JP7559569B2 - 超音波探触子、超音波診断装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、超音波探触子、超音波診断装置及びプログラムに関する。

従来、超音波を被検体内部に照射し、その反射波を受信して解析することにより被検体内部の検査を行う超音波診断装置が普及している。超音波診断装置は、被検体を非破壊、非侵襲で調べることができるので、医療目的の検査や建築構造物内部の検査、種々の用途に広く用いられている。

超音波診断装置では、超音波探触子（プローブ）において、電圧信号と超音波振動との間で変換を行う振動子（音響素子、変換器）が複数個、所定の方向（アジマス方向、走査方向）に配列されており、これらの振動子アレイ（振動子部）が、駆動電圧の印加により超音波を出射する。そして、超音波診断装置は、超音波の反射波の入射による電圧変化を検出する振動子を時間的に変化させる（走査する）ことにより、２次元的な超音波画像データをほぼリアルタイムで取得することができる。

さらに、超音波の出入射面内で、これらの振動子の配列を走査方向に垂直に往復移動（揺動）させることで、３次元的な超音波画像データをほぼリアルタイムで取得する技術が存在する。このような技術を用いて３次元画像を取得することで、２次元画像では分かりづらかった検査対象の立体形状や位置関係を、ユーザーがより容易に知得できる。

振動子アレイを揺動させる手段としてはステッピングモーターを使用することが多い。理由はトルク過多でも定電流制御で一定速度で励磁を可変、つまり一定間隔でパルスを入力することで一定速度でステッピングモーターの軸を回すことができ、パルス単位で駆動するだけなら、正確な位置で停止できるため、位置検出部（エンコーダー）が不要になるためである。また、パルス数で角度分解能が足りない場合に１パルスを電気的に分解して駆動させるマイクロステップ駆動方式も一般的に用いられている。しかし、パルス単位ではトルクが十分あれば脱調しない、つまり位置が正確だが、マイクロステップ（電気角）のステップ単位でみると、精度が低下する。

高速で揺動させる場合、加速も十分にできるため問題にならないが、低速（１［ｒｐｍ］以下）で揺動させる場合には以下のような不具合が発生する。ここで低速としている値は加減速を必要としない最大自起動周波数に対応する揺動速度よりも十分に遅い速度（最大自起動周波数に対応する揺動速度の１／２以下）のことである。最大自起動周波数以上では、脱調やオーバーシュートの影響を避けるために台形駆動（加速、一定速、減速）で駆動させる。最大自起動周波数以下では、加速時間を設けずに最初から目標揺動速度で揺動させる。安定した超音波画像をすばやく表示させるためには揺動が不安定になる加減速の時間はなるべく短いほうがよい。ただし、低速での駆動はディテントトルク（ローターとステーターとの間で働く非励磁状態での磁気吸引力）の影響による速度変動が、目標揺動速度に対して相対的に大きいので、その影響を避けるために加減速時間が必要でも、揺動機構にギアをいれることでステッピングモーターを高速で回転させるケースもある。よって低速としている範囲は揺動機構に依存する。

低速時は加速無しで揺動を開始させるが、最大自起動周波数に対応する揺動速度よりも十分に遅い速度の場合、揺動開始時は停止していた位置によって動き出すまでの時間が変化し、この時間が低速であるほど目立ってしまう。不安定点（パルス単位の位置以外のマイクロステップ単位位置）から揺動を開始する場合、両側の安定点（パルス単位の位置）との距離に依存し、最悪逆転が発生することもある。安定点からの揺動開始時は入力ステップを送っても、すぐに動きださないため、入力ステップを基準に位置情報を形成している場合は、超音波画像が間延び又は画像更新が遅延する現象が発生する。

そこで、起動時や回転方向切替時、または減速時に駆動電流値を変更することで脱調や振動を抑制する方式の原稿搬送装置及び画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１の方式の利点は、起動時に電流値を小さくすることで安定点に引き寄せられる力（モータートルク）を弱めることでオーバーシュートや振動せずに一定揺動を開始させることができる。広く解釈すると、ステッピングモーター駆動の電流値を場面ごとに可変させることで安定した原稿搬送を実現している。また別な方法としては、エンコーダーを搭載してフィードバック制御をすることでエンコーダー値から駆動電流を可変する方法も一般的に行われている。

特許第４９２６４６５号公報

駆動電流を上げると発熱も大きくなるため、特に超音波探触子のコネクターに駆動回路（ドライブ回路）を内蔵するタイプでは発熱により人が触れる超音波探触子のコネクター表面の温度が上昇してしまう。そのため、駆動電流は定常速度回転時も低く抑えられており、特許文献１のように、起動時にこれ以上電流を下げると駆動トルクが足りずに回転できず、脱調してしまう。特許文献１では起動時に電流値を小さくすることで安定点に引き寄せられる力（モータートルク）を弱めるとあるが、ディテントトルク（ローターとステーターとの間で働く非励磁状態での磁気吸引力）は通電していなくても発生する力で、この影響を回避するには逆に電流値を上げる必要がある。さらに特許文献１では、マイクロステップ駆動を採用することで安定点に引き寄せられる力の影響を回避できるとあるが、低速度ではこの影響による速度変動がマイクロステップ駆動でも相対的に目立ってしまう。

また、エンコーダーを搭載し、フィードバック制御することで駆動電流を可変する構成でも同様の課題が生じる。また、フィードバック制御を実現するためには精度の高いエンコーダーが必要となり、ステッピングモーターを採用するメリットが半減してしまう。

本発明の課題は、発熱を抑えつつ振動子部を適切に揺動開始することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の超音波探触子は、
超音波を送受信する振動子部と、
前記振動子部をマイクロステップ駆動で揺動する揺動機構部と、
前記揺動機構部を駆動する駆動回路部と、
前記振動子部の揺動の開始から所定のタイミングまで前記揺動機構部のマイクロステップの周波数の周期を目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する揺動制御部と、を備え、
前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、最大自起動周波数に対応する周期より大きい周期である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波探触子において、
前記振動子部の位置情報を検出する位置検出部を備え、
前記所定のタイミングは、前記検出された前記振動子部の位置情報が前記揺動の開始から変化したタイミングである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の超音波探触子において、
前記位置検出部は、磁気式のエンコーダーである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記揺動制御部は、前記目標揺動速度が所定速度以下であるか否かを判別し、当該所定速度以下である場合に、前記振動子部の揺動の開始から前記所定のタイミングまで前記マイクロステップの周波数を前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、当該目標揺動速度の２倍に対応する周期である。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波探触子において、
超音波診断装置本体に接続するためのコネクター部を備え、
前記コネクター部は、前記駆動回路部及び前記揺動制御部を有する。

