントとの
送波または受波におけるリニヤ走査または２次元走査を
容易に行える。またこの場合、走査の対象となるトラン
スジューサ・エレメントの数を任意に設定できる。この
走査の対象となるトランスジューサ・エレメントは１つ
の組として共通に結合され、走査の組（送波回路群）を
形成しており、その上、同一の走査の組（送波回路群）
に設けられた送波回路は共に２つ以上が同時に動作する
ことがなく、これらの組を単位として集積化回路とすれ
ば多チャネル集積化しても少ない電力で動作させること
が可能になる。

以上により、本発明によれば超音波装置で必要な口径
の可変制御や走査の制御等に適合した回路構成が可能に
なり、さらに高電圧保護のための特別な素子も不要で、
集積化にも適合した回路構成を提供することが可能にな
る。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の回路構成図を示す。
第１図において、10はトランスジューサ、20は制御信
号、30は直流電源、40は前置ドライバ、41、42はドライ
バ素子、50はケーブルまたは配線、61は受波増幅器、62
はダイオード、63は負荷抵抗、64はインダクタである。
前置ドライバ40、ドライバ素子41、42等は送波回路４を
構成している。本実施例では、ドライバ素子41としてＰ
チャネル形のMOS電界効果トランジスタを、ドライバ素
子42としてＮチャネル形のMOS電界効果トランジスタを
使用している。受波増幅器61、ダイオード62、負荷抵抗
63、インダクタ64等で受波回路６を構成している。な
お、インダクタ64は、ケーブル50やトランスジューサ10
の寄生静電容量と並列に入り、その共振特性により上記
静電容量を補償するもので、必要に応じて設置すれば良
く、設置不要の場合もある。各々の送波回路４は、それ
ぞれトランスジューサ10とケーブル50で結ばれ、一方、
各送波回路内のドライバ素子42の一方端は共通線51に接
続されたうえ、一つの受波回路６へ導びかれる。

以上の構成において、いま、ドライバ素子41がオフ、
42がオンの状態（以下状態“0"と呼ぶ）では、トランス
ジューサ10には電圧は印加されない。つぎにドライバ素
子41がオン、42がオフの状態（以下状態“1"と呼ぶ）に
なると、電源30よりドライバ素子41、ケーブル50を介し
てトランスジューサ10に電圧が印加される。制御信号20
に従ってドライバ素子41、42の状態が“0"→“1"→“0"
と変化すると、状態“1"の期間、トランスジューサ10は
電源30からドライバ素子41、ケーブル50を通じて充電さ
れ、つぎの状態“0"の期間ではケーブル50、ドライバ素
子42、共通線51、ダイオード62を通じて放電される。も
ちろん、負荷抵抗63、インダクタ64等を通じても放電さ
れる。

上記動作により、トランスジューサ10には、状態“1"
の期間だけのパルス電圧が印加される。この期間は、ト
ランスジューサ10の特性と合せて定められる。また上記
動作を繰り返すことにより、それに対応したパルス電圧
が印加される。ここで、複数のトランジューサ10のそれ
ぞれ毎にドライバ素子41、42を内含する送波回路４が一
対一に結合されているので、各々のトランスジューサは
各々のケーブルを通じて充填され、そして、放電は共通
線51、ダイオード62を通じて行われる。したがって、各
トランスジューサへの送波は、各々のドライバ素子41、
42に与える制御信号20により、任意に制御することがで
きる。一方、トランスジューサ10に発生した受波信号
（超音波診装置等でのエコー信号）は、ケーブル50、ド
ライバ素子42、共通線51、負荷抵抗63から受波増幅器61
へ導びかれる。したがって、ドライバ素子42がオン状態
の場合のみ受波信号が受波増幅器61に導びかれる。即
ち、ドライバ素子42は、低レベルなアナログ受波信号に
対するスイッチとしても機能する。それ故、複数のトラ
ンスジューサに対して選択的に上記スイッチ機能を制御
することにより、選択された特定のトランスジューサの
みの受波信号を受波増幅器に導びくことができる。つま
り、ドライバ素子42の各々は、受波アナログ信号に対す
るマルチプレクサとなる。受波信号の振幅は、通常ダイ
オード62の順方向電圧より小さく、受波信号に対しては
抵抗63のみが負荷となる。送波時での放電電流は、ダイ
オード62を主として流れるため、インダクタ64の電流は
微少である。

