KR20180035061A

KR20180035061A - 이득 보상을 위한 이득 제어 회로 및 이를 포함하는 초음파 시스템

Info

Publication number: KR20180035061A
Application number: KR1020160125061A
Authority: KR
Inventors: 김진
Original assignee: 지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크.
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2018-04-05

Abstract

가변 이득 증폭부에 연결되어 가변 이득 증폭부의 이득을 보상하기 위한 이득 제어 회로는, 가변 이득 증폭부의 이득을 제어하기 위한 디지털 제어 신호 및 스위칭 제어 신호를 생성하는 신호 생성부와, 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환부와, 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제1 이득 제어 신호를 출력하는 제1 필터와, 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제2 이득 제어 신호를 출력하는 제2 필터와, 스위칭 제어 신호에 기초하여 제1 필터 또는 제2 필터를 선택하는 스위칭 회로를 포함하고, 가변 이득 증폭부의 이득은 제1 이득 제어 신호 또는 제2 이득 제어 신호에 의해 결정된다.

Description

이득 보상을 위한 이득 제어 회로 및 이를 포함하는 초음파 시스템{GAIN CONTROL CIRCUITRY FOR GAIN COMPENSATION AND ULTRASOUND SYSTEM WITH SAME}

본 개시는 이득 보상을 위한 이득 제어 회로 및 이를 포함하는 초음파 시스템에 관한 것이다.

초음파 시스템은 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있으므로, 의료 분야에서 대상체 내부의 정보를 얻기 위한 목적으로 널리 이용되고 있다. 초음파 시스템의 이러한 특성에 의해, 대상체를 직접 절개하여 관찰하는 외과 수술의 필요 없이, 초음파 시스템은 대상체 내부의 고해상도 영상을 실시간으로 의사에게 제공할 수 있다. 따라서, 초음파 시스템은 의료 분야에서 다양한 질병을 효과적으로 진단하기 위한 도구로서 널리 사용되고 있다.

초음파 시스템은 초음파 프로브를 통해 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)를 수신한다. 일반적으로, 초음파 신호의 진폭 또는 강도는 대상체에 전파되고 반사됨에 따라 감소한다. 이에 따라, 적어도 일부의 초음파 시스템은 초음파 신호의 감쇠를 보상하기 위한 가변 이득 증폭부를 포함한다. 예를 들어, 가변 이득 증폭부는 이득 제어 신호에 기초하여 초음파 신호를 대상체의 깊이에 따라 가변적으로 증폭시킨다.

도플러 모드(예를 들어, C 모드(컬러 플로우 모드) 또는 D 모드(스펙트럴 도플러 모드))에서는 B 모드(brightness mode)의 초음파 에코 신호보다 작은 크기를 갖는 초음파 에코 신호가 잡음 영역에 들어가지 않도록 처리되어야 하므로, B 모드보다 이득 제어 신호의 잡음에 대한 관리가 필요하다. 그러나, 종래의 초음파 시스템은 진단 모드에 관계없이 동일한 필터를 이용하여 이득 제어 신호를 필터링한다. 이로 인해, 도플러 모드에서는 이득 제어 신호의 잡음을 제거하는데 어려움이 있다.

본 개시는 진단 모드에 따라 상이한 필터를 이용하여 이득 제어 신호를 필터링하는, 이득 보상을 위한 이득 제어 회로 및 이를 포함하는 초음파 시스템을 제공한다.

일 실시예에 따른, 가변 이득 증폭부에 연결되어 상기 가변 이득 증폭부의 이득을 보상하기 위한 이득 제어 회로는, 상기 가변 이득 증폭부의 상기 이득을 제어하기 위한 디지털 제어 신호 및 스위칭 제어 신호를 생성하는 신호 생성부와, 상기 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환부와, 상기 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제1 이득 제어 신호를 출력하는 제1 필터와, 상기 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제2 이득 제어 신호를 출력하는 제2 필터와, 상기 스위칭 제어 신호에 기초하여 상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터를 선택하는 스위칭 회로를 포함하고, 상기 가변 이득 증폭부의 상기 이득은 상기 제1 이득 제어 신호 또는 상기 제2 이득 제어 신호에 의해 결정된다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 필터는 B 모드용 스무딩 필터(smoothing filter)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 스무딩 필터는 100KHz 내지 200KHz의 차단 주파수를 갖는다.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 필터는 도플러 모드용 노이즈 필터(noise filter)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 노이즈 필터는 1Hz 이하의 차단 주파수를 갖는다.