請求項７に記載の発明の超音波診断装置は、
請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子で得られた受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像生成部を有する超音波診断装置本体と、を備える。

請求項８に記載の発明の超音波診断装置は、
超音波を送受信する振動子部と、
前記振動子部をマイクロステップ駆動で揺動する揺動機構部と、を備える超音波探触子と、
前記揺動機構部を駆動する駆動回路部と、
前記超音波探触子で得られた受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記振動子部の揺動の開始から所定のタイミングまで前記揺動機構部のマイクロステップの周波数の周期を目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する揺動制御部と、を備え、
前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、最大自起動周波数に対応する周期より大きい周期である。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の超音波診断装置において、
前記超音波探触子は、
前記振動子部の位置情報を検出する位置検出部を備え、
前記所定のタイミングは、前記検出された前記振動子部の位置情報が前記揺動の開始か
ら変化したタイミングである。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の超音波診断装置において、
前記位置検出部は、磁気式のエンコーダーである。

請求項１１に記載の発明は、請求項８から１０のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記揺動制御部は、前記目標揺動速度が所定速度以下であるか否かを判別し、当該所定速度以下である場合に、前記振動子部の揺動の開始から前記所定のタイミングまで前記マイクロステップの周波数を前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する。

請求項１２に記載の発明は、請求項８から１１のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、当該目標揺動速度の２倍に対応する周期である。

請求項１３に記載の発明のプログラムは、
超音波を送受信する振動子部と、
前記振動子部をマイクロステップ駆動で揺動する揺動機構部と、
前記揺動機構部を駆動する駆動回路部と、を備える機器のコンピューターを、
前記振動子部の揺動の開始から所定のタイミングまで前記揺動機構部のマイクロステップの周波数の周期を目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する揺動制御部、
として機能させ、
前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、最大自起動周波数に対応する周期より大きい周期である。

本発明によれば、発熱を抑えつつ振動子部を適切に揺動開始できる。

本発明の実施の形態の超音波診断装置の機能構成を示すブロック図である。 （ａ）は、ステッピングモーターの概略構成を示す図である。（ｂ）は、マイクロステップに対するステッピングモーターの駆動電流を示す図である。 （ａ）は、ステッピングモーターのパルス単位のステップ動作を示す図である。（ｂ）は、ステッピングモーターのマイクロステップ単位のステップ動作を示す図である。（ｃ）は、ステッピングモーターのパルス単位とマイクロステップ単位との関係を示す図である。 超音波探触子本体の断面透視模式図である。 駆動回路部の回路図である。 振動子アレイ揺動処理を示すフローチャートである。 揺動開始時に目標揺動速度の２倍に対応する周期に設定した場合の、位置検出部のエンコーダー値、マイクロステップ出力及び実際の揺動速度を示す図である。 揺動開始時に最大自起動周波数に対応する周期に設定した場合の、位置検出部のエンコーダー値、マイクロステップ出力及び実際の揺動速度を示す図である。 変形例の超音波診断装置の機能構成を示すブロック図である。

添付図面を参照して本発明に係る実施の形態及び変形例を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

（実施の形態）
図１～図８を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。まず、図１～図５を参照して、本実施の形態の超音波診断装置１００の装置構成を説明する。図１は、本実施の形態の超音波診断装置１００の機能構成を示すブロック図である。図２（ａ）は、ステッピングモーター２１０の概略構成を示す図である。図２（ｂ）は、マイクロステップに対するステッピングモーター２１０の駆動電流を示す図である。図３（ａ）は、ステッピングモーター２１０のパルス単位のステップ動作を示す図である。図３（ｂ）は、ステッピングモーター２１０のマイクロステップ単位のステップ動作を示す図である。図３（ｃ）は、ステッピングモーター２１０のパルス単位とマイクロステップ単位との関係を示す図である。図４は、超音波探触子本体２ａの断面透視模式図である。図５は、駆動回路部２４の回路図である。

図１に示すように、本実施の形態の超音波診断装置１００は、超音波診断装置本体１と、超音波探触子２と、を備える。超音波探触子２は、超音波画像としての３次元（３Ｄ）画像を得るための揺動機構を有する超音波探触子である。超音波探触子２は、超音波診断装置本体１との制御信号やデータの送受信、及び超音波診断装置本体１からの電力供給が可能にするため、超音波診断装置本体１に接続されている。

超音波診断装置本体１は、制御部１１、送受信部１２、画像生成部としての画像処理部１３、表示制御部１４、表示部１５、操作入力部１６、記憶部１７などを備える。超音波探触子２は、超音波探触子本体２ａと、ケーブル２ｂと、コネクター部としてのコネクター２ｃと、を備える。超音波探触子本体２ａは、超音波探触子２の本体（ヘッダ部）である。ケーブル２ｂは、超音波探触子本体２ａとコネクター２ｃとの間を接続する信号線、給電線のケーブルである。コネクター２ｃは、超音波探触子２側のプラグのコネクターであり、超音波診断装置本体１に設けられたレセプタクルのコネクター（図示略）に電気的に接続される。超音波探触子本体２ａは、揺動機構部２１、位置検出部２２、振動子部としての振動子アレイ２３などを備える。コネクター２ｃは、駆動回路部２４、揺動制御部２５などを備える。

制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭを備え、超音波診断装置１００の全体動作を制御する。ＣＰＵは、超音波診断装置１００の各部を制御する。ＲＡＭは、各種情報を書き込み及び読み出し可能に一時的に記憶する揮発性のメモリーである。ＲＯＭは、各種情報及びプログラムが読み出し可能に記憶された不揮発性のメモリーである。より具体的には、制御部１１は、ＣＰＵにより、ＲＯＭに記憶された各種プログラムから指定されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムとの協働で各種処理を実行する。

例えば、制御部１１は、送受信部１２、画像処理部１３を制御し、処理対象の画像データの撮像位置などの画像生成用の各種制御情報を出力して超音波画像データ生成の処理を行わせる。また、制御部１１は、揺動制御部２５に基づいて揺動機構部２１における振動子アレイ２３の位置情報として、揺動制御部２５（後述する駆動位置処理部２５３）から入力されるマイクロステップ数から換算された位置情報を取得し、この位置情報を超音波画像データ生成に利用することができる。

送受信部１２は、制御部１１の制御に基づいて、振動子アレイ２３における各振動子（音響素子）を走査させ、順次所望の振動子に超音波を発生、出射（送信）させる駆動信号を生成して振動子アレイ２３に出力するとともに、超音波が患者などの被検体で反射され当該振動子に入射した（受信）超音波（エコー）に係る電気信号を取得する。送受信部１２は、例えば、振動子ごとに超音波を送受信するタイミングを調整、遅延させたりするといった各種処理を行う。また、送受信部１２は、受信した信号を増幅して所定のサンプリング周波数でデジタル変換し、また、振動子ごとに所望のタイミングずつ遅延させて整相加算し音線データを生成する処理などを行う。

