超音波診断装置
【課題】迅速に動く組織や臓器の動画像をリアルタイムで好適に表示できると共に、低消費電力化を達成することが可能な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】この超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から伝播した超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、複数の駆動信号を超音波探触子に供給すると共に、超音波探触子から出力される複数の受信信号を処理することにより、超音波画像を表す画像信号を生成する画像生成手段と、インパルス駆動方式のディスプレイを含み、画像生成手段によって生成される画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部とを具備する。
【解決手段】この超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から伝播した超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、複数の駆動信号を超音波探触子に供給すると共に、超音波探触子から出力される複数の受信信号を処理することにより、超音波画像を表す画像信号を生成する画像生成手段と、インパルス駆動方式のディスプレイを含み、画像生成手段によって生成される画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（radio isotope）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
【０００３】
一般に、超音波診断装置においては、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子（プローブ）が用いられる。このような超音波探触子を用いて、複数の超音波を合波することにより形成される超音波ビームによって被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信して受信フォーカス処理を行うことにより、超音波エコーの強度に基づいて、被検体内に存在する構造物（例えば、内臓や病変組織等）に関する画像情報が得られ、超音波画像が表示部に表示される。
【０００４】
ところで、近年、超音波診断装置においては、迅速に動く組織や臓器の動画像をリアルタイムで好適に表示できる性能が求められている。また、ポータブル型の超音波診断装置においては、バッテリー駆動が行われるので、低消費電力化が求められている。
【０００５】
関連する技術として、特許文献１には、迅速に動く組織や臓器を好適に表示するのに適した応答時間を有する画像ディスプレイを有する超音波画像装置が開示されている。この超音波画像装置は、装置本体、前記装置本体に連結する超音波スキャンヘッド、及び、前記装置本体に連結する有機発光ダイオードディスプレイを有する。このディスプレイは、好適な応答時間、コントラスト比、及び、視角で超音波画像を表示することができる表示画面を有する。
【０００６】
また、特許文献２には、構造の大型化・複雑化を抑制しつつ、動画ぼやけ等に起因する画質劣化を抑制することが可能な表示装置が開示されている。この表示装置は、ドレイン線とゲート線がマトリクス状に形成された表示素子アレイと、画像に応じた階調電圧を前記表示素子へ供給するドレインドライバと、前記階調電圧を供給するための前記表示素子のラインを走査するゲートドライバと、前記画像の１フレーム期間分の画像データにブランキングデータを挿入するデータ制御回路と、任意の前記表示素子に前記１フレーム期間内に前記画像データと前記ブランキングデータとが表示されるように、前記表示素子のラインを走査するためのクロックを生成するタイミング制御回路とを備えている。
【特許文献１】特表２００５−５１２６４９号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開２００３−６６９１８号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、迅速に動く組織や臓器の動画像をリアルタイムで好適に表示できると共に、低消費電力化を達成することが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から伝播した超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、複数の駆動信号を超音波探触子に供給すると共に、超音波探触子から出力される複数の受信信号を処理することにより、超音波画像を表す画像信号を生成する画像生成手段と、インパルス駆動方式のディスプレイを含み、画像生成手段によって生成される画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部とを具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インパルス駆動方式のディスプレイを用いることにより、迅速に動く組織や臓器の動画像をリアルタイムで好適に表示できると共に、低消費電力化を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波探触子１０と、走査制御部１１と、送信遅延パターン記憶部１２と、送信制御部１３と、駆動信号発生部１４と、受信信号処理部２１と、受信遅延パターン記憶部２２と、受信制御部２３と、メモリ２４と、Ｂモード画像信号生成部２５と、表示部３０と、操作卓４１と、制御部４２と、格納部４３とを有している。ここで、走査制御部１１〜Ｂモード画像信号生成部２５は、画像生成手段を構成している。
【００１１】
超音波探触子１０は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでも良いし、電子ラジアルスキャン方式、メカニカルラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでも良い。超音波探触子１０は、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ１０ａを備えている。それらの超音波トランスデューサ１０ａは、印加される駆動信号に基づいて超音波を送信すると共に、伝搬する超音波エコーを受信して受信信号を出力する。
【００１２】
各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成される。そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、それらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１３】
走査制御部１１は、超音波ビームの送信方向及び超音波エコーの受信方向を順次設定する。超音波ビームによる被検体の走査は、電子的に行われても良いし、メカニカルに行われても良い。送信遅延パターン記憶部１２は、超音波ビームを形成する際に用いられる複数の送信遅延パターンを記憶している。送信制御部１３は、走査制御部１１において設定された送信方向に応じて、送信遅延パターン記憶部１２に記憶されている複数の遅延パターンの中から１つのパターンを選択し、そのパターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０ａの駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。あるいは、送信制御部１３は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように遅延時間を設定しても良い。
【００１４】
駆動信号発生部１４は、例えば、複数の超音波トランスデューサ１０ａに対応する複数のパルサによって構成されている。駆動信号発生部１４は、送信制御部１３によって設定された遅延時間に従って、複数の超音波トランスデューサ１０ａから送信される超音波が超音波ビームを形成するように複数の駆動信号を超音波探触子１０に供給し、又は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように複数の駆動信号を超音波探触子１０に供給する。
【００１５】
受信信号処理部２１は、複数の超音波トランスデューサ１０ａに対応して、複数の増幅器（プリアンプ）２１ａと、複数のＡ／Ｄ変換器２１ｂとを含んでいる。超音波トランスデューサ１０ａから出力される受信信号は、増幅器２１ａにおいて増幅され、増幅器２１ａから出力されるアナログの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２１ｂによってディジタルの受信信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２１ｂは、ディジタルの受信信号を、受信制御部２３に出力する。