일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 회로는 상기 디지털 아날로그 변환부와 상기 제1 및 제2 필터 사이에 설치되고, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 상기 디지털 아날로그 변환부를 상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터에 연결하는 스위치를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 회로는 상기 제1 및 제2 필터와 상기 가변 이득 증폭부 사이에 설치되고, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터를 상기 가변 이득 증폭부에 연결하는 스위치를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 디지털 아날로그 변환부는 상기 제1 필터에 연결되는 제1 디지털 아날로그 변환부와, 상기 제2 필터에 연결되는 제2 디지털 아날로그 변환부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 회로는 상기 제1 디지털 아날로그 변환부와 상기 제2 디지털 아날로그 변환부에 선택적으로 상기 스위칭 제어 신호를 전송하며, 상기 스위칭 제어 신호는 상기 제1 디지털 아날로그 변환부 또는 상기 제2 디지털 아날로그 변환부 중 어느 하나를 배타적으로 활성화시키는 신호를 포함한다.

다른 실시예에 따른 초음파 시스템은, 초음파 신호를 대상체에 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하는 초음파 프로브와, 일 실시예에 따른 이득 제어 회로와, 상기 이득 제어 회로부터 수신되는 상기 제1 이득 제어 신호 또는 상기 제2 이득 제어 신호에 의해 상기 초음파 프로브에서 출력되는 상기 초음파 에코신호를 상기 대상체의 깊이에 따라 증폭시키는 가변 이득 변환부를 포함한다.

본 개시에 의하면, 가변 이득 증폭부의 이득을 제어하기 위한 이득 제어 신호를 진단 모드에 따라 상이한 필터를 이용하여 필터링함으로써, 잡음에 대한 특별한 관리가 요구되는 도플러 모드에서 이득 제어 신호의 잡음이 감소될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 수신부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 개시의 제1 실시예에 따른 이득 제어 회로의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 개시의 제2 실시예에 따른 이득 제어 회로의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 개시의 제3 실시예에 따른 이득 제어 회로의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 설명한다.

본 실시예에서 사용되는 용어 "부"는 소프트웨어, FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 소프트웨어 및 하드웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일례로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세서, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 더 분리될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 시스템(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 초음파 시스템(100)은 컨트롤 패널(110), 초음파 프로브(120), 프로세서(130), 저장 장치(140) 및 표시 장치(150)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 프로세서(130)는 컨트롤 패널(110), 초음파 프로브(120), 저장 장치(140) 및 표시 장치(150)의 동작을 제어한다.

컨트롤 패널(110)은 사용자로부터 입력 정보를 수신하고, 수신된 입력 정보를 프로세서(130)로 전송한다. 컨트롤 패널(110)은 사용자와 초음파 시스템(100) 간의 인터페이스를 가능하게 하는 입력 장치(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 입력 장치는 진단 모드의 선택, 진단 동작의 제어, 진단에 필요한 명령의 입력, 신호 처리 제어, 초음파 영상의 출력 제어 등의 조작을 실행하는데 적합한 입력부, 예를 들어 트랙볼, 마우스, 키보드, 버튼, 스타일러스 펜, 터치스크린과 같이 명령의 입력이 가능한 디스플레이 등을 포함할 수 있다. 그러나, 입력부는 이에 한정되지 않는다.

초음파 프로브(120)는 프로세서(130)로부터 대상체의 초음파 영상을 얻기 위한 전기적 신호(이하, "송신신호"라 함)를 수신한다. 대상체는 생체 또는 인간의 신체의 일부(예를 들어, 간, 심장, 혈관, 혈류 등)일 수 있다. 또한, 초음파 프로브(120)는 송신신호를 초음파 신호로 변환하고, 변환된 초음파 신호를 대상체에 송신한다. 또한, 초음파 프로브(120)는 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)를 수신하고, 수신된 초음파 에코신호를 전기적 신호(이하, "수신신호"라 함)로 변환한다. 예를 들면, 초음파 프로브(120)는 컨벡스 프로브, 리니어 프로브 등을 포함한다.

프로세서(130)는 컨트롤 패널(110)을 통해 수신된 입력 정보에 기초하여, 초음파 프로브(120)가 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하도록 제어한다. 또한, 프로세서(130)는 초음파 프로브(120)로부터 제공되는 수신신호에 기초하여 대상체의 초음파 영상을 생성한다.

