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JP2013165883A - Subject information acquisition apparatus, and method for controlling the same - Google Patents

Subject information acquisition apparatus, and method for controlling the same Download PDF

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JP2013165883A
JP2013165883A JP2012031716A JP2012031716A JP2013165883A JP 2013165883 A JP2013165883 A JP 2013165883A JP 2012031716 A JP2012031716 A JP 2012031716A JP 2012031716 A JP2012031716 A JP 2012031716A JP 2013165883 A JP2013165883 A JP 2013165883A
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JP
Japan
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transmission
reception
characteristic
pulse
subject
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012031716A
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Japanese (ja)
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Keiki Baba
慶貴 馬場
Atsushi Katori
篤史 香取
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a subject information acquisition apparatus capable of correcting variations in the transmission characteristics and reception characteristics of a CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer) element.SOLUTION: A subject information acquisition apparatus for use includes: an output means for outputting a pulse for transmission and a pulse for characteristic acquisition; a capacitive transducer which includes a plurality of elements transmitting a corresponding acoustic wave when the pulse for the transmission is input and outputting a corresponding electric element when receiving the acoustic wave; a first conversion means for converting an electric current into a voltage, which current is output when the pulse for the acquisition of the characteristics is input into the elements; a characteristic acquisition means for acquiring reception characteristics of the elements from a signal output from the first conversion means; a second conversion means for converting an electric current into a voltage, which current is output when the elements receive a reflected wave transmitted from a transmission/reception means and reflected from the subject; a generation means for generating subject information from output produced by the second conversion means; and a control means for reducing differences among the reception characteristics of the respective elements in the reception of the reflective wave.

Description

本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法に関する。   The present invention relates to a subject information acquisition apparatus and a control method thereof.

超音波の送受信を行うトランスデューサとして、静電容量型超音波トランスデューサであるCMUT(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)が提案されている。
CMUTは、半導体プロセスを応用したMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)プロセスを用いて作製されたものである。また、超音波トランスデューサを用いて、測定対象に超音波を送信し、測定対象で反射した超音波を受信することで、測定対象の情報を得る測定方法がある。この測定方法に用いる送受信トランスデューサに、送受信する超音波の周波数範囲が比較的広い(広帯域)という特徴を持つCMUTを用いる方法が提案されている。
As a transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves, a capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT), which is a capacitive ultrasonic transducer, has been proposed.
The CMUT is manufactured using a micro electro mechanical systems (MEMS) process that applies a semiconductor process. In addition, there is a measurement method for obtaining information on a measurement target by transmitting an ultrasonic wave to the measurement target using an ultrasonic transducer and receiving the ultrasonic wave reflected by the measurement target. As a transmission / reception transducer used in this measurement method, a method using a CMUT having a characteristic that the frequency range of ultrasonic waves to be transmitted / received is relatively wide (broadband) has been proposed.

特開2011−004280号公報JP 2011-004280 A

従来、CMUTを用いて超音波を送受信する場合、同一のCMUTエレメントにおいて送信波出力と受信波入力の双方が行われる。
しかし、CMUTエレメントにおいては、半導体プロセスに起因する静電容量等のばらつきが存在するため、CMUTエレメント毎に送信特性・受信特性がばらつく。送信特性のばらつきを考慮せずに超音波ビームの送信を行うと、所望の送信ビームが形成されず、取得された超音波画像の画質を劣化させてしまうという課題がある。なお、受信特性の例としては、同じ超音波を受信したときに出力される電気信号の強度や波形のエレメントごとの違いなどがある。また送信特性の例としては、同じ電圧や波形を持つパルスで駆動したときに送信される超音波の、エレメントごとの違いなどがある。
Conventionally, when transmitting and receiving ultrasonic waves using CMUT, both transmission wave output and reception wave input are performed in the same CMUT element.
However, in the CMUT element, there are variations in capacitance and the like due to the semiconductor process, and therefore the transmission characteristic and the reception characteristic vary for each CMUT element. When an ultrasonic beam is transmitted without considering variations in transmission characteristics, there is a problem that a desired transmission beam is not formed and the image quality of the acquired ultrasonic image is deteriorated. Note that examples of reception characteristics include the intensity of an electric signal output when receiving the same ultrasonic wave and the difference of each waveform element. Further, as an example of transmission characteristics, there is a difference for each element of ultrasonic waves transmitted when driven by pulses having the same voltage and waveform.

また、送信ビームが正しく形成されていたとしても、CMUTエレメント毎の受信特性のばらつきを考慮せずに受信ビームフォーミングを行うと、やはり取得された超音波画像の画質を劣化させてしまうという課題がある。
加えて、送信波形を出力する際には、CMUTエレメントに高電圧が印加されるため、CMUTエレメントにおいて送信特性・受信特性が経時変化するという課題がある。
In addition, even if the transmission beam is correctly formed, if reception beam forming is performed without considering the variation in reception characteristics for each CMUT element, the image quality of the acquired ultrasonic image is also deteriorated. is there.
In addition, when a transmission waveform is output, since a high voltage is applied to the CMUT element, there is a problem that transmission characteristics and reception characteristics change with time in the CMUT element.

本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、CMUTエレメントの送信特性および受信特性ばらつきを補正可能な被検体情報取得装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a subject information acquisition apparatus capable of correcting variations in transmission characteristics and reception characteristics of CMUT elements.

本発明は以下の構成を採用する。すなわち、送信用パルスと特性取得用パルスとを出力する出力手段と、
前記送信用パルスを入力された場合は当該送信用パルスに対応した音響波を送信し、音響波を受信した場合は当該音響波に対応した電流を出力する複数の素子を含む、静電容量型トランスデューサからなる送受信手段と、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換する第一の変換手段と、
前記第一の変換手段から出力された信号に基づき、前記送受信手段の素子の受信特性を
取得する特性取得手段と、
前記送受信手段から送信され被検体で反射した反射波を、前記送受信手段が受信したときに出力する電流を電圧に変換する第二の変換手段と、
前記第二の変換手段の出力に基づき、前記被検体内部の被検体情報を生成する生成手段と、
前記反射波の受信の際に、前記特性取得手段が取得した前記受信特性の素子ごとの差異を減少させる制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。
The present invention employs the following configuration. That is, an output means for outputting a transmission pulse and a characteristic acquisition pulse;
An electrostatic capacitance type including a plurality of elements that transmit an acoustic wave corresponding to the transmission pulse when the transmission pulse is input and output a current corresponding to the acoustic wave when the acoustic wave is received Transmitting / receiving means comprising a transducer;
First conversion means for converting a current output from the element into a voltage when the characteristic acquisition pulse is input to the element of the transmission / reception means;
Based on the signal output from the first conversion means, characteristic acquisition means for acquiring the reception characteristics of the elements of the transmission / reception means;
Second conversion means for converting a current output when the transmission / reception means receives a reflected wave transmitted from the transmission / reception means and reflected by a subject to a voltage;
Generating means for generating subject information inside the subject based on the output of the second conversion means;
Control means for performing control to reduce a difference for each element of the reception characteristic acquired by the characteristic acquisition means when receiving the reflected wave;
A subject information acquisition apparatus characterized by comprising:

本発明はまた以下の構成を採用する。すなわち、制御手段による制御を受けて送信用パルスと特性取得用パルスとを出力する出力手段と、
前記送信用パルスを入力された場合は当該送信用パルスに対応した音響波を送信し、音響波を受信した場合は当該音響波に対応した電流を出力する複数の素子を含む、静電容量型トランスデューサからなる送受信手段と、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換する変換手段と、
前記変換手段から出力された信号に基づき、前記送受信手段の素子の送信特性を取得する特性取得手段と、
前記送受信手段から送信され被検体で反射したのち、当該送受信手段により受信された反射波に基づき、前記被検体内部の被検体情報を生成する生成手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記送受信手段から前記被検体に音響波を送信させる際に、前記特性取得手段が取得した前記送信特性の素子ごとの差異を減少させるように、前記出力手段を制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
The present invention also adopts the following configuration. That is, an output unit that outputs a transmission pulse and a characteristic acquisition pulse under the control of the control unit;
An electrostatic capacitance type including a plurality of elements that transmit an acoustic wave corresponding to the transmission pulse when the transmission pulse is input and output a current corresponding to the acoustic wave when the acoustic wave is received Transmitting / receiving means comprising a transducer;
Conversion means for converting a current output from the element into a voltage when the characteristic acquisition pulse is input to the element of the transmission / reception means;
Based on the signal output from the conversion means, characteristic acquisition means for acquiring the transmission characteristics of the elements of the transmission / reception means;
Generating means for generating subject information inside the subject based on the reflected wave received from the transmitting / receiving means after being transmitted from the transmitting / receiving means and reflected by the subject;
Have
The control means controls the output means so as to reduce a difference for each element of the transmission characteristic acquired by the characteristic acquisition means when an acoustic wave is transmitted from the transmission / reception means to the subject. This is a characteristic object information acquisition apparatus.

本発明はまた以下の構成を採用する。すなわち、複数の素子を含む静電容量型トランスデューサからなる送受信手段を有し、前記送受信手段が受信した音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送受信手段の素子の受信特性を取得する特性取得ステップ、および、被検体から被検体情報を取得する情報取得ステップを有しており、
前記特性取得ステップは、
前記送受信手段の素子に特性取得用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換するステップと、
前記電圧に変換された信号に基づき、前記送受信手段の素子ごとの受信特性を取得するステップと、を含み、
前記情報取得ステップは、
前記送受信手段が、送信用パルスを入力されて、当該パルスに対応する音響波を送信するステップと、
前記送受信手段が、当該送受信手段から送信された音響波が前記被検体で反射した反射波を受信するステップと、
前記反射波を受信した際に前記素子から出力された電流に基づく信号に対して、前記受信特性の素子ごとの差異を減少させるための処理を行い、前記被検体内部の被検体情報を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
The present invention also adopts the following configuration. That is, a control method of a subject information acquisition apparatus that includes a transmission / reception unit including a capacitive transducer including a plurality of elements, and acquires subject information based on an acoustic wave received by the transmission / reception unit,
A characteristic acquisition step of acquiring a reception characteristic of the element of the transmission / reception means, and an information acquisition step of acquiring subject information from the subject;
The characteristic acquisition step includes:
Outputting a characteristic acquisition pulse to the element of the transceiver means;
Converting the current output from the element into a voltage when the characteristic acquisition pulse is input to the element of the transmitting and receiving means;
Obtaining reception characteristics for each element of the transmission / reception means based on the signal converted to the voltage,
The information acquisition step includes
The transmitting / receiving means receiving a transmission pulse and transmitting an acoustic wave corresponding to the pulse;
The transmitting / receiving means receiving a reflected wave reflected by the subject from the acoustic wave transmitted from the transmitting / receiving means;
The signal based on the current output from the element when the reflected wave is received is processed to reduce the difference in the reception characteristics for each element, and object information inside the object is generated. And a method for controlling a subject information acquiring apparatus.

本発明はまた以下の構成を採用する。すなわち、複数の素子を含む静電容量型トランスデューサからなる送受信手段を有し、前記送受信手段が受信した音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送受信手段の素子の送信特性を取得する特性取得ステップ、および、被検体から被検体情報を取得する情報取得ステップを有しており、
前記特性取得ステップは、
前記素子に特性取得用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに出力する電流を電圧に変換するステップと、
前記電圧に変換された信号に基づき、前記送受信手段の素子ごとの送信特性を取得するステップと、を含み、
前記情報取得ステップは、
前記被検体への音響波の送信の際に、前記送信特性の素子ごとの差異を減少させるように、送信用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段が、前記送信用パルスに対応する音響波を送信するステップと、
前記送受信手段が、当該送受信手段から送信された音響波が前記被検体で反射した反射波を受信するステップと、
前記送受信手段が受信した反射波に基づき前記被検体内部の被検体情報を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
The present invention also adopts the following configuration. That is, a control method of a subject information acquisition apparatus that includes a transmission / reception unit including a capacitive transducer including a plurality of elements, and acquires subject information based on an acoustic wave received by the transmission / reception unit,
A characteristic acquisition step of acquiring a transmission characteristic of an element of the transmission / reception means, and an information acquisition step of acquiring subject information from the subject,
The characteristic acquisition step includes:
Outputting a characteristic acquisition pulse to the element;
Converting the current output when the characteristic acquisition pulse is input to the element of the transmission / reception means into a voltage;
Obtaining a transmission characteristic for each element of the transmission / reception means based on the signal converted into the voltage,
The information acquisition step includes
Outputting a transmission pulse so as to reduce the difference between the elements of the transmission characteristics during transmission of the acoustic wave to the subject; and
The transmitting / receiving means transmitting an acoustic wave corresponding to the transmission pulse;
The transmitting / receiving means receiving a reflected wave reflected by the subject from the acoustic wave transmitted from the transmitting / receiving means;
And a step of generating subject information inside the subject based on the reflected wave received by the transmitting / receiving means.

