JP5734620B2 - 超音波プローブ装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
また、前記目的を果たすため、本発明に係る超音波プローブ装置の制御方法の別の一態様は、印加されるバイアス電圧のバイアス電圧値に応じて送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲が変化する複数の超音波振動子を具備し、前記複数の超音波振動子の各々は、複数のグループのうちの何れか1つに属し、前記複数のグループの各々は、少なくとも1つの前記超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、前記超音波振動子の動作期間内で、連続した周波数帯である動作周波数に含まれる全ての周波数が、何れかの前記超音波振動子によって送信及び/又は受信されるように、前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値を決定する決定機能を実行することを含み、前記決定機能は、前記超音波振動子が送信及び/又は受信する超音波の前記周波数範囲の少なくとも一部が前記グループ毎に異なるように、前記グループ毎に異なる前記バイアス電圧値を決定することを含むことを特徴とする。
まず、本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る超音波プローブ装置の構成の概略を図1に示す。本超音波プローブ装置は、超音波源としてcapasitive Micromachined Ultrasonic Transducers(cMUT)を用いている。本超音波プローブ装置は、複数のcMUT110からなるcMUTアレイ100を有する。cMUTアレイ100において、cMUT110は、超音波の射出方向を一方向に揃えて、平面状に配置されている。
fr=f(Vdc) ・・・(1)
と表される。また、cMUT110の特性に応じて、バイアス電圧Vdcと***振周波数faとの関係は、関数gによって、
fa=g(Vdc) ・・・(2)
と表される。本実施形態において、上記式(1)及び上記式(2)は、記憶部290に記憶されており、帯域制御部220は、コントロール部210を介して、上記式(1)及び上記式(2)を読み出すことができる。
Vdc_1=f−1(frq_low) ・・・(3)
同様に、Vdc算出部222は、式(2)を用いて、コントロール部210から入力した最大値frq_upより、第2のバイアス電圧値Vdc_2を、下記式(4)に基づいて算出する。
Vdc_2=g−1(frq_up) ・・・(4)
Vdc算出部222は、算出した第1のバイアス電圧値Vdc_1及び第2のバイアス電圧値Vdc_2を、fr,fa算出部224に出力する。
fa_d=g(Vdc_1) ・・・(5)
また同様に、fr,fa算出部224は、第2のバイアス電圧値Vdc_2と式(1)とを用いて、判定用共振周波数fr_dを下記式(6)により算出する。
fr_d=f(Vdc_2) ・・・(6)
fr,fa算出部224は、算出した判定用共振周波数fr_d及び判定用***振周波数fa_d、並びに第1のバイアス電圧値Vdc_1及び第2のバイアス電圧値Vdc_2を、周波数判定部226に出力する。
この様に、例えばVdc算出部222は、バイアス電圧算出部として機能し、例えばfr,fa算出部224は、周波数算出部として機能する。
次に、第1の実施形態の変形例について、第1の実施形態との相違点に限定して説明する。第1の実施形態では、cMUTアレイ100を構成するcMUT110を、第1のcMUT130と第2のcMUT140の2つのグループに分けている。本変形例では、cMUTアレイ100を構成するcMUT110を、3つのグループに分ける。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。ここで第2の実施形態の説明では、第1の実施形態との相違点に限定して説明し、同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。第1の実施形態においては、cMUTアレイ100から遠いところの画像を取得することに重点を置いている。したがって、第1の実施形態においては、周波数判定部226において、fr_d≦fa_dでないと判定されたとき、周波数再設定部228は、周波数帯域の最大値frq_upを、下げるように再設定する。即ち、第1の実施形態においては、このような場合、cMUTアレイ100から近い部分の画像取得を犠牲にしている。
T=2×L2/c ・・・(7)
ここで、cは媒質の音速である。したがって、式(7)で求まる最大受信期間Tは、cMUTアレイ100から画像を取得したい最も遠い部位までの間(深さL2)を、超音波が往復する時間を示す。
コントロール部210は、図6に示すように、最大値frq_upと、最小値frq_lowと、最大受信期間Tとを、帯域制御部220に出力する。
Vdc_max=f−1(frq_low) ・・・(8)
また、Vdc算出部234は、下記式(9)に基づいて、最大値frq_upよりバイアス電圧最小値Vdc_minを算出する。
Vdc_min=g−1(frq_up) ・・・(9)
以降、図8に一例を示しながら、各演算を説明する。本実施形態に係る超音波プローブ装置では、周波数帯域として(a)frq_lowから(b)frq_upまでの周波数でcMUTアレイ100を機能させる。そこで、上記のとおり本算出ではまず、例えば図8における、(a)frq_lowより、(c)Vdc_maxを求め、(b)frq_upより、(d)Vdc_minを求める。
fa_0=g(Vdc_max) ・・・(10)
また、fr,fa算出部236は、Vdc算出部234が算出したバイアス電圧最小値Vdc_minより、下記式(11)に基づいて、バイアス電圧がVdc_minの時の判定用共振周波数の値fr_0を算出する。
fr_0=f(Vdc_min) ・・・(11)
本算出により、例えば図8における(d)fa_0と、(e)fr_0が求まる。なお、以下の説明では、判定用共振周波数及び判定用***振周波数は、単に共振周波数及び***振周波数とする。
Vdc_X=f−1(fa_0) ・・・(12)
続いて、下記式(13)に基づいて、算出したバイアス電圧Vdc_Xより、バイアス電圧Vdc_Xを印加したときの***振周波数fa_xを算出する。
fa_X=g(Vdc_X) ・・・(13)
本算出により、例えば図8における(f)Vdc_Xと、(g)fa_Xが求まる。
Vdc_X=g−1(fr_0) ・・・(14)
本処理により、初めに候補としたバイアス電圧を印加しても、第1のcMUT130が機能する周波数帯域と第2のcMUT140が機能する周波数帯域とが重なり合わないときに、それら2つの周波数帯域が重なり合うように、Vdc_Xがより小さな値に再設定される。
Vdc(t)_a=Vdc_X+(Vdc_max−Vdc_X)/N×i
・・・(15)
即ち、第1のcMUT130に印加するバイアス電圧Vdc(t)_aを、Vdc_XとVdc_maxとの差をバイアス刻み数Nで等分した電圧だけ増加させる。
fa_i=g(Vdc(t)_a) ・・・(16)
また、fr,fa算出部236は、下記式(17)に基づいて、第2のバイアス電圧Vdc(t)_bより、バイアス電圧Vdc(t)_bのときの共振周波数fr_iの値を算出する。
fr_i=f(Vdc(t)_b) ・・・(17)