【００１６】
受信遅延パターン記憶部２２は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理を行う際に用いられる複数の受信遅延パターンを記憶している。受信制御部２３は、走査制御部１１において設定された受信方向に基づいて、受信遅延パターン記憶部２２に記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つを選択し、その受信遅延パターンに基づいて、複数の受信信号に遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成される。さらに、受信制御部２３は、生成された音線信号に対して包絡線検波処理を施す。
【００１７】
受信制御部２３によって生成される音線信号は、メモリ２４に供給されると共に、Ｂモード画像信号生成部２５に供給される。Ｂモード画像信号生成部２５は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部２５ａと、ＤＳＣ（digital scan converter：ディジタル・スキャン・コンバータ）２５ｂとを含んでおり、受信制御部２３から供給される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。また、フリーズモードにおいては、メモリ２４に格納されている音線信号に基づいて、Ｂモード画像信号が生成される。
【００１８】
ＳＴＣ部２５ａは、受信制御部２３又はメモリ２４から供給される音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣ２５ｂは、ＳＴＣ部２５ａによって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
【００１９】
表示部３０は、インパルス駆動方式のディスプレイを含んでおり、Ｂモード画像信号生成部２５によって生成されるＢモード画像信号に基づいて超音波画像を表示する。さらに、上記ディスプレイにおいて、１フィールド期間中におけるブランキング期間の長さが可変であることが望ましい。
【００２０】
制御部４２は、操作卓４１を用いたオペレータの操作に従って、走査制御部１１、メモリ２４、Ｂモード画像信号生成部２５，表示部３０等を制御する。本実施形態においては、走査制御部１１、送信制御部１３、受信制御部２３、Ｂモード画像信号生成部２５、及び、制御部４２が、ＣＰＵとソフトウェア（プログラム）によって構成されるが、これらをディジタル回路やアナログ回路で構成しても良い。上記のソフトウェア（プログラム）は、格納部４３に格納される。格納部４３における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。
【００２１】
次に、表示部３０において用いられるディスプレイの例として、アクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイについて、図２〜図５を参照しながら詳しく説明する。
図２は、有機ＥＬディスプレイの構造を模式的に示す断面図である。ガラス等の透明基板３１上には、不純物の侵入を防止するための絶縁膜３２を介して、複数の配線電極３３ａ及び３３ｂ、複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３４ａ−３４ｃ、保持容量等が形成されている。さらに、配線等を覆うように層間絶縁膜及び平坦化膜を含む絶縁膜３５が形成され、その上に画素毎に透明電極３６及び有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子３７が形成され、さらにその上に共通電極３８が形成されている。有機ＥＬ素子３７は、正孔輸送層、発光層、及び、電子輸送層を含んでいる。透明電極３６は、有機ＥＬ素子３７の陽極として機能し、共通電極３８は、有機ＥＬ素子３７の陰極として機能する。共通電極３８の上方には、封止ガラス３９が設けられている。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。表示部は、有機ＥＬディスプレイ３００と、有機ＥＬディスプレイ３００の１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するブランキング期間調整回路３１０とを含んでいる。
【００２３】
有機ＥＬディスプレイ３００は、各列のドレイン線Ｙｊを駆動するドレイン線駆動回路３０１と、各行（ライン）のゲート線Ｘｉを駆動する走査ライン用ゲート線駆動回路３０２と、各行の制御信号供給線ＸｉＣを駆動する映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３と、共通電極とを含んでいる。各列の電流供給線ＹｊＩには、所定の電源電圧が印加される。また、有機ＥＬディスプレイ３００は、各々の画素において、トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔ１〜Ｔ３と、保持容量Ｃ０と、等価的にダイオードで表される有機ＥＬ素子とを含んでいる。
【００２４】
ドレイン線駆動回路３０１は、Ｂモード画像信号生成部２５から供給されるＢモード画像信号に基づいて、各列の画像信号（アナログ電圧）をそれぞれの列のドレイン線Ｙｊに供給する。走査ライン用ゲート線駆動回路３０２は、各行のゲート線Ｘｉに供給されるゲート電圧を所定のタイミングでハイレベルに活性化する。トランジスタＴ１は、ゲート線Ｘｉを介して供給されるゲート電圧に従ってオン状態となったときに、ドレイン線Ｙｊを介して供給される画像信号を保持容量Ｃ０に保持させる。
【００２５】
ブランキング期間調整回路３１０は、ブランキング期間と映像表示期間との比率を規定する信号を映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３に出力する。映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３は、ブランキング期間調整回路３１０から出力される信号に従って、各行の映像表示期間においてハイレベルに活性化されブランキング期間においてローレベルに非活性化される制御信号を生成し、それらの制御信号をそれぞれの行の制御信号供給線ＸｉＣに供給する。トランジスタＴ２は、映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３によって生成される制御信号に従って、トランジスタＴ３のドレインを電流供給線ＹｊＩに電気的に接続する。トランジスタＴ３は、ドレインが電流供給線ＹｊＩに電気的に接続されているときに、保持容量Ｃ０に保持された画像信号に従って、ソースから有機ＥＬ素子に電流を供給する。
【００２６】
図４は、図３に示す表示部の動作を説明するためのタイミングチャートである。図４においては、画像表示の１フレーム期間（フレームレートが６０Ｈｚである場合に、約１６．７ｍｓ）における各部の電圧及び有機ＥＬ素子の輝度が示されている。なお、インターレース方式においては、複数のフィールドによって１フレームが構成されるので、図４に示す１フレーム期間を１フィールド期間に読み替えるものとする。ノンインターレース方式においては、１フレーム期間と１フィールド期間とは等価である。
【００２７】
ドレイン線Ｙｊに供給される画像信号の電圧は、最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）との間で変化する。あるタイミングにおいて、ゲート線Ｘｉを介して供給されるゲート電圧がハイレベルに活性化されると、トランジスタＴ１がオン状態となって、ドレイン線Ｙｊを介して供給される画像信号の電圧が保持容量Ｃ０に保持される。
【００２８】
制御信号がハイレベルに活性化されている期間（映像表示期間）においては、トランジスタＴ２がオン状態となって、トランジスタＴ３のドレインが電流供給線ＹｊＩに電気的に接続される。これにより、保持容量Ｃ０に保持されている画像信号の電圧に従って、トランジスタＴ３が有機ＥＬ素子に電流を流し、有機ＥＬ素子が発光する。有機ＥＬ素子の輝度は、有機ＥＬ素子に流れる電流に比例し、輝度最大値（ＭＡＸ）と輝度最小値（ＭＩＮ）との間で変化する。
【００２９】
制御信号がローレベルに非活性化されている期間（ブランキング期間）においては、トランジスタＴ２がオフ状態となって、トランジスタＴ３のドレインが電流供給線ＹｊＩから電気的に切り離される。これにより、トランジスタＴ３が有機ＥＬ素子に電流を流さなくなるので、有機ＥＬ素子の発光が停止する。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３によって生成される制御信号に従ってトランジスタＴ２をオン／オフさせることにより、有機ＥＬ素子が発光する期間を調節することができる。