本発明によれば、CMUTエレメントの送信特性および受信特性ばらつきを補正可能な被検体情報取得装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the subject information acquisition apparatus which can correct | amend the transmission characteristic and reception characteristic dispersion | variation of a CMUT element can be provided.

本発明の実施形態に係る、被検体情報取得装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the subject information acquisition apparatus based on embodiment of this invention. 従来例の実施形態に係る、被検体情報取得装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the subject information acquisition apparatus based on embodiment of a prior art example. 第1の実施形態に係る、被検体情報取得装置の一部の構成を示す図。The figure which shows the structure of a part of subject information acquisition apparatus based on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る、波形出力制御部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the waveform output control part based on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る、受信ビーム成形装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the receiving beam shaping apparatus based on 1st Embodiment. 第1〜第2の実施形態に係る、被検体情報取得装置の動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow of the subject information acquisition apparatus based on 1st-2nd embodiment. 第2の実施形態に係る、被検体情報取得装置の一部の構成を示す図。The figure which shows the structure of a part of subject information acquisition apparatus based on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る、被検体情報取得装置の一部の構成を示す図。The figure which shows the structure of a part of subject information acquisition apparatus based on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る、受信ビーム成形装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the receiving beam shaping apparatus based on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る、被検体情報取得装置の一部の構成を示す図。The figure which shows the one part structure of the subject information acquisition apparatus based on 4th Embodiment. CMUTエレメントの構成を示す図。The figure which shows the structure of a CMUT element.

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状及びそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described below should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the following description.

本発明が適用される対象には、被検体に超音波等の音響波を送信し、被検体内部で反射し伝播した反射波(エコー波)を受信して、被検体情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置が含まれる。
かかる装置の場合、取得される被検体情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。このような装置は被検体情報取得装置と呼ぶことができる。被検体情報取得装置により生成した被検体内部の画像は生体の診断に用いることが可能であるので、このような装置を超音波診断装置とも呼ぶことができる。
For objects to which the present invention is applied, an acoustic wave such as an ultrasonic wave is transmitted to the subject, a reflected wave (echo wave) reflected and propagated inside the subject is received, and subject information is acquired as image data. Devices using ultrasonic echo technology.
In the case of such an apparatus, the acquired object information is information reflecting the difference in acoustic impedance of the tissue inside the object. Such an apparatus can be called a subject information acquisition apparatus. Since the image inside the subject generated by the subject information acquiring apparatus can be used for living body diagnosis, such an apparatus can also be called an ultrasonic diagnostic apparatus.

本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を
含む。本発明の被検体情報取得装置は、CMUTエレメント(素子)を配置した探触子によって、被検体内に音響波を送信し、反射して伝播した音響波を受信する。
The acoustic wave referred to in the present invention is typically an ultrasonic wave and includes an elastic wave called a sound wave or an acoustic wave. The subject information acquisition apparatus of the present invention transmits an acoustic wave into the subject and receives the reflected and propagated acoustic wave by a probe having a CMUT element (element).

<第1の実施形態>
(本実施形態の装置構成)
図1Aは、本発明の実施形態に係る被検体情報取得装置1の構成を示す図である。
この被検体情報取得装置1は、探触子2、AD変換部3、受信ビーム成形装置4、信号処理部5、画像処理部6、画像表示部7、データメモリ制御回路8、重み付け係数供給回路9、制御用CPU10、超音波送信部11から構成される。
<First Embodiment>
(Device configuration of this embodiment)
FIG. 1A is a diagram showing a configuration of a subject information acquisition apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
The object information acquisition apparatus 1 includes a probe 2, an AD conversion unit 3, a reception beam shaping device 4, a signal processing unit 5, an image processing unit 6, an image display unit 7, a data memory control circuit 8, and a weighting coefficient supply circuit. 9 includes a control CPU 10 and an ultrasonic transmission unit 11.

超音波送信部11は、制御用CPU10等の制御に従って被検体の測定領域に超音波を送信する。被検体に送信された超音波の反射波である超音波信号は、探触子2によって受信される。
受信された超音波信号は、探触子2によってアナログ電気信号に変換され、さらにAD変換部3によってデジタル化される。デジタル化された受信信号は、受信ビーム成型装置4によって整相加算処理され、信号処理部5にてフィルタ処理・対数圧縮・包絡線検波等の処理を受ける。信号処理部では、扱う信号の性質に応じ適切な処理を施す。さらに信号処理部の出力データは、画像処理部6に入力され、画像生成に必要な複数の処理をされた後、画像データとなる。画像表示部7は、画像処理部6によって生成された画像データに従い超音波画像を表示する。制御用CPU10は、各ブロックをコントロールするのに必要なデータ、コントロール信号を供給する。
The ultrasonic transmission unit 11 transmits ultrasonic waves to the measurement region of the subject under the control of the control CPU 10 or the like. An ultrasonic signal that is a reflected wave of the ultrasonic wave transmitted to the subject is received by the probe 2.
The received ultrasonic signal is converted into an analog electric signal by the probe 2 and further digitized by the AD converter 3. The digitized reception signal is subjected to phasing and addition processing by the reception beam shaping device 4 and is subjected to processing such as filter processing, logarithmic compression, and envelope detection by the signal processing unit 5. The signal processing unit performs appropriate processing according to the nature of the signal to be handled. Furthermore, the output data of the signal processing unit is input to the image processing unit 6 and subjected to a plurality of processes necessary for image generation, and then becomes image data. The image display unit 7 displays an ultrasonic image according to the image data generated by the image processing unit 6. The control CPU 10 supplies data and control signals necessary for controlling each block.

データメモリ制御回路8−1〜8−Nは、受信信号の遅延データを処理し、受信ビーム成形装置4中のデータメモリの受信データ書き込み、または読み出し制御をおこなう。なお、Nは受信ビーム成形装置4中に存在するデータメモリの数量を示す。重み付け係数供給回路9−1〜9−Nは、アポダイゼーション用の重み付けデータを処理し、受信ビーム成形装置4中の乗算器へ重み付け係数を供給する。なお、Nは、受信ビーム成形装置4中に存在する、アポダイゼーション用の乗算器の数量を示す。   The data memory control circuits 8-1 to 8 -N process the delay data of the reception signal, and perform reception data writing or reading control of the data memory in the reception beam shaping device 4. Note that N indicates the number of data memories existing in the reception beam shaping apparatus 4. The weighting coefficient supply circuits 9-1 to 9-N process weighting data for apodization and supply weighting coefficients to the multipliers in the reception beam shaping apparatus 4. N indicates the number of apodization multipliers present in the reception beam forming apparatus 4.

(従来の装置構成)
図1Bは、従来例におけるCMUTを用いた超音波診断装置の構成を示した図である。
探触子2は、CMUTエレメント21、スイッチ22、23、24、プリアンプ25から成るCMUTユニット12−1〜Kから構成されている。超音波送信部11には送信波形出力用のパルサー26−1〜Mと波形出力制御部30が存在する。AD変換部3は、AD変換ユニット36−1〜Nで構成される。AD変換ユニット36は、ADコンバータ27と保護回路28から構成される。
(Conventional device configuration)
FIG. 1B is a diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus using a CMUT in a conventional example.
The probe 2 includes CMUT units 12-1 to 12 -K each including a CMUT element 21, switches 22, 23 and 24, and a preamplifier 25. The ultrasonic transmitter 11 includes transmission waveform output pulsars 26-1 to 26 -M and a waveform output controller 30. The AD conversion unit 3 includes AD conversion units 36-1 to 36 -N. The AD conversion unit 36 includes an AD converter 27 and a protection circuit 28.

従来例において、CMUTを用いた超音波の送受信は次のように行われる。超音波送信の際は、探触子2中のスイッチ23をONにし、スイッチ22、24をOFFにする。制御用CPU10から供給される制御内容に従い、波形出力制御部30が波形データを所望のタイミングでパルサー26に入力する。波形データに従い、パルサー26から出力された送信電圧はCMUTエレメント21へ入力され、超音波が被検体へ送信される。この送信電圧は、本発明の送信用パルスに相当する。   In the conventional example, transmission / reception of ultrasonic waves using CMUT is performed as follows. At the time of ultrasonic transmission, the switch 23 in the probe 2 is turned on and the switches 22 and 24 are turned off. In accordance with the control content supplied from the control CPU 10, the waveform output control unit 30 inputs the waveform data to the pulsar 26 at a desired timing. According to the waveform data, the transmission voltage output from the pulsar 26 is input to the CMUT element 21, and the ultrasonic wave is transmitted to the subject. This transmission voltage corresponds to the transmission pulse of the present invention.

一方、超音波受信の際は、探触子2中のスイッチ23をOFFし、スイッチ22、24をONにする。CMUTエレメント21で受信された超音波信号はプリアンプ25によってI−V変換され、AD変換部3へ入力される。AD変換部3においてデジタル化された受信データは受信ビーム成形装置4へ転送され、整相加算等の信号処理演算を施され、超音波画像データとなる。探触子2においては、CMUTエレメント21の数量Kと、超音波送信部11におけるパルサー26の数量M、AD変換部3におけるADコンバータ27
の数量Nは各々違う場合があり得る。超音波の送信受信が適切になされるよう、接続切り替えスイッチ29にて接続状態は適宜変更される。このように、従来例においては、同一のCMUTエレメント21にて超音波の送信・受信を行うこととなる。
On the other hand, when receiving ultrasonic waves, the switch 23 in the probe 2 is turned off, and the switches 22 and 24 are turned on. The ultrasonic signal received by the CMUT element 21 is IV converted by the preamplifier 25 and input to the AD conversion unit 3. The reception data digitized by the AD conversion unit 3 is transferred to the reception beam shaping device 4, subjected to signal processing operations such as phasing addition, and becomes ultrasonic image data. In the probe 2, the quantity K of the CMUT element 21, the quantity M of the pulsar 26 in the ultrasonic transmission unit 11, and the AD converter 27 in the AD conversion unit 3.
The quantity N may be different. The connection state is appropriately changed by the connection changeover switch 29 so that transmission and reception of ultrasonic waves are appropriately performed. As described above, in the conventional example, ultrasonic transmission / reception is performed by the same CMUT element 21.

しかし、CMUTエレメントにおいては、半導体プロセスに起因する静電容量等のばらつきのため、CMUTエレメント毎に送信特性・受信特性が異なっているのが一般的である。また、送信波形を出力する際には、CMUTエレメント21に数十ボルトの高電圧が印加されるため、CMUTエレメント21における送信特性・受信特性が経時変化する。
このような送信特性・受信特性のばらつきや経時変化に対して何も対策を行わない場合、取得された超音波画像の画質を劣化させてしまう懸念がある。そこで、CMUTエレメントの送信特性・受信特性のばらつきや経時変化を補正する必要がある。
However, in a CMUT element, transmission characteristics and reception characteristics are generally different for each CMUT element due to variations in capacitance and the like caused by semiconductor processes. Further, when a transmission waveform is output, a high voltage of several tens of volts is applied to the CMUT element 21, so that the transmission characteristics and reception characteristics in the CMUT element 21 change with time.
If no countermeasure is taken against such variations in transmission characteristics / reception characteristics and changes with time, there is a concern that the image quality of the acquired ultrasonic image may be deteriorated. Therefore, it is necessary to correct variations in transmission characteristics and reception characteristics of CMUT elements and changes with time.

