(57)【要約】【課題】個体毎のバラツキにかかわらず、超音波振動子の共振周波数に一致した信号で超音波振動子を駆動できると共に、駆動信号を周囲の環境温度等の変化による超音波振動子の共振周波数の変動に追従させる。【解決手段】起動時に、ＶＣＯ３の発振周波数を連続的に変化させながら、整流回路６の検出出力を取り込み、超音波振動子１のインピーダンスを監視する。整流回路６の検出出力から超音波振動子１の共振周波数を検出すると、そのときの制御電圧をＶＣＯ３に設定する。これにより、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１の共振周波数に一致させる。その後には、超音波振動子１により生ずる位相差を検出し、この位相差に応じてＶＣＯ３の発振周波数が変化させて、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１の共振周波数の変動に追従させるようにする。【選択図】図１
2008049262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数が制御可能な発振器と、
前記発振器の発振出力によって超音波振動子を駆動するドライブ回路と、
前記発振器の発振周波数を前記超音波振動子の共振周波数と一致させるように制御する手段と、
前記超音波振動子に入力される信号と前記超音波振動子を介して出力される信号との位相差を検出し、前記位相差の検出出力により、前記発振器の発振周波数を制御する手段と
を備えるようにした超音波振動子の駆動回路。
【請求項２】
前記発振器の発振周波数の可変範囲が前記位相差検出範囲内となるように、前記位相差の検出出力を制限する手段を設けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子の駆動回路。
【請求項３】
複数のチャンネルからなる複数の超音波振動子を駆動する超音波振動子の駆動回路であって、
前記各チャンネルの駆動回路は、発振周波数が制御可能な発振器と、前記発振器の発振出力で超音波振動子を駆動するドライブ回路とを含み、前記発振器の発振周波数を前記超音波振動子の共振周波数と一致させるように制御すると共に、前記超音波振動子に入力される信号と前記超音波振動子を介して出力される信号との位相差を検出し、前記位相差により前記発振器の発振周波数を制御するものであり、
前記発振器の発振出力を前記超音波振動子の共振周波数と一致させるように制御する処理を各チャンネル毎に時分割で行う
ようにしたことを特徴とする超音波振動子の駆動回路。
【請求項４】
前記各チャンネルの駆動回路に、時分割処理により選択された期間のみ検出信号を出力するような出力制御回路を設けるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療診断や治療等に用いられる超音波振動子の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示されているように、医療診断や治療に、超音波振動子が用いられている。超音波振動子は、電界を加えると固有の振動周波数で振動する圧電素子であり、超音波振動子としては、ＰＺＴ（ピエゾ）と呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛などの強誘電体が用いられている。このような超音波振動子を駆動する場合には、超音波振動子の共振周波数で駆動するのが最も効率的である。
【特許文献１】特開２００１−１３７７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、超音波振動子には各個体毎のバラツキがあり、超音波振動子の共振周波数を特定することは困難である。
【０００４】
また、超音波振動子の共振周波数は、周囲の環境温度等の影響を受けて、変動する。したがって、たとえ起動時に超音波振動子をその共振周波数で駆動したとしても、使用中に、周囲の環境温度等が変化しまうと、超音波振動子をその共振周波数で駆動することができなくなる。
【０００５】
本発明は、上述の課題を鑑み、各個体毎のバラツキにかかわらず、超音波振動子の共振周波数に一致した信号で超音波振動子を駆動できると共に、駆動信号を周囲の環境温度等の変化による超音波振動子の共振周波数の変動に追従させることができるようにした超音波振動子の駆動回路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】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明は、発振周波数が制御可能な発振器と、発振器の発振出力によって超音波振動子を駆動するドライブ回路と、発振器の発振周波数を超音波振動子の共振周波数と一致させるように制御する手段と、超音波振動子に入力される信号と超音波振動子を介して出力される信号との位相差を検出し、位相差の検出出力により、発振器の発振周波数を制御する手段とを備えるようにした超音波振動子の駆動回路である。
