JP2000152674A

JP2000152674A - 超音波振動子の駆動装置

Info

Publication number: JP2000152674A
Application number: JP10346094A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Aoki; 仁青木
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-05-30
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: JP3286606B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波振動子を常にその共振周波数にて確実
に駆動し、多様化する外科手術用超音波処置装置や多機
種化する超音波溶着等にも容易に対応できる超音波振動
子の駆動装置を提供する。【解決手段】補正用コンデンサ１０ａの電圧信号Ｖ２
を増幅器２０により増幅率Ａで増幅する。増幅率Ａを増
幅率調整回路２２により制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電
容量に応じて調整する。増幅率Ａで増幅された信号と超
音波振動子１の電圧信号Ｖ１を用いて位相合成用演算器
２１およびハイパスフィルタ２６ｂにより共振回路位相
信号Ｖｆ２を算出する。電圧信号Ｖ１の駆動周波数成分
に対応する印加電圧位相信号Ｖｆ１と共振回路位相信号
Ｖｆ２とを用いてＰＬＬ制御回路３０により駆動周波数
ｆｏを調整して、超音波振動子１を共振周波数で駆動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動子の駆
動装置に関するものである。更に詳細には、外科手術用
超音波処置装置や超音波溶着機等に用いられるランジュ
バン型超音波振動子のような圧電型超音波振動子の駆動
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にランジュバン型超音波振動子は、
圧電素子と電極板を交互に重ね合わせた積層体を金属ブ
ロックで挟み込み、それら全体をボルトで締め付けるこ
とにより構成されている。このような超音波振動子は、
その構造等から物理的に定まる共振周波数を有してお
り、この共振周波数付近で駆動されるとき、超音波振動
子の電気的等価回路は機械的振動特性を表すコイルおよ
びコンデンサと、機械的負荷を表す抵抗とから成る直列
共振回路に、圧電素子と電極板により生じる制動コンデ
ンサが並列に接続された回路となる。この等価回路の直
列共振回路に流れる電流だけが超音波振動子の振動に寄
与する。したがって直列共振回路に流れる電流をできる
だけ大きくすることによって、超音波振動子は最も高率
よく振動せしめられる。換言すると、超音波振動子を最
も効率よく振動させるためには、超音波振動子の直列共
振回路のインピーダンスが最小になる周波数すなわち共
振周波数で超音波振動子が駆動されればよい。ところ
が、共振周波数を決定するコイルおよびコンデンサは超
音波振動子の先端に加わる負荷条件や温度等の環境条件
や経時変化によって微妙に変化し、超音波振動子の共振
周波数は変動してしまう。

【０００３】一方超音波振動子が共振するとき、その等
価回路の直列共振回路が抵抗のみになり、このため直列
共振回路に流れる電流と超音波振動子に印加される電圧
とが同位相になる。このことを利用して、超音波振動子
の駆動周波数を調整すれば、超音波振動子がその共振周
波数の変動に追従して駆動可能である。

【０００４】以上のようなランジュバン型超音波振動子
をその共振周波数の変動に追従して効率よく駆動するた
めの駆動装置として、特開平８−１１７６８７号公報に
開示された装置が知られている。この超音波振動子の駆
動装置では、超音波振動子をその変動する共振周波数で
駆動するために、超音波振動子の等価回路の直列共振回
路に流れる電流の位相成分が所定の方法で検出されてい
る。詳述すると、超音波振動子に対して補正用コンデン
サが並列に接続され、この補正用コンデンサに流れる電
流と、超音波振動子に流れる電流とが検出される。この
検出された補正用コンデンサに流れる電流は増幅器によ
り所定の増幅率で増幅される。この増幅器の増幅率は、
超音波振動子の制動コンデンサに流れる電流と、補正用
コンデンサに流れる電流を増幅したものとが等しくなる
ように予め定められている。このように増幅率を定め、
その増幅率で増幅された補正用コンデンサに流れる電流
と、超音波振動子に流れる電流とを位相合成することに
より、超音波振動子の直列共振回路に流れる電流の位相
成分が算出されている。そして算出された直列共振回路
に流れる電流の位相成分と、超音波振動子に印加される
電圧の位相成分とが同位相になるように超音波振動子の
駆動周波数がフェイズロックループ（ＰＬＬ）制御で調
整される。これにより超音波振動子はその共振周波数の
変動に追従して駆動されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような超音波振動
子の駆動装置では、補正用コンデンサに流れる電流を増
幅したものと、超音波振動子の制動コンデンサに流れる
電流とが等しくなるように増幅器の増幅率が予め定めら
れている。しかしながら、超音波振動子が長時間駆動さ
れるとき、あるいは超音波振動子が低温雰囲気中に長時
間放置されるとき、超音波振動子それ自体の温度変化に
よって、制動コンデンサの静電容量が変化してしまう。
これにより超音波振動子の駆動中に、超音波振動子の制
動コンデンサに流れる電流が変化するため、予め定めら
れた増幅率で補正用コンデンサに流れる電流を増幅して
も、この増幅された電流と、超音波振動子の制動コンデ
ンサに流れる電流とは等しくならない。したがって増幅
された補正用コンデンサに流れる電流と超音波振動子に
流れる電流とを位相合成しても、その結果として超音波
振動子の直列共振回路に流れる電流の位相成分を適正に
算出することは不可能であった。このように算出された
超音波振動子の直列共振回路に流れる電流が適正ではな
いため、ＰＬＬ制御が正しく行なわれず、超音波振動子
を常にその共振周波数で駆動することは不可能であっ
た。

【０００６】本発明は上述の課題に着目してなされたも
のであり、その目的とするところは、超音波振動子を常
にその共振周波数にて確実に駆動し、多様化する外科手
術用超音波処置装置や多機種化する超音波溶着等にも容
易に対応できる超音波振動子の駆動装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波振動
子の駆動装置は、超音波振動子をその共振周波数にて駆
動する超音波振動子の駆動装置において、超音波振動子
を駆動するための駆動周波数の信号に、駆動周波数とは
異なり、実質的に超音波振動子の静電容量を測定するた
めの容量測定周波数の信号を重畳させて出力する重畳信
号発振源と、超音波振動子に発生する第１の電気信号を
検出する第１信号検出手段と、超音波振動子に直列また
は並列に接続された補正用素子に発生する第２の電気信
号を検出する第２信号検出手段と、第１および第２の電
気信号のうち、少なくとも一方の信号を増幅するための
増幅手段と、第１および第２の電気信号の容量測定周波
数成分を抽出した信号に基づいて、増幅手段の増幅率を
調整するための増幅率調整手段と、増幅手段により増幅
率で増幅された信号を用いて、超音波振動子の直列共振
回路に流れる電流の駆動周波数成分に対応する共振回路
位相信号を算出する位相信号演算手段と、共振回路位相
信号と、重畳信号発振源の出力信号または超音波振動子
に印加される電圧信号から抽出された駆動周波数成分と
を用いて、重畳信号発振源の駆動周波数を制御する周波
数制御手段とを備えたことを特徴としている。

【０００８】好ましくは、増幅手段は第１および第２の
電気信号の双方を増幅する。また好ましくは、位相信号
演算手段は増幅手段により増幅された信号と、第１また
は第２の電気信号の何れか一方の信号とを位相合成する
ことにより共振回路位相信号を算出する。あるいは好ま
しくは、位相信号演算手段は増幅手段により増幅された
第１の電気信号と増幅手段により増幅された第２の電気
信号とを位相合成することにより共振回路位相信号を算
出する。

【０００９】好ましくは、第１の電気信号は超音波振動
子に印加される電圧信号であり、第２の電気信号は補正
用素子に印加される電圧信号である。あるいは好ましく
は、第２の電気信号は補正用素子に流れる電流であり、
第１の電気信号は超音波振動子に流れる電流である。こ
れらの場合、増幅率調整手段は第１の電気信号の容量測
定周波数成分と第２の電気信号の容量測定周波数成分と
の比を算出して、この比に基づいて増幅率を調整するこ
とが望ましい。例えば補正用素子はコンデンサまたはコ
イルである。

【００１０】本発明に係る第２の超音波振動子の駆動装
置は、超音波振動子をその共振周波数にて駆動する超音
波振動子の駆動装置において、超音波振動子を駆動する
ための駆動周波数の信号に、駆動周波数とは異なり、実
質的に超音波振動子の静電容量を測定するための容量測
定周波数の信号を重畳させて出力する重畳信号発振源
と、超音波振動子に直列に接続された補正用素子に発生
する第２の電気信号を検出する第２信号検出手段と、補
正用素子と超音波振動子に対してブリッジ状に接続され
た２個の補正用素子のうち、何れか一方に発生する第３
の電気信号を検出する第３信号検出手段と、第２および
第３の電気信号のうち、少なくとも一方の信号を増幅す
るための増幅手段と、超音波振動子に印加される電圧信
号と第２および第３の電気信号のうち、何れか２つの信
号の容量測定周波数成分を抽出した信号に基づいて、増
幅手段の増幅率を調整するための増幅率調整手段と、増
幅手段により増幅率で増幅された信号を用いて、超音波
振動子の直列共振回路に流れる電流の駆動周波数成分に
対応する共振回路位相信号を算出する位相信号演算手段
と、共振回路位相信号と、重畳信号発振源の出力信号ま
たは超音波振動子に印加される電圧信号から抽出された
駆動周波数成分とを用いて、重畳信号発振源の駆動周波
数を制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴とし
ている。