(CMUTエレメントの構成)
図7は、一般的なCMUTの構成と駆動方法について、具体的に説明するための図である。CMUTは静電容量型トランスデューサと言える。
図7はCMUTエレメントの断面、および、直流電圧印加手段105及び電流電圧変換手段102の模式図である。容量型のCMUTエレメントは、基板506上に下部電極505が形成され、下部電極505と間隙504(通常数10nm〜900nm)を挟んで上部電極502が配置されている。本実施形態では、振動膜501上に上部電極502が形成され、その振動膜501は、基板506上に形成された支持部503により支持されている。本発明においては、このように振動膜501と間隙504を挟んで対向した2つの電極を1組として、振動する最小単位をセルと呼ぶ。また、複数のセルが並列に電気的に接続された構成をエレメント(素子)と呼ぶ。ここでは、2つのセルで1つのエレメントを形成しているが、1つのセルで1つのエレメントを形成しても良いし、複数のセルを2次元アレイ状に接続しても良い。またエレメントも任意の数を設けることができ、2次元アレイ状に配置しても良い。電気機械変換装置であるCMUTは、通常、100〜3000個程度のセルを1エレメント(1画素)として、200〜4000程度のエレメントが2次元配列しており、CMUT自体は1〜10cm程度のサイズである。
(Composition of CMUT element)
FIG. 7 is a diagram for specifically explaining the configuration and driving method of a general CMUT. CMUT is a capacitive transducer.
FIG. 7 is a schematic view of the cross section of the CMUT element and the DC voltage applying means 105 and the current-voltage converting means 102. In the capacitive CMUT element, a lower electrode 505 is formed on a substrate 506, and an upper electrode 502 is disposed with the lower electrode 505 and a gap 504 (usually several tens to 900 nm) in between. In this embodiment, the upper electrode 502 is formed on the vibration film 501, and the vibration film 501 is supported by a support portion 503 formed on the substrate 506. In the present invention, the minimum unit that vibrates is called a cell, with the two electrodes opposed to each other with the gap 504 sandwiched between the vibrating membrane 501 in this way. A configuration in which a plurality of cells are electrically connected in parallel is referred to as an element. Here, one element is formed by two cells, but one element may be formed by one cell, or a plurality of cells may be connected in a two-dimensional array. Further, an arbitrary number of elements can be provided, and they may be arranged in a two-dimensional array. CMUT, which is an electromechanical conversion device, usually has about 100 to 3000 cells as one element (one pixel), and 200 to 4000 elements are two-dimensionally arranged. CMUT itself is about 1 to 10 cm in size. It is.

上部電極としては、Al、Cr、Ti、Au、Pt、Cu、Ag、W、Mo、Ta、Niから選択される金属、AlSi、AlCu、AlTi、MoW、AlCrから選択される合金のうち少なくとも1種を選んで用いることができる。また、上部電極は振動膜の上面、裏面、内部のうち少なくとも一ヶ所に設けるか、もしくは振動膜を導電体又は半導体で形成する場合は振動膜自体が上部電極を兼ねる構造にすることも可能である。また、本発明に用いられる下部電極としては、上部電極と同様の金属を用いることができる。基板がシリコン等の半導体基板を用いている場合、基板が下部電極を兼ねてもよい。   As the upper electrode, at least one of a metal selected from Al, Cr, Ti, Au, Pt, Cu, Ag, W, Mo, Ta, and Ni, and an alloy selected from AlSi, AlCu, AlTi, MoW, and AlCr. You can choose a seed to use. Also, the upper electrode can be provided in at least one of the upper surface, the back surface, and the inside of the vibration film, or when the vibration film is formed of a conductor or semiconductor, the vibration film itself can also serve as the upper electrode. is there. Further, as the lower electrode used in the present invention, the same metal as that of the upper electrode can be used. When the substrate uses a semiconductor substrate such as silicon, the substrate may also serve as the lower electrode.

複数の上部電極502は全てが電気的に接続されており、それらは直流電圧印加手段105に接続されている。直流電圧印加手段105は、下部電極505との間に所望の電位差が発生するように、所定の直流電圧を上部電極502に一様に印加する。そして、振動膜501に音響波が入力されると、音響波の大きさに対応して、振動膜501が振動する。下部電極505には、振動膜501の振動により静電誘導が起こり、微小電流が発生する。下部電極505にエレメント(ここでは2つのセル)ごとに接続されている電流電圧変換手段102により、その電流値を電圧値に変換して取得することで、音響波の受信信号を電圧値としてエレメントごとに取り出すことができる。なお、上部電極502をエレメント毎に電気的に分離して電流電圧変換手段102を上部電極502に繋ぎ、下部電極505を全エレメント電気的に共通とし直流電圧印加手段105を下部電極505に繋いでも、装置を構成することは可能である。また、上部電極502及び下部電極505ともにエレメント毎に電気的に分離してもよい。   All of the plurality of upper electrodes 502 are electrically connected, and they are connected to the DC voltage applying means 105. The DC voltage applying unit 105 applies a predetermined DC voltage uniformly to the upper electrode 502 so that a desired potential difference is generated between the DC voltage applying unit 105 and the lower electrode 505. When an acoustic wave is input to the vibration film 501, the vibration film 501 vibrates in accordance with the magnitude of the acoustic wave. In the lower electrode 505, electrostatic induction occurs due to the vibration of the vibrating membrane 501, and a minute current is generated. The current-voltage conversion means 102 connected to the lower electrode 505 for each element (here, two cells) converts the current value into a voltage value, and acquires the acoustic wave reception signal as a voltage value. Can be taken out every time. The upper electrode 502 may be electrically separated for each element, the current / voltage converting means 102 may be connected to the upper electrode 502, the lower electrode 505 may be electrically common to all elements, and the DC voltage applying means 105 may be connected to the lower electrode 505. It is possible to configure the device. Further, both the upper electrode 502 and the lower electrode 505 may be electrically separated for each element.

(本実施形態の詳細な装置構成)
図2Aは、本発明の第1の実施形態に係る探触子2、超音波送信部11、そしてAD変換部3を示す図である。
探触子2は、K個のCMUTユニット35から構成されている。さらに、CMUTユニット35は、CMUTエレメント21、スイッチ22、23、24、33、プリアンプ25、そしてデカップリングキャパシタ34から構成されている。
超音波送信部11には送信波形出力用のパルサー26−1〜Mと波形出力制御部30、接続切り替えスイッチ31−1〜Mが存在する。AD変換部3は、AD変換ユニット36−1〜Nで構成される。AD変換ユニット36は、ADコンバータ27と保護回路28から構成される。
(Detailed apparatus configuration of this embodiment)
FIG. 2A is a diagram showing the probe 2, the ultrasonic transmitter 11, and the AD converter 3 according to the first embodiment of the present invention.
The probe 2 is composed of K CMUT units 35. Further, the CMUT unit 35 includes a CMUT element 21, switches 22, 23, 24, 33, a preamplifier 25, and a decoupling capacitor 34.
The ultrasonic transmission unit 11 includes pulsers 26-1 to M for transmitting waveform output, a waveform output control unit 30, and connection changeover switches 31-1 to 31-M. The AD conversion unit 3 includes AD conversion units 36-1 to 36 -N. The AD conversion unit 36 includes an AD converter 27 and a protection circuit 28.

図2Bは、本発明の第1の実施形態における波形出力制御部30の構成を示した図である。波形出力制御部30は、パルサー26−1〜Mに供給する波形データを格納する波形メモリ50−1〜Mと、波形メモリ50−1〜Mへの波形データ書き込み、波形メモリ50−1〜Mからの波形データ出力を制御する波形メモリ制御回路51から構成される。   FIG. 2B is a diagram illustrating a configuration of the waveform output control unit 30 according to the first embodiment of the present invention. The waveform output control unit 30 includes waveform memories 50-1 to 50-M for storing waveform data to be supplied to the pulsers 26-1 to M, writing waveform data to the waveform memories 50-1 to 50-M, and waveform memories 50-1 to M. It comprises a waveform memory control circuit 51 for controlling the waveform data output from.

図2Cは、本発明の第1の実施形態における受信ビーム成形装置4とその周辺回路を示す図である。ここでは、Nchの受信ビーム成形装置4において、整相加算する構成を例とする。
この受信ビーム成型装置4は、データメモリ14−1〜14−N、アポダイゼーション用の乗算器15−1〜15−N、そして加算回路13を有する。
FIG. 2C is a diagram showing the reception beam shaping device 4 and its peripheral circuits in the first embodiment of the present invention. Here, in the Nch reception beam shaping apparatus 4, a configuration for performing phasing addition is taken as an example.
The reception beam shaping apparatus 4 includes data memories 14-1 to 14 -N, apodization multipliers 15-1 to 15 -N, and an adder circuit 13.

(超音波の送受信)
次に、本発明の第1の実施形態の動作を示す。
超音波送信の際は、CMUTユニット35中のスイッチ23をONにし、スイッチ22、24、33をOFFにする。また、接続切り替えスイッチ31−1〜Mは、パルサー26−1〜Mを接続切り替えスイッチ29の方へ接続する。
制御用CPU10から供給される制御内容に従い、波形出力制御部30が波形データを所望のタイミングでパルサー26−1〜Mに入力する。波形データに従い、パルサー26−1〜Mから出力された送信電圧は、接続切り替えスイッチ29、スイッチ23を経由してCMUTエレメント21へ入力され、超音波が被検体へ送信される。
(Transmission and reception of ultrasonic waves)
Next, the operation of the first exemplary embodiment of the present invention will be described.
At the time of ultrasonic transmission, the switch 23 in the CMUT unit 35 is turned on, and the switches 22, 24, and 33 are turned off. The connection changeover switches 31-1 to 31 -M connect the pulsers 26-1 to 26 -M to the connection changeover switch 29.
In accordance with the control content supplied from the control CPU 10, the waveform output control unit 30 inputs the waveform data to the pulsers 26-1 to 26-M at a desired timing. According to the waveform data, the transmission voltage output from the pulsers 26-1 to 26-M is input to the CMUT element 21 via the connection changeover switch 29 and the switch 23, and an ultrasonic wave is transmitted to the subject.

一方、超音波受信の際は、CMUTユニット35中のスイッチ22、24をONにし、スイッチ23、33をOFFにする。また、接続切り替えスイッチ31−1〜Mは、パルサー26−1〜Mを接続切り替えスイッチ29の方へ接続したままで良い。
CMUTエレメント21で受信された超音波信号は、プリアンプ25によって電流電圧変換され、接続切り替えスイッチ29を経由してAD変換部3へ入力される。超音波受信におけるCMUTエレメント21の出力は微小な電流であるため、微小電流の変化を電圧に変換する電流電圧変換するためのプリアンプ25は構成要素として設けることが望ましい。
On the other hand, when receiving ultrasonic waves, the switches 22 and 24 in the CMUT unit 35 are turned ON, and the switches 23 and 33 are turned OFF. In addition, the connection changeover switches 31-1 to 31 -M may remain connected to the pulsars 26-1 to 26 -M toward the connection changeover switch 29.
The ultrasonic signal received by the CMUT element 21 is subjected to current-voltage conversion by the preamplifier 25 and input to the AD conversion unit 3 via the connection changeover switch 29. Since the output of the CMUT element 21 in ultrasonic reception is a very small current, it is desirable to provide a preamplifier 25 for converting a change in a very small current into a voltage as a component.

AD変換部3においてデジタル化された受信データは受信ビーム成形装置4へ転送され、整相加算等の信号処理演算を施され、超音波画像データとなる。受信ビーム成型装置4においては、必ずしも整相加算を行わなければならないものではない。データメモリ14−1〜Nに保存されたデータをそのまま上位CPUによって直接処理し、画像データを生成する構成としても良い(図示せず)。
CMUTユニット35の数Kと、超音波送信部11におけるパルサー26の数M、AD変換部3におけるADコンバータ27の数Nが各々違う場合、超音波の送信受信が適切になされるよう、接続切り替えスイッチ29にて接続状態が適宜変更される。
The reception data digitized by the AD conversion unit 3 is transferred to the reception beam shaping device 4, subjected to signal processing operations such as phasing addition, and becomes ultrasonic image data. In the receiving beam shaping apparatus 4, phasing addition is not necessarily performed. The data stored in the data memories 14-1 to 14-N may be directly processed by the host CPU as it is to generate image data (not shown).
When the number K of the CMUT units 35 is different from the number M of the pulsars 26 in the ultrasonic transmission unit 11 and the number N of the AD converters 27 in the AD conversion unit 3, the connection switching is performed so that transmission and reception of ultrasonic waves are appropriately performed. The connection state is appropriately changed by the switch 29.

