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JP2012239496A - 超音波振動子駆動回路及び超音波画像表示装置 - Google Patents

超音波振動子駆動回路及び超音波画像表示装置 Download PDF

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JP2012239496A JP2011109442A JP2011109442A JP2012239496A JP 2012239496 A JP2012239496 A JP 2012239496A JP 2011109442 A JP2011109442 A JP 2011109442A JP 2011109442 A JP2011109442 A JP 2011109442A JP 2012239496 A JP2012239496 A JP 2012239496A
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Abstract

【課題】前記正電圧供給回路及び前記負電圧供給回路における消費電力を抑制することができる超音波振動子駆動回路を提供する。
【解決手段】正電圧供給回路と、負電圧供給回路と、電流流入型グランドクランプ回路と、電流流出型グランドクランプ回路と、を備え、前記電流流入型グランドクランプ回路は、前記出力ラインが正電圧＋Ｖである状態から前記負側パルスを発生させる時刻ｔ３において動作状態になり、前記電流流出型グランドクランプ回路は、前記出力ラインが負電圧である状態から前記正側パルスを発生させる時刻ｔ６において動作状態になることを特徴とする
【選択図】図４

Description

本発明は、超音波振動子駆動回路及び超音波画像表示装置に関する。
超音波振動子駆動回路は、正側電圧パルスと負側電圧パルスとからなるパルスを超音波振動子への出力ラインへ出力して前記超音波振動子を駆動する回路である。このような超音波振動子駆動回路として、例えば特許文献１には、正電圧を前記出力ラインへ供給する正電圧供給回路と、負電圧を前記出力ラインへ供給する負電圧供給回路とを備えた回路が開示されている。この超音波振動子駆動回路では、前記出力ラインが正電圧である状態から負側電圧パルスを発生させる時には前記負電圧供給回路を動作させ、前記出力ラインが負電圧である状態から正側電圧パルスを発生させる時には前記正電圧供給回路を動作させている。
特開２００９−１０１０７２号公報
前記出力ラインが正電圧である状態から負側電圧パルスを発生させる時に前記負電圧供給回路を動作させると、この負電圧供給回路には電流が一定の時間流れて電力が消費される。また、前記出力ラインが負電圧である状態から正側電圧パルスを発生させる時に前記正電圧供給回路を動作させると、この正電圧供給回路には電流が一定の時間流れて電力が消費される。従って、前記正電圧供給回路及び負電圧供給回路における消費電力の抑制が課題である。
上述の課題を解決するためになされた発明は、正側パルスと負側パルスとからなるパルスを超音波振動子への出力ラインへ出力して該超音波振動子を駆動する超音波振動子駆動回路であって、正電圧を前記出力ラインへ供給する正電圧供給回路と、負電圧を前記出力ラインへ供給する負電圧供給回路と、前記出力ラインが正電圧である時に動作して前記出力ラインをグランド電圧にする電流流入型グランドクランプ回路と、前記出力ラインが負電圧である時に動作して前記出力ラインをグランド電圧にする電流流出型グランドクランプ回路と、を備え、前記電流流入型グランドクランプ回路は、前記出力ラインが正電圧である状態から前記負側パルスを発生させる時に動作状態になり、前記電流流出型グランドクランプ回路は、前記出力ラインが負電圧である状態から前記正側パルスを発生させる時に動作状態になることを特徴とする超音波振動子駆動回路である。
上記観点の発明によれば、前記出力ラインが正電圧である状態から負側パルスを発生させる時には、前記負電圧供給回路の代わりに、前記電流流入型グランドクランプ回路が動作する。また、前記出力ラインが負電圧である状態から正側パルスを発生させる時には、前記正電圧供給回路の代わりに、前記電流流出型グランドクランプ回路が動作する。従って、前記正電圧供給回路及び前記負電圧供給回路における消費電力を抑制することができる。
