專利名稱：超聲波探頭及超聲波診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在與被檢體之間排列有多個(gè)收發(fā)超聲波的振動(dòng)件的 超聲波探頭。
背景技術(shù)：
超聲波探頭排列有多個(gè)振動(dòng)件，該振動(dòng)件將從超聲波診斷裝置供給的 電信號(hào)變換為超聲波，向被檢體發(fā)送，并且，接收由被檢體產(chǎn)生的反射回 聲，并變換為接收信號(hào)。作為該振動(dòng)件，公知有一種利用了超聲波收發(fā)靈 敏度根據(jù)所施加的偏置電壓而變化的振動(dòng)要素。
由此，通過控制對(duì)振動(dòng)要素的電極施加的偏置電壓，可以控制超聲波 的收發(fā)靈敏度(例如參照專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)l:特開2004—274756號(hào)公報(bào)
不過，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，由于振動(dòng)要素在制造上的偏差與殘留應(yīng)力 等，即使施加相同的偏置電壓，也會(huì)在多個(gè)振動(dòng)要素或振動(dòng)件相互之間發(fā) 生收發(fā)靈敏度的偏差。由此，會(huì)在超聲波圖像中發(fā)生圖像不均、畫質(zhì)降低、 人為因素(artifact)現(xiàn)象。
而且，專利文獻(xiàn)1中公開了通過調(diào)整對(duì)基于構(gòu)成振動(dòng)要素或振動(dòng)件的 超微細(xì)加工而制成的超聲波傳感器(cMUT: Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers)施加的偏置電壓，可以修正因殘留應(yīng)力等而產(chǎn)生的 每個(gè)振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差。但是，對(duì)于具體的調(diào)整偏置電壓的機(jī) 構(gòu)及調(diào)整方法沒有記載。另外，在專利文獻(xiàn)l中，提出了一種高電壓切換 電路，通過將多個(gè)小型電子開關(guān)與超聲波驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)連接，在這些電子開 關(guān)之間分別連結(jié)超聲波傳感器，通過對(duì)這些電子開關(guān)組進(jìn)行控制，來選擇 性地驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器。但是，該切換電路是用于選擇要驅(qū)動(dòng)的超聲波傳 感器的電路，不會(huì)對(duì)各超聲波傳感器的收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的課題是，提供一種用于對(duì)構(gòu)成超聲波探頭的多個(gè)振 動(dòng)要素、振動(dòng)要素組或振動(dòng)件相互間的收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正的具體 機(jī)構(gòu)及方法。
用于解決上述課題的本發(fā)明的超聲波探頭，通過排列多個(gè)具有多個(gè)振 動(dòng)要素的振動(dòng)件而成，所述振動(dòng)要素通過在被施加偏置電壓的狀態(tài)下相互 變換超聲波和電信號(hào)來進(jìn)行超聲波的收發(fā)，該超聲波探頭具備收發(fā)靈敏度 修正機(jī)構(gòu)，用于獨(dú)立調(diào)整對(duì)多個(gè)振動(dòng)要素中的至少兩個(gè)振動(dòng)要素施加的偏 置電壓，來修正該至少兩個(gè)振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差。
而且，用于解決上述課題的本發(fā)明的超聲波診斷裝置，具有排列多 個(gè)振動(dòng)件而成的超聲波探頭，所述振動(dòng)件至少具備一個(gè)在被施加了偏置電 壓的狀態(tài)下，通過相互變換超聲波和電信號(hào)來進(jìn)行超聲波的收發(fā)的振動(dòng)要 素；偏置機(jī)構(gòu)，其產(chǎn)生用于供給偏置電壓的DC電壓；和收發(fā)控制機(jī)構(gòu)， 其與多個(gè)振動(dòng)要素之間進(jìn)行電信號(hào)的收發(fā)；在偏置機(jī)構(gòu)與多個(gè)振動(dòng)要素中 的至少兩個(gè)振動(dòng)要素之間，具備獨(dú)立調(diào)整對(duì)該至少兩個(gè)振動(dòng)要素施加的偏 置電壓，修正該至少兩個(gè)振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差的收發(fā)靈敏度修正 機(jī)構(gòu)。
并且，用于解決上述課題的本發(fā)明的收發(fā)靈敏度修正方法包括在具 有下述機(jī)構(gòu)的超聲波診斷裝置中，計(jì)測(cè)至少兩個(gè)振動(dòng)要素各自的電容的步 驟，從至少兩個(gè)振動(dòng)要素之中選擇基準(zhǔn)振動(dòng)要素的步驟；根據(jù)其它振動(dòng)要 素的容量相對(duì)基準(zhǔn)振動(dòng)要素的容量，求出用于對(duì)至少兩個(gè)振動(dòng)要素各自的 收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正的修正系數(shù)的步驟；根據(jù)至少兩個(gè)振動(dòng)要素各 自的修正系數(shù)，算出用于調(diào)整偏置電壓的控制數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)的步驟；和 根據(jù)控制數(shù)據(jù)，對(duì)至少兩個(gè)振動(dòng)要素分別施加調(diào)整后的偏置電壓，來進(jìn)行 超聲波的收發(fā)的步驟，所述機(jī)構(gòu)包含排列多個(gè)振動(dòng)件而成的超聲波探頭， 所述振動(dòng)件至少具備一個(gè)在被施加了偏置電壓的狀態(tài)下，通過相互變換超 聲波和電信號(hào)來進(jìn)行超聲波的收發(fā)的振動(dòng)要素；偏置機(jī)構(gòu)，其產(chǎn)生用于供 給偏置電壓的DC電壓；和收發(fā)靈敏度補(bǔ)正機(jī)構(gòu)，其對(duì)多個(gè)振動(dòng)要素內(nèi)的 至少兩個(gè)振動(dòng)元素的收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行補(bǔ)正；。
另外，優(yōu)選的收發(fā)靈敏度修正方法的一個(gè)實(shí)施方式還包括在對(duì)至少兩個(gè)振動(dòng)要素分別施加了相同偏置電壓的狀態(tài)下，根據(jù)至少兩個(gè)振動(dòng)要素 各自的超聲波的收發(fā)來檢測(cè)接收信號(hào)的步驟；根據(jù)至少兩個(gè)振動(dòng)要素各自 的接收信號(hào)，求出該至少兩個(gè)振動(dòng)要素各自的收發(fā)靈敏度的變化量的步
驟；按照對(duì)至少兩個(gè)振動(dòng)要素各自的變化量進(jìn)行修正的方式，更新控制數(shù) 據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)的步驟；和根據(jù)至少兩個(gè)振動(dòng)要素各自被更新的控制數(shù)據(jù)， 對(duì)該至少兩個(gè)振動(dòng)要素分別施加調(diào)整后的偏置電壓，來進(jìn)行超聲波的收發(fā) 的步驟。
另外，上述說明中即便將振動(dòng)要素替換為振動(dòng)要素組、振動(dòng)件或振動(dòng) 件組也是同樣的。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠容易且高精度地對(duì)構(gòu)成超聲波探頭的多個(gè)振動(dòng)要 素、振動(dòng)要素組或振動(dòng)件相互間的收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正。結(jié)果，能 夠取得高畫質(zhì)的超聲波圖像。


圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的超聲波探頭、超聲波診斷裝置和收發(fā)靈敏 度控制電路的第一實(shí)施例的圖。
圖2是將圖1的振動(dòng)要素表示為振動(dòng)要素組的圖。 圖3是將圖1的振動(dòng)要素表示為振動(dòng)件的圖。
圖4是表示將收發(fā)靈敏度控制電路7分別與多個(gè)振動(dòng)件連接時(shí)的圖。
圖5是將圖1的振動(dòng)要素表示為振動(dòng)件組的圖。
圖6是表示將控制用電組Rx分別與多個(gè)振動(dòng)要素連接時(shí)的圖。
圖7A是表示振動(dòng)要素組的電壓一電容測(cè)量結(jié)果的圖。
圖7B表示各振動(dòng)要素組的最大施加電壓值的圖。
圖7C是表示各振動(dòng)件的容許使用電壓值的圖。
圖8是表示收發(fā)靈敏度控制電路的第二實(shí)施例的圖。
圖9是表示收發(fā)靈敏度控制電路的第三實(shí)施例的圖。
圖IO是表示收發(fā)靈敏度控制電路的第四實(shí)施例的圖。
圖11是表示收發(fā)靈敏度控制電路的第四實(shí)施例的變形的圖。
圖12是表示收發(fā)靈敏度控制電路的第五實(shí)施例的圖。圖13是對(duì)振動(dòng)要素和在同一晶片上制作的電阻進(jìn)行基于激光發(fā)生裝
置的修整(trimming)處理的圖。
圖14是表示本發(fā)明的收發(fā)靈敏度控制電路的第一控制例的圖。 圖15是表示本發(fā)明的收發(fā)靈敏度控制電路的第二控制例的圖。 圖16是對(duì)圖14所示的收發(fā)靈敏度控制電路的第一控制例的具體動(dòng)作
進(jìn)行表示的流程圖。
圖17是表示其它振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度相對(duì)基準(zhǔn)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度
的相對(duì)值列表的圖。
圖中l(wèi)一振動(dòng)要素，l一a—上部電極，l一b—下部電極，2—偏置機(jī)
構(gòu)，4一發(fā)送機(jī)構(gòu)，5—接收機(jī)構(gòu)，6 —收發(fā)分離機(jī)構(gòu)，7 —收發(fā)靈敏度控制電路。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的超聲波探頭的實(shí)施例進(jìn)行說明。 第一實(shí)施例
圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明第一實(shí)施例的超聲波探頭、和超聲波診斷裝 置的圖。
如圖1所示，超聲波探頭具有超聲波收發(fā)靈敏度根據(jù)所施加的偏置
電壓而發(fā)生變化的振動(dòng)要素1、和隔著振動(dòng)要素1設(shè)置的上部電極l一a及
下部電極l一b。
在此，對(duì)于本實(shí)施例的超聲波探頭而言，對(duì)振動(dòng)要素l的收發(fā)靈敏度
的偏差進(jìn)行修正的收發(fā)靈敏度控制電路7被配置在振動(dòng)要素1與偏置機(jī)構(gòu) 2之間。另外，振動(dòng)要素1 一般被稱作單元，振動(dòng)要素l的數(shù)量不限定為 l個(gè)，可以根據(jù)需要增加。
如此構(gòu)成的超聲波探頭與偏置機(jī)構(gòu)2連接，所述偏置機(jī)構(gòu)2具有設(shè)置 于超聲波診斷裝置的用于供給電信號(hào)的發(fā)送機(jī)構(gòu)4、對(duì)從超聲波探頭輸出 的接收信號(hào)進(jìn)行處理的接收機(jī)構(gòu)5、和用于對(duì)超聲波探頭施加偏置電壓的 偏置電源(DC電源)。其中，發(fā)送機(jī)構(gòu)4及接收機(jī)構(gòu)5通過收發(fā)分離機(jī) 構(gòu)6與超聲波探頭之間收發(fā)信號(hào)。例如，在收發(fā)分離機(jī)構(gòu)6與振動(dòng)要素1 之間AC耦合有信號(hào)線和信號(hào)的返回線。這里，本實(shí)施例的振動(dòng)要素1是電氣機(jī)械耦合系數(shù)根據(jù)所施加的偏置 電壓而變化的超聲波傳感器。例如，圖1是將CMUT應(yīng)用為振動(dòng)要素1的 例子。
cMUT具有所謂的電容器構(gòu)造，即在半導(dǎo)體基板上以鼓狀形成振動(dòng)膜， 且通過上部電極l一a和下部電極l一b挾持半導(dǎo)體基板和振動(dòng)膜。如果從 偏置機(jī)構(gòu)2向這樣的cMUT施加偏置電壓，則會(huì)在上部電極l一a和下部 電極l一b間產(chǎn)生電場(chǎng)，使得振動(dòng)膜處于緊張狀態(tài)。
在該狀態(tài)下，如果從發(fā)送機(jī)構(gòu)4發(fā)送的電信號(hào)被施加到上部電極l一a 和下部電極l一b之間，則振動(dòng)膜振動(dòng)，超聲波基于該振動(dòng)膜的振動(dòng)會(huì)被 發(fā)送給被檢體。而且，如果從被檢體產(chǎn)生的反射回聲輸入給cMUT，則由 于振動(dòng)膜振動(dòng)，使得內(nèi)部空間變化，所以，可以將cMUT的電容變化取出 作為電信號(hào)。
并且，由于振動(dòng)膜的緊張度根據(jù)對(duì)cMUT施加的偏置電壓而變化，所 以，通過控制偏置電壓，對(duì)從cMUT向被檢體發(fā)送的超聲波的強(qiáng)度附加權(quán) 重，可以控制超聲波的強(qiáng)弱。同樣，通過控制偏置電壓，可以控制cMUT 對(duì)來自被檢體的反射超聲波進(jìn)行接收的接收靈敏度。如果定性，則偏置電 壓與發(fā)送強(qiáng)度或接收靈敏度處于近似比例關(guān)系。S卩，如果提高偏置電壓， 則發(fā)送強(qiáng)度或接收靈敏度增大，如果降低偏置電壓，則發(fā)送強(qiáng)度或接收靈 敏度會(huì)減少。
另外，雖然舉例說明了cMUT，但本發(fā)明不限定于此，還能夠應(yīng)用到 利用具有電氣機(jī)械耦合系數(shù)根據(jù)偏置電壓發(fā)生變化的特性的電形變材料 等制造的元件。
振動(dòng)要素1在頂部形成有上部電極l一a，并且在底部形成有下部電極 l一b。上部電極l一a借助端子2 — a與偏置機(jī)構(gòu)2的正極側(cè)連結(jié)。下部電 極l一b借助端子2—b與偏置機(jī)構(gòu)2的負(fù)極側(cè)連結(jié)。在該振動(dòng)要素1與偏 置機(jī)構(gòu)2之間的、用于根據(jù)從偏置機(jī)構(gòu)2供給的DC電壓對(duì)振動(dòng)要素1施 加偏置電壓的導(dǎo)線上，配置有作為收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)的收發(fā)靈敏度控制 電路7。優(yōu)選收發(fā)靈敏度控制電路7在該導(dǎo)線上，被設(shè)置在比發(fā)送機(jī)構(gòu)4 或接收機(jī)構(gòu)5及收發(fā)分離機(jī)構(gòu)6與振動(dòng)要素1連接的連接位置更靠向偏置 機(jī)構(gòu)2側(cè)。如圖1所示，振動(dòng)要素1的等效電路由將電容器Ccell和電阻Rcell 并聯(lián)連接的模塊表示。若設(shè)介電常數(shù)為e、電極面積為S、電極間隔為d， 則電容器Ccell的電容Ccap可由下述公式(1)表示。
<formula>formula see original document page 10</formula>(1)
由于電容器Ccell中蓄積的電荷Q基于振動(dòng)要素1的電容Cc即和從 偏置機(jī)構(gòu)2供給的電壓Vdc，滿足Q二Cc鄰'Vdc的關(guān)系，所以，利用公式 (1)可以得到下述公式(2)。
<formula>formula see original document page 10</formula> (2)
其中，如果將公式(2)設(shè)為基準(zhǔn)振動(dòng)要素的特性，則在cMUT單元的 制造階段，有時(shí)會(huì)因?yàn)樵跒R射等工序中產(chǎn)生的殘留應(yīng)力等的影響，形成電 極間隔或電極面積等與基準(zhǔn)振動(dòng)要素稍有不同的振動(dòng)要素。如果將該情況 下的電容成分設(shè)為C' cap，則電極間隔或電極面積等與基準(zhǔn)振動(dòng)要素稍有 不同的振動(dòng)要素所具有的電荷Q'滿足下述公式(3)。