第２図は第１図実施例における制御および動作状態の
説明図である。第２図において、ｉ、ｊ、ｋはそれぞれ
ｉ、ｊ、ｋチャネルの送受波回路を、そして41i、42i…
…等はｉチャネル内のドライバ素子であることを示す。
ｉチャネルについては、時刻t₁から幅τ_１のパルスが送
波される。時刻t₂以後、τ_２の期間でトランスジューサ
の放電は完了する。即ち、期間t₁〜t₃は送波モード、時
刻t₃以後は受波モードとなる。一方、ｊチャネルについ
ては、上記期間t₁〜t₃を通じて時刻t₇まで状態“0"が続
き、送波は行われない。しかし受波回路系は受波モード
になっており、ｊチャネルのトランスジューサからの信
号があれば受波増幅器へ導びかれる。ｋチャネルにおい
ては、時刻t₄から送波モードとなるが、期間t₅〜t₆でト
ランスジューサｋの放電が終了すると、ドライバ素子41
k、42k共にオフとなり、トランスジューサｋと受波増幅
器は切り離される。即ち、ｋチャネルは送波はするが受
波はしないチャネルである。また、時刻t₃以後、時刻t₇
まではｉ、ｊ両チャネルが受波状態となり、この間ｉ、
ｊトランスジューサからの受波信号は共に受波増幅器に
入る。したがって、両信号の入力回路および受波増幅器
を加算回路構成とすれば、両信号の和を検出することが
できる。

以上説明したように、ｉ、ｊ、ｋチャネルについて、
送波に関して、ｉ、ｊ、ｋ共に送波する、いずれかの２
つが送波する、いずれかの１つが送波する、いずれも送
波しないという形がありうる。受波に関しても、ｉ、
ｊ、ｋ共に受波する、いずれかの２つが受波する、いず
れかの１つが受波する、いずれも受波しないという形が
ある。また、特定のチャネルについては、送波も受波も
する、送波はするが受波はしない、送波はしないが受波
はする、送波も受波もしないという形がある。全体装置
としては、上記それぞれの形の組合せとなるように制御
することにより、目的の機能をうることができる。な
お、上記制御はすべて、各々のチャネルの制御信号20に
よる各々のチャネルのドライバ素子41、42のオン、オフ
制御により達成される。

第３図は本発明の第２の実施例を示す回路図で、これ
は、アレイ状に多数配列されたトランスジューサ群に対
する送受波回路として適用した例である。トランスジュ
ーサ群１は、同一形状の短冊状トランスジューサ10を多
数アレイ状に配列して成る。送波回路４は、トランスジ
ューサ群１内の各トランスジューサ10毎に設けられる
が、受波回路６は、特定の配列位置にある複数のトラン
スジューサ10の組合せ毎に一つが設けられる。即ち、組
合せ内の複数のトランスジューサ10に対して、共通の一
つの受波回路が設けられる。第３図でのｉ、ｊはそれら
の組を示す。本実施例の構成は、リニア電子走査型超音
波診断装置等に適用して有効性を発揮する。この場合、
一つの組に共通に結合されるトランスジューサａの間隔
は、上記診断装置の超音波ビームを形成する口径の最大
値に選ばれる。このようにすることで、同一の組に結合
された送受波回路は、共に２つ以上が同時に動作するこ
とがなく、上記装置の構成を容易化することができる。
また、これらの組を単位として集積化回路とすれば、同
時動作チャネルがないことから、多チャネル集積化して
も少ない電力で動作させることができる利点がある。