일 실시예에 있어서, 프로세서(130)는 이상 기술된 제어 동작들 또는 이 동작들을 실행하는 프로그램 명령어를 실행할 수 있는 CPU(central processing unit), FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit) 등을 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

저장 장치(140)는 초음파 프로브(120)에 의해 생성된 수신신호를 순차적으로 저장한다. 또한, 저장 장치(140)는 프로세서(130)에 의해 생성된 초음파 영상을 저장한다. 또한, 저장 장치(140)는 초음파 시스템(100)을 동작시키기 위한 프로그램 명령어들을 저장할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 저장 장치(140)는 자기 디스크(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크, 하드 디스크 등), 광 디스크(예를 들어, CD, DVD 등), 광자기 디스크(예를 들어, MO 등), 반도체 메모리(예를 들어, USB 메모리, 메모리 카드 등) 등을 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

표시 장치(150)는 프로세서(130)에 의해 생성된 초음파 영상을 표시한다. 또한, 표시 장치(150)는 초음파 영상 또는 초음파 시스템(100)의 동작 상태에 관한 정보를 표시할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 표시 장치(150)는 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode), TFT-LCD(thin film transistor-liquid crystal display), OLED(organic light-emitting diode) 디스플레이, 플렉서블 디스플레이 등을 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(130)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 프로세서(130)는 송신부(210)를 포함한다. 송신부(210)는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위한 송신신호를 생성한다. 송신부(210)는 생성된 송신신호를 초음파 프로브(120)에 제공한다. 초음파 프로브(120)는 수신된 송신신호를 초음파 신호로 변환하고, 변환된 초음파 신호를 대상체에 송신한다. 또한, 초음파 프로브(120)는 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 수신신호를 생성한다.

프로세서(130)는 송수신 스위치(220) 및 수신부(230)를 더 포함한다. 송수신 스위치(220)는 송신부(210)와 수신부(230)를 스위칭할 수 있다. 예를 들면, 송수신 스위치(220)는 듀플렉서(duplexer)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송수신 스위치(220)는 초음파 프로브(120)가 송신 및 수신을 번갈아 가며 수행할 때, 송신부(210) 또는 수신부(230) 중 어느 하나를 초음파 프로브(120)에 전기적으로 연결한다.

수신부(230)는 초음파 프로브(120)로부터 송수신 스위치(220)를 통해 수신되는 수신신호를 증폭시킨다. 또한, 수신부(230)는 증폭된 수신신호를 아날로그 디지털 변환하여 디지털 신호를 생성한다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 수신부(230)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 수신부(230)는 신호 증폭부(310)를 포함한다. 신호 증폭부(310)는 사전 설정된 이득값에 기초하여, 초음파 프로브(120)로부터 송수신 스위치(220)를 통해 제공되는 수신신호를 증폭시킨다. 예를 들면, 신호 증폭부(310)는 저잡음 증폭기(low noise amplifier, LNA)를 포함한다.

수신부(230)는 가변 이득 증폭부(320)를 더 포함한다. 가변 이득 증폭부(320)는 대상체의 깊이에 따라 수신신호(초음파 에코신호)의 감쇠를 보상한다. 즉, 가변 이득 증폭부(320)는 신호 증폭부(310)에서 출력되는 수신신호를 가변적으로 증폭시킨다. 예를 들면, 가변 이득 증폭부(320)는 VGA(variable gain amplifier)를 포함한다.

수신부(230)는 아날로그 디지털 변환부(330)를 더 포함한다. 아날로그 디지털 변환부(330)는 가변 이득 증폭부(320)에서 출력되는 수신신호를 아날로그 디지털 변환하여 디지털 신호를 생성한다. 예를 들면, 아날로그 디지털 변환부(330)는 ADC(analog to digital converter)를 포함한다.

다시 도 2를 참조하면, 프로세서(130)는 신호 처리부(240)를 더 포함한다. 신호 처리부(240)는 수신부(230)로부터 제공되는 디지털 신호에 신호 처리(예를 들어, 빔 포밍)를 수행하여 수신 집속 신호를 생성한다. 또한, 신호 처리부(240)는 수신 집속 신호에 기초하여 초음파 데이터를 생성한다. 초음파 데이터는 RF(radio frequency) 데이터, IQ(in-phase/quadrature) 데이터 등을 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

프로세서(130)는 영상 생성부(250)를 더 포함한다. 영상 생성부(250)는 신호 처리부(240)로부터 제공되는 초음파 데이터에 기초하여 대상체의 초음파 영상(예를 들어, B 모드 영상, 도플러 스펙트럼 영상, 컬러 플로우 영상 등)을 생성한다.