【００３１】
図５は、ホールド型のディスプレイとインパルス駆動方式のディスプレイとにおける発光状態を比較して示す図である。図５においては、縦方向に隣接する３つの画素Ｐ１〜Ｐ３における発光状態が示されている。図５の（ａ）の上段は、ホールド型のディスプレイにおける発光状態を示しており、３つの画素Ｐ１〜Ｐ３における発光状態は、１フレーム期間において一定である。その結果、人間の目には、過去のフレームの一部における発光状態と現在のフレームにおける発光状態とが積分されて、図５の（ａ）の下段に示すように、画素Ｐ２において残像が発生する。
【００３２】
一方、図５の（ｂ）の上段は、インパルス駆動方式のディスプレイにおける発光状態を示しており、３つの画素Ｐ１〜Ｐ３における発光期間は、１フレーム期間内の所定の期間に限定されている。その結果、過去のフレームの一部における発光状態と現在のフレームにおける発光状態とが積分されても、図５の（ｂ）の下段に示すように、画素Ｐ２における残像を低減することができる。従って、迅速に動く組織や臓器の動画像をリアルタイムで好適に表示することが可能となる。
【００３３】
また、各画素における消費電力は、有機ＥＬ素子に流れる電流と電源電圧との積によって決定されるので、ブランキング期間を長くすることにより、低消費電力化を達成することができる。その場合には、ディスプレイの輝度が低下するが、超音波診断装置のディスプレイは、通常のディスプレイと比較すると、暗い室内において使用されることが多いので、ディスプレイの輝度はそれほど求められない。
【００３４】
以上において、ブランキング期間が短すぎると、動画性能の向上が得られない。しかしながら、ブランキング期間を長くするには上限がある。ブランキング期間を長くする一方、有機ＥＬ素子の電流密度を上げることにより所望の輝度を得ることも考えられるが、有機ＥＬ素子の電流密度をあまり上げると寿命が短くなってしまう。従って、１フレーム期間（又は、１フィールド期間）におけるブランキング期間の比率は、１０％〜７０％が適しており、５０％〜７０％であればさらに好ましい。
【００３５】
本実施形態においては、オペレータが、ディスプレイの画面上に表示されたボタン（アイコン）を操作し、又は、図１に示す操作卓４１に設けられているレバーやダイアルを操作することにより、図３に示すブランキング期間調整回路３１０が、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する。
【００３６】
あるいは、図１に示す制御部４２が、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を自動的に調整するようにブランキング期間調整回路３１０を制御しても良い。例えば、制御部４２は、プリセットにおいて設定されている検査部位に応じて、ブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する。
【００３７】
超音波診断装置を用いた検査においては、特に胎児の心臓等のように高速に動く部位を観察する場合と、肝臓等のように比較的動かない部位を観察する場合とがある。インパルス駆動において、ブランキング期間をあまり長くすると、高速動画像の表示性能が向上する反面、画面のちらつき（フリッカー）が目立つという欠点があるので、高速に動く部位を観察する場合にはブランキング期間を長くし、比較的動かない部位を観察する場合にはブランキング期間を短くするように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００３８】
このように、超音波診断装置が、プリセットにおいて設定されている検査部位に応じて自動的にブランキング期間を調節する機能を有することにより、それぞれの検査部位に好適な動画像を提供することができる。なお、フリーズモードにおいて静止画を観察する場合には、ブランキング期間を短くするように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００３９】
また、超音波診断装置を用いた検査においては、高速に動く部位を観察する場合には、画像生成手段によって生成される画像信号のフレームレートを高くするのが一般的である。そこで、画像生成手段によって生成される画像信号のフレームレートに応じて、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御しても良い。
【００４０】
さらに、超音波診断装置を省エネルギーモードに設定することが可能な場合には、制御部４２が、超音波診断装置が省エネルギーモードに設定されているか否かを判定し、判定結果に従って、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように、ブランキング期間調整回路３１０を制御しても良い。具体的には、超音波診断装置が省エネルギーモードに設定されている場合には、ブランキング期間を長くし、超音波診断装置が省エネルギーモードに設定されていない場合には、ブランキング期間を短くするように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態においては、図１に示す第１の実施形態に係る超音波診断装置に対して電源電圧測定回路５０が追加されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００４２】
ポータブル型の超音波診断装置においては、内蔵バッテリーを用いたバッテリー駆動と、コンセントを用いた外部電源駆動との２通りの駆動方法に対応可能となっている。外部電源駆動の場合には、電源回路の外部電源入力端子に外部電源が接続される。そこで、電源電圧測定回路５０が、外部電源入力端子における電源電圧を測定する。また、制御部４２が、電源電圧測定回路５０によって測定された電源電圧に基づいてバッテリー駆動か外部電源駆動かを判定し、判定結果に応じてディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するようにブランキング期間調整回路３１０を制御する。具体的には、バッテリー駆動の場合にはブランキング期間を長くし、外部電源駆動の場合にはブランキング期間を短くするように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００４３】
さらに、制御部４２は、判定結果に応じて表示画面の明るさ（輝度）を変化させるようにしても良い。具体的には、バッテリー駆動の場合には表示画面の輝度を低下させ、外部電源駆動の場合には表示画面の輝度を上昇させるように、制御部４２が表示部３０を制御する。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第３の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。表示部３０ａにおいては、図１に示す表示部３０に対してフォトダイオード３２０が追加されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００４５】
超音波診断装置は、暗い室内から明るい屋外（救急時）まで、幅広い環境で使用される医療機器である。そこで、ディスプレイの周囲における明るさを検知する明るさ検知手段としてフォトダイオード３２０を設け、ブランキング期間調整回路３１０が、フォトダイオード３２０の検知結果に応じて、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する。具体的には、ブランキング期間調整回路３１０が、ディスプレイの周囲における明るさが明るいときには、ブランキング期間を短くして輝度を高くし、ディスプレイの周囲における明るさが暗いときには、ブランキング期間を長くして輝度を低くする。
【００４６】
フォトダイオード３２０は、超音波診断装置の表示部３０等の筐体に取り付けても良いし、図２に示す有機ＥＬディスプレイの透明基板３１上に絶縁膜３５を介して形成し、電源立ち上げ時において有機ＥＬディスプレイが発光していないときに周囲の明るさを検知しても良い。ＴＦＴはポリシリコン等を用いて形成されるので、同一の工程において、可視光を検知するフォトダイオード３２０を形成することが可能である。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第４の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。表示部３０ｂにおいては、図１に示す表示部３０に対して輝度情報調整回路３３０及び輝度／ブランキング期間調整回路３４０が追加されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００４８】