<formula>formula see original document page 10</formula> (3)
艮P，由于每個(gè)振動(dòng)要素其電容稍有不同，所以，所蓄積的電荷也多少 不同。鑒于此，為了消除收發(fā)靈敏度的偏差的影響，需要控制電荷Q'， 使其接近成為基準(zhǔn)的電荷Q。因此，如果利用某一系數(shù)k來表示Q和Q' 的關(guān)系，則成為以下的公式(4)。其中，k是振動(dòng)要素間的修正系數(shù)。
<formula>formula see original document page 10</formula> (4)
接著，利用公式(3) (4)使公式(2)變形，得到了公式(5)。 <formula>formula see original document page 10</formula> (5) 根據(jù)公式(5)，即使是電容與基準(zhǔn)振動(dòng)要素不同的振動(dòng)要素，通過
將對(duì)該振動(dòng)要素施加的偏置電壓控制為k ，Vdc，也能夠抑制振動(dòng)要素間的
收發(fā)靈敏度偏差。并且，根據(jù)公式(5) ， k一般為 K二Ccap/C， c即 (6) 由基準(zhǔn)振動(dòng)要素的電容與其它振動(dòng)要素的電容之比決定。 圖1表示本發(fā)明收發(fā)靈敏度控制電路7的第一實(shí)施例。本實(shí)施例通過
在振動(dòng)要素與偏置機(jī)構(gòu)之間配置電阻元件，對(duì)施加給振動(dòng)要素的偏置電壓
進(jìn)行調(diào)整，來修正振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差。具體如圖1所示，在振動(dòng)要素1與偏置機(jī)構(gòu)2的正電極之間串連配置
有電阻值為Rs的電阻9。該情況下，如果設(shè)偏置電壓為Vdc、振動(dòng)要素l 的電極間電壓為V、振動(dòng)要素1的電阻值為Rcell，則V可由以下的公式 (7)表示。
V二Rcell Vdc/ (Rs+Rcel1) (7)
艮P,通過串聯(lián)電阻Rs與振動(dòng)要素的電阻Rcell的分壓，可以對(duì)振動(dòng) 要素施加比Vdc低的電壓V ( g卩，通過串聯(lián)電阻Rs的電壓降來控制對(duì)振動(dòng) 要素施加的偏置電壓)。因此，通過調(diào)整電阻Rs的電阻值，能夠控制對(duì) 振動(dòng)要素1施加的偏置電壓V。由此，可以修正各振動(dòng)要素中蓄積的電荷 的偏差，與基準(zhǔn)振動(dòng)要素中蓄積的電荷相同，從而能夠抑制多個(gè)振動(dòng)要素 相互之間的收發(fā)靈敏度的偏差。結(jié)果，能夠取得高畫質(zhì)的超聲波圖像。對(duì) 于電阻Rs的電阻值的調(diào)整將在后面敘述。
另外，根據(jù)公式(5) (7) ， k變?yōu)橄率龉?8)。
K=Rcell/ (Rs+Rcell) (8)
艮口，在如本實(shí)施例那樣通過串連插入電阻Rs來修正偏置電壓的情況 下，由于k《1，所以，根據(jù)公式(6) ， Ccap《C' cap。因此，在本實(shí)施 例中，選擇電容Ccell最小的振動(dòng)要素作為基準(zhǔn)振動(dòng)要素。即，使其它的 振動(dòng)要素適應(yīng)電容最小的振動(dòng)要素。
以上對(duì)圖1的振動(dòng)要素1進(jìn)行了敘述，但也能夠應(yīng)用到圖2所示的在 多個(gè)振動(dòng)要素1中共用電極而構(gòu)成的振動(dòng)要素組3、和如圖3所示匯集多 個(gè)振動(dòng)要素組3構(gòu)成的振動(dòng)件8。即，振動(dòng)要素組3是將多個(gè)振動(dòng)要素1 匯集而成，振動(dòng)件8是匯集多個(gè)振動(dòng)要素組3而成，因此，在整體上可以 看作一個(gè)大的振動(dòng)要素。在振動(dòng)要素組3的電極或振動(dòng)件8的電極與偏置 機(jī)構(gòu)2之間，設(shè)置有收發(fā)靈敏度控制電路7，通過控制對(duì)它們施加的偏置 電壓，還能夠控制振動(dòng)要素組3或振動(dòng)件8的收發(fā)靈敏度。
并且，通過改變振動(dòng)要素組3的連接模式，可以使振動(dòng)件與1D (D是 Dimension的縮寫，意味著維數(shù))、1. 5D或2D陣列探頭用振動(dòng)件對(duì)應(yīng)。 這里，1D陣列是指將超聲波振動(dòng)件排列成一維線(直線、曲線)的構(gòu)造。 而1.5D是指將超聲波振動(dòng)件排列在與一維排列方向(長(zhǎng)軸方向)正交的 方向(短軸方向)所構(gòu)成的二維面(平面、曲面)上的構(gòu)造，且在長(zhǎng)軸方向(一維排列方向)進(jìn)行超聲波掃描及聚焦控制，在短軸方向(與長(zhǎng)軸方 向正交的方向)進(jìn)行聚焦控制。
另外，2D是指將超聲波振動(dòng)件排列在二維面(平面、曲面)上的構(gòu)造， 且在任意方向進(jìn)行超聲波掃描及聚焦控制。即，通過連接所有的振動(dòng)件上
的振動(dòng)要素組3，形成1D陣列振動(dòng)件，通過獨(dú)立操作振動(dòng)要素組3而形成 1. 5D陣列振動(dòng)件，通過劃分為更微細(xì)的振動(dòng)要素組從而還能夠作為2D陣 列探頭用振動(dòng)件。成為什么樣的振動(dòng)件，是通過在振動(dòng)件制造階段對(duì)構(gòu)成 振動(dòng)件的振動(dòng)要素組的連接模式進(jìn)行改變來決定。另外，在構(gòu)成振動(dòng)件的 振動(dòng)要素組的連接中采用了鋁布線等。
圖4表示作為其它配置例而將收發(fā)靈敏度控制電路7分別與多個(gè)振動(dòng) 件的每一個(gè)連接的情況，圖5表示將一個(gè)收發(fā)靈敏度控制電路7與由多個(gè) 振動(dòng)件構(gòu)成的振動(dòng)件組24連接的情況。與上述同樣，通過控制對(duì)振動(dòng)件 組24施加的偏置電壓，還能夠控制振動(dòng)件組24的收發(fā)靈敏度。
或者，分別按振動(dòng)要素、振動(dòng)要素組、或振動(dòng)件獨(dú)立控制收發(fā)靈敏度， 也能夠控制收發(fā)靈敏度的偏差。圖6表示該例子。圖6表示了分別獨(dú)立控 制每個(gè)振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度來修正收發(fā)靈敏度偏差的情況，省略了發(fā)送 機(jī)構(gòu)4、接收機(jī)構(gòu)5及收發(fā)分離機(jī)構(gòu)6的記載。在該構(gòu)成中，通過對(duì)每個(gè)
振動(dòng)要素附加與之對(duì)應(yīng)的電阻Rsx (x是每個(gè)振動(dòng)要素指數(shù))，對(duì)每個(gè)振 動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度進(jìn)行了控制。當(dāng)然，取代每個(gè)振動(dòng)要素，對(duì)每個(gè)振動(dòng) 要素組或每個(gè)振動(dòng)件附加與各自的元件對(duì)應(yīng)的電阻Rsx，來修正每個(gè)振動(dòng) 要素組或振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差的構(gòu)成也是同樣的。其中，對(duì)于電阻 Rsx的電阻值的調(diào)整將在后面敘述。
這里，對(duì)每個(gè)振動(dòng)件的接收靈敏度的偏差進(jìn)行說明。振動(dòng)件通過對(duì)在 形成為短?hào)艩畹陌雽?dǎo)體晶片上制造配置的多個(gè)振動(dòng)要素組進(jìn)行連接而形 成。因此，形成在晶片上的振動(dòng)件8因形成的位置也會(huì)發(fā)生收發(fā)靈敏度的 不均。g卩，每個(gè)振動(dòng)件8中都會(huì)發(fā)生偏差。鑒于此，在晶片上形成振動(dòng)件 8之后、或在將完成的振動(dòng)件8組裝到探頭的工序中，對(duì)形成振動(dòng)件8的 振動(dòng)要素組3的電容相對(duì)偏置電壓的特性進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果的一個(gè)例子 表示為圖7A和圖7B。圖7A是表示電容相對(duì)振動(dòng)要素組d g的偏置電壓 的變化的曲線，圖7B是表示每個(gè)振動(dòng)要素組的電容為最大的偏置電壓的圖表。根據(jù)該測(cè)量結(jié)果來選擇電容為最大的偏置電壓最小的振動(dòng)要素組。