(受信特性ばらつきの検出)
前述したように、CMUTエレメント21には、静電容量ばらつき等に起因する受信特性ばらつきが存在する。K個存在するCMUTエレメント21の特性にばらつきが生じると、受信ビームフォーミングが正常に行われないため、取得された超音波画像の画質が低下する恐れがある。
そこで、本発明の第1の実施形態においては、CMUTエレメント21の受信特性ばらつきを検出し、補正する。そのプロセスは以下のようになる。
(Reception characteristics variation detection)
As described above, the CMUT element 21 has reception characteristic variations due to capacitance variations and the like. If the characteristics of the K CMUT elements 21 vary, reception beam forming is not performed normally, and the image quality of the acquired ultrasonic image may be deteriorated.
Therefore, in the first embodiment of the present invention, the reception characteristic variation of the CMUT element 21 is detected and corrected. The process is as follows.

CMUTエレメント21の受信特性ばらつきを検出・補正する場合には、スイッチ22、24、33をONにし、スイッチ23をOFFにする。そして、パルサー26−1〜Mの出力を接続切り替えスイッチ31によって、接続切り替えスイッチ32の方へ接続する。
接続切り替えスイッチ29、接続切り替えスイッチ32、そしてスイッチ33は、K個存在するCMUTエレメント21の中から受信特性ばらつき検出を行うものを選択し、超音波送信部11、AD変換部3へと接続する。
When detecting and correcting the reception characteristic variation of the CMUT element 21, the switches 22, 24, and 33 are turned on and the switch 23 is turned off. Then, the outputs of the pulsers 26-1 to 26 -M are connected to the connection changeover switch 32 by the connection changeover switch 31.
The connection changeover switch 29, the connection changeover switch 32, and the switch 33 select one that performs reception characteristic variation detection from among the K CMUT elements 21, and are connected to the ultrasonic transmission unit 11 and the AD conversion unit 3. .

制御用CPU10から供給される制御内容に従い、波形メモリ制御回路51が波形メモリ50−1〜Mに受信特性ばらつき評価用の波形データを書き込む。そして、波形メモリ制御回路51の制御に従い、波形メモリ50−1〜Mが所望のタイミングで波形データをパルサー26−1〜Mに出力する。波形データに従い、パルサー26−1〜Mから出力された送信電圧は、接続切り替えスイッチ32、スイッチ33を経由してCMUTエレメント21へ印加される。このとき出力されるパルスは、本発明の特性取得用パルスに相当する。   In accordance with the control contents supplied from the control CPU 10, the waveform memory control circuit 51 writes the waveform data for evaluating reception characteristic variations in the waveform memories 50-1 to 50-M. And according to control of the waveform memory control circuit 51, the waveform memories 50-1 to 50-M output waveform data to the pulsers 26-1 to 26-M at a desired timing. According to the waveform data, the transmission voltage output from the pulsers 26-1 to 26 -M is applied to the CMUT element 21 via the connection changeover switch 32 and the switch 33. The pulse output at this time corresponds to the characteristic acquisition pulse of the present invention.

受信特性ばらつき検出用の波形データは、通常の超音波送信用の波形とは異なり得る。CMUTエレメント21のインパルス応答を確認できる波形が入力できることが望ましい。例えば、超音波送信専用CMUTエレメント21から10MHz程度の超音波を送受信することが想定される場合、パルス幅が50nsよりも狭いパルスを入力できることが望ましい。
また、受信特性ばらつき検出用には、波形データだけでなく、パルサー26−1〜Mの出力電圧も変更され得る。パルサーの出力電圧は、数V〜数十Vの範囲で、状況に応じて適切な電圧を設定すればよい。
特性ばらつき検出用の波形に対するCMUTエレメント21の応答信号は、プリアンプ25によって電流電圧変換され、接続切り替えスイッチ29を経由してAD変換部3へ入力される。AD変換部3においてデジタル化されたCMUTエレメント21の応答信号は、受信ビーム成形装置4へ転送される。このときのプリアンプは、本発明の第一の変換手段に相当する。
The waveform data for detecting reception characteristic variation may be different from the waveform for normal ultrasonic transmission. It is desirable that a waveform that can confirm the impulse response of the CMUT element 21 can be input. For example, when transmitting and receiving an ultrasonic wave of about 10 MHz from the ultrasonic transmission dedicated CMUT element 21, it is desirable to be able to input a pulse having a pulse width narrower than 50 ns.
Further, not only the waveform data but also the output voltages of the pulsers 26-1 to 26-M can be changed for detection of reception characteristic variation. The output voltage of the pulsar may be set to an appropriate voltage depending on the situation in the range of several volts to several tens of volts.
The response signal of the CMUT element 21 with respect to the waveform for detecting characteristic variation is current-voltage converted by the preamplifier 25 and input to the AD conversion unit 3 via the connection changeover switch 29. The response signal of the CMUT element 21 digitized by the AD conversion unit 3 is transferred to the reception beam shaping device 4. The preamplifier at this time corresponds to the first conversion means of the present invention.

AD変換部3によってデジタル化された受信信号はまずデータメモリ14に取り込まれる。データメモリ14−1〜Nに保存されたCMUTエレメント21の応答信号データは、波形データ解析部に転送される。波形データ解析部は、制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットにあたる部分である。
波形データ解析部は、各CMUTエレメント21の出力データのスペクトルや強度等を解析し、CMUTエレメント21の特性を評価する。かかる処理を行うときの制御用CPU等は、本発明の特性取得手段に相当すると言える。制御用CPU等は同時に、本発明の制御手段に相当する。
The reception signal digitized by the AD conversion unit 3 is first taken into the data memory 14. The response signal data of the CMUT element 21 stored in the data memories 14-1 to 14-N is transferred to the waveform data analysis unit. The waveform data analysis unit corresponds to a control signal analysis unit in the control CPU 10, another upper CPU (not shown), or the subject information acquisition apparatus 1 (not shown).
The waveform data analysis unit analyzes the spectrum and intensity of the output data of each CMUT element 21 and evaluates the characteristics of the CMUT element 21. It can be said that the control CPU or the like when performing such processing corresponds to the characteristic acquisition means of the present invention. The control CPU or the like simultaneously corresponds to the control means of the present invention.

以上の動作が完了すると、接続切り替えスイッチ29、接続切り替えスイッチ32、そしてスイッチ33を切り替えることで、未評価のCMUTエレメント21を選択し、特性
を評価する。
When the above operation is completed, by switching the connection changeover switch 29, the connection changeover switch 32, and the switch 33, the unevaluated CMUT element 21 is selected and the characteristics are evaluated.

(受信特性の補正)
所望のCMUTエレメント21全ての特性評価が完了すると、各CMUTエレメント21の特性に応じ、CMUTエレメント21の受信特性ばらつきを補正する。受信特性ばらつきの補正は、受信パラメータの補正によってなされる。制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットにあたる部分が受信パラメータの補正を行う。補正する項目は、プリアンプ25の周波数特性に影響のある抵抗値や容量値やプリアンプ25の駆動電流値、図示しない可変ゲインアンプに入力するTGCカーブ、そして整相加算回路中で用いられるアポダイゼーション用の重み付け係数である。このときのプリアンプは、本発明の第二の変換手段に相当する。
以上のようなプロセスを経て、CMUTエレメント21の受信特性ばらつきが補正される。
(Correction of reception characteristics)
When the characteristic evaluation of all desired CMUT elements 21 is completed, the reception characteristic variation of the CMUT elements 21 is corrected according to the characteristic of each CMUT element 21. The reception characteristic variation is corrected by correcting the reception parameter. The control CPU 10, another upper CPU (not shown), or the portion corresponding to the response signal analysis unit in the subject information acquisition apparatus 1 (not shown) corrects the reception parameter. Items to be corrected are a resistance value and a capacitance value that affect the frequency characteristics of the preamplifier 25, a drive current value of the preamplifier 25, a TGC curve input to a variable gain amplifier (not shown), and an apodization used in the phasing addition circuit. It is a weighting factor. The preamplifier at this time corresponds to the second conversion means of the present invention.
Through the above process, the reception characteristic variation of the CMUT element 21 is corrected.

(発明のメリット)
本発明の実施形態のように、CMUTエレメント21の全てに対して、インパルス応答を確認できるパルス、すなわち受信特性ばらつき検出用波形を入力して応答データを取得する方式のメリットは2点挙げられる。
一つ目は、CMUTエレメント21のインパルス応答を解析することで、広い周波数帯域の特性を評価できるという点である。CMUTエレメント21の特性を評価するために、違う周波数特性を持つ複数の波形を入力し、各々の波形に対するCMUTエレメント21の特性を評価する手法も考えられるが、本発明の実施形態よりも煩雑な手順が必要となる。
二つ目は、超音波診断装置で超音波送信に用いているパルサーを受信特性ばらつき検出用波形の入力に流用できるため、回路規模をさほど増大させることなくCMUTエレメント21の特性を評価できるということである。
(Merit of the invention)
As in the embodiment of the present invention, there are two merits of a method of acquiring response data by inputting a pulse for confirming an impulse response to all of the CMUT elements 21, that is, a reception characteristic variation detection waveform.
The first is that characteristics of a wide frequency band can be evaluated by analyzing the impulse response of the CMUT element 21. In order to evaluate the characteristics of the CMUT element 21, a method of inputting a plurality of waveforms having different frequency characteristics and evaluating the characteristics of the CMUT element 21 with respect to each waveform is conceivable, but is more complicated than the embodiment of the present invention. A procedure is required.
Second, since the pulser used for ultrasonic transmission in the ultrasonic diagnostic apparatus can be used for inputting the reception characteristic variation detection waveform, the characteristic of the CMUT element 21 can be evaluated without increasing the circuit scale. It is.

(処理のフロー)
図3は、CMUTエレメント21の受信特性ばらつき検出と補正のフローチャートである。
S0にて、受信特性ばらつき検出と受信パラメータ補正のモードがスタートする。
S1において、制御用CPU10の制御にもとづき、波形出力制御部30の波形メモリ制御回路51が、波形メモリ50−1〜Mに受信特性ばらつき検出用の波形データを入力する。加えて、必要に応じてパルサー26−1〜Mの出力電圧を変更する。
(Processing flow)
FIG. 3 is a flowchart of reception characteristic variation detection and correction of the CMUT element 21.
At S0, a reception characteristic variation detection and reception parameter correction mode starts.
In S1, based on the control of the control CPU 10, the waveform memory control circuit 51 of the waveform output control unit 30 inputs waveform data for detecting reception characteristic variations to the waveform memories 50-1 to 50-M. In addition, the output voltages of the pulsers 26-1 to 26-M are changed as necessary.

続いてエレメントごとの処理に移行する。
S2において、接続切り替えスイッチ29、31、32、スイッチ33は、K個存在するCMUTエレメント21の中から受信特性ばらつき検出を行うCMUTエレメント21を1つまたは複数選択し、超音波送信部11、AD変換部3へ接続する。
S3において、波形出力制御部30の波形メモリ制御回路51が、波形メモリ50−1〜Mのうち、受信特性ばらつき検出を行うCMUTエレメント21に接続されている波形メモリ50から受信特性ばらつき検出用の波形データを出力する。波形データにより駆動されたパルサー26は、選択されたCMUTエレメント21へパルスを出力し、その応答信号がスイッチ22、プリアンプ25、スイッチ24を経由し、AD変換部3へ入力される。AD変換部3は応答信号をデジタルデータ化し、受信ビーム成形装置4中のデータメモリ14へ転送する。
Subsequently, the process proceeds to each element.
In S2, the connection changeover switches 29, 31, 32, and 33 select one or a plurality of CMUT elements 21 that perform reception characteristic variation detection from the K CMUT elements 21, and the ultrasonic transmission unit 11, AD Connect to the converter 3.
In S3, the waveform memory control circuit 51 of the waveform output control unit 30 detects the reception characteristic variation from the waveform memory 50 connected to the CMUT element 21 that detects the reception characteristic variation among the waveform memories 50-1 to 50-M. Outputs waveform data. The pulser 26 driven by the waveform data outputs a pulse to the selected CMUT element 21, and the response signal is input to the AD conversion unit 3 via the switch 22, the preamplifier 25 and the switch 24. The AD conversion unit 3 converts the response signal into digital data and transfers it to the data memory 14 in the reception beam shaping device 4.