画像処理部１３は、制御部１１の制御に基づいて、送受信部１２から取得された音線データに基づいて診断用の超音波画像データを生成する処理を行う。画像処理部１３で生成される超音波画像データには、表示部１５にほぼリアルタイムで表示させるライブのＢ（Brightness）モード画像データやその一連の動画データが含まれ、特に、３次元のＢモード画像生成用の超音波探触子２を用いて取得された３次元構造に係る超音波画像データ（３次元のＢモード画像データ）が含まれる。３次元のＢモード画像データの生成には、制御部１１から取得された超音波探触子２の振動子アレイ２３の位置データが利用される。

表示制御部１４は、制御部１１の制御に基づいて、画像処理部１３から出力された超音波画像データの座標変換などを行って画像信号を生成し、当該画像信号により表示部１５の超音波画像を表示させる。

表示部１５は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro-Luminescent）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイといった種々の表示方式のうち、何れかを用いた表示画面とその駆動部を備える。表示部１５は、制御部１１から出力された表示情報や、表示制御部１４で生成された超音波画像データの画像信号に従って表示画面（各表示画素）の駆動信号を生成し、表示画面上に超音波診断に係るメニュー、ステータスや、受信された超音波に基づく計測データの表示を行う。また、一又は複数のランプ（ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプなど）が設けられて、点灯状態により電源のオンオフなどの表示を行わせる構成としてもよい。

操作入力部１６は、押しボタンスイッチ、キーボード、マウス、若しくはトラックボール、又はこれらの組み合わせなどの操作デバイスであり、超音波診断装置１００のユーザーである医師や検査技師などの操作入力を受け付ける。ユーザーの操作入力を受け付けて当該操作入力に応じた操作信号を制御部１１に出力する。あるいは、操作入力部１６は、上述の構成に加えて又は代えて表示部１５の表示画面に設けられたタッチセンサー（タッチパネル）を備え、表示部１５の表示画面に対するタッチ動作を検出して動作種別を位置に係る操作信号を出力してもよい。

これらの操作入力部１６や表示部１５は、超音波診断装置本体１の筐体に一体となって設けられたものであってもよいし、ＲＧＢケーブル、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルやＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）ケーブルなどを介して外部に取り付けられるものであってもよい。また、超音波診断装置本体１には、操作入力端子や表示出力端子のみが設けられ、これらの端子に従来の操作用及び表示用の周辺機器を接続して利用するものであってもよい。

記憶部１７は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などで構成され、超音波画像データなどの各種情報を読み出し及び書き込み可能に記憶する。記憶部１７には、特に、揺動情報が記憶されるものとする。揺動情報は、振動子アレイ２３の揺動範囲（揺動開始位置、揺動終了位置）、目標揺動速度Ｖ１、揺動周期Ｃ１など、揺動に関する情報を含む。

揺動機構部２１は、図２（ａ）に示すステッピングモーター２１０と、ステッピングモーター２１０の回転を揺動に変換する機構と、を備え、揺動制御部２５からの駆動信号により駆動回路部２４を介してステップ駆動されて、振動子アレイ２３を揺動させる。ステッピングモーター２１０は、ステップ駆動として、パルス駆動（例えば、７．２度単位）に加えてマイクロステップ駆動が可能なものである。マイクロステップ駆動は、マイクロステップ（のパルス）に応じた角度間隔で設けられたステッピングモーター２１０のコイルに流す励磁電流の位相（電流位相）に応じた角度位置へ、例えば、パルスを更に１６０分割した０．０４５度単位のマイクロステップで、ローターをＣＷ（ClockWise：時計回り）方向（正転方向）又はＣＣＷ（CounterClockWise：反時計回り）方向（逆転方向）（角度位置の変化方向）に回転（ステップ動作）させる。ただし、本実施の形態では、ステッピングモーター２１０は、マイクロステップ方式での駆動（マイクロステップ駆動）のみ行われるものとする。

図２（ａ）に、揺動機構部２１が有するステッピングモーター２１０の構造の一例を示す。ステッピングモーター２１０は、ローター２１１と、２つのコイル（ステーター）２１２Ａ，２１２Ｂと、を有する。コイル２１２Ａ，２１２Ｂは、電気角が互いに９０°ずれるように配置される。このため、コイル２１２Ａ，２１２Ｂのローター２１１に対する磁界の方向も、ローター２１１の中心角について電気角が互いに９０度ずれている。図２（ａ）では、コイル２１２ＡをＡ相側、コイル２１２ＢをＢ相側として図示している。

ローター２１１は、例えば永久磁石などの磁石を有し、コイル２１２Ａ，２１２Ｂからの磁界に応じた位置で安定するように回転可能に構成される。図２（ｂ）に示すように、一定電流値を、互いに９０度位相の異なる交流電流としての、コイル２１２Ａへの駆動電流（Ａ相駆動電流；図上実線）と、コイル２１２Ｂへの駆動電流（Ｂ相駆動電流；図上破線）とに分解してコイル２１２Ａ，２１２Ｂに供給することで、その電流位相によりローター２１１が回転する。また、特定の電流位相のタイミングで電流位相の変化を停止することで、その時の電流位相に応じた位置にローター２１１を停止することができる。このような構成により、図３（ａ）に示すように、１つのパルスのＡ相駆動電流及びＢ相駆動電流をステーターとしてのコイル２１２Ａ，２１２Ｂに入力することにより、コイル２１２Ａ，２１２Ｂとローター２１１とが引っ張り合い、ローター２１１が１パルス単位でステップ動作される。

また、図３（ｃ）に、ステッピングモーター２１０のパルスと、ステッピングモーター２１０のマイクロステップと、マイクロステップ時の駆動信号の波形（駆動波形）と、を示す。図３（ｃ）のステッピングモーター２１０のパルス単位のステップに示した矢印により、ステッピングモーター２１０は、図３（ａ）に示すパルス単位で移動される。また、図３（ｃ）のステッピングモーター２１０のマイクロステップに示した矢印により、ステッピングモーター２１０は、図３（ｂ）に示すマイクロステップ単位で移動される。

このように、ステッピングモーター２１０のパルス間を細分化した任意の数のマイクロステップのＡ相駆動電流及びＢ相駆動電流をコイル２１２Ａ，２１２Ｂに入力することにより、図３（ｂ）に示すように、ローター２１１が当該数のマイクロステップ単位でステップ動作される。よって、パルス単位よりも分解能が高いマイクロステップ単位でステッピングモーター２１０の回転が制御可能である。