該情況下，可選擇具有最小偏置電壓Vg的振動(dòng)要素組g。
接著，將設(shè)定為比該最小的偏置電壓Vg稍微低的電壓值(下面稱作 使用容許電壓值)記錄到在探頭內(nèi)與該振動(dòng)件一同配置的存儲(chǔ)器中。對(duì)于 其它的振動(dòng)件也進(jìn)行同樣的測(cè)量，并將使用容許電壓值記錄到各個(gè)探頭內(nèi) 配置的存儲(chǔ)器中。這樣，可以按每個(gè)探頭知曉振動(dòng)件的固有使用容許電壓 值。而且，通過把握該電壓值，還能夠把握在同一晶片上制作的各振動(dòng)件 的容許使用電壓的分布。
其一個(gè)例子表示于圖7C。圖7C是表示晶片內(nèi)各振動(dòng)件的使用容許電
壓值的分布的圖表。利用該使用容許電壓值分布特性，來控制振動(dòng)件之間 的靈敏度偏差。具體而言，選擇具有最低容許使用電壓值的振動(dòng)件，按照 其它所有的振動(dòng)件的容許使用電壓值與該選擇的振動(dòng)件的容許使用電壓 值相等的方式進(jìn)行控制。即，為了修正各振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差，將 按振動(dòng)件控制的偏置電壓的上限值，設(shè)為具有最低容許使用電壓值的振動(dòng)
件的容許使用電壓值。在圖7C所示的情況下，由于振動(dòng)件G的容許使用 電壓值最小，所以，選擇振動(dòng)件G，將該容許使用電壓值設(shè)為偏置電壓的 上限。由此，可安全地抑制同一晶片間的振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度偏差。該控 制只要將上述的收發(fā)靈敏度控制電路安裝到想要進(jìn)行使用容許電壓的調(diào) 整的振動(dòng)件，并控制對(duì)振動(dòng)件施加的偏置電壓即可。對(duì)于控制電路內(nèi)的電 阻值的調(diào)整將在后面敘述。
另外，在上述說明中說明了每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的修正，但也能 夠按照各振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度成為標(biāo)準(zhǔn)探頭的收發(fā)靈敏度的方式進(jìn)行修 正。這里，標(biāo)準(zhǔn)探頭是下述的探頭。在同一晶片上形成有多個(gè)安裝于探頭 的狀態(tài)的振動(dòng)件組(下面稱作探頭用振動(dòng)件組)。按該探頭用振動(dòng)件組測(cè) 量收發(fā)靈敏度的偏差(分散)，求出這些分散的平均值。將具有最接近該 分散的平均值的收發(fā)靈敏度偏差的探頭用振動(dòng)件設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)探頭。
下面，雖然以振動(dòng)件為代表對(duì)振動(dòng)要素、振動(dòng)要素組、振動(dòng)件及振動(dòng) 件組進(jìn)行了表述，但替換為振動(dòng)要素、振動(dòng)要素組及振動(dòng)件組也是同樣的。
第二實(shí)施例圖8表示本發(fā)明收發(fā)靈敏度控制電路7的第二實(shí)施例。如圖所示，本 實(shí)施例將收發(fā)靈敏度控制電路7設(shè)為由晶體管10、和可變電阻R, (11)、
R2 (12)構(gòu)成的基于射極跟隨器(emitter follower)的恒壓電路，將其 配置在偏置機(jī)構(gòu)2與振動(dòng)件8之間。通過在該電路中調(diào)整可變電阻IUII)、 R2 (12)的電阻值的比率，可以控制對(duì)振動(dòng)件8施加的偏置電壓V，從而 能夠抑制多個(gè)振動(dòng)件相互間的收發(fā)靈敏度的偏差。對(duì)于這些可變電阻K (11) 、 R2 (12)的電阻值的調(diào)整將在后面敘述。
另外，由于本實(shí)施例中對(duì)振動(dòng)件8施加的偏置電壓V也比偏置機(jī)構(gòu)2 的偏置電壓低，所以，選擇電容最小的振動(dòng)件作為基準(zhǔn)振動(dòng)件。選擇該電 容最小的振動(dòng)件作為基準(zhǔn)振動(dòng)件在后述的其它實(shí)施例中也是同樣的。
第三實(shí)施例
圖9表示本發(fā)明收發(fā)靈敏度控制電路7的第三實(shí)施例。如圖所示，本 實(shí)施例將收發(fā)靈敏度控制電路7設(shè)為由運(yùn)算放大器13和可變電阻R3( 14)、 R4 (15)構(gòu)成的恒壓電路，將其設(shè)定在偏置機(jī)構(gòu)2與振動(dòng)件8之間。在該 實(shí)施例中與第一實(shí)施例及第二實(shí)施例同樣，通過調(diào)整可變電阻R3 (14)、 R4 (15)的電阻值，可以控制對(duì)振動(dòng)件8施加的偏置電壓V，從而能夠抑 制多個(gè)振動(dòng)件相互間的收發(fā)靈敏度的偏差。對(duì)于這些可變電阻R3 (14)、 R4 (15)的電阻值的調(diào)整將在后面敘述。
第四實(shí)施例
圖10表示本發(fā)明收發(fā)靈敏度控制電路7的第四實(shí)施例。如圖所示， 本實(shí)施例將收發(fā)靈敏度控制電路7設(shè)為由可變電阻Rs (16)和齊納二極管 (Zener diode) 17構(gòu)成的電壓限制電路，配置在偏置機(jī)構(gòu)2與振動(dòng)件8 之間。該電壓限制電路利用齊納二極管的特征即穩(wěn)壓電壓，來控制對(duì)振動(dòng) 件8施加的偏置電壓。SP，通過調(diào)整可變電阻Rs (16)的電阻值，來調(diào)整 齊納二極管17中流動(dòng)的電流量，控制穩(wěn)壓電壓Vz，從而可抑制多個(gè)振動(dòng) 件相互間的收發(fā)靈敏度偏差。對(duì)于該可變電阻R5 (16)的電阻值的調(diào)整將 在后面敘述。
作為本實(shí)施例4的變形，如圖11所示，可以由電阻18、齊納二極管17和恒流源19構(gòu)成收發(fā)靈敏度控制電路7。該情況下，由于齊納二極管
17中流動(dòng)的電流成為從偏置機(jī)構(gòu)2的偏置電源流出的電流、和從能夠調(diào)整 電流量的恒流源19流出的電流的相加量，所以，通過調(diào)整從恒流源19流 出的電流量，可以控制穩(wěn)壓電壓Vz。對(duì)于該恒流源19的電流值的調(diào)整將 在后面敘述。
第五實(shí)施例
圖12表示本發(fā)明收發(fā)靈敏度控制電路7的第五實(shí)施例。如圖所示， 本實(shí)施例由電阻18、恒流源19和可變電阻R6 (20)構(gòu)成收發(fā)靈敏度控制 電路7，將其配置在偏置機(jī)構(gòu)2與振動(dòng)件8之間。該電路中與實(shí)施例4的 變形的電路同樣，通過調(diào)整從恒流源19流出的電流量，來調(diào)整可變電阻 R6 (20)中流動(dòng)的電流；或者通過調(diào)整可變電阻20的電阻值，可以控制對(duì) 振動(dòng)件8施加的偏置電壓V，從而能夠抑制多個(gè)振動(dòng)件相互之間的收發(fā)靈 敏度偏差。對(duì)于該可變電阻Re (20)的電阻值的調(diào)整將在后面敘述。
接著，針對(duì)第一 五實(shí)施例中使用的可變電阻的電阻值調(diào)整機(jī)構(gòu)及方 法進(jìn)行以下敘述。其中，對(duì)于第四實(shí)施例中恒流源19的電流值的調(diào)整也 是同樣的。本調(diào)整機(jī)構(gòu)具有作為對(duì)偏置電壓進(jìn)行調(diào)整的可變機(jī)構(gòu)的可變電 阻、和存儲(chǔ)有振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度特性的存儲(chǔ)器，根據(jù)從存儲(chǔ)器讀出的 信息調(diào)整可變機(jī)構(gòu)，成為對(duì)收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正的值。另外，本調(diào) 整機(jī)構(gòu)的可變機(jī)構(gòu)不限定于可變電阻，如果是其它的能夠調(diào)整偏置電壓的 機(jī)構(gòu)，則同樣可以使用。