S4において、データメモリ14は制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットへ応答信号デ
ータを転送する。
S5において、所望のCMUTエレメント21全ての受信特性ばらつき検出を完了していない場合、S2へもどって未選択のCMUTエレメント21を選択し、S3、S4のプロセスを実行する。このように、S2〜S5のプロセスを、所望のCMUTエレメント21全てのエレメントの受信特性ばらつき検出を完了するまで繰り返す。所望のCMUTエレメント21における全てのエレメントの受信特性ばらつき検出を完了したら、S6に移行する。
In S <b> 4, the data memory 14 transfers the response signal data to the control CPU 10, another upper CPU (not shown), or the response signal analysis unit in the subject information acquisition apparatus 1 (not shown).
If the reception characteristic variation detection of all the desired CMUT elements 21 has not been completed in S5, the process returns to S2 to select an unselected CMUT element 21, and the processes of S3 and S4 are executed. In this way, the processes of S2 to S5 are repeated until the detection of the reception characteristic variation of all the desired CMUT elements 21 is completed. When the reception characteristic variation detection of all the elements in the desired CMUT element 21 is completed, the process proceeds to S6.

S6では、制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットが所望のCMUTエレメント21全てに対応する応答信号データを解析する。例えば、S6においては応答信号の振幅を測定することで、CMUTエレメント21からプリアンプ25を経由してAD変換部3へ入力される応答信号の強度に関する情報を得る。また、応答信号をFFT解析(高速フーリエ変換)することで、CMUTエレメント21からプリアンプ25を経由してAD変換部3へ入力された応答信号の周波数特性を得る。   In S <b> 6, the control signal 10 corresponding to all desired CMUT elements 21 is analyzed by the control CPU 10, another host CPU (not shown), or the response signal analysis unit in the subject information acquisition apparatus 1 (not shown). For example, in S <b> 6, information on the strength of the response signal input from the CMUT element 21 to the AD conversion unit 3 via the preamplifier 25 is obtained by measuring the amplitude of the response signal. Further, the frequency characteristics of the response signal input from the CMUT element 21 to the AD conversion unit 3 via the preamplifier 25 are obtained by performing FFT analysis (fast Fourier transform) on the response signal.

S7では、S6での解析結果より、所望のCMUTエレメント21の受信特性ばらつきが補正されるように受信パラメータの補正を行う。受信パラメータの補正は、制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットのいずれで行ってもよい。補正する受信パラメータは、プリアンプ25の周波数特性に影響のある抵抗値や容量値やプリアンプ25の駆動電流値、図示しない可変ゲインアンプに入力するTGCカーブ、そして整相加算回路中で用いられるアポダイゼーション用の重み付け係数である。
例えば、S6において、応答信号の強度がユーザーの想定する強度とずれている場合、S7において強度のずれているCMUTエレメント21に対応する可変ゲインアンプに入力するTGCカーブを調整する。それにより、応答信号の増幅率が変更され、その強度をユーザーの想定する値へと合わせこむことが可能である。もしくは、整相加算時に重み付け係数を調整することにより、プリアンプ25から出力される信号強度のばらつきを無くす、という処理も可能である。
また、S6におけるFFT解析の結果、あるCMUTエレメント21から対応するプリアンプ25を経由してAD変換部3に入力される応答信号の周波数特性がユーザーの期待する周波数特性とずれている場合があるとする。この場合、S7において対応するプリアンプ25に接続される容量値や抵抗値を調整することで、AD変換部3に入力される応答信号の周波数特性を所望の特性へ変更することが可能である。例えば、プリアンプ25に接続される容量値を小さくする、もしくは抵抗値を大きくすることにより、プリアンプ25から出力される応答信号の中心周波数を高くすることができる。反対に、プリアンプ25に接続される容量値を大きくする、もしくは抵抗値を小さくすることにより、プリアンプ25から出力される応答信号の中心周波数を低くすることができる。更には、プリアンプ25より後段に設置するアナログフィルタやデジタルフィルタのフィルタ特性を変更することで、所望の周波数の信号を取りだす処理も可能である。
ただし、S6、S7における応答信号の解析項目、補正手段はこの限りではない。
In S7, the reception parameter is corrected so that the reception characteristic variation of the desired CMUT element 21 is corrected based on the analysis result in S6. The correction of the reception parameter may be performed by any of the control CPU 10, another upper CPU (not shown), or the response signal analysis unit in the subject information acquisition apparatus 1 (not shown). The reception parameters to be corrected are a resistance value and a capacitance value that affect the frequency characteristics of the preamplifier 25, a driving current value of the preamplifier 25, a TGC curve input to a variable gain amplifier (not shown), and an apodization used in the phasing addition circuit. Is a weighting coefficient.
For example, if the intensity of the response signal deviates from the intensity assumed by the user in S6, the TGC curve input to the variable gain amplifier corresponding to the CMUT element 21 whose intensity is deviated is adjusted in S7. Thereby, the amplification factor of the response signal is changed, and the intensity can be adjusted to a value assumed by the user. Alternatively, it is possible to eliminate the variation in the signal intensity output from the preamplifier 25 by adjusting the weighting coefficient during the phasing addition.
As a result of the FFT analysis in S6, the frequency characteristic of the response signal input to the AD conversion unit 3 from a certain CMUT element 21 via the corresponding preamplifier 25 may be different from the frequency characteristic expected by the user. To do. In this case, the frequency characteristic of the response signal input to the AD conversion unit 3 can be changed to a desired characteristic by adjusting the capacitance value and the resistance value connected to the corresponding preamplifier 25 in S7. For example, the center frequency of the response signal output from the preamplifier 25 can be increased by decreasing the capacitance value connected to the preamplifier 25 or increasing the resistance value. Conversely, by increasing the capacitance value connected to the preamplifier 25 or decreasing the resistance value, the center frequency of the response signal output from the preamplifier 25 can be lowered. Furthermore, it is possible to extract a signal having a desired frequency by changing the filter characteristics of an analog filter or a digital filter installed at a stage subsequent to the preamplifier 25.
However, the response signal analysis items and correction means in S6 and S7 are not limited to this.

受信パラメータの補正が終了したら、S8にて受信特性ばらつき検出と補正のモードが終了する。
受信特性ばらつき検出と補正の結果、所望のCMUTエレメント21の受信特性ばらつきが抑えられ、受信ビームフォーミングを良好な状態で行うことができる。
When the reception parameter correction is completed, the reception characteristic variation detection and correction mode ends in S8.
As a result of detection and correction of reception characteristic variation, reception characteristic variation of a desired CMUT element 21 can be suppressed, and reception beam forming can be performed in a good state.

図2Aでは、Bias Voltage(以下、バイアス電圧)端子、デカップリングキャパシタ34、スイッチ33は、1つのCMUTユニット35に対し、各々1個ずつ配置されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。全てのCMUTユニット3
5−1〜Kで一つのバイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ34、スイッチ33を共有するようにしても良い(図示せず)。その場合は、パルサー26−1〜Mの中の1つをスイッチ33へ接続するような回路構成を採用すれば良い(図示せず)。
In FIG. 2A, a bias voltage (hereinafter referred to as a bias voltage) terminal, a decoupling capacitor 34, and a switch 33 are arranged one by one for one CMUT unit 35. However, such a configuration is not necessarily required. Absent. All CMUT units 3
5-1 to K may share one bias voltage terminal, decoupling capacitor 34, and switch 33 (not shown). In that case, a circuit configuration in which one of the pulsers 26-1 to 26-M is connected to the switch 33 may be employed (not shown).

このように本発明の第1の実施形態によれば、煩雑な手法によらず、加えて回路規模を大きく増大させることなくCMUTエレメント21の受信特性ばらつきを補正し、受信ビームフォーミングを良好な状態で行える。ひいては、取得する超音波画像の画質を向上することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to correct the reception characteristic variation of the CMUT element 21 without greatly increasing the circuit scale and to improve the reception beam forming state without using a complicated method. You can do it. As a result, the image quality of the acquired ultrasonic image can be improved.

<第2の実施形態>
図4は、本発明の第2の実施形態に係る探触子2、超音波送信部11、そしてAD変換部3を示す図である。
本発明の第2の実施形態では、受信特性評価用パルサー26−(M+1)が、スイッチ33に接続されている点が本発明の第1の実施形態と異なる。
本発明の第2の実施形態では、受信特性ばらつき検出と補正のモードにおいて、パルサー26−(M+1)を用いて受信特性ばらつき評価用の波形をCMUTエレメント21に印加する。
その他の装置構成、動作については、本発明の第1の実施形態と同様のため、詳述しない。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a diagram showing the probe 2, the ultrasonic transmission unit 11, and the AD conversion unit 3 according to the second embodiment of the present invention.
The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment of the present invention in that the reception characteristic evaluation pulser 26- (M + 1) is connected to the switch 33.
In the second embodiment of the present invention, a reception characteristic variation evaluation waveform is applied to the CMUT element 21 using the pulser 26- (M + 1) in the reception characteristic variation detection and correction mode.
Other apparatus configurations and operations are the same as those in the first embodiment of the present invention, and thus will not be described in detail.

図4では、バイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ34、スイッチ33は、1つのCMUTユニット35に対し、各々1個ずつ配置されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。全てのCMUTユニット35−1〜Kで一つのバイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ34、スイッチ33を共有するようにしても良い(図示せず)。その場合、パルサー26−(M+1)を1つのスイッチ33へ接続する回路構成となる(図示せず)。   In FIG. 4, one bias voltage terminal, one decoupling capacitor 34, and one switch 33 are arranged for each CMUT unit 35. However, such a configuration is not necessarily required. All the CMUT units 35-1 to 35-K may share one bias voltage terminal, the decoupling capacitor 34, and the switch 33 (not shown). In that case, the circuit configuration is such that the pulser 26- (M + 1) is connected to one switch 33 (not shown).

本発明の第2の実施形態によれば、煩雑な手法によらず、加えて回路規模を大きく増大させることなくCMUTエレメント21の受信特性ばらつきを補正し、受信ビームフォーミングを良好な状態で行える。ひいては、取得する超音波画像の画質を向上することができる。   According to the second embodiment of the present invention, it is possible to correct the reception characteristic variation of the CMUT element 21 without greatly increasing the circuit scale and to perform reception beam forming in a good state without using a complicated method. As a result, the image quality of the acquired ultrasonic image can be improved.

<第3の実施形態>
(本実施形態の詳細な装置構成)
図5Aは、本発明の第3の実施形態に係る探触子2、超音波送信部11、そしてAD変換部3を示す図である。
本発明の第3の実施形態では、探触子2にスイッチ37、選択スイッチ38、送信特性評価用プリアンプ40が追加され、さらにAD変換部3に送信特性評価用のADコンバータ43が追加されている点が本発明の第1の実施形態と異なる。
本発明の第3の実施形態では、第1の実施形態と同様にCMUTエレメント21の受信特性ばらつきを補正することができるが、加えてCMUTエレメント21の送信特性のばらつき評価、補正が可能である。以下に動作を説明する。
<Third Embodiment>
(Detailed apparatus configuration of this embodiment)
FIG. 5A is a diagram showing a probe 2, an ultrasonic transmitter 11, and an AD converter 3 according to a third embodiment of the present invention.
In the third embodiment of the present invention, a switch 37, a selection switch 38, and a transmission characteristic evaluation preamplifier 40 are added to the probe 2, and an AD converter 43 for transmission characteristic evaluation is added to the AD conversion unit 3. This is different from the first embodiment of the present invention.
In the third embodiment of the present invention, the reception characteristic variation of the CMUT element 21 can be corrected as in the first embodiment. In addition, the transmission characteristic variation evaluation and correction of the CMUT element 21 can be performed. . The operation will be described below.