本発明に係る超音波画像表示装置の実施の形態の一例を示すブロック図である。 図１に示す超音波画像表示装置における送受信部を示すブロック図である。 図１に示す超音波画像表示装置における超音波振動子駆動回路を示す回路図である。 図３に示す超音波振動子駆動回路の動作を説明するための図である。 時刻ｔ１から時刻ｔ２までの出力電流及び消費電力を説明するための図である。 時刻ｔ３から時刻ｔ４までの出力電流及び消費電力を説明するための図である。 時刻ｔ４から時刻ｔ５までの出力電流及び消費電力を説明するための図である。 時刻ｔ６から時刻ｔ７までの出力電流及び消費電力を説明するための図である。 時刻ｔ７から時刻ｔ８までの出力電流及び消費電力を説明するための図である。 従来の超音波振動子駆動回路の動作を説明するための図である。 従来の超音波振動子駆動回路における時刻ｔ３から時刻ｔ４までの出力電流及び消費電力を説明するための図である。 従来の超音波振動子駆動回路における時刻ｔ６から時刻ｔ７までの出力電流及び消費電力を説明するための図である。 第一実施形態の第一変形例における超音波振動子駆動回路の動作を説明するための図である。 第一実施形態の第二変形例における超音波振動子駆動回路を示す回路図である。 図１４に示すフィードバック部の構成を示す図である。 第一実施形態の第二変形例における超音波振動子駆動回路の動作を説明するための図である。 第二実施形態における超音波振動子駆動回路の動作を説明するための図である。 第二実施形態の超音波振動子駆動回路において、時刻ｔ３から時刻ｔ４までにおける電流の流れを説明するための図である。 第二実施形態の超音波振動子駆動回路において、時刻ｔ６から時刻ｔ７までにおける電流の流れを説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
（第一実施形態）
先ず、第一実施形態について図１〜図９に基づいて説明する。図１に示すように、超音波画像表示装置１００は、超音波プローブ１０１、送受信部１０２、エコーデータ処理部１０３、表示制御部１０４、表示部１０５、操作部１０６及び制御部１０７を有している。
前記超音波プローブ１０１には、超音波の送受信を行なう超音波振動子１０１ａが複数設けられている。
前記送受信部１０２は、図２に示すように送信部１０２１及び受信部１０２２を有している。前記送信部１０２１は、所定の走査条件で超音波を送信するための電気信号を、前記制御部１０７からの制御信号に基づいて前記超音波プローブ１０１に供給する。前記送信部１０２１は、前記超音波振動子１０１ａを駆動して超音波を送信させるための電気信号を供給する超音波振動子駆動回路１を有する（図２では図示省略。図３参照）。この超音波振動子駆動回路１については、後述する。
前記受信部１０２２は、前記超音波プローブ２で受信したエコー信号について、Ａ／Ｄ変換、整相加算処理等の信号処理を行ない、得られたエコーデータを前記エコーデータ処理部１０３へ出力する。
前記エコーデータ処理部１０３は、前記送受信部１０２から入力されたエコーデータに対し、超音波画像を作成するための処理を行なう。例えば、前記エコーデータ処理部１０３は、対数圧縮処理及び包絡線検波処理等のＢモード処理や、直交検波処理及びフィルタ処理等のドプラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）処理などを行なう。
前記表示制御部１０４は、前記エコーデータ処理部１０３で得られたデータを、スキャンコンバータ（ｓｃａｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によって走査変換して、超音波画像データを作成する。そして、前記表示制御部１０４は、前記超音波画像データに基づく超音波画像を前記表示部１０５に表示させる。
前記表示部１０５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などで構成される。前記操作部１０６は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード及びポインティングデバイス（図示省略）などを含んで構成されている。
前記制御部１０７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有して構成される。この制御部１０７は、図示しない記憶部に記憶された制御プログラムを読み出し、前記超音波画像表示装置１００の各部における機能を実行させる。
次に、前記超音波振動子駆動回路１について図３に基づいて説明する。前記超音波振動子駆動回路１は、前記超音波振動子１０１ａ毎に設けられている（図３では一つのみ図示）。前記超音波振動子駆動回路１は、前記超音波振動子１０１ａと接続された出力ラインＯに、前記超音波振動子１０１ａを駆動させる電気信号を出力する。本例では、この電気信号は、正側電圧パルスと負側電圧パルスとからなる電圧パルスであるものとして説明する。
