JPH0414016B2 - - Google Patents
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- JPH0414016B2 JPH0414016B2 JP58186945A JP18694583A JPH0414016B2 JP H0414016 B2 JPH0414016 B2 JP H0414016B2 JP 58186945 A JP58186945 A JP 58186945A JP 18694583 A JP18694583 A JP 18694583A JP H0414016 B2 JPH0414016 B2 JP H0414016B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/35—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using mechanical steering of transducers or their beams
- G10K11/352—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using mechanical steering of transducers or their beams by moving the transducer
- G10K11/355—Arcuate movement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
- G01N29/0645—Display representation or displayed parameters, e.g. A-, B- or C-Scan
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02854—Length, thickness
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は超音波ビームを２次元的に走査し、
被検査物の断層像を得る超音波走査装置に関す
る。
被検査物の断層像を得る超音波走査装置に関す
る。
従来技術
超音波走査装置は１個の超音波送受器を機械的
に揺動させることにより走査を行うようになつて
いるため、連続的な走査が可能であり、また、コ
ストの面でも比較的経済的である。しかし、モー
タの連続的回転運動を機械的往復運動に変換する
ことにより機械的走査を実現しているため、従来
のものは、１ストロークの走査行程で超音波送受
器の動きが不等速となり、好ましくなかつた。
に揺動させることにより走査を行うようになつて
いるため、連続的な走査が可能であり、また、コ
ストの面でも比較的経済的である。しかし、モー
タの連続的回転運動を機械的往復運動に変換する
ことにより機械的走査を実現しているため、従来
のものは、１ストロークの走査行程で超音波送受
器の動きが不等速となり、好ましくなかつた。
モータの回転運動を往復の揺動運動に変換する
リンク機構の一例を示すと第１図ａ，ｂのようで
あり、ａを正面図とするとｂはその右側面図であ
る。ａにおいて側面で示されたモータ１の回転軸
に回転板２が連結され、この回転板２の外周の一
点に枢軸３を介して半円弧状のリンク４の頂部が
枢動自在に固定されており、半円弧状リンク４の
両端の内側には円板状の揺動板５が枢軸６ａ，６
ｂを介して枢支され、揺動板５は枢軸６ａ，６ｂ
に直交する枢軸８ａ，８ｂを介してフレーム７に
枢支されている。超音波送受器９は揺動板５に取
付けられる。従つて、モータ１の回転に応じて回
転板２が回転すると、リンク４がその枢軸３と他
の枢軸６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂとの仮想交点を中
心として円錐状に回転運動し、その端部（６ａ，
６ｂの箇所）が往復動し、これに伴ない揺動板５
が矢印の方向に揺動する。
リンク機構の一例を示すと第１図ａ，ｂのようで
あり、ａを正面図とするとｂはその右側面図であ
る。ａにおいて側面で示されたモータ１の回転軸
に回転板２が連結され、この回転板２の外周の一
点に枢軸３を介して半円弧状のリンク４の頂部が
枢動自在に固定されており、半円弧状リンク４の
両端の内側には円板状の揺動板５が枢軸６ａ，６
ｂを介して枢支され、揺動板５は枢軸６ａ，６ｂ
に直交する枢軸８ａ，８ｂを介してフレーム７に
枢支されている。超音波送受器９は揺動板５に取
付けられる。従つて、モータ１の回転に応じて回
転板２が回転すると、リンク４がその枢軸３と他
の枢軸６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂとの仮想交点を中
心として円錐状に回転運動し、その端部（６ａ，
６ｂの箇所）が往復動し、これに伴ない揺動板５
が矢印の方向に揺動する。
モータ１の回転に応じた回転板２の動きを作図
すると第２図ａの軌跡１０のようであり、これに
対応する揺動板５の動き即ち超音波送受器９の動
きを作図すると同図の軌跡１１のようである。こ
の超音波送受器９の揺動運動をモータ１の回転角
θ＝ωnｔの関数で作図すると第２図ｂのScのよ
うになり、ストロークの中心を０としたときの揺
動運動における移動量Scは概ね正弦関数に近似し
たものとなる。これに対応する超音波送受器９の
移動速度Vcを作図すると第２図ｂのVcのように
なり、概ね余弦関数に近似したものとなる。ここ
でωnはモータ１の回転角速度である。ｂでは角
度θと時間ｔの関係はリニアである。
すると第２図ａの軌跡１０のようであり、これに
対応する揺動板５の動き即ち超音波送受器９の動
きを作図すると同図の軌跡１１のようである。こ
の超音波送受器９の揺動運動をモータ１の回転角
θ＝ωnｔの関数で作図すると第２図ｂのScのよ
うになり、ストロークの中心を０としたときの揺
動運動における移動量Scは概ね正弦関数に近似し
たものとなる。これに対応する超音波送受器９の
