超音波プローブ装置及びその制御方法
【課題】送受信できる周波数帯域を広帯域化したｃＭＵＴを有する、超音波プローブ装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを有する。帯域制御部２２０は、異なる２種類のバイアス電圧を算出する。一方のバイアス電圧は、第１のバイアス調整器２７２を介して第１のｃＭＵＴ１３０に印加され、他方は、第２のバイアス調整器２７４を介して第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。異なるバイアス電圧が印加された第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とは、異なる周波数帯域で機能する。この異なる周波数帯域は、その一部が重なるか、隣接するように帯域制御部２２０によって決定されている。したがって、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを有するｃＭＵＴアレイ１００は全体として、広い周波数帯域で機能する。
【解決手段】ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを有する。帯域制御部２２０は、異なる２種類のバイアス電圧を算出する。一方のバイアス電圧は、第１のバイアス調整器２７２を介して第１のｃＭＵＴ１３０に印加され、他方は、第２のバイアス調整器２７４を介して第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。異なるバイアス電圧が印加された第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とは、異なる周波数帯域で機能する。この異なる周波数帯域は、その一部が重なるか、隣接するように帯域制御部２２０によって決定されている。したがって、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを有するｃＭＵＴアレイ１００は全体として、広い周波数帯域で機能する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブ装置、特に静電容量型超音波素子を有する超音波プローブ装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波素子として、静電容量型の超音波素子（ｃａｐａｓｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ；ｃＭＵＴ）が注目されている。一般に、ｃＭＵＴは、基板上に配置された下部電極と、下部電極と対向する薄膜内に配置された上部電極と、下部電極及び上部電極の間に位置する空洞部とを有する。下部電極と上部電極との間に電圧を印加すると、当該電極間で静電容量が変化し、前記薄膜が振動する。この振動により、ｃＭＵＴは超音波を射出する。即ち、ｃＭＵＴは、超音波を送信することができる。また、ｃＭＵＴが超音波を受けると、前記薄膜は振動する。この振動により、下部電極と上部電極とに帯電する電荷が変化する。この電荷の変化を検出することで、ｃＭＵＴは、超音波を検出することができる。即ち、ｃＭＵＴは、超音波を受信することができる。ｃＭＵＴが、上記のように超音波を送受信する際には、下部電極と上部電極との間に直流バイアス電圧を印加し、下部電極と上部電極を予め帯電させておくことが、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
そして、そのようなｃＭＵＴから超音波を送信し、当該ｃＭＵＴでその反射波を受信することで、超音波画像を取得する超音波プローブ装置が知られている。このようなｃＭＵＴを用いた超音波画像の取得において、超音波の受信効率を向上させる技術が、例えば特許文献２に開示されている。短い距離を伝搬する超音波は受信時の振幅が十分大きい。このことを考慮して、特許文献２に開示されている技術においては、ｃＭＵＴの近くで反射した超音波を当該ｃＭＵＴが受信する際には、印加する前記直流バイアス電圧を小さく設定している。また、長い距離を伝搬する超音波は受信時の振幅が小さいため、前記直流バイアス電圧が低いと検出感度が低くなってしまう。このことを考慮して、ｃＭＵＴの遠くで反射した超音波を当該ｃＭＵＴが受信する際には、超音波に対して感度がよくなるように、印加する前記直流バイアス電圧を大きく設定している。また、特許文献２には、近くで反射した超音波と遠くで反射した超音波とを連続的に受信するために、直流バイアス電圧を徐々に大きくすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５１０２６４号公報
【特許文献２】特開２００６−１２２３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１及び特許文献２に係る技術では、送受信したい超音波の周波数に合わせてｃＭＵＴに印加する直流バイアス電圧を変化させている。しかしながら、ｃＭＵＴにおいては、送受信できる超音波の周波数帯域をシフトさせるのみならず、送受信できる周波数帯域の幅を広くすることが好ましい。
【０００６】
そこで本発明は、送受信できる周波数帯域を広帯域化したｃＭＵＴを有する、超音波プローブ装置及びその制御方法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】
【０００７】
前記目的を果たすため、本発明に係る超音波プローブ装置の一態様は、印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて送受信できる超音波の周波数範囲が変化する静電容量型超音波振動子を、複数具備する超音波プローブ装置であって、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、複数のグループのうちの何れか１つに属し、該複数のグループの各々は、少なくとも１つの該静電容量型超音波振動子を含み、当該超音波プローブ装置の動作期間内で、連続した周波数帯である動作周波数に含まれる全ての周波数が、当該超音波プローブ装置によって送信及び／又は受信されるように、前記グループ毎に異なる前記バイアス電圧値と、当該バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加するタイミングとを決定する帯域制御部と、前記帯域制御部が決定する前記バイアス電圧値と前記タイミングとに応じて、前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧を変更する、バイアス電圧変更手段と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、前記目的を果たすため、本発明に係る超音波プローブ装置の制御方法の一態様は、印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、ｍ個（ｍは２以上の自然数）のグループのうちの何れか１つに属し、該ｍ個のグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、ｎ（ｎはｍ以下の自然数）が１のとき、前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎのバイアス電圧値を、該第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎのバイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、前記目的を果たすため、本発明に係る超音波プローブ装置の制御方法の別の一態様は、印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、ｍ個（ｍは２以上の自然数）のグループのうちの何れか１つに属し、該ｍ個のグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む超音波プローブ装置の制御方法であって、前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第２のバイアス電圧値を、該第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、動作期間中の時間経過と共に、第ｎ番目（ｎはｍ以下の自然数）のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第ｎ印加バイアス電圧値の、ｎが１であるときの値である第１印加バイアス電圧値を、前記第２のバイアス電圧値から前記第１のバイアス電圧値まで変化させ、ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎ印加バイアス電圧値を、該第ｎ印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎ印加バイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異なるｃＭＵＴに異なるバイアス電圧を印加することで、送受信できる周波数帯域を広帯域化した、複数のｃＭＵＴを有する、超音波プローブ装置及びその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波プローブ装置の構成例を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図３】ｃＭＵＴにおける、印加するバイアス電圧に応じたインピーダンスの周波数特性の一例を示す図。
【図４】ｃＭＵＴにおける、印加するバイアス電圧と共振周波数との関係、及び印加するバイアス電圧と反共振周波数との関係の一例を示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定方法の一例を説明するための図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の一例を説明するための図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を説明するための図であって、（ａ）は、第１のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を示す図であり、（ｂ）は、第２のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施形態の変形例に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の一例を説明するための図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を説明するための図であって、（ａ）は、第１のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を示す図であり、（ｂ）は、第２のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る超音波プローブ装置の構成の概略を図１に示す。本超音波プローブ装置は、超音波源としてｃａｐａｓｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ（ｃＭＵＴ）を用いている。本超音波プローブ装置は、複数のｃＭＵＴ１１０からなるｃＭＵＴアレイ１００を有する。ｃＭＵＴアレイ１００において、ｃＭＵＴ１１０は、超音波の射出方向を一方向に揃えて、平面状に配置されている。
【００１３】
各ｃＭＵＴ１１０は、互いに対向する上部電極１１２と下部電極１１４とを有している。上部電極１１２と下部電極１１４との間には、空隙１１６が設けられている。各ｃＭＵＴ１１０の、上部電極１１２と下部電極１１４との間に交流電圧が印加されると、当該電極間の電気容量が変化し、当該電極間に働く静電吸引力が変化する。下部電極１１４及びその周辺の構造物は固定されているので、静電吸引力の変化によって、上部電極１１２及びその周辺の構造物が振動する。したがって、各ｃＭＵＴ１１０は、上部電極１１２と下部電極１１４との間に交流電圧が印加されると、超音波を発生する。このように、ｃＭＵＴ１１０は、超音波を送信することができる。
【００１４】
また、各ｃＭＵＴ１１０に超音波が入射すると、上部電極１１２及びその周辺の構造物は、振動する。その結果、上部電極１１２と下部電極１１４との間の電気容量が変化する。この上部電極１１２と下部電極１１４との間の電気容量の変化を計測することによって、超音波の入射を検出することができる。このように、ｃＭＵＴ１１０は、超音波を受信することができる。超音波プローブ装置は、このようなｃＭＵＴ１１０の超音波送受信機能を利用して、超音波による物体の内部画像の取得を行うものである。
【００１５】
ｃＭＵＴ１１０は、上部電極１１２と下部電極１１４との間に予めバイアス電圧を印加しておくと、上部電極１１２の振動の周波数特性が変化する。印加するバイアス電圧がより高い程、上部電極１１２の共振周波数がより低くなる。したがって、印加するバイアス電圧がより高い程、ｃＭＵＴ１１０は、より低い周波数の超音波を射出することができ、また、より低い周波数の超音波を受信することができる。逆に、印加するバイアス電圧がより低い程、上部電極１１２の共振周波数がより高くなる。したがって、印加するバイアス電圧がより低い程、ｃＭＵＴ１１０は、より高い周波数の超音波を射出することができ、また、より高い周波数の超音波を受信することができる。
【００１６】
本実施形態では、ｃＭＵＴアレイ１００に属するｃＭＵＴ１１０は、２つのグループに分けられている。即ち、ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のグループを形成するｃＭＵＴ１１０と、第２のグループを形成するｃＭＵＴ１１０とを有している。第１のグループのｃＭＵＴ１１０には高いバイアス電圧が印加され、第２のグループのｃＭＵＴ１１０には低いバイアス電圧が印加される。これにより、ｃＭＵＴアレイ１００全体を１つの送受信部と見なしたときに、送受信できる超音波の周波数帯域が広げることができる。以下、第１のグループのｃＭＵＴ１１０を第１のｃＭＵＴ１３０と記し、第２のグループのｃＭＵＴを第２のｃＭＵＴ１４０と記す。
【００１７】
本超音波プローブ装置は、ｃＭＵＴアレイ１００から超音波を射出させるために、コントロール部２１０と、帯域制御部２２０と、パルス発生器２６０と、第１のバイアス調整器２７２と、第２のバイアス調整器２７４と、記憶部２９０とを有する。また、本超音波プローブ装置は、ｃＭＵＴアレイ１００に超音波を検出させるために、複数のアンプ３１０と、複数のＡ／Ｄ変換器３２０と、ビーム合成回路３３０と、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）３４０とを有する。また、本超音波プローブ装置は、入力部４１０と表示器４２０とを有する。
【００１８】
入力部４１０は例えばキーボードであって、コントロール部２１０と接続している。ユーザはこのキーボードを使用して、画像取得を行いたい部分の深さ（所望の深さ）の情報を入力する。入力された深さ情報はコントロール部２１０に出力される。コントロール部２１０は、入力された深さ情報に基づいて、ｃＭＵＴアレイ１００が射出する超音波の周波数帯域を決定し、当該帯域に係る値を帯域制御部２２０に出力する。また、コントロール部２１０は、パルス発生器２６０を制御する。また、コントロール部２１０は、本超音波プローブ装置全体の制御を行う。したがって、コントロール部２１０は、例えばビーム合成回路３３０とも接続している。また、コントロール部２１０は記憶部２９０とも接続している。よって、本超音波プローブ装置の各部の制御を行う際に、コントロール部２１０は記憶部２９０に記憶されている情報を適宜用いることができる。また、コントロール部２１０は、表示器４２０に接続しており、表示器４２０に必要な情報を表示させることができる。
【００１９】
帯域制御部２２０には、コントロール部２１０から周波数帯域に係る値が入力される。入力された値に基づいて、帯域制御部２２０は２種類のバイアス調整値を算出する。この２種類のバイアス調整値は、ｃＭＵＴアレイ１００が射出する超音波の周波数帯域が、所望の深さの画像取得するときの周波数帯域を満たすために必要な値である。帯域制御部２２０は、算出した２種類のバイアス調整値のうち、一方（第１）のバイアス調整値を第１のバイアス調整器２７２に出力し、他方（第２）のバイアス調整値を第２のバイアス調整器２７４に出力する。また、帯域制御部２２０は、２種類のバイアス調整値を、表示器４２０に出力する。なお、帯域制御部２２０も、コントロール部２１０を介して記憶部２９０と接続している。よって、帯域制御部２２０は記憶部２９０に記憶されている情報を適宜読みだして、読み出した情報を用いることができる。
【００２０】
パルス発生器２６０は、コントロール部２１０の制御の下、パルス信号を発生し、それを第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４に出力する。第１のバイアス調整器２７２には、帯域制御部２２０から第１のバイアス調整値が入力されると共に、パルス発生器２６０からパルス信号が入力される。そして、第１のバイアス調整器２７２は駆動信号を、第１のｃＭＵＴ１３０の各々に出力する。この駆動信号は、第１のバイアス調整値に基づいて調整されたバイアス電圧にパルス信号が重畳した信号である。一方、第２のバイアス調整器２７４には、帯域制御部２２０から第２のバイアス調整値が入力されると共に、パルス発生器２６０からパルス信号が入力される。そして、第２のバイアス調整器２７４も第１のバイアス調整器２７２と同様に、駆動信号を各第２のｃＭＵＴ１４０に出力する。この駆動信号は、第２のバイアス調整値に基づいて調整したバイアス電圧にパルス信号が重畳した信号である。この様に、例えば第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４は、バイアス電圧変更手段として機能する。なお、帯域制御部２２０から表示器４２０までの信号線、帯域制御部２２０から第１のバイアス調整器２７２までの信号線、及び帯域制御部２２０からと第２のバイアス調整器２７４までの信号線は、最初から別々の信号線であっても良い。
【００２１】
一方、複数のアンプ３１０は、それぞれ１つのｃＭＵＴ１１０と接続している。各アンプ３１０には、各ｃＭＵＴ１１０の上部電極１１２と下部電極１１４との電位差がｃＭＵＴ１１０の出力信号として入力され、各アンプ３１０は当該出力信号を増幅する。各アンプ３１０は、増幅した信号を、それぞれＡ／Ｄ変換器３２０に出力する。各Ａ／Ｄ変換器３２０には、アンプ３１０から増幅信号が入力される。各Ａ／Ｄ変換器３２０は、入力された信号をＡ／Ｄ変換し、変換により得られたデジタル信号（以降、デジタルエコー信号と称する）を、ビーム合成回路３３０に出力する。
【００２２】
ビーム合成回路３３０には、各Ａ／Ｄ変換器３２０からデジタルエコー信号が入力される。ビーム合成回路３３０は、各Ａ／Ｄ変換器３２０から入力されたデジタルエコー信号を合成し、画像信号を生成する。ビーム合成回路３３０は、生成した画像信号を、コントロール部２１０やＤＳＣ３４０に出力する。ＤＳＣ３４０には、ビーム合成回路３３０から画像信号が入力される。ＤＳＣ３４０は、ビーム合成回路３３０から入力した画像信号に基づいて、表示用信号を作成する。この表示用信号は、例えばモニタである表示器４２０に表示させるための信号である。ＤＳＣ３４０は、作成した表示用信号を、表示器４２０に出力する。表示器４２０には、ＤＳＣ３４０から表示用信号が入力される。これにより、表示器４２０は、当該表示用信号に基づいて画像を表示する。また、表示器４２０には、帯域制御部２２０からバイアス調整値が入力される。これにより、表示器４２０は当該バイアス調整値を表示する。
【００２３】
ここで、表示器４２０に表示されるのは、（１）２種類のバイアス調整値そのものの数値、（２）第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とのそれぞれの周波数帯域の数値、（３）第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを合わせたときの周波数帯域の数値、（４）数値をグラフィカルに表わしたもの、（５）上記（１）〜（４）の組合せのいずれでもよい。
【００２４】
帯域制御部２２０の構成を、図２を参照して更に説明する。帯域制御部２２０は、図２に示すように、Ｖｄｃ算出部２２２と、ｆｒ，ｆａ算出部２２４と、周波数判定部２２６と、周波数再設定部２２８と、Ｖｄｃ決定部２３０とを有する。Ｖｄｃ算出部２２２には、コントロール部２１０から、前記周波数帯域に係る値が入力される。Ｖｄｃ算出部２２２と、ｆｒ，ｆａ算出部２２４と、周波数判定部２２６と、周波数再設定部２２８は所定の演算を行ってバイアス調整値を算出し、Ｖｄｃ決定部２３０は、バイアス調整値を決定する。Ｖｄｃ決定部２３０は、決定したバイアス調整値を、第１のバイアス調整器２７２と、第２のバイアス調整器２７４と、表示器４２０とに出力する。帯域制御部２２０内の各部の詳細については、本実施形態に係る超音波プローブ装置の動作の説明とともに後述する。
【００２５】
次に、本実施形態に係る超音波プローブ装置の動作を、図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係る、超音波の射出について説明する。まず入力部４１０は、例えばｃＭＵＴアレイ１００から画像を取得したい部分までの最も遠い位置までの距離、即ち、画像を取得したい部分の最も深い部分の深さＬを、ユーザから取得する。入力部４１０は、例えばキーボードであり、ユーザは当該キーボードから深さＬの値を入力する。入力部４１０は、取得した深さＬの値を、コントロール部２１０に出力する。
【００２６】
また、入力部４１０は、キーボードに限らず、ボタン、レバー、つまみを用いたもの等、深さＬの値を入力できるものならば、どのようなものでもよい。また、入力部４１０は、マウスであってもよい。この場合、ユーザは、マウスを使って、表示器４２０に表示された画像から深さＬの値を選択したり、増加又は減少を指示するボタンを選択して深さＬの値を決定したりすることができる。また、表示器４２０に表示させた画像の一部を選択することで、当該画像と関連付けられた深さＬの値を決定することができる。これらの場合、コントロール部２１０、マウスである入力部４１０、及び表示器４２０が連携して深さＬの値を取得する。
【００２７】
深さＬの値を取得したコントロール部２１０は、深さＬの値に基づいて、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定する。最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐは前述した周波数帯域に係る値であって、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する周波数帯域を表わす値である。コントロール部２１０は、決定した最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを、帯域制御部２２０内のＶｄｃ算出部２２２に出力する。
【００２８】
ここで、コントロール部２１０は、深さＬの値から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定するために、例えば以下の方法を用いる。例えば、深さＬと最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐとの関係を、記憶部２９０にテーブルとして記憶しておき、当該関係に基づいて、深さＬの値から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定してもよい。また、記憶部２９０に、深さＬと最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐとの関係を示す式を記憶しておき、当該式に基づいて、深さＬの値から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを算出してもよい。このように、記憶部２９０は、距離（深さ）−周波数に関する記憶部として機能する。
【００２９】
帯域制御部２２０内のＶｄｃ算出部２２２には、コントロール部２１０が出力した最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐが入力される。Ｖｄｃ算出部２２２は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗに基づいて、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を算出し、最大値ｆｒｑ＿ｕｐに基づいて、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を算出する。
【００３０】
ここで、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２の算出について図面を参照して説明する。図３は、ｃＭＵＴ１１０における振動周波数と電気的インピーダンスとの関係（特性）の一例を示している。図３において、横軸は周波数で、縦軸はインピーダンスである。また、図３において、点線、一点鎖線、破線、実線、二点鎖線の各々は、上部電極１１２と下部電極１１４との間に印加するバイアス電圧（以下、単にバイアス電圧と称する）が、６０Ｖ、９０Ｖ、１３０Ｖ、１６５Ｖ、２００Ｖのときの特性を示している。図３に示すように、バイアス電圧が異なっても、周波数とインピーダンスとの全体的な傾向は、類似である。即ち、ｃＭＵＴ１１０のインピーダンスは、周波数が増加するに従って、徐々に減少し、極小値をとり、その後上昇して極大値をとり、再び減少する。
【００３１】
ここで、インピーダンスが極小値となる周波数は、当該ｃＭＵＴ１１０の共振周波数であり、インピーダンスが極大値となる周波数は、当該ｃＭＵＴ１１０の反共振周波数である。各ｃＭＵＴ１１０が機能する周波数帯域は、ここで示した共振周波数から反共振周波数までの周波数帯域である。
【００３２】
図３に示すように、バイアス電圧が異なると、共振周波数及び反共振周波数も異なる。より詳しくは、ｃＭＵＴ１１０の共振周波数及び反共振周波数は、バイアス電圧が高い程、低くなり、バイアス電圧が低い程、高くなる。したがって、ｃＭＵＴ１１０が機能する周波数帯域は、バイアス電圧が高い程、低くなり、バイアス電圧が低い程、高くなる。
【００３３】
図４に、バイアス電圧Ｖｄｃと共振周波数ｆｒとの関係、及びバイアス電圧Ｖｄｃと反共振周波数ｆａとの関係の一例を示す。この図に示すように、ｃＭＵＴ１１０の特性に応じて、バイアス電圧Ｖｄｃと共振周波数ｆｒとの関係は、関数ｆによって、
ｆｒ＝ｆ（Ｖｄｃ） ・・・（１）
と表される。また、ｃＭＵＴ１１０の特性に応じて、バイアス電圧Ｖｄｃと反共振周波数ｆａとの関係は、関数ｇによって、
ｆａ＝ｇ（Ｖｄｃ） ・・・（２）
と表される。本実施形態において、上記式（１）及び上記式（２）は、記憶部２９０に記憶されており、帯域制御部２２０は、コントロール部２１０を介して、上記式（１）及び上記式（２）を読み出すことができる。
【００３４】
再び図２を参照して、本実施形態に係る動作を説明する。本実施形態において、Ｖｄｃ算出部２２２は、式（１）を用いて、コントロール部２１０から入力した最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗより、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を、下記式（３）に基づいて算出する。
Ｖｄｃ＿１＝ｆ−１（ｆｒｑ＿ｌｏｗ） ・・・（３）
同様に、Ｖｄｃ算出部２２２は、式（２）を用いて、コントロール部２１０から入力した最大値ｆｒｑ＿ｕｐより、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、下記式（４）に基づいて算出する。
Ｖｄｃ＿２＝ｇ−１（ｆｒｑ＿ｕｐ） ・・・（４）
Ｖｄｃ算出部２２２は、算出した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、ｆｒ，ｆａ算出部２２４に出力する。
【００３５】
ｆｒ，ｆａ算出部２２４には、Ｖｄｃ算出部２２２から、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２が入力される。ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と式（２）とを用いて、判定用反共振周波数ｆａ＿ｄを下記式（５）により算出する。
ｆａ＿ｄ＝ｇ（Ｖｄｃ＿１） ・・・（５）
また同様に、ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２と式（１）とを用いて、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄを下記式（６）により算出する。
ｆｒ＿ｄ＝ｆ（Ｖｄｃ＿２） ・・・（６）
ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、算出した判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄ、並びに第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、周波数判定部２２６に出力する。
【００３６】
周波数判定部２２６は、Ｖｄｃ算出部２２２から入力した判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄについて、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄであるか否かを判定する。ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄであるとき、周波数判定部２２６は、ｆｒ，ｆａ算出部２２４から入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、Ｖｄｃ決定部２３０に出力する。
【００３７】
一方、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでないとき、周波数判定部２２６は、周波数再設定部２２８に、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでない旨の信号を出力する。周波数判定部２２６からｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでない旨の信号が入力した周波数再設定部２２８は、Ｖｄｃ算出部２２２から最大値ｆｒｑ＿ｕｐを取得し、取得した最大値ｆｒｑ＿ｕｐよりも所定の値だけ小さな値を、新たな最大値ｆｒｑ＿ｕｐに設定する。周波数再設定部２２８は、再設定した新たな最大値ｆｒｑ＿ｕｐを、Ｖｄｃ算出部２２２に出力する。周波数再設定部２２８から新たな最大値ｆｒｑ＿ｕｐが入力されたＶｄｃ算出部２２２は、前述と同様に、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２とを決定し、それらをｆｒ，ｆａ算出部２２４に出力する。以下、前述と同様に処理を進める。この際、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄは、変化しない。したがって、Ｖｄｃ算出部２２２は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を再度算出する必要は無く、前に算出した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を保持しているだけでよい。同様に、ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、判定用反共振周波数ｆａ＿ｄを再度算出する必要は無く、前に算出した判定用反共振周波数ｆａ＿ｄを保持しているだけでよい。
【００３８】
このようにして、周波数判定部２２６がｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄと判定するまで、周波数再設定部２２８は、最大値ｆｒｑ＿ｕｐを低下させる再設定処理を繰り返す。ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄであるとき、周波数判定部２２６は、Ｖｄｃ決定部２３０に、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を出力する。
【００３９】
ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄのとき、Ｖｄｃ決定部２３０には、周波数判定部２２６から、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２が入力される。Ｖｄｃ決定部２３０は、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧を第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１に決定し、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２に決定する。Ｖｄｃ決定部２３０は、第１のバイアス調整器２７２に、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を出力し、第２のバイアス調整器２７４に、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を出力する。また、Ｖｄｃ決定部２３０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２とを表す信号を、表示器４２０に出力する。