【０００７】
上記発明において、発振器の発振周波数の可変範囲が位相差検出範囲内となるように、位相差の検出出力を制限する手段を設けるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、複数のチャンネルからなる複数の超音波振動子を駆動する超音波振動子の駆動回路であって、各チャンネルの駆動回路は、発振周波数が制御可能な発振器と、発振器の発振出力で超音波振動子を駆動するドライブ回路とを含み、発振器の発振周波数を超音波振動子の共振周波数と一致させるように制御すると共に、超音波振動子に入力される信号と超音波振動子を介して出力される信号との位相差を検出し、位相差により発振器の発振周波数を制御するものであり、発振器の発振出力を超音波振動子の共振周波数と一致させるように制御する処理を各チャンネル毎に時分割で行うようにしたことを特徴とする超音波振動子の駆動回路である。
【０００９】
上記発明において、各チャンネルの駆動回路に、時分割処理により選択された期間のみ検出信号を出力するような出力制御回路を設けるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、超音波振動子の共振周波数を検出し、発振器の発振周波数を超音波振動子の共振周波数と一致させるように制御し、この超音波振動子の共振周波数と一致した信号で、超音波振動子を駆動するようにしている。このため、超音波振動子を効率的に駆動することができる。また、本発明によれば、超音波振動子に入力される信号と超音波振動子を介して出力される信号との位相差を検出し、位相差の検出出力により、発振器の発振周波数を制御しているので、使用中に、外部環境の温度等により超音波振動子の共振周波数が変動した場合でも、発振器の周波数を超音波振動子の共振周波数の変動に追従させることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、発振器の発振周波数の可変範囲が位相差検出範囲内となるように、位相差の検出出力を制限するようにしている。このため、周波数変化が位相差検出回路のＳ字特性の範囲を外れ、制御不能になることを防止することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、複数のチャンネルの超音波振動子を駆動する場合に、発振器の発振出力を超音波振動子の共振周波数と一致させるように制御する処理を各チャンネル毎に時分割で行うことができる。そして、各チャンネルの駆動回路に、時分割処理により選択された期間のみ検出信号を出力するような出力制御回路を設けることで、回り込みノイズの影響を受けることなく、時分割処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を示すものである。図１において、１は超音波振動子、２はドライブ回路、３はＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator)である。
【００１４】
超音波振動子１は、電界を印加すると、固有の周波数の超音波で振動する圧電素子である。超音波振動子１の共振周波数としては例えば３つの周波数ｆ１、ｆ２，ｆ３がある。共振周波数ｆ１は例えば１ＭＨｚであり、共振周波数ｆ２は例えば３ＭＨｚであり、共振周波数ｆ３は例えば５ＭＨｚである。
【００１５】
ドライブ回路２は、超音波振動子１に電界を印加して、超音波振動子１を駆動するものである。ドライブ回路２には、ＶＣＯ３の発振出力が供給される。
【００１６】
ＶＣＯ３は、図２に示すように、その制御端子の制御電圧に応じて発振周波数が変化する発振器である。ＶＣＯ３は、後に説明するように、超音波振動子１の共振周波数と等しい周波数となるように発振周波数が制御される。ドライブ回路２は、ＶＣＯ３の発振信号を受けて、超音波振動子１の共振周波数で超音波振動子１を駆動している。
【００１７】
このように、本発明の実施の形態では、ＶＣＯ３を超音波振動子１の共振周波数で発振させ、ドライブ回路２を超音波振動子１の共振周波数で駆動するようにしている。このように、ドライブ回路２を超音波振動子１の共振周波数で駆動すれば、最も効率的である。