周波数判定部240は、fr_i≦fa_iであるか否かを判定する。
Vdc(t)_b=f−1(fa_i) ・・・(18)
その後、Vdc決定部244は、Vdc(t)_aをバイアス電圧として、第1のバイアス調整器272に出力し、再設定したVdc(t)_bをバイアス電圧として、第2のバイアス調整器274に出力する。即ち、本処理により、第1のcMUT130が機能する周波数帯域と第2のcMUT140が機能する周波数帯域とが隣接するように、第2のバイアス電圧Vdc(t)_bが再設定される。
この様に例えば、Vdc決定部230は、バイアス電圧決定部として機能する。
次に、第2の実施形態の変形例について、第2の実施形態との相違点に限定して説明する。第2の実施形態では、cMUTアレイ100を構成するcMUT110を、第1のcMUT130と第2のcMUT140の2つのグループに分けている。本変形例では、cMUTアレイ100を構成するcMUT110を、3つのグループに分ける。
周波数判定部240は、第4の判定用***振周波数fa_4が最大値frq_up以上であるかを判定する。第4の判定用***振周波数fa_4が最大値frq_up以下であれば、第1のバイアス電圧値Vdc_a(0)と、第2のバイアス電圧値Vdc_b(0)と、第3のバイアス電圧値Vdc_c(0)とを小さな値に再設定する。
g(Vdc_a(t))=f(Vdc_b(t)) ・・・(19)
となるように、Vdc_b(t)を決定し、
g(Vdc_b(t))=f(Vdc_c(t)) ・・・(20)
となるように、Vdc_c(t)を決定する。このように、第1のcMUT、第2のcMUT及び第3のcMUTが射出する超音波の周波数帯域が連続するようにバイアス電圧を調整する。周波数帯域が連続するように設定されれば、この他の設定方法でもよい。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。ここで第3の実施形態の説明では、第2の実施形態との相違点に限定して説明し、同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。第2の実施形態においては、第1のバイアス電圧Vdc_a(t)と第2のバイアス電圧Vdc_b(t)とを、同時に変化させている。これに対して、本実施形態においては、例えばcMUTアレイ100から近い部分を特に精度良く画像化したい場合などに適する実施形態である。
T=(L2−L1)/2c ・・・(21)
ここで、cは媒質の音速である。したがって、式(21)で求まる切替期間Tcは、cMUTアレイ100から、画像を取得したい最も遠い部位と最も近い部位との中間位置までを、超音波が往復する時間を示す。
コントロール部210は、図11に示すように、最大値frq_upと、最小値frq_lowと、切替期間Tcとを、帯域制御部220に出力する。
・・・(22)
Vdc(t)_b=Vdc(t)_b ・・・(23)
即ち、第1のcMUT130に印加するバイアス電圧Vdc(t)_aを、Vdc_XとVdc_maxとの差をバイアス刻み数Nで等分した電圧だけ増加させる。一方、第2のcMUT140に印加するバイアス電圧Vdc(t)_bは、変化させない。
一方、i≦Nでないとき、Vdc決定部244は、i≦2Nであるか否かを判定する。i≦2Nであるとき、Vdc決定部244は、次式(24)により、第1のバイアス電圧Vdc(t)_aを決定し、次式(25)により、第2のバイアス電圧Vdc(t)_bを決定する。
Vdc(t)_b=Vdc_min
+(Vdc_X−Vdc_min)/N×(i−N) ・・・(25)
即ち、第1のcMUT130に印加するバイアス電圧Vdc(t)_aは、変化させない。一方、第2のcMUT140に印加するバイアス電圧Vdc(t)_bを、Vdc_minとVdc_Xとの差をバイアス刻み数Nで等分した電圧だけ増加させる。
また、第2のcMUTに印加するバイアス電圧を変化させずに、一定に保っても同様の効果が得られる。
Claims (26)
- 印加されるバイアス電圧のバイアス電圧値に応じて送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲が変化する複数の超音波振動子と、
前記超音波振動子の動作期間内で、連続した周波数帯である動作周波数に含まれる全ての周波数が、何れかの前記超音波振動子によって送信及び/又は受信されるように、前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値を決定する決定機能を実行する帯域制御部と、
を具備し、
前記複数の超音波振動子の各々は、複数のグループのうちの何れか1つに属し、前記複数のグループの各々は、少なくとも1つの前記超音波振動子を含み、
前記決定機能は、前記超音波振動子が送信及び/又は受信する超音波の前記周波数範囲の少なくとも一部が前記グループ毎に異なるように、前記グループ毎に異なる前記バイアス電圧値を決定することを含む、
超音波プローブ装置。 - 前記バイアス電圧値は、前記動作期間内では変化せず、
前記動作周波数に含まれる全ての周波数の超音波は、前記動作期間中を通して前記複数のグループに属する前記超音波振動子の何れかによって送信及び/又は受信される、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ装置。 - 前記バイアス電圧を印加したときに前記超音波振動子によって送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係を示す、バイアス電圧−周波数関係情報を記憶する記憶部を更に具備し、
前記帯域制御部は、前記記憶部に記憶された前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記バイアス電圧値を決定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波プローブ装置。 - 前記グループの数はm個(mは2以上の自然数)であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第1のバイアス電圧値を決定し、
n(nはm以下の自然数)が2以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第nのバイアス電圧値を、該第nのバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第(n−1)のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定する、
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波プローブ装置。 - 前記第nのバイアス電圧値を、nが小さい方から順に決定していくことを特徴とする請求項4に記載の超音波プローブ装置。
- 前記グループの数は2つであり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第1のバイアス電圧値と、
前記動作周波数の最高値が前記送受信可能周波数の最高値となる第2のバイアス電圧値と、
を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記第1のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である判定用最高周波数と、