【００１１】好ましくは、増幅手段は第２および第３の
電気信号の双方を増幅する。また好ましくは、位相信号
演算手段は増幅手段により増幅された信号と、第２また
は第３の電気信号の何れか一方の信号とを位相合成する
ことにより共振回路位相信号を算出する。あるいは好ま
しくは、位相信号演算手段は増幅手段により増幅された
第２の電気信号と、増幅手段により増幅された第３の電
気信号とを位相合成することにより共振回路位相信号を
算出する。

【００１２】好ましくは、第２の電気信号は補正用素子
に印加される電圧信号であり、第３の電気信号は２個の
補正用素子の何れか一方に印加される電圧信号である。
これらの場合、増幅率調整手段は第２の電気信号の容量
測定周波数成分と第３の電気信号の容量測定周波数成分
との比を算出して、この比に基づいて増幅率を調整する
ことが望ましい。例えば、補正用素子はコンデンサであ
る。

【００１３】好ましくは、重畳信号発振源の出力信号の
駆動周波数成分を超音波振動子に印加される電圧信号の
駆動周波数成分とほぼ同位相とするために重畳信号発振
源の出力信号の位相を補正する位相補正手段が設けら
れ、周波数制御手段により重畳信号発振源の出力信号の
駆動周波数成分を抽出した信号と共振回路位相信号とを
用いて重畳信号発振源の駆動周波数が制御される。さら
に好ましくは、超音波振動子と補正用素子との合成静電
容量に共振可能なコイルが超音波振動子に直列に接続さ
れる。そして周波数制御手段は共振回路位相信号と、重
畳信号発振源の出力信号または超音波振動子に印加され
る電圧信号から抽出された駆動周波数成分とが所定の位
相差になるように、フェーズロックループ制御を行なっ
て、重畳信号発振源の駆動周波数を調整することが望ま
しい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態
である超音波振動子の駆動装置を示す回路図である。第
１の実施形態である超音波振動子の駆動装置は、超音波
振動子１をできるだけ効率よく駆動するための装置であ
る。超音波振動子１をその共振周波数付近で駆動してい
るとき、その超音波振動子１の等価回路は図１中に示す
ように、コイル（Ｌ）およびコンデンサ（Ｃ）と抵抗
（Ｒ）とを直列に接続した直列共振回路と、この直列共
振回路に対して並列に接続される制動コンデンサ（Ｃ
ｄ）とから成る。

【００１５】超音波振動子１を効率よく駆動するために
は、超音波振動子１はその共振周波数で駆動されなけれ
ばならない。そこで超音波振動子１の負荷条件や温度等
の環境条件や経時変化によって変動する超音波振動子１
の共振周波数に追従するように、超音波振動子１を駆動
するための駆動信号の周波数（駆動周波数）ｆｏが制御
される。

【００１６】一方超音波振動子１が共振周波数で駆動さ
れるとき、図２に示すように超音波振動子１の直列共振
回路が抵抗（Ｒ）のみになり、直列共振回路に流れる電
流ｉＺと超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１とが
同位相になる。このことを利用して、超音波振動子１の
駆動周波数ｆｏが制御される。すなわち、直列共振回路
に流れる電流ｉＺと超音波振動子１に印加される電圧信
号Ｖ１とが同位相になるようにフェイズロックループ
（ＰＬＬ）制御を行なうことにより、超音波振動子１の
駆動周波数ｆｏが超音波振動子１の共振周波数に追従せ
しめられる。

【００１７】第１の実施形態である超音波振動子の駆動
装置の電気的構成を詳述する。この駆動装置には、発振
源として、相互に異なる２つの周波数の信号を重畳して
出力する重畳信号発振源２９が設けられる。この重畳信
号発振源２９には、相対的に高周波の信号を出力する発
振源３１と、相対的に低周波の信号を出力する発振源２
８とが設けられ、発振源２８からの出力信号が加算器２
７により発振源３１からの出力信号に重畳される。発振
源３１は超音波振動子１を駆動するための信号を出力し
ており、この信号の周波数は超音波振動子１の駆動周波
数ｆｏ、例えば２０〜４０ｋＨz である。発振源２８は
実質的に超音波振動子１の静電容量すなわち制動コンデ
ンサ（Ｃｄ）の静電容量を測定するための信号を出力し
ており、この信号の周波数は、静電容量測定用の容量測
定周波数ｆｃ、例えば１ｋＨz である。

【００１８】駆動周波数ｆｏの信号に容量測定周波数ｆ
ｃの信号を重畳させた出力信号が重畳信号発振源２９か
ら出力される。この出力信号は電力増幅回路３２により
増幅され、この増幅された信号が超音波振動子１に直列
に接続された補正用コンデンサ１０ａと超音波振動子１
との両端に印加される。

【００１９】超音波振動子１の両端には第１の電圧検出
器３３ａが接続され、補正用コンデンサ１０ａの両端に
は第２の電圧検出器３３ｂが接続される。これらの第１
および第２の電圧検出器３３ａ、３３ｂにより、それぞ
れ超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１、補正用コ
ンデンサ１０ａに印加される電圧信号Ｖ２が検出され
る。

【００２０】補正用コンデンサ１０ａに印加される電圧
信号Ｖ２は増幅器２０により増幅率Ａで増幅される。こ
の増幅器（電圧制御増幅器）２０は増幅率Ａを電圧制御
により調整可能であり、その増幅率Ａは超音波振動子１
の制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量の変動に応じて増
幅率調整回路２２により調整されている。この増幅率Ａ
で増幅された電圧信号Ｖ２と超音波振動子１に印加され
る電圧信号Ｖ１とは、減算器である位相合成用演算器２
１に入力され、そこで位相合成される。この位相合成さ
れた信号からハイパスフィルタ２６ｂにより駆動周波数
ｆｏの信号成分（以下駆動周波数成分という）が抽出さ
れる。この抽出された駆動周波数成分すなわち共振回路
位相信号Ｖｆ２は超音波振動子１の等価回路の直列共振
回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分に対応してお
り、例えば電流ｉＺの駆動周波数成分に対して所定の位
相差（例えば９０°進相）を有している。この共振回路
位相信号Ｖｆ２がＰＬＬ制御回路３０に帰還される。

【００２１】一方第１の電圧検出器３３ａにより検出さ
れた電圧信号Ｖ１はハイパスフィルタ２６ａを介して駆
動周波数成分を抽出される。抽出された駆動周波数成分
すなわち印加電圧位相信号Ｖｆ１は、超音波振動子１に
印加される電圧信号Ｖ１の駆動周波数成分と同位相であ
り、ＰＬＬ制御回路３０に帰還される。このＰＬＬ制御
回路３０では、電圧信号Ｖ１の駆動周波数成分と超音波
振動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数
成分とが同位相となるように、すなわち印加電圧位相信
号Ｖｆ１と共振回路位相信号Ｖｆ２とが所定の位相差
（例えば９０°）を有するようにＰＬＬ制御が行なわ
れ、発振源３１の駆動周波数ｆｏが制御される。この制
御により発振源３１から出力される信号の駆動周波数ｆ
ｏは超音波振動子１の共振周波数に追従し、超音波振動
子１はその共振周波数で駆動される。なおハイパスフィ
ルタ２６ａ、２６ｂはＰＬＬ制御回路３０へ帰還される
信号が駆動周波数成分となるように設けられればよく、
これらのハイパスフィルタ２６ａ、２６ｂを位相合成演
算器２１の入力側に設け、位相合成用演算器２１に入力
される前の電圧信号Ｖ１、Ｖ２から駆動周波数成分を抽
出する構成としてもよい。

【００２２】ところで、超音波振動子１の制動コンデン
サ（Ｃｄ）の静電容量は、長時間の駆動等による超音波
振動子１自体の温度変化等によって変動する。この制動
コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量の変動にともない、共振
回路位相信号Ｖｆ２の位相が超音波振動子１の直列共振
回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分の位相に対応し
なくなる。そこで第１の実施形態の超音波振動子の駆動
装置では、制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量が変化し
ても、超音波振動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺ
の駆動周波数成分の位相に対して共振回路位相信号Ｖｆ
２の位相が所定の位相差（例えば９０°進相）を有する
ように、すなわち共振回路位相信号Ｖｆ２が超音波振動
子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分
に対応するように、増幅器２０の増幅率Ａが増幅率調整
回路２２により調整される。