【００１８】
しかしながら、超音波振動子１の共振周波数には、個体毎のバラツキがある。そこで、本発明の実施形態では、超音波振動子１のインピーダンス特性から超音波振動子１の共振周波数を検出し、ＶＣＯ３の発振周波数を、超音波振動子１のインピーダンスが最小になる周波数で発振させるようにしている。これにより、ＶＣＯ３は超音波振動子１の共振周波数と等しい周波数で発振されたことになり、ドライブ回路２を、超音波振動子１の共振周波数で駆動できる。
【００１９】
つまり、ドライブ回路２により超音波振動子１を駆動する経路中の端子ｂ−ｂ’との間に、検出抵抗４が挿入される。検出抵抗４の両端の端子ｂ−ｂ’間の検出電圧Ｖｄｅｔは、バッファ回路５を介して、整流回路６に供給される。整流回路６で、検出抵抗４からの検出出力が平滑化される。
【００２０】
検出抵抗４、バッファ回路５、整流回路６により、超音波振動子１のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路が構成される。このインピーダンスの検出信号から、超音波振動子１の共振周波数が検出される。
【００２１】
すなわち、超音波振動子１は、等価的には、図３に示すように、キャパシタＣ１とインダクタＬ１との直列共振回路として示すことができる。このような直列共振回路では、図４に示すように、その共振周波数でインピーダンスが最小となる。
【００２２】
このことから、図１における超音波振動子１は、その共振周波数で駆動されていると、インピーダンスは最小になる。超音波振動子１のインピーダンスが最小になると、超音波振動子１を駆動する経路中に流れる電流Iａは最大となり、検出抵抗４の両端の端子ｂ−ｂ’間の電圧Ｖｄｅｔは最大となる。このため、整流回路６の出力レベルが最大となる。
【００２３】
これに対して、超音波振動子１の駆動信号が共振周波数から外れると、超音波振動子１のインピーダンスが大きくなり、超音波振動子１を駆動する経路中に流れる電流Ｉａは小さくなり、検出抵抗４の両端の端子ｂ−ｂ’間の電圧Ｖｄｅｔは小さくなる。このため、整流回路６の検出出力レベルは小さくなる。
【００２４】
整流回路６の検出出力は、Ａ／Ｄ変換器７でディジタル化されて、数値演算回路８に送られる。数値演算回路８は、例えばマイクロプロセッサにより構成されている。数値演算回路８は、起動時に、ＶＣＯ３の発振周波数を連続的に変化させながら、整流回路６の検出出力を取り込み、超音波振動子１のインピーダンスを監視し、超音波振動子１の共振周波数を検出する。図４に示したように、超音波振動子１のインピーダンスは、共振周波数で最小となる。したがって、整流回路６の検出出力が最小値となる周波数を検出することで、共振周波数を検出できる。数値演算回路８は、整流回路６の検出出力が最小値となる周波数から超音波振動子１の共振周波数を検出すると、そのときの制御電圧をＶＣＯ３に設定する。これにより、ＶＣＯ３の発振周波数は、超音波振動子１の共振周波数に一致するようになる。
【００２５】
このようにして、起動時に、ＶＣＯ３の発振出力は、超音波振動子１の共振周波数に一致され、この超音波振動子１の共振周波数と同一の周波数で、ドライブ回路２により、超音波振動子１が駆動される。これにより、超音波振動子１を効率的に駆動することができる。
【００２６】
しかしながら、たとえ起動時に、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１の共振周波数に設定したとしても、使用中に、周囲の環境温度等が変化していくと、超音波振動子１の発振周波数が変動する。超音波振動子１の発振周波数が変動したら、起動時と同様に、ＶＣＯ３の発振周波数を連続的に変化させながら、整流回路６の検出出力を取り込み、超音波振動子１のインピーダンスを監視し、超音波振動子１の共振周波数を検出して、ＶＣＯ３の発振周波数を変更することが考えられるが、このような制御を行うのには、時間がかかる。また、このような制御を行うためには、超音波振動子１による機器の作業を止める必要がある
【００２７】
そこで、本発明の実施の形態では、起動時に、上述のように、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１の共振周波数に設定した後には、超音波振動子１により生ずる位相差を検出し、この位相差に応じてＶＣＯ３の発振周波数を変化させて、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１の共振周波数の変動に追従させるようにしている。
【００２８】