移動速度Vcを作図すると第２図ｂのVcのように
なり、概ね余弦関数に近似したものとなる。ここ
でωnはモータ１の回転角速度である。ｂでは角
度θと時間ｔの関係はリニアである。
このように従来の機械的走査方式ではモータ１
が定速ωnで回転するので、変換された揺動運動
は余弦又は正弦関数の不等速特性を示し、ストロ
ークの中心（Sc＝０）付近では高速であるが、ス
トローク端に近づくにつれて徐々に低速となる。
このようなストローク運動をする超音波送受器に
対して走査タイミングは一定クロツクに従つて設
定されるので、ストローク中心付近では走査間隔
が粗くなり、ストローク端に近づくほど走査間隔
が密になる。超音波診断にとつてはストローク中
心付近が重要である。しかるに、上述のようにス
トローク中心に近づくほど粗になるという走査間
隔の不均一によつて、診断の実情にそぐわない走
査しか行えないという不都合があつた。
が定速ωnで回転するので、変換された揺動運動
は余弦又は正弦関数の不等速特性を示し、ストロ
ークの中心（Sc＝０）付近では高速であるが、ス
トローク端に近づくにつれて徐々に低速となる。
このようなストローク運動をする超音波送受器に
対して走査タイミングは一定クロツクに従つて設
定されるので、ストローク中心付近では走査間隔
が粗くなり、ストローク端に近づくほど走査間隔
が密になる。超音波診断にとつてはストローク中
心付近が重要である。しかるに、上述のようにス
トローク中心に近づくほど粗になるという走査間
隔の不均一によつて、診断の実情にそぐわない走
査しか行えないという不都合があつた。
発明の目的
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
機械的走査方式を採用する超音波走査装置におい
て、ストローク中心を略中心とするできるだけ広
い範囲でストローク速度（走査速度）ができるだ
け均一になるようにし、上述のような欠点を除去
することを目的とする。
機械的走査方式を採用する超音波走査装置におい
て、ストローク中心を略中心とするできるだけ広
い範囲でストローク速度（走査速度）ができるだ
け均一になるようにし、上述のような欠点を除去
することを目的とする。
発明の概要
この発明の超音波走査装置は、モータの回転に
伴う超音波送受器の往復運動の所定のストローク
範囲（好ましくはストローク中心を略中心とする
可及的広範囲）で該超音波送受器が所望の速度特
性で（例えばできるだけ均一の速度で）運動する
よう、該モータの速度をその回転位置に応じて可
変制御するようにしたことを特徴とするものであ
る。すなわち、モータの回転に応じた軌跡１０の
角速度ωx（第３図ａ参照）を回転角度θに関して
所定の特性で不等速とすることにより、超音波送
受器１１の揺動運動の軌跡１１の時間ｔ対移動量
Ｓの関数を例えば第３図ｂのように略三角波形状
とし、これによりストローク中心（Ｓ＝０）付近
のできるだけ広範囲でその移動速度Ｖを同図に示
すようにできるだけ均一にしようとするものであ
る。この発明は、できるだけ均一の速度にする制
御に限らず、例えば重要なストローク中心付近で
相対的に低速化して走査密度を上げるようにする
ことも可能である。
伴う超音波送受器の往復運動の所定のストローク
範囲（好ましくはストローク中心を略中心とする
可及的広範囲）で該超音波送受器が所望の速度特
性で（例えばできるだけ均一の速度で）運動する
よう、該モータの速度をその回転位置に応じて可
変制御するようにしたことを特徴とするものであ
る。すなわち、モータの回転に応じた軌跡１０の
角速度ωx（第３図ａ参照）を回転角度θに関して
所定の特性で不等速とすることにより、超音波送
受器１１の揺動運動の軌跡１１の時間ｔ対移動量
Ｓの関数を例えば第３図ｂのように略三角波形状
とし、これによりストローク中心（Ｓ＝０）付近
のできるだけ広範囲でその移動速度Ｖを同図に示
すようにできるだけ均一にしようとするものであ
る。この発明は、できるだけ均一の速度にする制
御に限らず、例えば重要なストローク中心付近で
相対的に低速化して走査密度を上げるようにする
ことも可能である。
実施例
第４図はこの発明に係る超音波走査装置の一実
施例の全体像を示すブロツク図であり、モータ１
は例えばサーボモータである。変換機構１２は、
モータ１の回転運動を超音波送受器９の往復運動
に変換して伝達する機構であり、例えば第１図と
同様に回転板２、半円弧状リンク４、揺動板５か
ら成り、超音波送受器９に揺動運動を行わせるも
のである。回転位置検出器１３はモータ１の回転
位置を検出するものであり、この回転位置検出デ
ータがモータ制御回路１４に与えられる。モータ
制御回路１４は、モータ１の駆動制御を行う回路
であり、モータ１の速度をその回転位置に応じて
所定の特性で可変制御するものである。このモー
タ１の不等速回転特性は、変換機構１２の変換特
性に従つて決定されるようになつており、結果的
に、モータ１の不等速回転運動が超音波送受器９
の往復揺動運動における所望の速度特性の運動例
えばストローク中心を略中心とするできるだけ広
範囲での可及的等速運動に変換されるようになつ
ている。超音波送受器９には所定のクロツクに従
つて走査タイミングパルスが一定時間間隔で与え
られるようになつており、この走査タイミングパ
ルスに従つて任意の走査位置（ストローク位置）
で超音波が発信される。上述のようにストローク
中心を略中心とする可及的広範囲では走査運動は
可及的等速とされるので、一定の走査タイミング
パルスに従つて設定される走査位置を略等間隔と
することができる。被診断対象たる患者の体内で
反射した超音波が送受器９で受信され、その受信
信号が画像処理装置１５に与えられる。画像処理
装置１５は、この受信信号を周知の手段により信
号処理する。この信号処理された受信信号は回転
位置検出器１３から与えられる位置検出データに
より、その走査線に対応して可視表示される。ま
た、この画像処理装置１５はしばしば、信号処理
された受信信号を走査線に対応させて、メモリに
