JP7447684B2 - 超音波診断装置、及び超音波プローブ - Google Patents

Description

本開示は、超音波診断装置、及び超音波プローブに関する。

従来、超音波プローブを用いて、被検体内に向けて超音波を送信すると共に当該被検体内で反射した超音波エコーを受信することにより、被検体の超音波画像を生成する超音波診断装置が知られている。

この種の超音波診断装置における超音波ビームの走査方式としては、電子走査式と機械走査式とが存在する。電子走査式の超音波診断装置では、例えば、振動子アレーの各振動子を電気制御することによって、超音波ビームの走査を行う。又、機械走査式の超音波診断装置では、例えば、単板状の振動子を機械的に回転することによって、超音波ビームの走査を行う。電子走査式の超音波診断装置は、超音波ビームの形成を電気的に行うため、ビームの形成位置、方向、時間の自由度が高い、という利点がある。一方、機械走査式の超音波診断装置は、超音波ビームの走査を機械的に行うため、ビームの形成位置、方向、時間の自由度が電子式に比較してかなり低いものの、装置構成を簡単にできることから、小型、低価格な超音波診断装置として、よく用いられている。

更に、近年、電子走査式と機械走査式とを共に利用した超音波診断装置の開発も進められている。この種の超音波診断装置においては、４Ｄプローブと称される超音波プローブが用いられ、モータ（典型的には、ステッピングモータ）を用いて、振動子アレーが設けられた振動子ユニットを、振動子の配列方向に直交する方向に往復移動（揺動）させることで、断層画像を各揺動位置で取得する処理が行われる。そして、この種の超音波診断装置は、このようにして生成される三次元画像を、リアルタイムで更新していく。これによって、二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より容易に操作者が知得可能になっている。

特開昭６２－１０９５４９号公報

ところで、機械走査式の超音波診断装置において、より高精細な超音波画像を生成するためには、振動子ユニットの位置をより高精度に把握する必要がある。このような背景から、従来、この種の超音波診断装置においては、エンコーダを用いて、振動子ユニットを移動させるモータの回転位置を検出し、これによって、振動子ユニットの位置を特定する手法が用いられている。

しかしながら、高分解能のエンコーダを使用しようとすると、エンコーダのサイズが大きくなってしまい、モータ及びエンコーダを収納する超音波プローブ自体のサイズが大きくなってしまうという課題がある。

このような背景から、例えば、特許文献１には、より高分解能な振動子ユニットの位置情報を得るため、エンコーダのパルス周期を逐次測定し、直前のパルス周期をｍ分割した分割パルスを用いて、現在の振動子ユニットの位置情報を算出する技術が開示されている。

特許文献１に係る従来技術は、モータが定速回転する態様では有効な方法である。しかしながら、モータの動作に加減速領域を含む場合には、加減速領域ではパルス周期が常に変化していくため、特許文献１に係る従来技術では、エンコーダの検出信号から得られる振動子ユニットの位置情報の分解能を向上させることができない。特に、４Ｄプローブのように、振動子ユニットを揺動動作させる場合には、その揺動動作中に加減速領域が含まれるため、特許文献１に係る従来技術では、高精度な振動子ユニットの位置情報を得ることができない。

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、エンコーダの検出分解能自体を変更することなく、振動子ユニットの位置情報を高分解能化することを可能とする超音波診断装置、及び超音波プローブを提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本開示は、
超音波プローブを用いて、被検体の超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブ内に配設され、超音波の送受信を行う振動子ユニットと、
前記超音波プローブ内に配設され、前記振動子ユニットを移動させるステッピングモータと、
前記ステッピングモータに対して、マイクロステップ駆動方式の駆動信号を送出するモータ制御部と、
前記超音波プローブ内に配設され、前記ステッピングモータの回転運動を検出し、前記ステッピングモータの単位時間当たりの回転変位量に応じたパルス列状の検出信号を発生するエンコーダと、
前記ステッピングモータ回転時、前記検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりを検出すると共に、前記駆動信号のマイクロステップの立ち上がり又は立ち下がりを検出し、前記検出信号のパルス間のタイミングを、前記駆動信号のマイクロステップ数を基準として補間することにより、前記検出信号から得られる前記振動子ユニットの位置データを高分解能化した高分解能位置データを生成する位置データ生成部と、
を備える超音波診断装置である。

又、他の局面では、
被検体の超音波画像を生成する超音波診断装置の超音波プローブであって、
超音波の送受信を行う振動子ユニットと、
前記振動子ユニットを移動させるステッピングモータと、
前記ステッピングモータに対して、マイクロステップ駆動方式の駆動信号を送出するモータ制御部と、
前記ステッピングモータの回転運動を検出し、前記ステッピングモータの単位時間当たりの回転変位量に応じたパルス列状の検出信号を発生するエンコーダと、
前記ステッピングモータ回転時、前記検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりを検出すると共に、前記駆動信号のマイクロステップの立ち上がり又は立ち下がりを検出し、前記検出信号のパルス間のタイミングを、前記駆動信号のマイクロステップ数を基準として補間することにより、前記検出信号から得られる前記振動子ユニットの位置データを高分解能化した高分解能位置データを生成する位置データ生成部と、
を備える超音波プローブである。

本開示に係る超音波診断装置によれば、エンコーダの検出分解能自体を変更することなく、振動子ユニットの位置情報を高分解能化することが可能である。

超音波診断装置の外観の一例を示す図 超音波診断装置の機能構成の一例を示すブロック図 超音波プローブの内部構造の一例を示す概略図 超音波プローブの内部構造の一例を示す概略図 ステッピングモータをマイクロステップ駆動させるための駆動信号（励磁電流）の波形の他の一例を示す図 位置データ生成部による位置データの生成処理の一例について、説明する図 ４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダの検出信号から、５００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合の変換テーブルの一例を示す図 ４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダの検出信号から、５００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合のカウント処理設定テーブルの一例を示す図 位置データ変換部及び位置データ補間処理部による高分解能位置データの生成処理の一例を示すフローチャート 位置データ変換部及び位置データ補間処理部による高分解能位置データの生成処理の一例を示すフローチャート 位置データ生成部による位置データの生成処理の他の一例について、説明する図 ４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダの検出信号から、１０００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合の変換テーブルの一例を示す図 ４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダの検出信号から、１０００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合のカウント処理設定テーブルの一例を示す図である 変形例２に係る超音波診断装置の構成を示す図

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［超音波診断装置の構成］
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置Ａの外観を示す図である。図２は、本実施形態に係る超音波診断装置Ａの機能構成を示すブロック図である。