前記超音波振動子駆動回路１は、正電圧供給回路２、負電圧供給回路３、電流流入型グランドクランプ回路４、電流流出型グランドクランプ回路５を有している。これら正電圧供給回路２、負電圧供給回路３、電流流入型グランドクランプ回路４、電流流出型グランドクランプ回路５は、前記出力ラインＯと接続されている。
ちなみに、前記超音波振動子１０１ａは、コンデンサと抵抗とが並列接続された回路と等価である。
前記正電圧供給回路２は、正の電源電圧＋ＨＶに基づいて、正電圧を前記出力ラインＯへ供給する回路であり、第一トランジスタ（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｔｒ１と、この第一トランジスタＴｒ１及び前記出力ラインＯの間に設けられた第一ダイオード（ｄｉｏｄｅ）Ｄ１とを有している。この第一ダイオードＤ１は前記第一トランジスタＴｒ１から前記出力ラインＯへ電流を流す向きに設けられている。
前記第一トランジスタＴｒ１は、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ-Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。前記第一トランジスタＴｒ１は、ソース側に前記正の電圧＋ＨＶを供給する電源が接続され、ドレイン側に前記第一ダイオードＤ１及び出力ラインＯが接続されている。また、前記第一トランジスタＴｒ１のゲートには、この第一トランジスタＴｒ１をオンオフするドライブ信号を出力する第一ドライバ回路６が接続されている。前記正電圧供給回路２は、前記第一トランジスタＴｒ１がオン状態の時に、動作状態となって正電圧を前記出力ラインＯへ供給する。
前記正電圧供給回路２は、本発明における正電圧供給回路の実施の形態の一例である。また、前記第一トランジスタＴｒ１は、本発明における第一トランジスタの実施の形態の一例である。さらに、前記第一ドライバ回路６は、本発明における第一ドライバ回路の実施の形態の一例である。
前記負電圧供給回路３は、負の電圧−ＨＶに基づいて、負電圧を前記出力ラインＯへ供給する回路であり、第二トランジスタＴｒ２と、この第二トランジスタＴｒ２及び前記出力ラインＯの間に設けられた第二ダイオードＤ２とを有している。この第二ダイオードＤ２は、前記出力ラインＯから前記第二トランジスタＴｒ２へ電流を流す向きに設けられている。
前記第二トランジスタＴｒ２は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。前記第二トランジスタＴｒ２は、ソース側に前記負の電圧−ＨＶを供給する電源が接続され、ドレイン側に前記第二ダイオードＤ２及び出力ラインＯが接続されている。また、前記第二トランジスタＴｒ２のゲートには、この第二トランジスタＴｒ２をオンオフするドライブ信号を出力する第二ドライバ回路７が接続されている。前記負電圧供給回路３は、前記第二トランジスタＴｒ２がオン状態の時に、動作状態となって負電圧を前記出力ラインＯへ供給する。
前記負電圧供給回路３は、本発明における負電圧供給回路の実施の形態の一例である。また、前記第二トランジスタＴｒ２は、本発明における第二トランジスタの実施の形態の一例である。さらに、前記第二ドライバ回路７は、本発明における第二ドライバ回路の実施の形態の一例である。
前記電流流入型グランドクランプ回路４は、第三トランジスタＴｒ３と、この第三トランジスタＴｒ３及び前記出力ラインＯの間に設けられた第三ダイオードＤ３とを有している。この第三ダイオードＤ３は、前記出力ラインＯから前記第三トランジスタＴｒ３へ電流を流す向きに設けられている。前記電流流入型グランドクランプ回路４は、前記第三トランジスタＴｒ３がオン状態の時に動作状態となって前記出力ラインＯから電流が流入する回路であり、正電圧の前記出力ラインＯをグランド電圧にする回路である。
前記第三トランジスタＴｒ３は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。前記第三トランジスタＴｒ３は、ドレイン側に前記第三ダイオードＤ３及び出力ラインＯが接続され、ソース側がグランドと接続されている。また、前記第三トランジスタＴｒ３のゲートには、この第三トランジスタＴｒ３をオンオフするドライブ信号を出力する第三ドライバ回路８が接続されている。
前記電流流入型グランドクランプ回路４は、本発明における電流流入型グランドクランプ回路の実施の形態の一例である。また、前記第三トランジスタＴｒ３は、本発明における第三トランジスタの実施の形態の一例である。さらに、前記第三ドライバ回路８は、本発明における第三ドライバ回路の実施の形態の一例である。