前記第2のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である判定用最低周波数と、
を算出する周波数算出部と、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上でないとき、前記判定用最高周波数をより小さな値に再設定し、前記バイアス電圧算出部による算出と、前記周波数算出部による算出と、前記周波数判定部による判定とを繰り返させる、周波数再設定部と、
を有し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるとき、2つある前記グループのうち一方に属する前記超音波振動子に、前記第1のバイアス電圧値を有する前記バイアス電圧が印加され、他方に属する前記超音波振動子に、前記第2のバイアス電圧値を有する前記バイアス電圧が印加される、
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波プローブ装置。 - 前記グループの数はm個(mは2以上の自然数)であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第nのバイアス電圧値(nはm以下の自然数)を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第nの判定用最高周波数を算出する周波数算出部と、
を有し、
前記バイアス電圧算出部は、
nが1のとき、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる前記第nのバイアス電圧値を算出し、
nが2以上のとき、前記第(n−1)の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最低値以上となる前記第nのバイアス電圧値を算出し、
前記周波数算出部は、
nが1以上(m−1)以下のとき、前記第nのバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である前記第nの判定用最高周波数を算出し、
第n番目のグループに属する前記超音波振動子に、前記第nのバイアス電圧値を有する前記バイアス電圧が印加される、
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波プローブ装置。 - 前記バイアス電圧−周波数関係情報は、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最小値との関係が、該バイアス電圧値と前記超音波振動子の共振周波数との関係を示す情報であり、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最大値との関係が、該バイアス電圧値と前記超音波振動子の***振周波数との関係を示す情報である、
ことを特徴とする請求項3乃至7のうち何れか1項に記載の超音波プローブ装置。 - 前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係を示す情報を記憶する距離−周波数関係記憶部と、
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係に基づいて、ユーザが指定する前記超音波の到達距離から、前記動作周波数の最低値を決定するコントロール部と、
を更に具備することを特徴とする請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の超音波プローブ装置。 - 前記動作期間の開始時に、前記超音波振動子は、超音波を送信し、
前記動作期間中に、前記超音波振動子は、超音波を受信し、
前記バイアス電圧値は、前記超音波を受信している前記動作期間中に変化し、
前記動作期間中の各時点での前記超音波振動子が送信及び/又は受信する連続した周波数帯である瞬間動作周波数に含まれる全ての周波数は、前記複数のグループに属する超音波振動子によって送信及び/又は受信される、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ装置。 - 前記動作期間中の時間経過に従って、
前記瞬間動作周波数の最高値である瞬間最高周波数は、前記動作周波数の最高値から単調減少し、
前記瞬間動作周波数の最低値である瞬間最低周波数は、初期値から単調減少して前記動作周波数の最低値に達する、
ことを特徴とする請求項10に記載の超音波プローブ装置。 - 前記バイアス電圧を印加したときに前記超音波振動子によって送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係を示す、バイアス電圧−周波数関係情報を記憶する記憶部を更に具備し、
前記帯域制御部は、前記記憶部に記憶された前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記バイアス電圧値を決定する、
ことを特徴とする請求項11に記載の超音波プローブ装置。 - 前記グループの数はm個(mは2以上の自然数)であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第1のバイアス電圧値を決定し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第2のバイアス電圧値を、該第2のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第1のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
前記動作期間中の時間経過と共に、第n番目(nはm以下の自然数)のグループに属する前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第n印加バイアス電圧値の、nが1であるときの値である第1印加バイアス電圧値を、前記第2のバイアス電圧値から前記第1のバイアス電圧値まで変化させ、
nが2以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第n印加バイアス電圧値を、該第n印加バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第(n−1)印加バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定する、
ことを特徴とする請求項12に記載の超音波プローブ装置。 - 前記第nのバイアス電圧値を、nが小さい方から順に決定していくことを特徴とする請求項13に記載の超音波プローブ装置。
- 前記グループの数は2つであり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる最大バイアス電圧値と、
前記動作周波数の最高値が前記送受信可能周波数の最高値となる最小バイアス電圧値と、
を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記最大バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第1の判定用最高周波数と、
前記最小バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である第1の判定用最低周波数と、