【００２３】増幅率調整回路２２には、超音波振動子１
に印加された電圧信号Ｖ１および補正用コンデンサ１０
ａに印加された電圧信号Ｖ２がローパスフィルタ２５
ａ、２５ｂを介して入力される。すなわちローパスフィ
ルタ２５ａ、２５ｂにより抽出された電圧信号Ｖ１、Ｖ
２の容量測定周波数ｆｃの信号成分（以下容量測定周波
数成分という）が増幅率調整回路２２に入力される。こ
の増幅率調整回路２２はＡ／Ｄ変換回路２２ａとＣＰＵ
２２ｂとＤ／Ａ変換回路２２ｃとにより構成される。増
幅率調整回路２２に入力された電圧信号Ｖ１、Ｖ２の容
量測定周波数成分はＡ／Ｄ変換回路２２ａに取込まれ、
そこでデジタル信号に変換される。それらのデジタル信
号がＣＰＵ２２ｂにおいて相互に比較され、この比較に
基づいて増幅率Ａの値が算出される。算出された増幅率
Ａの値に対応するデジタル信号がＣＰＵ２２ｃから出力
され、Ｄ／Ａ変換回路２２ｃにおいてアナログ信号に変
換され、このアナログ信号に応じて増幅器２０の増幅率
Ａが調整される。

【００２４】以上のような増幅率Ａの調整によって共振
回路位相信号Ｖｆ２が超音波振動子１の直列共振回路に
流れる電流ｉＺの駆動周波数成分に対応せしめられ、Ｐ
ＬＬ制御回路３０において、共振回路位相信号Ｖｆ２と
印加電圧位相信号Ｖｆ１とが所定の位相差を有するよう
に発振源３１の駆動周波数ｆｏが制御される。これによ
り駆動周波数ｆｏは超音波振動子１の共振周波数に追従
せしめられる。

【００２５】ここで、印加電圧位相信号Ｖｆ１および共
振回路位相信号Ｖｆ２が、それぞれ超音波振動子１に印
加される電圧信号Ｖ１の駆動周波数成分および超音波振
動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成
分に対応することを説明する。

【００２６】図１に示すように印加電圧位相信号Ｖｆ１
は超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１の駆動周波
数成分そのものであり、印加電圧位相信号Ｖｆ１と電圧
信号Ｖ１の駆動周波数成分とが同位相であることは明ら
かである。すなわち印加電圧位相信号Ｖｆ１は（１）式
で表される。Ｖｆ１＝Ｖ１＝Ｖ・Ｚ／（Ｚ・（１＋Ｃｄ／Ｃｃ）＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））・・・（１）ただし、Ｃｄは制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量であ
り、Ｃｃは補正用コンデンサ１０ａの静電容量である。
超音波振動子１の直列共振回路の合成インピーダンスを
Ｚとし、抵抗（Ｒ）の抵抗値をＲ、コイル（Ｌ）のイン
ダクタンスをＬ、コンデンサ（Ｃ）の静電容量をＣとし
たとき、駆動周波数ｆｏにおける合成インピーダンスＺ
は、Ｚ＝Ｒ＋ｊ・ω_O・Ｌ＋１／（ｊ・ω_O・Ｃ）であ
る。ここで、ω_O＝２πｆｏである。また超音波振動子
１と補正用コンデンサ１０ａの両端に印加される電圧信
号の駆動周波数成分をＶとしている。

【００２７】補正用コンデンサ１０ａに印加される電圧
信号Ｖ２の駆動周波数成分は（２）式で表される。Ｖ２＝Ｖ・（Ｚ・Ｃｄ／Ｃｃ＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））／（Ｚ・（１＋Ｃｄ／Ｃｃ）＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））・・・（２）

【００２８】共振回路位相信号Ｖｆ２は、超音波振動子
１に印加される電圧信号Ｖ１の駆動周波数成分と補正用
コンデンサ１０ａに印加される電圧信号Ｖ２の駆動周波
数成分を増幅率Ａで増幅した信号との差であり、（３）
式により算出される。Ｖｆ２＝Ｖ１−Ａ・Ｖ２＝Ｖ・（Ｚ−Ａ・（Ｚ・Ｃｄ／Ｃｃ＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ）））／（Ｚ・（１＋Ｃｄ／Ｃｃ）＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））・・・（３）ここで、Ａは増幅器２０の増幅率であり、Ａ＝Ｃｃ／Ｃ
ｄに設定することにより、共振回路位相信号Ｖｆ２は
（４）式で表される。Ｖｆ２＝ｊ・Ｖ・Ｚ／（Ｚ・（１＋Ｃｄ／Ｃｃ）＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））／Ｚ／（ω_O・Ｃｄ）＝ｊ・Ｖ１／Ｚ／（ω_O・Ｃｄ）＝ｊ・ｉＺ／（ω_O・Ｃｄ） ∽ｊ・ｉＺ・・・（４）ただし、ｉＺは超音波振動子１の直列共振回路に流れる
電流の駆動周波数成分であり、ｉＺ＝Ｖ１／Ｚである。
（４）式から明らかなように、共振回路位相信号Ｖｆ２
は超音波振動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆
動周波数成分に比例し、電流ｉＺの駆動周波数成分の位
相より９０°位相の進んだ信号である。

【００２９】以上のように、印加電圧位相信号Ｖｆ１は
超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１の駆動周波数
成分と同位相であり、共振回路位相信号Ｖｆ２の位相は
増幅率Ａが適切な値（例えばＣｃ／Ｃｄ）に設定されて
いるとき、超音波振動子１の直列共振回路に流れる電流
ｉＺの駆動周波数成分の位相より９０°だけ進んでい
る。したがってＰＬＬ制御回路３０におけるＰＬＬ制御
では、超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１の駆動
周波数成分と超音波振動子１の直列共振回路に流れる電
流ｉＺの駆動周波数成分とを同位相にするためには、共
振回路位相信号Ｖｆ２の位相が印加電圧位相信号Ｖｆ１
の位相に対して９０°進むように発振源３１の駆動周波
数ｆo が制御されればよい。もちろん、印加電圧位相信
号Ｖｆ１または共振回路位相信号Ｖｆ２のいずれか一方
を９０°進相または９０°遅相させ、それらの信号が同
位相になるよう制御してもよい。

【００３０】上述のＰＬＬ制御回路３０の制御を正しく
行なうためには、共振回路位相信号Ｖｆ２を超音波振動
子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分
に対応させる必要がある。このため増幅器２０の増幅率
Ａは常に適切な値に設定されなければならない。例え
ば、超音波振動子１を長時間駆動した結果、超音波振動
子１の制動コンデンサ（Ｃｄ）がｎ倍の静電容量ｎ・Ｃ
ｄになったとする。この場合、Ａ＝Ｃｃ／Ｃｄ’＝Ｃｃ
／（ｎ・Ｃｄ）に調整すれば、（３）〜（４）式と同様
な関係が成立し、共振回路位相信号Ｖｆ２の位相は超音
波振動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波
数成分の位相より９０°だけ進む。したがって制動コン
デンサ（Ｃｄ）の静電容量が大きく変化しても、増幅率
Ａが適切な値に設定されれば、共振回路位相信号Ｖｆ２
が超音波振動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆
動周波数成分に対応せしめられる。これにより適正な共
振回路位相信号Ｖｆ２がＰＬＬ制御回路３０に帰還さ
れ、ＰＬＬ制御により超音波振動子１がその共振周波数
で駆動される。

【００３１】また制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量が
異なる超音波振動子１を駆動する場合でも、増幅器２０
の増幅率Ａを調整することにより、上述の制動コンデン
サ（Ｃｄ）の静電容量が変動したときと同様に、超音波
振動子１がその共振周波数で駆動可能である。

【００３２】以上から明らかなように、第１の実施形態
では、共振回路位相信号Ｖｆ２を超音波振動子１の直列
共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分に対応させ
るために増幅器２０の増幅率Ａが調整される。また増幅
率Ａの値は補正用コンデンサ１０ａの静電容量Ｃｃと超
音波振動子１の制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量との
比から算出可能であり、超音波振動子１の制動コンデン
サ（Ｃｄ）の静電容量変化に応じて変更される。

【００３３】補正用コンデンサ１０ａの静電容量Ｃｃは
ほぼ一定である。これに対し超音波振動子１の制動コン
デンサ（Ｃｄ）の静電容量は超音波振動子１の長時間駆
動等によるそれ自体の温度変化等によって変動する。し
たがって増幅率Ａの値を算出するためには、この変動し
た制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量を測定する必要が
ある。一方超音波振動子１が共振周波数とは異なる周波
数で駆動されるとき、超音波振動子１の直列共振回路の
インピーダンスＺが非常に大きくなり、超音波振動子１
の等価回路は図３に示すように制動コンデンサ（Ｃｄ）
のみとなる。このことを利用して、超音波振動子１の駆
動中に、制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量が測定可能
である。すなわち超音波振動子１を共振周波数とは異な
る周波数、例えば相対的に低周波である容量測定周波数
ｆｃ（例えば１ｋＨz ）で駆動した状態で、超音波振動
子１に印加される電圧信号を検出し、その電圧信号から
制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量を算出することが可
能である。

【００３４】第１の実施形態では、超音波振動子１の制
動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量を測定するために、超
音波振動子１には駆動周波数ｆｏの信号に容量測定周波
数ｆｃの信号を重畳した信号が印加される。したがって
電圧検出器３３ａで検出される電圧信号Ｖ１は超音波振
動子１を駆動周波数ｆｏで駆動したときの電圧信号と容
量測定周波数ｆｃで駆動したときの電圧信号とを重畳し
たものである。この電圧信号Ｖ１から容量測定周波数成
分がローパスフィルタ２５ａにより抽出され、その容量
測定周波数成分は制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量の
算出、すなわち増幅率Ａの調整のために増幅率調整回路
２２に入力される。