프로세서(130)는 이득 제어 회로(260)를 더 포함한다. 이득 제어 회로(260)는 가변 이득 증폭부(320)의 이득을 제어하기 위한 이득 제어 신호를 생성하고, 생성된 이득 제어 신호를 가변 이득 증폭부(320)에 출력한다.

도 4는 본 개시의 제1 실시예에 따른 이득 제어 회로(260)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 4를 참조하면, 이득 제어 회로(260)는 신호 생성부(410), 신호 변환부(420), 필터링부(430) 및 스위칭 회로(440)를 포함한다.

신호 생성부(410)는 가변 이득 증폭부(320)의 이득을 제어하기 위한 디지털 제어 신호를 생성하고, 생성된 디지털 제어 신호를 신호 변환부(420)에 출력한다. 또한, 신호 생성부(410)는 스위칭 제어 신호를 생성하고, 생성된 스위칭 제어 신호를 스위칭 회로(440)에 출력한다.

신호 변환부(420)는 신호 생성부(410)에서 출력되는 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환한다. 예를 들면, 신호 변환부(420)는 DAC(digital to analog converter)를 포함한다.

필터링부(430)는 신호 변환부(420)에서 출력되는 아날로그 제어 신호를 필터링하여 이득 제어 신호를 생성하고, 생성된 이득 제어 신호를 가변 이득 증폭부(320)에 출력한다. 본 실시예에 있어서, 필터링부(430)는 제1 필터(431) 및 제2 필터(432)를 포함한다.

제1 필터(431)는 신호 변환부(420)로부터 제공되는 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제1 이득 제어 신호를 출력한다. 본 실시예에 있어서, 제1 필터(431)는 B 모드용 스무딩 필터(smoothing filer)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 스무딩 필터는 100KHz 내지 200KHz의 차단 주파수를 갖는다.

제2 필터(432)는 신호 변환부(420)로부터 제공되는 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제2 이득 제어 신호를 출력한다. 본 실시예에 있어서, 제2 필터(432)는 도플러 모드(예를 들어, 스펙트럴 도플러 모드, 컬러 플로우 모드 등)용 노이즈 필터(noise filter)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 노이즈 필터는 1Hz 이하의 차단 주파수를 갖는다.

B 모드에서, 대상체의 깊이에 따른 초음파 에코 신호의 감쇠를 보상하기 위한 이득 제어 신호는 곡선의 형상을 갖는다. 또한, 도플러 모드에서, 샘플 게이트 또는 관심영역에 해당하는 초음파 에코신호만이 처리되므로, 이득 제어 신호는 DC 형상을 갖는다. 따라서, 본 실시예에서 도플러 모드의 이득 제어 신호와 B 모드의 이득 제어 신호는 제1 필터(431) 및 제2 필터(432)에 의해 상이하게 필터링될 수 있다.

스위칭 회로(440)는 신호 생성부(410)에서 출력되는 스위칭 제어 신호에 기초하여 제1 필터(431) 또는 제2 필터(432)를 선택한다. 본 실시예에 있어서, 스위칭 회로(440)는 신호 변환부(420)와 필터링부(430) 사이에 설치되고, 스위칭 제어 신호에 따라 신호 변환부(420)를 제1 필터(431) 또는 제2 필터(432)에 연결시키는 스위치를 포함한다.

일례로서, 진단 모드가 B 모드인 경우, 신호 생성부(410)는 제1 필터(431)를 선택하기 위한 스위칭 제어 신호(이하, "제1 스위칭 제어 신호"라 함)를 출력한다. 스위칭 회로(440)는 신호 생성부(410)에서 출력되는 제1 스위칭 제어 신호에 따라 신호 변환부(420)를 제1 필터(431)에 연결시킨다. 따라서, 가변 이득 증폭부(320)는 제1 필터(431)에서 출력되는 제1 이득 제어 신호에 의해 제어된다.

다른 예로서, 진단 모드가 도플러 모드인 경우, 신호 생성부(410)는 제2 필터(432)를 선택하기 위한 스위칭 제어 신호(이하, "제2 스위칭 제어 신호"라 함)를 출력한다. 스위칭 회로(440)는 신호 생성부(410)에서 출력되는 제2 스위칭 제어 신호에 따라 신호 변환부(420)를 제2 필터(432)에 연결시킨다. 따라서, 가변 이득 증폭부(320)는 제2 필터(432)에서 출력되는 제2 이득 제어 신호에 의해 제어된다.