前記電流流出型グランドクランプ回路５は、第四トランジスタＴｒ４と、この第四トランジスタＴｒ４及び前記出力ラインＯの間に設けられた第四ダイオードＤ４とを有している。この第四ダイオードＤ４は、前記第四トランジスタＴｒ４から前記出力ラインＯへ電流を流す向きに設けられている。前記電流流出型グランドクランプ回路５は、前記第四トランジスタＴｒ４がオン状態の時に動作状態となって前記出力ラインＯへ電流が流出する回路であり、負電圧の前記出力ラインＯをグランド電圧にする回路である。
前記第四トランジスタＴｒ４は、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。前記第四トランジスタＴｒ４は、ドレイン側に前記第四ダイオードＤ４及び出力ラインＯが接続され、ソース側がグランドと接続されている。また、前記第四トランジスタＴｒ４のゲートには、この第四トランジスタＴｒ４をオンオフするドライブ信号を出力する第四ドライバ回路９が接続されている。
前記電流流入型グランドクランプ回路４は、本発明における電流流入型グランドクランプ回路の実施の形態の一例である。また、前記第四トランジスタＴｒ４は、本発明における第四トランジスタの実施の形態の一例である。さらに、前記第四ドライバ回路９は、本発明におけるドライバ回路の実施の形態の一例である。
さて、前記超音波振動子駆動回路１の動作について図４に基づいて説明する。先ず、時刻ｔ１において、前記第一トランジスタＴｒ１がオフ状態からオン状態になり、前記第三トランジスタＴｒ３がオン状態からオフ状態になる。この時、前記第二トランジスタＴｒ２はオフ状態のままであり、前記第四トランジスタＴｒ４はオン状態のままである。
前記第一トランジスタＴｒ１がオン状態に変わると、前記出力ラインＯの出力電圧Ｖｏは、グランド電圧Ｖｇから上昇する。そして、前記時刻ｔ１から所定時間経過して時刻ｔ２になると、前記出力電圧Ｖｏは正電圧＋Ｖまで上昇し、以降この正電圧＋Ｖで安定する。
次に、時刻ｔ２から所定時間経過後の時刻ｔ３において、前記第一トランジスタＴｒ１がオン状態からオフ状態になるとともに、前記第三トランジスタＴｒ３がオフ状態からオン状態になる。また、この時刻ｔ３において、前記第四トランジスタＴｒ４がオン状態からオフ状態になる。
時刻ｔ３において前記第三トランジスタＴｒ３がオン状態に変わることにより、前記出力電圧Ｖｏは、前記正電圧＋Ｖから下降し始める。そして、前記出力電圧Ｖｏがグランド電圧Ｖｇになるタイミングである時刻ｔ４において、前記第二トランジスタＴｒ２がオフ状態からオン状態になる。これにより、前記出力電圧Ｖｏは負になり、時刻ｔ５で負電圧−Ｖになる。
前記第二トランジスタＴｒ２がオフ状態からオン状態になるタイミングである時刻ｔ４は、前記第三トランジスタＴｒ３がオフ状態からオン状態になってから所定の遅延時間ｄｔが経過した時である。この遅延時間ｄｔとして、前記出力ラインＯがグランド電圧Ｖｇになるまでの時間が予め設定されている。
ここで、時刻ｔ３は、前記出力ラインＯが正電圧である状態から負側パルスを発生させる時に該当する。
前記出力電圧Ｖｏは、時刻ｔ５で負電圧−Ｖになると安定する。そして、時刻ｔ５から所定時間経過して時刻ｔ６になると、前記第二トランジスタＴｒ２がオン状態からオフ状態になるとともに、前記第四トランジスタＴｒ４がオフ状態からオン状態になる。また、この時刻ｔ６において、前記第三トランジスタＴｒ３がオン状態からオフ状態になる。
時刻ｔ６において前記第四トランジスタＴｒ４がオン状態に変わることにより、前記出力電圧Ｖｏは、前記負電圧−Ｖから上昇し始める。そして、前記出力電圧Ｖｏがグランド電圧Ｖｇになるタイミングである時刻ｔ７において、前記第一トランジスタＴｒ１がオフ状態からオン状態になる。これにより、前記出力電圧Ｖｏは正になり、時刻ｔ８で再び正電圧＋Ｖになる。
前記第一トランジスタＴｒ１がオフ状態からオン状態になるタイミングである時刻ｔ７は、前記第四トランジスタＴｒ４がオフ状態からオン状態になってから所定の遅延時間ｄｔが経過した時である。この遅延時間ｄｔとして、前記出力ラインＯがグランド電圧Ｖｇになるまでの時間が予め設定されている。
ここで、時刻ｔ６は、前記出力ラインＯが負電圧である状態から正側パルスを発生させる時に該当する。
時刻ｔ８から所定時間経過後の時刻ｔ９では、再び前記第一トランジスタＴｒ１がオン状態からオフ状態になるとともに、前記第三トランジスタＴｒ３がオフ状態からオン状態になる。また、この時刻ｔ９において、前記第四トランジスタＴｒ４がオン状態からオフ状態になる。