(超音波の送受信)
超音波送信の際は、CMUTユニット60中のスイッチ23をONにし、スイッチ22、24、33、37をOFFにする。また、接続切り替えスイッチ31−1〜Mは、パルサー26−1〜Mを接続切り替えスイッチ29の方へ接続する。
制御用CPU10から供給される制御内容に従い、波形出力制御部30が波形データを所望のタイミングでパルサー26−1〜Mに入力する。波形データに従い、パルサー26−1〜Mから出力された送信電圧は接続切り替えスイッチ29とスイッチ23を経由し、
CMUTエレメント21へ入力される。結果として、超音波が被検体へ送信される。
(Transmission and reception of ultrasonic waves)
At the time of ultrasonic transmission, the switch 23 in the CMUT unit 60 is turned on, and the switches 22, 24, 33, and 37 are turned off. The connection changeover switches 31-1 to 31 -M connect the pulsers 26-1 to 26 -M to the connection changeover switch 29.
In accordance with the control content supplied from the control CPU 10, the waveform output control unit 30 inputs the waveform data to the pulsers 26-1 to 26-M at a desired timing. According to the waveform data, the transmission voltage output from the pulsers 26-1 to 26-M passes through the connection changeover switch 29 and the switch 23, and
Input to the CMUT element 21. As a result, ultrasonic waves are transmitted to the subject.

一方、超音波受信の際は、CMUTユニット60中のスイッチ22、24をONにし、スイッチ23、33、37をOFFにする。CMUTエレメント21で受信された超音波信号はプリアンプ25によって電流電圧変換され、AD変換部3へ入力される。AD変換部3においてデジタル化された受信データは受信ビーム成形装置4へ転送され、整相加算等の信号処理演算を施され、超音波画像データとなる。   On the other hand, when receiving ultrasonic waves, the switches 22 and 24 in the CMUT unit 60 are turned on, and the switches 23, 33, and 37 are turned off. The ultrasonic signal received by the CMUT element 21 is current-voltage converted by the preamplifier 25 and input to the AD converter 3. The reception data digitized by the AD conversion unit 3 is transferred to the reception beam shaping device 4, subjected to signal processing operations such as phasing addition, and becomes ultrasonic image data.

(受信特性ばらつきの検出)
CMUTエレメント21には、静電容量ばらつき等に起因する送信特性ばらつきが存在する。K個存在するCMUTエレメント21の送信特性にばらつきが生じると、超音波の送信ビーム形成が良好になされず、受信される超音波信号の状態に悪影響が生じ、ひいては取得された超音波画像の画質が低下する恐れがある。そこで、CMUTエレメント21の送信特性ばらつきを検出・補正することが超音波画像の画質低下を防ぐために必要である。
CMUTエレメント21の送信特性ばらつきを検出・補正する場合には、スイッチ33、37をONにし、スイッチ22、23、24をOFFにする。そして、パルサー26−1〜Mの出力を接続切り替えスイッチ31によって、接続切り替えスイッチ32の方へ接続する。
(Reception characteristics variation detection)
The CMUT element 21 has transmission characteristic variations due to capacitance variations and the like. When the transmission characteristics of the K CMUT elements 21 vary, the ultrasonic transmission beam formation is not improved, and the state of the received ultrasonic signal is adversely affected. As a result, the image quality of the acquired ultrasonic image is increased. May decrease. Therefore, it is necessary to detect and correct the transmission characteristic variation of the CMUT element 21 in order to prevent deterioration of the image quality of the ultrasonic image.
When detecting and correcting the transmission characteristic variation of the CMUT element 21, the switches 33 and 37 are turned on, and the switches 22, 23, and 24 are turned off. Then, the outputs of the pulsers 26-1 to 26 -M are connected to the connection changeover switch 32 by the connection changeover switch 31.

制御用CPU10から供給される制御内容に従い、波形出力制御部30が送信特性ばらつき検出用の波形データを所望のタイミングでパルサー26−1〜Mに入力する。
送信特性ばらつき検出用の波形データは、通常の超音波送信用の波形とは異なり得る。CMUTエレメント21のインパルス応答を確認できるパルスが入力できることが望ましい。例えば、超音波送信専用CMUTエレメント21から10MHz程度の超音波を送信することが想定される場合、パルス幅が50nsよりも狭いパルスを入力できることが望ましい。
また、送信特性ばらつき検出用には、波形データだけでなく、パルサー26−1〜Mの出力電圧も変更され得る。パルサーの出力電圧は、数V〜数十Vの範囲で、状況に応じて適切な電圧を設定すればよい。
In accordance with the control contents supplied from the control CPU 10, the waveform output control unit 30 inputs waveform data for detecting transmission characteristic variations to the pulsers 26-1 to 26-M at a desired timing.
The waveform data for detecting the transmission characteristic variation may be different from the waveform for normal ultrasonic transmission. It is desirable that a pulse that can confirm the impulse response of the CMUT element 21 can be input. For example, when transmitting an ultrasonic wave of about 10 MHz from the ultrasonic transmission dedicated CMUT element 21, it is desirable that a pulse having a pulse width narrower than 50 ns can be input.
In addition, not only the waveform data but also the output voltages of the pulsers 26-1 to 26-M can be changed for detecting transmission characteristic variations. The output voltage of the pulsar may be set to an appropriate voltage depending on the situation in the range of several volts to several tens of volts.

選択スイッチ38は、K個存在するCMUTエレメント21の中から送信特性ばらつき検出を行いたいものを選択する。送信特性ばらつき検出用の波形に対するCMUTエレメント21の応答信号は、送信特性評価用プリアンプ40へ入力されI−V変換される。送信特性評価用プリアンプ40の出力は送信特性評価用のADコンバータ43へ入力され、送信特性評価用のADコンバータ43の出力は受信ビーム成形装置4へ入力される。   The selection switch 38 selects the K CMUT elements 21 that are to be subjected to transmission characteristic variation detection. The response signal of the CMUT element 21 with respect to the waveform for detecting the transmission characteristic variation is input to the transmission characteristic evaluation preamplifier 40 and subjected to IV conversion. The output of the transmission characteristic evaluation preamplifier 40 is input to the transmission characteristic evaluation AD converter 43, and the output of the transmission characteristic evaluation AD converter 43 is input to the reception beam shaping apparatus 4.

なお、送信特性評価用プリアンプ40は、全てのCMUTエレメント21に対して1個配置される方が望ましい。一般的には、送信特性評価用プリアンプ40にも特性のばらつきが生じる。よって、送信特性評価用プリアンプ40を複数設けた場合、CMUTエレメント21の特性評価内容にばらつきが生じる恐れがある。本発明の第3の実施形態のように、1個の送信特性評価用プリアンプ40で全てのCMUTエレメント21を評価する手法を用いると、CMUTエレメント21の特性評価内容のばらつきをなくすことが可能となる。また、送信特性評価用プリアンプ40は1個で良いので、回路規模をさほど増大させずに、CMUTエレメント21を評価できるというメリットもある。   It should be noted that one transmission characteristic evaluation preamplifier 40 is preferably arranged for all CMUT elements 21. In general, the transmission characteristic evaluation preamplifier 40 also has characteristic variations. Therefore, when a plurality of transmission characteristic evaluation preamplifiers 40 are provided, the characteristic evaluation contents of the CMUT element 21 may vary. If a method for evaluating all the CMUT elements 21 with one transmission characteristic evaluation preamplifier 40 as in the third embodiment of the present invention is used, it is possible to eliminate variations in the characteristic evaluation contents of the CMUT elements 21. Become. Further, since only one transmission characteristic evaluation preamplifier 40 is required, there is an advantage that the CMUT element 21 can be evaluated without increasing the circuit scale.

図5Bは、本発明の第3の実施形態における受信ビーム成形装置4とその周辺回路を示す図である。ここでは、Nchの受信ビーム成形装置4において、整相加算する構成を例とする。
この受信ビーム成型装置4は、データメモリ14−1〜14−(N+1)、アポダイゼ
ーション用の乗算器15−1〜15−N、そして加算回路13を有する。データメモリ14−(N+1)が追加されている点が、第1、第2の実施形態と異なる。
受信ビーム成型装置4においては、必ずしも整相加算を行わなければならないものではない。データメモリ14−1〜14−Nに保存されたデータをそのまま上位CPUによって直接処理し、画像データを生成する構成としても良い(図示せず)。
データメモリ14−(N+1)は、送信特性ばらつき検出用のメモリである。送信特性評価用のADコンバータ43の出力は、データメモリ14−(N+1)に入力される。データメモリ14−(N+1)に入力されるデータは、送信特性ばらつき検出用波形に対するCMUTエレメント21の応答信号である。
FIG. 5B is a diagram showing the reception beam shaping device 4 and its peripheral circuits in the third embodiment of the present invention. Here, in the Nch reception beam shaping apparatus 4, a configuration for performing phasing addition is taken as an example.
The reception beam shaping apparatus 4 includes data memories 14-1 to 14-(N + 1), apodization multipliers 15-1 to 15 -N, and an adder circuit 13. The difference from the first and second embodiments is that a data memory 14- (N + 1) is added.
In the receiving beam shaping apparatus 4, phasing addition is not necessarily performed. The data stored in the data memories 14-1 to 14-N may be directly processed by the host CPU as it is to generate image data (not shown).
The data memory 14- (N + 1) is a memory for detecting transmission characteristic variations. The output of the AD converter 43 for transmission characteristic evaluation is input to the data memory 14- (N + 1). Data input to the data memory 14-(N + 1) is a response signal of the CMUT element 21 with respect to the transmission characteristic variation detection waveform.

選択スイッチ31、接続切り替えスイッチ32、スイッチ33、37、選択スイッチ38によって、K個存在するCMUTエレメント21を1つずつ順次選択し、上述の送信特性ばらつき検出処理をK回繰り返す。こうして、K個存在するCMUTエレメント21の全てに対して、送信特性ばらつき検出用波形への応答信号データを取得する。取得された応答信号データは、波形データ解析部によってスペクトルや強度等を解析され、CMUTエレメント21の特性が評価される。
波形データ解析部は、制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットにあたる部分である。
The K switch CMUT elements 21 are sequentially selected one by one by the selection switch 31, the connection changeover switch 32, the switches 33 and 37, and the selection switch 38, and the above-described transmission characteristic variation detection process is repeated K times. In this way, response signal data to the transmission characteristic variation detection waveform is acquired for all K CMUT elements 21. The acquired response signal data is analyzed for spectrum, intensity, and the like by the waveform data analysis unit, and the characteristics of the CMUT element 21 are evaluated.
The waveform data analysis unit corresponds to a control signal analysis unit in the control CPU 10, another upper CPU (not shown), or the subject information acquisition apparatus 1 (not shown).

(受信特性の補正)
CMUTエレメント21の特性解析結果に応じ、すべてのCMUTエレメント21の送信特性がそろうよう、波形出力制御部30が各CMUTエレメント21に対応した送信波形データの補正を行う。すなわち、CMUTエレメント間の送信特性の差異を減少させる。補正する項目は、送信波の波長、波数、デューティー比、そしてパルサーの駆動電流と出力電圧である。補正された送信波形データは、波形メモリ50−1〜Mに格納され、超音波画像撮像時の超音波送信に用いられる。
(Reception characteristics correction)
The waveform output control unit 30 corrects the transmission waveform data corresponding to each CMUT element 21 so that the transmission characteristics of all the CMUT elements 21 are matched in accordance with the characteristic analysis result of the CMUT elements 21. That is, the difference in transmission characteristics between CMUT elements is reduced. The items to be corrected are the wavelength of the transmission wave, the wave number, the duty ratio, and the pulsar drive current and output voltage. The corrected transmission waveform data is stored in the waveform memories 50-1 to 50-M, and is used for ultrasonic transmission at the time of ultrasonic image capturing.

(処理フロー)
図3は、CMUTエレメント21の送信特性ばらつき検出と補正のフローチャートともなり得る。
S0にて、送信特性ばらつき検出と送信波形データ補正のモードがスタートする。
S1において、制御用CPU10の制御にもとづき、波形出力制御部30の波形メモリ制御回路51が、波形メモリ50−1〜Mに送信特性ばらつき検出用の波形データを入力する。加えて、必要に応じてパルサー26−1〜Mの出力電圧を変更する。
(Processing flow)
FIG. 3 can also be a flowchart for detecting and correcting variations in transmission characteristics of the CMUT element 21.
At S0, transmission characteristic variation detection and transmission waveform data correction modes start.
In S1, based on the control of the control CPU 10, the waveform memory control circuit 51 of the waveform output control unit 30 inputs waveform data for transmission characteristic variation detection to the waveform memories 50-1 to 50-M. In addition, the output voltages of the pulsers 26-1 to 26-M are changed as necessary.