또 다른 예로서, 진단 모드가 동시 모드(예를 들어, B 모드 및 C 모드(컬러 플러우 모드) 또는 B 모드 및 D 모드(스펙트럴 도플러 모드))인 경우, B 모드의 진단 모드에서, 신호 생성부(410)는 제1 필터(431)를 선택하기 위한 제1 스위칭 제어 신호를 출력한다. 스위칭 회로(440)는 신호 생성부(410)에서 출력되는 제1 스위칭 제어 신호에 따라 신호 변환부(420)를 제1 필터(431)에 연결시킨다. 따라서, 가변 이득 증폭부(320)는 제1 필터(431)에서 출력되는 제1 이득 제어 신호에 의해 제어된다. 도플러 모드의 진단 모드에서, 신호 생성부(410)는 제2 필터(432)를 선택하기 위한 제2 스위칭 제어 신호를 출력한다. 스위칭 회로(440)는 신호 생성부(410)에서 출력되는 제2 스위칭 제어 신호에 따라 신호 변환부(420)를 제2 필터(432)에 연결시킨다. 따라서, 가변 이득 증폭부(320)는 제2 필터(432)에서 출력되는 제2 이득 제어 신호에 의해 제어된다.

도 5는 본 개시의 제2 실시예에 따른 이득 제어 회로(260)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 5를 참조하면, 이득 제어 회로(260)는 신호 생성부(510), 신호 변환부(520), 필터링부(530) 및 스위칭 회로(540)를 포함한다.

신호 생성부(510)는 가변 이득 증폭부(320)의 이득을 제어하기 위한 디지털 제어 신호를 생성하고, 생성된 디지털 제어 신호를 신호 변환부(520)에 출력한다. 또한, 신호 생성부(510)는 스위칭 제어 신호를 생성하고, 생성된 스위칭 제어 신호를 스위칭 회로(540)에 출력한다. 본 실시예에 있어서, 스위칭 제어 신호는 신호 변환부(520)를 배타적으로 활성화시키는 신호를 포함한다.

신호 변환부(520)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환한다. 예를 들면, 신호 변환부(520)는 DAC(digital to analog converter)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 신호 변환부(520)는 제1 신호 변환부(521) 및 제2 신호 변환부(522)를 포함한다.

제1 신호 변환부(521)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환한다. 또한, 제1 신호 변환부(521)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 스위칭 제어 신호에 따라 배타적으로 활성화된다.

일례로서, 진단 모드가 B 모드인 경우, 신호 생성부(510)는 제1 신호 변환부(521)를 활성화시키기 위한 스위칭 제어 신호(이하, "제3 스위칭 제어 신호"라 함)를 생성하고, 생성된 제3 스위칭 제어 신호를 제1 신호 변환부(521)에 출력한다. 제1 신호 변환부(521)는 제3 스위칭 제어 신호에 따라 신호 생성부(510)에서 출력되는 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환한다.

다른 예로서, 진단 모드가 도플러 모드인 경우, 신호 생성부(510)는 제1 신호 변환부(521)를 비활성화시키기 위한 스위칭 제어 신호(이하, "제4 스위칭 제어 신호"라 함)를 생성하고, 생성된 제4 스위칭 제어 신호를 제1 신호 변환부(521)에 출력한다. 제1 신호 변환부(521)는 제4 스위칭 제어 신호에 따라 비활성화된다.

또 다른 예로서, 진단 모드가 동시 모드(예를 들어, B 모드 및 C 모드(컬러 플러우 모드) 또는 B 모드 및 D 모드(스펙트럴 도플러 모드))인 경우, B 모드의 진단 모드에서, 신호 생성부(510)는 제1 신호 변환부(521)를 활성화시키기 위한 제3 스위칭 제어 신호를 생성하고, 생성된 제3 스위칭 제어 신호를 제1 신호 변환부(521)에 출력한다. 제1 신호 변환부(521)는 제3 스위칭 제어 신호에 따라 신호 생성부(510)에서 출력되는 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환한다. 또한, 도플러 모드의 진단 모드에서, 신호 생성부(510)는 제1 신호 변환부(521)를 비활성화시키기 위한 제4 스위칭 제어 신호를 생성하고, 생성된 제4 스위칭 제어 신호를 제1 신호 변환부(521)에 출력한다. 제1 신호 변환부(521)는 제4 스위칭 제어 신호에 따라 비활성화된다.

제2 신호 변환부(522)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환한다. 또한, 제2 신호 변환부(522)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 스위칭 제어 신호에 따라 배타적으로 활성화된다.