超音波診断装置Ａは、超音波診断装置Ａの本体１に超音波プローブ２が取り付けられて構成されている。本体１と超音波プローブ２とは、ケーブルＣを介して電気的に接続されている。尚、本実施形態では、超音波プローブ２として、４Ｄプローブが用いられている。

本体１は、制御部１１、画像処理部１２、操作入力部１３、表示部１４、及び、送受信部１５を備えている。

制御部１１は、超音波診断装置Ａの全体動作を制御する。制御部１１は、例えば、送受信部１５を制御して、超音波プローブ２の振動子ユニット２１から超音波ビームを出力させたり、振動子ユニット２１で生成された超音波信号の受信処理を行わせる。尚、制御部１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、及び、出力ポート等を含んで構成されるマイコンである。

又、制御部１１は、例えば、振動子ユニット２１が所定の態様（速度及び揺動範囲等）で揺動動作するように、超音波プローブ２のモータ制御部２４に対して制御信号を出力する。そして、制御部１１は、例えば、振動子ユニット２１が各揺動位置にあるときに、振動子ユニット２１に設けられたアレー状に配列された複数の振動子を一方側から他方側に向かって順に駆動することにより、被検体内を超音波走査する。又、制御部１１は、例えば、位置データ補間処理部２７ｄから振動子ユニット２１の位置情報（後述する高分解能位置データ）を取得し、画像処理部１２に転送する。

画像処理部１２は、振動子ユニット２１により受信されて送受信部１５から取得された超音波信号に基づいて、超音波画像を生成する。画像処理部１２は、振動子ユニット２１が各揺動位置にあるときに取得された二次元状のフレームデータ（即ち、断層画像データ）を、当該フレームデータが取得されたときの振動子ユニット２１の位置情報をもとに合成することにより、三次元超音波画像を生成する。超音波画像を生成する際の処理の内容は、公知であるため、ここでの説明は省略する。

操作入力部１３は、操作者の入力操作を受け付けて当該入力操作に応じた入力信号を画像処理部１２に出力する。操作入力部１３は、例えば、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を備える。或いは、操作入力部１３は、上述の構成に加えて又は代えてタッチセンサーを備え、表示部１４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良い。

表示部１４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 RayTube）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１４は、制御部１１から出力された制御信号や、画像処理部１２で生成された画像データに従って表示画面（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。又、一又は複数のランプ（ＬＥＤ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ことが出来る。

送受信部１５は、制御部１１の制御に基づいて振動子ユニット２１における各振動子を走査させ、順次所望の振動子に超音波を発生、出射（送信）させる駆動信号を出力するとともに、当該振動子に入射した（受信）超音波に係る電気信号を取得する。送受信部１５は、例えば、駆動信号のパルス幅を調整したり、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。又、送受信部１５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、又、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する処理などを行う。

超音波プローブ２は、振動子ユニット２１、ステッピングモータ２２、駆動回路２３、モータ制御部２４、エンコーダ２５、回転方向センサ２６ａ、原点センサ２６ｂ、位置データ生成部２７、及び、メモリ２８を備えている。尚、これらは、超音波プローブ２の筐体内に収納されている。

図３Ａ、図３Ｂは、本実施形態に係る超音波プローブ２の内部構造を示す概略図である。図３Ａは、超音波プローブ２の側面断面図を示し、図３Ｂは、図３Ａにおける断面線Ａで切断した超音波プローブ２の正面側の断面図を示している。

振動子ユニット２１は、例えば、アレー状に配設された複数の振動子が固定されたものである。振動子ユニット２１の各振動子は、例えば、超音波と電気信号との相互変換を行う圧電素子である。振動子ユニット２１の各振動子は、送受信部１５と電気接続されており、送受信部１５からの送信信号を超音波に変換して被検体内に送信し、被検体内で反射される超音波エコーを電気信号に変換して送受信部１５に送出する。

振動子ユニット２１は、超音波プローブ２内にて揺動可能に支持されている。振動子ユニット２１は、ステッピングモータ２２の回転動作に応じて、振動子の配列方向に直交する方向で、且つ、超音波の送受信方向に対して直交する方向に、所定の角度範囲内で往復移動するように円弧状に揺動動作を行い、超音波の送受信に係る指向方向を変化させることができるように配設されている。ここでは、振動子ユニット２１は、プーリー機構２２ａ（図３Ａ、図３Ｂを参照）を介して、ステッピングモータ２２の回転軸に接続され、ステッピングモータ２２の回転移動に伴って、揺動する。

ステッピングモータ２２は、モータ制御部２４からのパルス状の駆動信号により、マイクロステップ駆動されて、振動子ユニット２１を揺動させる。ステッピングモータ２２の種類は、ＰＭ型（永久磁石型）、ＶＲ型（歯車状鉄心形）、又はＨＢ型（複合形）等、任意であるが、本実施形態では、例えば、磁極が設けられたステータと、磁化されたロータとによって構成されたＨＢ型（複合形）のステッピングモータが用いられている。

尚、ステッピングモータ２２の基本ステップは、ステッピングモータ２２の磁極数及び相数によって定まり、本実施形態では、基本ステップが１．８度のステッピングモータ２２が用いられている。

駆動回路２３には、モータ制御部２４から出力される駆動信号が入力されており、駆動回路２３は、当該駆動信号によりモータ駆動電力（又は、駆動信号により定電流制御した駆動電流）を生成し、ステッピングモータ２２に対して送出する。

モータ制御部２４は、駆動回路２３を介してステッピングモータ２２に対して駆動信号を送出し、ステッピングモータ２２を駆動する。モータ制御部２４は、例えば、パルス状の駆動信号により、ステッピングモータ２２のステータに設けられた複数の磁極を、順次励磁することにより、ロータをステップ状に回転させる。

モータ制御部２４は、例えば、超音波診断装置本体１の制御部１１からの制御信号に基づいて、ステッピングモータ２２を回転動作させる態様（即ち、振動子ユニット２１を揺動させる際の速度、及び振動子ユニット２１を揺動させる範囲等）を決定する。この際、モータ制御部２４は、エンコーダ２５と原点センサ２６ｂからの検出信号に基づいて、ステッピングモータ２２の回転中心位置を識別し、ステッピングモータ２２を回転させる範囲を決定する。又、モータ制御部２４は、位置データ生成部２７とデータ通信して、位置データ生成部２７に対して、ステッピングモータ２２の回転中心位置に係る情報、及びステッピングモータ２２の回転方向に係る情報等を通知する。

ここでは、モータ制御部２４は、マイクロステップ駆動方式にて、ステッピングモータ２２を駆動するように構成されている。マイクロステップ駆動は、ステッピングモータ２２の各相の磁極に流す励磁電流の大きさを細かく変化させることで（例えば、正弦波状に変化させる）、ステッピングモータ２２のロータの回転位置（以下、単に「ステッピングモータ２２の回転位置」とも称する）をより高精度に制御する駆動方式である。