続いてエレメントごとの処理に移行する。
S2において、選択スイッチ31、接続切り替えスイッチ32、スイッチ33、37、選択スイッチ38は、K個存在するCMUTエレメント21の中から受信特性ばらつき検出を行うCMUTエレメント21を1つ選択し、AD変換部3へ接続する。
S3において、波形出力制御部30の波形メモリ制御回路51が、波形メモリ50−1〜Mのうち、送信特性ばらつき検出を行うCMUTエレメント21に接続されている波形メモリ50から送信特性ばらつき検出用の波形データを出力する。波形データにより駆動されたパルサー26は、選択されたCMUTエレメント21へパルスを出力し、その応答信号がスイッチ37、選択スイッチ38、プリアンプ40を経由し、AD変換部3へ入力される。AD変換部3は応答信号をデジタルデータ化し、受信ビーム成形装置4中のデータメモリ14へ転送する。
Subsequently, the process proceeds to each element.
In S2, the selection switch 31, the connection changeover switch 32, the switches 33 and 37, and the selection switch 38 select one CMUT element 21 that performs reception characteristic variation detection from the K CMUT elements 21, and the AD conversion unit Connect to 3.
In S3, the waveform memory control circuit 51 of the waveform output control unit 30 detects the transmission characteristic variation from the waveform memory 50 connected to the CMUT element 21 that detects the transmission characteristic variation among the waveform memories 50-1 to 50-M. Outputs waveform data. The pulser 26 driven by the waveform data outputs a pulse to the selected CMUT element 21, and the response signal is input to the AD conversion unit 3 via the switch 37, the selection switch 38 and the preamplifier 40. The AD conversion unit 3 converts the response signal into digital data and transfers it to the data memory 14 in the reception beam shaping device 4.

S4において、データメモリ14は制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットへ応答信号データを転送する。
S5において、所望のCMUTエレメント21全ての送信特性ばらつき検出を完了していない場合、S2へもどって未選択のCMUTエレメント21を選択し、S3、S4のプロセスを実行する。このように、S2〜S5のプロセスを所望のCMUTエレメント21全てのエレメントの送信特性ばらつき検出を完了するまで繰り返す。所望のCMUTエレメント21全てのエレメントの送信特性ばらつき検出を完了したら、S6に移行する。
In S <b> 4, the data memory 14 transfers the response signal data to the control CPU 10, another upper CPU (not shown), or the response signal analysis unit in the subject information acquisition apparatus 1 (not shown).
If the transmission characteristic variation detection of all desired CMUT elements 21 has not been completed in S5, the process returns to S2, selects an unselected CMUT element 21, and executes the processes of S3 and S4. In this manner, the processes of S2 to S5 are repeated until transmission characteristic variation detection of all the desired CMUT elements 21 is completed. When the transmission characteristic variation detection of all the desired CMUT elements 21 is completed, the process proceeds to S6.

S6では、制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットが所望のCMUTエレメント21全てに対応する応答信号データを解析する。例えば、S6においては応答信号の振幅を測定することで応答信号の強度に関する情報を得る。また、応答信号をFFT解析することで、CMUTエレメント21の周波数特性を得る。   In S <b> 6, the control signal 10 corresponding to all desired CMUT elements 21 is analyzed by the control CPU 10, another host CPU (not shown), or the response signal analysis unit in the subject information acquisition apparatus 1 (not shown). For example, in S6, information on the strength of the response signal is obtained by measuring the amplitude of the response signal. Further, the frequency characteristic of the CMUT element 21 is obtained by performing FFT analysis on the response signal.

S7では、S6での解析結果より、所望のCMUTエレメント21の送信特性ばらつきが補正されるように送信波形データの補正を行う。送信波形データの補正は、制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットのいずれで行ってもよい。補正する送信波形データは、送信波の波長、波数、デューティー比、そしてパルサーの駆動電流と出力電圧である。
例えば、S6において、応答信号の強度をユーザーの想定する強度たる所定の値と比較した結果、ずれがある場合、S7においてパルサー出力電圧を調整することで応答信号の強度をユーザーの想定する値へと合わせこむ。もしくは送信波の波数を変更する、といった処理を行う。
また、S6におけるFFT解析の結果、複数存在するCMUTエレメント21の周波数特性にばらつきがあった場合、S7において複数存在するCMUTエレメント21のうち、なるべく多くのCMUTエレメント21に共通する周波数帯域を特定する。その上で、送信波の周波数がその周波数帯域に合うように送信波形データの波長、デューティー比を調整することで、複数存在するCMUTエレメント21の送信特性ばらつきを最小化する、といった処理を行うことも可能である。
ただし、S6、S7における応答信号の解析項目、補正手段はこの限りではない。
In S7, the transmission waveform data is corrected so that the transmission characteristic variation of the desired CMUT element 21 is corrected based on the analysis result in S6. The correction of the transmission waveform data may be performed by either the control CPU 10, another upper CPU (not shown), or the response signal analysis unit in the subject information acquisition apparatus 1 (not shown). The transmission waveform data to be corrected is the wavelength, wave number, duty ratio, pulser drive current and output voltage of the transmission wave.
For example, if there is a deviation as a result of comparing the intensity of the response signal with a predetermined value that is assumed by the user in S6, the intensity of the response signal is adjusted to the value assumed by the user by adjusting the pulsar output voltage in S7. Combine with. Alternatively, processing such as changing the wave number of the transmission wave is performed.
If the frequency characteristics of the plurality of CMUT elements 21 vary as a result of the FFT analysis in S6, the frequency band common to as many CMUT elements 21 as possible is specified among the plurality of CMUT elements 21 in S7. . Then, processing is performed to minimize variations in the transmission characteristics of a plurality of CMUT elements 21 by adjusting the wavelength and duty ratio of the transmission waveform data so that the frequency of the transmission wave matches the frequency band. Is also possible.
However, the response signal analysis items and correction means in S6 and S7 are not limited to this.

送信波形データの補正が終了したら、S8にて送信特性ばらつき検出と補正のモードが終了する。
送信特性ばらつき検出と補正の結果、所望のCMUTエレメント21の送信特性ばらつきが抑えられ、送信ビームの形成を良好な状態で行うことができる。
When the correction of the transmission waveform data is completed, the transmission characteristic variation detection and correction mode ends in S8.
As a result of transmission characteristic variation detection and correction, transmission characteristic variation of a desired CMUT element 21 is suppressed, and a transmission beam can be formed in a good state.

CMUTエレメント21の解析結果は、必ずしも送信波形データに対してのみフィードバックされるものではなく、受信パラメータの補正に用いられてもよい。補正される受信パラメータは、プリアンプ25の周波数特性に影響のある抵抗値や容量値やプリアンプ25の駆動電流値、図示しない可変ゲインアンプに入力するTGCカーブ、そして整相加算回路中で用いられるアポダイゼーション用の重み付け係数である。   The analysis result of the CMUT element 21 is not necessarily fed back only to the transmission waveform data, and may be used for correction of reception parameters. The reception parameters to be corrected include a resistance value and a capacitance value that affect the frequency characteristics of the preamplifier 25, a drive current value of the preamplifier 25, a TGC curve input to a variable gain amplifier (not shown), and an apodization used in the phasing addition circuit. The weighting factor for

図5Aでは、バイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ34、スイッチ33は、1つのCMUTユニット60に対し、各々1個ずつ配置されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。全てのCMUTユニット60−1〜Kで一つのバイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ34、スイッチ33を共有するようにしても良い(図示せず)。その場合は、パルサー26−1〜Mの中の1つをスイッチ33へ接続するような回路構成を採用すれば良い(図示せず)。   In FIG. 5A, one bias voltage terminal, one decoupling capacitor 34, and one switch 33 are arranged for each CMUT unit 60. However, such a configuration is not necessarily required. All the CMUT units 60-1 to 60-K may share one bias voltage terminal, the decoupling capacitor 34, and the switch 33 (not shown). In that case, a circuit configuration in which one of the pulsers 26-1 to 26-M is connected to the switch 33 may be employed (not shown).

また、図5Aでは、超音波送信部11は第1の実施形態と同様の構成となっているが、必ずしもこのようである必要はない。第2の実施形態において示したように、受信特性評価用パルサー26−(M+1)を設け、接続切り替えスイッチ32を省く構成としても良
い(図示せず)。
In FIG. 5A, the ultrasonic transmission unit 11 has the same configuration as that of the first embodiment, but it is not necessarily required to be this way. As shown in the second embodiment, a reception characteristic evaluation pulsar 26- (M + 1) may be provided and the connection changeover switch 32 may be omitted (not shown).

このように、本発明の第3の実施形態によれば、装置規模を徒に増大させることなく、かつ煩雑な手法によらずにCMUTエレメント21の送信特性・受信特性のばらつきを補正できる。それにより、探触子2の超音波送信を良好な状態で行え、かつ受信ビームフォーミングを良好な状態で行えるため、取得する超音波画像の画質を向上することができる。   Thus, according to the third embodiment of the present invention, it is possible to correct variations in transmission characteristics and reception characteristics of the CMUT element 21 without increasing the device scale and without using a complicated method. Thereby, ultrasonic transmission of the probe 2 can be performed in a good state and reception beam forming can be performed in a good state, so that the image quality of the acquired ultrasonic image can be improved.

<第4の実施形態>
図6は、本発明の第4の実施形態に係る探触子2、超音波送信部11、そしてAD変換部3を示す図である。
本発明の第4の実施形態では、送信特性評価用プリアンプ40が、選択スイッチ45を介してADコンバータ27−Nに接続されている点が本発明の第3の実施形態と異なる。
<Fourth Embodiment>
FIG. 6 is a diagram showing the probe 2, the ultrasonic transmission unit 11, and the AD conversion unit 3 according to the fourth embodiment of the present invention.
The fourth embodiment of the present invention is different from the third embodiment of the present invention in that a transmission characteristic evaluation preamplifier 40 is connected to an AD converter 27-N via a selection switch 45.

本発明の第4の実施形態では、送信特性ばらつき検出と補正のモードにおいて、ADコンバータ27−Nを用いて応答信号をデジタルデータ化し、図2Cに示した受信ビーム成型装置4のデータメモリ14−Nに転送する。
データメモリ14−Nは制御用CPU10、もしくは図示しない他の上位CPU、もしくは図示しない被検体情報取得装置1中の応答信号解析ユニットへ応答信号データを転送する。
In the fourth embodiment of the present invention, in the transmission characteristic variation detection and correction mode, the response signal is converted into digital data using the AD converter 27-N, and the data memory 14- of the reception beam shaping apparatus 4 shown in FIG. 2C is used. Forward to N.
The data memory 14 -N transfers the response signal data to the control CPU 10, another upper CPU (not shown), or the response signal analysis unit in the subject information acquisition apparatus 1 (not shown).

その他の装置構成、動作については、本発明の第3の実施形態と同様のため、詳述しない。
また、本発明の第4の実施形態においても、第3の実施形態と同様の送信波形データ、受信パラメータの補正が可能である。
なお、送信特性評価用プリアンプ40は選択スイッチ45を介してADコンバータ27−1〜Nのうち、必ずしもADコンバータ27−Nに接続せねばならないものではない。ADコンバータ27−1〜Nのいずれか一つに接続されれば良い(図示せず)。
Other apparatus configurations and operations are the same as those of the third embodiment of the present invention, and thus will not be described in detail.
Also in the fourth embodiment of the present invention, transmission waveform data and reception parameters can be corrected in the same manner as in the third embodiment.
Note that the transmission characteristic evaluation preamplifier 40 does not necessarily have to be connected to the AD converter 27 -N among the AD converters 27-1 to 27 -N via the selection switch 45. It may be connected to any one of the AD converters 27-1 to 27 -N (not shown).