일례로서, 진단 모드가 도플러 모드인 경우, 신호 생성부(510)는 제2 신호 변환부(522)를 활성화시키기 위한 스위칭 제어 신호(이하, "제5 스위칭 제어 신호"라 함)를 생성하고, 생성된 제5 스위칭 제어 신호를 제2 신호 변환부(522)에 출력한다. 제2 신호 변환부(522)는 제5 스위칭 제어 신호에 따라 신호 생성부(510)에서 출력되는 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환한다.

다른 예로서, 진단 모드가 B 모드인 경우, 신호 생성부(510)는 제2 신호 변환부(522)를 비활성화시키기 위한 스위칭 제어 신호(이하, "제6 스위칭 제어 신호"라 함)를 생성하고, 생성된 제6 스위칭 제어 신호를 제2 신호 변환부(522)에 출력한다. 제2 신호 변환부(522)는 제6 스위칭 제어 신호에 따라 비활성화된다.

또 다른 예로서, 진단 모드가 동시 모드(예를 들어, B 모드 및 C 모드(컬러 플러우 모드) 또는 B 모드 및 D 모드(스펙트럴 도플러 모드))인 경우, B 모드의 진단 모드에서, 신호 생성부(510)는 제2 신호 변환부(522)를 비활성화시키기 위한 제6 스위칭 제어 신호를 생성하고, 생성된 제6 스위칭 제어 신호를 제2 신호 변환부(522)에 출력한다. 제2 신호 변환부(522)는 제6 스위칭 제어 신호에 따라 비활성화된다. 또한, 도플러 모드의 진단 모드에서, 신호 생성부(510)는 제2 신호 변환부(522)를 활성화시키기 위한 제5 스위칭 제어 신호를 생성하고, 생성된 제5 스위칭 제어 신호를 제2 신호 변환부(522)에 출력한다. 제2 신호 변환부(522)는 제5 스위칭 제어 신호에 따라 신호 생성부(510)에서 출력되는 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환한다.

필터링부(530)는 신호 변환부(520)에서 출력되는 아날로그 제어 신호를 필터링하여 이득 제어 신호를 생성하고, 생성된 이득 제어 신호를 가변 이득 증폭부(320)에 출력한다. 본 실시예에 있어서, 필터링부(530)는 제1 필터(531) 및 제2 필터(532)를 포함한다.

제1 필터(531)는 제1 신호 변환부(521)에 연결되어, 제1 신호 변환부(521)에서 출력되는 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제1 이득 제어 신호를 출력한다. 본 실시예에 있어서, 제1 필터(531)는 B 모드용 스무딩 필터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 스무딩 필터는 100KHz 내지 200KHz의 차단 주파수를 갖는다.

제2 필터(532)는 제2 신호 변환부(522)에 연결되어, 제2 신호 변환부(522)에서 출력되는 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제2 이득 제어 신호를 출력한다. 본 실시예에 있어서, 제2 필터(532)는 도플러 모드용 노이즈 필터를 포함할 수 있다. 노이즈 필터는 1Hz 이하의 차단 주파수를 갖는다.

스위칭 회로(540)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 스위칭 제어 신호를 제1 신호 변환부(521)와 제2 신호 변환부(522)에 선택적으로 전송한다. 일례로서, 진단 모드가 B 모드인 경우, 스위칭 회로(540)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 신호 변환부(521)에 전송하고, 신호 생성부(510)에서 출력되는 제6 스위칭 제어 신호를 제2 신호 변환부(522)에 전송한다. 다른 예로서, 진단 모드가 도플러 모드인 경우, 스위칭 회로(540)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 제5 스위칭 제어 신호를 제2 신호 변환부(522)에 전송하고, 신호 생성부(510)에서 출력되는 제4 스위칭 제어 신호를 제1 신호 변환부(521)에 출력한다. 또 다른 예로서, 진단 모드가 동시 모드(예를 들어, B 모드 및 C 모드(컬러 플로우 모드) 또는 B 모드 및 D 모드(스펙트럴 도플러 모드))인 경우, B 모드의 진단 모드에서, 스위칭 회로(540)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 제3 스위칭 제어 신호를 제1 신호 변환부(521)에 전송하고, 신호 생성부(510)에서 출력되는 제6 스위칭 제어 신호를 제2 신호 변환부(522)에 전송한다. 또한, 도플러 모드의 진단 모드에서, 스위칭 회로(540)는 신호 생성부(510)에서 출력되는 제5 스위칭 제어 신호를 제2 신호 변환부(522)에 전송하고, 신호 생성부(510)에서 출력되는 제4 스위칭 제어 신호를 제1 신호 변환부(521)에 출력한다.