一旦蓄積し、テレビジヨンフオーマツトで読み出
すデジタルスキヤンコンバータを備えている。
施例の全体像を示すブロツク図であり、モータ１
は例えばサーボモータである。変換機構１２は、
モータ１の回転運動を超音波送受器９の往復運動
に変換して伝達する機構であり、例えば第１図と
同様に回転板２、半円弧状リンク４、揺動板５か
ら成り、超音波送受器９に揺動運動を行わせるも
のである。回転位置検出器１３はモータ１の回転
位置を検出するものであり、この回転位置検出デ
ータがモータ制御回路１４に与えられる。モータ
制御回路１４は、モータ１の駆動制御を行う回路
であり、モータ１の速度をその回転位置に応じて
所定の特性で可変制御するものである。このモー
タ１の不等速回転特性は、変換機構１２の変換特
性に従つて決定されるようになつており、結果的
に、モータ１の不等速回転運動が超音波送受器９
の往復揺動運動における所望の速度特性の運動例
えばストローク中心を略中心とするできるだけ広
範囲での可及的等速運動に変換されるようになつ
ている。超音波送受器９には所定のクロツクに従
つて走査タイミングパルスが一定時間間隔で与え
られるようになつており、この走査タイミングパ
ルスに従つて任意の走査位置（ストローク位置）
で超音波が発信される。上述のようにストローク
中心を略中心とする可及的広範囲では走査運動は
可及的等速とされるので、一定の走査タイミング
パルスに従つて設定される走査位置を略等間隔と
することができる。被診断対象たる患者の体内で
反射した超音波が送受器９で受信され、その受信
信号が画像処理装置１５に与えられる。画像処理
装置１５は、この受信信号を周知の手段により信
号処理する。この信号処理された受信信号は回転
位置検出器１３から与えられる位置検出データに
より、その走査線に対応して可視表示される。ま
た、この画像処理装置１５はしばしば、信号処理
された受信信号を走査線に対応させて、メモリに
一旦蓄積し、テレビジヨンフオーマツトで読み出
すデジタルスキヤンコンバータを備えている。
モータ１の不等速回転特性は変換機構１２の変
換特性に応じて決定される。第１図に示すような
変換機構を用いた場合、モータ１の定常回転速度
ωnの２倍の角速度成分2ωnで周期的に該モータ
速度を偏倚させれば良い結果が得られることが確
められた。この点について以下説明する。
換特性に応じて決定される。第１図に示すような
変換機構を用いた場合、モータ１の定常回転速度
ωnの２倍の角速度成分2ωnで周期的に該モータ
速度を偏倚させれば良い結果が得られることが確
められた。この点について以下説明する。
第３図ａに示すように回転運動の軌跡１０の半
径をＲとし、変換機構１２の揺動中心と回転運動
中心との距離も同じくＲとする（これは必ずしも
同じである必要はなく、説明の簡単化のために同
じであるとする）。回転角度θに対応する揺動運
動の角度をθ1とする。このθ1は往復運動の軌跡１
１におけるストローク中心からの移動距離（スト
ローク位置）に対応している。回転角度θが角速
度ωnで等速変化しているとすると、つまりθ＝
ωnｔであるとすると、 tanθ1＝Rsinθ／Ｒ であり、 θ1＝tan-1（sinθ） …(1) なる関数で表現できる。これは第２図ｂのScのカ
ーブに相当する。
径をＲとし、変換機構１２の揺動中心と回転運動
中心との距離も同じくＲとする（これは必ずしも
同じである必要はなく、説明の簡単化のために同
じであるとする）。回転角度θに対応する揺動運
動の角度をθ1とする。このθ1は往復運動の軌跡１
１におけるストローク中心からの移動距離（スト
ローク位置）に対応している。回転角度θが角速
度ωnで等速変化しているとすると、つまりθ＝
ωnｔであるとすると、 tanθ1＝Rsinθ／Ｒ であり、 θ1＝tan-1（sinθ） …(1) なる関数で表現できる。これは第２図ｂのScのカ
ーブに相当する。
ここで、回転角度θが、任意の定常角速度ωn
をその２倍の角速度成分2ωnで周期的に偏倚させ
た下記のような不等速特性で運動すると、 θ＝ωnｔ−Ｋ sin2ωnｔ …(2) 前記(1)式は(2)式によつて次のように書替えられ
る。
をその２倍の角速度成分2ωnで周期的に偏倚させ
た下記のような不等速特性で運動すると、 θ＝ωnｔ−Ｋ sin2ωnｔ …(2) 前記(1)式は(2)式によつて次のように書替えられ
る。
θ1＝tan-1｛sin（ωnｔ−Ｋ sin2ωnｔ）｝ …(3)
ここでＫは速度偏倚成分2ωnｔの大きさを設定
する任意の係数である。上記(3)式は次のような近
似式で表わすことができる。
する任意の係数である。上記(3)式は次のような近
似式で表わすことができる。
θ1＝ａ sinωnｔ＋ｂ sin3ωnｔ
＋ｃ sin5ωnｔ＋ｄ sin7ωnｔ …(4)
ここで、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは速度偏倚成分
2ωnｔの係数Ｋの大きさに応じて特定の値をとる
ことが確かめられている。ところで、揺動運動の
変位置に対応するθ1が可及的広範囲で等速運動す
るようにするには、このθ1の運動が第３図ｂのＳ
のように三角波に近いものとなればよい。そこ
で、理想的なθ1の運動関数は三角波のフーリエ展
開式より θ1＝sinωnｔ−１／９sin3ωnｔ ＋１／25sin5ωnｔ− …(5) となればよいわけであるが、前記速度偏倚成分の
係数Ｋを適切に定めれば(4)式の各項の係数ａ，
ｂ，ｃ，ｄが(5)式の理想値にかなり近づくことが
確認できた。従つて、モータ１の回転角度θの運
動関数を、Ｋの値を０以外の適切な値に設定して
前記(2)式のような不等速運動とするのが好まし
い。(2)式を図示すると第５図のようであり、θと
ωnｔ関係がリニアではなく、モータ１の速度が
その回転角度θに応じて可変制御されていること
がわかる。
2ωnｔの係数Ｋの大きさに応じて特定の値をとる
ことが確かめられている。ところで、揺動運動の
変位置に対応するθ1が可及的広範囲で等速運動す