【００４０】
第１のバイアス調整器２７２は、第１のｃＭＵＴ１３０に、Ｖｄｃ決定部２３０から入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を印加する。同様に、第２のバイアス調整器２７４は、第２のｃＭＵＴ１４０に、Ｖｄｃ決定部２３０から入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を印加する。表示器４２０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２との値を表示する。この際、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２に限らず、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄ、並びに、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを表示器４２０に表示するようにしてもよい。
この様に、例えばＶｄｃ算出部２２２は、バイアス電圧算出部として機能し、例えばｆｒ，ｆａ算出部２２４は、周波数算出部として機能する。
【００４１】
ここで、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐ、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄ、並びに第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２の関係を、図５に示す例を参照して説明する。図５に示す例では、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗは、２２ＭＨｚであり、最大値ｆｒｑ＿ｕｐは、２４ＭＨｚであるとする。
【００４２】
この場合、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ＝２２ＭＨｚより、上記式（３）を用いて、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１は、２００Ｖと求まる。このとき、上記式（５）を用いて、判定用反共振周波数ｆａ＿ｄは、２３．５ＭＨｚと求まる。一方、最大値ｆｒｑ＿ｕｐ＝２４ＭＨｚより、上記式（４）を用いて、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２は、１４０Ｖと求まる。このとき、上記式（６）を用いて、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄは、２３．３ＭＨｚと求まる。ｆｒ＿ｄ＝２３．３ＭＨｚ≦ｆａ＿ｄ＝２３．５ＭＨｚであるので、周波数判定部２２６は、Ｖｄｃ決定部２３０に、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を出力する。
【００４３】
図５に示す例では、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１＝２００Ｖが印加される第１のｃＭＵＴ１３０は、共振周波数である最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ＝２２ＭＨｚから反共振周波数である判定用反共振周波数ｆａ＿ｄ＝２３．５ＭＨｚまで機能する。また、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２＝１４０Ｖが印加される第２のｃＭＵＴ１４０は、共振周波数である判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ＝２３．３ＭＨｚから反共振周波数である最大値ｆｒｑ＿ｕｐ＝２４ＭＨｚまで機能する。したがって、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０を有するｃＭＵＴアレイ１００は、２２ＭＨｚから２４ＭＨｚまでの周波数帯域で機能する（超音波の送受信ができる）。
【００４４】
上記のとおり、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄであるとき、当該ｃＭＵＴアレイ１００は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで途切れることなく連続した周波数帯域で送受信ができる。なお、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでないとき、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する周波数帯域は、不連続となり、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐの間に、機能しない周波数帯域が存在することになる。本実施形態では、このような不連続な周波数帯域が存在しないように、周波数判定部２２６における判定と、周波数再設定部２２８における周波数の再設定を行っている。
【００４５】
再び図１を参照して、本実施形態にかる超音波プローブ装置の動作の続きを説明する。第１のバイアス調整器２７２は、第１のｃＭＵＴ１３０に、Ｖｄｃ決定部２３０から入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を印加する。同様に、第２のバイアス調整器２７４は、第２のｃＭＵＴ１４０に、Ｖｄｃ決定部２３０から入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を印加する。表示器４２０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２との値を表示する。
【００４６】
超音波画像取得時において、コントロール部２１０は、パルス発生器２６０に、パルスを発生させる指令を出力する。パルス発生器２６０は、コントロール部２１０の制御の下、パルスを生成する。パルス発生器２６０は、生成したパルスを第１のバイアス調整器２７２、及び第２のバイアス調整器２７４に出力する。第１のバイアス調整器２７２は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１に、パルス発生器２６０から入力したパルスを重畳し、重畳信号を第１のｃＭＵＴ１３０に出力する。第２のバイアス調整器２７４は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２に、パルス発生器２６０から入力したパルスを重畳し、重畳信号を第２のｃＭＵＴ１４０に出力する。
【００４７】
第１のｃＭＵＴ１３０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１が印加された状態から、重畳されたパルス波に応じた振動をし、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから判定用反共振周波数ｆａ＿ｄまでの周波数成分を有する超音波を射出する。同様に、第２のｃＭＵＴ１４０は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２が印加された状態から、重畳されたパルス波に応じた振動をし、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの周波数成分を有する超音波を射出する。その結果、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０を有するｃＭＵＴアレイ１００は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの帯域の周波数成分を有する超音波を射出する。
【００４８】
ｃＭＵＴアレイ１００から射出された超音波は、照射対象物内を伝搬する。照射対象物の音響インピーダンスに応じて、伝搬する超音波の一部は、反射する。なお、照射対象物内を伝搬する超音波は、周波数が高い程減衰しやすい。このため、周波数が低い超音波程、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い位置まで伝搬する。本実施形態では、深さＬに応じた位置まで超音波が到達するような超音波の周波数が選択されている。照射対象物内で反射した超音波は、再びｃＭＵＴアレイ１００に到達する。ｃＭＵＴアレイ１００に到達した超音波は、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０の上部電極１１２を振動させる。上部電極１１２の振動により、上部電極１１２と下部電極１１４との電位差は変化する。
【００４９】
ここで、第１のｃＭＵＴ１３０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１が印加された状態であるため、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから判定用反共振周波数ｆａ＿ｄまでの帯域の超音波を受信することができる。一方、第２のｃＭＵＴ１４０は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２が印加された状態であるため、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの帯域の超音波を受信することができる。その結果、ｃＭＵＴアレイ１００は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの帯域の周波数成分を有する超音波を受信することができる。
【００５０】
このように、例えば、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの帯域は、動作周波数に対応し、例えば、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１が印加された状態における最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから判定用反共振周波数ｆａ＿ｄまでの帯域は、例えば第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１が印加された状態における送受信可能周波数に対応する。
【００５１】
各ｃＭＵＴ１１０における上部電極１１２と下部電極１１４との電位差は、各アンプ３１０に出力される。各アンプ３１０は、入力した電位差を増幅し、それぞれＡ／Ｄ変換器３２０に出力する。各Ａ／Ｄ変換器３２０は、各アンプ３１０から入力した増幅信号をＡ／Ｄ変換し、変換により得られたデジタルエコー信号を、ビーム合成回路３３０に出力する。
【００５２】
ビーム合成回路３３０には、各Ａ／Ｄ変換器３２０からデジタルエコー信号が入力される。そして、ビーム合成回路３３０は、当該デジタルエコー信号を合成し、画像信号を形成する。その結果、所定の深さの画像を取得することができる。ビーム合成回路３３０は、取得した画像信号を、コントロール部２１０及びＤＳＣ３４０に出力する。ＤＳＣ３４０は、ビーム合成回路３３０から入力した画像信号に基づいて、例えばモニタである表示器４２０に表示させるための表示用信号を作成する。ＤＳＣ３４０は、作成した表示用信号を、表示器４２０に出力する。表示器４２０には、ＤＳＣ３４０から表示用信号が入力され、表示器４２０は、当該表示用信号に基づいて画像を表示する。
【００５３】
以上のようにして、本実施形態に係る超音波プローブ装置は、超音波照射対象物に超音波を照射し、超音波照射対象物からの反射超音波に基づいて、超音波照射対象物内の画像を取得することができる。
【００５４】
本実施形態では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０との２つのグループに分け、グループによって異なるバイアス電圧を印加している。その結果、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とは、互いに異なる周波数帯域で機能する。しかも、当該２つの周波数帯域は、隣り合う又はその一部が重なり合うように、即ち、離れないように設定されている。このような本実施形態によれば、２つのグループの組み合わせによって、広い周波数帯域に渡って高いエネルギの超音波を送信（射出）することができ、また、広い周波数帯域の超音波を高効率で受信することができる。送信（射出）と受信の両方において広い周波数帯域の超音波を用いることができるので、本実施形態に係る超音波プローブ装置は、高効率に奥行きの広い画像を取得することができる。また、本実施形態によれば、ｃＭＵＴアレイ１００自身が、いわば周波数フィルタとしての機能を果たすので、受信回路等に別途周波数フィルタを設ける必要がなく、回路構成を簡略化することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、バイアス電圧Ｖｄｃと共振周波数ｆｒとの関係、及びバイアス電圧Ｖｄｃと反共振周波数ｆａとの関係は、前述の式（１）及び式（２）のように、式で表わされることとして説明したが、これらの関係を示すテーブルを用意して、それを用いてもよいことは勿論である。更に、バイアス電圧ＶｄｃとｃＭＵＴ１１０が機能する周波数との関係として、本実施形態では、バイアス電圧Ｖｄｃと共振周波数ｆｒ及び反共振周波数ｆａとの関係を用いる例を示したが、周波数に対するｃＭＵＴ１１０の振動面の振幅の半値全幅等、その他のバイアス電圧Ｖｄｃに応じたｃＭＵＴ１１０の周波数特性を示す関係も同様に用いることができる。
【００５６】
［第１の実施形態の変形例］
次に、第１の実施形態の変形例について、第１の実施形態との相違点に限定して説明する。第１の実施形態では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０の２つのグループに分けている。本変形例では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、３つのグループに分ける。
【００５７】
したがって、ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のｃＭＵＴと、第２のｃＭＵＴと、第３のｃＭＵＴとを有する。そして、第１のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第１のバイアス調整器によって調整され、第２のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第２のバイアス調整器によって調整され、第３のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第３のバイアス調整器によって調整される。
【００５８】
本変形例においても、コントロール部２１０は、深さＬの値を取得し、深さＬの値に基づいて、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを決定し、それを帯域制御部２２０内のＶｄｃ算出部２２２に出力する。
【００５９】
帯域制御部２２０内のＶｄｃ算出部２２２は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを第１の判定用共振周波数ｆｒ＿１とし、第１の実施形態と同様に、第１の判定用共振周波数ｆｒ＿１と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿１＝ｆ−１（ｆｒ＿１）より、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を算出する。Ｖｄｃ算出部２２２は、算出した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を、ｆｒ，ｆａ算出部２２４に出力する。
【００６０】
ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と関数ｇとに基づいて、ｆａ＿１＝ｇ（Ｖｄｃ＿１）より、第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１を算出する。第１の実施形態の場合と異なり本変形例では、ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、算出した第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１を、Ｖｄｃ算出部２２２に出力する。
【００６１】
Ｖｄｃ算出部２２２は、次に、第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１以下の周波数である第２の判定用共振周波数ｆｒ＿２を設定する。その後、第２の判定用共振周波数ｆｒ＿２と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿２＝ｆ−１（ｆｒ＿２）より、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を算出する。Ｖｄｃ算出部２２２は、算出した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、ｆｒ，ｆａ算出部２２４に出力する。
【００６２】
ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２と関数ｇに基づいて、ｆａ＿２＝ｇ（Ｖｄｃ＿２）より、第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２を算出する。ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、前記と同様に、算出した第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２を、Ｖｄｃ算出部２２２に出力する。
【００６３】
Ｖｄｃ算出部２２２は、第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２以下の周波数である第３の判定用共振周波数ｆｒ＿３を設定する。その後、前述と同様に、第３の判定用共振周波数ｆｒ＿３と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿３＝ｆ−１（ｆｒ＿３）より、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿３を算出する。
【００６４】
Ｖｄｃ算出部２２２及びｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２と、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿３とを、Ｖｄｃ決定部２３０に出力する。Ｖｄｃ決定部２３０は、入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を、第１のバイアス調整器に出力し、入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、第２のバイアス調整器に出力し、入力した第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿３を、第３のバイアス調整器に出力する。
【００６５】
第１のバイアス調整器は、入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を第１のｃＭＵＴに印加し、第２のバイアス調整器は、入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を第２のｃＭＵＴに印加し、第３のバイアス調整器は、入力した第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿３を第３のｃＭＵＴに印加する。
【００６６】
以上のようにすることで、ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のｃＭＵＴが機能する周波数の最小値から、第３のｃＭＵＴが機能する周波数の最大値までの周波数帯域で、機能することができる。そして、この機能する周波数帯域は連続しており、途中機能しない周波数帯域はない。このように、２つのグループを有する第１の実施形態よりも、３つのグループを有する本変形例では、ｃＭＵＴアレイ１００全体では、より広い周波数帯域で機能するようになる。
【００６７】
本変形例では、バイアス電圧値が大きい方から順に、第１乃至第３のバイアス電圧値を決定した。このようにすれば、低周波数側の周波数帯域で確実に機能することができるように、各バイアス電圧値を決定できる。即ち、このような決定方法は、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い側で反射される情報を確実に取得したいときに有利である。
【００６８】
なお、バイアス電圧値が小さい方から順に各バイアス電圧値を決定してもよい。その場合、ｃＭＵＴアレイ１００から近い側で反射される情報を確実に取得したいときに有利である。
【００６９】
なお、グループの数は、本変形例と同様にして、４つ以上とすることもできる。グループの数がより増えれば、機能する周波数帯域をより増やすことができる。この場合、第１の実施形態と本変形例との違いと同様に、グループ数に合わせて、各構成要素の数を増減させて機能させればよい。
【００７０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。ここで第２の実施形態の説明では、第１の実施形態との相違点に限定して説明し、同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。第１の実施形態においては、ｃＭＵＴアレイ１００から遠いところの画像を取得することに重点を置いている。したがって、第１の実施形態においては、周波数判定部２２６において、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでないと判定されたとき、周波数再設定部２２８は、周波数帯域の最大値ｆｒｑ＿ｕｐを、下げるように再設定する。即ち、第１の実施形態においては、このような場合、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分の画像取得を犠牲にしている。
【００７１】
これに対して、本実施形態は、音源から近い範囲の画像を精度よく取得するとともに、遠方、即ち深部までも感度よく画像化する。このために、本実施形態では、第１の実施形態におけるバイアス電圧を、時間経過と共に変化させる。本実施形態における超音波プローブ装置全体の構成は、図１を参照して説明した第１の実施形態におけるその構成とほぼ同じである。ただし、コントロール部２１０と帯域制御部２２０の構成の一部が異なる。
【００７２】
本実施形態に係るコントロール部２１０の構成を、図６に示す。本実施形態に係るコントロール部２１０は、初期周波数設定部２１２と、最終周波数設定部２１４と、最大受信期間算出部２１６とを有する。
【００７３】
例えばキーボードである入力部４１０は、ユーザから、画像を取得するｃＭＵＴアレイからの距離の範囲を取得する。ここで、当該範囲のｃＭＵＴアレイ１００からｃＭＵＴアレイ１００に近い方の端までの距離を深さＬ１、遠い方の端までの距離を深さＬ２とする。入力部４１０は、取得した深さＬ１及び深さＬ２の値を、コントロール部２１０に出力する。
【００７４】
初期周波数設定部２１２は、入力した深さＬ１に基づいて、最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定する。ここで、初期周波数設定部２１２は、深さＬ１と、最大値ｆｒｑ＿ｕｐとの関係を示すテーブルに基づいて最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定してもよいし、深さＬ１と、最大値ｆｒｑ＿ｕｐとの関係式に基づいて最大値ｆｒｑ＿ｕｐを算出してもよい。
【００７５】
同様に、最終周波数設定部２１４は、入力した深さＬ２に基づいて、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを決定する。ここで、最終周波数設定部２１４は、深さＬ２と、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗとの関係を示すテーブルに基づいて最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを決定してもよいし、深さＬ２と、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗとの関係式に基づいて最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを算出してもよい。
【００７６】
また、最大受信期間算出部２１６は、深さＬ２と、例えば次式（７）に基づいて、最大受信期間Ｔを算出する。
Ｔ＝２×Ｌ２／ｃ ・・・（７）
ここで、ｃは媒質の音速である。したがって、式（７）で求まる最大受信期間Ｔは、ｃＭＵＴアレイ１００から画像を取得したい最も遠い部位までの間（深さＬ２）を、超音波が往復する時間を示す。
コントロール部２１０は、図６に示すように、最大値ｆｒｑ＿ｕｐと、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗと、最大受信期間Ｔとを、帯域制御部２２０に出力する。
【００７７】
帯域制御部２２０は、図７に示すように、カウント制御部２３２と、Ｖｄｃ算出部２３４と、ｆｒ，ｆａ算出部２３６と、中間周波数算出部２３８と、周波数判定部２４０と、周波数再設定部２４２と、Ｖｄｃ決定部２４４とを有する。
【００７８】
まず、帯域制御部２２０内のカウント制御部２３２は、カウント用の変数ｉを０に設定する。また、カウント制御部２３２は、コントロール部２１０から入力した最大受信期間Ｔに基づいて、例えば定数αを用いて、Ｎ＝αＴより、バイアス刻み数Ｎを算出する。
【００７９】
次に、Ｖｄｃ算出部２３４は、下記式（８）に基づいて、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗよりバイアス電圧最大値Ｖｄｃ＿ｍａｘを算出する。
Ｖｄｃ＿ｍａｘ＝ｆ−１（ｆｒｑ＿ｌｏｗ） ・・・（８）
また、Ｖｄｃ算出部２３４は、下記式（９）に基づいて、最大値ｆｒｑ＿ｕｐよりバイアス電圧最小値Ｖｄｃ＿ｍｉｎを算出する。
Ｖｄｃ＿ｍｉｎ＝ｇ−１（ｆｒｑ＿ｕｐ） ・・・（９）
以降、図８に一例を示しながら、各演算を説明する。本実施形態に係る超音波プローブ装置では、周波数帯域として（ａ）ｆｒｑ＿ｌｏｗから（ｂ）ｆｒｑ＿ｕｐまでの周波数でｃＭＵＴアレイ１００を機能させる。そこで、上記のとおり本算出ではまず、例えば図８における、（ａ）ｆｒｑ＿ｌｏｗより、（ｃ）Ｖｄｃ＿ｍａｘを求め、（ｂ）ｆｒｑ＿ｕｐより、（ｄ）Ｖｄｃ＿ｍｉｎを求める。
【００８０】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、Ｖｄｃ算出部２３４が算出したバイアス電圧最大値Ｖｄｃ＿ｍａｘより、下記式（１０）に基づいて、バイアス電圧がＶｄｃ＿ｍａｘの時の判定用反共振周波数の値ｆａ＿０を算出する。
ｆａ＿０＝ｇ（Ｖｄｃ＿ｍａｘ） ・・・（１０）
また、ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、Ｖｄｃ算出部２３４が算出したバイアス電圧最小値Ｖｄｃ＿ｍｉｎより、下記式（１１）に基づいて、バイアス電圧がＶｄｃ＿ｍｉｎの時の判定用共振周波数の値ｆｒ＿０を算出する。
ｆｒ＿０＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｍｉｎ） ・・・（１１）
本算出により、例えば図８における（ｄ）ｆａ＿０と、（ｅ）ｆｒ＿０が求まる。なお、以下の説明では、判定用共振周波数及び判定用反共振周波数は、単に共振周波数及び反共振周波数とする。
【００８１】
中間周波数算出部２３８は、下記式（１２）に基づいて、ｆｒ，ｆａ算出部２３６が算出した反共振周波数ｆａ＿０より、バイアス電圧Ｖｄｃ＿Ｘを算出する。
Ｖｄｃ＿Ｘ＝ｆ−１（ｆａ＿０） ・・・（１２）
続いて、下記式（１３）に基づいて、算出したバイアス電圧Ｖｄｃ＿Ｘより、バイアス電圧Ｖｄｃ＿Ｘを印加したときの反共振周波数ｆａ＿ｘを算出する。
ｆａ＿Ｘ＝ｇ（Ｖｄｃ＿Ｘ） ・・・（１３）
本算出により、例えば図８における（ｆ）Ｖｄｃ＿Ｘと、（ｇ）ｆａ＿Ｘが求まる。
【００８２】
周波数判定部２４０は、ｆｒ＿０≦ｆａ＿Ｘであるか否かを判定する。ｆｒ＿０≦ｆａ＿ｘであるとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、Ｖｄｃ＿Ｘに設定する。また、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、Ｖｄｃ＿ｍｉｎに設定する。Ｖｄｃ決定部２４４は、設定した第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、第１のバイアス調整器２７２に出力し、設定した第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、第２のバイアス調整器２７４に出力する。図８に示す例では、ｆｒ＿０≦ｆａ＿Ｘである。
【００８３】
このように、ｉ＝０のとき、第１のバイアス調整器２７２が制御する第１のｃＭＵＴ１３０には、共振周波数ｆａ＿０から反共振周波数ｆａ＿Ｘまで機能するように、バイアス電圧Ｖｄｃ＿Ｘが印加される（周波数ｆａ＿０はＶｄｃ＿ｍａｘのときは反共振周波数であるが、Ｖｄｃ＿Ｘのときは共振周波数となる）。また、ｉ＝０のとき、第２のバイアス調整器２７４が制御する第２のｃＭＵＴ１４０には、共振周波数ｆｒ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能するように、バイアス電圧最小値Ｖｄｃ＿ｍｉｎが印加される。以上により、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを有するｃＭＵＴアレイ１００は、ｉ＝０のとき、共振周波数ｆａ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する。
【００８４】
一方、周波数判定部２４０における判定で、ｆｒ＿０≦ｆａ＿Ｘでないとき、周波数再設定部２４２は、次式（１４）により、Ｖｄｃ＿Ｘを再設定する。
Ｖｄｃ＿Ｘ＝ｇ−１（ｆｒ＿０） ・・・（１４）
本処理により、初めに候補としたバイアス電圧を印加しても、第１のｃＭＵＴ１３０が機能する周波数帯域と第２のｃＭＵＴ１４０が機能する周波数帯域とが重なり合わないときに、それら２つの周波数帯域が重なり合うように、Ｖｄｃ＿Ｘがより小さな値に再設定される。
【００８５】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、周波数再設定部２４２が再設定したＶｄｃ＿Ｘに設定し、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、Ｖｄｃ＿ｍｉｎに設定する。Ｖｄｃ決定部２４４は、設定した第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、第１のバイアス調整器２７２に出力し、設定した第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、第２のバイアス調整器２７４に出力する。
【００８６】
第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力が終わると、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に再設定する。次に、カウント制御部２３２は、ｉ≦Ｎであるか否かを判定する。ｉ≦Ｎでないとき、当該第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力処理を終了する。
【００８７】
一方、ｉ≦Ｎであるとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、次式（１５）により、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを決定する。
Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ＝Ｖｄｃ＿Ｘ＋（Ｖｄｃ＿ｍａｘ−Ｖｄｃ＿Ｘ）／Ｎ×ｉ
・・・（１５）
即ち、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、Ｖｄｃ＿ＸとＶｄｃ＿ｍａｘとの差をバイアス刻み数Ｎで等分した電圧だけ増加させる。
【００８８】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、下記式（１６）に基づいて、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａより、バイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａのときの反共振周波数ｆａ＿ｉの値を算出する。
ｆａ＿ｉ＝ｇ（Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ） ・・・（１６）
また、ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、下記式（１７）に基づいて、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂより、バイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂのときの共振周波数ｆｒ＿ｉの値を算出する。