つまり、図１に示すように、超音波振動子１に駆動信号を入力する端子ａからの信号と、超音波振動子１を介された駆動信号が出力される端子ａ’からの信号とが、位相差検出回路１０に供給される。位相差検出回路１０は、例えば、ロックインアンプから構成される。位相差検出回路１０で、超音波振動子１に入力される信号と、超音波振動子１を介されて出力される信号との位相差が検出される。
【００２９】
図５は、周波数と位相差との関係を示すものである。図５に示すように、共振しているときには位相差が０になり、共振周波数が変化すると、Ｓ字特性で示す特性に従って、位相差が生じる。超音波振動子１の共振周波数が環境温度等により変動すると、図５に示すＳ字特性に従って、位相差検出回路１０から位相差信号が出力される。
【００３０】
位相差検出回路１０からの位相差の検出出力は、加算器９を介して、ＶＣＯ３の制御端子に供給される。そして、この位相差が０になるように、ＶＣＯ３の発振周波数が制御される。これにより、ＶＣＯ３の発振周波数が超音波振動子１の共振周波数の変動に追従していく。
【００３１】
図６は、数値演算回路８で、起動時に、ＶＣＯ３の発振周波数を連続的に変化させながら、整流回路６の検出出力を取り込み、超音波振動子１のインピーダンスを監視し、超音波振動子１の共振周波数を検出して、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１の共振周波数に設定するときの処理を示すフローチャートである。
【００３２】
図６において、電源がオンに設定されると、ＶＣＯ３の制御電圧Ｖが初期値（Ｖ＝０）に設定される（ステップＳ１）。そして、整流回路６の検出出力が取り込まれ、この検出出力が検出値Ｒｖ１とされる（ステップＳ２）。
【００３３】
初期値の検出値Ｒｖ１が得られたら、ＶＣＯ３の制御電圧Ｖが１段階増加され（ステップＳ３）、整流回路６の検出出力が取り込まれ、この検出出力が今回の検出値Ｒｖ２とされる（ステップＳ４）。そして、前回取り込んだ検出値Ｒｖ１と、今回取り込んだ検出値Ｒｖ２とが比較される（ステップＳ５）。
【００３４】
ステップＳ５で、今回取り込んだ検出値Ｒｖ２が前回取り込んだ検出値Ｒｖ１と同じか又は大きい場合には、共振周波数に達していないものとして、ステップＳ６に行き、検出値Ｒｖ１の値が前回の検出値Ｒｖ２とされる。そして、ステップＳ３に行き、ＶＣＯ３の制御電圧Ｖが１段階増加され、ステップＳ４で、整流回路６の検出出力が取り込まれ、この検出出力が今回の検出値Ｒｖ２とされ、ステップＳ５で、前回取り込んだ検出値Ｒｖ１と、今回取り込んだ検出値Ｒｖ２とが比較される（ステップＳ５）。
【００３５】
ステップＳ３〜Ｓ６の処理を繰り返すことで、ＶＣＯ３の制御電圧Ｖは１段階ずつ徐々に増加されながら、ステップＳ５で、前回取り込んだ整流回路６の検出値Ｒｖ１と、今回取り込んだ整流回路６の検出値Ｒｖ２とが比較される。
【００３６】
超音波振動子１のインピーダンスは共振周波数で最小になり、超音波振動子１のインピーダンスが最小になると、図７に示すように、整流回路６の検出出力は最大となる。このため、ＶＣＯ３の制御電圧Ｖは１段階ずつ徐々に増加してＶＣＯ３の発振周波数を上げていき、整流回路６の検出出力を監視していくと、図７（Ａ）に示すように、ＶＣＯ３の発振周波数が超音波振動子１の共振周波数に達する前では、上り傾斜となり、今回取り込んだ整流回路６の検出出力の値Ｒｖ２は、前回取り込んだ整流回路６の検出出力の値Ｒｖ１と同じからそれより大きくなる。この場合には、ステップＳ３〜Ｓ６の処理が繰り返される。
【００３７】
ステップＳ３〜Ｓ６の処理を繰り返していくと、やがて、ＶＣＯ３の発振周波数が超音波振動子１の共振周波数を越えていく。ＶＣＯ３の発振周波数が超音波振動子１の共振周波数を越えると、図７（Ｂ）に示すように、傾斜が反転し、今回取り込んだ検出出力の値Ｒｖ２の方が、前回取り込んだ検出出力の値Ｒｖ１より小さくなる。したがって、今回取り込んだ検出出力の値Ｒｖ２の方が、前回取り込んだ検出出力の値Ｒｖ１より小さくなる直前で、ＶＣＯ３の発振周波数が超音波振動子１の共振周波数に達したと考えられる。
【００３８】
そこで、ステップＳ５で、今回取り込んだ検出出力の値Ｒｖ２の方が、前回取り込んだ検出出力の値Ｒｖ１より小さくなったと判断されると、ＶＣＯ３の制御電圧Ｖが１ステップ戻される（ステップＳ７）。そして、ＶＣＯ３の制御電圧がその電圧に固定される（ステップＳ８）。これにより、ＶＣＯ３の発振周波数が超音波振動子１の共振周波数と一致させることができる。
【００３９】
なお、上述のように検出出力をその都度比較せずに、検出出力値をメモリに一旦記憶させ、このメモリに記憶された検出出力を比較して処理するようにしてもよい。