【００３５】また電圧検出器３３ｂで検出される電圧信
号Ｖ２も駆動周波数ｆｏの電圧信号と容量測定周波数ｆ
ｃの電圧信号とを重畳したものである。この電圧信号Ｖ
２から容量測定周波数成分がローパスフィルタ２５ｂに
より抽出され、その容量測定周波数成分は増幅率Ａの調
整のために増幅率調整回路２２に入力される。

【００３６】増幅率調整回路２２において、増幅率Ａの
値として電圧信号Ｖ２の容量測定周波数成分に対する電
圧信号Ｖ１の容量測定周波数成分の比が算出される。こ
の電圧信号Ｖ１の容量測定周波数成分は超音波振動子１
の制動コンデンサ（Ｃｄ）に印加される電圧信号であ
り、また電圧信号Ｖ２の容量測定周波数成分は補正用コ
ンデンサ１０ａに印加される電圧信号である。したがっ
て増幅率調整回路２２では、電圧信号Ｖ１、Ｖ２の容量
測定周波数成分を用いて、増幅率Ａの値が、Ａ＝｜Ｖ１
｜／｜Ｖ２｜＝｜Ｖ・Ｃｃ／（Ｃｄ＋Ｃｃ）｜／｜Ｖ・
Ｃｄ／（Ｃｄ＋Ｃｃ）｜＝Ｃｃ／Ｃｄにより算出され
る。すなわち増幅率Ａの値として、制動コンデンサ（Ｃ
ｄ）の静電容量Ｃｄに対する補正用コンデンサ１０ａの
静電容量Ｃｃの比（Ｃｃ／Ｃｄ）が算出されている。

【００３７】以上のように超音波振動子１の駆動中に、
増幅率調整回路２２により超音波振動子１の制動コンデ
ンサ（Ｃｄ）の変化に応じて増幅率Ａの値が算出され、
その算出された値に増幅器２０の増幅率Ａが調整され
る。したがってＰＬＬ制御回路３０に帰還される共振回
路位相信号Ｖｆ２は、常に超音波振動子１の直列共振回
路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分に対応しており、
ＰＬＬ制御が正しく行なわれる。このため超音波振動子
１は常にその共振周波数にて駆動される。なお容量測定
周波数ｆｃで超音波振動子１が駆動されるとき、その等
価回路は図３に示すように制動コンデンサ（Ｃｄ）のみ
になるため、超音波振動子１の直列共振回路に流れる電
流ｉＺには容量測定周波数成分はなく、この電流ｉＺは
駆動周波数成分のみである。

【００３８】以上の第１の実施形態である超音波振動子
の駆動装置によれば、駆動周波数ｆｏの信号に容量測定
周波数ｆｃの信号を重畳させた重畳信号を超音波振動子
１に印加することにより、超音波振動子１の駆動中に、
超音波振動子１の制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量が
測定され、その制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量に応
じて増幅率調整回路２２によって増幅器２０の増幅率Ａ
が調整される。したがって超音波振動子１の長時間の駆
動等によりそれ自体の温度変化が生じ、制動コンデンサ
（Ｃｄ）の値が変化しても、増幅率Ａの調整により適正
な共振回路位相信号Ｖｆ２がＰＬＬ制御回路３０へ帰還
され、ＰＬＬ制御回路３０でＰＬＬ制御が正しく行なわ
れ、超音波振動子１は常にその共振周波数で駆動され
る。すなわち超音波振動子１は効率よく駆動される。ま
た制動コンデンサ（Ｃｄ）の異なる超音波振動子を駆動
する際にも、その共振周波数で駆動することが可能であ
る。

【００３９】さらに、増幅率調整回路２２により算出さ
れる増幅率Ａは、制動コンデンサ（Ｃｄ）と補正用コン
デンサ１０ａの静電容量Ｃｃの比（Ｃｃ／Ｃｄ）である
ので、たとえ温度変化や経時変化により補正用コンデン
サ１０ａの静電容量が変化しても、その変化は増幅率Ａ
の値に反映される。したがって増幅率Ａは適切な値に設
定され、超音波振動子１はその共振周波数で駆動され
る。

【００４０】図４は第２の実施形態である超音波振動子
の駆動装置である。第２の実施形態の電気的構成が第１
の実施形態の電気的構成と異なる点は、３個の補正用コ
ンデンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃが用いられる点であ
り、その他の点は同様である。以下電気的構成の異なる
点およびその点に付随して第１の実施形態と異なる点に
ついてのみ説明する。第２の実施形態では、３個の補正
用コンデンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃと超音波振動子１
とはブリッジ状に接続される。すなわち超音波振動子１
に対して直列に補正用コンデンサ１０ａが接続され、こ
れらの両端に直列に接続された２個の補正用コンデンサ
１０ｂ、１０ｃが並列に接続される。補正用コンデンサ
１０ｂは超音波振動子１の制動コンデンサ（Ｃｄ）のｍ
（任意の正数：例えば１）倍の静電容量ｍ・Ｃｄを有
し、補正用コンデンサ１０ｃは補正用コンデンサ１０ａ
のｍ倍の静電容量ｍ・Ｃｃを有する。そして補正用コン
デンサ１０ａ、１０ｃに印加される電圧信号Ｖ２、Ｖ３
がそれぞれ電圧検出器３３ｂ、３３ｃによって検出され
る。

【００４１】検出された電圧信号Ｖ２は適切な増幅率Ａ
で増幅され、その増幅された信号と、電圧信号Ｖ３とが
位相合成用演算器２１により位相合成される。その位相
合成された信号がハイパスフィルタ２６ｂを介して駆動
周波数成分を抽出され、この駆動周波数成分が共振回路
位相信号Ｖｆ２としてＰＬＬ制御回路３０に帰還され
る。

【００４２】印加電圧位相信号Ｖｆ１は第１の実施形態
と同様に超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１の駆
動周波数成分と同位相の信号であり、（１）式で示され
る。共振回路位相信号Ｖｆ２は、超音波振動子１の直列
共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分に対応して
いる。ここで共振回路位相信号Ｖｆ２が電流ｉＺの駆動
周波数成分に対応することを説明する。

【００４３】補正用コンデンサ１０ａに印加される電圧
信号Ｖ２の駆動周波数成分と、補正用コンデンサ１０ｃ
に印加される電圧信号Ｖ３の駆動周波数成分とはそれぞ
れ（５）、（６）式で表される。Ｖ２＝Ｖ・（Ｚ・Ｃｄ／Ｃｃ＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））／（Ｚ・（１＋Ｃｄ／Ｃｃ）＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））・・・（５）Ｖ３＝Ｖ・Ｃｄ／（Ｃｄ＋Ｃｃ）・・・（６）

【００４４】共振回路位相信号Ｖｆ２は、補正用コンデ
ンサ１０ｃに印加される電圧信号Ｖ３の駆動周波数成分
と補正用コンデンサ１０ａに印加される電圧信号Ｖ２の
駆動周波数成分を増幅率Ａで増幅した信号との差であ
る。すなわち、共振回路位相信号Ｖｆ２は（７）式で表
される。Ｖｆ２＝Ｖ３−Ａ・Ｖ２＝Ｖ・Ｃｄ／（Ｃｄ＋Ｃｃ） −Ａ・Ｖ・（Ｚ・Ｃｄ／Ｃｃ＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））／（Ｚ・（１＋Ｃｄ／Ｃｃ）＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））・・・（７）ここで、増幅率ＡをＡ＝１に設定することにより、共振
回路位相信号Ｖｆ２は（８）式となる。Ｖｆ２＝ｊ・Ｖ／（Ｚ・（１＋Ｃｄ／Ｃｃ）＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））／（ω_O・（Ｃｄ＋Ｃｃ））＝ｊ・Ｖ・Ｚ／（Ｚ・（１＋Ｃｄ／Ｃｃ）＋１／（ｊ・ω_O・Ｃｃ））／Ｚ／（ω_O・（Ｃｄ＋Ｃｃ））＝ｊ・Ｖ１／Ｚ／（ω_O・（Ｃｄ＋Ｃｃ））＝ｊ・ｉＺ／（ω_O・（Ｃｄ＋Ｃｃ）） ∽ｊ・ｉＺ・・・（８）（８）式から共振回路位相信号Ｖｆ２は超音波振動子１
の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分に比
例し、電流ｉＺの駆動周波数成分の位相より９０°位相
の進んだ信号である。

【００４５】以上のように、印加電圧位相信号Ｖｆ１は
超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１の駆動周波数
成分と同位相の信号であり、共振回路位相信号Ｖｆ２の
位相は超音波振動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺ
の駆動周波数成分の位相に対応する。したがって超音波
振動子１に印加される電圧信号Ｖ１と超音波振動子１の
直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分とを同
位相にするためには、第１の実施形態と同様に、共振回
路位相信号Ｖｆ２の位相が印加電圧位相信号Ｖｆ１の位
相に対して常に９０°進むように、ＰＬＬ制御回路３０
により発振源３１の駆動周波数ｆｏが制御されればよ
い。もちろん、印加電圧位相信号Ｖｆ１または共振回路
位相信号Ｖｆ２のいずれか一方を９０°進相又は９０°
遅相させ、それらの信号が同位相になるよう制御しても
よい。