ｆｒ＿ｉ＝ｆ（Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ） ・・・（１７）
周波数判定部２４０は、ｆｒ＿ｉ≦ｆａ＿ｉであるか否かを判定する。
【００８９】
ｆｒ＿ｉ≦ｆａ＿ｉであるとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、第１のバイアス調整器２７２に出力し、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、第２のバイアス調整器２７４に出力する。即ち、増加させた第１のバイアス電圧バイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを第１のｃＭＵＴ１３０に印加し、変化させていない第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを第２のｃＭＵＴ１４０に印加させたとき、それぞれのｃＭＵＴが機能する周波数が、互いに重なり合うときには、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂは、前回の値から変化させずに、第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。
【００９０】
一方、ｆｒ＿ｉ≦ｆａ＿ｉでないとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、次式（１８）により、Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを再設定する。
Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ＝ｆ−１（ｆａ＿ｉ） ・・・（１８）
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、Ｖｄｃ（ｔ）＿ａをバイアス電圧として、第１のバイアス調整器２７２に出力し、再設定したＶｄｃ（ｔ）＿ｂをバイアス電圧として、第２のバイアス調整器２７４に出力する。即ち、本処理により、第１のｃＭＵＴ１３０が機能する周波数帯域と第２のｃＭＵＴ１４０が機能する周波数帯域とが隣接するように、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂが再設定される。
【００９１】
Ｖｄｃ決定部２４４による、第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力の後、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に設定し、再びｉ≦Ｎであるか否かを判定する。以降ｉ≦Ｎである間、上記の処理を繰り返す。尚、これらの処理は、カウント制御部２３２により、時間（１／α）毎に行われるように制御されている。
この様に例えば、Ｖｄｃ決定部２３０は、バイアス電圧決定部として機能する。
【００９２】
以上により、図９（ａ）に示すように、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は、時間経過とともに、Ｖｄｃ＿ＸからＶｄｃ＿ｍａｘまで一定の割合で増加する。また、図９（ｂ）に示すように、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、時間経過とともに、Ｖｄｃ＿ｍｉｎからＶｄｃ＿Ｘまで、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧の増加に応じて増加する。その結果、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを有するｃＭＵＴアレイ１００は全体として、時間経過と共に、共振周波数ｆａ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する状態から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから反共振周波数ｆａ＿Ｘまで機能する状態へと変化して、全期間を通じると、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する。
【００９３】
本実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様に、超音波画像取得時において、パルス発生器２６０はパルスを生成し、このパルスは、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。ここで、このパルスが第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるタイミングは、時間ｔ＝０（ｉ＝０）のときである。即ち、パルス波を射出するとき、第１のｃＭＵＴ１３０には、Ｖｄｃ＿Ｘのバイアス電圧が印加されており、第２のｃＭＵＴ１４０には、Ｖｄｃ＿ｍｉｎのバイアス電圧が印加されている。そして、パルス波を射出後、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、増加する。
【００９４】
上記のとおり、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、超音波画像取得時において、パルス発生器２６０は、コントロール部２１０の制御の下、パルスを生成する。生成されたパルスは、第１のバイアス調整器２７２を介して、第１のｃＭＵＴ１３０に印加され、また、第２のバイアス調整器２７４を介して、第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。
【００９５】
第１のｃＭＵＴ１３０は、バイアス電圧値Ｖｄｃ＿Ｘが印加された状態でパルス波を射出し、その後、印加されるバイアス電圧が増加しながら、照射対象物内で反射した、超音波を受信する。同様に、第２のｃＭＵＴ１４０は、バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍｉｎが印加された状態でパルス波を射出し、その後、印加されるバイアス電圧が増加しながら、照射対象物内で反射した、超音波を受信する。
【００９６】
反射波を受信した各ｃＭＵＴ１１０の上部電極１１２の振動により、上部電極１１２と下部電極１１４との電位差は変化する。各ｃＭＵＴ１１０における上部電極１１２と下部電極１１４との電位差を、各アンプ３１０が増幅し、その増幅された信号を各Ａ／Ｄ変換器３２０がＡ／Ｄ変換する。変換により得られたデジタルエコー信号に基づいて、ビーム合成回路３３０は画像信号を取得する。この画像信号はＤＳＣ３４０を介して表示器４２０に送信され、この画像信号に基づいて表示器４２０は画像を表示する。
【００９７】
前述のとおり、時間経過とともに、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は、Ｖｄｃ＿ＸからＶｄｃ＿ｍａｘまで増加し、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、Ｖｄｃ＿ｍｉｎからＶｄｃ＿Ｘまで増加する。その結果、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０により構成されるｃＭＵＴアレイ１００は、パルス波を射出した直後は、機能する周波数帯域は比較的高く、その後、機能する周波数帯域は、徐々に低くなる。
【００９８】
パルス波を射出した直後にｃＭＵＴアレイ１００が受信する超音波は、ｃＭＵＴアレイ１００から近いところで反射された超音波であるので、当該超音波は、比較的高い周波数成分を多く含む。その後、時間が経過するとともに、ｃＭＵＴアレイ１００が受信する超音波は、ｃＭＵＴアレイ１００から徐々に遠いところで反射された超音波となるので、当該超音波は、徐々に低い周波数成分を多く含むことになる。
【００９９】
即ち、本実施形態によれば、時間経過とともに変化する受信する超音波に含まれる周波数成分に合わせて、適切なタイミングで、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する周波数帯域が変化する。その結果、当該ｃＭＵＴアレイ１００は、効率よく超音波を受信でき、受信感度は良好であり、取得する画像の品質も向上する。更に、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１００】
なお、本実施形態において、ｃＭＵＴアレイ１００に近い範囲を画像化したい場合には、ｆｒｑ＿ｕｐとｆｒｑ＿ｌｏｗとは、共に高くなるので、Ｖｄｃ＿ｍｉｎと、Ｖｄｃ＿Ｘと、Ｖｄｃ＿ｍａｘとは、共に低くなり、Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ及びＶｄｃ（ｔ）＿ａも、低い値で推移することになる。
【０１０１】
なお、上記説明においては、時間ｔ＝０から、バイアス電圧を増加させるようにしたが、例えば、パルス波を射出してから、ｃＭＵＴアレイ１００から画像を取得したい最も近い部位までの間を超音波が往復する時間、即ち、ｔ１＝２×Ｌ１／ｃ（ここで、ｃは媒質の音速）だけ、待機時間を設け、その後バイアス電圧を増加させるように構成してもよい。この場合、バイアス電圧を増加させる時間は、最大受信期間Ｔよりｔ１だけ短くなる。したがって、その分バイアス刻み数Ｎは、Ｎ＝α（Ｔ−ｔ１）のように小さくする。
【０１０２】
［第２の実施形態の変形例］
次に、第２の実施形態の変形例について、第２の実施形態との相違点に限定して説明する。第２の実施形態では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０の２つのグループに分けている。本変形例では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、３つのグループに分ける。
【０１０３】
したがって、ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のｃＭＵＴと、第２のｃＭＵＴと、第３のｃＭＵＴとを有する。そして、第１のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第１のバイアス調整器によって調整され、第２のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第２のバイアス調整器によって調整され、第３のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第３のバイアス調整器によって調整される。
【０１０４】
この場合も、図１０に示すように、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗからの最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの周波数帯域で機能するように、Ｖｄｃ算出部２３４は、バイアス電圧Ｖｄｃ＿ｍｉｎ及びＶｄｃ＿ｍａｘを算出する。その後、第２の実施形態の場合と同様に、ｆｒ，ｆａ算出部２３６と、中間周波数算出部２３８と、周波数判定部２４０と、周波数再設定部２４２とによって、図１０に示すように、３つのグループのｃＭＵＴ１１０にそれぞれ印加する電圧、即ち第１のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ａ（ｔ）と、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）と、第３のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｃ（ｔ）について、ｔ＝０におけるバイアス電圧値である、Ｖｄｃ＿ａ（０）と、Ｖｄｃ＿ｂ（０）と、Ｖｄｃ＿ｃ（０）を算出する。
【０１０５】
例えば、Ｖｄｃ算出部２３４は、入力した周波数帯域の最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗと関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿ｍａｘ＝ｆ−１（ｆｒｑ＿ｌｏｗ）より、最大バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍａｘを算出する。Ｖｄｃ算出部２２２は、算出した最大バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍａｘを、ｆｒ，ｆａ算出部２３６に出力する。
【０１０６】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、入力した最大バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍａｘと関数ｇとに基づいて、ｆａ＿１＝ｇ（Ｖｄｃ＿ｍａｘ）より、第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１を算出する。第２の実施形態の場合と異なり本変形例では、ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、算出した第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１を、Ｖｄｃ算出部２３４に出力する。
【０１０７】
Ｖｄｃ算出部２３４は、次に、第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１以下の周波数である第１の判定用共振周波数ｆｒ＿１を設定する。その後、第１の判定用共振周波数ｆｒ＿１と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿ａ（０）＝ｆ−１（ｆｒ＿１）より、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）を算出する。Ｖｄｃ算出部２３４は、算出した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）を、ｆｒ，ｆａ算出部２３６に出力する。
【０１０８】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）と関数ｇに基づいて、ｆａ＿２＝ｇ（Ｖｄｃ＿ａ（０））より、第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２を算出する。ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、前記と同様に、算出した第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２を、Ｖｄｃ算出部２３４に出力する。
【０１０９】
Ｖｄｃ算出部２３４は、次に、第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２以下の周波数である第２の判定用共振周波数ｆｒ＿２を設定する。その後、第２の判定用共振周波数ｆｒ＿２と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿ｂ（０）＝ｆ−１（ｆｒ＿２）より、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）を算出する。Ｖｄｃ算出部２３４は、算出した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）を、ｆｒ，ｆａ算出部２３６に出力する。
【０１１０】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）と関数ｇに基づいて、ｆａ＿３＝ｇ（Ｖｄｃ＿ｂ（０））より、第３の判定用反共振周波数ｆａ＿３を算出する。ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、前記と同様に、算出した第３の判定用反共振周波数ｆａ＿３を、Ｖｄｃ算出部２３４に出力する。
【０１１１】
Ｖｄｃ算出部２３４は、次に、第３の判定用反共振周波数ｆａ＿３以下の周波数である第３の判定用共振周波数ｆｒ＿３を設定する。その後、第３の判定用共振周波数ｆｒ＿３と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿ｂ（０）＝ｆ−１（ｆｒ＿３）より、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）を算出する。Ｖｄｃ算出部２３４は、算出した第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）を、ｆｒ，ｆａ算出部２３６に出力する。
【０１１２】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、入力した第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）と関数ｇに基づいて、ｆａ＿３＝ｇ（Ｖｄｃ＿ｂ（０））より、第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４を算出する。
周波数判定部２４０は、第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４が最大値ｆｒｑ＿ｕｐ以上であるかを判定する。第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４が最大値ｆｒｑ＿ｕｐ以下であれば、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）と、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）と、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）とを小さな値に再設定する。
【０１１３】
周波数判定部２４０は、第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４が最大値ｆｒｑ＿ｕｐ以上となったら、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）を第１のバイアス調整器に、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）を第２のバイアス調整器に、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）を第３のバイアス調整器に、それぞれ出力する。
【０１１４】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（ｔ）を、Ｖｄｃ＿ａ（０）から、時間経過と共にｔ＝ＴのときにＶｄｃ＿ｍａｘとなるように、徐々に増加させる。また、Ｖｄｃ決定部２４４は、例えば、
ｇ（Ｖｄｃ＿ａ（ｔ））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）） ・・・（１９）
となるように、Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）を決定し、
ｇ（Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｃ（ｔ）） ・・・（２０）
となるように、Ｖｄｃ＿ｃ（ｔ）を決定する。このように、第１のｃＭＵＴ、第２のｃＭＵＴ及び第３のｃＭＵＴが射出する超音波の周波数帯域が連続するようにバイアス電圧を調整する。周波数帯域が連続するように設定されれば、この他の設定方法でもよい。
【０１１５】
Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ａ（ｔ）を第１のバイアス調整器に出力し、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）を第２のバイアス調整器に出力し、第３のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｃ（ｔ）を第３のバイアス調整器に出力する。第１のバイアス調整器は、第１のｃＭＵＴにバイアス電圧を印加し、第２のバイアス調整器は、第２のｃＭＵＴにバイアス電圧を印加し、第３のバイアス調整器は、第３のｃＭＵＴにバイアス電圧を印加する。
【０１１６】
以上説明したとおり本変形例によれば、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０のグループの数を増やすことができる。グループ数をより増やせば、ｃＭＵＴアレイ１００は、全体としてより広い周波数帯域で機能することができる。更に、第２の実施形態と同様の効果も得られる。
【０１１７】
なお、図１０に示す例は、ｇ（Ｖｄｃ＿ｍａｘ）＝ｆ（Ｖｄｃ＿ａ（０））、ｇ（Ｖｄｃ＿ａ（０））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｂ（０））、ｇ（Ｖｄｃ＿ｂ（０））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｃ（０））、ｇ（Ｖｄｃ＿ｃ（０））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｍｉｎ）となる特殊な例である。
【０１１８】
また、前記のバイアス電圧値の決定方法では、周波数判定部２４０は、第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４が最大値ｆｒｑ＿ｕｐ以上であるかを判定しているが、周波数帯域の最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する必要がない場合、この判定は、不要である。その場合、バイアス電圧値が大きい方から順に、バイアス電圧値を決定しているので、低周波数側の周波数帯域で確実に機能することができるように、各バイアス電圧値を決定できる。即ち、このような決定方法は、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い側で反射される情報を確実に取得したいときに有利である。
【０１１９】
また、バイアス電圧値が小さい方から順に各バイアス電圧値を決定してもよい。その場合、ｃＭＵＴアレイ１００から近い側で反射される情報を確実に取得したいときに有利である。
【０１２０】
更に、グループの数は、本変形例と同様にして、４つ以上とすることもできる。グループの数がより増えれば、機能する周波数帯域をより増やすことができる。この場合、第２の実施形態と本変形例との違いと同様に、グループ数に合わせて、各構成要素の数を増減させて機能させればよい。
【０１２１】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。ここで第３の実施形態の説明では、第２の実施形態との相違点に限定して説明し、同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。第２の実施形態においては、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ａ（ｔ）と第２のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）とを、同時に変化させている。これに対して、本実施形態においては、例えばｃＭＵＴアレイ１００から近い部分を特に精度良く画像化したい場合などに適する実施形態である。
【０１２２】
即ち、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とのうち、比較的低いバイアス電圧が印加され、比較的高い周波数帯域で機能する第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧は、パルス波を射出してからしばらくの間は変化させない。その後、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分で反射した超音波が、ｃＭＵＴアレイ１００に全て到達したと思われる時間が経過したら、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を上昇させる。一方で、比較的高いバイアス電圧が印加され、比較的低い周波数帯域で機能する第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧は、パルス波を射出した直後から、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を上昇させ始めるまでの間、増加させる。その後、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を上昇させ始めてからは、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧は、一定値に維持する。
【０１２３】
本実施形態に係るコントロール部２１０の構成を、図１１に示す。本実施形態に係るコントロール部２１０は、図６を参照して説明した、第２の実施形態に係るコントロール部２１０の最大受信期間算出部２１６を、切替期間算出部２１８に置き換えたものである。切替期間算出部２１８は、深さＬ１及びＬ２と、例えば次式（２１）に基づいて、切替期間Ｔｃを算出する。
Ｔ＝（Ｌ２−Ｌ１）／２ｃ ・・・（２１）
ここで、ｃは媒質の音速である。したがって、式（２１）で求まる切替期間Ｔｃは、ｃＭＵＴアレイ１００から、画像を取得したい最も遠い部位と最も近い部位との中間位置までを、超音波が往復する時間を示す。
コントロール部２１０は、図１１に示すように、最大値ｆｒｑ＿ｕｐと、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗと、切替期間Ｔｃとを、帯域制御部２２０に出力する。
【０１２４】
帯域制御部２２０の動作について、第２の実施形態と異なる点を、図１２を参照して説明する。まず、帯域制御部２２０内のカウント制御部２３２は、カウント用の変数ｉを０に設定する。また、カウント制御部２３２は、コントロール部２１０から入力した切替期間Ｔｃに基づいて、例えば定数βを用いて、Ｎ＝βＴｃより、バイアス刻み数Ｎを算出する。
【０１２５】
その後、第２の実施形態の場合と同様に、Ｖｄｃ算出部２３４、ｆｒ，ｆａ算出部２３６、中間周波数算出部２３８、周波数判定部２４０、及び周波数再設定部２４２によって、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ（ｔ）＿ａの初期値となるＶｄｃ＿Ｘと、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂの初期値となるＶｄｃ＿ｍｉｎとを算出する。
【０１２６】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、Ｖｄｃ＿Ｘに設定し、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、Ｖｄｃ＿ｍｉｎに設定する。Ｖｄｃ決定部２４４は、設定した第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、第１のバイアス調整器２７２に出力し、設定した第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、第２のバイアス調整器２７４に出力する。
【０１２７】
Ｖｄｃ決定部２４４による、第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力の後、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に再設定する。次に、カウント制御部２３２は、ｉ≦Ｎであるか否かを判定する。ｉ≦Ｎのとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、下記式（２２）により、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを決定し、下記式（２３）により、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを決定する。
【０１２８】
Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ＝Ｖｄｃ＿Ｘ＋（Ｖｄｃ＿ｍａｘ−Ｖｄｃ＿Ｘ）／Ｎ×ｉ
・・・（２２）
Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ＝Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ ・・・（２３）
即ち、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、Ｖｄｃ＿ＸとＶｄｃ＿ｍａｘとの差をバイアス刻み数Ｎで等分した電圧だけ増加させる。一方、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂは、変化させない。
【０１２９】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、Ｖｄｃ（ｔ）＿ａをバイアス電圧として、第１のバイアス調整器２７２に出力し、Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂをバイアス電圧として、第２のバイアス調整器２７４に出力する。
【０１３０】
Ｖｄｃ決定部２４４による、第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力の後、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に設定し、再びｉ≦Ｎであるか否かを判定する。以降ｉ≦Ｎである間、上記の処理を繰り返す。尚、これらの処理は、カウント制御部２３２により、時間（１／２β）毎に行われるように制御されている。
一方、ｉ≦Ｎでないとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、ｉ≦２Ｎであるか否かを判定する。ｉ≦２Ｎであるとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、次式（２４）により、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを決定し、次式（２５）により、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを決定する。
【０１３１】
Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ＝Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ ・・・（２４）
Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ＝Ｖｄｃ＿ｍｉｎ
＋（Ｖｄｃ＿Ｘ−Ｖｄｃ＿ｍｉｎ）／Ｎ×（ｉ−Ｎ） ・・・（２５）
即ち、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａは、変化させない。一方、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、Ｖｄｃ＿ｍｉｎとＶｄｃ＿Ｘとの差をバイアス刻み数Ｎで等分した電圧だけ増加させる。
【０１３２】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、Ｖｄｃ（ｔ）＿ａをバイアス電圧として、第１のバイアス調整器２７２に出力し、Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂをバイアス電圧として、第２のバイアス調整器２７４に出力する。
【０１３３】
Ｖｄｃ決定部２４４による、第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力の後、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に設定し、再びｉ≦Ｎであるか否かと、ｉ≦２Ｎであるか否かを判定する。以降ｉ≦２Ｎである間、上記の処理を繰り返す。尚、これらの処理も、カウント制御部２３２により、時間（１／２β）毎に行われるように制御されている。その後、ｉ≦２Ｎでなくなると、当該第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力処理を終了する。
【０１３４】
以上により、図１３（ａ）に示すように、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は、時刻ｔ＝０からｔ＝Ｔｃまで、時間経過とともに、Ｖｄｃ＿ＸからＶｄｃ＿ｍａｘまで一定の割合で増加する。即ち、図８に示すように、時間経過とともに、第１のｃＭＵＴ１３０は、共振周波数ｆａ＿０から反共振周波数ｆａ＿Ｘまで機能する状態から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから反共振周波数ｆａ＿０まで機能する状態へと変化する。その後、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は、時刻ｔ＝Ｔｃからｔ＝２Ｔｃまで、Ｖｄｃ＿ｍａｘで一定となる。即ち、第１のｃＭＵＴ１３０は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗからｆａ＿０まで機能する状態で維持される。
【０１３５】