図３（ａ）に示すように、ローター２１１とコイル２１２Ａ，２１２Ｂとが対向している位置は、磁気的にお互いに正面どうしで引っ張り合うため非常に安定しており、安定点と呼ぶ。これに対し、マイクロステップ駆動により、図３（ｂ）のようなローター２１１とコイル２１２Ａ，２１２Ｂとが対向していない位置で停止させた場合、駆動トルクが十分あれば問題ないが、両側の安定点に引っ張られるため、当該位置を不安定点と呼ぶ。

ステッピングモーター２１０においてマイクロステップ駆動すると、駆動トルクが変化する揺動開始時に影響がある。不安定点に停止していて、その位置が安定点に距離が近いと、揺動開始時の駆動トルクが変化した瞬間に安定点に引っ張られたり、また安定点に停止していて揺動開始した場合には安定点から抜け出せず、動き出すまでに時間がかかったりする現象が発生する。

図１に戻り、位置検出部２２は、相対的な回転角度がわかるロータリエンコーダーと、絶対的な固定位置がわかるリミッターと、を有する。ロータリエンコーダーは、回転の機械的変化を電気信号に変換し、この信号をエンコーダー値として出力する。ロータリエンコーダーの機械的変化をとらえる方式としては光学式や磁気式などがある。位置検出部２２は、固定位置をリミッターから取得し、その固定位置を基準に、ロータリエンコーダーから取得したエンコーダー値をカウントし振動子アレイ２３の回転角度に換算することで振動子アレイ２３の現在位置がわかる。本実施の形態では、位置検出部２２のロータリエンコーダーに、安価な磁気式を採用しており、その位置情報を超音波画像生成のための位置情報として採用することはできない。

例えば、パルスステップが７．２度のステッピングモーター２１０を使った場合、ステッピングモーター２１０の１回転（３６０度）で、エンコーダー値は、４０×３６０／７．２＝２０００カウント（０．１８度単位）となり、マイクロステップ数は、１６０×３６０／７．２＝８０００カウント（０．０４５度単位）となる。このため、分解能の高さは、パルス＜エンコーダー値＜マイクロステップ、となるが、精度の高さは、ロータリエンコーダーに安価な磁気式を採用した場合は、エンコーダー値＜マイクロステップ＜パルス、となる。

振動子アレイ２３は、複数の振動子（音響素子）が所定の配列方向（走査方向、アジマス方向）に一次元配列されて固定されたものであり図示しない生体などの被検体内に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体内で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。振動子アレイ２３は、揺動機構部２１の回転動作に応じて当該配列方向に直交する方向に所定の角度範囲内で揺動に係る回転動作を行い、超音波の出射及び入射に係る揺動位置（指向方向）を変化させる。振動子は、圧電素子と、当該圧電素子の変形方向両端に設けられた電極配線と、を有する。各振動子は、送受信部１２からの駆動信号に応じた電圧が電極間に印加されることで圧電素子が変形して超音波を発生して設定された指向方向に出射し、また、当該指向方向からの超音波の入射に応じて変形して入射強度に応じた電気信号を電極配線に出力する。

ここで、図４を参照して、振動子アレイ２３を有する超音波探触子本体２ａの構成を説明する。超音波探触子本体２ａは、ウインドウ２０１を含む筐体２０２内に、振動子アレイ部２３０、支持回転部２０３、オイル２０５などを有する。ウインドウ２０１は、超音波を透過する材料からなる。振動子アレイ部２３０は、振動子アレイ２３、電極、バッキング材などを有する。振動子アレイ２３（振動子アレイ部２３０）は、フレキシブルケーブル２３１を通して、またケーブル２ｂ、コネクター２ｃを介して送受信部１２との間で信号を伝達している。支持回転部２０３は、振動子アレイ部２３０を支持するとともに、回転軸２０４を中心として回転する。回転軸２０４が表示の面内で回転することで、振動子アレイ２３の各振動子は、図内で揺動位置、即ち、振動子アレイ２３の指向方向が上向きから左右に振れることになる。

振動子アレイ２３は、ウインドウ２０１を含む筐体２０２の中に、振動子アレイ部２３０の一部として収められており、筐体２０２内はオイル２０５が充填されている。回転軸２０４は、揺動制御部２５による駆動回路部２４の制御に応じて、揺動機構部２１のステッピングモーター２１０を介して回転される。

図５に示すように、駆動回路部２４は、Ａ相駆動回路２４０Ａと、Ｂ相駆動回路２４０Ｂと、を有する。Ａ相駆動回路２４０Ａは、電流検知部２４１Ａ、差動アンプ２４２Ａ、電力増幅アンプ２４３Ａ，２４４Ａ、＋電源２４５Ａ、－電源２４６Ａ、反転回路２４７Ａを有する。Ｂ相駆動回路２４０ＢもＡ相駆動回路２４０Ａとほぼ同様の構成を有するため、図示および説明を省略する。

制御部１１から振動子アレイ２３の揺動が揺動制御部２５に対して指示されると、揺動制御部２５は、揺動指示に対応するステッピングモーター２１０の回転角（電気角）に基づいて、Ａ相駆動回路２４０Ａに対するＡ相位相データ（正弦波データ）と、Ａ相位相データに対して９０度の位相差を有するＢ相位相データ（正弦波データ）と、を生成する。揺動制御部２５は、生成したＡ相位相データ及びＢ相位相データに基づいて、Ａ相電流指令値及びＢ相電流指令値をそれぞれ生成する。揺動制御部２５は、生成したＡ相電流指令値をＡ相駆動回路２４０Ａに、Ｂ相電流指令値をＢ相駆動回路２４０Ｂに、それぞれ出力する。以下では、Ａ相電流指令値が入力されたＡ相駆動回路２４０Ａの動作について説明する。

差動アンプ２４２Ａは、揺動制御部２５から入力されたＡ相電流指令値と、電流検知部２４１Ａが検知した、ステッピングモーター２１０のＡ相側のコイル２１２Ａを流れる電流値（を増幅した値）と、の差分を検出する。

電力増幅アンプ２４３Ａ，２４４Ａは、入力された電流を増幅するアナログアンプである。差動アンプ２４２Ａと電力増幅アンプ２４３Ａとでリニアアンプ（例えばＡＢ級アンプ）が構成される。電力増幅アンプ２４３Ａの出力端子は、例えばオペアンプの反転回路２４７Ａを介して電力増幅アンプ２４３Ａ，２４４Ａの入力端子に接続される。反転回路２４７Ａと電力増幅アンプ２４４Ａとでリニアアンプ（例えばＡＢ級アンプ）が構成される。＋電源２４５Ａは、電力増幅アンプ２４３Ａ，２４４Ａに正電源の電圧を供給する。－電源２４６Ａは、電力増幅アンプ２４３Ａ，２４４Ａに負電源の電圧を供給する。