도 6은 본 개시의 제3 실시예에 따른 이득 제어 회로(260)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 6을 참조하면, 이득 제어 회로(260)는 신호 생성부(610), 신호 변환부(620), 필터링부(630) 및 스위칭 회로(640)를 포함한다.

신호 생성부(610)는 가변 이득 증폭부(320)의 이득을 제어하기 위한 디지털 제어 신호를 생성하고, 생성된 디지털 제어 신호를 신호 변환부(620)에 출력한다. 또한, 신호 생성부(610)는 스위칭 제어 신호를 생성하고, 생성된 스위칭 제어 신호를 스위칭 회로(640)에 출력한다.

신호 변환부(620)는 신호 생성부(610)에서 출력되는 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환한다. 예를 들면, 신호 변환부(620)는 DAC(digital to analog converter)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 신호 변환부(620)는 제1 신호 변환부(621) 및 제2 신호 변환부(622)를 포함한다.

필터링부(630)는 신호 변환부(620)에서 출력되는 아날로그 제어 신호를 필터링하여 이득 제어 신호를 출력한다. 본 실시예에 있어서, 필터링부(630)는 제1 필터(631) 및 제2 필터(632)를 포함한다.

제1 필터(631)는 제1 신호 변환부(621)에 연결되어, 제1 신호 변환부(621)에서 출력되는 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제1 이득 제어 신호를 출력한다. 본 실시예에 있어서, 제1 필터(631)는 B 모드용 스무딩 필터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 스무딩 필터는 100KHz 내지 200KHz의 차단 주파수를 갖는다.

제2 필터(632)는 제2 신호 변환부(622)에 연결되어, 제2 신호 변환부(622)에서 출력되는 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제2 이득 제어 신호를 출력한다. 본 실시예에 있어서, 제2 필터(632)는 도플러 모드용 노이즈 필터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 노이즈 필터는 1Hz의 차단 주파수를 갖는다.

스위칭 회로(640)는 신호 생성부(610)에서 출력되는 스위칭 제어 신호에 기초하여 제1 필터(631) 또는 제2 필터(632)를 선택한다. 본 실시예에 있어서, 스위칭 회로(640)는 필터링부(630)와 가변 이득 증폭부(320) 사이에 설치되고, 스위칭 제어 신호에 따라 제1 필터(631) 또는 제2 필터(632)를 가변 이득 증폭부(320)에 연결시키는 스위치를 포함한다.

일례로서, 진단 모드가 B 모드인 경우, 신호 생성부(610)는 제1 필터(631)를 선택하기 위한 제1 스위칭 제어 신호를 출력한다. 스위칭 회로(640)는 신호 생성부(610)에서 출력되는 제1 스위칭 제어 신호에 따라 제1 필터(631)를 가변 이득 증폭부(320)에 연결시킨다. 따라서, 가변 이득 증폭부(320)는 제1 필터(631)에서 출력되는 제1 스위칭 제어 신호에 의해 제어된다.

다른 예로서, 진단 모드가 도플러 모드인 경우, 신호 생성부(610)는 제2 필터(632)를 선택하기 위한 제2 스위칭 제어 신호를 출력한다. 스위칭 회로(640)는 신호 생성부(610)에서 출력되는 제2 스위칭 제어 신호에 따라 제2 필터(632)를 가변 이득 증폭부(320)에 연결시킨다. 따라서, 가변 이득 증폭부(320)는 제2 필터(632)에서 출력되는 제2 스위칭 제어 신호에 의해 제어된다.

또 다른 예로서, 진단 모드가 동시 모드(예를 들어, B 모드 및 C 모드(컬러 플로우 모드) 또는 B 모드 및 D 모드(스펙트럴 도플러 모드))인 경우, B 모드의 진단 모드에서, 신호 생성부(610)는 제1 필터(631)를 선택하기 위한 제1 스위칭 제어 신호를 출력한다. 스위칭 회로(640)는 신호 생성부(610)에서 출력되는 제1 스위칭 제어 신호에 따라 제1 필터(631)를 가변 이득 증폭부(320)에 연결시킨다. 따라서, 가변 이득 증폭부(320)는 제1 필터(631)에서 출력되는 제1 스위칭 제어 신호에 의해 제어된다. 또한, 도플러 모드의 진단 모드에서, 신호 생성부(610)는 제2 필터(632)를 선택하기 위한 제2 스위칭 제어 신호를 출력한다. 스위칭 회로(640)는 신호 생성부(610)에서 출력되는 제2 스위칭 제어 신호에 따라 제2 필터(632)를 가변 이득 증폭부(320)에 연결시킨다. 따라서, 가변 이득 증폭부(320)는 제2 필터(632)에서 출력되는 제2 스위칭 제어 신호에 의해 제어된다.