前記超音波振動子駆動回路１が以上の動作を繰り返すことにより、正側パルスと負側パルスとからなるパルスが前記出力ラインＯへ出力され、前記超音波振動子１０１ａが駆動する。ここでは、前記パルスは電圧パルスであり、正側パルスは正側電圧パルス、負側パルスは負側電圧パルスである。
前記出力ラインＯの出力電流Ｉｏ及び電力Ｗの消費について、図５〜図９に基づいて説明する。前記出力電流Ｉｏは、前記出力ラインＯにおいて、前記電流流入型グランドクランプ回路４が接続された箇所及び前記電流流出型グランドクランプ回路５が接続された箇所よりも前記超音波振動子１０１ａ側の部分を流れる電流であるものとする。
なお、図５〜図９において、前記第一トランジスタＴｒ１〜前記第四トランジスタＴｒは、単純化してスイッチで図示されている。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、図５に示すように、前記正電圧供給回路２に電流ｉ１が流れて、出力電流Ｉｏとして電流＋Ｉが流れる。この時、前記正電圧供給回路２において電力Ｗが消費される（図４参照）。
時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間は、図６に示すように、前記電流流入型グランドクランプ回路４に電流ｉ３が流れて出力電流Ｉｏとして電流−Ｉが流れる。この時、前記第二トランジスタＴｒ２はオフ状態なので前記負電圧供給回路３には電流が流れず、この負電圧供給回路３においての電力消費はない。
時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間は、図７に示すように、前記負電圧供給回路３に電流ｉ２が流れて出力電流Ｉｏとして電流−Ｉが流れる。この時、前記負電圧供給回路３において電力Ｗが消費される。
時刻ｔ６から時刻ｔ７までの間は、図８に示すように、前記電流流出型グランドクランプ回路５に電流ｉ４が流れて出力電流Ｉｏとして電流＋Ｉが流れる。この時、前記第一トランジスタＴｒ１はオフ状態なので前記正電圧供給回路２には電流が流れず、この正電圧供給回路２においての電力消費はない。
時刻ｔ７から時刻ｔ８までの間は、図９に示すように、前記正電圧供給回路２に電流ｉ１が流れて出力電流Ｉｏとして電流＋Ｉが流れる。この時、前記正電圧供給回路２において電力Ｗが消費される。
ちなみに、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間及び時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間は、前記超音波振動子１０１ａの抵抗成分に電流が流れ、この電流の分だけ前記正電圧供給回路２及び前記負電圧供給回路３に電流が流れて電力が消費される。
ここで、本例の超音波振動子駆動回路１によって従来よりも消費電力が抑制できることを説明するために、従来の超音波振動子駆動回路の動作を図１０に基づいて説明する。従来の超音波振動子駆動回路は、図３と同じ構成を有するものとする。
ここでは、本例の超音波振動子駆動回路１の動作と異なる点についてのみ説明する。先ず、時刻ｔ１においては、前記トランジスタＴｒ４がオン状態からオフ状態になる他は、本例の超音波振動子駆動回路１と同様の動作である。前記トランジスタＴｒ３及び前記トランジスタＴｒ４は、前記時刻ｔ１からオフ状態が継続し、前記出力電圧Ｖｏをグランド電圧Ｖｇにするタイミングである時刻ｔ１０でオン状態に変わる。
時刻ｔ３では、前記第一トランジスタＴｒ１がオン状態からオフ状態になるとともに、前記第二トランジスタＴｒ２がオフ状態からオン状態になる。また、時刻ｔ６において前記第二トランジスタＴｒ２がオン状態からオフ状態になるとともに、前記第一トランジスタＴｒ１がオフ状態からオン状態になる。
なお、図１０において、二点鎖線は本例の超音波振動子駆動回路１における動作を示している。
このような動作をする従来の超音波振動子駆動回路１′における出力ラインＯ′の出力電流Ｉｏ及び電力Ｗの消費について、特に本例との比較点を図１１及び図１２に基づいて説明する。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間は、図１１に示すように、前記負電圧供給回路３に電流ｉ２が流れて出力電流Ｉｏとして電流−Ｉが流れる。この時、前記負電圧供給回路３において電力Ｗが消費される。
時刻ｔ６から時刻ｔ７までの間は、図１２に示すように、前記正電圧供給回路２に電流ｉ１が流れて出力電流Ｉｏとして電流＋Ｉが流れる。この時、前記正電圧供給回路２において電力Ｗが消費される。