電力増幅アンプ２４３Ａの出力端子は、コイル２１２Ａの＋側の端子に接続される。電力増幅アンプ２４４Ａの出力端子は、コイル２１２Ａの－側の端子に接続される。差動アンプ２４２Ａの出力電圧が０になるように動作することで、コイル２１２Ａに出力する電流が一定となる。同様にして、Ｂ相駆動回路２４０Ｂは、コイル２１２Ｂに電流を出力する。

本実施の形態において、コイル２１２Ａへ流すＡ相電流のＡ相電流指令値はあらかじめ設定されているものとする。Ａ相電流指令値を位置検出部２２（ロータリーエンコーダー）から現在値の時間的変化を読み取り、Ａ相電流指令値を変化させる速度フィードバック制御は、本実施の形態では実施していない。Ａ相電流指令値は、発熱をなるべく抑えるために脱調しない程度に設定する。コイル２１２Ｂへ流すＢ相電流のＢ相電流指令値も、Ａ相電流指令値と同様である。

揺動制御部２５は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの電子回路であり、駆動回路部２４を制御する。この電子回路は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）としてもよい。揺動制御部２５は、ＣＰＵにより、ＲＯＭに記憶された各種プログラムから指定されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムとの協働で各種処理を実行する。特に、揺動制御部２５のＲＯＭには、後述する振動子アレイ揺動処理を実行するための振動子アレイ揺動プログラムが記憶されているものとする。

揺動制御部２５は、揺動駆動制御部２５１、制御切替部２５２、駆動位置処理部２５３を有する。揺動駆動制御部２５１は、揺動機構部２１の動作に係るデータに基づいて、振動子アレイ２３を所望の揺動位置に移動させるための駆動信号を適切なタイミングで駆動回路部２４に出力する。制御切替部２５２は、位置検出部２２で検出された振動子アレイ２３の位置情報が変化したか否かを検出する。

駆動位置処理部２５３は、制御部１１から与えられたマイクロステップ数から振動子アレイ２３の位置情報に換算し、制御部１１に振動子アレイ２３の位置情報を出力する。あらかじめマイクロステップ数から角度に換算してそのまま位置情報としてもよいが、実際には揺動機構部２１の構造に依存した誤差が発生する。要因は大きく２つあり、そのひとつは、低速では影響ないが高速では入力したマイクロステップ数に対して実際の位置は構造のモーメントにより遅れが発生する。もうひとつは、振動子アレイ２３の回転方向としてのＣＷ方向とＣＣＷ方向とでバックラッシの影響でマイクロステップ数から換算した現在位置と本当の現在位置とでオフセットが発生する。これらの影響はあらかじめ測定することで既知であるため、駆動位置処理部２５３において補正を行う。

超音波診断装置１００が備える各部について、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能は、集積回路などのハードウェア回路として実現することができる。集積回路とは、例えばＬＳＩ（Large Scale Integration）であり、ＬＳＩは集積度の違いにより、ＩＣ（Integrated Circuit）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよいし、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。また、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能をソフトウェアにより実行するようにしてもよい。この場合、このソフトウェアは一つ又はそれ以上のＲＯＭなどの記憶媒体、光ディスク、又はハードディスクなどに記憶されており、このソフトウェアが演算処理器により実行される。

つぎに、図６～図８を参照して、超音波診断装置１００の動作を説明する。図６は、振動子アレイ揺動処理を示すフローチャートである。図７は、揺動開始時に目標揺動速度Ｖ１の２倍に対応する周期に設定した場合の、位置検出部２２のエンコーダー値、マイクロステップ出力及び実際の揺動速度を示す図である。図８は、揺動開始時に最大自起動周波数に相当する揺動速度に設定した場合の、位置検出部２２のエンコーダー値、マイクロステップ出力及び実際の揺動速度を示す図である。

図６を参照して、超音波診断装置１００で実行される振動子アレイ揺動処理を説明する。振動子アレイ揺動処理は、３次元Ｂモード画像データを生成し表示する３次元超音波画像表示処理において、超音波探触子２の振動子アレイ２３を揺動する処理である。３次元超音波画像表示処理として、制御部１１は、揺動制御部２５を制御して、振動子アレイ２３を揺動しつつ、送受信部１２、画像処理部１３を制御して、処理対象の画像データの撮像位置などの画像生成用の各種制御情報を出力して３次元超音波画像データ（３次元Ｂモード画像データ）を生成させ、表示制御部１４を制御して、生成された３次元超音波画像データを表示部１５に表示させる。

超音波診断装置１００において、例えば、３次元超音波画像表示処理が実行され、制御部１１から振動子アレイ揺動処理の実行指示が入力されたことをトリガーとして、揺動制御部２５は、揺動制御部２５のＲＯＭに記憶された振動子アレイ揺動プログラムに従い、振動子アレイ揺動処理を実行する。

あらかじめ、制御部１１は、操作入力部１６を介する医師、技師などのユーザーからの３次元超音波画像表示処理における振動子アレイ２３の揺動に関する揺動情報の設定入力を受け付け、設定された揺動情報（揺動開始位置、揺動終了位置、目標揺動速度Ｖ１、揺動周期Ｃ１）を記憶部１７に記憶するものとする。ここで、揺動情報の揺動開始位置を、振動子アレイ２３の揺動範囲の一端側の端部位置（例えば図４の左端）とし、揺動情報の揺動終了位置を、振動子アレイ２３の揺動範囲の他端側の端部位置（例えば図４の右端）とする。

図６に示すように、まず、揺動制御部２５は、制御部１１を介して揺動情報を記憶部１７から読み出し、目標揺動速度Ｖ１から駆動回路部２４に出力するマイクロステップの周期を算出する（ステップＳ１０）。

そして、揺動制御部２５は、ステップＳ１０で読み出された目標揺動速度Ｖ１が、あらかじめ設定された揺動速度が低速であるか否かの閾値としての所定速度Ｖ０以下であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。所定速度Ｖ０は、例えば、最大自起動周波数に対応する揺動速度よりも十分遅い揺動速度（最大自起動周波数に対応する揺動速度の１／２以下）であり、ここでは１［ｒｐｍ］であるものとする。本実施の形態では、後述するように、目標揺動速度Ｖ１の低速時の揺動においてマイクロステップ出力の周期を下げる処理がなされる。

