本發(fā)明涉及一種具有簡單結(jié)構(gòu)的、可使矩陣精密地旋轉(zhuǎn)的超聲波換能器及其驅(qū)動方法。

背景技術(shù)：

本部分記載的內(nèi)容僅僅是用于提供本發(fā)明的實施例有關(guān)的背景信息，而不是用于實施背景技術(shù)。

通常，超聲波診斷系統(tǒng)是從對象體的體表向體內(nèi)的目標(biāo)位置發(fā)射超聲波信號，從反射的超聲波信號中提出信息，以無侵入的方式獲得軟組織的斷層或者血瘤有關(guān)的圖像的系統(tǒng)。

這種超聲波診斷系統(tǒng)相比于如X射線檢查裝置、CT掃描儀(Computerized Tomography Scanner)、MRI掃描儀(Magnetic Resonance Image Scanner)、核醫(yī)學(xué)檢查裝置等其它圖像診斷裝置，具有小型化且價格低廉、可實時顯示、無X射線等輻射具有安全性，因此在心臟、腹部內(nèi)臟、泌尿系統(tǒng)及生殖器的診斷中廣為利用。

尤其，超聲波診斷系統(tǒng)包括超聲波換能器，該超聲波換能器通過向?qū)ο篌w發(fā)射超聲波信號，并接收從該對象體反射的超聲波信號以獲取對象體的超聲波圖像。

超聲波換能器是向診療部位放射超聲波或者接受從對象體反射的回波信號以獲取對象體的超聲波圖像或者治療對象體的設(shè)備。

超聲波換能器生成超聲波的方法之一是利用壓電體的特性。壓電體是可將電子能量和機械能量相互轉(zhuǎn)換的物質(zhì)。例如，超聲波換能器中使用的壓電體，如果在其上端和下端形成電極并引入電源，則壓電體隨著振動可將電子信號和音響信號相互轉(zhuǎn)換。

通常，超聲波換能器包括以獲取對象體的圖像為目的的圖像換能器，治療對象體為目的的HIFU(high intensity focused ultrasound，高聚能超聲波)換能器等，還包括用于進行診斷和治療的結(jié)合圖像換能器和HIFU換能器的超聲波換能器。

超聲波換能器中放射超聲波的部位通常稱之為矩陣(array)。為了拓寬在對象體中使用超聲波換能器進行診斷或者治療的范圍，并便于超聲波換能器的使用，也可以制成具有可旋轉(zhuǎn)的矩陣的超聲波換能器。

通常，為了使矩陣旋轉(zhuǎn)，如日本專利公開公報2006-006491號和韓國專利公開公報2012-0088642號中公開的超聲波換能器中使用齒輪、鋼絲、凸輪、傳送帶等動力傳遞機構(gòu)，但是，使用這種機構(gòu)時，為了精密地驅(qū)動矩陣的旋轉(zhuǎn)，需要復(fù)雜的機構(gòu)機制。由此，導(dǎo)致超聲波換能器的尺寸變大、機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易制造的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種具有簡單結(jié)構(gòu)的、可使矩陣精密地旋轉(zhuǎn)的超聲波換能器及其驅(qū)動方法。

本發(fā)明要解決的的技術(shù)問題不限于以上所述的技術(shù)問題，沒有提及的其他技術(shù)問題，對本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域具有一般技術(shù)知識的技術(shù)人員而言，通過以下記載可清楚地理解。

為了實現(xiàn)所述的目的，本發(fā)明提供一種超聲波換能器博包括：旋轉(zhuǎn)部件，具有推力機構(gòu)，且接收驅(qū)動力的傳遞并旋轉(zhuǎn)；連接部件，為了通過接收基于旋轉(zhuǎn)部件的所述推力機構(gòu)的推力，沿著單擺運動軌跡運動，與所述旋轉(zhuǎn)部件連接；以及矩陣，為了通過接收基于連接部件的運動的推力并以一定角度旋轉(zhuǎn)，與所述連接部件連接。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，驅(qū)動部包括馬達(dá)。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，旋轉(zhuǎn)部件的推力部件是與連接部件結(jié)合的插銷，連接部件形成有收容插銷的引導(dǎo)槽，所述引導(dǎo)槽的長度大于插銷的直徑。此外，本發(fā)明一實施例涉及的矩陣包括限制所述連接部件的左右移動的限制部件。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的所述結(jié)構(gòu)，連接部件接收基于所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)運動的推力，在平面上觀察，進行線形移動。

此外，根據(jù)本發(fā)明一實施例，連接部件形成有貫通孔，矩陣包括與貫通孔結(jié)合的支撐軸，還包括用于將矩陣固定在外側(cè)的外殼的結(jié)合部。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的所述結(jié)構(gòu)，矩陣接收基于連接部件的移動產(chǎn)生的推力以結(jié)合部的軸為中心進行旋轉(zhuǎn)運動。

此外，本發(fā)明提供一種超聲波換能器，其包括：旋轉(zhuǎn)臂，其包括插銷且接收傳遞的驅(qū)動力并旋轉(zhuǎn)；鏈節(jié)，形成有貫通孔且包括引導(dǎo)槽其收容所述旋轉(zhuǎn)部件的所述插銷；以及矩陣，包括支撐軸其插入所述鏈節(jié)的所述貫通孔，所述引導(dǎo)槽的長度大于所述插銷的直徑，所述矩陣包括限制所述鏈節(jié)的左右移動的限制部件，還包括收容矩陣的外殼，所述矩陣還包括固定在所述外殼上的結(jié)合部，所述矩陣的結(jié)合部固定在所述外殼的側(cè)面，基于所述旋轉(zhuǎn)臂的所述插銷的旋轉(zhuǎn)，形成有所述引導(dǎo)槽的所述鏈節(jié)進行線形移動，基于所述鏈節(jié)的線形移動，接收推力的所述矩陣以結(jié)合部的軸為中心以所定的角度進行旋轉(zhuǎn)。