輝度情報調整回路３３０は、Ｂモード画像信号生成部２５（図１）によって生成される画像信号の輝度を調節して、輝度が調節された画像信号をドレイン線駆動回路３０１に供給する。輝度／ブランキング期間調整回路３４０は、画像信号の輝度とブランキング期間の比率との最適化を図るために、輝度情報調整回路３３０及びブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００４９】
例えば、輝度／ブランキング期間調整回路３４０は、ブランキング期間調整回路３１０によって調整されるブランキング期間と映像表示期間との比率に応じて、ドレイン線Ｙｊに供給される画像信号のレベルを変化させるように輝度情報調整回路３３０を制御する。具体的には、輝度／ブランキング期間調整回路３４０は、ブランキング期間調整回路３１０においてブランキング期間の比率が増加されたときに、画像信号の輝度を上昇させるように輝度情報調整回路３３０を制御する。これにより、ブランキング期間が変化しても、表示画像の明るさの変化を抑圧することができる。
【００５０】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図９は、本発明の第５の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。第５の実施形態においては、図１に示す第１の実施形態に係る超音波診断装置に対してフレームレート変換部２６が追加されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００５１】
フレームレート変換部２６は、超音波画像を表す画像信号にブランキング画像（好ましくは、黒レベル）を表す画像信号を挿入することにより、Ｂモード画像信号生成部２５によって生成される画像信号よりも高いフレームレートを有する画像信号を生成する。例えば、図１０に示すように、フレームレート変換部２６は、フレームレートが６０Ｈｚの超音波画像のフレーム間にブランキング画像のフレームを挿入することにより、フレームレートが１２０Ｈｚの動画像を生成して、表示部３０に動画像表示を行わせることができる。この場合に、Ｂモード画像信号生成部２５によって生成される画像信号の映像表示期間の比率が１００％であるとすると、フレームレート変換部２６によって生成される画像信号の映像表示期間の比率は５０％となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】有機ＥＬディスプレイの構造を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。
【図４】図３に示す表示部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】ホールド型のディスプレイとインパルス駆動方式のディスプレイとにおける発光状態を比較して示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 超音波探触子
１０ａ 超音波トランスデューサ
１１ 走査制御部
１２ 送信遅延パターン記憶部
１３ 送信制御部
１４ 駆動信号発生部
２１ 受信信号処理部
２１ａ 増幅器
２１ｂ Ａ／Ｄ変換器
２２ 受信遅延パターン記憶部
２３ 受信制御部
２４ メモリ
２５ Ｂモード画像信号生成部
２５ａ ＳＴＣ部
２５ｂ ＤＳＣ
２６ フレームレート変換部
３０ 表示部
３１ 透明基板
３２ 絶縁膜
３３ａ、３３ｂ 配線電極
３４ａ−３４ｃ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
３５ 絶縁膜
３６ 透明電極
３７ 有機ＥＬ素子
３８ 共通電極
３９ 封止ガラス
４１ 操作卓
４２ 制御部
４３ 格納部
５０ 電源電圧測定回路
３００ 有機ＥＬディスプレイ
３０１ ドレイン線駆動回路
３０２ 走査ライン用ゲート線駆動回路
３０３ 映像表示期間制御用ゲート線駆動回路
３１０ ブランキング期間調整回路
３２０ フォトダイオード
３３０ 輝度情報調整回路
３４０ 輝度／ブランキング期間調整回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（radio isotope）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
【０００３】
一般に、超音波診断装置においては、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子（プローブ）が用いられる。このような超音波探触子を用いて、複数の超音波を合波することにより形成される超音波ビームによって被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信して受信フォーカス処理を行うことにより、超音波エコーの強度に基づいて、被検体内に存在する構造物（例えば、内臓や病変組織等）に関する画像情報が得られ、超音波画像が表示部に表示される。
【０００４】
ところで、近年、超音波診断装置においては、迅速に動く組織や臓器の動画像をリアルタイムで好適に表示できる性能が求められている。また、ポータブル型の超音波診断装置においては、バッテリー駆動が行われるので、低消費電力化が求められている。
【０００５】
関連する技術として、特許文献１には、迅速に動く組織や臓器を好適に表示するのに適した応答時間を有する画像ディスプレイを有する超音波画像装置が開示されている。この超音波画像装置は、装置本体、前記装置本体に連結する超音波スキャンヘッド、及び、前記装置本体に連結する有機発光ダイオードディスプレイを有する。このディスプレイは、好適な応答時間、コントラスト比、及び、視角で超音波画像を表示することができる表示画面を有する。
【０００６】
また、特許文献２には、構造の大型化・複雑化を抑制しつつ、動画ぼやけ等に起因する画質劣化を抑制することが可能な表示装置が開示されている。この表示装置は、ドレイン線とゲート線がマトリクス状に形成された表示素子アレイと、画像に応じた階調電圧を前記表示素子へ供給するドレインドライバと、前記階調電圧を供給するための前記表示素子のラインを走査するゲートドライバと、前記画像の１フレーム期間分の画像データにブランキングデータを挿入するデータ制御回路と、任意の前記表示素子に前記１フレーム期間内に前記画像データと前記ブランキングデータとが表示されるように、前記表示素子のラインを走査するためのクロックを生成するタイミング制御回路とを備えている。
【特許文献１】特表２００５−５１２６４９号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開２００３−６６９１８号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、迅速に動く組織や臓器の動画像をリアルタイムで好適に表示できると共に、低消費電力化を達成することが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から伝播した超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、複数の駆動信号を超音波探触子に供給すると共に、超音波探触子から出力される複数の受信信号を処理することにより、超音波画像を表す画像信号を生成する画像生成手段と、インパルス駆動方式のディスプレイを含み、画像生成手段によって生成される画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部とを具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インパルス駆動方式のディスプレイを用いることにより、迅速に動く組織や臓器の動画像をリアルタイムで好適に表示できると共に、低消費電力化を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波探触子１０と、走査制御部１１と、送信遅延パターン記憶部１２と、送信制御部１３と、駆動信号発生部１４と、受信信号処理部２１と、受信遅延パターン記憶部２２と、受信制御部２３と、メモリ２４と、Ｂモード画像信号生成部２５と、表示部３０と、操作卓４１と、制御部４２と、格納部４３とを有している。ここで、走査制御部１１〜Ｂモード画像信号生成部２５は、画像生成手段を構成している。
【００１１】
超音波探触子１０は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでも良いし、電子ラジアルスキャン方式、メカニカルラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでも良い。超音波探触子１０は、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ１０ａを備えている。それらの超音波トランスデューサ１０ａは、印加される駆動信号に基づいて超音波を送信すると共に、伝搬する超音波エコーを受信して受信信号を出力する。