目標揺動速度Ｖ１が所定速度Ｖ０以下で低速である場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、揺動制御部２５は、揺動駆動制御部２５１により、揺動機構部２１のステッピングモーター２１０をマイクロステップ駆動し、位置検出部２２で検出される振動子アレイ２３の位置情報を用いて、振動子アレイ２３を、ステップＳ１０で読み出した揺動情報の揺動開始位置に移動する（ステップＳ１２）。

そして、揺動制御部２５は、振動子アレイ２３の揺動方向を設定する（ステップＳ１３）。最初にステップＳ１３が実行される場合には、ステップＳ１２の揺動開始位置から揺動方向がＣＣＷ方向に設定され、その後にステップＳ１３が実行される場合には、直前の揺動方向と逆方向の揺動方向に設定される。そして、揺動制御部２５は、揺動駆動制御部２５１により、揺動機構部２１のステッピングモーター２１０をステップＳ１３で設定した揺動方向にマイクロステップ駆動するためのマイクロステップ出力の周期を目標揺動速度Ｖ１の２倍に対応する周期に設定する（ステップＳ１４）。

この目標揺動速度Ｖ１の周期よりもどれくらい小さい周期に設定すればよいかは、揺動機構の慣性や、使用するステッピングモーター２１０のディテントトルク（ローターとステーターとの間で働く非励磁状態での磁気吸引力）に依存する。ディテントトルクが大きいステッピングモーター２１０を使用する場合は周期をより小さく設定する。周期を小さく設定しすぎると脱調やオーバーシュートが発生するので超音波画像をみて、影響が出ない程度に設定する。本実施の形態では、設定する周期として、例えば、目標揺動速度Ｖ１の２倍に対応する周期が適切であるとする。２倍であればビットシフトで対応できるため、乗算を行うよりも高速かつ演算負荷も軽くなるため揺動制御部２５に好都合である。

そして、揺動制御部２５は、現在の振動子アレイ２３の位置に対応するエンコーダー値を位置検出部２２から取得開始する（ステップＳ１５）。そして、揺動制御部２５は、揺動駆動制御部２５１により、ステップＳ１３で設定された揺動方向で、ステップＳ１４で設定された目標揺動速度Ｖ１の２倍に対応する周期のマイクロステップを出力するように駆動回路部２４を制御して、振動子アレイ２３を揺動終了位置（目標位置）に向けて揺動開始する（ステップＳ１６）。

そして、揺動制御部２５は、制御切替部２５２により、揺動開始より位置検出部２２から取得中の現在のエンコーダー値が変化したか否かを監視して判別する（ステップＳ１７）。現在のエンコーダー値が変化していない場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、ステップＳ１７に移行される。現在のエンコーダー値が変化していない場合（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、揺動制御部２５は、マイクロステップ出力の周期を、ステップＳ１０で算出された目標揺動速度Ｖ１に対応する周期に設定し、設定したマイクロステップ出力の周期に応じて、揺動駆動制御部２５１による揺動制御を続ける（ステップＳ１８）。

そして、揺動制御部２５は、揺動駆動制御部２５１により、目標の揺動範囲分（ステップＳ１０で読み出された揺動開始位置から揺動終了位置までの揺動範囲分）のマイクロステップ数の出力で振動子アレイ２３を停止するよう制御する（ステップＳ１９）。この揺動において、位置検出部２２のエンコーダー値は用いられず、駆動位置処理部２５３は、マイクロステップの出力に応じて換算した振動子アレイ２３の位置情報を制御部１１に出力する。

そして、揺動制御部２５は、ステップＳ１６の揺動開始から、ステップＳ１０で読み出された揺動周期Ｃ１が経過したか否かを判別する（ステップＳ２０）。揺動周期Ｃ１が経過していない場合（ステップＳ２０；ＮＯ）、ステップＳ２０に移行される。揺動周期Ｃ１が経過した場合（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、ステップＳ１３に移行される。このステップＳ１３に移行された場合に、その後のステップＳ１３～Ｓ２０で、直前の揺動方向とは逆方向に設定され、同様の手順で振動子アレイ２３の揺動が行われる。この逆方向の揺動において、揺動開始位置は、直前の揺動で用いた揺動終了位置が用いられ、揺動終了位置は、直前の揺動で用いた揺動開始位置が用いられる。これらの揺動が、繰り返される。

目標揺動速度Ｖ１が所定速度Ｖ０より大きく高速である場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、揺動制御部２５は、揺動駆動制御部２５１により、駆動回路部２４を制御して、通常の揺動処理を行う（ステップＳ２１）。通常の揺動処理は、例えば、揺動駆動制御部２５１により、振動子アレイ２３を揺動開始位置に移動し、ステップＳ１０で読み出された揺動情報を用いて、一方の揺動方向に揺動開始位置から揺動終了位置まで目標揺動速度Ｖ１に対応する周期を設定して駆動回路部２４を目標の揺動範囲分のマイクロステップ数の駆動し、同様にして逆の揺動方向に目標揺動速度Ｖ１に対応する周期を設定してマイクロステップ駆動し、これらを繰り返す処理である。

ついで、図７、図８を参照して、振動子アレイ揺動処理の動作の具体例を説明する。図７に示すように、超音波診断装置１００の揺動制御部２５により、振動子アレイ揺動処理が実行され、ステップＳ１６において、時刻ｔ１で振動子アレイ２３の揺動が開始されるものとする。ステップＳ１４でマイクロステップ出力の周期が目標揺動速度Ｖ１の２倍に対応する周期に設定されているので、当該周期の揺動制御により、振動子アレイ２３が加速され、実際の振動子アレイ２３の揺動速度が上昇していく。そして、ステップＳ１７において、時刻ｔ２で位置検出部２２のエンコーダー値が０から正の値に変化する。すると、ステップＳ１８において、マイクロステップ出力の周期が目標揺動速度Ｖ１に対応する周期に設定され、時刻ｔ２後に実際の振動子アレイ２３の揺動速度がおおよそ目標揺動速度Ｖ１となって、振動子アレイ２３が揺動される。なお、時刻ｔ２後、揺動方向が逆方向にされる（ステップＳ２０；ＹＥＳ）までは、エンコーダー値は、揺動の制御に用いられない。