특정 실시예들을 설명하였지만, 이러한 실시예들은 예시로서 제시된 것이고 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서의 새로운 방법 및 장치는 다양한 다른 형태로 구현될 수 있고, 더욱이 본 개시의 정신을 벗어나지 않으면서도 본 명세서에 개시된 실시예들을 다양하게 생략, 치환, 변경하는 것이 가능하다. 본 명세서에 첨부되는 청구범위 및 그 균등물은 본 개시의 범위와 정신에 포함되는 형태 및 변형을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100: 초음파 시스템 110: 컨트롤 패널
120: 초음파 프로브 130: 프로세서
140: 저장 장치 150: 표시 장치
210: 송신부 220: 송수신 스위치
230: 수신부 240: 신호 처리부
250: 영상 생성부 260: 이득 제어 회로
310: 신호 증폭부 320: 가변 이득 증폭부
330: 아날로그 디지털 변환부
410, 510, 610: 신호 생성부
420, 520, 620: 신호 변환부
430, 530, 630: 필터링부 440, 540, 640: 스위칭 회로
431, 531, 631: 제1 필터 432, 532, 632: 제2 필터
521, 621: 제1 신호 변환부
522, 622: 제2 신호 변환부

Claims

가변 이득 증폭부에 연결되어 상기 가변 이득 증폭부의 이득을 보상하기 위한 이득 제어 회로로서,
상기 가변 이득 증폭부의 이득을 제어하기 위한 디지털 제어 신호 및 스위칭 제어 신호를 생성하는 신호 생성부와,
상기 디지털 제어 신호를 아날로그 제어 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환부와,
상기 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제1 이득 제어 신호를 출력하는 제1 필터와,
상기 아날로그 제어 신호를 필터링하여 제2 이득 제어 신호를 출력하는 제2 필터와,
상기 스위칭 제어 신호에 기초하여 상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터를 선택하는 스위칭 회로
를 포함하고,
상기 가변 이득 증폭부의 상기 이득은 상기 제1 이득 제어 신호 또는 상기 제2 이득 제어 신호에 의해 결정되는, 이득 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 제1 필터는 B 모드용 스무딩 필터(smoothing filer)를 포함하는, 이득 제어 회로.
제2항에 있어서, 상기 스무딩 필터는 100KHz 내지 200Khz의 차단 주파수를 갖는, 이득 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 제2 필터는 도플러 모드용 노이즈 필터(noise filter)를 포함하는, 이득 제어 회로.
제4항에 있어서, 상기 노이즈 필터는 1Hz 이하의 차단 주파수를 갖는, 이득 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 회로는, 상기 디지털 아날로그 변환부와 상기 제1 및 제2 필터 사이에 설치되고, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 상기 디지털 아날로그 변환부를 상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터에 연결하는 스위치를 포함하는, 이득 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 회로는, 상기 제1 및 제2 필터와 상기 가변 이득 증폭부 사이에 설치되고, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터를 상기 가변 이득 증폭부에 연결하는 스위치를 포함하는, 이득 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 디지털 아날로그 변환부는
상기 제1 필터에 연결되는 제1 디지털 아날로그 변환부와,
상기 제2 필터에 연결되는 제2 디지털 아날로그 변환부
를 포함하는, 이득 제어 회로.
제8항에 있어서, 상기 스위칭 회로는 상기 제1 디지털 아날로그 변환부와 상기 제2 디지털 아날로그 변환부에 선택적으로 상기 스위칭 제어 신호를 전송하며,
상기 스위칭 제어 신호는 상기 제1 디지털 아날로그 변환부 또는 상기 제2 디지털 아날로그 변환부 중 어느 하나를 배타적으로 활성화시키는 신호를 포함하는, 이득 제어 회로.
초음파 시스템으로서,
초음파 신호를 대상체에 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하는 초음파 프로브와,
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이득 제어 회로와,
상기 이득 제어 회로부터 수신되는 상기 제1 이득 제어 신호 또는 상기 제2 이득 제어 신호에 의해 상기 초음파 프로브에서 출력되는 상기 초음파 에코신호를 상기 대상체의 깊이에 따라 증폭시키는 가변 이득 증폭부
를 포함하는 초음파 시스템.