るようにするには、このθ1の運動が第３図ｂのＳ
のように三角波に近いものとなればよい。そこ
で、理想的なθ1の運動関数は三角波のフーリエ展
開式より θ1＝sinωnｔ−１／９sin3ωnｔ ＋１／25sin5ωnｔ− …(5) となればよいわけであるが、前記速度偏倚成分の
係数Ｋを適切に定めれば(4)式の各項の係数ａ，
ｂ，ｃ，ｄが(5)式の理想値にかなり近づくことが
確認できた。従つて、モータ１の回転角度θの運
動関数を、Ｋの値を０以外の適切な値に設定して
前記(2)式のような不等速運動とするのが好まし
い。(2)式を図示すると第５図のようであり、θと
ωnｔ関係がリニアではなく、モータ１の速度が
その回転角度θに応じて可変制御されていること
がわかる。
従つて、第４図のモータ制御回路１４において
前記(2)式を満足するような不等速制御を行えばよ
い。そのための不等速制御法には種々の方法が考
えられる。好ましい一例として、回転位置検出器
１３の検出特性（モータ１の実際の回転位置対回
転位置検出出力の特性）を前記(2)式を満すように
ノンリニアとする方法を次に提案する。
前記(2)式を満足するような不等速制御を行えばよ
い。そのための不等速制御法には種々の方法が考
えられる。好ましい一例として、回転位置検出器
１３の検出特性（モータ１の実際の回転位置対回
転位置検出出力の特性）を前記(2)式を満すように
ノンリニアとする方法を次に提案する。
回転位置検出器１３は第６図に示すような可変
磁気抵抗型のセンサ部２０と位相ずれ検出のため
のデータ変換部２１とを具えるものを用いる。こ
のような回転位置検出器は特開昭57−70406号で
公知であるが、以下簡単に説明する。
磁気抵抗型のセンサ部２０と位相ずれ検出のため
のデータ変換部２１とを具えるものを用いる。こ
のような回転位置検出器は特開昭57−70406号で
公知であるが、以下簡単に説明する。
第６図に示された位置検出器１３は、ロータ１
９の回転位置θに応じて基準交流信号sinωtまた
はcosωtを位相シフトした出力信号Ｙ＝sin（ωt−
θ）を生じる回転型のセンサ部２０と、この出力
信号Ｙを基準交流信号sinωtとの位相ずれ量θを
測定してこのθに対応するデイジタルのアブソリ
ユート回転位置データD〓を求める変換部２１と
を含んでいる。センサ部２０は、複数の極Ａ〜Ｄ
が円周方向に所定間隔（一例として90度）で設け
られたステータ２２と、各極Ａ〜Ｄによつて囲ま
れたステータ空間内に挿入されたロータ（可動鉄
心）１９とを具えている。ロータ１９は、回転角
度に応じて各極Ａ〜Ｄのリラクタンスを変化させ
る形状を成しており、一例として偏心円筒形であ
る。ステータ２２の各極Ａ〜Ｄには１次コイル１
Ａ〜１Ｄ及び２次コイル２Ａ〜２Ｄが夫々巻回さ
れている。半径方向で対向する２つの極ＡとＣは
差動的に動作するようにコイルが巻かれ、かつ差
動的なリラクタンス変化が生じるようになつてい
る。もう一方の極Ｂ，Ｄの対も同様である。一方
の極付Ａ，Ｃの１次コイル１Ａ，１Ｃは正弦信号
sinωtで励磁され、他方の極対Ｂ，Ｄの１次コイ
ル１Ｂ，１Ｄは余弦信号によつて励磁される。そ
の結果、２次コイル２Ａ〜２Ｄの合成出力Ｙとし
て、基準信号sinωt（またはcosωt）をロータ１９
の回転角度θに応じた角度だけ位相シフトした信
号Ｙ＝sin（ωt−θ）が得られるようにすることが
できる。尚、ロータ１９が或る速度で回転してい
る場合はθはθ（ｔ）によつて表現されうる。つ
まり、θが時々刻々と変化する。
９の回転位置θに応じて基準交流信号sinωtまた
はcosωtを位相シフトした出力信号Ｙ＝sin（ωt−
θ）を生じる回転型のセンサ部２０と、この出力
信号Ｙを基準交流信号sinωtとの位相ずれ量θを
測定してこのθに対応するデイジタルのアブソリ
ユート回転位置データD〓を求める変換部２１と
を含んでいる。センサ部２０は、複数の極Ａ〜Ｄ
が円周方向に所定間隔（一例として90度）で設け
られたステータ２２と、各極Ａ〜Ｄによつて囲ま
れたステータ空間内に挿入されたロータ（可動鉄
心）１９とを具えている。ロータ１９は、回転角
度に応じて各極Ａ〜Ｄのリラクタンスを変化させ
る形状を成しており、一例として偏心円筒形であ
る。ステータ２２の各極Ａ〜Ｄには１次コイル１
Ａ〜１Ｄ及び２次コイル２Ａ〜２Ｄが夫々巻回さ
れている。半径方向で対向する２つの極ＡとＣは
差動的に動作するようにコイルが巻かれ、かつ差
動的なリラクタンス変化が生じるようになつてい
る。もう一方の極Ｂ，Ｄの対も同様である。一方
の極付Ａ，Ｃの１次コイル１Ａ，１Ｃは正弦信号
sinωtで励磁され、他方の極対Ｂ，Ｄの１次コイ
ル１Ｂ，１Ｄは余弦信号によつて励磁される。そ
の結果、２次コイル２Ａ〜２Ｄの合成出力Ｙとし
て、基準信号sinωt（またはcosωt）をロータ１９
の回転角度θに応じた角度だけ位相シフトした信
号Ｙ＝sin（ωt−θ）が得られるようにすることが
できる。尚、ロータ１９が或る速度で回転してい
る場合はθはθ（ｔ）によつて表現されうる。つ
まり、θが時々刻々と変化する。
変換部２１においては、所定の高速クロツクパ
ルスCPをカウンタ２３でカウントし、このカウ
ンタ２３の出力にもとづきサイン・コサイン発生
回路２４で正弦信号sinωtと余弦信号cosωtを
夫々発生し、これを前述の通り、１次コイル１
Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄに夫々印加する。２次コイ
ル２Ａ〜２Ｄの出力信号Ｙ＝sin（ωt−θ）はゼロ
クロス検出回路２５に与えられ、この信号Ｙの電
気位相角ゼロのタイミングに同期してパルスＬが
出力される。この回路２５の出力パルスＬはラツ
チ回路２６のラツチパルスとして使用される。ラ
ツチ回路２６は回路２５から与えられたパルスＬ
の立上りに応じてカウンタ２３のカウント出力を
ラツチする。カウンタ２３のカウント値が１巡す
る期間と正弦信号sinωtの１周期とを同期させる
ことができ、そうすると、ラツチ回路２６には基