を算出する周波数算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
第1の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる中間バイアス電圧値と、
前記中間バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第2の判定用最高周波数と、
を算出する中間周波数算出部と、
前記第2の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記第2の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第1の判定用最低周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる前記バイアス電圧値を算出し、該バイアス電圧値を中間バイアス電圧値に再設定する周波数再設定部と、
2つある前記グループのうち一方に属する前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第1印加バイアス電圧値と、
他方に属する前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第2印加バイアス電圧値と、
を決定するバイアス電圧決定部と、
を有し、
前記バイアス電圧決定部は、第1印加バイアス電圧値を、前記動作期間中の時間経過と共に、前記中間バイアス電圧値から、前記最大バイアス電圧値まで変化させ、
前記周波数算出部は、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第1印加バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値である第3の判定用最高周波数を算出し、
前記周波数判定部は、前記第3の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記第3の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上であるとき、2つある前記グループのうち一方に属する前記超音波振動子に、前記第1印加バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧が印加され、他方に属する前記超音波振動子に、前記最小バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧が印加され、
前記第3の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上でないとき、
前記バイアス電圧決定部は、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記送受信可能周波数の最低値が前記第3の判定用最高周波数以下となる第2印加バイアス電圧値を算出し、
2つある前記グループのうち一方に属する前記超音波振動子に、前記第1印加バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧が印加され、他方に属する前記超音波振動子に、前記第2印加バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧が印加される、
ことを特徴とする請求項12に記載の超音波プローブ装置。 - 前記グループの数はm個(mは2以上の自然数)であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第1のバイアス電圧値を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第1のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値を算出する周波数算出部と、
前記動作期間中の前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧値を決定するバイアス電圧決定部と、
を有し、
前記バイアス電圧決定部は、第n番目(nはm以下の自然数)のグループに属する前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第n印加バイアス電圧値のnが1であるときの値である第1印加バイアス電圧値を、第2のバイアス電圧値から、前記第1のバイアス電圧値まで変化させ、
前記周波数算出部は、nが2以上(m−1)以下のとき、前記第nのバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値である第nの判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧決定部は、nが2以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第n印加バイアス電圧値を、該第n印加バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第(n−1)の判定用最高周波数以下となるように決定する、
ことを特徴とする請求項12に記載の超音波プローブ装置。 - 前記バイアス電圧−周波数関係情報は、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最小値との関係が、該バイアス電圧値と前記超音波振動子の共振周波数との関係を示す情報であり、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最大値との関係が、該バイアス電圧値と前記超音波振動子の***振周波数との関係を示す情報である、
ことを特徴とする請求項12乃至16のうち何れか1項に記載の超音波プローブ装置。 - 前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係を示す情報を記憶する距離−周波数関係記憶部と、
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係に基づいて、ユーザが指定する前記超音波の到達距離から、前記動作周波数の最低値を決定するコントロール部と、
を更に具備することを特徴とする請求項10乃至16のうち何れか1項に記載の超音波プローブ装置。 - 前記動作期間の開始時に、前記超音波振動子は、超音波を送信し、
前記動作期間中に、前記超音波振動子は、超音波を受信し、
前記バイアス電圧値は、前記超音波を受信している前記動作期間中に変化し、
前記バイアス電圧を印加したときに前記超音波振動子によって送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係を示す、バイアス電圧−周波数関係情報を記憶する記憶部を更に具備し、
前記グループの数は2つであり、
前記前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる最大バイアス電圧値と、
前記動作周波数の最高値が前記送受信可能周波数の最高値となる最小バイアス電圧値と、
を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記最大バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第1の判定用最高周波数と、