【００１２】
各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成される。そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、それらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１３】
走査制御部１１は、超音波ビームの送信方向及び超音波エコーの受信方向を順次設定する。超音波ビームによる被検体の走査は、電子的に行われても良いし、メカニカルに行われても良い。送信遅延パターン記憶部１２は、超音波ビームを形成する際に用いられる複数の送信遅延パターンを記憶している。送信制御部１３は、走査制御部１１において設定された送信方向に応じて、送信遅延パターン記憶部１２に記憶されている複数の遅延パターンの中から１つのパターンを選択し、そのパターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０ａの駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。あるいは、送信制御部１３は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように遅延時間を設定しても良い。
【００１４】
駆動信号発生部１４は、例えば、複数の超音波トランスデューサ１０ａに対応する複数のパルサによって構成されている。駆動信号発生部１４は、送信制御部１３によって設定された遅延時間に従って、複数の超音波トランスデューサ１０ａから送信される超音波が超音波ビームを形成するように複数の駆動信号を超音波探触子１０に供給し、又は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように複数の駆動信号を超音波探触子１０に供給する。
【００１５】
受信信号処理部２１は、複数の超音波トランスデューサ１０ａに対応して、複数の増幅器（プリアンプ）２１ａと、複数のＡ／Ｄ変換器２１ｂとを含んでいる。超音波トランスデューサ１０ａから出力される受信信号は、増幅器２１ａにおいて増幅され、増幅器２１ａから出力されるアナログの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２１ｂによってディジタルの受信信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２１ｂは、ディジタルの受信信号を、受信制御部２３に出力する。
【００１６】
受信遅延パターン記憶部２２は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理を行う際に用いられる複数の受信遅延パターンを記憶している。受信制御部２３は、走査制御部１１において設定された受信方向に基づいて、受信遅延パターン記憶部２２に記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つを選択し、その受信遅延パターンに基づいて、複数の受信信号に遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成される。さらに、受信制御部２３は、生成された音線信号に対して包絡線検波処理を施す。
【００１７】
受信制御部２３によって生成される音線信号は、メモリ２４に供給されると共に、Ｂモード画像信号生成部２５に供給される。Ｂモード画像信号生成部２５は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部２５ａと、ＤＳＣ（digital scan converter：ディジタル・スキャン・コンバータ）２５ｂとを含んでおり、受信制御部２３から供給される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。また、フリーズモードにおいては、メモリ２４に格納されている音線信号に基づいて、Ｂモード画像信号が生成される。
【００１８】
ＳＴＣ部２５ａは、受信制御部２３又はメモリ２４から供給される音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣ２５ｂは、ＳＴＣ部２５ａによって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
【００１９】
表示部３０は、インパルス駆動方式のディスプレイを含んでおり、Ｂモード画像信号生成部２５によって生成されるＢモード画像信号に基づいて超音波画像を表示する。さらに、上記ディスプレイにおいて、１フィールド期間中におけるブランキング期間の長さが可変であることが望ましい。
【００２０】
制御部４２は、操作卓４１を用いたオペレータの操作に従って、走査制御部１１、メモリ２４、Ｂモード画像信号生成部２５，表示部３０等を制御する。本実施形態においては、走査制御部１１、送信制御部１３、受信制御部２３、Ｂモード画像信号生成部２５、及び、制御部４２が、ＣＰＵとソフトウェア（プログラム）によって構成されるが、これらをディジタル回路やアナログ回路で構成しても良い。上記のソフトウェア（プログラム）は、格納部４３に格納される。格納部４３における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。
【００２１】
次に、表示部３０において用いられるディスプレイの例として、アクティブマトリクス方式の有機ＥＬディスプレイについて、図２〜図５を参照しながら詳しく説明する。
図２は、有機ＥＬディスプレイの構造を模式的に示す断面図である。ガラス等の透明基板３１上には、不純物の侵入を防止するための絶縁膜３２を介して、複数の配線電極３３ａ及び３３ｂ、複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３４ａ−３４ｃ、保持容量等が形成されている。さらに、配線等を覆うように層間絶縁膜及び平坦化膜を含む絶縁膜３５が形成され、その上に画素毎に透明電極３６及び有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子３７が形成され、さらにその上に共通電極３８が形成されている。有機ＥＬ素子３７は、正孔輸送層、発光層、及び、電子輸送層を含んでいる。透明電極３６は、有機ＥＬ素子３７の陽極として機能し、共通電極３８は、有機ＥＬ素子３７の陰極として機能する。共通電極３８の上方には、封止ガラス３９が設けられている。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。表示部は、有機ＥＬディスプレイ３００と、有機ＥＬディスプレイ３００の１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するブランキング期間調整回路３１０とを含んでいる。
【００２３】
有機ＥＬディスプレイ３００は、各列のドレイン線Ｙｊを駆動するドレイン線駆動回路３０１と、各行（ライン）のゲート線Ｘｉを駆動する走査ライン用ゲート線駆動回路３０２と、各行の制御信号供給線ＸｉＣを駆動する映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３と、共通電極とを含んでいる。各列の電流供給線ＹｊＩには、所定の電源電圧が印加される。また、有機ＥＬディスプレイ３００は、各々の画素において、トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔ１〜Ｔ３と、保持容量Ｃ０と、等価的にダイオードで表される有機ＥＬ素子とを含んでいる。
【００２４】
ドレイン線駆動回路３０１は、Ｂモード画像信号生成部２５から供給されるＢモード画像信号に基づいて、各列の画像信号（アナログ電圧）をそれぞれの列のドレイン線Ｙｊに供給する。走査ライン用ゲート線駆動回路３０２は、各行のゲート線Ｘｉに供給されるゲート電圧を所定のタイミングでハイレベルに活性化する。トランジスタＴ１は、ゲート線Ｘｉを介して供給されるゲート電圧に従ってオン状態となったときに、ドレイン線Ｙｊを介して供給される画像信号を保持容量Ｃ０に保持させる。
【００２５】