制造時(shí)對(duì)振動(dòng)件施加規(guī)定的偏置電壓，通過阻抗測(cè)量?jī)x21來計(jì)測(cè)規(guī) 定頻率時(shí)的電抗。該電抗成分等價(jià)于振動(dòng)要素或振動(dòng)件的電極間電容與寄 生電容的并聯(lián)。此時(shí)的電容成為公式(9)。
C= I 1/"X I ":角頻率 (9)
基于公式(9)，并根據(jù)振動(dòng)件的電抗成分的實(shí)測(cè)結(jié)果，可得到振動(dòng) 件的電容。根據(jù)公式(6)，對(duì)所得到的電容和作為基準(zhǔn)的振動(dòng)件的電容 進(jìn)行比較，可決定修正系數(shù)k。根據(jù)該修正系數(shù)k，來決定對(duì)振動(dòng)件施加 的偏置電壓、和用于獲得該偏置電壓的電阻值。如圖13所示，通過預(yù)先 對(duì)振動(dòng)件和在同一晶片上制作的電阻圖案，進(jìn)行特開2004—273679號(hào)公報(bào)等公開的利用了激光發(fā)生裝置22等的修整處理，來獲得希望的電阻值。 并且，在晶片上制作如溫度系數(shù)熱敏電阻那樣的可變電阻元件，通過 控制熱敏電阻的溫度或其中流過的電流，也能夠調(diào)整其自身的電阻值。這 利用了電阻值基于溫度變化而改變的熱敏電阻的特性，通過在半導(dǎo)體晶片 上制作正(或負(fù))溫度系數(shù)熱敏電阻和加熱器能夠?qū)崿F(xiàn)。作為加熱器的一 個(gè)例子，可舉出利用了珀耳帖元件和衡流電路的情況。珀耳貼元件是可以 基于電流的流向控制元件的加熱、冷卻，且能夠基于電流量控制其程度的 元件。通過組合衡流電路和珀耳貼元件，可獲得希望溫度的加熱器，能夠 調(diào)整熱敏電阻的電阻值。另外，本實(shí)施例表示了熱敏電阻作為可變電阻的
例子，但也可以通過利用DAC等控制FET等的柵極 源極間電壓Vgs，來 調(diào)整開關(guān)接通電阻的值、或控制二極管中流動(dòng)的電流，從而調(diào)整電阻值。
接著，圖14表示本發(fā)明收發(fā)靈敏度控制電路7的第一控制例。收發(fā) 靈敏度控制電路7具有控制機(jī)構(gòu)25、存儲(chǔ)器23、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(以下 稱作DAC) 26、和由熱敏電阻等構(gòu)成的可變電阻27。存儲(chǔ)器23存儲(chǔ)控制 數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)總線(以下稱作Bus)與控制機(jī)構(gòu)25連接。而且，存儲(chǔ)器 23的數(shù)據(jù)輸出被輸入給DAC26。 DAC26將來自存儲(chǔ)器23的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為 模擬信號(hào)并輸出，與由熱敏電阻等構(gòu)成的可變電阻27連接。其它的構(gòu)成 與圖3所示的構(gòu)造相同，因此省略說明。
這里，根據(jù)圖16所示的流程圖對(duì)第一控制例的具體動(dòng)作進(jìn)行說明。 該動(dòng)作例由振動(dòng)件制造工序、探頭組裝工序及運(yùn)用工序構(gòu)成。預(yù)先存儲(chǔ)與 以下的各步驟對(duì)應(yīng)的程序，通過讀出并執(zhí)行與每個(gè)步驟對(duì)應(yīng)的程序，可以 自動(dòng)或半自動(dòng)實(shí)施其步驟。
首先，說明振動(dòng)件制造工序601 605。在振動(dòng)件制造工序中，修正每 個(gè)振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差調(diào)整。
步驟601中，在晶片生成工序中計(jì)測(cè)振動(dòng)要素在規(guī)定頻率時(shí)的阻抗， 根據(jù)該計(jì)測(cè)結(jié)果來取得各振動(dòng)要素的電容。
步驟602中，選擇用于對(duì)每個(gè)振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正 的基準(zhǔn)振動(dòng)要素。例如選擇電容最小的振動(dòng)要素作為基準(zhǔn)振動(dòng)要素。
步驟603中，求出用于對(duì)每個(gè)振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正 的修正系數(shù)k。 g卩，根據(jù)所選擇的基準(zhǔn)振動(dòng)要素的電容與其它振動(dòng)要素的電容之比，來求出每個(gè)振動(dòng)要素的修正系數(shù)k。
步驟604中，根據(jù)修正系數(shù)k按每個(gè)振動(dòng)要素求出用于對(duì)收發(fā)靈敏度
的偏差進(jìn)行修正的電阻元件的電阻值(Rs)?？梢愿鶕?jù)修正系數(shù)k和振動(dòng) 要素的電阻值(Rcell)由公式(8)求出電阻值(Rs)。 Rs={ (l—k) /k}Rcell (10)
步驟605中，按每個(gè)振動(dòng)要素將具有步驟604中求出的電阻值(Rs) 的電阻元件安裝到同一晶片上。安裝方法如前所述，例如通過進(jìn)行特開 2004_273679號(hào)公報(bào)等公開的利用了激光發(fā)生裝置22等的修整處理，來 獲得希望的電阻值。
步驟606中對(duì)晶片進(jìn)行切削提取出探頭用振動(dòng)件。
接著，對(duì)探頭組裝工序607 612進(jìn)行說明。在探頭組裝工序中對(duì)每 個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差調(diào)整進(jìn)行修正。
步驟607中，將步驟606中切削提取出的探頭用振動(dòng)件組組裝到探頭中。
步驟608中，對(duì)振動(dòng)件為規(guī)定頻率時(shí)的阻抗進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果 來取得各振動(dòng)件的電容。
步驟609中，選擇用于對(duì)每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正的 基準(zhǔn)振動(dòng)件。例如選擇電容最小的振動(dòng)件作為基準(zhǔn)振動(dòng)件。
步驟610中，求出用于對(duì)每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正的 修正系數(shù)k。 g卩，根據(jù)所選擇的基準(zhǔn)振動(dòng)件的電容與其它振動(dòng)件的電容之 比，來求取每個(gè)振動(dòng)要素的修正系數(shù)k。
步驟611中，根據(jù)每個(gè)振動(dòng)件的修正系數(shù)k，算出對(duì)每個(gè)振動(dòng)件施加 的偏置電壓的控制數(shù)據(jù)，并經(jīng)由Bus存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。而且，將每個(gè)振動(dòng) 件的控制數(shù)據(jù)及其生成日期記錄到存儲(chǔ)器23內(nèi)的日志文件中。目卩，根據(jù) 修正系數(shù)k，針對(duì)收發(fā)靈敏度控制電路7的可變電阻27 (例如熱敏電阻) 等控制器件，算出用于控制電阻值等控制因子的電流值、電壓值或熱量(在 使用珀耳貼元件作為熱源的情況下，是作為控制因子的電流值)等控制數(shù) 據(jù)。然后，經(jīng)由Bus將控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器23中。該控制數(shù)據(jù)也可以 在制品出廠后的收發(fā)靈敏度偏差修正中使用。