一方、本例の超音波振動子駆動回路１では、前記出力ラインＯが正電圧である状態から負側パルスを発生させる時である時刻ｔ３において前記第三トランジスタＴｒ３がオン状態になり、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの遅延時間ｄｔの間においては、前記負電圧供給回路３の代わりに前記電流流入型グランドクランプ回路３が動作状態になる。また、前記出力ラインＯが負電圧である状態から正側パルスを発生させる時である時刻ｔ６において前記第四トランジスタＴｒ４がオン状態になり、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの遅延時間ｄｔの間においては、前記正電圧供給回路２の代わりに前記電流流出型グランドクランプ回路４が動作する。従って、本例の超音波振動子駆動回路１では、時刻ｔ３〜時刻ｔ４及び時刻ｔ６〜時刻ｔ７の間において、前記正電圧供給回路２及び前記負電圧供給回路３における電力消費はないので（図１０の二点鎖線）、その分だけ前記正電圧供給回路２及び前記負電圧供給回路３における電力消費を従来よりも抑制することができる。
次に、第一実施形態の変形例について説明する。先ず、第一変形例について図１３に基づいて説明する。前記第三トランジスタＴｒ３は、時刻ｔ６までオン状態でなくてもよく、少なくとも時刻ｔ４まで、すなわち正電圧の前記出力ラインＯがグランド電圧Ｖｇになるまでオン状態であればよい。また、前記第四トランジスタＴｒ４は、時刻ｔ９までオン状態でなくてもよく、少なくとも時刻ｔ７まで、すなわち負電圧の前記出力ラインＯがグランド電圧Ｖｇになるまでオン状態であればよい。
また、前記トランジスタＴｒ４は、時刻ｔ１でオン状態からオフ状態になってもよい。
次に、第二変形例について説明する。この第二変形例では、前記遅延時間ｄｔは予め設定されておらず、前記出力電圧Ｖｏに基づいて定まる。具体的には、図１４に示すように、第二変形例の超音波振動子駆動回路１′は、フィードバック部１０を備えている。このフィードバック部１０の入力側は、前記出力ラインＯと接続されている。また、前記フィードバック部１０の出力側は、前記第一ドライバ回路６及び前記第二ドライバ回路７と接続されている。
前記フィードバック部１０は、図１５に示すウィンドコンパレータＷｉで構成されている。このウィンドコンパレータＷｉには、前記出力ラインＯの出力電圧Ｖｏが入力される。前記ウィンドコンパレータＷｉは、前記出力電圧Ｖｏと正の閾値電圧＋Ｖｔｈ及び負の閾値電圧−Ｖｔｈとを比較して前記第一ドライバ回路６及び前記第二ドライバ回路７に信号を出力する。
前記負の閾値電圧−Ｖｔｈ以上前記正の閾値電圧＋Ｖｔｈ以下の範囲は、グランド電圧Ｖｇを含み、本発明における所定の範囲の電圧の実施の形態の一例である。
図１６に基づいて第二変形例の作用を説明する。ここでは、前記第一トランジスタＴｒ１及び前記第二トランジスタＴｒ２の作用について上述の実施形態と異なる点を説明する。前記第三トランジスタＴｒ３及び前記第四トランジスタＴｒ４については上述の実施形態と同一の動作であり、説明を省略する。
時刻ｔ３において前記出力電圧Ｖｏが正電圧＋Ｖから下降し始め、時刻ｔ４′において前記正の閾値電圧＋Ｖｔｈになると、前記フィードバック部１０は、前記第二ドライバ回路７に前記第二トランジスタＴｒ２をオン状態にさせる信号を出力する。これにより、前記第二トランジスタＴｒ２がオンになる。このように前記出力電圧Ｖｏが、正の電圧＋Ｖからグランド電圧Ｖｇに近づいた時に前記第二トランジスタＴｒ２がオフ状態からオン状態になるので、前記出力電圧Ｖｏが負電圧になる。
また、時刻ｔ６において前記出力電圧Ｖｏが負電圧−Ｖから上昇し始め、時刻ｔ７′において前記負の閾値電圧−Ｖｔｈになると、前記フィードバック部１０は、前記第一ドライバ回路６に前記第一トランジスタＴｒ１をオン状態にさせる信号を出力する。これにより、前記第一トランジスタＴｒ１がオンになる。このように前記出力電圧Ｖｏが負の電圧−Ｖからグランド電圧Ｖｇに近づいた時に前記第一トランジスタＴｒ１がオフ状態からオン状態になるので、前記出力電圧Ｖｏが正電圧になる。
この第二変形例においても、前記遅延時間ｄｔとして、時刻ｔ３から時刻ｔ４′までの時間又は時刻ｔ６から時刻ｔ７′までの時間が確保され、従来よりも電力消費を抑制することができる。
（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態の超音波振動子駆動回路１は図４と同一の構成であり、以下第一実施形態と異なる動作について説明する。