図４は、ステッピングモータ２２をマイクロステップ駆動させるための駆動信号（励磁電流）の波形の一例を示す図である。図４では、２相のステッピングモータ２２を想定し、Ａ相磁極とＢ相磁極それぞれに対して出力するパルス列状の駆動信号（以下、「マイクロステップ出力パルス」と称する）の励磁電流の大きさを時間的に変化させ、基本ステップ単位の駆動信号を正弦波波形とする態様を示している。

モータ制御部２４は、例えば、図４に示すように、ステッピングモータ２２の基本ステップを、所定数に分割したマイクロステップ単位で励磁電流の大きさを変化させ、ステッピングモータ２２のロータを正転方向又は逆転方向に回転（即ち、ステップ動作）させる。本実施形態では、モータ制御部２４は、例えば、ステッピングモータ２２の基本ステップ１．８度を更に４０分割した０．０４５度単位のマイクロステップで、ステッピングモータ２２のロータをステップ動作させる。尚、図４のｄ１が、単位マイクロステップに相当する。

本実施形態では、モータ制御部２４は、ステッピングモータ２２をマイクロステップ駆動させる際、図４に示す態様の駆動信号におけるマイクロステップ単位のステップ状の立ち上がり又は立ち下がりの両方を総称して「マイクロステップの立ち上がり又は立ち下がり」とも言う。

ステッピングモータ２２のロータの回転位置は、マクロ的には、モータ制御部２４から出力される駆動信号のみから推定可能である。しかしながら、ミクロ的には、ステッピングモータ２２のロータの回転位置は、負荷変動等に起因して、本来、駆動信号にて目標とする回転位置からずれている場合がある。これは、揺動動作中の振動子ユニット２１の加減速に伴って、ステッピングモータ２２の負荷変動が生じて、ステッピングモータ２２のロータの回転動作に遅延が生じる場合があるためである。又、マイクロステップ駆動であっても、ステッピングモータ２２の磁極が発生する磁界が、ステッピングモータ２２のロータに作用する回転動力は、マイクロステップごとに角度誤差を持っており、マイクロステップごとの回転角度が均一とならなかったりする場合もある。かかる観点から、本実施形態では、ステッピングモータ２２のロータの回転位置を、エンコーダ２５にて検出する構成となっている。

エンコーダ２５は、ステッピングモータ２２の回転運動を検出し、ステッピングモータ２２の単位時間当たりの回転変位量に応じたパルス列状の検出信号を発生する。エンコーダ２５から出力されるパルスは、ステッピングモータ２２の所定回転角毎に発せられる。本実施形態に係るエンコーダ２５は、例えば、ステッピングモータ２２一回転あたり４００個のパルスを出力する。

本実施形態では、エンコーダ２５として、例えば、光学式のエンコーダ２５が用いられている。エンコーダ２５は、例えば、ステッピングモータ２２のロータの回転軸に取り付けられ、円周方向に等間隔に複数のスリットが刻まれたスリット円板と、当該スリット円板のスリットを挟んで対向するように配設された発光素子及び受光素子と、によって構成されている。そして、エンコーダ２５は、例えば、スリット円板がステッピングモータ２２の回転移動に伴って回転した際に、光の明暗に伴って受光素子が発生するパルス列から、ステッピングモータ２２の単位時間当たりの回転変位量を検出する。

尚、本実施形態に係るエンコーダ２５は、光学式のエンコーダでＢ相の出力波形がＡ相の出力波形に対して１／４周期ずれて出力するようになっている（以下、「Ａ相パルス」及び「Ｂ相パルス」とも称する）。

原点センサ２６ｂは、振動子ユニット２１の揺動位置(又は、ステッピングモータ２２の回転位置）が原点位置にあることを検出する。原点センサ２６ｂの構成は、任意であるが、原点センサ２６ｂとしては、例えば、磁気センサやフォトセンサが用いられる。尚、振動子ユニット２１の揺動位置の原点位置は、例えば、振動子ユニット２１の揺動位置が動作可能な角度範囲の中心位置に相当する位置である。

回転方向センサ２６ａは、ステッピングモータ２２の回転方向を検出するセンサであり、例えば、半円上のスリット板とフォトセンサで構成されている。尚、モータ制御部２４は、振動子ユニット２１の揺動位置の原点位置を検出する際、まず、回転方向センサ２６ａの検出信号に基づいて、ステッピングモータ２２が、左右のどちらに移動するかを判断した後、エンコーダ２５及び原点センサ２６ｂそれぞれの検出信号を参照して、振動子ユニット２１の揺動位置の原点位置を特定する。

位置データ生成部２７は、エンコーダ２５から出力される検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりを検出すると共に、モータ制御部２４から出力される駆動信号のマイクロステップの立ち上がり又は立ち下がりを検出する。そして、位置データ生成部２７は、ステッピングモータ２２回転時、エンコーダ２５から出力される検出信号のパルス間のタイミングを、モータ制御部２４から出力される駆動信号のマイクロステップ数を基準として補間することにより、エンコーダ２５の検出信号から得られる振動子ユニット２１の位置データを高分解能化した高分解能位置データを生成する。このとき、位置データ生成部２７は、例えば、直前の検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりが検出されてからの駆動信号のマイクロステップ数に基づいて、検出信号のパルス間のタイミングを補間する。

位置データ生成部２７は、エンコーダカウンタ２７ａ、位置データ変換部２７ｂ、マイクロステップカウンタ２７ｃ、及び、位置データ補間処理部２７ｄを有している。尚、位置データ生成部２７の動作の一例については、図５～図９を参照して後述する。

エンコーダカウンタ２７ａは、エンコーダ２５から出力される検出信号を取得して、ステッピングモータ２２の回転位置（即ち、振動子ユニット２１の揺動位置）を示すカウンタ値（以下、「エンコーダカウント値」と称する）を生成する。エンコーダカウンタ２７ａは、例えば、インクリメンタル形のカウンタであって、検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりを検出する度にアップカウントする。本実施形態に係るエンコーダカウンタ２７ａは、Ａ相パルス及びＢ相パルスそれぞれの立ち上がり及び立ち下がりを検出する度にアップカウントする構成となっている。

位置データ変換部２７ｂは、エンコーダカウンタ２７ａから出力されるカウント値を取得して、メモリ２８に格納された変換テーブル２８ａ（後述する図６を参照）を用いて、エンコーダカウンタ２７ａが示すカウント値を、高分解能位置データの目標分解能を基準とするカウント値（以下、「変換エンコーダカウント値」と称する）に変換する。