第４図は本発明の第３の実施例を示す回路図である。
本実施例では、ドライバ素子はトランジスタ410、420で
あり、ダイオード412、抵抗413、コンデンサ414等は前
置ドライバおよびそのバイアス回路を構成する。また、
トランジスタ421はドライバ素子として機能させること
もできるが、受波スイッチとしてのみ機能させることも
できる。このとき送波および受波の機能を独立に制御す
るためには、送波制御信号系20、22と受波制御信号系2
1、23を独立に設ければよい。第４図の回路構成を第１
図あるいは第３図実施例の送波回路４として用いること
で、前記実施例と同様の機能、効果を得ることができ
る。

第５図は本発明の第４の実施例を示す回路図で、これ
は、トランスジューサ群が第３図のような一次元的配列
ではなく、二次元に配列されている例である。いま、10
−１、10−２、10−３に３分割されたトランスジューサ
がアレイ状に配列された場合について説明する。これら
３分割の組に対して、それぞれ第３図の送波回路４に対
応した送波回路400が結合される。ｉ、ｊは第３図と同
様の意味として用いてある。上記送波回路400として
は、トランスジューサ10−１、10−２、10−３に対して
それぞれ第６図に示すように送波回路４−１、４−２、
４−３が結合される。各々の送波回路は、第１図あるい
は第４図構成の送波回路を用いるものとする。送波回路
４−１、４−２、４−３の共通線51は、他の同様な回路
の組の共通線51と結ばれ、受波回路６へと導かれる。本
実施例においては、３分割トランスジューサ10−１、10
−２、10−３に関しては、それらのうちの一つもしくは
複数個が同時に送受波制御され、したがって共通線51に
はそれらの加算信号が流れ、これらのトランスジューサ
がアレイ配列されたｉあるいはｊ等の組に対しては、第
３図の場合と同様、それらのうちのいずれか一つの組の
みが動作するように制御される。これにより、第３図と
同様なリニア走査を行うと同時に、その走査方向と直角
な方向、即ち２次元配列トランスジューサ群１の短軸方
向での送受波制御を可能とし、送受波超音波ビームの品
質を著るしく向上させることができる。さらに上記短軸
方向の分割数を増加した場合も、同様の方法を展開する
ことで容易に対処することができる。

第７図に具体的な制御方法の一例を示す。第７図にお
けるスイッチ401は、第１図あるいは第４図におけるド
ライバ素子の送受波機能をスイッチで表わしたものであ
る。ここでは、３分割のトランスジューサ10−１、10−
２、10−３を中央のもの10−２と、両側のもの10−１、
10−３に分け、中央に対しては第３図実施例と同様の制
御を、両側に対しては、それを同時に切り離したり、加
えたりする制御を行うものとする。このような制御によ
り、短軸方向のトランスジューサの幅を変化させること
ができる。さらに第７図のように中央と両側のトランス
ジューサを切り離すか否かの制御ではなく、それぞれ送
受共に所定のタイミングで制御するようにすれば、長軸
方向と同様、短軸方向についても、超音波の収束の制御
や、偏向の制御を行うことができる。

以上説明してきたように、本発明は、送波回路を構成
するドライバ素子を同時に受波信号の制御スイッチとし
て使用するか、あるいは受波信号制御用のスイッチ素子
を上記送波回路に結合するものであり、したがって、前
置ドライバの回路構成や制御方法、さらには受波回路の
構成や信号検出方式（例えば、電圧検出方式か電流検出
方式かの別）などは、上記実施例に示したものに限定さ
れない。しかし、電流検出方式の受波回路と組合せるこ
とにより、受波信号の電流加算機能を容易に実現できる
という新たな効果を得ることができる。