準交流信号sinωtとセンサ部出力信号Ｙ＝sin（ωt
−θ）との位相差θに対応するカウント値がラツ
チされることになり、これが位置データD〓とし
て出力される。尚、ラツチパルスＬは走査タイミ
ングパルスとして超音波送受器９（第４図）で利
用することもできる。
ルスCPをカウンタ２３でカウントし、このカウ
ンタ２３の出力にもとづきサイン・コサイン発生
回路２４で正弦信号sinωtと余弦信号cosωtを
夫々発生し、これを前述の通り、１次コイル１
Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄに夫々印加する。２次コイ
ル２Ａ〜２Ｄの出力信号Ｙ＝sin（ωt−θ）はゼロ
クロス検出回路２５に与えられ、この信号Ｙの電
気位相角ゼロのタイミングに同期してパルスＬが
出力される。この回路２５の出力パルスＬはラツ
チ回路２６のラツチパルスとして使用される。ラ
ツチ回路２６は回路２５から与えられたパルスＬ
の立上りに応じてカウンタ２３のカウント出力を
ラツチする。カウンタ２３のカウント値が１巡す
る期間と正弦信号sinωtの１周期とを同期させる
ことができ、そうすると、ラツチ回路２６には基
準交流信号sinωtとセンサ部出力信号Ｙ＝sin（ωt
−θ）との位相差θに対応するカウント値がラツ
チされることになり、これが位置データD〓とし
て出力される。尚、ラツチパルスＬは走査タイミ
ングパルスとして超音波送受器９（第４図）で利
用することもできる。
上述のような位相シフト型の回転位置検出器１
３において、通常は、１次側の２つの基準交流信
号sinωt，cosωtの振幅を等しくすることにより
機械的回転位置θに対してリニアな特性の電気的
位相ずれθを生ぜしめるようにしているが、１次
交流信号sinωt，cosωtの振幅を異ならせるだけ
で容易に機械的回転位置θに対してノンリニアな
特性の電気的位相ずれθを生ぜしめることができ
ることが判明している。すなわち、１次交流信号
sinωt，cosωtの振幅が異なれば、真の機械的回
転位置θに対して△θなる誤差をもつ電気的位相
ずれが出力信号Ｙに生じ、この誤差△θは△θ＝
Ksin2θなる特性を持つことが判明している。係
数Ｋの絶対値は１次交流信号sinωt，cosωtの振
幅差異が大きくなるほど大きくなり、例えば振幅
差量の比率が１％の場合約0.3度、２％の場合約
0.5度、３％の場合約0.9度程度の角度に相当す
る。このように、１次交流信号sinωt，cosωtの
振幅を異ならせることにより、結局、次のような
関係で、実際のモータ１の回転角度θに対してノ
ンリニアな特性を示すアブソリユート回転位置検
出データD〓が得られる。
３において、通常は、１次側の２つの基準交流信
号sinωt，cosωtの振幅を等しくすることにより
機械的回転位置θに対してリニアな特性の電気的
位相ずれθを生ぜしめるようにしているが、１次
交流信号sinωt，cosωtの振幅を異ならせるだけ
で容易に機械的回転位置θに対してノンリニアな
特性の電気的位相ずれθを生ぜしめることができ
ることが判明している。すなわち、１次交流信号
sinωt，cosωtの振幅が異なれば、真の機械的回
転位置θに対して△θなる誤差をもつ電気的位相
ずれが出力信号Ｙに生じ、この誤差△θは△θ＝
Ksin2θなる特性を持つことが判明している。係
数Ｋの絶対値は１次交流信号sinωt，cosωtの振
幅差異が大きくなるほど大きくなり、例えば振幅
差量の比率が１％の場合約0.3度、２％の場合約
0.5度、３％の場合約0.9度程度の角度に相当す
る。このように、１次交流信号sinωt，cosωtの
振幅を異ならせることにより、結局、次のような
関係で、実際のモータ１の回転角度θに対してノ
ンリニアな特性を示すアブソリユート回転位置検
出データD〓が得られる。
D〓∝θ＋Ksin2θ …(6)
この特性を図示すると第７図の実線のようにな
る。
る。
このようにノンリニアな検出特性を示す回転位
置検出器１３を用いてモータ制御回路１４を第８
図のように構成する。２７は速度検出回路であ
り、回転位置検出器１３からの位置検出データ
D〓の所定単位時間当りの変化分（微分値）を演
算することにより速度検出データωfを求める。
２８はサーボアンプであり、所望の定常回転速度
ωnを指示するアナログ速度設定信号Ｖ（ωn）と
速度検出データωfをＤ／Ａ変換器２９でアナロ
グ変換した速度検出信号Ｖ（ωf）との偏差を偏差
入力部３０で求め、この偏差に応じた駆動信号を
モータ１に与える。
置検出器１３を用いてモータ制御回路１４を第８
図のように構成する。２７は速度検出回路であ
り、回転位置検出器１３からの位置検出データ
D〓の所定単位時間当りの変化分（微分値）を演
算することにより速度検出データωfを求める。
２８はサーボアンプであり、所望の定常回転速度
ωnを指示するアナログ速度設定信号Ｖ（ωn）と
速度検出データωfをＤ／Ａ変換器２９でアナロ
グ変換した速度検出信号Ｖ（ωf）との偏差を偏差
入力部３０で求め、この偏差に応じた駆動信号を
モータ１に与える。
サーボループではＶ（ωn）＝Ｖ（ωf）となるよう
モータ１の回転運動を制御する。しかし、ωfは
D〓∝θ＋Ksin2θなる関係によつて定まる為の速
度検出データであるため、サーボループが安定し
ているときモータ１は設定速度ωnで等速運動し
ているわけではなく、実際は上記関係によつて規
定される不等速運動をしている。つまり、回転位
置検出データD〓はωn＝ωfが成立するとき第９図
に示すようにD〓∝ωnｔなる関係で見かけ上等速
変化しているが、真の回転位置θは第１０図のよ
うに「θ＝ωnｔ−Ksin2ωnｔ」に概ね相当する
不等速運動を行う。この不等速運動は前記(2)式に
相当し、(6)式のようなノンリニアな検出特性を持
つ回転位置検出器１３を用いて第８図のように構
成すれば所期の目的が達成できることが判かる。
尚、回転位置検出器１３の検出特性をノンリニア
にするには、１次交流信号sinωt，cosωtの振幅