步驟612中，根據(jù)控制數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)振動(dòng)件施加調(diào)整后的偏置電壓，來收發(fā)超聲波。當(dāng)收發(fā)超聲波時(shí)，控制機(jī)構(gòu)25讀出存儲(chǔ)器23中存儲(chǔ)的控制 數(shù)據(jù)，向DAC26輸出。DAC26通過根據(jù)被輸入的控制數(shù)據(jù)的值來控制電流 值等，對(duì)可變電阻27的電阻值進(jìn)行控制。具體而言，在可變電阻27由負(fù) 溫度系數(shù)熱敏電阻和珀耳貼元件構(gòu)成的情況下，通過使DAC26控制的電流 流入到珀耳貼元件中，可以通過負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的直接溫度控制來間 接控制電阻值。
這里，對(duì)振動(dòng)件8的兩端施加的電壓相對(duì)偏置機(jī)構(gòu)2供給的電壓值， 成為基于可變電阻27的電阻值Rs與振動(dòng)件8的電阻值R形成的分壓值。 即，通過調(diào)節(jié)基于電場(chǎng)強(qiáng)度的電氣機(jī)械耦合系數(shù)，來修正超聲波的收發(fā)靈 敏度偏差，可以控制成各振動(dòng)件具有相同的收發(fā)靈敏度。另外，當(dāng)進(jìn)行收 發(fā)靈敏度修正時(shí)，可以在超聲波診斷裝置的畫面上放映表示正在進(jìn)行靈敏 度修正的顯示畫面。
最后，對(duì)運(yùn)用工序613 618進(jìn)行說明。在運(yùn)用工序中，根據(jù)振動(dòng)件 的收發(fā)靈敏度的時(shí)效變化，來修正每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度偏差調(diào)整的偏 差。
步驟613中對(duì)每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度進(jìn)行測(cè)定。由于制品出廠后， 在技術(shù)上難以直接測(cè)量組裝到超聲波探頭上的振動(dòng)件的電容，所以，間接 地對(duì)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度進(jìn)行測(cè)量。作為一個(gè)例子，在使超聲波探頭與規(guī) 定的模型(phantom)抵接的狀態(tài)下，通過控制部25檢測(cè)對(duì)每個(gè)振動(dòng)件輸 入的偏置電壓所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)的電壓，能夠測(cè)定每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏 度。
步驟614中，判斷是否需要每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差修正。例 如，判斷各振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度是否在閾值的范圍(例如步驟613中求出 的各振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的平均值的土ldB)內(nèi)，如果在范圍之外，則判 斷為需要偏差修正，轉(zhuǎn)移到步驟615。另一方面，如果在閾值的范圍內(nèi)， 則判斷為不需要偏差修正，轉(zhuǎn)移到步驟618。
步驟615中，選擇用于對(duì)每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差修正的偏離 進(jìn)行修正的基準(zhǔn)振動(dòng)件。例如選擇收發(fā)靈敏度最小的振動(dòng)件作為基準(zhǔn)振動(dòng) 件。
步驟616中，求出用于對(duì)每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差修正的偏離進(jìn)行修正的修正系數(shù)k。 g卩，根據(jù)所選擇的基準(zhǔn)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度和其 它振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度之比，求出每個(gè)振動(dòng)要素的修正系數(shù)k。
步驟617中，根據(jù)每個(gè)振動(dòng)件的修正系數(shù)k，更新對(duì)每個(gè)振動(dòng)件施加 的偏置電壓的控制數(shù)據(jù)，并經(jīng)過Bus存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器23中。具體而言，針 對(duì)靈敏度降低的振動(dòng)件，按照增大對(duì)該振動(dòng)件施加的偏置電壓的方式變更 控制數(shù)據(jù)。另一方面，針對(duì)靈敏度上升的振動(dòng)件，按照減少對(duì)該振動(dòng)件施 加的偏置電壓的方式更新控制數(shù)據(jù)?？刂茩C(jī)構(gòu)25，通過如上所述預(yù)先對(duì)存 儲(chǔ)器23中存儲(chǔ)的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)更新，從而能夠總是進(jìn)行高精度的收 發(fā)靈敏度的偏差修正。在控制數(shù)據(jù)的更新之后，返回到步驟613，再次測(cè) 定每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度。
在控制數(shù)據(jù)更新之際，在日志文件中記錄每個(gè)振動(dòng)件的控制數(shù)據(jù)及更 新日期，將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器23中。通過振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的時(shí)效 變化，對(duì)用于控制控制器件的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)更新。更新的頻度與周期， 根據(jù)更新時(shí)生成的日志文件在控制機(jī)構(gòu)25內(nèi)計(jì)算。該計(jì)算結(jié)果能夠通過 按壓在超聲波診斷裝置操作桌上配置的按鈕，顯示到裝置畫面上。
或者，也可以在控制數(shù)據(jù)更新之際，將其它振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度相對(duì) 基準(zhǔn)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的相對(duì)值，分別顯示到畫面上，在畫面上進(jìn)行控 制數(shù)據(jù)的更新。其一個(gè)例子表示于圖17。圖17表示在畫面上顯示了各振 動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差時(shí)效變化的數(shù)據(jù)列表701、和兩個(gè)控制按鈕702、 703的例子。數(shù)據(jù)列表701表示了各振動(dòng)件的ID號(hào)碼、基準(zhǔn)振動(dòng)件對(duì)應(yīng)的 收發(fā)靈敏度相對(duì)值的時(shí)效變化、和控制數(shù)據(jù)的校正量(％)。收發(fā)靈敏度 相對(duì)值的時(shí)效變化按時(shí)間序列表示了制造時(shí)或組裝時(shí)的初始值、和其后測(cè) 量的收發(fā)靈敏度的相對(duì)值。若在該狀態(tài)下按下計(jì)測(cè)按鈕702，則執(zhí)行上述 步驟613 616，不僅對(duì)每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的相對(duì)值進(jìn)行計(jì)測(cè)，而且， 可以計(jì)算并顯示用于將該相對(duì)值設(shè)為l的控制數(shù)據(jù)的校正量(％)。如果 在所有振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的相對(duì)值的計(jì)測(cè)及控制數(shù)據(jù)的校正量的計(jì)算 結(jié)束之后，按下應(yīng)用按鈕703，則計(jì)算出的校正量被反映到控制數(shù)據(jù)中。 另外，計(jì)測(cè)出的收發(fā)靈敏度的相對(duì)值與計(jì)測(cè)日期數(shù)據(jù)一同被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)機(jī) 構(gòu)中，在下一次更新控制數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)顯示在畫面上。