マイクロステップカウンタ２７ｃは、モータ制御部２４から出力される駆動信号を取得して、駆動信号のマイクロステップの立ち上がり又は立ち下がり毎にカウント処理を行う。本実施形態に係るマイクロステップカウンタ２７ｃは、駆動信号のマイクロステップ出力パルスの入力数を示すカウンタ値を生成する。マイクロステップカウンタ２７ｃは、例えば、インクリメンタル形のカウンタであって、駆動信号のマイクロステップ出力パルスの立ち上がりタイミングを検出する度にアップカウントする。

位置データ補間処理部２７ｄは、位置データ変換部２７ｂから出力されるカウント値、及び、マイクロステップカウンタ２７ｃから出力されるカウント値を取得して、これらに基づいて、高分解能位置データを生成する。このとき、位置データ補間処理部２７ｄは、位置データ変換部２７ｂから出力されるカウント値のカウント値間の値を、駆動信号のマイクロステップ数（ここでは、駆動信号のマイクロステップ出力パルス数）を基準として補間するように、高分解能位置データを生成する。換言すると、位置データ補間処理部２７ｄは、エンコーダ２５の検出信号のパルスから検出可能な回転位置については、位置データ変換部２７ｂから出力されるカウント値をそのまま用いて、高分解能位置データを生成する。一方、エンコーダ２５の検出信号のパルスからは検出不可能な回転位置については、モータ制御部２４から出力される駆動信号のマイクロステップ数（即ち、マイクロステップカウンタ２７ｃから出力されるカウント値）から、高分解能位置データを生成する。

より詳細には、位置データ補間処理部２７ｄは、高分解能位置データを表すカウント値（以下、「位置データカウント値」と称する）を生成する位置データカウンタ２７ｄａを有している。そして、位置データ補間処理部２７ｄは、駆動信号のマイクロステップ数が所定数に達するに伴って、位置データカウンタ２７ｄａにカウントアップさせると共に、位置データ変換部２７ｂが変換エンコーダカウント値をカウントアップさせるに伴って、当該変換エンコーダカウント値を位置データカウンタ２７ｄａのカウント値に上書き更新する。

換言すると、位置データ補間処理部２７ｄは、エンコーダ２５の検出信号を、振動子ユニット２１の位置を特定するための真値として用い、駆動信号のマイクロステップ出力パルス数を、エンコーダの検出信号から得られない分解能の値を補間するためのみに参照する。

尚、位置データ補間処理部２７ｄは、かかる動作を実現するため、駆動信号のマイクロステップ出力パルスの立ち上がり又は立ち下がりが検出された際、メモリ２８に格納されたカウント処理設定テーブル２８ｂ（後述する図７を参照）を参照して、検出された立ち上がり又は立ち下がりタイミングが位置データカウント値をカウントアップさせるタイミングに該当するか否かを判定する構成となっている。そして、位置データ補間処理部２７ｄは、検出された立ち上がり又は立ち下がりタイミングが位置データカウント値をカウントアップさせるタイミングに該当する場合、位置データカウント値をカウントアップさせ、検出された立ち上がり又は立ち下がりタイミングが位置データカウント値をカウントアップさせるタイミングに該当しない場合、位置データカウント値をカウントアップさせない。

又、位置データ補間処理部２７ｄは、例えば、ステッピングモータ２２の原点位置が位置データカウント値「０」となるように、位置データカウンタ２７ｄａを制御している。そして、位置データ補間処理部２７ｄは、位置データカウンタ２７ｄａに対して、ステッピングモータ２２が正方向側に回転している場合には、プラスの位置データカウント値として、ステッピングモータ２２の回転位置を表現し、ステッピングモータ２２が負方向側に回転している場合には、マイナスの位置データカウント値として、ステッピングモータ２２の回転位置を表現している。

尚、位置データ補間処理部２７ｄのかかる処理は、ステッピングモータ２２回転時における、モータ制御部２４から出力される駆動信号と、エンコーダ２５の検出信号との同期性に着目したものである。モータ制御部２４から出力される駆動信号の単位時間当たりのマイクロステップ数（即ち、マイクロステップ出力パルスのパルス数）は、典型的には、エンコーダ２５の検出信号の単位時間当たりのパルス数よりも多い。そして、ステッピングモータ２２の回転運動は、モータ制御部２４から出力される駆動信号に依拠するため、駆動信号のマイクロステップ出力パルスのパルス列と、エンコーダ２５の検出信号のパルス列とは、通常、同期に近い状態となっている。それ故、エンコーダ２５の検出信号のパルス間に含まれる駆動信号のマイクロステップ出力パルス数を、エンコーダカウンタ２７ａのカウント値間の補間に用いることで、実質的に、エンコーダ２５の検出分解能よりも高分解能な振動子ユニット２１の位置データを生成することが可能となる。

尚、位置データ生成部２７は、所定時間の間、エンコーダ２５の検出信号のパルス入力がない場合、エラー信号を生成してもよい。これによって、ステッピングモータ２２の異常を検出することが可能となる。

メモリ２８は、変換テーブル２８ａ、及び、カウント処理設定テーブル２８ｂを記憶する。

変換テーブル２８ａは、エンコーダカウンタ２７ａが示すエンコーダカウント値を、高分解能位置データの目標分解能を基準とするカウント値に変換するためのテーブルデータである（後述する図６を参照）。例えば、高分解能位置データの目標分解能がエンコーダ２５の実際の検出分解能の２倍である場合には、変換テーブル２８ａには、エンコーダカウント値「１」を「２」に変換し、エンコーダカウント値「２」を「４」に変換し、エンコーダカウント値「３」を「６」に変換するようにテーブルデータが記憶される。そうすることで、「０」、「２」、「４」、「６」それぞれの間のカウント値（ここでは、１、３、５）を、駆動信号のマイクロステップ出力パルス数を基準として、補間することが可能となる。

尚、変換テーブル２８ａは、ユーザ又は本体１の制御部１１から、高分解能位置データの目標分解能が指定される度に、エンコーダ２５の検出分解能と目標分解能とに基づいて、設定されてもよい。

カウント処理設定テーブル２８ｂは、位置データカウント値をカウントアップ又はカウントダウンさせるタイミングを規定するテーブルデータである（後述する図７を参照）。カウント処理設定テーブル２８ｂには、例えば、位置データカウント値と、当該位置データカウント値をカウントアップさせる条件（以下、「位置データカウンタ２７ｄａのカウントアップ条件」と総称する）と、が関連付けて記憶されている。

位置データカウンタ２７ｄａのカウントアップ条件は、好ましくは、直前の検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりが検出されてからの駆動信号のマイクロステップ数を基準に設定されている。即ち、カウント処理設定テーブル２８ｂは、エンコーダ２５の検出信号（即ち、エンコーダカウント値）をステッピングモータ２２の回転位置の真値として用いたときに、エンコーダ２５の検出信号から得られない分解能の回転位置を駆動信号のマイクロステップ出力パルスからどのように補間するかを規定する。