【００４６】第２の実施形態においても、増幅器２０の
増幅率Ａを適切な値に設定すれば、超音波振動子１をそ
の共振周波数で駆動可能である。（８）式においてはＡ
＝１と設定したが、超音波振動子１の制動コンデンサ
（Ｃｄ）の静電容量が変化した場合、増幅率Ａを最適な
値に調整する必要がある。換言すると、超音波振動子１
の制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量が変動しても、増
幅器２０の増幅率Ａを調整することにより共振回路位相
信号Ｖｆ２が超音波振動子１の直列共振回路に流れる電
流ｉＺの駆動周波数成分に対応せしめられる。例えば、
超音波振動子１を長時間駆動した結果、制動コンデンサ
（Ｃｄ）がｎ倍の静電容量すなわちｎ・Ｃｄになったと
する。この場合、増幅率ＡをＡ＝（ｎ・Ｃｄ＋Ｃｃ）／
（ｎ・（Ｃｄ＋Ｃｃ））に調整すれば、（７）〜（８）
式と同様な関係が成立する。なお詳細な計算式は複雑で
あるのでここでは省略する。また第２の実施形態では、
制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量が異なる超音波振動
子１を駆動する場合でも、増幅器２０の増幅率Ａを調整
することにより共振回路位相信号Ｖｆ２が常に超音波振
動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成
分に対応せしめられる。これにより適正な共振回路位相
信号Ｖｆ２がＰＬＬ制御回路３０に帰還され、ＰＬＬ制
御によって超音波振動子１がその共振周波数で駆動され
る。

【００４７】適正な共振回路位相信号Ｖｆ２を得るため
の増幅率Ａの調整は、第１の実施形態と同様に増幅率調
整回路２２により行なわれる。すなわち、増幅率調整回
路２２には、補正用コンデンサ１０ａ、１０ｃにそれぞ
れ印加される電圧信号Ｖ２、Ｖ３の容量測定周波数成分
が入力され、増幅率Ａの値として電圧信号Ｖ２の容量測
定周波数成分に対する電圧信号Ｖ３の容量測定周波数成
分の比が算出される。したがって、増幅率調整回路２２
では、電圧信号Ｖ２、Ｖ３の容量測定周波数成分を用い
て、増幅率Ａの値が、Ａ＝｜Ｖ３｜／｜Ｖ２｜＝｜Ｖ・
Ｃｄ／（Ｃｄ＋Ｃｃ）｜／｜Ｖ・ｎ・Ｃｄ／（ｎ・Ｃｄ
＋Ｃｃ）｜＝（ｎ・Ｃｄ＋Ｃｃ）／（ｎ・（Ｃｄ＋Ｃ
ｃ））により算出される。ただし、超音波振動子１の制
動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量は温度変化等により、
ｎ・Ｃｄに変化しているとする。以上のように増幅率Ａ
を算出すると、補正用コンデンサ１０ａ、１０ｂ、１０
ｃの静電容量が経時変化や温度変化によって変動したと
しても、その変動を反映した増幅率Ａの適切な値が得ら
れる。

【００４８】以上の第２の実施形態でも、第１の実施形
態と同様に、駆動周波数ｆｏの信号に容量測定周波数ｆ
ｃの信号を重畳させた重畳信号を超音波振動子１に印加
することにより、超音波振動子１の駆動中に、その制動
コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量に応じて増幅率調整回路
２２によって増幅器２０の増幅率Ａが調整される。した
がって増幅率Ａの調整により適正な共振回路位相信号Ｖ
ｆ２がＰＬＬ制御回路３０へ帰還され、ＰＬＬ制御回路
３０でＰＬＬ制御が正しく行なわれ、超音波振動子１は
常にその共振周波数で効率よく駆動される。

【００４９】図５には第３の実施形態である超音波振動
子の駆動装置の回路図を示す。第３の実施形態が第１の
実施形態と異なる点は、補正用コンデンサ１０ａが超音
波振動子１に対して並列に接続される点であり、この点
に付随して変更される点以外は第１の実施形態と同様で
ある。以下異なる点についてのみ説明する。

【００５０】第３の実施形態では、補正用コンデンサ１
０ａが超音波振動子１に対して並列に接続され、電圧検
出器３３ａが超音波振動子１に並列に設けられ、この電
圧検出器３３ａにより超音波振動子１に印加される電圧
信号Ｖ１が検出され、この電圧信号Ｖ１の駆動周波数成
分がハイパスフィルタ２６ａにより抽出され、ＰＬＬ制
御回路３０に帰還される。また電流検出器３４ａが超音
波振動子１に直列に接続され、電流検出器３４ｂが補正
用コンデンサ１０ａに直列に接続される。これらの電流
検出器３４ａ、３４ｂによりそれぞれ超音波振動子１に
流れる電流ｉ１と、補正用コンデンサ１０ａに流れる電
流ｉ２とが検出され、それらの電流ｉ１、ｉ２が所定の
変換係数で電圧信号に変換される。そして電流ｉ２に対
応する電圧信号が増幅率Ａで増幅され、この増幅された
信号と、電流ｉ１に対応する電圧信号とが減算器である
位相合成用演算器２１により位相合成され、その位相合
成された信号はハイパスフィルタ２６ｂにより駆動周波
数成分を抽出される。この抽出された駆動周波数成分が
共振回路位相信号Ｖｆ２としてＰＬＬ制御回路３０に帰
還される。

【００５１】また電流ｉ１、ｉ２のそれぞれに対応する
電圧信号はローパスフィルタ２５ａ、２５ｂにより容量
測定周波数成分を抽出され、これらの容量測定周波数成
分が増幅率調整回路２２に入力され、そこで増幅率Ａの
適切な値が算出され、算出された値に増幅器２０の増幅
率Ａが調整される。

【００５２】第３の実施形態でも、第１の実施形態と同
様に、ＰＬＬ制御回路３０に帰還される印加電圧位相信
号Ｖｆ１は、超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１
の駆動周波数成分と同位相の信号である。また第３の実
施形態では、ＰＬＬ制御回路３０に帰還される共振回路
位相信号Ｖｆ２は超音波振動子１の直列共振回路に流れ
る電流ｉＺの駆動周波数成分に対応しており、例えば電
流ｉＺの駆動周波数成分と同位相の信号である。以下印
加電圧位相信号Ｖｆ１および共振回路位相信号Ｖｆ２が
それぞれ電圧信号Ｖ１および電流ｉＺの駆動周波数成分
と同位相の信号であることを説明する。

【００５３】印加電圧位相信号Ｖｆ１は超音波振動子１
に印加される電圧信号Ｖ１の駆動周波数成分そのもので
ある。したがって印加電圧位相信号Ｖｆ１は（９）式で
示される。Ｖｆ１＝Ｖ１・・・（９）

【００５４】共振回路位相信号Ｖｆ２は、位相合成用演
算器２１の出力信号からハイパスフィルタ２６ｂにより
抽出された駆動周波数成分であって、補正用コンデンサ
１０ａに流れる電流ｉ２に対応する電圧信号の駆動周波
数成分を増幅率Ａで増幅した信号を、超音波振動子１に
流れる電流ｉ１に対応する電圧信号の駆動周波数成分か
ら減算した信号である。ここで電流ｉ１、ｉ２は電流検
出器３４ａ、３４ｂによりそれぞれ検出され、そこで変
換係数ｋで電圧信号に変換されるとする。この場合電流
検出器３４ａ、３４ｂからの出力信号は、それぞれｋ・
ｉ１、ｋ・ｉ２となる。したがって共振回路位相信号Ｖ
ｆ２は（１０）式により示される。Ｖｆ２＝ｋ・ｉ１−Ａ・ｋ・ｉ２＝ｋ・（ｉＺ＋ｉＣｄ）−Ａ・ｋ・ｉＣｃ＝ｋ・ｉＺ＋ｋ・（ｉＣｄ−Ａ・ｉＣｃ）・・・（１０）ただし、ｉＣｄ、ｉＣｃはそれぞれ制動コンデンサ（Ｃ
ｄ）、補正用コンデンサ１０ａに流れる電流の駆動周波
数成分である。ここでｉＣｄ＝Ａ・ｉＣｃの関係が成立
するように増幅率ＡをＡ＝ｉＣｄ／ｉＣｃ＝Ｃｄ／Ｃｃ
に定めると、共振回路位相信号Ｖｆ２は（１１）式で示
される。Ｖｆ２＝ｋ・ｉＺ ∽ｉＺ・・・（１１）（１１）式から明らかなように、共振回路位相信号Ｖｆ
２は超音波振動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの
駆動周波数成分に比例しており、電流ｉＺの駆動周波数
成分と同位相である。

【００５５】第３の実施形態でも、第１の実施形態と同
様に、増幅器２０の増幅率Ａを適切な値に設定すること
により共振回路位相信号Ｖｆ２を超音波振動子１の直列
共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分に対応させ
ることが可能である。