また、図１３（ｂ）に示すように、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、時刻ｔ＝０からｔ＝Ｔｃまで、Ｖｄｃ＿ｍｉｎで一定となる。即ち、第２のｃＭＵＴ１４０は、図８に示すように、共振周波数ｆｒ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する状態で維持される。その後、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、時刻ｔ＝Ｔｃからｔ＝２Ｔｃまで、時間経過とともに、Ｖｄｃ＿ｍｉｎからＶｄｃ＿Ｘまで一定の割合で増加する。即ち、時間経過とともに、第２のｃＭＵＴ１４０は、共振周波数ｆｒ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する状態から、共振周波数ｆａ＿０から反共振周波数ｆａ＿Ｘまで機能する状態へと変化する。
【０１３６】
本実施形態においても、第２の実施形態の場合と同様に、超音波画像取得時において、パルス発生器２６０は、パルスを生成し、このパルスは、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。ここで、このパルスが第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるタイミングは、時間ｔ＝０（ｉ＝０）のときである。即ち、パルス波を射出するとき、第１のｃＭＵＴ１３０には、Ｖｄｃ＿Ｘのバイアス電圧が印加されており、第２のｃＭＵＴ１４０には、Ｖｄｃ＿ｍｉｎのバイアス電圧が印加されている。そして、パルス波を射出後、時間ｔ＝Ｔｃまで、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は増加し、その後一定となり、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、時間ｔ＝Ｔｃまで一定であり、その後増加する。
【０１３７】
第１のｃＭＵＴ１３０は、バイアス電圧値Ｖｄｃ＿Ｘが印加された状態でパルス波を射出し、その後、照射対象物内で反射した超音波を受信する。同様に、第２のｃＭＵＴ１４０は、バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍｉｎが印加された状態でパルス波を射出し、その後、照射対象物内で反射した超音波を受信する。第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０が受信した信号に基づいて、超音波画像が得られる。
【０１３８】
本実施形態によれば、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分を特に精度良く画像化することができる。即ち、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分で反射して、ｃＭＵＴアレイ１００に到達する超音波は、比較的高い周波数を有している。本実施形態においては、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧は、パルス波を射出してから時間Ｔｃまでの間は、低い値であるＶｄｃ＿ｍｉｎから変化させない。即ち、第２のｃＭＵＴ１４０は、パルス波を射出してから時間Ｔｃまでの間は、比較的高い周波数帯域で機能する。その間、比較的低い周波数を有する超音波は、バイアス電圧が徐々に上昇する第１のｃＭＵＴによって受信される。
【０１３９】
時間Ｔｃが経過した後は、ｃＭＵＴアレイ１００に到達する超音波は、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い部分で反射した超音波を多く含むので、比較的低い周波数の超音波を多く含む。そこで、第２のｃＭＵＴ１４０が機能する周波数帯域を徐々に低下させるため、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は徐々に上昇する。
【０１４０】
このように本実施形態によれば、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分を特に精度良く画像化することができるとともに、バイアス電圧の調整によって、低周波数の超音波も良好に受信することができるので、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い部分も、良好な画像を得ることができる。
また、第２のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧を変化させずに、一定に保っても同様の効果が得られる。
【０１４１】
なお、本実施形態においては、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分を特に精度良く画像化するため、高い周波数の超音波を効率よく捉えるよう、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧は、低くしたまま維持するよう構成されている。これとは逆に、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い部分を特に精度良く画像化するため、低い周波数の超音波を効率よく捉えるよう、例えば第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧を、高いまま維持するように構成してもよい。
【０１４２】
また、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧を高いまま維持するとき、もう一方の第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を、高いほうから低いほうに徐々に下げるようにしてもよい。このように、バイアス電圧を徐々に下げると、徐々に高い周波数に対する感度がよくなり、その結果、音の伝搬の非線形成に伴って生じる、高調波成分を有する超音波を受信することができるという効果が得られる。
【０１４３】
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１００…ｃＭＵＴアレイ、１１０…ｃＭＵＴ、１１２…上部電極、１１４…下部電極、１１６…空隙、１３０…第１のｃＭＵＴ、１４０…第２のｃＭＵＴ、２１０…コントロール部、２１２…初期周波数設定部、２１４…最終周波数設定部、２１６…最大受信期間算出部、２１８…切替期間算出部、２２０…帯域制御部、２２２…Ｖｄｃ算出部、２２４…ｆｒ，ｆａ算出部、２２６…周波数判定部、２２８…周波数再設定部、２３０…Ｖｄｃ決定部、２３２…カウント制御部、２３４…Ｖｄｃ算出部、２３６…ｆｒ，ｆａ算出部、２３８…中間周波数算出部、２４０…周波数判定部、２４２…周波数再設定部、２４４…Ｖｄｃ決定部、２６０…パルス発生器、２７２…第１のバイアス調整器、２７４…第２のバイアス調整器、２９０…記憶部、３１０…アンプ、３２０…Ｄ変換器、３３０…ビーム合成回路、３４０…デジタルスキャンコンバータ、４１０…入力部、４２０…表示器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブ装置、特に静電容量型超音波素子を有する超音波プローブ装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波素子として、静電容量型の超音波素子（ｃａｐａｓｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ；ｃＭＵＴ）が注目されている。一般に、ｃＭＵＴは、基板上に配置された下部電極と、下部電極と対向する薄膜内に配置された上部電極と、下部電極及び上部電極の間に位置する空洞部とを有する。下部電極と上部電極との間に電圧を印加すると、当該電極間で静電容量が変化し、前記薄膜が振動する。この振動により、ｃＭＵＴは超音波を射出する。即ち、ｃＭＵＴは、超音波を送信することができる。また、ｃＭＵＴが超音波を受けると、前記薄膜は振動する。この振動により、下部電極と上部電極とに帯電する電荷が変化する。この電荷の変化を検出することで、ｃＭＵＴは、超音波を検出することができる。即ち、ｃＭＵＴは、超音波を受信することができる。ｃＭＵＴが、上記のように超音波を送受信する際には、下部電極と上部電極との間に直流バイアス電圧を印加し、下部電極と上部電極を予め帯電させておくことが、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
そして、そのようなｃＭＵＴから超音波を送信し、当該ｃＭＵＴでその反射波を受信することで、超音波画像を取得する超音波プローブ装置が知られている。このようなｃＭＵＴを用いた超音波画像の取得において、超音波の受信効率を向上させる技術が、例えば特許文献２に開示されている。短い距離を伝搬する超音波は受信時の振幅が十分大きい。このことを考慮して、特許文献２に開示されている技術においては、ｃＭＵＴの近くで反射した超音波を当該ｃＭＵＴが受信する際には、印加する前記直流バイアス電圧を小さく設定している。また、長い距離を伝搬する超音波は受信時の振幅が小さいため、前記直流バイアス電圧が低いと検出感度が低くなってしまう。このことを考慮して、ｃＭＵＴの遠くで反射した超音波を当該ｃＭＵＴが受信する際には、超音波に対して感度がよくなるように、印加する前記直流バイアス電圧を大きく設定している。また、特許文献２には、近くで反射した超音波と遠くで反射した超音波とを連続的に受信するために、直流バイアス電圧を徐々に大きくすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５１０２６４号公報
【特許文献２】特開２００６−１２２３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１及び特許文献２に係る技術では、送受信したい超音波の周波数に合わせてｃＭＵＴに印加する直流バイアス電圧を変化させている。しかしながら、ｃＭＵＴにおいては、送受信できる超音波の周波数帯域をシフトさせるのみならず、送受信できる周波数帯域の幅を広くすることが好ましい。
【０００６】
そこで本発明は、送受信できる周波数帯域を広帯域化したｃＭＵＴを有する、超音波プローブ装置及びその制御方法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】
【０００７】
前記目的を果たすため、本発明に係る超音波プローブ装置の一態様は、印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて送受信できる超音波の周波数範囲が変化する静電容量型超音波振動子を、複数具備する超音波プローブ装置であって、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、複数のグループのうちの何れか１つに属し、該複数のグループの各々は、少なくとも１つの該静電容量型超音波振動子を含み、当該超音波プローブ装置の動作期間内で、連続した周波数帯である動作周波数に含まれる全ての周波数が、当該超音波プローブ装置によって送信及び／又は受信されるように、前記グループ毎に異なる前記バイアス電圧値と、当該バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加するタイミングとを決定する帯域制御部と、前記帯域制御部が決定する前記バイアス電圧値と前記タイミングとに応じて、前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧を変更する、バイアス電圧変更手段と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、前記目的を果たすため、本発明に係る超音波プローブ装置の制御方法の一態様は、印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、ｍ個（ｍは２以上の自然数）のグループのうちの何れか１つに属し、該ｍ個のグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、ｎ（ｎはｍ以下の自然数）が１のとき、前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎのバイアス電圧値を、該第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎのバイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、前記目的を果たすため、本発明に係る超音波プローブ装置の制御方法の別の一態様は、印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、ｍ個（ｍは２以上の自然数）のグループのうちの何れか１つに属し、該ｍ個のグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む超音波プローブ装置の制御方法であって、前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第２のバイアス電圧値を、該第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、動作期間中の時間経過と共に、第ｎ番目（ｎはｍ以下の自然数）のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第ｎ印加バイアス電圧値の、ｎが１であるときの値である第１印加バイアス電圧値を、前記第２のバイアス電圧値から前記第１のバイアス電圧値まで変化させ、ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎ印加バイアス電圧値を、該第ｎ印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎ印加バイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異なるｃＭＵＴに異なるバイアス電圧を印加することで、送受信できる周波数帯域を広帯域化した、複数のｃＭＵＴを有する、超音波プローブ装置及びその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波プローブ装置の構成例を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図３】ｃＭＵＴにおける、印加するバイアス電圧に応じたインピーダンスの周波数特性の一例を示す図。
【図４】ｃＭＵＴにおける、印加するバイアス電圧と共振周波数との関係、及び印加するバイアス電圧と反共振周波数との関係の一例を示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定方法の一例を説明するための図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の一例を説明するための図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を説明するための図であって、（ａ）は、第１のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を示す図であり、（ｂ）は、第２のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施形態の変形例に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の一例を説明するための図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の決定に係る一部分の構成例を示すブロック図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る超音波プローブ装置のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を説明するための図であって、（ａ）は、第１のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を示す図であり、（ｂ）は、第２のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧の概略を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る超音波プローブ装置の構成の概略を図１に示す。本超音波プローブ装置は、超音波源としてｃａｐａｓｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ（ｃＭＵＴ）を用いている。本超音波プローブ装置は、複数のｃＭＵＴ１１０からなるｃＭＵＴアレイ１００を有する。ｃＭＵＴアレイ１００において、ｃＭＵＴ１１０は、超音波の射出方向を一方向に揃えて、平面状に配置されている。
【００１３】
各ｃＭＵＴ１１０は、互いに対向する上部電極１１２と下部電極１１４とを有している。上部電極１１２と下部電極１１４との間には、空隙１１６が設けられている。各ｃＭＵＴ１１０の、上部電極１１２と下部電極１１４との間に交流電圧が印加されると、当該電極間の電気容量が変化し、当該電極間に働く静電吸引力が変化する。下部電極１１４及びその周辺の構造物は固定されているので、静電吸引力の変化によって、上部電極１１２及びその周辺の構造物が振動する。したがって、各ｃＭＵＴ１１０は、上部電極１１２と下部電極１１４との間に交流電圧が印加されると、超音波を発生する。このように、ｃＭＵＴ１１０は、超音波を送信することができる。
【００１４】
また、各ｃＭＵＴ１１０に超音波が入射すると、上部電極１１２及びその周辺の構造物は、振動する。その結果、上部電極１１２と下部電極１１４との間の電気容量が変化する。この上部電極１１２と下部電極１１４との間の電気容量の変化を計測することによって、超音波の入射を検出することができる。このように、ｃＭＵＴ１１０は、超音波を受信することができる。超音波プローブ装置は、このようなｃＭＵＴ１１０の超音波送受信機能を利用して、超音波による物体の内部画像の取得を行うものである。
【００１５】
ｃＭＵＴ１１０は、上部電極１１２と下部電極１１４との間に予めバイアス電圧を印加しておくと、上部電極１１２の振動の周波数特性が変化する。印加するバイアス電圧がより高い程、上部電極１１２の共振周波数がより低くなる。したがって、印加するバイアス電圧がより高い程、ｃＭＵＴ１１０は、より低い周波数の超音波を射出することができ、また、より低い周波数の超音波を受信することができる。逆に、印加するバイアス電圧がより低い程、上部電極１１２の共振周波数がより高くなる。したがって、印加するバイアス電圧がより低い程、ｃＭＵＴ１１０は、より高い周波数の超音波を射出することができ、また、より高い周波数の超音波を受信することができる。
【００１６】
本実施形態では、ｃＭＵＴアレイ１００に属するｃＭＵＴ１１０は、２つのグループに分けられている。即ち、ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のグループを形成するｃＭＵＴ１１０と、第２のグループを形成するｃＭＵＴ１１０とを有している。第１のグループのｃＭＵＴ１１０には高いバイアス電圧が印加され、第２のグループのｃＭＵＴ１１０には低いバイアス電圧が印加される。これにより、ｃＭＵＴアレイ１００全体を１つの送受信部と見なしたときに、送受信できる超音波の周波数帯域が広げることができる。以下、第１のグループのｃＭＵＴ１１０を第１のｃＭＵＴ１３０と記し、第２のグループのｃＭＵＴを第２のｃＭＵＴ１４０と記す。
【００１７】
本超音波プローブ装置は、ｃＭＵＴアレイ１００から超音波を射出させるために、コントロール部２１０と、帯域制御部２２０と、パルス発生器２６０と、第１のバイアス調整器２７２と、第２のバイアス調整器２７４と、記憶部２９０とを有する。また、本超音波プローブ装置は、ｃＭＵＴアレイ１００に超音波を検出させるために、複数のアンプ３１０と、複数のＡ／Ｄ変換器３２０と、ビーム合成回路３３０と、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）３４０とを有する。また、本超音波プローブ装置は、入力部４１０と表示器４２０とを有する。
【００１８】
入力部４１０は例えばキーボードであって、コントロール部２１０と接続している。ユーザはこのキーボードを使用して、画像取得を行いたい部分の深さ（所望の深さ）の情報を入力する。入力された深さ情報はコントロール部２１０に出力される。コントロール部２１０は、入力された深さ情報に基づいて、ｃＭＵＴアレイ１００が射出する超音波の周波数帯域を決定し、当該帯域に係る値を帯域制御部２２０に出力する。また、コントロール部２１０は、パルス発生器２６０を制御する。また、コントロール部２１０は、本超音波プローブ装置全体の制御を行う。したがって、コントロール部２１０は、例えばビーム合成回路３３０とも接続している。また、コントロール部２１０は記憶部２９０とも接続している。よって、本超音波プローブ装置の各部の制御を行う際に、コントロール部２１０は記憶部２９０に記憶されている情報を適宜用いることができる。また、コントロール部２１０は、表示器４２０に接続しており、表示器４２０に必要な情報を表示させることができる。
【００１９】
帯域制御部２２０には、コントロール部２１０から周波数帯域に係る値が入力される。入力された値に基づいて、帯域制御部２２０は２種類のバイアス調整値を算出する。この２種類のバイアス調整値は、ｃＭＵＴアレイ１００が射出する超音波の周波数帯域が、所望の深さの画像取得するときの周波数帯域を満たすために必要な値である。帯域制御部２２０は、算出した２種類のバイアス調整値のうち、一方（第１）のバイアス調整値を第１のバイアス調整器２７２に出力し、他方（第２）のバイアス調整値を第２のバイアス調整器２７４に出力する。また、帯域制御部２２０は、２種類のバイアス調整値を、表示器４２０に出力する。なお、帯域制御部２２０も、コントロール部２１０を介して記憶部２９０と接続している。よって、帯域制御部２２０は記憶部２９０に記憶されている情報を適宜読みだして、読み出した情報を用いることができる。
【００２０】
パルス発生器２６０は、コントロール部２１０の制御の下、パルス信号を発生し、それを第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４に出力する。第１のバイアス調整器２７２には、帯域制御部２２０から第１のバイアス調整値が入力されると共に、パルス発生器２６０からパルス信号が入力される。そして、第１のバイアス調整器２７２は駆動信号を、第１のｃＭＵＴ１３０の各々に出力する。この駆動信号は、第１のバイアス調整値に基づいて調整されたバイアス電圧にパルス信号が重畳した信号である。一方、第２のバイアス調整器２７４には、帯域制御部２２０から第２のバイアス調整値が入力されると共に、パルス発生器２６０からパルス信号が入力される。そして、第２のバイアス調整器２７４も第１のバイアス調整器２７２と同様に、駆動信号を各第２のｃＭＵＴ１４０に出力する。この駆動信号は、第２のバイアス調整値に基づいて調整したバイアス電圧にパルス信号が重畳した信号である。この様に、例えば第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４は、バイアス電圧変更手段として機能する。なお、帯域制御部２２０から表示器４２０までの信号線、帯域制御部２２０から第１のバイアス調整器２７２までの信号線、及び帯域制御部２２０からと第２のバイアス調整器２７４までの信号線は、最初から別々の信号線であっても良い。
【００２１】
一方、複数のアンプ３１０は、それぞれ１つのｃＭＵＴ１１０と接続している。各アンプ３１０には、各ｃＭＵＴ１１０の上部電極１１２と下部電極１１４との電位差がｃＭＵＴ１１０の出力信号として入力され、各アンプ３１０は当該出力信号を増幅する。各アンプ３１０は、増幅した信号を、それぞれＡ／Ｄ変換器３２０に出力する。各Ａ／Ｄ変換器３２０には、アンプ３１０から増幅信号が入力される。各Ａ／Ｄ変換器３２０は、入力された信号をＡ／Ｄ変換し、変換により得られたデジタル信号（以降、デジタルエコー信号と称する）を、ビーム合成回路３３０に出力する。
【００２２】
ビーム合成回路３３０には、各Ａ／Ｄ変換器３２０からデジタルエコー信号が入力される。ビーム合成回路３３０は、各Ａ／Ｄ変換器３２０から入力されたデジタルエコー信号を合成し、画像信号を生成する。ビーム合成回路３３０は、生成した画像信号を、コントロール部２１０やＤＳＣ３４０に出力する。ＤＳＣ３４０には、ビーム合成回路３３０から画像信号が入力される。ＤＳＣ３４０は、ビーム合成回路３３０から入力した画像信号に基づいて、表示用信号を作成する。この表示用信号は、例えばモニタである表示器４２０に表示させるための信号である。ＤＳＣ３４０は、作成した表示用信号を、表示器４２０に出力する。表示器４２０には、ＤＳＣ３４０から表示用信号が入力される。これにより、表示器４２０は、当該表示用信号に基づいて画像を表示する。また、表示器４２０には、帯域制御部２２０からバイアス調整値が入力される。これにより、表示器４２０は当該バイアス調整値を表示する。
【００２３】
ここで、表示器４２０に表示されるのは、（１）２種類のバイアス調整値そのものの数値、（２）第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とのそれぞれの周波数帯域の数値、（３）第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを合わせたときの周波数帯域の数値、（４）数値をグラフィカルに表わしたもの、（５）上記（１）〜（４）の組合せのいずれでもよい。
【００２４】
帯域制御部２２０の構成を、図２を参照して更に説明する。帯域制御部２２０は、図２に示すように、Ｖｄｃ算出部２２２と、ｆｒ，ｆａ算出部２２４と、周波数判定部２２６と、周波数再設定部２２８と、Ｖｄｃ決定部２３０とを有する。Ｖｄｃ算出部２２２には、コントロール部２１０から、前記周波数帯域に係る値が入力される。Ｖｄｃ算出部２２２と、ｆｒ，ｆａ算出部２２４と、周波数判定部２２６と、周波数再設定部２２８は所定の演算を行ってバイアス調整値を算出し、Ｖｄｃ決定部２３０は、バイアス調整値を決定する。Ｖｄｃ決定部２３０は、決定したバイアス調整値を、第１のバイアス調整器２７２と、第２のバイアス調整器２７４と、表示器４２０とに出力する。帯域制御部２２０内の各部の詳細については、本実施形態に係る超音波プローブ装置の動作の説明とともに後述する。
【００２５】
次に、本実施形態に係る超音波プローブ装置の動作を、図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係る、超音波の射出について説明する。まず入力部４１０は、例えばｃＭＵＴアレイ１００から画像を取得したい部分までの最も遠い位置までの距離、即ち、画像を取得したい部分の最も深い部分の深さＬを、ユーザから取得する。入力部４１０は、例えばキーボードであり、ユーザは当該キーボードから深さＬの値を入力する。入力部４１０は、取得した深さＬの値を、コントロール部２１０に出力する。
【００２６】
また、入力部４１０は、キーボードに限らず、ボタン、レバー、つまみを用いたもの等、深さＬの値を入力できるものならば、どのようなものでもよい。また、入力部４１０は、マウスであってもよい。この場合、ユーザは、マウスを使って、表示器４２０に表示された画像から深さＬの値を選択したり、増加又は減少を指示するボタンを選択して深さＬの値を決定したりすることができる。また、表示器４２０に表示させた画像の一部を選択することで、当該画像と関連付けられた深さＬの値を決定することができる。これらの場合、コントロール部２１０、マウスである入力部４１０、及び表示器４２０が連携して深さＬの値を取得する。
【００２７】
深さＬの値を取得したコントロール部２１０は、深さＬの値に基づいて、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定する。最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐは前述した周波数帯域に係る値であって、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する周波数帯域を表わす値である。コントロール部２１０は、決定した最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを、帯域制御部２２０内のＶｄｃ算出部２２２に出力する。
【００２８】
ここで、コントロール部２１０は、深さＬの値から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定するために、例えば以下の方法を用いる。例えば、深さＬと最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐとの関係を、記憶部２９０にテーブルとして記憶しておき、当該関係に基づいて、深さＬの値から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定してもよい。また、記憶部２９０に、深さＬと最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐとの関係を示す式を記憶しておき、当該式に基づいて、深さＬの値から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを算出してもよい。このように、記憶部２９０は、距離（深さ）−周波数に関する記憶部として機能する。
【００２９】
帯域制御部２２０内のＶｄｃ算出部２２２には、コントロール部２１０が出力した最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐが入力される。Ｖｄｃ算出部２２２は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗに基づいて、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を算出し、最大値ｆｒｑ＿ｕｐに基づいて、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を算出する。
【００３０】
ここで、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２の算出について図面を参照して説明する。図３は、ｃＭＵＴ１１０における振動周波数と電気的インピーダンスとの関係（特性）の一例を示している。図３において、横軸は周波数で、縦軸はインピーダンスである。また、図３において、点線、一点鎖線、破線、実線、二点鎖線の各々は、上部電極１１２と下部電極１１４との間に印加するバイアス電圧（以下、単にバイアス電圧と称する）が、６０Ｖ、９０Ｖ、１３０Ｖ、１６５Ｖ、２００Ｖのときの特性を示している。図３に示すように、バイアス電圧が異なっても、周波数とインピーダンスとの全体的な傾向は、類似である。即ち、ｃＭＵＴ１１０のインピーダンスは、周波数が増加するに従って、徐々に減少し、極小値をとり、その後上昇して極大値をとり、再び減少する。
【００３１】
ここで、インピーダンスが極小値となる周波数は、当該ｃＭＵＴ１１０の共振周波数であり、インピーダンスが極大値となる周波数は、当該ｃＭＵＴ１１０の反共振周波数である。各ｃＭＵＴ１１０が機能する周波数帯域は、ここで示した共振周波数から反共振周波数までの周波数帯域である。
【００３２】
図３に示すように、バイアス電圧が異なると、共振周波数及び反共振周波数も異なる。より詳しくは、ｃＭＵＴ１１０の共振周波数及び反共振周波数は、バイアス電圧が高い程、低くなり、バイアス電圧が低い程、高くなる。したがって、ｃＭＵＴ１１０が機能する周波数帯域は、バイアス電圧が高い程、低くなり、バイアス電圧が低い程、高くなる。
【００３３】
図４に、バイアス電圧Ｖｄｃと共振周波数ｆｒとの関係、及びバイアス電圧Ｖｄｃと反共振周波数ｆａとの関係の一例を示す。この図に示すように、ｃＭＵＴ１１０の特性に応じて、バイアス電圧Ｖｄｃと共振周波数ｆｒとの関係は、関数ｆによって、
ｆｒ＝ｆ（Ｖｄｃ） ・・・（１）
と表される。また、ｃＭＵＴ１１０の特性に応じて、バイアス電圧Ｖｄｃと反共振周波数ｆａとの関係は、関数ｇによって、
ｆａ＝ｇ（Ｖｄｃ） ・・・（２）
と表される。本実施形態において、上記式（１）及び上記式（２）は、記憶部２９０に記憶されており、帯域制御部２２０は、コントロール部２１０を介して、上記式（１）及び上記式（２）を読み出すことができる。
【００３４】
再び図２を参照して、本実施形態に係る動作を説明する。本実施形態において、Ｖｄｃ算出部２２２は、式（１）を用いて、コントロール部２１０から入力した最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗより、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を、下記式（３）に基づいて算出する。
Ｖｄｃ＿１＝ｆ−１（ｆｒｑ＿ｌｏｗ） ・・・（３）
同様に、Ｖｄｃ算出部２２２は、式（２）を用いて、コントロール部２１０から入力した最大値ｆｒｑ＿ｕｐより、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、下記式（４）に基づいて算出する。
Ｖｄｃ＿２＝ｇ−１（ｆｒｑ＿ｕｐ） ・・・（４）
Ｖｄｃ算出部２２２は、算出した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、ｆｒ，ｆａ算出部２２４に出力する。
【００３５】
ｆｒ，ｆａ算出部２２４には、Ｖｄｃ算出部２２２から、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２が入力される。ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と式（２）とを用いて、判定用反共振周波数ｆａ＿ｄを下記式（５）により算出する。
ｆａ＿ｄ＝ｇ（Ｖｄｃ＿１） ・・・（５）