【００４０】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態を示すものである。上述の第１の実施形態では、位相差検出回路１０により位相差を検出して、ＶＣＯ３の発振周波数を可変させて、環境温度等による共振周波数の変動に追従させている。この場合、図５に示したように、周波数と位相差との関係は、Ｓ字特性で示されており、周波数誤差に追従できるのは、このＳ字特性の範囲内に限られる。Ｓ字特性の範囲を外れるまで周波数を動かしてしまうと、制御不能となる。したがって、Ｓ字特性の範囲内となるように、周波数の可変範囲を設定する必要がある。
【００４１】
超音波振動子１の共振周波数としては、前述したように、例えば１ＭＨｚと、３ＭＨｚと、５ＭＨｚとがあるが、位相差による制御電圧は、位相差のみにより発生する。例えば、周波数１ＭＨｚの共振周波数を使っているときに、ちょうど良い補正値が±１０％で得られたとすると、そのときの可変範囲は１ＭＨｚを中心に、±１０Ｈｚとなる。これに対して、周波数５ＭＨｚの共振周波数を使っているときには、５ＭＨｚを中心に±５０Ｈｚ変動する。
【００４２】
そこで、この実施形態では、位相差検出回路１０によりＶＣＯ３の発振周波数を制御する際に、ＶＣＯ３の発振周波数の可変範囲が位相差検出回路１０のＳ字特性の位相差検出範囲内となるように、抵抗１１、１２、１３と、スイッチ回路１５を設けて、使用する周波数に応じて、周波数の可変範囲を制限するようにしている。
【００４３】
つまり、図８に示すように、位相差検出回路１０と加算器９との間に、スイッチ回路１５と、スイッチ回路１５により切り換えられる抵抗１１、１２、１３が設けられる。抵抗１１は、１ＭＨｚの共振周波数を使用したときに、図５に示したＳ字特性の範囲内となるように、ＶＣＯ３の周波数可変範囲を設定するための抵抗である。抵抗１２は、３ＭＨｚの共振周波数を使用したときに、図５に示したＳ字特性の範囲内となるように、ＶＣＯ３の周波数可変範囲を設定するための抵抗である。抵抗１３は、５ＭＨｚの共振周波数を使用したときに、図５に示したＳ字特性の範囲内となるように、ＶＣＯ３の周波数可変範囲を設定するための抵抗である。
【００４４】
使用する共振周波数が例えば１ＭＨｚのときには、スイッチ回路１５が接点１５ａに設定され、位相差検出回路１０の検出出力が抵抗１１を介してＶＣＯ３に送られる。抵抗１１は、１ＭＨｚの共振周波数を使用したときに、Ｓ字特性の範囲内となるように、可変範囲を設定している。このため、位相差がＳ字特性の範囲から外れ、制御不能になることが回避できる。
【００４５】
使用する共振周波数が例えば３ＭＨｚのときには、スイッチ回路１５が接点１５ｂに設定され、位相差検出回路１０の検出出力が抵抗１２を介してＶＣＯ３に送られる。抵抗１２は、３ＭＨｚの共振周波数を使用したときに、Ｓ字特性の範囲内となるように、可変範囲を設定している。このため、位相差がＳ字特性の範囲から外れ、制御不能になることが回避できる。
【００４６】
使用する共振周波数が例えば５ＭＨｚのときには、スイッチ回路１５が接点１５ｃに設定され、位相差検出回路１０の検出出力が抵抗１３を介してＶＣＯ３に送られる。抵抗１３は、５ＭＨｚの共振周波数を使用したときに、Ｓ字特性の範囲内となるように、可変範囲を設定している。このため、位相差がＳ字特性の範囲から外れ、制御不能になることが回避できる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態を示すものである。前述までの実施形態では、１つの超音波振動子１を駆動する構成とされていたのに対して、この実施形態では、複数チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃを駆動する構成とされている。
【００４８】
図９に示すように、各チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃとドライブ回路２との間には、出力切換回路２２ａ、２２ｂ、２２ｃが夫々設けられている。出力切換回路２２ａ、２２ｂ、２２ｃには、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３が夫々供給される。イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３は順にハイレベルになり、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３がハイレベルになっているチャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃに、ドライブ回路２からの駆動信号が供給される。