尚、位置データカウンタ２７ｄａのカウントアップ条件は、ステッピングモータ２２の単位回転変位量当たりにエンコーダ２５から出力される検出信号のパルス数、ステッピングモータ２２を単位回転角度回転させるためにモータ制御部２４から出力される駆動信号のマイクロステップ出力パルス数、及び、エンコーダカウント値を高分解能化する際の目標分解能に基づいて設定される。

尚、モータ制御部２４及び位置データ生成部２７は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等で構成されたデジタル演算回路によって実現されてもよいし、これらの一部又は全部は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、又は、ＧＰＧＰＵ（General-Purpose Graphics Processing Units）等がプログラムに従って演算処理することによって実現されてもよい。

［位置データ生成部の動作例］
図５は、位置データ生成部２７による位置データの生成処理の一例について、説明する図である。図５には、エンコーダ２５から出力される検出信号、及びモータ制御部２４から出力される駆動信号のタイムチャートを示すと共に、これらにより生成されるエンコーダカウント値、マイクロステップカウント値、変換エンコーダカウント値、及び、位置データカウント値のタイムチャートを示している。

図５では、４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダ２５の検出信号から、５００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合の例を示している。ここでは、エンコーダ２５の検出信号として、Ａ相パルス及びＢ相パルスを用いているため、４００パルス／回転の検出分解能は、回転角度０．２２５°（＝３６０°／（４００×４））単位の検出分解能に相当し、５００パルス／回転相当の検出分解能は、回転角度０．１８°（＝３６０°／（５００×４））単位の検出分解能に相当する。又、ここでは、駆動信号のマイクロステップは、ステッピングモータ２２の回転角度では０．０４５°単位となっており、エンコーダカウンタ２７ａが１カウントする間に、駆動信号のマイクロステップ出力パルスが５パルス存在する場合を想定している。

この場合、高分解能位置データの目標分解能を実現するためには、位置データ生成部２７は、ステッピングモータ２２回転時、回転位置０．１８°、０．３６°、０．５４°、０．７２°、０．９°・・・を検出する必要がある。しかしながら、エンコーダ２５の検出信号のパルスからは、０．２２５°の整数倍の回転位置（例えば、０°、０．９°、１．８°）については、検出可能であるが、０．２２５°の整数倍に該当しない回転位置（例えば、０．１８°、０．３６°、０．５４°、０．７２°）については、検出不可能である。そこで、位置データ生成部２７は、０．２２５°の整数倍に該当しない回転位置については、駆動信号のマイクロステップ出力パルス数を利用して、検出する。

図６は、４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダ２５の検出信号から、５００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合の変換テーブル２８ａの一例を示す図である。

図６の変換テーブル２８ａには、エンコーダカウント値を１．２５倍（＝５００パルス／回転÷４００パルス／回転）し、小数点以下を切り捨てた値が、変換エンコーダカウント値として設定されている。尚、図６では、エンコーダカウント値が「０」の場合が、ステッピングモータ２２（振動子ユニット２１）が原点位置に存在する場合に相当する。

ここで、エンコーダカウント値が４の倍数（即ち、変換エンコーダカウント値が５の倍数）のときには、変換エンコーダカウント値は、ステッピングモータ２２の実際の回転位置と一致する真値となるが、エンコーダカウント値が４の倍数以外のときには、変換エンコーダカウント値は、ステッピングモータ２２の実際の回転位置と一致する真値とはならない。具体的には、エンコーダカウント値が４の倍数以外のときの変換エンコーダカウント値は、目標分解能を基準としたとき、小数点以下を切り捨てた分だけ、ステッピングモータ２２の実際の回転位置よりも小さい回転位置を示すことになる。そのため、位置データ生成部２７は、エンコーダカウント値が４の倍数以外のときのステッピングモータ２２の回転位置については、駆動信号のマイクロステップ出力パルス数を基準として特定する。

図７は、４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダ２５の検出信号から、５００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合のカウント処理設定テーブル２８ｂの一例を示す図である。

図７のカウント処理設定テーブル２８ｂには、位置データカウント値が５の倍数となるタイミングを一周期として、位置データカウント値が５ｍ（ｍは整数を表す。以下同じ）、５ｍ＋１、５ｍ＋２、５ｍ＋３、及び、５ｍ＋４それぞれのときにおける、位置データカウント値をカウントアップさせる条件が設定されている。位置データカウント値が５の倍数となるタイミングは、エンコーダカウント値が４の倍数となるタイミングであり、変換エンコーダカウント値が示すカウント値が、高分解能位置データの目標分解能において、真値を示すタイミングに相当する。

換言すると、図７のカウント処理設定テーブル２８ｂには、例えば、ステッピングモータ２２の回転位置が０．１８°、０．３６°、０．５４°、０．７２°・・・のように、エンコーダ２５の検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりタイミングからは検出できない回転位置を、駆動信号のマイクロステップ出力パルス数から検出するようにカウントアップ条件が設定されている。尚、図７のカウント処理設定テーブル２８ｂには、検出精度を向上させる観点から、直前のエンコーダ２５の検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりタイミングからの、駆動信号のマイクロステップ出力パルスの入力パルス数を基準として、カウントアップ条件が設定されている。

例えば、位置データカウント値が５ｍ（ステッピングモータ２２の回転角度が０．１８°×５ｍ）のときには、直前の変換エンコーダカウント値（即ち、５ｍ）を反映させた後、ステッピングモータ２２が０．１８°回転したときに、位置データカウント値をカウントアップさせる必要がある。そのため、駆動信号のマイクロステップ出力パルスが４個入力されたときに（０．０４５°×４＝０．１８°）、位置データカウント値をカウントアップさせるように条件設定されている。

又、位置データカウント値が５ｍ＋１（ステッピングモータ２２の回転角度が０．１８°×（５ｍ＋１））のときには、直前の変換エンコーダカウント値（即ち、５ｍ＋１）を反映させた後、変換エンコーダカウント値を算出した際に切り捨てた分（ここでは、小数点以下の０．２５）だけ、位置データカウント値が５ｍのときよりも早くカウントアップする必要がある。そのため、直前の変換エンコーダカウント値を反映させた後、ステッピングモータ２２が０．１３５回転したときに、位置データカウント値をカウントアップさせるべく、駆動信号のマイクロステップ出力パルスが３個入力されたときに（０．０４５°×３＝０．１３５°）、位置データカウント値をカウントアップさせるように条件設定されている。