第８図は、本発明のさらに他の実施例を示す回路図
で、これは、ドライバ素子41、42とケーブル50との接続
点Ｐに近いケーブル50中にダンピング抵抗55を挿入し、
その抵抗値を適切に選ぶことにより、ケーブルおよび送
受波回路のインピーダンスに起因して発生する不要な振
動を抑制し、パルス信号の送受波特性を改善することを
図ったものである。即ち、圧電形トランスジューサに低
インピーダンス源の電源から送波パルスを供給する方
式、つまり電圧源駆動形式の場合、ドライバ素子とトラ
ンスジューサとをケーブルで結合すると、これらに付随
したインピーダンス要素に基づく不要な振動を発生し、
超音波装置での検出情報の特性を劣化させるという問題
が生じる。第８図実施例はこの問題を解決する一手段を
提供するもので、送受波パルス信号の特性を劣化させる
不要な振動は、主としてトランスジューサおよびケーブ
ルの寄生静電容量と、ケーブルの寄生インダクタンスに
起因する共振であることに着目して、これら共振回路の
Ｑ値を下げ、最適ダンピング条件となるような抵抗値の
ダンピング抵抗を挿入する構成としたものである。第８
図において、10はトランスジューサ、20は制御信号、30
は電圧V_Hの直流電源、41、42はドライバ素子、50はケー
ブル、55はダンピンク抵抗、61は受波増幅器である。ト
ランスジューサ10には、制御信号20で制御される、振幅
がほぼV_Hの送波パルス電圧が印加される。このため、ド
ライバ素子41、42はそれぞれ第９図（ａ）、（ｂ）に示
すタイミングでオン、オフするように制御される。ドラ
イバ素子41、42としては、第１図の場合と同様、第８図
実施例においても、それぞれＰチャネル形、Ｎチャネル
形のMOS電界効果トランジスタを用いる。前置ドライバ2
2、抵抗413、コンデンサ414等は、ドライバ素子41、42
を上記のタイミングで制御するための回路を構成してい
る。そして、トランスジューサ10には、第９図（ｃ）に
示すパルス幅τ、振幅V_Hのパルス電圧が印加される。こ
こでτは、トランスジューサの共振周期の1/2に選ばれ
る。第８図で、ダンピング抵抗55が無い場合は、ドライ
バ素子41、42とケーブル50との接触点Ｐの波形は第９図
（ｃ）に示すようなパルス波形となるが、トランスジュ
ーサ側のＱ点の波形は第９図（ｄ）に示すように余分な
振動を伴ったものとなる。トランスジューサから送波さ
れる超音波形は第10図（ａ）のようなパルス波形が望ま
れる。ここでパルス長Ｔは、超音波装置で計測される対
象の時間分解能と関連し、分解能を上げるためにはＴが
短いことが望まれる。これにはトランスジューサの特性
（即ち機械的共振回路のＱ値）と、送波パルスの特性の
双方が関連する。第９図（ｄ）のように余分な振動を伴
う波形でドライブすると、第10図（ｂ）のように送波超
音波の波形が乱れたり、時間Ｔ′が伸び、検出情報の特
性を劣化させる。第９図（ｄ）のような余分な振動が生
じる原因を、第11図の概略等価回路により説明する。ド
ライバ部をパルス電圧源45と信号源抵抗450で近似的に
表わし、トランスジューサ10をインダクタ101、コンデ
ンサ102、抵抗103および電極間容量100で近似的に表わ
す。さらにケーブル50を直列インダクタンス500と並列
容量510で表わす。抵抗450の抵抗値をRs、インダクタ50
0のインダクタンスをＬ、コンデンサ510と100の合成容
量をＣとすると、信号源からRs、Ｌ、Ｃにより、共振角
周波数Ｑ値＝ω_rL/Rsの直列共振回路が形成される。したがっ
てRsが低い電圧源ドライブの場合には第９図（ｄ）のよ
うに、上記直列共振特性により、不要な振動が生じ、ト
ランスジューサ側のＱ点の電圧波形は、ドライバ側Ｐ点
の電圧波形とは異なり、上記不要な振動と合成されたも
のとなる。上記直列共振回路による不要な振動を抑制す
るには、Rsを大きくし、Ｑ値を下げる。いわゆる直列抵
抗によるＱダンプが有効である。第８図の抵抗55は、第
11図等価回路上では抵抗450と直列に入り、Rsを大きく
する。抵抗55の値としては、ドライバやケーブル、トラ
ンスジューサの抵抗にもよるが、10数オームから数10オ
ーム程度がよい。すなわち、抵抗55の値をｒとし、上記
回路のＱ値を１にするｒをｒ＊とすれば、から求められる。抵抗55として上記ｒ＊、またはそれに
近い値を用いれば、そのときトランスジューサ側Ｑ点の
波形は第９図（ｅ）のようになり良好なドライブ波形を
得ることができる。