【００５６】例えば、超音波振動子１を長時間駆動して
それ自体の温度が上昇した結果、制動コンデンサ（Ｃ
ｄ）がｎ倍の静電容量Ｃｄ’＝ｎ・Ｃｄになったとす
る。この場合、増幅率ＡをＡ＝Ｃｄ’／Ｃｃ＝ｎ・Ｃｄ
／Ｃｃに調整すれば、（１０）〜（１１）式と同様な関
係が成立する。したがって、増幅率Ａを調整することに
より共振回路位相信号Ｖｆ２を超音波振動子１の直列共
振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成分に対応させる
ことができる。すなわち超音波振動子１の制動コンデン
サ（Ｃｄ）が変動しても、第１の実施形態と同様に、増
幅率Ａを調整することにより適正な共振回路位相信号Ｖ
ｆ２がＰＬＬ制御回路３０に帰還され、そこで共振回路
位相信号Ｖｆ２と印加電圧位相信号Ｖｆ１とが同位相と
なるように発振源３１の駆動周波数ｆｏが調整されれ
ば、超音波振動子１がその共振周波数で駆動される。ま
た制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量が異なる超音波振
動子１を駆動する際も、増幅器２０の増幅率Ａを調整す
れば、ＰＬＬ制御回路３０で同様に制御することにより
超音波振動子１をその共振周波数で駆動可能である。

【００５７】なお増幅率調整回路２２には、超音波振動
子１および補正用コンデンサ１０ａに流れる電流ｉ１、
ｉ２に対応する電圧信号の容量測定周波数成分が入力さ
れる。この電流ｉ１に対応する電圧信号の容量測定周波
数成分は、図３に示すように超音波振動子１の等価回路
が制動コンデンサ（Ｃｄ）のみであるときの信号であ
り、制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量に対応してい
る。したがって増幅率調整回路２２のＣＰＵ２２ｂにお
いて、電流ｉ１、ｉ２に対応する電圧信号の容量測定周
波数成分を用いて増幅率Ａの値としてＡ＝｜ｋ・ｉ１｜
／｜ｋ・ｉ２｜＝｜ｊ・ｋ・ω_c・Ｃｄ・Ｖ１｜／｜ｊ
・ｋ・ω_c・Ｃｃ・Ｖ１｜＝Ｃｄ／Ｃｃが算出される。
この算出された値に増幅器２０の増幅率Ａが設定され
る。ただし、ω _c＝２πｆｃである。

【００５８】以上の第３の実施形態においても、第１の
実施形態と同様に、超音波振動子１の駆動中に、超音波
振動子１の制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量変化に応
じて、すなわち超音波振動子１および補正用コンデンサ
１０ａに流れる電流ｉ１、ｉ２の容量測定周波数成分に
基づいて増幅率調整回路２２により増幅率Ａが算出さ
れ、増幅器２０の増幅率Ａが調整される。この増幅率Ａ
の調整により適正な共振回路位相信号Ｖｆ２がＰＬＬ制
御回路３０に帰還され、正しいＰＬＬ制御が行なわれ、
超音波振動子１は常にその共振周波数で効率よく駆動さ
れる。また制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量の異なる
超音波振動子１を駆動する際にも、増幅率Ａを調整する
ことにより正しいＰＬＬ制御が行なわれ、超音波振動子
１をその共振周波数で駆動することができる。

【００５９】図６を参照して第４の実施形態の超音波振
動子の駆動装置について説明する。第４の実施形態が第
３の実施形態と異なる点は、第３の実施形態の補正用コ
ンデンサ１０ａの代わりに、補正用コイル１１が超音波
振動子１に対して並列に設けられる点であり、この点に
付随して変更される点以外は第３の実施形態と同様であ
る。以下異なる点についてのみ説明する。

【００６０】補正用コイル１１が超音波振動子１に対し
て並列に接続され、このコイル１１のインダクタンスは
Ｌｄである。この補正用コイル１１に流れる電流ｉ２が
そのコイル１１に直列に接続された電流検出器３４ｂに
より検出され、そこで電流ｉ２が所定の変換係数で電圧
信号に変換される。そして電流ｉ２に対応する電圧信号
が増幅器２０により増幅され、この増幅された信号と、
電流ｉ１に対応する電圧信号とが加算器である位相合成
用演算器２１により位相合成され、その位相合成された
信号の駆動周波数成分が共振回路位相信号Ｖｆ２として
ＰＬＬ制御回路３０に帰還される。また超音波振動子１
および補正用コイル１１に流れる電流ｉ１、ｉ２に対応
する電圧信号がそれぞれローパスフィルタ２５ａ、２５
ｂにより容量測定周波数成分を抽出され、これらの容量
測定周波数成分が増幅率調整回路２２に入力され、そこ
で増幅率Ａの値が算出される。

【００６１】第４の実施形態では、共振回路位相信号Ｖ
ｆ２は（１２）式により示される。Ｖｆ２＝ｋ・ｉ１＋Ａ・ｋ・ｉ２＝ｋ・（ｉＺ＋ｉＣｄ）＋Ａ・ｋ・ｉＬｄ＝ｋ・ｉＺ＋ｋ・（ｉＣｄ＋Ａ・ｉＬｄ）・・・（１２）ただし、ｋは電流検出器３４ａ、３４ｂにおける変換係
数であり、ｉＬｄは補正用コイル１１に流れる電流の駆
動周波数成分である。ここでｉＣｄ＋Ａ・ｉＬｄ＝０の
関係式が成り立つように増幅率Ａを設定すると、共振回
路位相信号Ｖｆ２は（１１）式で示される。

【００６２】なお補正用コイル１１は超音波振動子１の
共振周波数において超音波振動子１の制動コンデンサ
（Ｃｄ）と並列共振するインダクタンスＬｄを有してお
り、Ｌｄ＝１／（（ω_r）²・Ｃｄ）である。ただし共
振周波数をｆｒとすると、ω_r＝２πｆｒである。した
がってｉＣｄ＋Ａ・ｉＬｄ＝０の関係式が成立する増幅
率ＡはＡ＝１であり、この値はｊ・ω_r・Ｃｄ・Ｖ１＋
Ａ・Ｖ１／（ｊ・ω_r・Ｌｄ）＝０に、Ｌｄ＝１／
（（ω_r）²・Ｃｄ）を代入することにより求められ
る。

【００６３】以上のように第４の実施形態においても、
第３の実施形態と同様に、超音波振動子１の制動コンデ
ンサ（Ｃｄ）の静電容量が変化したとしても、増幅器２
０の増幅率Ａを適切な値に設定することにより、共振回
路位相信号Ｖｆ２が超音波振動子１の直列共振回路に流
れる電流ｉＺの駆動周波数成分と同位相の信号となる。

【００６４】例えば制動コンデンサ（Ｃｄ）の静電容量
がｎ倍の静電容量ｎ・Ｃｄになったとする。この場合、
増幅率ＡをＡ＝ｎに調整すれば、（１２）および（１
１）式と同様な関係が成立する。したがって増幅率Ａを
調整することにより共振回路位相信号Ｖｆ２が超音波振
動子１の直列共振回路に流れる電流ｉＺの駆動周波数成
分に対応せしめられ、共振回路位相信号Ｖｆ２と印加電
圧位相信号Ｖｆ１とが同位相となるように、ＰＬＬ制御
回路３０の制御により発振源３１の駆動周波数ｆｏが調
整されれば、超音波振動子１がその共振周波数で駆動さ
れる。

【００６５】第４の実施形態でも、第３の実施形態と同
様に、増幅率調整回路２２において超音波振動子１およ
び補正用コイル１１に流れる電流ｉ１、ｉ２に対応する
電圧信号の容量測定周波数成分から増幅率Ａが算出され
る。増幅率調整回路２２に入力される電流ｉ１に対応す
る電圧信号の容量測定周波数成分は、図３に示すように
超音波振動子１の等価回路が制動コンデンサ（Ｃｄ）の
みであるときの信号であり、制動コンデンサ（Ｃｄ）の
静電容量に対応している。したがって増幅率調整回路２
２のＣＰＵ２２ｂにおいて、電流ｉ１、ｉ２に対応する
電圧信号の容量測定周波数成分を用いて増幅率Ａの値と
してＡ＝（ω_r／ω_c）²・｜ｋ・ｉ１｜／｜ｋ・ｉ２
｜＝（ω_r／ω_c）²・｜ｊ・ｋ・ω_c・ｎ・Ｃｄ・Ｖ
１｜／｜ｋ・Ｖ１／（ｊ・ω_c・Ｌｄ）｜＝ｎ・
（ω_r）²・Ｃｄ・Ｌｄ＝ｎが算出される（ここで（ω
_r）²・Ｃｄ・Ｌｄ＝１を利用している）。この算出さ
れた値に増幅率調整回路２２により増幅器２０の増幅率
Ａが定められる。ただし、制動コンデンサ（Ｃｄ）と補
正用コイル１１とが並列共振するように、補正用コイル
１１のインダクタンスＬｄは設定されており、上式のω
_rはその並列共振時の角周波数であり、既知の値であ
る。またω_cは容量測定周波数ｆｃにおける角周波数で
あり、既知の値である。