又、位置データカウント値が５ｍ＋２（ステッピングモータ２２の回転角度が０．１８°×（５ｍ＋２））のときには、直前の変換エンコーダカウント値を反映させた後、駆動信号のマイクロステップ出力パルスが２個入力されたときに（０．０４５°×２＝０．０９°）、位置データカウント値をカウントアップさせる。

又、位置データカウント値が５ｍ＋３（ステッピングモータ２２の回転角度が０．１８°×（５ｍ＋３））のときには、直前の変換エンコーダカウント値を反映させた後、駆動信号のマイクロステップ出力パルスが１個入力されたときに（０．０４５°×１＝０．０４５°）、位置データカウント値をカウントアップさせる。

又、位置データカウント値が５ｍ＋４（ステッピングモータ２２の回転角度が０．１８°×（５ｍ＋４））のときには、エンコーダ２５の検出信号のパルスが入力されるタイミングが、高分解能位置データの目標分解能のタイミングと一致するため、エンコーダ２５の検出信号のパルスが入力されたときに、変換エンコーダカウント値を、そのまま位置データカウント値に反映させる。

図５の信号処理は、図６の変換テーブル２８ａ、及び図７のカウント処理設定テーブル２８ｂに基づいて実行されている。図５では、４００パルス／回転のエンコーダのエンコーダカウント値は、カウントアップされる毎に、５００パルス／回転相当のカウント値に変換されていることが分かる。そして、この変換エンコーダカウント値は、逐次、位置データカウンタ２７ｄａのカウント値に反映されている。又、位置データカウンタ２７ｄａのカウント値は、カウント処理設定テーブル２８ｂに従って、直前の変換エンコーダカウント値が反映された後、駆動信号のマイクロステップ出力パルスが所定数入力される毎に、カウントアップされている。

図８、図９は、位置データ変換部２７ｂ及び位置データ補間処理部２７ｄによる高分解能位置データの生成処理の一例を示すフローチャートである。図８、図９のフローチャートの処理は、所定の時間間隔で、位置データ補間処理部２７ｄがコンピュータプログラムに従って実行する処理である。尚、図８のフローチャートの処理と図９のフローチャートの処理とは、単一のプロセッサにて時分割で実行されてもよいし、複数のプロセッサにてパラレルに実行されてもよい。

まず、図８のフローチャートの処理について、説明する。

ステップＳ１１において、位置データ変換部２７ｂは、エンコーダカウンタ２７ａのカウントアップタイミングか否かを判定する。そして、位置データ変換部２７ｂは、エンコーダカウンタ２７ａのカウントアップタイミングである場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に処理を進め、エンコーダカウンタ２７ａのカウントアップタイミングではない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、特に処理を実行することなく、図８のフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ１２において、位置データ変換部２７ｂは、エンコーダカウンタ２７ａのカウント値を、変換テーブル２８ａを用いて変換する。

ステップＳ１３において、位置データ変換部２７ｂは、ステップＳ１２にて変換されたエンコーダカウント値を、位置データ補間処理部２７ｄに出力する。そして、位置データ補間処理部２７ｄは、位置データ変換部２７ｂから出力されるエンコーダカウント値がカウントアップされる毎に、当該エンコーダカウント値（変換エンコーダカウント値）を位置データカウンタ２７ｄａのカウント値に上書きする。

位置データ補間処理部２７ｄは、図８のフローチャートの処理を、典型的には、マイクロステップ出力の単位マイクロステップの時間幅よりも短い時間間隔（例えば、２５ｎｓｅｃ間隔）で、実行する。

次に、図９のフローチャートの処理について、説明する。

ステップＳ２１において、位置データ補間処理部２７ｄは、マイクロステップカウンタ２７ｃのカウントアップタイミングか否かを判定する。そして、位置データ補間処理部２７ｄは、マイクロステップカウンタ２７ｃのカウントアップタイミングである場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２に処理を進め、マイクロステップカウンタ２７ｃのカウントアップタイミングではない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、特に処理を実行することなく、図９のフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ２２において、位置データ補間処理部２７ｄは、カウント処理設定テーブル２８ｂを参照して、位置データカウンタ２７ｄａをカウントアップするタイミングか否かを判定する。そして、位置データ補間処理部２７ｄは、位置データカウンタ２７ｄａをカウントアップするタイミングである場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ２３に処理を進め、位置データカウンタ２７ｄａをカウントアップするタイミングではない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、特に処理を実行することなく、図９のフローチャートの処理を終了する。

ステップＳ２３において、位置データ補間処理部２７ｄは、位置データカウンタ２７ｄａのカウント値をカウントアップする。そして、位置データ補間処理部２７ｄは、位置データカウンタ２７ｄａのカウント値を本体１の制御部１１に対して出力する。

位置データ補間処理部２７ｄは、図９のフローチャートの処理を、典型的には、マイクロステップ出力の単位マイクロステップの時間幅よりも短い時間間隔（例えば、２５ｎｓｅｃ間隔）で、実行する。

尚、上記では、ステッピングモータ２２が原点位置に対して正方向側に回転している場合における高分解能位置データの生成処理について説明したが、ステッピングモータ２２が原点位置に対して負方向側に回転している場合における高分解能位置データの生成処理も同様である。ステッピングモータ２２が原点位置に対して負方向側に回転している場合には、位置データ補間処理部２７ｄは、例えば、マイナスの位置データカウント値として、ステッピングモータ２２の回転位置を表現する。

［効果］
以上のように、本実施形態に係る超音波診断装置Ａによれば、エンコーダ２５の検出分解能自体を高分解能化することなく（即ち、小型のエンコーダを用いながら）、エンコーダ２５の検出分解能よりも高分解能な振動子ユニット２１の位置データを取得することが可能である。これによって、例えば、振動子ユニット２１の揺動位置をより高精度に把握することが可能となり、より高精細な超音波画像を生成することが可能となる。

特に、本実施形態に係る超音波診断装置Ａは、共に現時点のステッピングモータ２２の回転挙動を示す、エンコーダ２５の検出信号と、モータ制御部２４から出力される駆動信号と、を用いて振動子ユニット２１の揺動位置を特定するため、ステッピングモータ２２が加減速しているときであっても、高精度に、振動子ユニット２１の揺動位置を特定することができる。

又、特に、本実施形態に係る超音波診断装置Ａにおいては、直前のエンコーダ２５の検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりが検出されてからの駆動信号のマイクロステップ数に基づいて、検出信号のパルス間のタイミングを補間する。つまり、本実施形態に係る超音波診断装置Ａにおいては、エンコーダ２５の検出信号を、ステッピングモータ２２の回転位置（即ち、振動子ユニット２１の位置）を特定するための真値として用い、モータ制御部２４から出力される駆動信号のマイクロステップ出力パルス数を、エンコーダ２５の検出信号から得られない分解能の値（即ち、振動子ユニット２１の位置）を補間するためのみに参照する。これによって、振動子ユニット２１の回転負荷の増大等に伴って、駆動信号に遅延が生じた場合にも、適切に、ステッピングモータ２２の回転位置を捉えることが可能となる。