第12図に他の実施例を示す。本実施例では第８図のダ
ンピング抵抗55を、２つの抵抗52、53に分離している。
抵抗52、53はそれぞれトランジスタ41、42のオン期間に
ダンピング抵抗として機能する。したがって、トランジ
スタ41、42のオン抵抗（第11図の等価回路での抵抗45
0、すなわちRsに相当）に従ってそれぞれ最適条件を得
るように選定する。第12図から明らかなように、抵抗5
2、53はトランジスタ41、42のオン抵抗と直列であるか
ら、これらオン抵抗値をダンピング抵抗として利用する
ことができる。トランジスタ41、42の素子面積は、耐
圧、流す電流値、およびオン抵抗の条件から決められる
が、オン抵抗に関する条件は、前記の関係から、通常の
スイッチ素子では可能な限りオン抵抗を低減することが
要求されるのに比べ、ドライバ回路の集積化の際に有利
な条件となる。

第13図はさらに他の実施例を示すもので、本実施例で
は、第８図のＰチャネルドライバ素子41と等価な機能
を、Ｐチャネルトランジスタ411、Ｎチャネルトランジ
スタ410およびダイオード412から成る回路で実現してい
る。Ｎチャネルトランジスタ420および421は第８図のＮ
チャネルトランジスタ42と等価な機能ともなし得るが、
トランジスタ421は受波回路系61、62、60と送波ドライ
バ回路とを分離するスイッチとしても機能する。本実施
例においても、抵抗55により最適ダンピング条件が達成
される。

第14図は、さらに他の実施例を示すもので、本実施例
では、第13図の形式のドライバ回路に対し、ダンピング
抵抗52、53を分離して入れる回路を示す。抵抗52、53は
それぞれトランジスタ410、420のドレイン側に入れるこ
とにより、これらトランジスタのスイッチング特性に影
響を与えることなくダンピング特性を得ることができ
る。なお、本実施例においてもトランジスタ410、420の
オン抵抗によりダンピングの機能を得ることが可能であ
る。

なお、上記いずれの実施例においても、ドライバ素子
41、42あるいは411、410、420、421等のオン・オフ制御
回路の構成方法や、制御タイミングは、上記実施例に示
した形式に限らないことはいうまでもない。また、トラ
ンジスタのＰチャネル、Ｎチャネル、直流電源30の極性
等も、それぞれ交換できることはもちろんである。