を異ならせることのみならず、両信号の位相差を
90度より幾分偏倚させることによつても可能であ
る。
モータ１の回転運動を制御する。しかし、ωfは
D〓∝θ＋Ksin2θなる関係によつて定まる為の速
度検出データであるため、サーボループが安定し
ているときモータ１は設定速度ωnで等速運動し
ているわけではなく、実際は上記関係によつて規
定される不等速運動をしている。つまり、回転位
置検出データD〓はωn＝ωfが成立するとき第９図
に示すようにD〓∝ωnｔなる関係で見かけ上等速
変化しているが、真の回転位置θは第１０図のよ
うに「θ＝ωnｔ−Ksin2ωnｔ」に概ね相当する
不等速運動を行う。この不等速運動は前記(2)式に
相当し、(6)式のようなノンリニアな検出特性を持
つ回転位置検出器１３を用いて第８図のように構
成すれば所期の目的が達成できることが判かる。
尚、回転位置検出器１３の検出特性をノンリニア
にするには、１次交流信号sinωt，cosωtの振幅
を異ならせることのみならず、両信号の位相差を
90度より幾分偏倚させることによつても可能であ
る。
上述と同様のノンリニア検出特性のアブソリユ
ート回転位置検出器１３は、第６図のような可変
磁気抵抗型のセンサ部２０の代わりにレゾルバの
ような可変磁気結合型の位相シフト型センサを用
いても構成できる。
ート回転位置検出器１３は、第６図のような可変
磁気抵抗型のセンサ部２０の代わりにレゾルバの
ような可変磁気結合型の位相シフト型センサを用
いても構成できる。
また、回転位置検出器１３としてインクリメン
タルパルスを発生するタイプのものを用いてもよ
い。すなわち、第１１図のように、所定のノンリ
ニア特性（不等間隔ピツチ）でパルス発生パター
ンを構成したインクリメンタルロータルエンコー
ダを回転位置検出器１３として使用し、この出力
パルスINCPを周波数電圧変換器３１に入力して
アナログ速度検出信号Ｖ（ωf）を求め、これを第
８図のように偏差入力部３０に与える。一方、出
力パルスINCPは走査タイミングパルスとして超
音波送受器９（第４図）に与えることができ、更
にこのパルスINCPをカウンタ３２でカウントす
ることにより回転位置データを求め、これを画像
処理装置１５に与えることができる。この場合、
モータ１が望みの不等速運動を行つているときイ
ンクリメンタルパルスINCPの発生時間間隔が等
間隔になるように、実際の回転角度θに対するパ
ルス発生パターンをノンリニア化する。そうすれ
ば、出力インクリメンタルパルスINCPを等時間
間隔のクロツクパルスとして使うことができ、し
かもカウンタ３２のカウント値が超音波送受器９
のストローク位置に（略等速運動するストローク
範囲で）リニアに対応するものとなり、都合がよ
い。前述のアブソリユート型の回転位置データ
D〓も同様であるが、このようにノンリニア検出
特性の回転位置検出器１３を用いれば、その回転
位置データが可及的等速運動する広範囲なストロ
ーク範囲におけるストローク位置に略リニアに対
応するものとなるので、これをストローク位置デ
ータとして画像処理装置１５（第４図）でそのま
ま利用することができるというメリツトがある。
タルパルスを発生するタイプのものを用いてもよ
い。すなわち、第１１図のように、所定のノンリ
ニア特性（不等間隔ピツチ）でパルス発生パター
ンを構成したインクリメンタルロータルエンコー
ダを回転位置検出器１３として使用し、この出力
パルスINCPを周波数電圧変換器３１に入力して
アナログ速度検出信号Ｖ（ωf）を求め、これを第
８図のように偏差入力部３０に与える。一方、出
力パルスINCPは走査タイミングパルスとして超
音波送受器９（第４図）に与えることができ、更
にこのパルスINCPをカウンタ３２でカウントす
ることにより回転位置データを求め、これを画像
処理装置１５に与えることができる。この場合、
モータ１が望みの不等速運動を行つているときイ
ンクリメンタルパルスINCPの発生時間間隔が等
間隔になるように、実際の回転角度θに対するパ
ルス発生パターンをノンリニア化する。そうすれ
ば、出力インクリメンタルパルスINCPを等時間
間隔のクロツクパルスとして使うことができ、し
かもカウンタ３２のカウント値が超音波送受器９
のストローク位置に（略等速運動するストローク
範囲で）リニアに対応するものとなり、都合がよ
い。前述のアブソリユート型の回転位置データ
D〓も同様であるが、このようにノンリニア検出
特性の回転位置検出器１３を用いれば、その回転
位置データが可及的等速運動する広範囲なストロ
ーク範囲におけるストローク位置に略リニアに対
応するものとなるので、これをストローク位置デ
ータとして画像処理装置１５（第４図）でそのま
ま利用することができるというメリツトがある。
勿論、この発明は、上述のようなノンリニア検
出特性の回転位置検出器に限らず、リニア検出特
性の回転位置検出器を用いても実施可能である。
その場合は、回転位置検出値に応じて所定のモー
タ不等速関数をテーブルから読み出すようにし、
これに従つてモータの速度制御を行えばよい。し
かし、ノンリニア検出特性の検出器を用いればそ
のようなテーブルを必要としないので有利であ
る。
出特性の回転位置検出器に限らず、リニア検出特
性の回転位置検出器を用いても実施可能である。
その場合は、回転位置検出値に応じて所定のモー
タ不等速関数をテーブルから読み出すようにし、
これに従つてモータの速度制御を行えばよい。し
かし、ノンリニア検出特性の検出器を用いればそ
のようなテーブルを必要としないので有利であ
る。
第１２図は、モータの回転角度θに対してリニ
アな特性を示す回転位置検出データD〓′を出力す
る回転位置検出器１３ａを使用した場合の実施例
を示すもので、ノンリニア変換テーブル３７が設
けられている点が第８図と異なつている。ノンリ
ニア変換テーブル３７は所望のノンリニア検出特
性を記憶したメモリから成るもので、検出器１３
ａから出力されたリニア検出特性の位置検出デー
タD〓′をノンリニア検出特性のデータD〓に変換し