前記最小バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である第1の判定用最低周波数と、
を算出する周波数算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
第1の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる中間バイアス電圧値と、
前記中間バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第2の判定用最高周波数と、
を算出する中間周波数算出部と、
前記第2の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記第2の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第1の判定用最低周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる前記バイアス電圧値を算出し、該バイアス電圧値を中間バイアス電圧値に再設定する周波数再設定部と、
2つある前記グループのうち一方に属する前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第1印加バイアス電圧値と、
他方に属する前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第2印加バイアス電圧値と、
を決定するバイアス電圧決定部と、
を有し、
前記バイアス電圧決定部は、前記動作期間中の時間経過と共に、
前記第1印加バイアス電圧値を前記中間バイアス電圧値から前記最大バイアス電圧値まで変化させ、前記第2印加バイアス電圧値を前記最小バイアス電圧値に維持し、
前記第1印加バイアス電圧値を前記最大バイアス電圧値にした後は、前記第1印加バイアス電圧値を前記最大バイアス電圧値に維持し、前記第2印加バイアス電圧値を前記最小バイアス電圧値から前記中間バイアス電圧値まで変化させ、
2つある前記グループのうち一方に属する前記超音波振動子に、前記第1印加バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧が印加され、他方に属する前記超音波振動子に、前記第2印加バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧が印加される、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ装置。 - 印加されるバイアス電圧のバイアス電圧値に応じて送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲が変化する、超音波振動子を複数具備し、前記複数の超音波振動子の各々は、m個(mは2以上の自然数)のグループのうちの何れか1つに属し、該m個のグループの各々は、少なくとも1つの前記超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
n(nはm以下の自然数)が1のとき、前記バイアス電圧を印加したときに前記超音波振動子によって送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記超音波振動子が送信及び/又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第1のバイアス電圧値を算出し、
nが2以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第nのバイアス電圧値を、該第nのバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第(n−1)のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
第n番目のグループに属する前記超音波振動子に、前記第nのバイアス電圧値を有する前記バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。 - 印加されるバイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲が変化する、超音波振動子を複数具備し、前記複数の超音波振動子の各々は、2つのグループのうちの何れか1つに属し、該2つのグループの各々は、少なくとも1つの前記超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記バイアス電圧を印加したときに前記超音波振動子によって送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記超音波振動子が送信及び/又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第1のバイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最高値が、前記送受信可能周波数の最高値となる第2のバイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第1のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第2のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である判定用最低周波数を算出し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上でないとき、前記判定用最高周波数をより小さな値に再設定し、前記第2のバイアス電圧値の算出と、前記判定用最高周波数の算出と、前記判定用最低周波数の算出と、前記判定とを繰り返し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるとき、2つある前記グループのうち一方に属する前記超音波振動子に、前記第1のバイアス電圧値を有する前記バイアス電圧を印加し、他方に属する前記超音波振動子に、前記第2のバイアス電圧値を有する前記バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。 - 印加されるバイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲が変化する、超音波振動子を複数具備し、前記複数の超音波振動子の各々は、m個(mは2以上の自然数)のグループのうちの何れか1つに属し、該m個のグループの各々は、少なくとも1つの前記超音波振動子を含む超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記バイアス電圧を印加したときに前記超音波振動子によって送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記超音波振動子が送信及び/又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第1のバイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第2のバイアス電圧値を、該第2のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第1のバイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