步驟618中，根據(jù)更新后的控制數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)振動(dòng)件施加調(diào)整后的偏置電壓，來收發(fā)超聲波。
步驟619中，如果根據(jù)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的時(shí)效變化，按一定期間 或不定期反復(fù)進(jìn)行每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度偏差調(diào)整的偏離修正，則返回
到步驟613，反復(fù)進(jìn)行步驟613 步驟618。
綜上所述，通過利用更新后的控制數(shù)據(jù)控制收發(fā)靈敏度，對(duì)超聲波進(jìn) 行收發(fā)，能夠在總是可以進(jìn)行高精度的收發(fā)靈敏度偏差修正的狀態(tài)下，取 得高畫質(zhì)的超聲波圖像。另外，在上述探頭制造工序及運(yùn)用工序的說明中， 表示了選擇基準(zhǔn)振動(dòng)件，對(duì)各振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差進(jìn)行修正的例 子，但通過將基準(zhǔn)設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)探頭的收發(fā)靈敏度，也能夠修正探頭間的收發(fā) 靈敏度的偏差。
以上是第一控制例的具體動(dòng)作流程的說明。
本實(shí)例表示了利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的例子，但也可以使用正溫度 系數(shù)熱敏電阻。而且，本實(shí)例中表示了利用溫度系數(shù)熱敏電阻和珀耳貼元 件的電阻值控制的例子，但也可以在自電流控制熱敏電阻中直接流動(dòng)電 流。另外，在不進(jìn)行步驟613 617的時(shí)效變化的修正時(shí)，由于只需要晶 片生成工序、或芯片化之后的探頭組裝工序時(shí)的控制數(shù)據(jù)，所以，存儲(chǔ)器 23能夠功能限定為從R0M等非易失性存儲(chǔ)元件的讀出，由此，可降低電路 規(guī)模。
綜上所述，根據(jù)該第一控制例，可以連續(xù)且總是良好地進(jìn)行每個(gè)振動(dòng) 件的收發(fā)靈敏度的偏差修正。而且，由于控制器件由熱敏電阻與珀耳貼元 件構(gòu)成，所以，通過半導(dǎo)體工藝的摻雜物質(zhì)(混合的雜質(zhì)，例如硼(摻雜)、 SiC (薄膜)、Ge (薄膜)、Ni (金屬))的種類與量、或薄膜，能夠容 易地調(diào)整溫度特性。
接著，圖15表示本發(fā)明的收發(fā)靈敏度控制電路7的第二控制例。與 第一控制例的不同之處在于，取代DAC26而利用了數(shù)據(jù)鎖存電路28;和作 為可變電阻的方式，取代了熱敏電阻，使用了通過對(duì)由MOS開關(guān)或機(jī)械式 繼電器等構(gòu)成的多個(gè)微開關(guān)進(jìn)行切換，來控制電阻值的模擬開關(guān)切換方式 可變電阻。這些可變電阻例如能夠通過基于MEMS技術(shù)的微型繼電器、梯 形(rudder)電阻等實(shí)現(xiàn)。除此之外的結(jié)構(gòu)由于和第一控制例相同，所以， 省略了振動(dòng)件8與偏置機(jī)構(gòu)2的圖示。這里，對(duì)第二控制例的具體動(dòng)作進(jìn)行說明。其中，第二控制例的動(dòng)作 流程與上述第一控制例同樣，但步驟611的控制數(shù)據(jù)的內(nèi)容及步驟612的 內(nèi)容不同，因此，下面僅對(duì)不同的部分進(jìn)行說明。
步驟611中，控制機(jī)構(gòu)25向存儲(chǔ)器23中存儲(chǔ)控制數(shù)據(jù)的動(dòng)作與第一 控制例相同，但存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器23中的控制數(shù)據(jù)是微開關(guān)切換方式可變電 阻的開關(guān)切換用控制數(shù)據(jù)。
步驟612中，在收發(fā)超聲波時(shí)，控制機(jī)構(gòu)25讀出存儲(chǔ)器23中存儲(chǔ)的 控制數(shù)據(jù)，將其向數(shù)據(jù)鎖存電路28輸出。數(shù)據(jù)鎖存電路28對(duì)鎖存時(shí)鐘的 定時(shí)時(shí)被輸入的多個(gè)控制數(shù)據(jù)的值進(jìn)行保持，通過根據(jù)該多個(gè)控制數(shù)據(jù)的 值使微開關(guān)的開閉發(fā)生變化，來控制可變電阻的電阻值。
另外，在第二控制例中還與第一控制方法相同，如果在組裝工序之后 計(jì)測(cè)各振動(dòng)件8的收發(fā)信號(hào)強(qiáng)度，則能夠進(jìn)行與各元件的時(shí)效變化對(duì)應(yīng)的 偏差修正。
根據(jù)該第二控制例，能夠在不受周圍溫度等外部因素的影響的情況 下，修正每個(gè)振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度的偏差。
另外，上述第一及第二控制例都能夠以在線 離線方式進(jìn)行。
作為制品出廠后收發(fā)靈敏度的偏差修正的另一個(gè)例子，還能夠遠(yuǎn)程進(jìn) 行探頭的收發(fā)靈敏度的偏差狀況的確認(rèn)及收發(fā)靈敏度的偏差的修正處理。 因此，超聲波診斷裝置具備能夠借助網(wǎng)絡(luò)與配置在裝置外的外部控制機(jī)構(gòu) (例如遠(yuǎn)程中心內(nèi)的主機(jī))進(jìn)行通信的通信機(jī)構(gòu)。并且，借助網(wǎng)絡(luò)與保存 探頭的收發(fā)靈敏度修正信息的主機(jī)進(jìn)行連接，可進(jìn)行基于探頭的時(shí)效變化 的收發(fā)靈敏度狀況的確認(rèn)、探頭固有的控制數(shù)據(jù)的更新、和收發(fā)靈敏度的 偏差的修正處理等。
最后，在上述本發(fā)明的說明中表示了按振動(dòng)要素、振動(dòng)要素組或振動(dòng) 件的收發(fā)靈敏度的偏差修正，但也能夠按照使每個(gè)振動(dòng)要素、振動(dòng)要素組 或振動(dòng)件的收發(fā)靈敏度成為標(biāo)準(zhǔn)探頭的靈敏度的方式，進(jìn)行修正。
權(quán)利要求
1. 一種超聲波探頭，通過排列多個(gè)具有多個(gè)振動(dòng)要素的振動(dòng)件而成，所述振動(dòng)要素通過在被施加偏置電壓的狀態(tài)下相互變換超聲波和電信號(hào)來進(jìn)行超聲波的收發(fā)，其特征在于，該超聲波探頭具備收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)，用于通過獨(dú)立調(diào)整對(duì)所述多個(gè)振動(dòng)要素中的至少兩個(gè)振動(dòng)要素所施加的所述偏置電壓，來修正該至少兩個(gè)振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于，所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)所述至少兩個(gè)振動(dòng)要素的各自的收發(fā)靈敏度，將從配置在外部的偏置機(jī)構(gòu)供給的DC電壓變換為與該DC電壓 不同的電壓的偏置電壓，對(duì)所述至少兩個(gè)振動(dòng)要素分別施加所述變換后的 偏置電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)，基于從所述至少兩個(gè)振動(dòng)要素中選擇的基準(zhǔn)振動(dòng)要素的電容和其它振動(dòng)要素的電容，從所述DC電壓變換為對(duì)該其 它振動(dòng)要素施加的偏置電壓。