本例の超音波振動子駆動回路１では、図１７に示すように、時刻ｔ３において前記二トランジスタＴｒ２がオフ状態からオン状態になる。また、時刻ｔ６において前記第一トランジスタＴｒ１がオフ状態からオン状態になる。すなわち、本例では前記遅延時間ｄｔがない。
本例の超音波振動子駆動回路１では、第一実施形態とは異なり、前記第三トランジスタＴｒ３がオフ状態からオン状態になった時に、前記第二トランジスタＴｒ２がオフ状態からオン状態になっている。また、前記第四トランジスタＴｒ４がオフ状態からオン状態になった時に、前記第一トランジスタＴｒ１がオフ状態からオン状態になっている。このような本例の超音波振動子駆動回路１であっても、従来よりも消費電力の抑制を図ることができる。以下電力Ｗの消費について図１８及び図１９に基づいて説明する。
時刻ｔ３で前記第二トランジスタＴｒ２及び前記第第三トランジスタＴｒ３がオン状態になると、図１８に示すように前記負電圧供給回路３に電流ｉ２′が流れ、前記電流流入型グランドクランプ回路４に電流ｉ３′が流れて前記出力電流Ｉｏとして電流−Ｉが流れる。
ここで、従来の超音波振動子駆動回路１′では、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間において、図１１に示すように前記負電圧供給回路３に電流ｉ２が流れるものの前記電流流入型グランドクランプ回路４には電流は流れない。一方、本例の超音波振動子駆動回路１では、前記電流流入型グランドクランプ回路４にも電流ｉ３′が流れて出力電流Ｉｏが分流されるので、電流ｉ２′は電流ｉ２よりも小さくなる（ｉ２′＜ｉ２）。
また、時刻ｔ６で前記第一トランジスタＴｒ１及び前記第四トランジスタＴｒ４がオン状態になると、図１９に示すように前記正電圧供給回路２に電流ｉ１′が流れ、前記電流流出型グランドクランプ回路５に電流ｉ４′が流れて前記出力電流Ｉｏとして電流＋Ｉが流れる。
従来の超音波振動子駆動回路１′では、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの間において、図１２に示すように前記正電圧供給回路２に電流ｉ１が流れるものの前記電流流出型グランドクランプ回路５には電流は流れない。一方、本例の超音波振動子駆動回路１では、出力電流Ｉｏの大きさが従来の超音波振動子駆動回路１′と変わらないので、前記電流流出型グランドクランプ回路５に流れる電流ｉ４′の分だけ、電流ｉ１′は電流ｉ１よりも小さくなる（ｉ１′＜ｉ１）。
このように、本例の超音波振動子駆動回路１によれば、時刻ｔ３〜時刻ｔ４及び時刻ｔ６〜時刻ｔ７の間において、前記正電圧供給回路２及び前記負電圧供給回路３を流れる電流を従来よりも少なくすることができるので、従来よりも前記正電圧供給回路２及び前記負電圧供給回路３における電力消費を抑制することができる。
以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、前記超音波振動子駆動回路１，１′は、前記超音波プローブ１０１内に設けられていてもよい。
１，１′ 超音波振動子駆動回路
２ 正電圧供給回路
３ 負電圧供給回路
４ 電流流入型グランドクランプ回路
５ 電流流出型グランドクランプ回路
６ 第一ドライバ回路
７ 第二ドライバ回路
８ 第三ドライバ回路
９ 第四ドライバ回路
Ｏ 出力ライン
Ｔｒ１ 第一トランジスタ
Ｔｒ２ 第二トランジスタ
Ｔｒ３ 第三トランジスタ
Ｔｒ４ 第四トランジスタ

Claims (20)

  1. 正側パルスと負側パルスとからなるパルスを超音波振動子への出力ラインへ出力して該超音波振動子を駆動する超音波振動子駆動回路であって、
    正電圧を前記出力ラインへ供給する正電圧供給回路と、
    負電圧を前記出力ラインへ供給する負電圧供給回路と、
    前記出力ラインが正電圧である時に動作して前記出力ラインをグランド電圧にする電流流入型グランドクランプ回路と、
    前記出力ラインが負電圧である時に動作して前記出力ラインをグランド電圧にする電流流出型グランドクランプ回路と、
    を備え、
    前記電流流入型グランドクランプ回路は、前記出力ラインが正電圧である状態から前記負側パルスを発生させる時に動作状態になり、
    前記電流流出型グランドクランプ回路は、前記出力ラインが負電圧である状態から前記正側パルスを発生させる時に動作状態になる
    ことを特徴とする超音波振動子駆動回路。
  2. 前記電流流入型グランドクランプ回路は、正電圧の前記出力ラインが少なくともグランド電圧になるまで動作し、前記電流流出型グランドクランプ回路は、負電圧の前記出力ラインが少なくともグランド電圧になるまで動作することを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子駆動回路。