動作期間中の時間経過と共に、第n番目(nはm以下の自然数)のグループに属する前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第n印加バイアス電圧値の、nが1であるときの値である第1印加バイアス電圧値を、前記第2のバイアス電圧値から前記第1のバイアス電圧値まで変化させ、
nが2以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第n印加バイアス電圧値を、該第n印加バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第(n−1)印加バイアス電圧値のバイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
第n番目のグループに属する前記超音波振動子に、前記第n印加バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。 - 印加されるバイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲が変化する、超音波振動子を複数具備し、前記複数の超音波振動子の各々は、2つのグループのうちの何れか1つに属し、該2つのグループの各々は、少なくとも1つの前記超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記バイアス電圧を印加したときに前記超音波振動子によって送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記超音波振動子が送信及び/又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる最大バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最高値が、前記送受信可能周波数の最高値となる最小バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記最大バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第1の判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記最小バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である第1の判定用最低周波数を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第1の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる中間バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記中間バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第2の判定用最高周波数を算出し、
前記第2の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記第2の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第1の判定用最低周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる前記バイアス電圧値を算出し、該バイアス電圧値を中間バイアス電圧値に再設定し、
動作期間中の時間経過と共に、第1印加バイアス電圧値を、前記中間バイアス電圧値から、前記最大バイアス電圧値まで変化させ、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて算出した、前記第1印加バイアス電圧値の前記バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値である第3の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記第3の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上であるとき、2つある前記グループのうち一方に属する前記超音波振動子に、前記第1印加バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧を印加し、他方に属する前記超音波振動子に、前記最小バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧を印加し、
前記第3の判定用最高周波数が前記第1の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記送受信可能周波数の最低値が前記第3の判定用最高周波数以下となる第2印加バイアス電圧値を算出し、2つある前記グループのうち一方に属する前記超音波振動子に、前記第1印加バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧を印加し、他方に属する前記超音波振動子に、前記第2印加バイアス電圧値を有する前記バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。 - 前記バイアス電圧−周波数関係情報は、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最小値との関係が、前記バイアス電圧値と前記超音波振動子の共振周波数との関係を示す情報であり、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最大値との関係が、前記バイアス電圧値と前記超音波振動子の***振周波数との関係を示す情報である、
ことを特徴とする請求項20乃至23のうち何れか1項に記載の超音波プローブ装置の制御方法。 - 前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係に基づいて、ユーザが指定する前記超音波の到達距離から、前記動作周波数の最低値を決定することを特徴とする請求項20乃至23のうち何れか1項に記載の超音波プローブ装置の制御方法。
- 印加されるバイアス電圧のバイアス電圧値に応じて送信及び/又は受信できる超音波の周波数範囲が変化する複数の超音波振動子を具備し、前記複数の超音波振動子の各々は、複数のグループのうちの何れか1つに属し、前記複数のグループの各々は、少なくとも1つの前記超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記超音波振動子の動作期間内で、連続した周波数帯である動作周波数に含まれる全ての周波数が、何れかの前記超音波振動子によって送信及び/又は受信されるように、前記超音波振動子に印加する前記バイアス電圧の前記バイアス電圧値を決定する決定機能を実行することを含み、
前記決定機能は、前記超音波振動子が送信及び/又は受信する超音波の前記周波数範囲の少なくとも一部が前記グループ毎に異なるように、前記グループ毎に異なる前記バイアス電圧値を決定することを含む、
超音波プローブ装置の制御方法。
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