て出力する。ノンリニア検出特性に変換された位
置検出データD〓は第８図と同様に速度検出回路
２７に与えられ、偽の速度検出データωfが求め
られる。
アな特性を示す回転位置検出データD〓′を出力す
る回転位置検出器１３ａを使用した場合の実施例
を示すもので、ノンリニア変換テーブル３７が設
けられている点が第８図と異なつている。ノンリ
ニア変換テーブル３７は所望のノンリニア検出特
性を記憶したメモリから成るもので、検出器１３
ａから出力されたリニア検出特性の位置検出デー
タD〓′をノンリニア検出特性のデータD〓に変換し
て出力する。ノンリニア検出特性に変換された位
置検出データD〓は第８図と同様に速度検出回路
２７に与えられ、偽の速度検出データωfが求め
られる。
第１３図に示すように、変換機構１２のストロ
ーク位置を直接検出するストローク位置検出器３
３とストローク速度検出器３４を設け、検出器３
３の出力にもとづき所定ストローク範囲判定部３
５で可及的等速運動を行うべき所定ストローク範
囲であることを判定し、この判定に応じてゲート
３６を開き、このゲート３６を介して検出器３４
のストローク速度検出データを適宜の帰還率でサ
ーボモータ２８の減算部３０にフイードバツクす
るようにしてもよい。この場合、機械系による応
答遅れが出るが、その分を修正するような処理を
行えばよい。なお、ストロークの折返し付近では
ゲート３６を閉じるが、その間は設定速度ωnに
応じたモータ制御を行えばよい。
ーク位置を直接検出するストローク位置検出器３
３とストローク速度検出器３４を設け、検出器３
３の出力にもとづき所定ストローク範囲判定部３
５で可及的等速運動を行うべき所定ストローク範
囲であることを判定し、この判定に応じてゲート
３６を開き、このゲート３６を介して検出器３４
のストローク速度検出データを適宜の帰還率でサ
ーボモータ２８の減算部３０にフイードバツクす
るようにしてもよい。この場合、機械系による応
答遅れが出るが、その分を修正するような処理を
行えばよい。なお、ストロークの折返し付近では
ゲート３６を閉じるが、その間は設定速度ωnに
応じたモータ制御を行えばよい。
発明の効果
以上の通りこの発明によれば、超音波送受器の
走査ストローク運動のストローク中心を中心とす
るできるだけ広範囲にわたつて走査ストローク速
度をできるだけ均一化する（若しくは所望の速度
特性にする）ことができ、これにより、超音波診
断にとつて重要な走査ストローク中心付近の走査
間隔を略等間隔とする（又はより一層密にする）
ことができる。従つて、質の良い超音波走査を効
率的に行うことができ、しかも構成も簡単であ
り、かつ比較的低コストでこれを実現することが
できる。
走査ストローク運動のストローク中心を中心とす
るできるだけ広範囲にわたつて走査ストローク速
度をできるだけ均一化する（若しくは所望の速度
特性にする）ことができ、これにより、超音波診
断にとつて重要な走査ストローク中心付近の走査
間隔を略等間隔とする（又はより一層密にする）
ことができる。従つて、質の良い超音波走査を効
率的に行うことができ、しかも構成も簡単であ
り、かつ比較的低コストでこれを実現することが
できる。
第１図ａはモータの回転運動を超音波送受器の
往復揺動運動に変換するリンク機構の一例を示す
正面図、同ｂは同リンク機構の右側面図、第２図
ａは同変換リンク機構の入力回転運動と出力スト
ローク運動の軌跡を作図した図、同ｂはモータ等
速回転運動時における出力ストローク運動の移動
量及び速度の関数を略示するグラフ、第３図ａは
第２図ａと同様の図、同ｂは理想的なモータ不等
速回転運動時における出力ストローク運動の移動
量及び速度の関数を示すグラフ、第４図はこの発
明の一実施例の全体像を略示するブロツク図、第
５図は第１図の変換機構に対応するモータの理想
的な不等速運動の一例を示すグラフ、第６図はこ
の発明で用いる回転位置検出器の一例を示す機械
的構造の平面図及び電気的ブロツク図、第７図は
第６図の検出器における入力回転角度対出力検出
データのノンリニア特性の一例を示すグラフ、第
８図は第６図及び第７図に示すようなノンリニア
特性のアブソリユート回転位置検出器を用いた場
合の第４図のモータ制御回路の一例を示す電気的
ブロツク図、第９図は第８図のサーボループ安定
時における見かけ上の回転位置検出データの変化
を示すグラフ、第１０図は第９図のような見かけ
上の検出データの変化に対応する実際のモータ回
転位置の変化すなわち不等速運動を示すグラフ、
第１１図は入力回転角度に対してノンリニア特性
を示すインクリメンタルパルスを発生するものを
回転位置検出器として用いた一例を第８図の変更
箇所に関して抽出して示すブロツク図、第１２図
はリニア検出特性の回転位置検出器を用いた場合
における第８図の変更例を示すブロツク図、第１
３図はこの発明の別の実施例を示すブロツク図、
である。 １…モータ、２…回転板、３，６ａ，６ｂ，８
ａ，８ｂ…枢軸、４…半円弧状リンク、５…揺動
板、７…フレーム、９…超音波送受器、１２…変
換機構、１３…回転位置検出器、１４…モータ制
御回路。
往復揺動運動に変換するリンク機構の一例を示す
正面図、同ｂは同リンク機構の右側面図、第２図
ａは同変換リンク機構の入力回転運動と出力スト
ローク運動の軌跡を作図した図、同ｂはモータ等
速回転運動時における出力ストローク運動の移動
量及び速度の関数を略示するグラフ、第３図ａは
第２図ａと同様の図、同ｂは理想的なモータ不等
速回転運動時における出力ストローク運動の移動
量及び速度の関数を示すグラフ、第４図はこの発
明の一実施例の全体像を略示するブロツク図、第
５図は第１図の変換機構に対応するモータの理想
的な不等速運動の一例を示すグラフ、第６図はこ
の発明で用いる回転位置検出器の一例を示す機械
的構造の平面図及び電気的ブロツク図、第７図は
第６図の検出器における入力回転角度対出力検出
データのノンリニア特性の一例を示すグラフ、第
８図は第６図及び第７図に示すようなノンリニア
特性のアブソリユート回転位置検出器を用いた場