また同様に、ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２と式（１）とを用いて、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄを下記式（６）により算出する。
ｆｒ＿ｄ＝ｆ（Ｖｄｃ＿２） ・・・（６）
ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、算出した判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄ、並びに第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、周波数判定部２２６に出力する。
【００３６】
周波数判定部２２６は、Ｖｄｃ算出部２２２から入力した判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄについて、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄであるか否かを判定する。ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄであるとき、周波数判定部２２６は、ｆｒ，ｆａ算出部２２４から入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、Ｖｄｃ決定部２３０に出力する。
【００３７】
一方、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでないとき、周波数判定部２２６は、周波数再設定部２２８に、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでない旨の信号を出力する。周波数判定部２２６からｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでない旨の信号が入力した周波数再設定部２２８は、Ｖｄｃ算出部２２２から最大値ｆｒｑ＿ｕｐを取得し、取得した最大値ｆｒｑ＿ｕｐよりも所定の値だけ小さな値を、新たな最大値ｆｒｑ＿ｕｐに設定する。周波数再設定部２２８は、再設定した新たな最大値ｆｒｑ＿ｕｐを、Ｖｄｃ算出部２２２に出力する。周波数再設定部２２８から新たな最大値ｆｒｑ＿ｕｐが入力されたＶｄｃ算出部２２２は、前述と同様に、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２とを決定し、それらをｆｒ，ｆａ算出部２２４に出力する。以下、前述と同様に処理を進める。この際、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄは、変化しない。したがって、Ｖｄｃ算出部２２２は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を再度算出する必要は無く、前に算出した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を保持しているだけでよい。同様に、ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、判定用反共振周波数ｆａ＿ｄを再度算出する必要は無く、前に算出した判定用反共振周波数ｆａ＿ｄを保持しているだけでよい。
【００３８】
このようにして、周波数判定部２２６がｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄと判定するまで、周波数再設定部２２８は、最大値ｆｒｑ＿ｕｐを低下させる再設定処理を繰り返す。ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄであるとき、周波数判定部２２６は、Ｖｄｃ決定部２３０に、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を出力する。
【００３９】
ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄのとき、Ｖｄｃ決定部２３０には、周波数判定部２２６から、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２が入力される。Ｖｄｃ決定部２３０は、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧を第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１に決定し、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２に決定する。Ｖｄｃ決定部２３０は、第１のバイアス調整器２７２に、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を出力し、第２のバイアス調整器２７４に、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を出力する。また、Ｖｄｃ決定部２３０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２とを表す信号を、表示器４２０に出力する。
【００４０】
第１のバイアス調整器２７２は、第１のｃＭＵＴ１３０に、Ｖｄｃ決定部２３０から入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を印加する。同様に、第２のバイアス調整器２７４は、第２のｃＭＵＴ１４０に、Ｖｄｃ決定部２３０から入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を印加する。表示器４２０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２との値を表示する。この際、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２に限らず、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄ、並びに、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐを表示器４２０に表示するようにしてもよい。
この様に、例えばＶｄｃ算出部２２２は、バイアス電圧算出部として機能し、例えばｆｒ，ｆａ算出部２２４は、周波数算出部として機能する。
【００４１】
ここで、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ及び最大値ｆｒｑ＿ｕｐ、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ及び判定用反共振周波数ｆａ＿ｄ、並びに第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２の関係を、図５に示す例を参照して説明する。図５に示す例では、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗは、２２ＭＨｚであり、最大値ｆｒｑ＿ｕｐは、２４ＭＨｚであるとする。
【００４２】
この場合、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ＝２２ＭＨｚより、上記式（３）を用いて、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１は、２００Ｖと求まる。このとき、上記式（５）を用いて、判定用反共振周波数ｆａ＿ｄは、２３．５ＭＨｚと求まる。一方、最大値ｆｒｑ＿ｕｐ＝２４ＭＨｚより、上記式（４）を用いて、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２は、１４０Ｖと求まる。このとき、上記式（６）を用いて、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄは、２３．３ＭＨｚと求まる。ｆｒ＿ｄ＝２３．３ＭＨｚ≦ｆａ＿ｄ＝２３．５ＭＨｚであるので、周波数判定部２２６は、Ｖｄｃ決定部２３０に、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１及び第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を出力する。
【００４３】
図５に示す例では、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１＝２００Ｖが印加される第１のｃＭＵＴ１３０は、共振周波数である最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗ＝２２ＭＨｚから反共振周波数である判定用反共振周波数ｆａ＿ｄ＝２３．５ＭＨｚまで機能する。また、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２＝１４０Ｖが印加される第２のｃＭＵＴ１４０は、共振周波数である判定用共振周波数ｆｒ＿ｄ＝２３．３ＭＨｚから反共振周波数である最大値ｆｒｑ＿ｕｐ＝２４ＭＨｚまで機能する。したがって、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０を有するｃＭＵＴアレイ１００は、２２ＭＨｚから２４ＭＨｚまでの周波数帯域で機能する（超音波の送受信ができる）。
【００４４】
上記のとおり、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄであるとき、当該ｃＭＵＴアレイ１００は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで途切れることなく連続した周波数帯域で送受信ができる。なお、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでないとき、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する周波数帯域は、不連続となり、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐの間に、機能しない周波数帯域が存在することになる。本実施形態では、このような不連続な周波数帯域が存在しないように、周波数判定部２２６における判定と、周波数再設定部２２８における周波数の再設定を行っている。
【００４５】
再び図１を参照して、本実施形態にかる超音波プローブ装置の動作の続きを説明する。第１のバイアス調整器２７２は、第１のｃＭＵＴ１３０に、Ｖｄｃ決定部２３０から入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を印加する。同様に、第２のバイアス調整器２７４は、第２のｃＭＵＴ１４０に、Ｖｄｃ決定部２３０から入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を印加する。表示器４２０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２との値を表示する。
【００４６】
超音波画像取得時において、コントロール部２１０は、パルス発生器２６０に、パルスを発生させる指令を出力する。パルス発生器２６０は、コントロール部２１０の制御の下、パルスを生成する。パルス発生器２６０は、生成したパルスを第１のバイアス調整器２７２、及び第２のバイアス調整器２７４に出力する。第１のバイアス調整器２７２は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１に、パルス発生器２６０から入力したパルスを重畳し、重畳信号を第１のｃＭＵＴ１３０に出力する。第２のバイアス調整器２７４は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２に、パルス発生器２６０から入力したパルスを重畳し、重畳信号を第２のｃＭＵＴ１４０に出力する。
【００４７】
第１のｃＭＵＴ１３０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１が印加された状態から、重畳されたパルス波に応じた振動をし、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから判定用反共振周波数ｆａ＿ｄまでの周波数成分を有する超音波を射出する。同様に、第２のｃＭＵＴ１４０は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２が印加された状態から、重畳されたパルス波に応じた振動をし、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの周波数成分を有する超音波を射出する。その結果、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０を有するｃＭＵＴアレイ１００は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの帯域の周波数成分を有する超音波を射出する。
【００４８】
ｃＭＵＴアレイ１００から射出された超音波は、照射対象物内を伝搬する。照射対象物の音響インピーダンスに応じて、伝搬する超音波の一部は、反射する。なお、照射対象物内を伝搬する超音波は、周波数が高い程減衰しやすい。このため、周波数が低い超音波程、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い位置まで伝搬する。本実施形態では、深さＬに応じた位置まで超音波が到達するような超音波の周波数が選択されている。照射対象物内で反射した超音波は、再びｃＭＵＴアレイ１００に到達する。ｃＭＵＴアレイ１００に到達した超音波は、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０の上部電極１１２を振動させる。上部電極１１２の振動により、上部電極１１２と下部電極１１４との電位差は変化する。
【００４９】
ここで、第１のｃＭＵＴ１３０は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１が印加された状態であるため、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから判定用反共振周波数ｆａ＿ｄまでの帯域の超音波を受信することができる。一方、第２のｃＭＵＴ１４０は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２が印加された状態であるため、判定用共振周波数ｆｒ＿ｄから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの帯域の超音波を受信することができる。その結果、ｃＭＵＴアレイ１００は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの帯域の周波数成分を有する超音波を受信することができる。
【００５０】
このように、例えば、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの帯域は、動作周波数に対応し、例えば、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１が印加された状態における最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから判定用反共振周波数ｆａ＿ｄまでの帯域は、例えば第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１が印加された状態における送受信可能周波数に対応する。
【００５１】
各ｃＭＵＴ１１０における上部電極１１２と下部電極１１４との電位差は、各アンプ３１０に出力される。各アンプ３１０は、入力した電位差を増幅し、それぞれＡ／Ｄ変換器３２０に出力する。各Ａ／Ｄ変換器３２０は、各アンプ３１０から入力した増幅信号をＡ／Ｄ変換し、変換により得られたデジタルエコー信号を、ビーム合成回路３３０に出力する。
【００５２】
ビーム合成回路３３０には、各Ａ／Ｄ変換器３２０からデジタルエコー信号が入力される。そして、ビーム合成回路３３０は、当該デジタルエコー信号を合成し、画像信号を形成する。その結果、所定の深さの画像を取得することができる。ビーム合成回路３３０は、取得した画像信号を、コントロール部２１０及びＤＳＣ３４０に出力する。ＤＳＣ３４０は、ビーム合成回路３３０から入力した画像信号に基づいて、例えばモニタである表示器４２０に表示させるための表示用信号を作成する。ＤＳＣ３４０は、作成した表示用信号を、表示器４２０に出力する。表示器４２０には、ＤＳＣ３４０から表示用信号が入力され、表示器４２０は、当該表示用信号に基づいて画像を表示する。
【００５３】
以上のようにして、本実施形態に係る超音波プローブ装置は、超音波照射対象物に超音波を照射し、超音波照射対象物からの反射超音波に基づいて、超音波照射対象物内の画像を取得することができる。
【００５４】
本実施形態では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０との２つのグループに分け、グループによって異なるバイアス電圧を印加している。その結果、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とは、互いに異なる周波数帯域で機能する。しかも、当該２つの周波数帯域は、隣り合う又はその一部が重なり合うように、即ち、離れないように設定されている。このような本実施形態によれば、２つのグループの組み合わせによって、広い周波数帯域に渡って高いエネルギの超音波を送信（射出）することができ、また、広い周波数帯域の超音波を高効率で受信することができる。送信（射出）と受信の両方において広い周波数帯域の超音波を用いることができるので、本実施形態に係る超音波プローブ装置は、高効率に奥行きの広い画像を取得することができる。また、本実施形態によれば、ｃＭＵＴアレイ１００自身が、いわば周波数フィルタとしての機能を果たすので、受信回路等に別途周波数フィルタを設ける必要がなく、回路構成を簡略化することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、バイアス電圧Ｖｄｃと共振周波数ｆｒとの関係、及びバイアス電圧Ｖｄｃと反共振周波数ｆａとの関係は、前述の式（１）及び式（２）のように、式で表わされることとして説明したが、これらの関係を示すテーブルを用意して、それを用いてもよいことは勿論である。更に、バイアス電圧ＶｄｃとｃＭＵＴ１１０が機能する周波数との関係として、本実施形態では、バイアス電圧Ｖｄｃと共振周波数ｆｒ及び反共振周波数ｆａとの関係を用いる例を示したが、周波数に対するｃＭＵＴ１１０の振動面の振幅の半値全幅等、その他のバイアス電圧Ｖｄｃに応じたｃＭＵＴ１１０の周波数特性を示す関係も同様に用いることができる。
【００５６】
［第１の実施形態の変形例］
次に、第１の実施形態の変形例について、第１の実施形態との相違点に限定して説明する。第１の実施形態では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０の２つのグループに分けている。本変形例では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、３つのグループに分ける。
【００５７】
したがって、ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のｃＭＵＴと、第２のｃＭＵＴと、第３のｃＭＵＴとを有する。そして、第１のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第１のバイアス調整器によって調整され、第２のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第２のバイアス調整器によって調整され、第３のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第３のバイアス調整器によって調整される。
【００５８】
本変形例においても、コントロール部２１０は、深さＬの値を取得し、深さＬの値に基づいて、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを決定し、それを帯域制御部２２０内のＶｄｃ算出部２２２に出力する。
【００５９】
帯域制御部２２０内のＶｄｃ算出部２２２は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを第１の判定用共振周波数ｆｒ＿１とし、第１の実施形態と同様に、第１の判定用共振周波数ｆｒ＿１と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿１＝ｆ−１（ｆｒ＿１）より、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を算出する。Ｖｄｃ算出部２２２は、算出した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を、ｆｒ，ｆａ算出部２２４に出力する。
【００６０】
ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と関数ｇとに基づいて、ｆａ＿１＝ｇ（Ｖｄｃ＿１）より、第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１を算出する。第１の実施形態の場合と異なり本変形例では、ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、算出した第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１を、Ｖｄｃ算出部２２２に出力する。
【００６１】
Ｖｄｃ算出部２２２は、次に、第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１以下の周波数である第２の判定用共振周波数ｆｒ＿２を設定する。その後、第２の判定用共振周波数ｆｒ＿２と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿２＝ｆ−１（ｆｒ＿２）より、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を算出する。Ｖｄｃ算出部２２２は、算出した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、ｆｒ，ｆａ算出部２２４に出力する。
【００６２】
ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２と関数ｇに基づいて、ｆａ＿２＝ｇ（Ｖｄｃ＿２）より、第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２を算出する。ｆｒ，ｆａ算出部２２４は、前記と同様に、算出した第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２を、Ｖｄｃ算出部２２２に出力する。
【００６３】
Ｖｄｃ算出部２２２は、第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２以下の周波数である第３の判定用共振周波数ｆｒ＿３を設定する。その後、前述と同様に、第３の判定用共振周波数ｆｒ＿３と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿３＝ｆ−１（ｆｒ＿３）より、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿３を算出する。
【００６４】
Ｖｄｃ算出部２２２及びｆｒ，ｆａ算出部２２４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１と、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２と、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿３とを、Ｖｄｃ決定部２３０に出力する。Ｖｄｃ決定部２３０は、入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を、第１のバイアス調整器に出力し、入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を、第２のバイアス調整器に出力し、入力した第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿３を、第３のバイアス調整器に出力する。
【００６５】
第１のバイアス調整器は、入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿１を第１のｃＭＵＴに印加し、第２のバイアス調整器は、入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿２を第２のｃＭＵＴに印加し、第３のバイアス調整器は、入力した第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿３を第３のｃＭＵＴに印加する。
【００６６】
以上のようにすることで、ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のｃＭＵＴが機能する周波数の最小値から、第３のｃＭＵＴが機能する周波数の最大値までの周波数帯域で、機能することができる。そして、この機能する周波数帯域は連続しており、途中機能しない周波数帯域はない。このように、２つのグループを有する第１の実施形態よりも、３つのグループを有する本変形例では、ｃＭＵＴアレイ１００全体では、より広い周波数帯域で機能するようになる。
【００６７】
本変形例では、バイアス電圧値が大きい方から順に、第１乃至第３のバイアス電圧値を決定した。このようにすれば、低周波数側の周波数帯域で確実に機能することができるように、各バイアス電圧値を決定できる。即ち、このような決定方法は、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い側で反射される情報を確実に取得したいときに有利である。
【００６８】
なお、バイアス電圧値が小さい方から順に各バイアス電圧値を決定してもよい。その場合、ｃＭＵＴアレイ１００から近い側で反射される情報を確実に取得したいときに有利である。
【００６９】
なお、グループの数は、本変形例と同様にして、４つ以上とすることもできる。グループの数がより増えれば、機能する周波数帯域をより増やすことができる。この場合、第１の実施形態と本変形例との違いと同様に、グループ数に合わせて、各構成要素の数を増減させて機能させればよい。
【００７０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。ここで第２の実施形態の説明では、第１の実施形態との相違点に限定して説明し、同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。第１の実施形態においては、ｃＭＵＴアレイ１００から遠いところの画像を取得することに重点を置いている。したがって、第１の実施形態においては、周波数判定部２２６において、ｆｒ＿ｄ≦ｆａ＿ｄでないと判定されたとき、周波数再設定部２２８は、周波数帯域の最大値ｆｒｑ＿ｕｐを、下げるように再設定する。即ち、第１の実施形態においては、このような場合、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分の画像取得を犠牲にしている。
【００７１】
これに対して、本実施形態は、音源から近い範囲の画像を精度よく取得するとともに、遠方、即ち深部までも感度よく画像化する。このために、本実施形態では、第１の実施形態におけるバイアス電圧を、時間経過と共に変化させる。本実施形態における超音波プローブ装置全体の構成は、図１を参照して説明した第１の実施形態におけるその構成とほぼ同じである。ただし、コントロール部２１０と帯域制御部２２０の構成の一部が異なる。
【００７２】
本実施形態に係るコントロール部２１０の構成を、図６に示す。本実施形態に係るコントロール部２１０は、初期周波数設定部２１２と、最終周波数設定部２１４と、最大受信期間算出部２１６とを有する。
【００７３】
例えばキーボードである入力部４１０は、ユーザから、画像を取得するｃＭＵＴアレイからの距離の範囲を取得する。ここで、当該範囲のｃＭＵＴアレイ１００からｃＭＵＴアレイ１００に近い方の端までの距離を深さＬ１、遠い方の端までの距離を深さＬ２とする。入力部４１０は、取得した深さＬ１及び深さＬ２の値を、コントロール部２１０に出力する。
【００７４】
初期周波数設定部２１２は、入力した深さＬ１に基づいて、最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定する。ここで、初期周波数設定部２１２は、深さＬ１と、最大値ｆｒｑ＿ｕｐとの関係を示すテーブルに基づいて最大値ｆｒｑ＿ｕｐを決定してもよいし、深さＬ１と、最大値ｆｒｑ＿ｕｐとの関係式に基づいて最大値ｆｒｑ＿ｕｐを算出してもよい。
【００７５】
同様に、最終周波数設定部２１４は、入力した深さＬ２に基づいて、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを決定する。ここで、最終周波数設定部２１４は、深さＬ２と、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗとの関係を示すテーブルに基づいて最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを決定してもよいし、深さＬ２と、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗとの関係式に基づいて最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗを算出してもよい。
【００７６】
また、最大受信期間算出部２１６は、深さＬ２と、例えば次式（７）に基づいて、最大受信期間Ｔを算出する。
Ｔ＝２×Ｌ２／ｃ ・・・（７）
ここで、ｃは媒質の音速である。したがって、式（７）で求まる最大受信期間Ｔは、ｃＭＵＴアレイ１００から画像を取得したい最も遠い部位までの間（深さＬ２）を、超音波が往復する時間を示す。
コントロール部２１０は、図６に示すように、最大値ｆｒｑ＿ｕｐと、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗと、最大受信期間Ｔとを、帯域制御部２２０に出力する。
【００７７】
帯域制御部２２０は、図７に示すように、カウント制御部２３２と、Ｖｄｃ算出部２３４と、ｆｒ，ｆａ算出部２３６と、中間周波数算出部２３８と、周波数判定部２４０と、周波数再設定部２４２と、Ｖｄｃ決定部２４４とを有する。
【００７８】
まず、帯域制御部２２０内のカウント制御部２３２は、カウント用の変数ｉを０に設定する。また、カウント制御部２３２は、コントロール部２１０から入力した最大受信期間Ｔに基づいて、例えば定数αを用いて、Ｎ＝αＴより、バイアス刻み数Ｎを算出する。
【００７９】
次に、Ｖｄｃ算出部２３４は、下記式（８）に基づいて、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗよりバイアス電圧最大値Ｖｄｃ＿ｍａｘを算出する。
Ｖｄｃ＿ｍａｘ＝ｆ−１（ｆｒｑ＿ｌｏｗ） ・・・（８）
また、Ｖｄｃ算出部２３４は、下記式（９）に基づいて、最大値ｆｒｑ＿ｕｐよりバイアス電圧最小値Ｖｄｃ＿ｍｉｎを算出する。
Ｖｄｃ＿ｍｉｎ＝ｇ−１（ｆｒｑ＿ｕｐ） ・・・（９）
以降、図８に一例を示しながら、各演算を説明する。本実施形態に係る超音波プローブ装置では、周波数帯域として（ａ）ｆｒｑ＿ｌｏｗから（ｂ）ｆｒｑ＿ｕｐまでの周波数でｃＭＵＴアレイ１００を機能させる。そこで、上記のとおり本算出ではまず、例えば図８における、（ａ）ｆｒｑ＿ｌｏｗより、（ｃ）Ｖｄｃ＿ｍａｘを求め、（ｂ）ｆｒｑ＿ｕｐより、（ｄ）Ｖｄｃ＿ｍｉｎを求める。
【００８０】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、Ｖｄｃ算出部２３４が算出したバイアス電圧最大値Ｖｄｃ＿ｍａｘより、下記式（１０）に基づいて、バイアス電圧がＶｄｃ＿ｍａｘの時の判定用反共振周波数の値ｆａ＿０を算出する。
ｆａ＿０＝ｇ（Ｖｄｃ＿ｍａｘ） ・・・（１０）
また、ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、Ｖｄｃ算出部２３４が算出したバイアス電圧最小値Ｖｄｃ＿ｍｉｎより、下記式（１１）に基づいて、バイアス電圧がＶｄｃ＿ｍｉｎの時の判定用共振周波数の値ｆｒ＿０を算出する。
ｆｒ＿０＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｍｉｎ） ・・・（１１）
本算出により、例えば図８における（ｄ）ｆａ＿０と、（ｅ）ｆｒ＿０が求まる。なお、以下の説明では、判定用共振周波数及び判定用反共振周波数は、単に共振周波数及び反共振周波数とする。
【００８１】
中間周波数算出部２３８は、下記式（１２）に基づいて、ｆｒ，ｆａ算出部２３６が算出した反共振周波数ｆａ＿０より、バイアス電圧Ｖｄｃ＿Ｘを算出する。
Ｖｄｃ＿Ｘ＝ｆ−１（ｆａ＿０） ・・・（１２）
続いて、下記式（１３）に基づいて、算出したバイアス電圧Ｖｄｃ＿Ｘより、バイアス電圧Ｖｄｃ＿Ｘを印加したときの反共振周波数ｆａ＿ｘを算出する。
ｆａ＿Ｘ＝ｇ（Ｖｄｃ＿Ｘ） ・・・（１３）
本算出により、例えば図８における（ｆ）Ｖｄｃ＿Ｘと、（ｇ）ｆａ＿Ｘが求まる。
【００８２】