ブランキング期間調整回路３１０は、ブランキング期間と映像表示期間との比率を規定する信号を映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３に出力する。映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３は、ブランキング期間調整回路３１０から出力される信号に従って、各行の映像表示期間においてハイレベルに活性化されブランキング期間においてローレベルに非活性化される制御信号を生成し、それらの制御信号をそれぞれの行の制御信号供給線ＸｉＣに供給する。トランジスタＴ２は、映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３によって生成される制御信号に従って、トランジスタＴ３のドレインを電流供給線ＹｊＩに電気的に接続する。トランジスタＴ３は、ドレインが電流供給線ＹｊＩに電気的に接続されているときに、保持容量Ｃ０に保持された画像信号に従って、ソースから有機ＥＬ素子に電流を供給する。
【００２６】
図４は、図３に示す表示部の動作を説明するためのタイミングチャートである。図４においては、画像表示の１フレーム期間（フレームレートが６０Ｈｚである場合に、約１６．７ｍｓ）における各部の電圧及び有機ＥＬ素子の輝度が示されている。なお、インターレース方式においては、複数のフィールドによって１フレームが構成されるので、図４に示す１フレーム期間を１フィールド期間に読み替えるものとする。ノンインターレース方式においては、１フレーム期間と１フィールド期間とは等価である。
【００２７】
ドレイン線Ｙｊに供給される画像信号の電圧は、最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）との間で変化する。あるタイミングにおいて、ゲート線Ｘｉを介して供給されるゲート電圧がハイレベルに活性化されると、トランジスタＴ１がオン状態となって、ドレイン線Ｙｊを介して供給される画像信号の電圧が保持容量Ｃ０に保持される。
【００２８】
制御信号がハイレベルに活性化されている期間（映像表示期間）においては、トランジスタＴ２がオン状態となって、トランジスタＴ３のドレインが電流供給線ＹｊＩに電気的に接続される。これにより、保持容量Ｃ０に保持されている画像信号の電圧に従って、トランジスタＴ３が有機ＥＬ素子に電流を流し、有機ＥＬ素子が発光する。有機ＥＬ素子の輝度は、有機ＥＬ素子に流れる電流に比例し、輝度最大値（ＭＡＸ）と輝度最小値（ＭＩＮ）との間で変化する。
【００２９】
制御信号がローレベルに非活性化されている期間（ブランキング期間）においては、トランジスタＴ２がオフ状態となって、トランジスタＴ３のドレインが電流供給線ＹｊＩから電気的に切り離される。これにより、トランジスタＴ３が有機ＥＬ素子に電流を流さなくなるので、有機ＥＬ素子の発光が停止する。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、映像表示期間制御用ゲート線駆動回路３０３によって生成される制御信号に従ってトランジスタＴ２をオン／オフさせることにより、有機ＥＬ素子が発光する期間を調節することができる。
【００３１】
図５は、ホールド型のディスプレイとインパルス駆動方式のディスプレイとにおける発光状態を比較して示す図である。図５においては、縦方向に隣接する３つの画素Ｐ１〜Ｐ３における発光状態が示されている。図５の（ａ）の上段は、ホールド型のディスプレイにおける発光状態を示しており、３つの画素Ｐ１〜Ｐ３における発光状態は、１フレーム期間において一定である。その結果、人間の目には、過去のフレームの一部における発光状態と現在のフレームにおける発光状態とが積分されて、図５の（ａ）の下段に示すように、画素Ｐ２において残像が発生する。
【００３２】
一方、図５の（ｂ）の上段は、インパルス駆動方式のディスプレイにおける発光状態を示しており、３つの画素Ｐ１〜Ｐ３における発光期間は、１フレーム期間内の所定の期間に限定されている。その結果、過去のフレームの一部における発光状態と現在のフレームにおける発光状態とが積分されても、図５の（ｂ）の下段に示すように、画素Ｐ２における残像を低減することができる。従って、迅速に動く組織や臓器の動画像をリアルタイムで好適に表示することが可能となる。
【００３３】
また、各画素における消費電力は、有機ＥＬ素子に流れる電流と電源電圧との積によって決定されるので、ブランキング期間を長くすることにより、低消費電力化を達成することができる。その場合には、ディスプレイの輝度が低下するが、超音波診断装置のディスプレイは、通常のディスプレイと比較すると、暗い室内において使用されることが多いので、ディスプレイの輝度はそれほど求められない。
【００３４】
以上において、ブランキング期間が短すぎると、動画性能の向上が得られない。しかしながら、ブランキング期間を長くするには上限がある。ブランキング期間を長くする一方、有機ＥＬ素子の電流密度を上げることにより所望の輝度を得ることも考えられるが、有機ＥＬ素子の電流密度をあまり上げると寿命が短くなってしまう。従って、１フレーム期間（又は、１フィールド期間）におけるブランキング期間の比率は、１０％〜７０％が適しており、５０％〜７０％であればさらに好ましい。
【００３５】
本実施形態においては、オペレータが、ディスプレイの画面上に表示されたボタン（アイコン）を操作し、又は、図１に示す操作卓４１に設けられているレバーやダイアルを操作することにより、図３に示すブランキング期間調整回路３１０が、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する。
【００３６】
あるいは、図１に示す制御部４２が、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を自動的に調整するようにブランキング期間調整回路３１０を制御しても良い。例えば、制御部４２は、プリセットにおいて設定されている検査部位に応じて、ブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する。
【００３７】
超音波診断装置を用いた検査においては、特に胎児の心臓等のように高速に動く部位を観察する場合と、肝臓等のように比較的動かない部位を観察する場合とがある。インパルス駆動において、ブランキング期間をあまり長くすると、高速動画像の表示性能が向上する反面、画面のちらつき（フリッカー）が目立つという欠点があるので、高速に動く部位を観察する場合にはブランキング期間を長くし、比較的動かない部位を観察する場合にはブランキング期間を短くするように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００３８】
このように、超音波診断装置が、プリセットにおいて設定されている検査部位に応じて自動的にブランキング期間を調節する機能を有することにより、それぞれの検査部位に好適な動画像を提供することができる。なお、フリーズモードにおいて静止画を観察する場合には、ブランキング期間を短くするように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００３９】
また、超音波診断装置を用いた検査においては、高速に動く部位を観察する場合には、画像生成手段によって生成される画像信号のフレームレートを高くするのが一般的である。そこで、画像生成手段によって生成される画像信号のフレームレートに応じて、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御しても良い。
【００４０】
さらに、超音波診断装置を省エネルギーモードに設定することが可能な場合には、制御部４２が、超音波診断装置が省エネルギーモードに設定されているか否かを判定し、判定結果に従って、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように、ブランキング期間調整回路３１０を制御しても良い。具体的には、超音波診断装置が省エネルギーモードに設定されている場合には、ブランキング期間を長くし、超音波診断装置が省エネルギーモードに設定されていない場合には、ブランキング期間を短くするように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態においては、図１に示す第１の実施形態に係る超音波診断装置に対して電源電圧測定回路５０が追加されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００４２】
ポータブル型の超音波診断装置においては、内蔵バッテリーを用いたバッテリー駆動と、コンセントを用いた外部電源駆動との２通りの駆動方法に対応可能となっている。外部電源駆動の場合には、電源回路の外部電源入力端子に外部電源が接続される。そこで、電源電圧測定回路５０が、外部電源入力端子における電源電圧を測定する。また、制御部４２が、電源電圧測定回路５０によって測定された電源電圧に基づいてバッテリー駆動か外部電源駆動かを判定し、判定結果に応じてディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するようにブランキング期間調整回路３１０を制御する。具体的には、バッテリー駆動の場合にはブランキング期間を長くし、外部電源駆動の場合にはブランキング期間を短くするように、制御部４２がブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００４３】