【００６６】以上の第４の実施形態においても、第３の
実施形態と同様に、超音波振動子１の駆動中に、増幅器
２０の増幅率Ａが超音波振動子１の制動コンデンサ（Ｃ
ｄ）の静電容量変化に応じて調整されることにより共振
回路位相信号Ｖｆ２を超音波振動子１の直列共振回路に
流れる電流ｉＺの駆動周波数成分に対応させることがで
き、正しいＰＬＬ制御が行なわれ、その結果超音波振動
子１を常にその共振周波数で効率よく駆動することが可
能になる。また制動コンデンサ分（Ｃｄ）の異なる超音
波振動子１を駆動する際にも、超音波振動子１をその共
振周波数で駆動することが可能である。

【００６７】図７を参照して第５の実施形態である超音
波振動子の駆動装置について説明する。第５の実施形態
が第１の実施形態と異なる点は、位相補正回路３５が設
けられ、重畳信号発振源２９の両端に電圧検出器３３ｄ
が接続され、電圧検出器３３ｄにより検出された重畳信
号発振源２９の出力信号Ｖ４がハイパスフィルタ２６ｃ
を介して駆動周波数成分を抽出され、印加電圧位相信号
Ｖｆ１としてＰＬＬ制御回路３０に帰還される点であ
る。以下異なる点についてのみ説明する。位相補正回路
３５では、印加電圧位相信号Ｖｆ１を超音波振動子１に
印加される電圧信号Ｖ１の駆動周波数成分に対応させる
ように、位相補正量を適切に定めることにより重畳信号
発振源２９の出力信号Ｖ４の駆動周波数成分が位相補正
される。これにより超音波振動子１に印加される電圧信
号Ｖ１の駆動周波数成分に対応した印加電圧位相信号Ｖ
ｆ１がＰＬＬ制御回路３０に帰還される。なお位相補正
回路３５により、重畳信号発振源２９の出力信号Ｖ４の
容量測定周波数成分の位相も変化するが、電圧信号Ｖ１
および電圧信号Ｖ２の容量測定周波数成分の位相が共に
変化するため、出力信号Ｖ４の容量測定周波数成分の位
相変化は増幅率調整回路２２による増幅率Ａの算出には
悪影響を及ぼさない。

【００６８】通常、超音波振動子１には、数十〜数百ボ
ルトの大きな電圧信号が印加される。この電圧信号をＰ
ＬＬ制御回路３０に帰還するためには、電圧信号の大き
さを低減する必要がある。また超音波振動子１に印加さ
れる電圧信号は、超音波振動子１の駆動状態によってそ
の電圧値が変化し、この電圧値の変化に応じて、ＰＬＬ
制御回路３０に帰還される信号の大きさを調整する必要
がある。図７に示す第５の実施形態である超音波振動子
の駆動装置によれば、重畳信号発振源２９の出力信号Ｖ
４は超音波振動子１の駆動状態に関係無く一定の大きさ
（電圧値）であり、上述のようなＰＬＬ制御回路３０へ
帰還される信号の大きさを調整する必要がなく、ＰＬＬ
制御回路３０に適正な印加電圧位相信号Ｖｆ１が帰還さ
れ、正しいＰＬＬ制御が行なわれる。これにより超音波
振動子１がその共振周波数で効率よく駆動される。

【００６９】なお第５の実施形態に適用された位相補正
回路３５と電圧検出器３３ｄとは第２の実施形態から第
４の実施形態にも同様に適用可能であり、それぞれの実
施形態で上述したように重畳信号発振源２９の出力信号
Ｖ４がＰＬＬ制御回路３０に帰還され、帰還される信号
の大きさを調整することなく、適正なＰＬＬ制御が行な
われる。また図８に示すように、位相補正回路３５を発
振源３１と加算器２７の間に設け、発振源３１の出力信
号Ｖ４を直接検出して、ＰＬＬ制御回路３０へ印加電圧
位相信号Ｖｆ１として帰還する構成としてもよい。

【００７０】図９を参照して第６の実施形態について説
明する。第６の実施形態が第１の実施形態と異なる点
は、超音波振動子１に対して直列にコイル３６が接続さ
れた点である。コイル３６は超音波振動子１の共振周波
数において超音波振動子１および補正用コンデンサ１０
ａの合成静電容量と直列共振するインダクタンスＬｓを
有している。すなわち超音波振動子１および補正用コン
デンサ１０ａの合成静電容量をＣｓとすると、合成静電
容量ＣｓはＣｓ＝Ｃｄ・Ｃｃ／（Ｃｄ＋Ｃｃ）であるの
で、コイル３６のインダクタンスＬｓはＬｓ＝（Ｃｄ＋
Ｃｃ）／（（ω_r）²・Ｃｄ・Ｃｃ）となる。このよう
なコイル３６を接続することにより、超音波振動子１に
印加される電圧信号Ｖ１の駆動周波数成分が、超音波振
動子１に作用する機械的負荷（Ｒ）に比例する。換言す
ると、コイル３６の接続により機械的負荷追従機構が実
現される。

【００７１】この場合、電力増幅回路３２の出力電圧Ｖ
ｓの駆動周波数成分が一定であっても、超音波振動子１
に印加される電圧信号Ｖ１の駆動周波数成分は、超音波
振動子１に作用する機械的負荷（Ｒ）に比例する。この
ことは、超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１の駆
動周波数成分が（１３）式に示されることから説明可能
である。Ｖ１＝Ｖｓ・（Ｒ／（１＋ｊ・ω_r・Ｃｄ・Ｒ））／（ｊ・ω_r・Ｌｓ＋１／（ｊ・ω_r・Ｃｃ）＋Ｒ／（１＋ｊ・ω_r・Ｃｄ・Ｒ））＝Ｖｓ・Ｒ／（ｊ・ω_r・Ｌｓ＋１／（ｊ・ω_r・Ｃｃ）＋Ｒ・（（Ｃｄ＋Ｃｃ）／Ｃｃ−（ω_r）²・Ｌｓ・Ｃｄ）＝−ｊ・ω_r・Ｃｄ・Ｖｓ・Ｒ・・・（１３）ただしＶｓは電力増幅回路３２の出力電圧の駆動周波数
成分であり、Ｌｓはコイル３６のインダクタンスであ
る。ここで、超音波振動子１はその共振周波数で駆動さ
れており、超音波振動子１の直列共振回路の合成インピ
ーダンスＺはＺ＝Ｒとなることを利用している。（１
３）式において、角速度ω_rは超音波振動子１の共振周
波数で決まるためほぼ一定であり、制動コンデンサ（Ｃ
ｄ）の静電容量は温度依存性を有するが極端には変動せ
ず、電力増幅回路３２の出力電圧Ｖｓの駆動周波数成分
は一定であるので、超音波振動子１に印加される電圧信
号Ｖ１の駆動周波数成分は機械的負荷（Ｒ）にほぼ比例
することが分かる。一般に電力増幅回路３２の電圧増幅
率は一定であるので、電力増幅回路３２への入力電圧を
変更しない限り出力電圧Ｖｓの駆動周波数成分は一定で
ある。

【００７２】以上の第６の実施形態では、超音波振動子
１にコイル３６が直列に接続される。これにより電力増
幅回路３２の出力電圧Ｖｓの駆動周波数成分が一定で
も、超音波振動子１に印加される電圧信号Ｖ１の駆動周
波数成分が超音波振動子１に作用する機械的負荷（Ｒ）
に比例するようになり、機械的負荷追従機構が構成され
る。また、機械的負荷（Ｒ）に応じて変動する超音波振
動子１に流れる電流を検出して超音波振動子１に印加さ
れる電圧信号を増減させる方法と比較すると、第６の実
施形態では回路構成が非常に簡略化できる。なお第６の
実施形態に適用されたコイル３６は第２の実施形態、第
３の実施形態および第５の実施形態にも同様に適用可能
である。

【００７３】図１０、図１１に示す第７の実施形態は、
超音波振動子１をフローティングで駆動したい場合に有
効であり、図１０に示す超音波振動子の駆動装置には、
絶縁トランス３７ａ、３７ｂ、３７ｃが設けられ、図１
１に示す超音波振動子の駆動装置には、絶縁トランス３
７ａが設けられる。これらの絶縁トランス３７ａ、３７
ｂ、３７ｃにより超音波振動子１をフローティングで駆
動させる構成は第２の実施形態から第６の実施形態にお
いても同様に適用可能である。

【００７４】なおこれまでに記載した（１）〜（１３）
式において、Ｖ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖｓ、ｉ１、ｉ
２、ｉＺ、ｉＣｄ、ｉＣｃ、ｉＬｄはそれぞれ電圧信号
Ｖ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖｓの駆動周波数成分、電流ｉ
１、ｉ２、ｉＺ、ｉＣｄ、ｉＣｃ、ｉＬｄの駆動周波数
成分である。またＺは駆動周波数ｆｏにおける超音波振
動子１の直列共振回路の合成インピーダンスである。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、超音波振動子を常にそ
の共振周波数にて確実に駆動し、多様化する外科手術用
超音波処置装置や多機種化する超音波溶着等にも容易に
対応できる超音波振動子の駆動装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である超音波振動子の
駆動装置を示す回路図である。