合の第４図のモータ制御回路の一例を示す電気的
ブロツク図、第９図は第８図のサーボループ安定
時における見かけ上の回転位置検出データの変化
を示すグラフ、第１０図は第９図のような見かけ
上の検出データの変化に対応する実際のモータ回
転位置の変化すなわち不等速運動を示すグラフ、
第１１図は入力回転角度に対してノンリニア特性
を示すインクリメンタルパルスを発生するものを
回転位置検出器として用いた一例を第８図の変更
箇所に関して抽出して示すブロツク図、第１２図
はリニア検出特性の回転位置検出器を用いた場合
における第８図の変更例を示すブロツク図、第１
３図はこの発明の別の実施例を示すブロツク図、
である。 １…モータ、２…回転板、３，６ａ，６ｂ，８
ａ，８ｂ…枢軸、４…半円弧状リンク、５…揺動
板、７…フレーム、９…超音波送受器、１２…変
換機構、１３…回転位置検出器、１４…モータ制
御回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ モータと、該モータの回転運動を往復運動に
変換する変換機構と、該変換機構によつて往復運
動させられる超音波送受器とを具えた超音波走査
装置において、 前記モータの回転位置を検出する回転位置検出
手段と、 前記往復運動の所定のストローク範囲で前記超
音波送受器が所望の速度特性で運動するよう、前
記回転位置検出手段により検出した回転位置デー
タに応じて、前記モータを不等速制御するモータ
制御手段と を具備したことを特徴とする超音波走査装置。 ２ 前記回転位置検出手段は、モータの実際の回
転位置に対して所定の特性でノンリニアな回転位
置データをアブソリユート値で出力するものであ
り、前記モータ制御手段は、この回転位置データ
の時間的変化分にもとづき偽の速度検出データを
求める手段と、この偽の速度検出データと所定の
速度設定データとの偏差に応じて前記モータを制
御する手段とを含むものである特許請求の範囲第
１項記載の超音波走査装置。 ３ 前記回転位置検出手段は、複数の１次コイル
とそれに対応する２次コイルとを含み、１次コイ
ルを互いに位相のずれた交流信号によつて励磁
し、回転に伴う磁気抵抗又は磁気結合の変化に応
じて２次コイル側に前記交流信号を回転位置に応
じた電気角だけ位相シフトした出力信号を生ぜし
め、この位相シフト量を測定することによりアブ
ソリユート回転位置データを得るようにした検出
手段であり、前記励磁用交流信号間の振幅レベル
を所定の比率で異ならせることにより実際の回転
位置に対してノンリニアな特性の位置データを得
るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の超音波走査装置。 ４ 前記回転位置検出手段は、モータの実際の回
転位置に対して所定の特性でノンリニアな間隔で
インクリメンタルパルスを発生するものであり、
前記モータ制御手段は、このインクリメンタルパ
ルスの周波数にもとづき偽の速度検出データを求
める手段と、この偽の速度検出データと所定の速
度設定データとの偏差に応じて前記モータを制御
する手段とを含むものである特許請求の範囲第１
項記載の超音波走査装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58186945A JPS6080443A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 超音波走査装置 |
| US06/658,314 US4579122A (en) | 1983-10-07 | 1984-10-05 | Ultrasonic scanner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58186945A JPS6080443A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 超音波走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080443A JPS6080443A (ja) | 1985-05-08 |
| JPH0414016B2 true JPH0414016B2 (ja) | 1992-03-11 |
Family
ID=16197469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58186945A Granted JPS6080443A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 超音波走査装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4579122A (ja) |
| JP (1) | JPS6080443A (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62107808U (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-09 | ||
| US4762002A (en) * | 1986-11-26 | 1988-08-09 | Picker International, Inc. | Probe array for ultrasonic imaging |
| JPS63270032A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-08 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波内視鏡 |
| FR2648342A1 (fr) * | 1989-06-14 | 1990-12-21 | Synthelabo | Sonde d'echographie |
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