周波数判定部２４０は、ｆｒ＿０≦ｆａ＿Ｘであるか否かを判定する。ｆｒ＿０≦ｆａ＿ｘであるとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、Ｖｄｃ＿Ｘに設定する。また、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、Ｖｄｃ＿ｍｉｎに設定する。Ｖｄｃ決定部２４４は、設定した第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、第１のバイアス調整器２７２に出力し、設定した第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、第２のバイアス調整器２７４に出力する。図８に示す例では、ｆｒ＿０≦ｆａ＿Ｘである。
【００８３】
このように、ｉ＝０のとき、第１のバイアス調整器２７２が制御する第１のｃＭＵＴ１３０には、共振周波数ｆａ＿０から反共振周波数ｆａ＿Ｘまで機能するように、バイアス電圧Ｖｄｃ＿Ｘが印加される（周波数ｆａ＿０はＶｄｃ＿ｍａｘのときは反共振周波数であるが、Ｖｄｃ＿Ｘのときは共振周波数となる）。また、ｉ＝０のとき、第２のバイアス調整器２７４が制御する第２のｃＭＵＴ１４０には、共振周波数ｆｒ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能するように、バイアス電圧最小値Ｖｄｃ＿ｍｉｎが印加される。以上により、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを有するｃＭＵＴアレイ１００は、ｉ＝０のとき、共振周波数ｆａ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する。
【００８４】
一方、周波数判定部２４０における判定で、ｆｒ＿０≦ｆａ＿Ｘでないとき、周波数再設定部２４２は、次式（１４）により、Ｖｄｃ＿Ｘを再設定する。
Ｖｄｃ＿Ｘ＝ｇ−１（ｆｒ＿０） ・・・（１４）
本処理により、初めに候補としたバイアス電圧を印加しても、第１のｃＭＵＴ１３０が機能する周波数帯域と第２のｃＭＵＴ１４０が機能する周波数帯域とが重なり合わないときに、それら２つの周波数帯域が重なり合うように、Ｖｄｃ＿Ｘがより小さな値に再設定される。
【００８５】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、周波数再設定部２４２が再設定したＶｄｃ＿Ｘに設定し、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、Ｖｄｃ＿ｍｉｎに設定する。Ｖｄｃ決定部２４４は、設定した第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、第１のバイアス調整器２７２に出力し、設定した第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、第２のバイアス調整器２７４に出力する。
【００８６】
第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力が終わると、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に再設定する。次に、カウント制御部２３２は、ｉ≦Ｎであるか否かを判定する。ｉ≦Ｎでないとき、当該第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力処理を終了する。
【００８７】
一方、ｉ≦Ｎであるとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、次式（１５）により、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを決定する。
Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ＝Ｖｄｃ＿Ｘ＋（Ｖｄｃ＿ｍａｘ−Ｖｄｃ＿Ｘ）／Ｎ×ｉ
・・・（１５）
即ち、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、Ｖｄｃ＿ＸとＶｄｃ＿ｍａｘとの差をバイアス刻み数Ｎで等分した電圧だけ増加させる。
【００８８】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、下記式（１６）に基づいて、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａより、バイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａのときの反共振周波数ｆａ＿ｉの値を算出する。
ｆａ＿ｉ＝ｇ（Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ） ・・・（１６）
また、ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、下記式（１７）に基づいて、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂより、バイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂのときの共振周波数ｆｒ＿ｉの値を算出する。
ｆｒ＿ｉ＝ｆ（Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ） ・・・（１７）
周波数判定部２４０は、ｆｒ＿ｉ≦ｆａ＿ｉであるか否かを判定する。
【００８９】
ｆｒ＿ｉ≦ｆａ＿ｉであるとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、第１のバイアス調整器２７２に出力し、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、第２のバイアス調整器２７４に出力する。即ち、増加させた第１のバイアス電圧バイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを第１のｃＭＵＴ１３０に印加し、変化させていない第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを第２のｃＭＵＴ１４０に印加させたとき、それぞれのｃＭＵＴが機能する周波数が、互いに重なり合うときには、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂは、前回の値から変化させずに、第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。
【００９０】
一方、ｆｒ＿ｉ≦ｆａ＿ｉでないとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、次式（１８）により、Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを再設定する。
Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ＝ｆ−１（ｆａ＿ｉ） ・・・（１８）
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、Ｖｄｃ（ｔ）＿ａをバイアス電圧として、第１のバイアス調整器２７２に出力し、再設定したＶｄｃ（ｔ）＿ｂをバイアス電圧として、第２のバイアス調整器２７４に出力する。即ち、本処理により、第１のｃＭＵＴ１３０が機能する周波数帯域と第２のｃＭＵＴ１４０が機能する周波数帯域とが隣接するように、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂが再設定される。
【００９１】
Ｖｄｃ決定部２４４による、第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力の後、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に設定し、再びｉ≦Ｎであるか否かを判定する。以降ｉ≦Ｎである間、上記の処理を繰り返す。尚、これらの処理は、カウント制御部２３２により、時間（１／α）毎に行われるように制御されている。
この様に例えば、Ｖｄｃ決定部２３０は、バイアス電圧決定部として機能する。
【００９２】
以上により、図９（ａ）に示すように、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は、時間経過とともに、Ｖｄｃ＿ＸからＶｄｃ＿ｍａｘまで一定の割合で増加する。また、図９（ｂ）に示すように、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、時間経過とともに、Ｖｄｃ＿ｍｉｎからＶｄｃ＿Ｘまで、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧の増加に応じて増加する。その結果、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とを有するｃＭＵＴアレイ１００は全体として、時間経過と共に、共振周波数ｆａ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する状態から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから反共振周波数ｆａ＿Ｘまで機能する状態へと変化して、全期間を通じると、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する。
【００９３】
本実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様に、超音波画像取得時において、パルス発生器２６０はパルスを生成し、このパルスは、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。ここで、このパルスが第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるタイミングは、時間ｔ＝０（ｉ＝０）のときである。即ち、パルス波を射出するとき、第１のｃＭＵＴ１３０には、Ｖｄｃ＿Ｘのバイアス電圧が印加されており、第２のｃＭＵＴ１４０には、Ｖｄｃ＿ｍｉｎのバイアス電圧が印加されている。そして、パルス波を射出後、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、増加する。
【００９４】
上記のとおり、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、超音波画像取得時において、パルス発生器２６０は、コントロール部２１０の制御の下、パルスを生成する。生成されたパルスは、第１のバイアス調整器２７２を介して、第１のｃＭＵＴ１３０に印加され、また、第２のバイアス調整器２７４を介して、第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。
【００９５】
第１のｃＭＵＴ１３０は、バイアス電圧値Ｖｄｃ＿Ｘが印加された状態でパルス波を射出し、その後、印加されるバイアス電圧が増加しながら、照射対象物内で反射した、超音波を受信する。同様に、第２のｃＭＵＴ１４０は、バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍｉｎが印加された状態でパルス波を射出し、その後、印加されるバイアス電圧が増加しながら、照射対象物内で反射した、超音波を受信する。
【００９６】
反射波を受信した各ｃＭＵＴ１１０の上部電極１１２の振動により、上部電極１１２と下部電極１１４との電位差は変化する。各ｃＭＵＴ１１０における上部電極１１２と下部電極１１４との電位差を、各アンプ３１０が増幅し、その増幅された信号を各Ａ／Ｄ変換器３２０がＡ／Ｄ変換する。変換により得られたデジタルエコー信号に基づいて、ビーム合成回路３３０は画像信号を取得する。この画像信号はＤＳＣ３４０を介して表示器４２０に送信され、この画像信号に基づいて表示器４２０は画像を表示する。
【００９７】
前述のとおり、時間経過とともに、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は、Ｖｄｃ＿ＸからＶｄｃ＿ｍａｘまで増加し、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、Ｖｄｃ＿ｍｉｎからＶｄｃ＿Ｘまで増加する。その結果、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０により構成されるｃＭＵＴアレイ１００は、パルス波を射出した直後は、機能する周波数帯域は比較的高く、その後、機能する周波数帯域は、徐々に低くなる。
【００９８】
パルス波を射出した直後にｃＭＵＴアレイ１００が受信する超音波は、ｃＭＵＴアレイ１００から近いところで反射された超音波であるので、当該超音波は、比較的高い周波数成分を多く含む。その後、時間が経過するとともに、ｃＭＵＴアレイ１００が受信する超音波は、ｃＭＵＴアレイ１００から徐々に遠いところで反射された超音波となるので、当該超音波は、徐々に低い周波数成分を多く含むことになる。
【００９９】
即ち、本実施形態によれば、時間経過とともに変化する受信する超音波に含まれる周波数成分に合わせて、適切なタイミングで、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する周波数帯域が変化する。その結果、当該ｃＭＵＴアレイ１００は、効率よく超音波を受信でき、受信感度は良好であり、取得する画像の品質も向上する。更に、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１００】
なお、本実施形態において、ｃＭＵＴアレイ１００に近い範囲を画像化したい場合には、ｆｒｑ＿ｕｐとｆｒｑ＿ｌｏｗとは、共に高くなるので、Ｖｄｃ＿ｍｉｎと、Ｖｄｃ＿Ｘと、Ｖｄｃ＿ｍａｘとは、共に低くなり、Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ及びＶｄｃ（ｔ）＿ａも、低い値で推移することになる。
【０１０１】
なお、上記説明においては、時間ｔ＝０から、バイアス電圧を増加させるようにしたが、例えば、パルス波を射出してから、ｃＭＵＴアレイ１００から画像を取得したい最も近い部位までの間を超音波が往復する時間、即ち、ｔ１＝２×Ｌ１／ｃ（ここで、ｃは媒質の音速）だけ、待機時間を設け、その後バイアス電圧を増加させるように構成してもよい。この場合、バイアス電圧を増加させる時間は、最大受信期間Ｔよりｔ１だけ短くなる。したがって、その分バイアス刻み数Ｎは、Ｎ＝α（Ｔ−ｔ１）のように小さくする。
【０１０２】
［第２の実施形態の変形例］
次に、第２の実施形態の変形例について、第２の実施形態との相違点に限定して説明する。第２の実施形態では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０の２つのグループに分けている。本変形例では、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０を、３つのグループに分ける。
【０１０３】
したがって、ｃＭＵＴアレイ１００は、第１のｃＭＵＴと、第２のｃＭＵＴと、第３のｃＭＵＴとを有する。そして、第１のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第１のバイアス調整器によって調整され、第２のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第２のバイアス調整器によって調整され、第３のｃＭＵＴのバイアス電圧は、第３のバイアス調整器によって調整される。
【０１０４】
この場合も、図１０に示すように、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗからの最大値ｆｒｑ＿ｕｐまでの周波数帯域で機能するように、Ｖｄｃ算出部２３４は、バイアス電圧Ｖｄｃ＿ｍｉｎ及びＶｄｃ＿ｍａｘを算出する。その後、第２の実施形態の場合と同様に、ｆｒ，ｆａ算出部２３６と、中間周波数算出部２３８と、周波数判定部２４０と、周波数再設定部２４２とによって、図１０に示すように、３つのグループのｃＭＵＴ１１０にそれぞれ印加する電圧、即ち第１のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ａ（ｔ）と、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）と、第３のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｃ（ｔ）について、ｔ＝０におけるバイアス電圧値である、Ｖｄｃ＿ａ（０）と、Ｖｄｃ＿ｂ（０）と、Ｖｄｃ＿ｃ（０）を算出する。
【０１０５】
例えば、Ｖｄｃ算出部２３４は、入力した周波数帯域の最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗと関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿ｍａｘ＝ｆ−１（ｆｒｑ＿ｌｏｗ）より、最大バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍａｘを算出する。Ｖｄｃ算出部２２２は、算出した最大バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍａｘを、ｆｒ，ｆａ算出部２３６に出力する。
【０１０６】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、入力した最大バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍａｘと関数ｇとに基づいて、ｆａ＿１＝ｇ（Ｖｄｃ＿ｍａｘ）より、第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１を算出する。第２の実施形態の場合と異なり本変形例では、ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、算出した第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１を、Ｖｄｃ算出部２３４に出力する。
【０１０７】
Ｖｄｃ算出部２３４は、次に、第１の判定用反共振周波数ｆａ＿１以下の周波数である第１の判定用共振周波数ｆｒ＿１を設定する。その後、第１の判定用共振周波数ｆｒ＿１と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿ａ（０）＝ｆ−１（ｆｒ＿１）より、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）を算出する。Ｖｄｃ算出部２３４は、算出した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）を、ｆｒ，ｆａ算出部２３６に出力する。
【０１０８】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、入力した第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）と関数ｇに基づいて、ｆａ＿２＝ｇ（Ｖｄｃ＿ａ（０））より、第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２を算出する。ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、前記と同様に、算出した第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２を、Ｖｄｃ算出部２３４に出力する。
【０１０９】
Ｖｄｃ算出部２３４は、次に、第２の判定用反共振周波数ｆａ＿２以下の周波数である第２の判定用共振周波数ｆｒ＿２を設定する。その後、第２の判定用共振周波数ｆｒ＿２と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿ｂ（０）＝ｆ−１（ｆｒ＿２）より、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）を算出する。Ｖｄｃ算出部２３４は、算出した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）を、ｆｒ，ｆａ算出部２３６に出力する。
【０１１０】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、入力した第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）と関数ｇに基づいて、ｆａ＿３＝ｇ（Ｖｄｃ＿ｂ（０））より、第３の判定用反共振周波数ｆａ＿３を算出する。ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、前記と同様に、算出した第３の判定用反共振周波数ｆａ＿３を、Ｖｄｃ算出部２３４に出力する。
【０１１１】
Ｖｄｃ算出部２３４は、次に、第３の判定用反共振周波数ｆａ＿３以下の周波数である第３の判定用共振周波数ｆｒ＿３を設定する。その後、第３の判定用共振周波数ｆｒ＿３と関数ｆに基づいて、Ｖｄｃ＿ｂ（０）＝ｆ−１（ｆｒ＿３）より、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）を算出する。Ｖｄｃ算出部２３４は、算出した第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）を、ｆｒ，ｆａ算出部２３６に出力する。
【０１１２】
ｆｒ，ｆａ算出部２３６は、入力した第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）と関数ｇに基づいて、ｆａ＿３＝ｇ（Ｖｄｃ＿ｂ（０））より、第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４を算出する。
周波数判定部２４０は、第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４が最大値ｆｒｑ＿ｕｐ以上であるかを判定する。第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４が最大値ｆｒｑ＿ｕｐ以下であれば、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）と、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）と、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）とを小さな値に再設定する。
【０１１３】
周波数判定部２４０は、第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４が最大値ｆｒｑ＿ｕｐ以上となったら、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（０）を第１のバイアス調整器に、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｂ（０）を第２のバイアス調整器に、第３のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｃ（０）を第３のバイアス調整器に、それぞれ出力する。
【０１１４】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ＿ａ（ｔ）を、Ｖｄｃ＿ａ（０）から、時間経過と共にｔ＝ＴのときにＶｄｃ＿ｍａｘとなるように、徐々に増加させる。また、Ｖｄｃ決定部２４４は、例えば、
ｇ（Ｖｄｃ＿ａ（ｔ））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）） ・・・（１９）
となるように、Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）を決定し、
ｇ（Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｃ（ｔ）） ・・・（２０）
となるように、Ｖｄｃ＿ｃ（ｔ）を決定する。このように、第１のｃＭＵＴ、第２のｃＭＵＴ及び第３のｃＭＵＴが射出する超音波の周波数帯域が連続するようにバイアス電圧を調整する。周波数帯域が連続するように設定されれば、この他の設定方法でもよい。
【０１１５】
Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ａ（ｔ）を第１のバイアス調整器に出力し、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）を第２のバイアス調整器に出力し、第３のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｃ（ｔ）を第３のバイアス調整器に出力する。第１のバイアス調整器は、第１のｃＭＵＴにバイアス電圧を印加し、第２のバイアス調整器は、第２のｃＭＵＴにバイアス電圧を印加し、第３のバイアス調整器は、第３のｃＭＵＴにバイアス電圧を印加する。
【０１１６】
以上説明したとおり本変形例によれば、ｃＭＵＴアレイ１００を構成するｃＭＵＴ１１０のグループの数を増やすことができる。グループ数をより増やせば、ｃＭＵＴアレイ１００は、全体としてより広い周波数帯域で機能することができる。更に、第２の実施形態と同様の効果も得られる。
【０１１７】
なお、図１０に示す例は、ｇ（Ｖｄｃ＿ｍａｘ）＝ｆ（Ｖｄｃ＿ａ（０））、ｇ（Ｖｄｃ＿ａ（０））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｂ（０））、ｇ（Ｖｄｃ＿ｂ（０））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｃ（０））、ｇ（Ｖｄｃ＿ｃ（０））＝ｆ（Ｖｄｃ＿ｍｉｎ）となる特殊な例である。
【０１１８】
また、前記のバイアス電圧値の決定方法では、周波数判定部２４０は、第４の判定用反共振周波数ｆａ＿４が最大値ｆｒｑ＿ｕｐ以上であるかを判定しているが、周波数帯域の最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで、ｃＭＵＴアレイ１００が機能する必要がない場合、この判定は、不要である。その場合、バイアス電圧値が大きい方から順に、バイアス電圧値を決定しているので、低周波数側の周波数帯域で確実に機能することができるように、各バイアス電圧値を決定できる。即ち、このような決定方法は、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い側で反射される情報を確実に取得したいときに有利である。
【０１１９】
また、バイアス電圧値が小さい方から順に各バイアス電圧値を決定してもよい。その場合、ｃＭＵＴアレイ１００から近い側で反射される情報を確実に取得したいときに有利である。
【０１２０】
更に、グループの数は、本変形例と同様にして、４つ以上とすることもできる。グループの数がより増えれば、機能する周波数帯域をより増やすことができる。この場合、第２の実施形態と本変形例との違いと同様に、グループ数に合わせて、各構成要素の数を増減させて機能させればよい。
【０１２１】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。ここで第３の実施形態の説明では、第２の実施形態との相違点に限定して説明し、同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。第２の実施形態においては、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ａ（ｔ）と第２のバイアス電圧Ｖｄｃ＿ｂ（ｔ）とを、同時に変化させている。これに対して、本実施形態においては、例えばｃＭＵＴアレイ１００から近い部分を特に精度良く画像化したい場合などに適する実施形態である。
【０１２２】
即ち、第１のｃＭＵＴ１３０と第２のｃＭＵＴ１４０とのうち、比較的低いバイアス電圧が印加され、比較的高い周波数帯域で機能する第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧は、パルス波を射出してからしばらくの間は変化させない。その後、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分で反射した超音波が、ｃＭＵＴアレイ１００に全て到達したと思われる時間が経過したら、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を上昇させる。一方で、比較的高いバイアス電圧が印加され、比較的低い周波数帯域で機能する第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧は、パルス波を射出した直後から、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を上昇させ始めるまでの間、増加させる。その後、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を上昇させ始めてからは、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧は、一定値に維持する。
【０１２３】
本実施形態に係るコントロール部２１０の構成を、図１１に示す。本実施形態に係るコントロール部２１０は、図６を参照して説明した、第２の実施形態に係るコントロール部２１０の最大受信期間算出部２１６を、切替期間算出部２１８に置き換えたものである。切替期間算出部２１８は、深さＬ１及びＬ２と、例えば次式（２１）に基づいて、切替期間Ｔｃを算出する。
Ｔ＝（Ｌ２−Ｌ１）／２ｃ ・・・（２１）
ここで、ｃは媒質の音速である。したがって、式（２１）で求まる切替期間Ｔｃは、ｃＭＵＴアレイ１００から、画像を取得したい最も遠い部位と最も近い部位との中間位置までを、超音波が往復する時間を示す。
コントロール部２１０は、図１１に示すように、最大値ｆｒｑ＿ｕｐと、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗと、切替期間Ｔｃとを、帯域制御部２２０に出力する。
【０１２４】
帯域制御部２２０の動作について、第２の実施形態と異なる点を、図１２を参照して説明する。まず、帯域制御部２２０内のカウント制御部２３２は、カウント用の変数ｉを０に設定する。また、カウント制御部２３２は、コントロール部２１０から入力した切替期間Ｔｃに基づいて、例えば定数βを用いて、Ｎ＝βＴｃより、バイアス刻み数Ｎを算出する。
【０１２５】
その後、第２の実施形態の場合と同様に、Ｖｄｃ算出部２３４、ｆｒ，ｆａ算出部２３６、中間周波数算出部２３８、周波数判定部２４０、及び周波数再設定部２４２によって、第１のバイアス電圧値Ｖｄｃ（ｔ）＿ａの初期値となるＶｄｃ＿Ｘと、第２のバイアス電圧値Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂの初期値となるＶｄｃ＿ｍｉｎとを算出する。
【０１２６】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、Ｖｄｃ＿Ｘに設定し、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、Ｖｄｃ＿ｍｉｎに設定する。Ｖｄｃ決定部２４４は、設定した第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、第１のバイアス調整器２７２に出力し、設定した第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、第２のバイアス調整器２７４に出力する。
【０１２７】
Ｖｄｃ決定部２４４による、第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力の後、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に再設定する。次に、カウント制御部２３２は、ｉ≦Ｎであるか否かを判定する。ｉ≦Ｎのとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、下記式（２２）により、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを決定し、下記式（２３）により、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを決定する。
【０１２８】
Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ＝Ｖｄｃ＿Ｘ＋（Ｖｄｃ＿ｍａｘ−Ｖｄｃ＿Ｘ）／Ｎ×ｉ
・・・（２２）
Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ＝Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ ・・・（２３）
即ち、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを、Ｖｄｃ＿ＸとＶｄｃ＿ｍａｘとの差をバイアス刻み数Ｎで等分した電圧だけ増加させる。一方、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂは、変化させない。
【０１２９】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、Ｖｄｃ（ｔ）＿ａをバイアス電圧として、第１のバイアス調整器２７２に出力し、Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂをバイアス電圧として、第２のバイアス調整器２７４に出力する。