【図２】超音波振動子の共振時の等価回路を示す図であ
る。

【図３】超音波振動子の共振周波数とは異なる周波数に
おける等価回路を示す図である。

【図４】第２の実施形態である超音波振動子の駆動装置
を示す回路図である。

【図５】第３の実施形態である超音波振動子の駆動装置
を示す回路図である。

【図６】第４の実施形態である超音波振動子の駆動装置
を示す回路図である。

【図７】第５の実施形態である超音波振動子の駆動装置
の一例を示す回路図である。

【図８】第５の実施形態である超音波振動子の駆動装置
の一例を示す回路図である。

【図９】第６の実施形態である超音波振動子の駆動装置
を示す回路図である。

【図１０】第７の実施形態である超音波振動子の駆動装
置の一例を示す回路図である。

【図１１】第７の実施形態である超音波振動子の駆動装
置の一例を示す回路図である。

【符号の説明】

１超音波振動子２９重畳信号発振源Ｖ１電圧信号（第１の電気信号）Ｖ２電圧信号（第２の電気信号）Ｖ３電圧信号（第３の電気信号）ｆｏ駆動周波数ｆｃ容量測定周波数２０増幅器（増幅手段）２１位相合成用演算器２２増幅率調整回路（増幅率調整手段）３０ＰＬＬ制御回路（周波数制御手段）３５位相補正回路（位相補正手段）３３ａ電圧検出器（第１信号検出手段）３３ｂ電圧検出器（第２信号検出手段）Ｖｆ２共振回路位相信号１０ａ補正用コンデンサ（補正用素子）３３ｃ電圧検出器（第３信号検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C060 EE06 JJ17 JJ25 5D019 AA12 BB16 FF04 FF06 5D107 AA02 AA03 AA15 BB07 CC04 CD02 CD04 5H680 DD01 DD14 DD23 DD53 DD83 DD95 EE24 FF04 FF25 FF26 FF27 FF30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波振動子をその共振周波数にて駆動
する超音波振動子の駆動装置において、前記超音波振動子を駆動するための駆動周波数の信号
に、前記駆動周波数とは異なり、実質的に前記超音波振
動子の静電容量を測定するための容量測定周波数の信号
を重畳させて出力する重畳信号発振源と、前記超音波振動子に発生する第１の電気信号を検出する
第１信号検出手段と、前記超音波振動子に直列または並列に接続された補正用
素子に発生する第２の電気信号を検出する第２信号検出
手段と、前記第１および前記第２の電気信号のうち、少なくとも
一方の信号を増幅するための増幅手段と、前記第１および前記第２の電気信号の前記容量測定周波
数成分を抽出した信号に基づいて、前記増幅手段の増幅
率を調整するための増幅率調整手段と、前記増幅手段により前記増幅率で増幅された信号を用い
て、前記超音波振動子の直列共振回路に流れる電流の前
記駆動周波数成分に対応する共振回路位相信号を算出す
る位相信号演算手段と、前記共振回路位相信号と、前記重畳信号発振源の出力信
号または前記超音波振動子に印加される電圧信号から抽
出された前記駆動周波数成分とを用いて、前記重畳信号
発振源の前記駆動周波数を制御する周波数制御手段とを
備えたことを特徴とする超音波振動子の駆動装置。
【請求項２】前記増幅手段が、前記第１および前記第
２の電気信号の双方を増幅する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装置。
【請求項３】前記位相信号演算手段が、前記増幅手段
により増幅された信号と、前記第１または前記第２の電
気信号の何れか一方の信号とを位相合成することにより
前記共振回路位相信号を算出する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装置。
【請求項４】前記位相信号演算手段が、前記増幅手段
により増幅された前記第１の電気信号と、前記増幅手段
により増幅された前記第２の電気信号とを位相合成する
ことにより前記共振回路位相信号を算出することを特徴
とする請求項２に記載の超音波振動子の駆動装置。
【請求項５】前記第１の電気信号が前記超音波振動子
に印加される電圧信号であり、前記第２の電気信号が前
記補正用素子に印加される電圧信号であることを特徴と
する請求項１から請求項４の何れか１項に記載の超音波
振動子の駆動装置。
【請求項６】前記第２の電気信号が前記補正用素子に
流れる電流であり、前記第１の電気信号が前記超音波振
動子に流れる電流であることを特徴とする請求項１から
請求項４に記載の何れか１項に記載の超音波振動子の駆
動装置。
【請求項７】前記増幅率調整手段が前記第１の電気信
号の前記容量測定周波数成分と前記第２の電気信号の前
記容量測定周波数成分との比を算出して、この比に基づ
いて前記増幅率を調整することを特徴とする請求項１か
ら請求項６の何れか１項に記載の超音波振動子の駆動装
置。
【請求項８】前記補正用素子がコンデンサまたはコイ
ルであることを特徴とする請求項１から請求項７の何れ
か１項に記載の超音波振動子の駆動装置。
【請求項９】超音波振動子をその共振周波数にて駆動
する超音波振動子の駆動装置において、前記超音波振動子を駆動するための駆動周波数の信号
に、前記駆動周波数とは異なり、実質的に前記超音波振
動子の静電容量を測定するための容量測定周波数の信号
を重畳させて出力する重畳信号発振源と、前記超音波振動子に直列に接続された補正用素子に発生
する第２の電気信号を検出する第２信号検出手段と、前記補正用素子と前記超音波振動子に対してブリッジ状
に接続された２個の補正用素子のうち、何れか一方に発
生する第３の電気信号を検出する第３信号検出手段と、前記第２および前記第３の電気信号のうち、少なくとも
一方の信号を増幅するための増幅手段と、前記超音波振動子に印加される電圧信号と前記第２およ
び前記第３の電気信号のうち、何れか２つの信号の前記
容量測定周波数成分を抽出した信号に基づいて、前記増
幅手段の増幅率を調整するための増幅率調整手段と、前記増幅手段により前記増幅率で増幅された信号を用い
て、前記超音波振動子の直列共振回路に流れる電流の前
記駆動周波数成分に対応する共振回路位相信号を算出す
る位相信号演算手段と、前記共振回路位相信号と、前記重畳信号発振源の出力信
号または前記超音波振動子に印加される電圧信号から抽
出された前記駆動周波数成分とを用いて、前記重畳信号
発振源の前記駆動周波数を制御する周波数制御手段とを
備えたことを特徴とする超音波振動子の駆動装置。
【請求項１０】前記増幅手段が、前記第２および前記
第３の電気信号の双方を増幅することを特徴とする請求
項９に記載の超音波振動子の駆動装置。
【請求項１１】前記位相信号演算手段が、前記増幅手
段により増幅された信号と、前記第２または前記第３の
電気信号の何れか一方の信号とを位相合成することによ
り前記共振回路位相信号を算出することを特徴とする請
求項９に記載の超音波振動子の駆動装置。
【請求項１２】前記位相信号演算手段が、前記増幅手
段により増幅された前記第２の電気信号と、前記増幅手
段により増幅された前記第３の電気信号とを位相合成す
ることにより前記共振回路位相信号を算出することを特
徴とする請求項１０に記載の超音波振動子の駆動装置。
【請求項１３】前記第２の電気信号が前記補正用素子
に印加される電圧信号であり、前記第３の電気信号が前
記２個の補正用素子の何れか一方に印加される電圧信号
であることを特徴とする請求項９から請求項１２の何れ
か１項に記載の超音波振動子の駆動装置。
【請求項１４】前記増幅率調整手段が前記第２の電気
信号の前記容量測定周波数成分と前記第３の電気信号の
前記容量測定周波数との比を算出して、この比に基づい
て前記増幅率を調整することを特徴とする請求項９から
請求項１３の何れか１項に記載の超音波振動子の駆動装
置。
【請求項１５】前記補正用素子がコンデンサであるこ
とを特徴とする請求項９から請求項１４の何れか１項に
記載の超音波振動子の駆動装置。
【請求項１６】前記重畳信号発振源の出力信号の前記
駆動周波数成分を前記超音波振動子に印加される電圧信
号の駆動周波数成分とほぼ同位相とするために前記重畳
信号発振源の出力信号の位相を補正する位相補正手段が
設けられ、前記周波数制御手段により前記重畳信号発振
源の出力信号の前記駆動周波数成分を抽出した信号と前
記共振回路位相信号とを用いて前記重畳信号発振源の前
記駆動周波数が制御されることを特徴とする請求項１か
ら請求項１５の何れか１項に記載の超音波振動子の駆動
装置。
【請求項１７】前記超音波振動子と前記補正用素子と
の合成静電容量に共振可能なコイルが前記超音波振動子
に直列に接続されることを特徴とする請求項１から請求
項１６の何れか１項に記載の超音波振動子の駆動装置。
【請求項１８】前記周波数制御手段が、前記共振回路
位相信号と、前記重畳信号発振源の出力信号または前記
超音波振動子に印加される電圧信号から抽出された前記
駆動周波数成分とが所定の位相差になるように、フェー
ズロックループ制御を行なって、前記重畳信号発振源の
前記駆動周波数を調整することを特徴とする請求項１か
ら請求項１７の何れか１項に記載の超音波振動子の駆動
装置。