又、特に、本実施形態に係る超音波診断装置Ａにおいては、カウント処理設定テーブル２８ｂを用いて、位置データカウンタ２７ｄａのカウント値に応じたカウントアップ処理を実行する。これによって、ステッピングモータ２２の機械角（即ち、ステップ角）とエンコーダ２５のスリット間隔との関係に規制されることなく、本発明を適用することが可能となる。つまり、これによって、超音波プローブ２に内蔵されたステッピングモータ２２やエンコーダ２５の種類に依拠することなく、本発明を適用することが可能となるため、実用的観点から有用である。

（変形例１）
図１０は、位置データ生成部２７による位置データの生成処理の他の一例について、説明する図である。図１０では、４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダ２５の検出信号から、１０００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合の例を示している。尚、１０００パルス／回転相当の検出分解能は、回転角度０．０９°（＝３６０°／（１０００×４））単位の検出分解能に相当する。

図１１は、４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダ２５の検出信号から、１０００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合の変換テーブル２８ａの一例を示す図である。図１１の変換テーブル２８ａには、エンコーダカウント値を２．５倍（＝１０００パルス／回転÷４００パルス／回転）し、小数点以下を切り捨てた値が、変換エンコーダカウント値として設定されている。

図１２は、４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダ２５の検出信号から、１０００パルス／回転相当の高分解能位置データを生成する場合のカウント処理設定テーブル２８ｂの一例を示す図である。図１２のカウント処理設定テーブル２８ｂには、位置データカウント値が１０の倍数となるタイミングを一周期として、位置データカウント値が１０ｍ、１０ｍ＋１、１０ｍ＋２、１０ｍ＋３、１０ｍ＋４、１０ｍ＋５、１０ｍ＋６、１０ｍ＋７、１０ｍ＋８、及び１０ｍ＋９それぞれのときにおける、位置データカウント値をカウントアップ又はカウントダウンさせる条件が設定されている。

図１２のカウント処理設定テーブル２８ｂには、例えば、ステッピングモータ２２の回転位置が０．０９°、０．１８°、０．２７°、０．３６°、０．５４°、０．６３°、０．７２°、０．８１°・・・のように、エンコーダ２５の検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりタイミングからは検出できない回転位置については、駆動信号のマイクロステップ出力パルス数から検出するように条件が設定されている。

又、図１２のカウント処理設定テーブル２８ｂにおいても、検出精度を向上させる観点から、直前のエンコーダ２５の検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりタイミングからの、駆動信号のマイクロステップ出力パルスの入力パルス数を基準として、カウントアップ条件が設定されている。

このように、上記実施形態に係る超音波診断装置Ａによれば、変換テーブル２８ａ及びカウント処理設定テーブル２８ｂを変更するのみで、高分解能位置データの目標分解能を変更することが可能である。

（変形例２）
図１３は、変形例２に係る超音波診断装置Ａの構成を示す図である。

変形例２に係る超音波診断装置Ａは、駆動回路２３、モータ制御部２４、位置データ生成部２７、及び、メモリ２８が、超音波プローブ２の筐体内ではなく、超音波診断装置Ａの本体１の筐体内に収納されている点で、上記実施形態に係る超音波診断装置Ａと相違する。尚、各構成の機能は、上記実施形態で説明した機能と同一である。

変形例２に係る超音波診断装置Ａにおいては、超音波検査を実行する際、超音波診断装置本体１の内部で、信号処理を完結することが可能である。これによって、超音波診断装置本体１と超音波プローブ２との間でのデータ伝送の手間を省くことができる。又、これによって、超音波プローブ２を小型化することも可能である。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

上記実施形態では、４００パルス／回転の検出分解能を有するエンコーダ２５の検出信号から、高分解能位置データを生成する際の目標分解能として、５００パルス／回転相当及び１０００パルス／回転相当の二例を示した。高分解能位置データの目標分解能は、例えば、ステッピングモータ２２の単位回転変位量当たりにエンコーダ２５から出力される検出信号のパルス数と、ステッピングモータ２２を単位回転変位量だけ回転させるためにモータ制御部２４から出力される駆動信号のマイクロステップ出力パルスのパルス数と、に基づいて、設定されればよい。高分解能位置データの目標分解能は、例えば、当該目標分解能の回転角度単位が、駆動信号のマイクロステップ出力パルスの回転角度単位の整数倍であって、且つ、当該目標分解能の回転角度単位の１０単位以内毎に、エンコーダ２５にて検出可能な回転位置が出現する値であるのが好ましい。

又、上記実施形態では、位置データ生成部２７の一例として、エンコーダ２５の検出信号のパルスの立ち上がりが検出された際、エンコーダカウンタ２７ａから出力されるすべてのエンコーダカウント値を、位置データカウンタ２７ｄａに反映させる態様を示した。しかしながら、位置データ生成部２７は、エンコーダカウント値のうち、高分解能位置データの目標分解能を基準とするカウント値に変換しようとしたとき、端数を含むものについては、高分解能位置データに反映させない構成（即ち、位置データカウンタ２７ｄａに上書きしない）としてもよい。但し、かかる構成であっても、位置データ生成部２７は、エンコーダ２５の検出信号の直前のパルスの立ち上がりのタイミングを基準として、位置データカウンタ２７ｄａのカウントアップ条件を判断するのが好ましい。

又、上記実施形態では、カウント処理設定テーブル２８ｂの一例として、位置データカウント値と、当該位置データカウント値をカウントアップさせる条件と、が関連付けられたデータテーブルを示した。しかしながら、カウント処理設定テーブル２８ｂにおいては、位置データカウント値に代えて、現時点のエンコーダカウント値や現時点のエンコーダカウント値を変換した値を基準として、位置データカウント値をカウントアップさせる条件が設定されていてもよい。

又、上記実施形態では、超音波診断装置Ａに適用する超音波プローブ２の一例として、振動子ユニット２１を円弧状に揺動させる方式のプローブを示した。しかしながら、本発明に係る超音波診断装置Ａに適用する超音波プローブ２は、リニア揺動方式（振動子ユニットを直線的に平行に揺動させる方式）等、他の機械式の超音波プローブにも適用し得る。

又、上記実施形態では、エンコーダ２５の一例として、光学式エンコーダを用いた態様を示した。しかしながら、本発明において、エンコーダ２５は、磁気式又は機械式エンコーダであってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本開示に係る超音波診断装置によれば、エンコーダの検出分解能自体を変更することなく、振動子ユニットの位置情報を高分解能化することが可能である。