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)具有至少一個(gè)電阻元件，通過對(duì)該至少一個(gè)電阻元件中的至少一個(gè)電阻元件的電阻值進(jìn)行調(diào)整，來調(diào)整從所述DC電 壓變換的偏置電壓的電壓。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其特征在于，所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)利用所述被調(diào)整的至少一個(gè)電阻元件，對(duì)所 述DC電壓進(jìn)行分壓，變換為所述偏置電壓。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)利用具有所述被調(diào)整的至少一個(gè)電阻元件和晶體管而構(gòu)成的射極跟隨器電路，從所述DC電壓變換為所述偏置電壓。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)利用具有所述被調(diào)整的至少一個(gè)電阻元件和運(yùn)算放大器而構(gòu)成的恒壓電路，從所述DC電壓變換為所述偏置電壓。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其特征在于，所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)利用具有所述被調(diào)整的至少一個(gè)電阻元件和齊納二極管而構(gòu)成的電壓限制電路，從所述DC電壓變換為所述偏置電壓。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)利用所述被調(diào)整的至少一個(gè)電阻元件和恒流源，從所述DC電壓變換為所述偏置電壓。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)具有至少一個(gè)電阻元件、齊納二極管和恒流源，通過控制所述恒流源，從所述DC電壓變換為所述偏置電壓。
11、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述被調(diào)整的至少一個(gè)電阻元件具有可變電阻元件， 所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)具有對(duì)所述可變電阻元件的電阻值進(jìn)行控制的電阻值控制機(jī)構(gòu)，通過控制所述可變電阻元件的電阻值，對(duì)從所述 DC電壓變換的偏置電壓的電壓進(jìn)行調(diào)整。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述可變電阻元件具有電阻值根據(jù)溫度而變化的熱敏電阻， 所述電阻值控制機(jī)構(gòu)具有對(duì)所述熱敏電阻的溫度進(jìn)行控制的機(jī)構(gòu)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述電阻元件具有多個(gè)模擬開關(guān)，所述電阻值控制機(jī)構(gòu)通過切換所述開關(guān)來控制所述電阻元件的電阻值。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述電阻元件與所述振動(dòng)要素形成在相同的晶片上，具有事先調(diào)整的電阻值。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述多個(gè)振動(dòng)要素分別具有電極，所述超聲波探頭形成至少一個(gè)振動(dòng)要素組，該振動(dòng)要素組是所述多個(gè) 振動(dòng)要素中的至少一個(gè)振動(dòng)要素的電極被公共連接而成的，所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述至少一個(gè)振動(dòng)要素組中，對(duì)該至少一個(gè)振動(dòng)要素組的各個(gè)公共電極分別施加所述偏置電壓。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其特征在于， 所述多個(gè)振動(dòng)要素分別具有電極，構(gòu)成所述振動(dòng)件的多個(gè)振動(dòng)要素的電極被公共連接，所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述多個(gè)振動(dòng)件內(nèi)的至少一個(gè)振動(dòng) 件中，對(duì)該至少一個(gè)振動(dòng)件的各自的公共電極分別施加所述偏置電壓。
17、 一種超聲波診斷裝置，包含排列多個(gè)振動(dòng)件而成的超聲波探頭，所述振動(dòng)件至少具備一個(gè)在被施 加了偏置電壓的狀態(tài)下，通過相互變換超聲波和電信號(hào)來進(jìn)行超聲波的收 發(fā)的振動(dòng)要素；偏置機(jī)構(gòu)，其產(chǎn)生用于供給所述偏置電壓的DC電壓；和收發(fā)控制機(jī)構(gòu)，其與所述多個(gè)振動(dòng)要素之間進(jìn)行所述電信號(hào)的收發(fā)，其特征在于，在所述偏置機(jī)構(gòu)與所述多個(gè)振動(dòng)要素中的至少兩個(gè)振動(dòng)要素之間，具 備獨(dú)立調(diào)整對(duì)該至少兩個(gè)振動(dòng)要素所施加的偏置電壓，來修正該至少兩個(gè) 振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差的收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)所述至少兩個(gè)振動(dòng)要素的各自的收發(fā)靈敏度，將從所述偏置機(jī)構(gòu)供給的DC電壓變換為與該DC電壓不同的電 壓的偏置電壓，對(duì)所述至少兩個(gè)振動(dòng)要素分別施加所述變換后的偏置電壓。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)，具有對(duì)所述偏置電壓進(jìn)行調(diào)整的可變機(jī)構(gòu)、和存儲(chǔ)所述振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度特性的存儲(chǔ)器，根據(jù)從所述存儲(chǔ)器 讀出的信息調(diào)整所述可變機(jī)構(gòu)，修正所述收發(fā)靈敏度的偏差。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 具備與在不同于超聲波診斷裝置的地方設(shè)置的外部控制裝置之間進(jìn)行通信的通信機(jī)構(gòu)，所述收發(fā)靈敏度控制機(jī)構(gòu)，根據(jù)來自所述外部控制裝置的信息，進(jìn)行 所述至少兩個(gè)振動(dòng)要素的各自的收發(fā)靈敏度的偏差修正。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的超聲波探頭通過排列多個(gè)具有多個(gè)振動(dòng)要素的振動(dòng)件而成，所述振動(dòng)要素通過在被施加偏置電壓的狀態(tài)下相互變換超聲波和電信號(hào)來進(jìn)行超聲波的收發(fā)，該超聲波探頭具備收發(fā)靈敏度修正機(jī)構(gòu)，用于獨(dú)立調(diào)整對(duì)多個(gè)振動(dòng)要素中的至少兩個(gè)振動(dòng)要素施加的所述偏置電壓，來修正該至少兩個(gè)振動(dòng)要素的收發(fā)靈敏度的偏差。由此，可以對(duì)構(gòu)成超聲波探頭的多個(gè)振動(dòng)要素或振動(dòng)件相互之間的收發(fā)靈敏度偏差進(jìn)行修正。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101304691SQ20068004217
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者淺房勝德, 近藤正尚 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)藥