【００４９】
また、各チャンネルの超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃに対して検出抵抗４ａ、４ｂ、４ｃ、及び出力制御回路２１ａ、２１ｂ、２１ｃが夫々設けられる。出力制御回路２１ａ、２１ｂ、２１ｃには、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３が夫々供給される。イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３がハイレベルになっているチャンネルの検出抵抗４ａ、４ｂ、４ｃの検出値は、バッファ回路５に送られ、バッファ回路５から、整流回路６、Ａ／Ｄ変換器７を介して、数値演算回路８に送られる。
【００５０】
図１０は、出力制御回路２１ａ、２１ｂ、２１ｃの一例を示すものである。図１０において、ＰＮＰ型トランジスタ５１及び５２の互いのエミッタが接続され、この接続点が抵抗５３を介して、正電源５４に接続される。トランジスタ５１及び５２のコレクタが負電源６１に接続される。トランジスタ５１のベースが入力端子５０ａに接続される。入力端子５０ａと入力端子５０ｂとの間に、検出抵抗４ａ、４ｂ、４ｃの両端が接続される。トランジスタ５２のベースが抵抗５５を介して接地されると共に、イネーブル信号の入力端子５６に接続される。
【００５１】
トランジスタ５１及び５２のエミッタと抵抗５３との接続点がＮＰＮ型トランジスタ５７のベースに接続される。トランジスタ５７のコレクタが正電源５４に接続される。トランジスタ５７のエミッタが抵抗５８を介して負電源６１に接続されると共に、トランジスタ５７のエミッタから、出力端子６０ａが導出される。各出力制御回路２１ａ、２１ｂ、２１ｃの出力端子６０ａは、夫々、バッファ回路５に接続される。
【００５２】
図９において、数値演算回路８からは、各出力制御回路２１ａ、２１ｂ、２１ｃに対して、互いに異なるタイミングで、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３が順に送られる。これにより、数値演算回路８は、時分割制御で、検出抵抗４ａ、４ｂ、４ｃの検出出力を取り込み、各超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの共振周波数と等しくなるように、ＶＣＯ３の発振周波数を制御することができる。
【００５３】
また、上述したように、出力制御回路２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３がローレベルになると、検出抵抗４ａ、４ｂ、４ｃの検出出力は遮断される。このため、このように時分割で、検出抵抗４ａ、４ｂ、４ｃの検出出力を取り込むときに、他のチャンネルの検出出力による回り込みノイズの影響を受けることがない。
【００５４】
つまり、前述したように、各チャンネルのＶＣＯ３は、その発振周波数を連続的に変化させながら、整流回路６の検出出力を取り込み、超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃのインピーダンスを監視し、超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの共振周波数を検出して、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１ａ、１ｂ、１ｃの共振周波数に設定する処理を時分割で行っている。
【００５５】
図１１に示すように、時間Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３、…で、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１ａの共振周波数に設定する処理が行われ、その間、図１１（Ａ）に示すように、イネーブル信号ＥＮ１がハイレベルになり、他のイネーブル信号ＥＮ２、ＥＮ３はローレベルになる。そして、図１１（Ｄ）に示すように、検出抵抗４ａから検出出力が現れ、この検出出力は、図１１（Ｇ）に示すように、出力制御回路２１ａから出力され、バッファ回路５、整流回路６を介して、数値演算回路８に送られる。
【００５６】
このとき、他のチャンネルの検出抵抗４ｂ、４ｃには、図１１（Ｅ）及び図１１（Ｆ）に示すように、回り込みノイズが現れる。しかしながら、イネーブル信号ＥＮ２、ＥＮ３はローレベルになるため、この回り込みノイズは、図１１（Ｈ）及び図１１（Ｉ）に示すように、出力制御回路２１ｂ及び２１ｃで遮断される。