  3. 前記正電圧供給回路は、前記電流流出型グランドクランプ回路の動作開始時点から所定の遅延時間で動作開始し、前記負電圧供給回路は、前記電流流入型グランドクランプ回路の動作開始時点から所定の遅延時間で動作開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波振動子駆動回路。
  4. 前記遅延時間は予め設定されたものであることを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子駆動回路。
  5. 前記遅延時間は、前記電流流出型グランドクランプ回路の動作開始時点又は前記電流流入型グランドクランプ回路の動作開始時点から、前記出力ラインがグランド電圧になるまでの時間であることを特徴とする請求項４に記載の超音波振動子駆動回路。
  6. 前記遅延時間は、前記出力ラインの電圧に基づいて定まることを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子駆動回路。
  7. 前記遅延時間は、前記電流流出型グランドクランプ回路の動作開始時点又は前記電流流入型グランドクランプ回路の動作開始時点から、前記出力ラインの電圧がグランド電圧を含んで設定された所定の範囲の電圧になった時までの時間であることを特徴とする請求項６に記載の超音波振動子駆動回路。
  8. 前記正電圧供給回路は、前記電流流出型グランドクランプ回路の動作開始と同時に動作開始し、前記負電圧供給回路は、前記電流流入型グランドクランプ回路の動作開始と同時に動作開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波振動子駆動回路。
  9. 前記正電圧供給回路は、前記出力ラインへの正電圧の供給をオンオフする第一トランジスタを含んでなる請求項１〜８に記載の超音波振動子駆動回路。
  10. 前記電流流入型グランドクランプ回路の動作開始タイミングは、前記第一トランジスタがオン状態からオフ状態になった時であることを特徴とする請求項９に記載の超音波振動子駆動回路。
  11. 前記第一トランジスタをドライブする第一ドライバ回路を備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載の超音波振動子駆動回路。
  12. 前記負電圧供給回路は、前記出力ラインへの負電圧の供給をオンオフする第二トランジスタを含んでなる請求項１〜１１のいずれか一項に記載の超音波振動子駆動回路。
  13. 前記電流流出型グランドクランプ回路の動作開始タイミングは、前記第二トランジスタがオン状態からオフ状態になった時であることを特徴とする請求項１２に記載の超音波振動子駆動回路。
  14. 前記第二トランジスタをドライブする第二ドライバ回路を備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の超音波振動子駆動回路。
  15. 前記電流流入型グランドクランプ回路は、前記出力ラインとグランドとの間に接続された第三トランジスタを含んでなり、該第三トランジスタがオン状態の時に、前記出力ラインから電流が流入することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の超音波振動子駆動回路。
  16. 前記第三トランジスタをドライブする第三ドライバ回路を備えることを特徴とする請求項１５に記載の超音波振動子駆動回路。
  17. 前記電流流出型グランドクランプ回路は、前記出力ラインとグランドとの間に接続された第四トランジスタを含んでなり、該第四トランジスタがオン状態の時に、前記出力ラインへ電流を流出することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の超音波振動子駆動回路。
  18. 前記第四トランジスタをドライブする第四ドライバ回路を備えることを特徴とする請求項１７に記載の超音波振動子駆動回路。
  19. 前記パルスは電圧パルスであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の超音波振動子駆動回路。
  20. 請求項１〜１９のいずれか一項に記載の超音波振動子駆動回路を有することを特徴とする超音波画像表示装置。
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