【０１３０】
Ｖｄｃ決定部２４４による、第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力の後、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に設定し、再びｉ≦Ｎであるか否かを判定する。以降ｉ≦Ｎである間、上記の処理を繰り返す。尚、これらの処理は、カウント制御部２３２により、時間（１／２β）毎に行われるように制御されている。
一方、ｉ≦Ｎでないとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、ｉ≦２Ｎであるか否かを判定する。ｉ≦２Ｎであるとき、Ｖｄｃ決定部２４４は、次式（２４）により、第１のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａを決定し、次式（２５）により、第２のバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを決定する。
【０１３１】
Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ＝Ｖｄｃ（ｔ）＿ａ ・・・（２４）
Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂ＝Ｖｄｃ＿ｍｉｎ
＋（Ｖｄｃ＿Ｘ−Ｖｄｃ＿ｍｉｎ）／Ｎ×（ｉ−Ｎ） ・・・（２５）
即ち、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ａは、変化させない。一方、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂを、Ｖｄｃ＿ｍｉｎとＶｄｃ＿Ｘとの差をバイアス刻み数Ｎで等分した電圧だけ増加させる。
【０１３２】
その後、Ｖｄｃ決定部２４４は、Ｖｄｃ（ｔ）＿ａをバイアス電圧として、第１のバイアス調整器２７２に出力し、Ｖｄｃ（ｔ）＿ｂをバイアス電圧として、第２のバイアス調整器２７４に出力する。
【０１３３】
Ｖｄｃ決定部２４４による、第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力の後、カウント制御部２３２は、ｉ＝ｉ＋１に設定し、再びｉ≦Ｎであるか否かと、ｉ≦２Ｎであるか否かを判定する。以降ｉ≦２Ｎである間、上記の処理を繰り返す。尚、これらの処理も、カウント制御部２３２により、時間（１／２β）毎に行われるように制御されている。その後、ｉ≦２Ｎでなくなると、当該第１のバイアス調整器２７２及び第２のバイアス調整器２７４への出力処理を終了する。
【０１３４】
以上により、図１３（ａ）に示すように、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は、時刻ｔ＝０からｔ＝Ｔｃまで、時間経過とともに、Ｖｄｃ＿ＸからＶｄｃ＿ｍａｘまで一定の割合で増加する。即ち、図８に示すように、時間経過とともに、第１のｃＭＵＴ１３０は、共振周波数ｆａ＿０から反共振周波数ｆａ＿Ｘまで機能する状態から、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗから反共振周波数ｆａ＿０まで機能する状態へと変化する。その後、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は、時刻ｔ＝Ｔｃからｔ＝２Ｔｃまで、Ｖｄｃ＿ｍａｘで一定となる。即ち、第１のｃＭＵＴ１３０は、最小値ｆｒｑ＿ｌｏｗからｆａ＿０まで機能する状態で維持される。
【０１３５】
また、図１３（ｂ）に示すように、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、時刻ｔ＝０からｔ＝Ｔｃまで、Ｖｄｃ＿ｍｉｎで一定となる。即ち、第２のｃＭＵＴ１４０は、図８に示すように、共振周波数ｆｒ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する状態で維持される。その後、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、時刻ｔ＝Ｔｃからｔ＝２Ｔｃまで、時間経過とともに、Ｖｄｃ＿ｍｉｎからＶｄｃ＿Ｘまで一定の割合で増加する。即ち、時間経過とともに、第２のｃＭＵＴ１４０は、共振周波数ｆｒ＿０から最大値ｆｒｑ＿ｕｐまで機能する状態から、共振周波数ｆａ＿０から反共振周波数ｆａ＿Ｘまで機能する状態へと変化する。
【０１３６】
本実施形態においても、第２の実施形態の場合と同様に、超音波画像取得時において、パルス発生器２６０は、パルスを生成し、このパルスは、第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加される。ここで、このパルスが第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるタイミングは、時間ｔ＝０（ｉ＝０）のときである。即ち、パルス波を射出するとき、第１のｃＭＵＴ１３０には、Ｖｄｃ＿Ｘのバイアス電圧が印加されており、第２のｃＭＵＴ１４０には、Ｖｄｃ＿ｍｉｎのバイアス電圧が印加されている。そして、パルス波を射出後、時間ｔ＝Ｔｃまで、第１のｃＭＵＴ１３０に印加されるバイアス電圧は増加し、その後一定となり、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は、時間ｔ＝Ｔｃまで一定であり、その後増加する。
【０１３７】
第１のｃＭＵＴ１３０は、バイアス電圧値Ｖｄｃ＿Ｘが印加された状態でパルス波を射出し、その後、照射対象物内で反射した超音波を受信する。同様に、第２のｃＭＵＴ１４０は、バイアス電圧値Ｖｄｃ＿ｍｉｎが印加された状態でパルス波を射出し、その後、照射対象物内で反射した超音波を受信する。第１のｃＭＵＴ１３０及び第２のｃＭＵＴ１４０が受信した信号に基づいて、超音波画像が得られる。
【０１３８】
本実施形態によれば、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分を特に精度良く画像化することができる。即ち、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分で反射して、ｃＭＵＴアレイ１００に到達する超音波は、比較的高い周波数を有している。本実施形態においては、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧は、パルス波を射出してから時間Ｔｃまでの間は、低い値であるＶｄｃ＿ｍｉｎから変化させない。即ち、第２のｃＭＵＴ１４０は、パルス波を射出してから時間Ｔｃまでの間は、比較的高い周波数帯域で機能する。その間、比較的低い周波数を有する超音波は、バイアス電圧が徐々に上昇する第１のｃＭＵＴによって受信される。
【０１３９】
時間Ｔｃが経過した後は、ｃＭＵＴアレイ１００に到達する超音波は、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い部分で反射した超音波を多く含むので、比較的低い周波数の超音波を多く含む。そこで、第２のｃＭＵＴ１４０が機能する周波数帯域を徐々に低下させるため、第２のｃＭＵＴ１４０に印加されるバイアス電圧は徐々に上昇する。
【０１４０】
このように本実施形態によれば、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分を特に精度良く画像化することができるとともに、バイアス電圧の調整によって、低周波数の超音波も良好に受信することができるので、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い部分も、良好な画像を得ることができる。
また、第２のｃＭＵＴに印加するバイアス電圧を変化させずに、一定に保っても同様の効果が得られる。
【０１４１】
なお、本実施形態においては、ｃＭＵＴアレイ１００から近い部分を特に精度良く画像化するため、高い周波数の超音波を効率よく捉えるよう、第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧は、低くしたまま維持するよう構成されている。これとは逆に、ｃＭＵＴアレイ１００から遠い部分を特に精度良く画像化するため、低い周波数の超音波を効率よく捉えるよう、例えば第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧を、高いまま維持するように構成してもよい。
【０１４２】
また、第１のｃＭＵＴ１３０に印加するバイアス電圧を高いまま維持するとき、もう一方の第２のｃＭＵＴ１４０に印加するバイアス電圧を、高いほうから低いほうに徐々に下げるようにしてもよい。このように、バイアス電圧を徐々に下げると、徐々に高い周波数に対する感度がよくなり、その結果、音の伝搬の非線形成に伴って生じる、高調波成分を有する超音波を受信することができるという効果が得られる。
【０１４３】
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１００…ｃＭＵＴアレイ、１１０…ｃＭＵＴ、１１２…上部電極、１１４…下部電極、１１６…空隙、１３０…第１のｃＭＵＴ、１４０…第２のｃＭＵＴ、２１０…コントロール部、２１２…初期周波数設定部、２１４…最終周波数設定部、２１６…最大受信期間算出部、２１８…切替期間算出部、２２０…帯域制御部、２２２…Ｖｄｃ算出部、２２４…ｆｒ，ｆａ算出部、２２６…周波数判定部、２２８…周波数再設定部、２３０…Ｖｄｃ決定部、２３２…カウント制御部、２３４…Ｖｄｃ算出部、２３６…ｆｒ，ｆａ算出部、２３８…中間周波数算出部、２４０…周波数判定部、２４２…周波数再設定部、２４４…Ｖｄｃ決定部、２６０…パルス発生器、２７２…第１のバイアス調整器、２７４…第２のバイアス調整器、２９０…記憶部、３１０…アンプ、３２０…Ｄ変換器、３３０…ビーム合成回路、３４０…デジタルスキャンコンバータ、４１０…入力部、４２０…表示器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて送受信できる超音波の周波数範囲が変化する静電容量型超音波振動子を、複数具備する超音波プローブ装置であって、
前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、複数のグループのうちの何れか１つに属し、該複数のグループの各々は、少なくとも１つの該静電容量型超音波振動子を含み、
当該超音波プローブ装置の動作期間内で、連続した周波数帯である動作周波数に含まれる全ての周波数が、当該超音波プローブ装置によって送信及び／又は受信されるように、前記グループ毎に異なる前記バイアス電圧値と、当該バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加するタイミングとを決定する帯域制御部と、
前記帯域制御部が決定する前記バイアス電圧値と前記タイミングとに応じて、前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧を変更する、バイアス電圧変更手段と、
を具備することを特徴とする超音波プローブ装置。
【請求項２】
前記バイアス電圧値は、前記動作期間中に変化せず、
前記動作周波数に含まれる全ての周波数は、前記動作期間中を通して前記複数のグループに属する静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信される、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ装置。
【請求項３】
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係を示す、バイアス電圧−周波数関係情報を記憶する記憶部を更に具備し、
前記帯域制御部は、前記記憶部に記憶された前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記バイアス電圧値を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ装置。
【請求項４】
前記グループの数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を決定し、
ｎ（ｎはｍ以下の自然数）が２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎのバイアス電圧値を、該第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
前記バイアス電圧変更手段は、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎのバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ装置。
【請求項５】
前記第ｎのバイアス電圧値を、ｎが小さい方から順に決定していくことを特徴とする請求項４に記載の超音波プローブ装置。
【請求項６】
前記グループの数は２つであり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値と、
前記動作周波数の最高値が前記送受信可能周波数の最高値となる第２のバイアス電圧値と、
を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である判定用最高周波数と、
前記第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である判定用最低周波数と、
を算出する周波数算出部と、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上でないとき、前記最高周波数をより小さな値に再設定し、前記バイアス電圧算出部による算出と、前記周波数算出部による算出と、前記周波数判定部による判定とを繰り返させる、周波数再設定部と、
を有し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるとき、前記バイアス電圧変更手段は、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１のバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２のバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ装置。
【請求項７】
前記グループの数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎのバイアス電圧値（ｎはｍ以下の自然数）を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎの判定用最高周波数を算出する周波数算出部と、
を有し、
前記バイアス電圧算出部は、
ｎが１のとき、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる前記第ｎのバイアス電圧値を算出し、
ｎが２以上のとき、前記第（ｎ−１）の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最低値以上となる前記第ｎのバイアス電圧値を算出し、
前記周波数算出部は、
ｎが１以上（ｍ−１）以下のとき、前記第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である前記第ｎの判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧変更手段は、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎのバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ装置。
【請求項８】
前記バイアス電圧−周波数関係情報は、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最小値との関係が、該バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の共振周波数との関係を示す情報であり、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最大値との関係が、該バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の反共振周波数との関係を示す情報である、
ことを特徴とする請求項３乃至７のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置。
【請求項９】
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係を示す情報を記憶する距離−周波数関係記憶部と、
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係に基づいて、ユーザが指定する前記超音波の到達距離から、前記動作周波数の最低値を決定するコントロール部と、
を更に具備することを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１０】
前記動作期間の開始時に、当該超音波プローブ装置は、超音波を送信し、
前記動作期間中に、当該超音波プローブ装置は、超音波を受信し、
前記バイアス電圧値は、前記超音波を受信している前記動作期間中に変化し、
前記動作期間中の各時点での当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である瞬間動作周波数に含まれる全ての周波数は、前記複数のグループに属する静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信される、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１１】
前記動作期間中の時間経過に従って、
前記瞬間動作周波数の最高値である前記瞬間最高周波数は、前記動作周波数の最高値から単調減少し、
前記瞬間動作周波数の最低値である前記瞬間最低周波数は、初期値から単調減少して前記動作周波数の最低値に達する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１２】
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係を示す、バイアス電圧−周波数関係情報を記憶する記憶部を更に具備し、
前記帯域制御部は、前記記憶部に記憶された前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記バイアス電圧値と前記タイミングとを決定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１３】
前記グループの数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を決定し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第２のバイアス電圧値を、該第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
前記動作期間中の時間経過と共に、第ｎ番目（ｎはｍ以下の自然数）のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第ｎ印加バイアス電圧値の、ｎが１であるときの値である第１印加バイアス電圧値を、前記第２のバイアス電圧値から前記第１のバイアス電圧値まで変化させ、
ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎ印加バイアス電圧値を、該第ｎ印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
前記バイアス電圧変更手段は、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎ印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１４】
前記第ｎのバイアス電圧値を、ｎが小さい方から順に決定していくことを特徴とする請求項１３に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１５】
前記グループの数は２つであり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる最大バイアス電圧値と、
前記動作周波数の最高値が前記送受信可能周波数の最高値となる最小バイアス電圧値と、
を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記最大バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第１の判定用最高周波数と、
前記最小バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である第１の判定用最低周波数と、
を算出する周波数算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
第１の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる中間バイアス電圧値と、
前記中間バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第２の判定用最高周波数と、
を算出する中間周波数算出部と、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１の判定用最低周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる前記バイアス電圧値を算出し、該バイアス電圧値を中間バイアス電圧値に再設定する周波数再設定部と、
２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第１印加バイアス電圧値と、
他方に属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第２印加バイアス電圧値と、
を決定するバイアス電圧決定部と、
を有し、
前記バイアス電圧決定部は、第１印加バイアス電圧値を、前記動作期間中の時間経過と共に、前記中間バイアス電圧値から、前記最大バイアス電圧値まで変化させ、
前記周波数算出部は、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値である第３の判定用最高周波数を算出し、
前記周波数判定部は、前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるとき、前記バイアス電圧変更手段は、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記最小バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、
前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、
前記バイアス電圧決定部は、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記送受信可能周波数の最低値が前記第３の判定用最高周波数以下となる第２印加バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧変更手段は、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１６】
前記グループの数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値を算出する周波数算出部と、
前記動作期間中の前記静電容量型超音波振動子に印加する前記バイアス電圧値を決定するバイアス電圧決定部と、
を有し、
前記バイアス電圧決定部は、第ｎ番目（ｎはｍ以下の自然数）のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第ｎ印加バイアス電圧値のｎが１であるときの値である第１印加バイアス電圧値を、前記第２のバイアス電圧値から、前記第１のバイアス電圧値まで変化させ、
前記周波数算出部は、ｎが２以上（ｍ−１）以下のとき、前記第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値である第ｎの判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧決定部は、ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎ印加バイアス電圧値を、該第ｎ印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第（ｎ−１）の判定用最高周波数以下となるように決定し、
前記バイアス電圧変更手段は、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値を、前記第ｎ印加バイアス電圧値とする、
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１７】
前記バイアス電圧−周波数関係情報は、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最小値との関係が、該バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の共振周波数との関係を示す情報であり、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最大値との関係が、該バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の反共振周波数との関係を示す情報である、
ことを特徴とする請求項１２乃至１６のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１８】
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係を示す情報を記憶する距離−周波数関係記憶部と、
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係に基づいて、ユーザが指定する前記超音波の到達距離から、前記動作周波数の最低値を決定するコントロール部と、
を更に具備することを特徴とする請求項１０乃至１６のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１９】
前記動作期間の開始時に、当該超音波プローブ装置は、超音波を送信し、
前記動作期間中に、当該超音波プローブ装置は、超音波を受信し、
前記バイアス電圧値は、前記超音波を受信している前記動作期間中に変化し、
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係を示す、バイアス電圧−周波数関係情報を記憶する記憶部を更に具備し、
前記グループの数は２つであり、
前記前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる最大バイアス電圧値と、
前記動作周波数の最高値が前記送受信可能周波数の最高値となる最小バイアス電圧値と、
を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記最大バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第１の判定用最高周波数と、
前記最小バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である第１の判定用最低周波数と、
を算出する周波数算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
第１の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる中間バイアス電圧値と、
前記中間バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第２の判定用最高周波数と、
を算出する中間周波数算出部と、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１の判定用最低周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる前記バイアス電圧値を算出し、該バイアス電圧値を中間バイアス電圧値に再設定する周波数再設定部と、
２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第１印加バイアス電圧値と、
他方に属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第２印加バイアス電圧値と、
を決定するバイアス電圧決定部と、
を有し、
前記バイアス電圧決定部は、前記動作期間中の時間経過と共に、
前記第１印加バイアス電圧値を前記中間バイアス電圧値から前記最大バイアス電圧値まで変化させ、前記第２印加バイアス電圧値を前記最小バイアス電圧値に維持し、
前記第１印加バイアス電圧値を前記最大バイアス電圧値にした後は、前記第１印加バイアス電圧値を前記最大バイアス電圧値に維持し、前記第２印加バイアス電圧値を前記最小バイアス電圧値から前記中間バイアス電圧値まで変化させ、
前記バイアス電圧変更手段は、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ装置。
【請求項２０】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、ｍ個（ｍは２以上の自然数）のグループのうちの何れか１つに属し、該ｍ個のグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
ｎ（ｎはｍ以下の自然数）が１のとき、前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、
ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎのバイアス電圧値を、該第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎのバイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２１】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、２つのグループのうちの何れか１つに属し、該２つのグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最高値が、前記送受信可能周波数の最高値となる第２のバイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である判定用最低周波数を算出し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上でないとき、前記最高周波数をより小さな値に再設定し、前記第２のバイアス電圧値の算出と、前記判定用最高周波数の算出と、前記判定用最低周波数の算出と、前記判定とを繰り返し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるとき、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１のバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２のバイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２２】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、ｍ個（ｍは２以上の自然数）のグループのうちの何れか１つに属し、該ｍ個のグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第２のバイアス電圧値を、該第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
動作期間中の時間経過と共に、第ｎ番目（ｎはｍ以下の自然数）のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第ｎ印加バイアス電圧値の、ｎが１であるときの値である第１印加バイアス電圧値を、前記第２のバイアス電圧値から前記第１のバイアス電圧値まで変化させ、
ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎ印加バイアス電圧値を、該第ｎ印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎ印加バイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２３】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、２つのグループのうちの何れか１つに属し、該２つのグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる最大バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最高値が、前記送受信可能周波数の最高値となる最小バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記最大バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第１の判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記最小バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である第１の判定用最低周波数を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第１の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる中間バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記中間バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第２の判定用最高周波数を算出し、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１の判定用最低周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる前記バイアス電圧値を算出し、該バイアス電圧値を中間バイアス電圧値に再設定し、
前記動作期間中の時間経過と共に、第１印加バイアス電圧値を、前記中間バイアス電圧値から、前記最大バイアス電圧値まで変化させ、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて算出した、前記第１印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値である第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるとき、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記最小バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、
前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記送受信可能周波数の最低値が前記第３の判定用最高周波数以下となる第２印加バイアス電圧値を算出し、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２４】
前記バイアス電圧−周波数関係情報は、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最小値との関係が、前記バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の共振周波数との関係を示す情報であり、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最大値との関係が、前記バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の反共振周波数との関係を示す情報である、
ことを特徴とする請求項２０乃至２３のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２５】
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係に基づいて、ユーザが指定する前記超音波の到達距離から、前記動作周波数の最低値を決定することを特徴とする請求項２０乃至２３のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項１】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて送受信できる超音波の周波数範囲が変化する静電容量型超音波振動子を、複数具備する超音波プローブ装置であって、
前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、複数のグループのうちの何れか１つに属し、該複数のグループの各々は、少なくとも１つの該静電容量型超音波振動子を含み、
当該超音波プローブ装置の動作期間内で、連続した周波数帯である動作周波数に含まれる全ての周波数が、当該超音波プローブ装置によって送信及び／又は受信されるように、前記グループ毎に異なる前記バイアス電圧値と、当該バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加するタイミングとを決定する帯域制御部と、
前記帯域制御部が決定する前記バイアス電圧値と前記タイミングとに応じて、前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧を変更する、バイアス電圧変更手段と、
を具備することを特徴とする超音波プローブ装置。
【請求項２】
前記バイアス電圧値は、前記動作期間中に変化せず、
前記動作周波数に含まれる全ての周波数は、前記動作期間中を通して前記複数のグループに属する静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信される、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ装置。
【請求項３】
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係を示す、バイアス電圧−周波数関係情報を記憶する記憶部を更に具備し、
前記帯域制御部は、前記記憶部に記憶された前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記バイアス電圧値を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ装置。
【請求項４】
前記グループの数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を決定し、
ｎ（ｎはｍ以下の自然数）が２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎのバイアス電圧値を、該第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
前記バイアス電圧変更手段は、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎのバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ装置。
【請求項５】
前記第ｎのバイアス電圧値を、ｎが小さい方から順に決定していくことを特徴とする請求項４に記載の超音波プローブ装置。
【請求項６】
前記グループの数は２つであり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値と、
前記動作周波数の最高値が前記送受信可能周波数の最高値となる第２のバイアス電圧値と、
を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である判定用最高周波数と、
前記第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である判定用最低周波数と、
を算出する周波数算出部と、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上でないとき、前記最高周波数をより小さな値に再設定し、前記バイアス電圧算出部による算出と、前記周波数算出部による算出と、前記周波数判定部による判定とを繰り返させる、周波数再設定部と、
を有し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるとき、前記バイアス電圧変更手段は、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１のバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２のバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ装置。
【請求項７】
前記グループの数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎのバイアス電圧値（ｎはｍ以下の自然数）を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎの判定用最高周波数を算出する周波数算出部と、
を有し、
前記バイアス電圧算出部は、
ｎが１のとき、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる前記第ｎのバイアス電圧値を算出し、
ｎが２以上のとき、前記第（ｎ−１）の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最低値以上となる前記第ｎのバイアス電圧値を算出し、
前記周波数算出部は、
ｎが１以上（ｍ−１）以下のとき、前記第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である前記第ｎの判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧変更手段は、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎのバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ装置。
【請求項８】
前記バイアス電圧−周波数関係情報は、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最小値との関係が、該バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の共振周波数との関係を示す情報であり、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最大値との関係が、該バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の反共振周波数との関係を示す情報である、
ことを特徴とする請求項３乃至７のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置。
【請求項９】
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係を示す情報を記憶する距離−周波数関係記憶部と、
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係に基づいて、ユーザが指定する前記超音波の到達距離から、前記動作周波数の最低値を決定するコントロール部と、
を更に具備することを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１０】
前記動作期間の開始時に、当該超音波プローブ装置は、超音波を送信し、
前記動作期間中に、当該超音波プローブ装置は、超音波を受信し、
前記バイアス電圧値は、前記超音波を受信している前記動作期間中に変化し、
前記動作期間中の各時点での当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である瞬間動作周波数に含まれる全ての周波数は、前記複数のグループに属する静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信される、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１１】
前記動作期間中の時間経過に従って、
前記瞬間動作周波数の最高値である前記瞬間最高周波数は、前記動作周波数の最高値から単調減少し、
前記瞬間動作周波数の最低値である前記瞬間最低周波数は、初期値から単調減少して前記動作周波数の最低値に達する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１２】
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係を示す、バイアス電圧−周波数関係情報を記憶する記憶部を更に具備し、
前記帯域制御部は、前記記憶部に記憶された前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記バイアス電圧値と前記タイミングとを決定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１３】
前記グループの数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を決定し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第２のバイアス電圧値を、該第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
前記動作期間中の時間経過と共に、第ｎ番目（ｎはｍ以下の自然数）のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第ｎ印加バイアス電圧値の、ｎが１であるときの値である第１印加バイアス電圧値を、前記第２のバイアス電圧値から前記第１のバイアス電圧値まで変化させ、
ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎ印加バイアス電圧値を、該第ｎ印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
前記バイアス電圧変更手段は、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎ印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１４】
前記第ｎのバイアス電圧値を、ｎが小さい方から順に決定していくことを特徴とする請求項１３に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１５】
前記グループの数は２つであり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる最大バイアス電圧値と、
前記動作周波数の最高値が前記送受信可能周波数の最高値となる最小バイアス電圧値と、
を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記最大バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第１の判定用最高周波数と、
前記最小バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である第１の判定用最低周波数と、
を算出する周波数算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
第１の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる中間バイアス電圧値と、
前記中間バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第２の判定用最高周波数と、
を算出する中間周波数算出部と、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１の判定用最低周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる前記バイアス電圧値を算出し、該バイアス電圧値を中間バイアス電圧値に再設定する周波数再設定部と、
２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第１印加バイアス電圧値と、
他方に属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第２印加バイアス電圧値と、
を決定するバイアス電圧決定部と、
を有し、
前記バイアス電圧決定部は、第１印加バイアス電圧値を、前記動作期間中の時間経過と共に、前記中間バイアス電圧値から、前記最大バイアス電圧値まで変化させ、
前記周波数算出部は、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値である第３の判定用最高周波数を算出し、
前記周波数判定部は、前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるとき、前記バイアス電圧変更手段は、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記最小バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、
前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、
前記バイアス電圧決定部は、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記送受信可能周波数の最低値が前記第３の判定用最高周波数以下となる第２印加バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧変更手段は、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１６】
前記グループの数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、
前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値を算出する周波数算出部と、
前記動作期間中の前記静電容量型超音波振動子に印加する前記バイアス電圧値を決定するバイアス電圧決定部と、
を有し、
前記バイアス電圧決定部は、第ｎ番目（ｎはｍ以下の自然数）のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第ｎ印加バイアス電圧値のｎが１であるときの値である第１印加バイアス電圧値を、前記第２のバイアス電圧値から、前記第１のバイアス電圧値まで変化させ、
前記周波数算出部は、ｎが２以上（ｍ−１）以下のとき、前記第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値である第ｎの判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧決定部は、ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎ印加バイアス電圧値を、該第ｎ印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第（ｎ−１）の判定用最高周波数以下となるように決定し、
前記バイアス電圧変更手段は、第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値を、前記第ｎ印加バイアス電圧値とする、
ことを特徴とする請求項１２に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１７】
前記バイアス電圧−周波数関係情報は、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最小値との関係が、該バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の共振周波数との関係を示す情報であり、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最大値との関係が、該バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の反共振周波数との関係を示す情報である、
ことを特徴とする請求項１２乃至１６のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１８】
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係を示す情報を記憶する距離−周波数関係記憶部と、
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係に基づいて、ユーザが指定する前記超音波の到達距離から、前記動作周波数の最低値を決定するコントロール部と、
を更に具備することを特徴とする請求項１０乃至１６のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置。
【請求項１９】
前記動作期間の開始時に、当該超音波プローブ装置は、超音波を送信し、
前記動作期間中に、当該超音波プローブ装置は、超音波を受信し、
前記バイアス電圧値は、前記超音波を受信している前記動作期間中に変化し、
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係を示す、バイアス電圧−周波数関係情報を記憶する記憶部を更に具備し、
前記グループの数は２つであり、
前記前記帯域制御部は、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記動作周波数の最低値が前記送受信可能周波数の最低値となる最大バイアス電圧値と、
前記動作周波数の最高値が前記送受信可能周波数の最高値となる最小バイアス電圧値と、
を算出するバイアス電圧算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
前記最大バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第１の判定用最高周波数と、
前記最小バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である第１の判定用最低周波数と、
を算出する周波数算出部と、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、
第１の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる中間バイアス電圧値と、
前記中間バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第２の判定用最高周波数と、
を算出する中間周波数算出部と、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定する周波数判定部と、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１の判定用最低周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる前記バイアス電圧値を算出し、該バイアス電圧値を中間バイアス電圧値に再設定する周波数再設定部と、
２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第１印加バイアス電圧値と、
他方に属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である第２印加バイアス電圧値と、
を決定するバイアス電圧決定部と、
を有し、
前記バイアス電圧決定部は、前記動作期間中の時間経過と共に、
前記第１印加バイアス電圧値を前記中間バイアス電圧値から前記最大バイアス電圧値まで変化させ、前記第２印加バイアス電圧値を前記最小バイアス電圧値に維持し、
前記第１印加バイアス電圧値を前記最大バイアス電圧値にした後は、前記第１印加バイアス電圧値を前記最大バイアス電圧値に維持し、前記第２印加バイアス電圧値を前記最小バイアス電圧値から前記中間バイアス電圧値まで変化させ、
前記バイアス電圧変更手段は、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ装置。
【請求項２０】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、ｍ個（ｍは２以上の自然数）のグループのうちの何れか１つに属し、該ｍ個のグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
ｎ（ｎはｍ以下の自然数）が１のとき、前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、
ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎのバイアス電圧値を、該第ｎのバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎのバイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２１】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、２つのグループのうちの何れか１つに属し、該２つのグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最高値が、前記送受信可能周波数の最高値となる第２のバイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である判定用最低周波数を算出し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上でないとき、前記最高周波数をより小さな値に再設定し、前記第２のバイアス電圧値の算出と、前記判定用最高周波数の算出と、前記判定用最低周波数の算出と、前記判定とを繰り返し、
前記判定用最高周波数が前記判定用最低周波数以上であるとき、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１のバイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２のバイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２２】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、ｍ個（ｍは２以上の自然数）のグループのうちの何れか１つに属し、該ｍ個のグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる第１のバイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第２のバイアス電圧値を、該第２のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、前記第１のバイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
動作期間中の時間経過と共に、第ｎ番目（ｎはｍ以下の自然数）のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に印加する前記直流バイアス電圧の前記バイアス電圧値である、第ｎ印加バイアス電圧値の、ｎが１であるときの値である第１印加バイアス電圧値を、前記第２のバイアス電圧値から前記第１のバイアス電圧値まで変化させ、
ｎが２以上のとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第ｎ印加バイアス電圧値を、該第ｎ印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最低値が、第（ｎ−１）印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値以下となるように決定し、
第ｎ番目のグループに属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第ｎ印加バイアス電圧値を有する前記直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２３】
印加される直流バイアス電圧のバイアス電圧値に応じて、送受信できる超音波の周波数範囲が変化する、静電容量型超音波振動子を複数具備し、前記複数の静電容量型超音波振動子の各々は、２つのグループのうちの何れか１つに属し、該２つのグループの各々は、少なくとも１つの前記静電容量型超音波振動子を含む、超音波プローブ装置の制御方法であって、
前記直流バイアス電圧を印加したときに前記静電容量型超音波振動子によって送信及び／又は受信できる超音波の周波数範囲である送受信可能周波数と、前記バイアス電圧値との関係である、バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、当該超音波プローブ装置が送信及び／又は受信する連続した周波数帯である動作周波数の最低値が、前記送受信可能周波数の最低値となる最大バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記動作周波数の最高値が、前記送受信可能周波数の最高値となる最小バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記最大バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第１の判定用最高周波数を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記最小バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最低値である第１の判定用最低周波数を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、第１の判定用最高周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる中間バイアス電圧値を算出し、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記中間バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの、前記送受信可能周波数の最高値である第２の判定用最高周波数を算出し、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記第２の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記第１の判定用最低周波数が前記送受信可能周波数の最高値となる前記バイアス電圧値を算出し、該バイアス電圧値を中間バイアス電圧値に再設定し、
前記動作期間中の時間経過と共に、第１印加バイアス電圧値を、前記中間バイアス電圧値から、前記最大バイアス電圧値まで変化させ、
前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて算出した、前記第１印加バイアス電圧値の直流バイアス電圧を印加したときの前記送受信可能周波数の最高値である第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるか否かを判定し、
前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上であるとき、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記最小バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、
前記第３の判定用最高周波数が前記第１の判定用最低周波数以上でないとき、前記バイアス電圧−周波数関係情報に基づいて、前記送受信可能周波数の最低値が前記第３の判定用最高周波数以下となる第２印加バイアス電圧値を算出し、２つある前記グループのうち一方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第１印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加し、他方に属する前記静電容量型超音波振動子に、前記第２印加バイアス電圧値を有する直流バイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２４】
前記バイアス電圧−周波数関係情報は、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最小値との関係が、前記バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の共振周波数との関係を示す情報であり、
前記バイアス電圧値と前記送受信可能周波数の最大値との関係が、前記バイアス電圧値と前記静電容量型超音波振動子の反共振周波数との関係を示す情報である、
ことを特徴とする請求項２０乃至２３のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置の制御方法。
【請求項２５】
前記超音波が到達する距離と該超音波の周波数との関係に基づいて、ユーザが指定する前記超音波の到達距離から、前記動作周波数の最低値を決定することを特徴とする請求項２０乃至２３のうち何れか１項に記載の超音波プローブ装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−９５１１１（Ｐ２０１２−９５１１１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０７８６（Ｐ２０１０−２４０７８６）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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