これに対し、図８に示すように、超音波診断装置１００の揺動制御部２５により、振動子アレイ揺動処理が実行され、ステップＳ１４でマイクロステップ出力の周期が目標揺動速度Ｖ１の２倍よりも過度に大きい速度（ここでは、例えば最大自起動周波数に相当する揺動速度）に対応する周期に設定されている場合を考える。ステップＳ１６において、時刻ｔ１で振動子アレイ２３の揺動が開始され、振動子アレイ２３が加速され、実際の振動子アレイ２３の揺動速度が上昇していく。しかし、マイクロステップ出力の周期が小さすぎて揺動速度が速くなりすぎ、ステップＳ１７において、時刻ｔ２で位置検出部２２のエンコーダー値が０から正の値に変化し、ステップＳ１８でマイクロステップ出力の周期が目標揺動速度Ｖ１に対応する周期に設定されるが、直前の揺動速度による慣性が働いて、時刻ｔ２付近で実際の振動子アレイ２３の揺動速度が目標揺動速度Ｖ１を一時的に大きく超えるオーバーシュートが発生する。また、マイクロステップ出力の周期が、最大自起動周波数に相当する揺動速度以上に対応する周期に設定された場合、最悪脱調してしまう。より正確には、マイクロステップ出力の周波数を、低い値から高くしていき、最大自起動周波数に近くなるとオーバーシュートが発生し始める。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの揺動の目的は、安定点の影響から抜け出すことであり、このオーバーシュートが超音波画像に悪影響を与えるのでエンコーダー値変化検知前のマイクロステップ出力の周期をむやみに小さくすることはできない。このため、ステップＳ１４でマイクロステップ出力の周期を、最大自起動周波数（に相当する揺動速度）に対応する周期より大きい周期であって、目標揺動速度Ｖ１の２倍に対応する周期に設定した。

以上、本実施の形態によれば、超音波探触子２は、超音波を送受信する振動子アレイ２３と、振動子アレイ２３をマイクロステップ駆動で揺動する揺動機構部２１と、揺動機構部２１を駆動する駆動回路部２４と、振動子アレイ２３の揺動の開始から所定のタイミングまで揺動機構部２１のマイクロステップの周波数を目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、所定のタイミング後にマイクロステップの周期を目標揺動速度に対応する周期に設定して駆動回路部２４を制御する揺動制御部２５と、を備える。超音波診断装置１００は、超音波探触子２と、超音波探触子２で得られた受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像処理部１３と、を備える。

このため、揺動機構部２１の駆動電流を上げず、振動子アレイ２３をフィードバック制御しないので揺動機構部２１及び駆動回路部２４の発熱を抑えることができつつ、振動子アレイ２３の位置を正確にするように適切に揺動開始でき、超音波画像の両端（揺動開始位置付近の端部）が間延びする現象を避け、揺動開始時間を短縮して３次元画像などの超音波画像のリアルタイム性をあげることができる。

また、超音波探触子２は、振動子アレイ２３の位置情報を検出する位置検出部２２を備える。前記所定のタイミングは、位置検出部２２により検出された振動子アレイ２３の位置情報が揺動の開始から変化したタイミングである。このため、位置検出部２２を用いて、揺動開始時の揺動機構部２１のステッピングモーター２１０の回転開始検知に利用することで、揺動の開始から振動子アレイ２３を目標揺動速度Ｖ１まで適切に回転でき、適切なタイミングで通常のマイクロステップ駆動の揺動に切り替えることができる。さらに、振動子アレイ２３をフィードバック制御しないため、駆動電流の振幅を変化させることがない。よって発熱に影響なく、適切に揺動開始できる。

また、位置検出部２２は、磁気式の（ロータリ）エンコーダーである。このため、位置検出部２２に安価なエンコーダーを用いるので、超音波探触子２、超音波診断装置１００を安価にできるとともに、精度がよくない磁気式のエンコーダーを用いても、位置検出部２２を位置情報の変化の検出のみに用いるので、振動子アレイ２３を適切に揺動開始できる。

また、揺動制御部２５は、目標揺動速度Ｖ１が所定速度Ｖ０以下であるか否かを判別し、所定速度Ｖ０以下である場合に、振動子アレイの揺動の開始から所定のタイミング（位置検出部２２の位置情報の変化のタイミング）までマイクロステップの周波数を目標揺動速度Ｖ１に対応する周期より小さい周期に設定し、所定のタイミング後にマイクロステップの周期を目標揺動速度Ｖ１に対応する周期に設定して駆動回路部２４を制御する。このため、目標揺動速度Ｖ１が所定速度Ｖ０以下の低速時に、発熱を抑えつつ振動子アレイ２３の位置を適切に揺動開始できるとともに、目標揺動速度Ｖ１が所定速度Ｖ０より大きい高速時に、通常のマイクロステップ駆動の揺動に切り替えできる。

また、目標揺動速度Ｖ１に対応する周期より小さい周期は、最大自起動周波数に対応する周期より大きい周期である。さらに、目標揺動速度Ｖ１に対応する周期より小さい周期は、目標揺動速度Ｖ１の２倍に対応する周期である。駆動波形の振幅は大きくせず、周期のみ変更しているので、発熱を抑えつつ振動子アレイ２３の位置を適切に揺動開始できるとともに、実際の振動子アレイ２３の揺動速度が目標揺動速度Ｖ１を一時的に大きく超えるオーバーシュートの発生を低減できる。

また、超音波探触子２は、超音波診断装置本体１に接続するためのコネクター２ｃを備える。コネクター２ｃは、駆動回路部２４及び揺動制御部２５を備える。このため、超音波探触子本体２ａが駆動回路部２４及び揺動制御部２５を含まないので、超音波探触子本体２ａの大きさを小さくできるとともに、超音波探触子本体２ａの発熱を低減して検査時などに把持するユーザーや当てられる被検体が熱く感じることややけどを防ぐことができる。さらに、駆動回路部２４及び揺動制御部２５の発熱も低減でき、コネクター２ｃの発熱を低減するので、接続時などに把持するユーザーが熱く感じたりやけどを防ぐことができる。なお、駆動回路部２４及び揺動制御部２５を超音波探触子本体２ａに格納する構成としてもよい。

（変形例）
図９を参照して、上記実施の形態の変形例を説明する。図９は、本変形例の超音波診断装置１００Ｄの機能構成を示すブロック図である。

上記実施の形態では、駆動回路部２４及び揺動制御部２５が、超音波探触子２のコネクター２ｃ内に設けられる構成であった。本変形例では、駆動回路部及び揺動制御部が、超音波診断装置本体内に設けられる構成とする。なお、本変形例の装置構成において、上記実施の形態の超音波診断装置１００と同様の部分には、同じ符号を付して、その説明を省略する。