以上第８図〜第14図実施例で説明した、ダンピング抵
抗を最適値に調整する構成を採用すれば、ドライバ回路
とトランスジューサおよびそれらを結ぶケーブルや配線
等の寄生インピーダンスにより、トランスジューサに加
わるパルス電圧に不要な振動が発生することを抑制で
き、超音波装置等での検出情報の特性劣化を極めて簡単
な手段により防ぐことができる。しかも、上記手段は、
ドライバ回路を構成するトランジスタ素子のオン抵抗を
積極的に利用することも可能であり、上記素子の設計を
容易にするという効果をも有する。さらにこのことは、
ドライバ回路を集積回路で実現する場合、素子の設計自
由度や占有面積等から特に有効である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、超音波装置等
におけるアレイ状あるいは２次元状に配列されたトラン
スジューサ・エレメントに対して、上記装置で必要な収
束の制御や口径の可変制御、走査の制御等に適合し、特
に集積回路化に最適な送受波回路装置を得ることができ
る。また、ドライバ素子とトランスジューサ・エレメン
トとを結ぶケーブル中のドライバ素子側にダンピング抵
抗を挿入する構成によれば、ケーブおよび送受波回路の
インピーダンスに起因して発生する不要な振動を、抵抗
追加という簡単な構成で抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図は
第１図の制御および動作状態の説明図、第３図は本発明
の第２の実施例を示す図、第４図は本発明の第３の実施
例を示す回路図、第５図は本発明の第４の実施例を示す
図、第６図は第５図の一部分の詳細図、第７図は第５図
実施例における具体的な制御例を説明するための回路構
成図、第８図は本発明のさらに他の実施例を示す回路構
成図、第９図（ａ）〜（ｅ）は第８図の動作およびパル
ス波形の説明図、第10図（ａ）、（ｂ）はトランスジュ
ーサから送波される超音波パルス波形の説明図、第11図
は概略等価回路により第８図実施例の動作原理を説明す
る図、第12図、第13図、第14図は本発明のさらに他の実
施例を示す図である。＜符号の説明＞１……トランスジューサ、４……送波回路６……受波回路、10……トランスジューサ 20……制御信号、30直流電流 40……前置ドライバ、41、42……ドライバ素子 50……ケーブル、51……共通線 55、52、53……ダンピング抵抗、61……受波増幅器 63……負荷抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡部健明東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献実開昭56−73809（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−89967（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−89968（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１次元または２次元に配列された複数のト
ランスジューサ・エレメントからなるトランスジューサ
と、上記トランスジューサ・エレメント毎に接続され、超音
波を送波する送波回路と、上記トランスジューサ・エレメントによる超音波の受信
信号を受信する受波回路とを有する超音波装置におい
て、上記送波回路は、上記トランスジューサ・エレメントによる上記超音波の
送波を制御する第１の所定の制御信号に従い動作が制御
される第１の素子と、上記受信信号の上記受波回路への伝達を制御する第２の
所定の制御信号に従い動作が制御され、上記第１の素子
と同時に動作しない第２の素子とを含み、上記第１の素子の第１の端子に上記第１の所定の制御信
号が入力され、上記第１の素子の第２の端子に上記トランスジューサ・
エレメントを駆動する駆動電源が接続され、上記第２の素子の第１の端子に上記第２の所定の制御信
号が入力され、上記第１の素子の第３の端子と上記第２の素子の第２の
端子とが、抵抗を介して１つの上記トランスジューサ・
エレメントに接続され、複数の上記送波回路から構成される送波回路群の複数個
と、上記送波回路群毎に接続される１つの受波回路とを有
し、上記送波回路群内の上記送波回路の上記第２の素子の第
３の端子の各々が共通に接続され、上記送波回路群に接
続される上記の１つの受波回路に上記受信信号が伝達さ
れることを特徴とする超音波装置。
【請求項２】上記第１の素子が第１のスイッチ素子か
ら、上記第２の素子が第２のスイッチ素子から、それぞ
れなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
音波装置。
【請求項３】上記第１の所定の制御信号により、上記１
次元に配列された上記トランスジューサ・エレメント、
または２次元のそれぞれの方向に配列された上記トラン
スジューサ・エレメントによる上記超音波の送波が制御
され、上記第２の所定の制御信号により、上記１次元に配列さ
れた上記トランスジューサ・エレメント、または２次元
のそれぞれの方向に配列された上記トランスジューサ・
エレメントによる上記受信信号の上記受波回路への伝達
が制御されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の超音波装置。
【請求項４】上記第１の制御信号と第２の制御信号と
が、同一の端子から入力されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の超音波装置。
【請求項５】上記第１の制御信号および第２の制御信号
は、異なる端子から入力されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の超音波装置。