さらに、制御部４２は、判定結果に応じて表示画面の明るさ（輝度）を変化させるようにしても良い。具体的には、バッテリー駆動の場合には表示画面の輝度を低下させ、外部電源駆動の場合には表示画面の輝度を上昇させるように、制御部４２が表示部３０を制御する。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第３の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。表示部３０ａにおいては、図１に示す表示部３０に対してフォトダイオード３２０が追加されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００４５】
超音波診断装置は、暗い室内から明るい屋外（救急時）まで、幅広い環境で使用される医療機器である。そこで、ディスプレイの周囲における明るさを検知する明るさ検知手段としてフォトダイオード３２０を設け、ブランキング期間調整回路３１０が、フォトダイオード３２０の検知結果に応じて、ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する。具体的には、ブランキング期間調整回路３１０が、ディスプレイの周囲における明るさが明るいときには、ブランキング期間を短くして輝度を高くし、ディスプレイの周囲における明るさが暗いときには、ブランキング期間を長くして輝度を低くする。
【００４６】
フォトダイオード３２０は、超音波診断装置の表示部３０等の筐体に取り付けても良いし、図２に示す有機ＥＬディスプレイの透明基板３１上に絶縁膜３５を介して形成し、電源立ち上げ時において有機ＥＬディスプレイが発光していないときに周囲の明るさを検知しても良い。ＴＦＴはポリシリコン等を用いて形成されるので、同一の工程において、可視光を検知するフォトダイオード３２０を形成することが可能である。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第４の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。表示部３０ｂにおいては、図１に示す表示部３０に対して輝度情報調整回路３３０及び輝度／ブランキング期間調整回路３４０が追加されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００４８】
輝度情報調整回路３３０は、Ｂモード画像信号生成部２５（図１）によって生成される画像信号の輝度を調節して、輝度が調節された画像信号をドレイン線駆動回路３０１に供給する。輝度／ブランキング期間調整回路３４０は、画像信号の輝度とブランキング期間の比率との最適化を図るために、輝度情報調整回路３３０及びブランキング期間調整回路３１０を制御する。
【００４９】
例えば、輝度／ブランキング期間調整回路３４０は、ブランキング期間調整回路３１０によって調整されるブランキング期間と映像表示期間との比率に応じて、ドレイン線Ｙｊに供給される画像信号のレベルを変化させるように輝度情報調整回路３３０を制御する。具体的には、輝度／ブランキング期間調整回路３４０は、ブランキング期間調整回路３１０においてブランキング期間の比率が増加されたときに、画像信号の輝度を上昇させるように輝度情報調整回路３３０を制御する。これにより、ブランキング期間が変化しても、表示画像の明るさの変化を抑圧することができる。
【００５０】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図９は、本発明の第５の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。第５の実施形態においては、図１に示す第１の実施形態に係る超音波診断装置に対してフレームレート変換部２６が追加されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００５１】
フレームレート変換部２６は、超音波画像を表す画像信号にブランキング画像（好ましくは、黒レベル）を表す画像信号を挿入することにより、Ｂモード画像信号生成部２５によって生成される画像信号よりも高いフレームレートを有する画像信号を生成する。例えば、図１０に示すように、フレームレート変換部２６は、フレームレートが６０Ｈｚの超音波画像のフレーム間にブランキング画像のフレームを挿入することにより、フレームレートが１２０Ｈｚの動画像を生成して、表示部３０に動画像表示を行わせることができる。この場合に、Ｂモード画像信号生成部２５によって生成される画像信号の映像表示期間の比率が１００％であるとすると、フレームレート変換部２６によって生成される画像信号の映像表示期間の比率は５０％となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】有機ＥＬディスプレイの構造を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。
【図４】図３に示す表示部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】ホールド型のディスプレイとインパルス駆動方式のディスプレイとにおける発光状態を比較して示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態において用いられる表示部の構成例を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る超音波診断装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 超音波探触子
１０ａ 超音波トランスデューサ
１１ 走査制御部
１２ 送信遅延パターン記憶部
１３ 送信制御部
１４ 駆動信号発生部
２１ 受信信号処理部
２１ａ 増幅器
２１ｂ Ａ／Ｄ変換器
２２ 受信遅延パターン記憶部
２３ 受信制御部
２４ メモリ
２５ Ｂモード画像信号生成部
２５ａ ＳＴＣ部
２５ｂ ＤＳＣ
２６ フレームレート変換部
３０ 表示部
３１ 透明基板
３２ 絶縁膜
３３ａ、３３ｂ 配線電極
３４ａ−３４ｃ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
３５ 絶縁膜
３６ 透明電極
３７ 有機ＥＬ素子
３８ 共通電極
３９ 封止ガラス
４１ 操作卓
４２ 制御部
４３ 格納部
５０ 電源電圧測定回路
３００ 有機ＥＬディスプレイ
３０１ ドレイン線駆動回路
３０２ 走査ライン用ゲート線駆動回路
３０３ 映像表示期間制御用ゲート線駆動回路
３１０ ブランキング期間調整回路
３２０ フォトダイオード
３３０ 輝度情報調整回路
３４０ 輝度／ブランキング期間調整回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の駆動信号に従って被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から伝播した超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
複数の駆動信号を前記超音波探触子に供給すると共に、前記超音波探触子から出力される複数の受信信号を処理することにより、超音波画像を表す画像信号を生成する画像生成手段と、
インパルス駆動方式のディスプレイを含み、前記画像生成手段によって生成される画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
前記表示部が、１フィールド期間中におけるブランキング期間の長さが可変なディスプレイを含む、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記表示部が、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する調整手段を含む、請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記表示部が、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイを含む、請求項１〜３のいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記ディスプレイが、各ラインの映像表示期間において活性化される制御信号を生成する映像表示期間制御回路と、各画素に配置された有機ＥＬ素子、第１〜第３の薄膜トランジスタ、及び、保持容量とを含み、