図９に示すように、本変形例の超音波診断装置１００Ｄは、超音波診断装置本体１Ｄと、超音波探触子２Ｄと、を備える。超音波診断装置本体１Ｄは、制御部１１Ｄ、送受信部１２、画像処理部１３、表示制御部１４、表示部１５、操作入力部１６、記憶部１７、駆動回路部１８などを備える。制御部１１Ｄは、上記実施の形態の制御部１１と同様であるが、さらに上記実施の形態の揺動制御部２５と同様の機能を有し、揺動駆動制御部２５１、制御切替部２５２、駆動位置処理部２５３とそれぞれ同様の、揺動駆動制御部１１１、制御切替部１１２、駆動位置処理部１１３としても機能する。駆動回路部１８は、上記実施の形態の駆動回路部２４と同様である。

超音波探触子２Ｄは、超音波探触子本体２ａと、ケーブル２ｂと、コネクター２ｄと、を備える。コネクター２ｄは、第１の実施の形態のコネクター２ｃから駆動回路部２４及び揺動制御部２５を除いた構成を有する。

以上、本変形例によれば、超音波診断装置１００Ｄは、超音波を送受信する振動子アレイ２３と、振動子アレイ２３をマイクロステップ駆動で揺動する揺動機構部２１と、を備える超音波探触子２Ｄと、揺動機構部２１を駆動する駆動回路部１８と、超音波探触子２Ｄで得られた受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像処理部１３と、振動子アレイ２３の揺動の開始から所定のタイミングまで揺動機構部２１のマイクロステップの周波数を目標揺動速度Ｖ１に対応する周期より小さい周期に設定し、所定のタイミング後にマイクロステップの周期を目標揺動速度Ｖ１に対応する周期に設定して駆動回路部１８を制御する制御部１１Ｄと、を備える。このため、上記実施の形態の超音波診断装置１００の効果と同様の効果を奏するとともに、超音波探触子２Ｄが駆動回路部１８及び制御部１１Ｄを有しないので、超音波探触子２Ｄの発熱をさらに低減できる。

以上の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としてＲＯＭを使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、フラッシュメモリーなどの不揮発性メモリー、ＣＤ－ＲＯＭなどの可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリア波（搬送波）も本発明に適用される。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係る好適な超音波探触子、超音波診断装置及びプログラムの一例であり、これに限定されるものではない。

また、以上の実施の形態及び変形例における超音波診断装置１００，１００Ｄを構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００，１００Ｄ 超音波診断装置
１，１Ｄ 超音波診断装置本体
１１，１１Ｄ 制御部
１１１ 揺動駆動制御部
１１２ 制御切替部
１１３ 駆動位置処理部
１２ 送受信部
１３ 画像処理部
１４ 表示制御部
１５ 表示部
１６ 操作入力部
１７ 記憶部
１８ 駆動回路部
２，２Ｄ 超音波探触子
２０１ ウインドウ
２０２ 筐体
２０３ 支持回転部
２０４ 回転軸
２０５ オイル
２１ 揺動機構部
２１０ ステッピングモーター
２１１ ローター
２１２Ａ，２１２Ｂ コイル
２２ 位置検出部
２３ 振動子アレイ
２３０ 振動子アレイ部
２３１ フレキシブルケーブル
２ｂ ケーブル
２ｃ，２ｄ コネクター
２４ 駆動回路部
２４０Ａ Ａ相駆動回路
２４１Ａ 電流検知部
２４２Ａ 差動アンプ
２４３Ａ，２４４Ａ 電力増幅アンプ
２４５Ａ ＋電源
２４６Ａ －電源
２４７Ａ 反転回路
２４０Ｂ Ｂ相駆動回路
２５ 揺動制御部
２５１ 揺動駆動制御部
２５２ 制御切替部
２５３ 駆動位置処理部

Claims (13)

1. 超音波を送受信する振動子部と、
   前記振動子部をマイクロステップ駆動で揺動する揺動機構部と、
   前記揺動機構部を駆動する駆動回路部と、
   前記振動子部の揺動の開始から所定のタイミングまで前記揺動機構部のマイクロステップの周波数の周期を目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する揺動制御部と、を備え、
   前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、最大自起動周波数に対応する周期より大きい周期である超音波探触子。
2. 前記振動子部の位置情報を検出する位置検出部を備え、
   前記所定のタイミングは、前記検出された前記振動子部の位置情報が前記揺動の開始から変化したタイミングである請求項１に記載の超音波探触子。
3. 前記位置検出部は、磁気式のエンコーダーである請求項２に記載の超音波探触子。
4. 前記揺動制御部は、前記目標揺動速度が所定速度以下であるか否かを判別し、当該所定速度以下である場合に、前記振動子部の揺動の開始から前記所定のタイミングまで前記マイクロステップの周波数を前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探触子。
5. 前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、当該目標揺動速度の２倍に対応する周期である請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波探触子。
6. 超音波診断装置本体に接続するためのコネクター部を備え、
   前記コネクター部は、前記駆動回路部及び前記揺動制御部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波探触子。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
   前記超音波探触子で得られた受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像生成部を有する超音波診断装置本体と、を備える超音波診断装置。
8. 超音波を送受信する振動子部と、
   前記振動子部をマイクロステップ駆動で揺動する揺動機構部と、を備える超音波探触子と、
   前記揺動機構部を駆動する駆動回路部と、
   前記超音波探触子で得られた受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像生成部と、
   前記振動子部の揺動の開始から所定のタイミングまで前記揺動機構部のマイクロステップの周波数の周期を目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する揺動制御部と、を備え、
   前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、最大自起動周波数に対応する周期より大きい周期である超音波診断装置。
9. 前記超音波探触子は、
   前記振動子部の位置情報を検出する位置検出部を備え、
   前記所定のタイミングは、前記検出された前記振動子部の位置情報が前記揺動の開始から変化したタイミングである請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 前記位置検出部は、磁気式のエンコーダーである請求項９に記載の超音波診断装置。
11. 前記揺動制御部は、前記目標揺動速度が所定速度以下であるか否かを判別し、当該所定速度以下である場合に、前記振動子部の揺動の開始から前記所定のタイミングまで前記マイクロステップの周波数を前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する請求項８から１０のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
12. 前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、当該目標揺動速度の２倍に対応する周期である請求項８から１１のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
13. 超音波を送受信する振動子部と、
    前記振動子部をマイクロステップ駆動で揺動する揺動機構部と、
    前記揺動機構部を駆動する駆動回路部と、を備える機器のコンピューターを、
    前記振動子部の揺動の開始から所定のタイミングまで前記揺動機構部のマイクロステップの周波数の周期を目標揺動速度に対応する周期より小さい周期に設定し、当該所定のタイミング後に当該マイクロステップの周期を当該目標揺動速度に対応する周期に設定して前記駆動回路部を制御する揺動制御部、
    として機能させ、
    前記目標揺動速度に対応する周期より小さい周期は、最大自起動周波数に対応する周期より大きい周期であるプログラム。

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