図6では、バイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ34、スイッチ33は、1つのCMUTユニット60に対し、各々1個ずつ配置されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。全てのCMUTユニット60−1〜Kで一つのバイアス電圧端子、デカップリングキャパシタ34、スイッチ33を共有するようにしても良い(図示せず)。その場合は、パルサー26−1〜Mの中の1つをスイッチ33へ接続するような回路構成を採用すれば良い(図示せず)。
また、図6では、超音波送信部11は第1の実施形態と同様の構成となっているが、必ずしもこのようである必要はない。第2の実施形態において示したように、受信特性評価用パルサー26−(M+1)を設け、接続切り替えスイッチ32を省く構成としても良い(図示せず)。
In FIG. 6, one bias voltage terminal, one decoupling capacitor 34, and one switch 33 are arranged for each CMUT unit 60, but such a configuration is not necessarily required. All the CMUT units 60-1 to 60-K may share one bias voltage terminal, the decoupling capacitor 34, and the switch 33 (not shown). In that case, a circuit configuration in which one of the pulsers 26-1 to 26-M is connected to the switch 33 may be employed (not shown).
In FIG. 6, the ultrasonic transmission unit 11 has the same configuration as that of the first embodiment, but this is not necessarily the case. As shown in the second embodiment, a reception characteristic evaluation pulsar 26- (M + 1) may be provided and the connection changeover switch 32 may be omitted (not shown).

このように、本発明の第4の実施形態によれば、装置規模を徒に増大させることなく、かつ煩雑な手法によらずにCMUTエレメント21の送信特性・受信特性のばらつきを補正できる。それにより、探触子2の超音波送信を良好な状態で行え、かつ受信ビームフォーミングを良好な状態で行えるため、取得する超音波画像の画質を向上することができる。   As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, it is possible to correct variations in transmission characteristics and reception characteristics of the CMUT element 21 without increasing the apparatus scale and without using a complicated method. Thereby, ultrasonic transmission of the probe 2 can be performed in a good state and reception beam forming can be performed in a good state, so that the image quality of the acquired ultrasonic image can be improved.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention.

2:探触子,3:AD変換部,4:受信ビーム成形装置,5:信号処理部,6:画像処理部,10:制御用CPU,11:超音波送信部   2: probe, 3: AD conversion unit, 4: reception beam shaping device, 5: signal processing unit, 6: image processing unit, 10: control CPU, 11: ultrasonic transmission unit

Claims (11)

送信用パルスと特性取得用パルスとを出力する出力手段と、
前記送信用パルスを入力された場合は当該送信用パルスに対応した音響波を送信し、音響波を受信した場合は当該音響波に対応した電流を出力する複数の素子を含む、静電容量型トランスデューサからなる送受信手段と、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換する第一の変換手段と、
前記第一の変換手段から出力された信号に基づき、前記送受信手段の素子の受信特性を取得する特性取得手段と、
前記送受信手段から送信され被検体で反射した反射波を、前記送受信手段が受信したときに出力する電流を電圧に変換する第二の変換手段と、
前記第二の変換手段の出力に基づき、前記被検体内部の被検体情報を生成する生成手段と、
前記反射波の受信の際に、前記特性取得手段が取得した前記受信特性の素子ごとの差異を減少させる制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。
An output means for outputting a transmission pulse and a characteristic acquisition pulse;
An electrostatic capacitance type including a plurality of elements that transmit an acoustic wave corresponding to the transmission pulse when the transmission pulse is input and output a current corresponding to the acoustic wave when the acoustic wave is received Transmitting / receiving means comprising a transducer;
First conversion means for converting a current output from the element into a voltage when the characteristic acquisition pulse is input to the element of the transmission / reception means;
Based on the signal output from the first conversion means, characteristic acquisition means for acquiring the reception characteristics of the elements of the transmission / reception means;
Second conversion means for converting a current output when the transmission / reception means receives a reflected wave transmitted from the transmission / reception means and reflected by a subject to a voltage;
Generating means for generating subject information inside the subject based on the output of the second conversion means;
Control means for performing control to reduce a difference for each element of the reception characteristic acquired by the characteristic acquisition means when receiving the reflected wave;
A subject information acquisition apparatus characterized by comprising:
前記特性取得手段は、前記第一の変換手段から出力された信号の振幅を所定の値と比較することにより、前記受信特性を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。
2. The object information acquisition according to claim 1, wherein the characteristic acquisition unit acquires the reception characteristic by comparing an amplitude of a signal output from the first conversion unit with a predetermined value. apparatus.
前記制御手段は、前記第二の変換手段から出力された信号の増幅率を素子ごとに変更することにより、前記受信特性を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の被検体情報取得装置。
3. The object information acquiring apparatus according to claim 2, wherein the control unit corrects the reception characteristic by changing an amplification factor of the signal output from the second conversion unit for each element. .
前記制御手段は、前記生成手段が被検体情報を生成するときの素子ごとの重みを変更することにより、前記受信特性を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquiring apparatus according to claim 2, wherein the control unit corrects the reception characteristic by changing a weight for each element when the generation unit generates the object information.
前記特性取得手段は、前記複数の素子のそれぞれに前記特性取得用パルスが入力されたときに前記第一の変換手段から出力された信号にフーリエ変換を行うことにより、前記受信特性を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。
The characteristic acquisition unit acquires the reception characteristic by performing Fourier transform on a signal output from the first conversion unit when the characteristic acquisition pulse is input to each of the plurality of elements. The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein:
制御手段による制御を受けて送信用パルスと特性取得用パルスとを出力する出力手段と、
前記送信用パルスを入力された場合は当該送信用パルスに対応した音響波を送信し、音響波を受信した場合は当該音響波に対応した電流を出力する複数の素子を含む、静電容量型トランスデューサからなる送受信手段と、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換する変換手段と、
前記変換手段から出力された信号に基づき、前記送受信手段の素子の送信特性を取得する特性取得手段と、
前記送受信手段から送信され被検体で反射したのち、当該送受信手段により受信された反射波に基づき、前記被検体内部の被検体情報を生成する生成手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記送受信手段から前記被検体に音響波を送信させる際に、前記特性取得手段が取得した前記送信特性の素子ごとの差異を減少させるように、前記出力手段を制御する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。
An output means for outputting a transmission pulse and a characteristic acquisition pulse under the control of the control means;
An electrostatic capacitance type including a plurality of elements that transmit an acoustic wave corresponding to the transmission pulse when the transmission pulse is input and output a current corresponding to the acoustic wave when the acoustic wave is received Transmitting / receiving means comprising a transducer;
Conversion means for converting a current output from the element into a voltage when the characteristic acquisition pulse is input to the element of the transmission / reception means;
Based on the signal output from the conversion means, characteristic acquisition means for acquiring the transmission characteristics of the elements of the transmission / reception means;
Generating means for generating subject information inside the subject based on the reflected wave received from the transmitting / receiving means after being transmitted from the transmitting / receiving means and reflected by the subject;
Have
The control means controls the output means so as to reduce a difference for each element of the transmission characteristic acquired by the characteristic acquisition means when an acoustic wave is transmitted from the transmission / reception means to the subject. Characteristic object information acquisition apparatus.
前記特性取得手段は、前記変換手段から出力された信号の振幅を所定の値と比較することにより、前記送信特性を取得する
ことを特徴とする請求項6に記載の被検体情報取得装置。
The object information acquiring apparatus according to claim 6, wherein the characteristic acquisition unit acquires the transmission characteristic by comparing an amplitude of a signal output from the conversion unit with a predetermined value.
前記制御手段は、前記変換手段から出力された信号の振幅が所定の値になるように、前記出力手段からパルスを出力するときの出力電圧を調整する
ことを特徴とする請求項7に記載の被検体情報取得装置。
The said control means adjusts the output voltage at the time of outputting a pulse from the said output means so that the amplitude of the signal output from the said conversion means may become predetermined value. Subject information acquisition apparatus.
前記特性取得手段は、前記複数の素子のそれぞれに前記特性取得用パルスが入力されたときに前記変換手段から出力された信号にフーリエ変換を行うことにより、前記送信特性を取得する
ことを特徴とする請求項6に記載の被検体情報取得装置。
The characteristic acquisition unit acquires the transmission characteristic by performing Fourier transform on a signal output from the conversion unit when the characteristic acquisition pulse is input to each of the plurality of elements. The subject information acquisition apparatus according to claim 6.
複数の素子を含む静電容量型トランスデューサからなる送受信手段を有し、前記送受信手段が受信した音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送受信手段の素子の受信特性を取得する特性取得ステップ、および、被検体から被検体情報を取得する情報取得ステップを有しており、
前記特性取得ステップは、
前記送受信手段の素子に特性取得用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに前記素子から出力される電流を電圧に変換するステップと、
前記電圧に変換された信号に基づき、前記送受信手段の素子ごとの受信特性を取得するステップと、を含み、
前記情報取得ステップは、
前記送受信手段が、送信用パルスを入力されて、当該パルスに対応する音響波を送信するステップと、
前記送受信手段が、当該送受信手段から送信された音響波が前記被検体で反射した反射波を受信するステップと、
前記反射波を受信した際に前記素子から出力された電流に基づく信号に対して、前記受信特性の素子ごとの差異を減少させるための処理を行い、前記被検体内部の被検体情報を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
A method for controlling a subject information acquisition apparatus, comprising: a transmission / reception means comprising a capacitive transducer including a plurality of elements, wherein the subject information is acquired based on an acoustic wave received by the transmission / reception means,
A characteristic acquisition step of acquiring a reception characteristic of the element of the transmission / reception means, and an information acquisition step of acquiring subject information from the subject;
The characteristic acquisition step includes:
Outputting a characteristic acquisition pulse to the element of the transceiver means;
Converting the current output from the element into a voltage when the characteristic acquisition pulse is input to the element of the transmitting and receiving means;
Obtaining reception characteristics for each element of the transmission / reception means based on the signal converted to the voltage,
The information acquisition step includes
The transmitting / receiving means receiving a transmission pulse and transmitting an acoustic wave corresponding to the pulse;
The transmitting / receiving means receiving a reflected wave reflected by the subject from the acoustic wave transmitted from the transmitting / receiving means;
The signal based on the current output from the element when the reflected wave is received is processed to reduce the difference in the reception characteristics for each element, and object information inside the object is generated. And a method for controlling the subject information acquiring apparatus.
複数の素子を含む静電容量型トランスデューサからなる送受信手段を有し、前記送受信手段が受信した音響波に基づき被検体情報を取得する被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送受信手段の素子の送信特性を取得する特性取得ステップ、および、被検体から被検体情報を取得する情報取得ステップを有しており、
前記特性取得ステップは、
前記素子に特性取得用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段の素子に前記特性取得用パルスが入力されたときに出力する電流を電圧に変換するステップと、
前記電圧に変換された信号に基づき、前記送受信手段の素子ごとの送信特性を取得するステップと、を含み、
前記情報取得ステップは、
前記被検体への音響波の送信の際に、前記送信特性の素子ごとの差異を減少させるように、送信用パルスを出力するステップと、
前記送受信手段が、前記送信用パルスに対応する音響波を送信するステップと、
前記送受信手段が、当該送受信手段から送信された音響波が前記被検体で反射した反射波を受信するステップと、
前記送受信手段が受信した反射波に基づき前記被検体内部の被検体情報を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。
A method for controlling a subject information acquisition apparatus, comprising: a transmission / reception means comprising a capacitive transducer including a plurality of elements, wherein the subject information is acquired based on an acoustic wave received by the transmission / reception means,
A characteristic acquisition step of acquiring a transmission characteristic of an element of the transmission / reception means, and an information acquisition step of acquiring subject information from the subject,
The characteristic acquisition step includes:
Outputting a characteristic acquisition pulse to the element;
Converting the current output when the characteristic acquisition pulse is input to the element of the transmission / reception means into a voltage;
Obtaining a transmission characteristic for each element of the transmission / reception means based on the signal converted into the voltage,
The information acquisition step includes
Outputting a transmission pulse so as to reduce the difference between the elements of the transmission characteristics during transmission of the acoustic wave to the subject; and
The transmitting / receiving means transmitting an acoustic wave corresponding to the transmission pulse;
The transmitting / receiving means receiving a reflected wave reflected by the subject from the acoustic wave transmitted from the transmitting / receiving means;
And a step of generating subject information inside the subject based on the reflected wave received by the transmitting / receiving means.
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