前記第１の薄膜トランジスタが、ゲート線を介して供給されるゲート電圧に従って、ドレイン線を介して供給される画像信号を前記保持容量に保持させ、
前記第２の薄膜トランジスタが、前記映像表示期間制御回路によって生成される制御信号に従って、前記第３の薄膜トランジスタのドレインを電流供給線に電気的に接続し、
前記第３の薄膜トランジスタが、ドレインが前記電流供給線に電気的に接続されているときに、前記保持容量に保持された画像信号に従って、ソースから前記有機ＥＬ素子に電流を供給する、請求項４記載の超音波診断装置。
【請求項６】
超音波画像を表す画像信号にブランキング画像を表す画像信号を挿入することにより、前記画像生成手段によって生成される画像信号よりも高いフレームレートを有する画像信号を生成するフレームレート変換手段をさらに具備する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項７】
設定されている検査部位に応じて、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように前記調整手段を制御する制御手段をさらに具備する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記画像生成手段によって生成される画像信号のフレームレートに応じて、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように前記調整手段を制御する制御手段をさらに具備する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記超音波診断装置が省エネルギーモードに設定されているか否かを判定し、判定結果に従って、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように前記調整手段を制御する制御手段をさらに具備する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
外部電源入力端子における電源電圧を測定する電源電圧測定回路と、
前記電源電圧測定回路によって測定された電源電圧に基づいてバッテリー駆動か外部電源駆動かを判定し、判定結果に応じて、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように前記調整手段を制御する制御手段と、
をさらに具備する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記表示部が、前記ディスプレイの周囲における明るさを検知する明るさ検知手段をさらに含み、
前記調整手段が、前記明るさ検知手段の検知結果に応じて、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記表示部が、前記調整手段によって調整されるブランキング期間と映像表示期間との比率に応じて、前記ドレイン線に供給される画像信号のレベルを変化させる第２の調整手段をさらに含む、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１】
複数の駆動信号に従って被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から伝播した超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
複数の駆動信号を前記超音波探触子に供給すると共に、前記超音波探触子から出力される複数の受信信号を処理することにより、超音波画像を表す画像信号を生成する画像生成手段と、
インパルス駆動方式のディスプレイを含み、前記画像生成手段によって生成される画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
前記表示部が、１フィールド期間中におけるブランキング期間の長さが可変なディスプレイを含む、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記表示部が、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する調整手段を含む、請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記表示部が、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイを含む、請求項１〜３のいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記ディスプレイが、各ラインの映像表示期間において活性化される制御信号を生成する映像表示期間制御回路と、各画素に配置された有機ＥＬ素子、第１〜第３の薄膜トランジスタ、及び、保持容量とを含み、
前記第１の薄膜トランジスタが、ゲート線を介して供給されるゲート電圧に従って、ドレイン線を介して供給される画像信号を前記保持容量に保持させ、
前記第２の薄膜トランジスタが、前記映像表示期間制御回路によって生成される制御信号に従って、前記第３の薄膜トランジスタのドレインを電流供給線に電気的に接続し、
前記第３の薄膜トランジスタが、ドレインが前記電流供給線に電気的に接続されているときに、前記保持容量に保持された画像信号に従って、ソースから前記有機ＥＬ素子に電流を供給する、請求項４記載の超音波診断装置。
【請求項６】
超音波画像を表す画像信号にブランキング画像を表す画像信号を挿入することにより、前記画像生成手段によって生成される画像信号よりも高いフレームレートを有する画像信号を生成するフレームレート変換手段をさらに具備する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項７】
設定されている検査部位に応じて、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように前記調整手段を制御する制御手段をさらに具備する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記画像生成手段によって生成される画像信号のフレームレートに応じて、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように前記調整手段を制御する制御手段をさらに具備する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記超音波診断装置が省エネルギーモードに設定されているか否かを判定し、判定結果に従って、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように前記調整手段を制御する制御手段をさらに具備する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
外部電源入力端子における電源電圧を測定する電源電圧測定回路と、
前記電源電圧測定回路によって測定された電源電圧に基づいてバッテリー駆動か外部電源駆動かを判定し、判定結果に応じて、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整するように前記調整手段を制御する制御手段と、
をさらに具備する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記表示部が、前記ディスプレイの周囲における明るさを検知する明るさ検知手段をさらに含み、
前記調整手段が、前記明るさ検知手段の検知結果に応じて、前記ディスプレイの１フィールド期間中におけるブランキング期間と映像表示期間との比率を調整する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記表示部が、前記調整手段によって調整されるブランキング期間と映像表示期間との比率に応じて、前記ドレイン線に供給される画像信号のレベルを変化させる第２の調整手段をさらに含む、請求項３記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図５】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図５】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−４６３４３（Ｐ２０１０−４６３４３Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１４１３７（Ｐ２００８−２１４１３７）
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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