Ａ 超音波診断装置
１ 本体
１１ 制御部
１２ 画像処理部
１３ 操作入力部
１４ 表示部
１５ 送受信部
２ 超音波プローブ
２１ 振動子ユニット
２２ ステッピングモータ
２２ａ プーリー機構
２３ 駆動回路
２４ モータ制御部
２５ エンコーダ
２６ａ 回転方向センサ
２６ｂ 原点センサ
２７ 位置データ生成部
２７ａ エンコーダカウンタ
２７ｂ 位置データ変換部
２７ｃ マイクロステップカウンタ
２７ｄ 位置データ補間処理部
２７ｄａ 位置データカウンタ
２８ メモリ
２８ａ 変換テーブル
２８ｂ カウント処理設定テーブル

Claims (9)

1. 超音波プローブを用いて、被検体の超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
   前記超音波プローブ内に配設され、超音波の送受信を行う振動子ユニットと、
   前記超音波プローブ内に配設され、前記振動子ユニットを移動させるステッピングモータと、
   前記ステッピングモータに対して、マイクロステップ駆動方式の駆動信号を送出するモータ制御部と、
   前記超音波プローブ内に配設され、前記ステッピングモータの回転運動を検出し、前記ステッピングモータの単位時間当たりの回転変位量に応じたパルス列状の検出信号を発生するエンコーダと、
   前記ステッピングモータ回転時、前記検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりを検出すると共に、前記駆動信号のマイクロステップの立ち上がり又は立ち下がりを検出し、前記検出信号のパルス間のタイミングを、前記駆動信号のマイクロステップ数を基準として補間することにより、前記検出信号から得られる前記振動子ユニットの位置データを高分解能化した高分解能位置データを生成する位置データ生成部と、
   を備え、
   前記位置データ生成部は、
   前記検出信号を入力とし、前記検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がり毎にカウント処理を行うエンコーダカウンタと、
   前記駆動信号を入力とし、前記駆動信号のマイクロステップの立ち上がり又は立ち下がり毎にカウント処理を行うマイクロステップカウンタと、
   所定の変換テーブルを参照して、前記エンコーダカウンタから出力されるエンコーダカウント値を前記高分解能位置データの目標分解能を基準とするカウント値に変換する位置データ変換部と、
   変換後の前記エンコーダカウント値と、前記マイクロステップカウンタから出力されるマイクロステップカウント値と、に基づいて、前記高分解能位置データを生成する位置データ補間処理部と、
   を有し、
   前記位置データ補間処理部は、
   前記高分解能位置データを表すカウント値を生成する位置データカウンタを有し、
   前記駆動信号のマイクロステップ数が所定数に達するに伴って、前記位置データカウンタにカウントアップ又はカウントダウンさせ、
   変換後の前記エンコーダカウント値のカウントアップ又はカウントダウンに伴って、変換後の前記エンコーダカウント値を、前記位置データカウンタのカウント値として上書き更新する、
   超音波診断装置。
2. 前記位置データ補間処理部は、
   前記駆動信号のマイクロステップの立ち上がり又は立ち下がりが検出された際、所定のカウント処理設定テーブルを参照して、検出された立ち上がり又は立ち下がりタイミングが前記位置データカウンタのカウント値をカウントアップ又はカウントダウンさせる所定のタイミングに該当するか否かを判定し、
   検出された立ち上がり又は立ち下がりタイミングが前記所定のタイミングに該当する場合、前記位置データカウンタのカウント値をカウントアップ又はカウントダウンさせ、
   検出された立ち上がり又は立ち下がりタイミングが前記所定のタイミングに該当しない場合、前記位置データカウンタのカウント値をカウントアップ又はカウントダウンさせない、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記位置データ生成部は、所定時間の間、前記検出信号のパルス入力がない場合、エラー信号を生成する、
   請求項１又は２のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
4. 前記振動子ユニットが取得する超音波エコーと、前記高分解能位置データと、に基づいて、前記超音波画像を生成する画像処理部を更に備える、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記超音波画像は、前記振動子ユニットが各回転位置のときに取得された前記被検体の断層画像を合成して構成された３Ｄ画像である、
   請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記超音波プローブは、前記振動子ユニットを、当該振動子ユニットの振動子の配列方向に直交する方向に往復移動可能に構成された４Ｄプローブである、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
7. 前記モータ制御部が、前記超音波プローブ内に配設されている、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記モータ制御部が、当該超音波診断装置の本体内に配設されている、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 被検体の超音波画像を生成する超音波診断装置の超音波プローブであって、
   超音波の送受信を行う振動子ユニットと、
   前記振動子ユニットを移動させるステッピングモータと、
   前記ステッピングモータに対して、マイクロステップ駆動方式の駆動信号を送出するモータ制御部と、
   前記ステッピングモータの回転運動を検出し、前記ステッピングモータの単位時間当たりの回転変位量に応じたパルス列状の検出信号を発生するエンコーダと、
   前記ステッピングモータ回転時、前記検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がりを検出すると共に、前記駆動信号のマイクロステップの立ち上がり又は立ち下がりを検出し、前記検出信号のパルス間のタイミングを、前記駆動信号のマイクロステップ数を基準として補間することにより、前記検出信号から得られる前記振動子ユニットの位置データを高分解能化した高分解能位置データを生成する位置データ生成部と、
   を備え、
   前記位置データ生成部は、
   前記検出信号を入力とし、前記検出信号のパルスの立ち上がり又は立ち下がり毎にカウント処理を行うエンコーダカウンタと、
   前記駆動信号を入力とし、前記駆動信号のマイクロステップの立ち上がり又は立ち下がり毎にカウント処理を行うマイクロステップカウンタと、
   所定の変換テーブルを参照して、前記エンコーダカウンタから出力されるエンコーダカウント値を前記高分解能位置データの目標分解能を基準とするカウント値に変換する位置データ変換部と、
   変換後の前記エンコーダカウント値と、前記マイクロステップカウンタから出力されるマイクロステップカウント値と、に基づいて、前記高分解能位置データを生成する位置データ補間処理部と、
   を有し、
   前記位置データ補間処理部は、
   前記高分解能位置データを表すカウント値を生成する位置データカウンタを有し、
   前記駆動信号のマイクロステップ数が所定数に達するに伴って、前記位置データカウンタにカウントアップ又はカウントダウンさせ、
   変換後の前記エンコーダカウント値のカウントアップ又はカウントダウンに伴って、変換後の前記エンコーダカウント値を、前記位置データカウンタのカウント値として上書き更新する、
   超音波プローブ。

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