【００５７】
時間Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３、…で、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１ｂの共振周波数に設定する処理が行われ、その間、図１１（Ｂ）に示すように、イネーブル信号ＥＮ２がハイレベルになり、他のイネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ３はローレベルになる。そして、図１１（Ｅ）に示すように、検出抵抗４ｂから検出出力が現れ、この検出出力は、図１１（Ｈ）に示すように、出力制御回路２１ｂから出力され、バッファ回路５、整流回路６を介して、数値演算回路８に送られる。
【００５８】
このとき、他のチャンネルの検出抵抗４ａ、４ｃには、図１１（Ｄ）及び図１１（Ｆ）に示すように、回り込みノイズが現れる。しかしながら、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ３はローレベルのため、この回り込みノイズは、図１１（Ｇ）及び図１１（Ｉ）に示すように、出力制御回路２１ｂ及び２１ｃで遮断される。
【００５９】
時間Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３、…で、ＶＣＯ３の発振周波数を超音波振動子１ｃの共振周波数に設定する処理が行われ、その間、図１１（Ｃ）に示すように、イネーブル信号ＥＮ３がハイレベルになり、他のイネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２はローレベルになる。そして、図１１（Ｆ）に示すように、検出抵抗４ｃから検出出力が現れ、この検出出力は、図１１（Ｉ）に示すように、出力制御回路２１ｂから出力され、バッファ回路５、整流回路６を介して、数値演算回路８に送られる。
【００６０】
このとき、他のチャンネルの検出抵抗４ａ、４ｂには、図１１（Ｄ）及び図１１（Ｅ）に示すように、回り込みノイズが現れる。しかしながら、イネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２はローレベルになるため、この回り込みノイズは、図１１（Ｇ）及び図１１（Ｈ）に示すように、出力制御回路２１ａ及び２１ｃで遮断される。
【００６１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、医療診断や治療等に用いられ超音波振動子を駆動する駆動回路に限らず、超音波を使った各種の機器の超音波駆動回路に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】ＶＣＯの説明に用いるグラフである。
【図３】超音波振動子の説明に用いる等価回路図である。
【図４】超音波振動子の特性の説明に用いる等価回路図である。
【図５】位相差の超音波振動子の特性の説明に用いるグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるＶＣＯの周波数制御の処理の説明に用いるフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるＶＣＯの周波数制御の処理の説明に用いるグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における出力制御回路の構成を示す接続図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の説明に用いる波形図である。
【符号の説明】
【００６４】
１：超音波振動子
２：ドライブ回路
３：ＶＣＯ
４：検出抵抗
５：バッファ回路
６：整流回路
７：数値演算回路
９：位相差検出回路
【図１】
2008049262.tif 000003
【図２】
2008049262.tif 000004
【図３】
2008049262.tif 000005
【図４】
2008049262.tif 000006
【図５】
2008049262.tif 000007
【図６】
2008049262.tif 000008
【図７】
2008049262.tif 000009
【図８】
2008049262.tif 000010
【図９】
2008049262.tif 000011
【図１０】
2008049262.tif 000012
【図１１】
2008049262.tif 000013