此外，本發(fā)明提供一種超聲波換能器的驅(qū)動方法，其作為超聲波換能器的驅(qū)動方法,其步驟包括：通過驅(qū)動部的動力使旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)的步驟；所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)作為推力，通過旋轉(zhuǎn)部件上具備的推力機構(gòu)使連接部件沿著單擺運動軌跡在平面上觀察進行線形移動的步驟；以及所述連接部件的線形移動作為推力，使連接在連接部件矩陣以所定的角度進行旋轉(zhuǎn)的步驟。

本發(fā)明一實施例涉及的驅(qū)動方法可基于上述超聲波換能器的結(jié)構(gòu)執(zhí)行的各種功能和步驟具體化。

本發(fā)明能發(fā)揮如下效果。

(1)本發(fā)明提供一種通過旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力，推動連接部件，通過連接部件的移動，使矩陣旋轉(zhuǎn)的具有新穎和創(chuàng)造性的超聲波換能器的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方法。

(2)本發(fā)明通過采用可進行旋轉(zhuǎn)運動和線形移動的組件或者配件即可實施，相比于現(xiàn)有技術(shù)，可發(fā)揮極結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、可降低成本的效果。

(3)本發(fā)明通過在所定范圍內(nèi)對矩陣的旋轉(zhuǎn)角度進行各種準(zhǔn)確的控制，發(fā)揮生成精密的三維圖像的效果。

(4)本發(fā)明通過將提供驅(qū)動源的驅(qū)動部和矩陣排列在相同的平面上，并將多個組成配件緊密地收容在盒子和外殼內(nèi)，從而在使用方便、產(chǎn)品輕量化及易于設(shè)計方面發(fā)揮顯著的效果。

以上所述的本發(fā)明的效果僅僅是作為示例，本發(fā)明的效果不限于或者局限于此。

附圖說明

圖1是圖示本發(fā)明一實施例涉及的超聲波換能器的透視圖。

圖2是圖示本發(fā)明一實施例涉及的超聲波換能器的分解圖。

圖3是圖1和圖2的超聲波換能器的鏈節(jié)和矩陣的仰視透視圖，處于便利性考慮省去了旋轉(zhuǎn)臂。

圖4是圖3中省略的旋轉(zhuǎn)臂的仰視透視圖。

圖5a是本發(fā)明一實施例涉及的旋轉(zhuǎn)臂和鏈節(jié)的垂直方向的剖面圖。

圖5b是顯示圖5a的插銷和引導(dǎo)槽的結(jié)合形狀的水平方向的剖面圖。

圖5c是為了說明本發(fā)明一實施例涉及的旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)和鏈節(jié)的線形移動原理的平面驅(qū)動概念圖。

圖6是圖示本發(fā)明一實施例涉及的鏈節(jié)和矩陣的結(jié)合結(jié)構(gòu)的透視圖。

圖7a至圖7c是為了說明基于本發(fā)明一實施例涉及的鏈節(jié)的線形移動的矩陣的旋轉(zhuǎn)的側(cè)視驅(qū)動概念圖。

圖8是本發(fā)明一實施例涉及的換能器中賦予坐標(biāo)軸(A，C，Y)的透視圖。

圖9是為了說本發(fā)明一實施例涉及的鏈節(jié)的移動距離和旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系的概念圖。

圖10是為了說明本發(fā)明一實施例涉及的鏈節(jié)的移動距離和矩陣的旋轉(zhuǎn)角度關(guān)系的概念圖。

圖11是為了說明本發(fā)明一實施例涉及的旋轉(zhuǎn)臂和矩陣的旋轉(zhuǎn)角度的分析結(jié)果的曲線圖。

圖12是圖示本發(fā)明一實施例涉及的超聲波換能器的驅(qū)動順序的流程圖。

具體實施方式

以下參照附圖對本發(fā)明涉及的實施例進行詳細(xì)說明。

本發(fā)明可進行各種變形，可具有各種形態(tài)，通過附圖圖示實施例并在說明書中進行詳細(xì)說明。但是，這不是為了用特定的公開形態(tài)限定本發(fā)明，而是應(yīng)該理解為是包括在本發(fā)明的思想和技術(shù)范圍的所有改變、等同物至替代物。說明附圖過程中，類似的附圖標(biāo)記用于類似的組成要素。對于附圖，為了清楚地說明本發(fā)明，組成要素的尺寸與真實物體相比，可能被放大并圖示，為了概念性的理解結(jié)構(gòu)，與真實物體相比，可能被縮小并圖示。

此外，第一和第二等用語可用于說明各種組成要素，但是所述組成要素不受所述用語的限制。所述用語的目的是為了將一個組成要素與其他組成要素區(qū)分而使用。例如，在不超過本發(fā)明的權(quán)力范圍的情況下，第一組成要素可將名稱更改為第二組成要素，同樣第二組成要素也可以將其名稱更改為第一組成要素。另外，在這里使用的包括技術(shù)用語或者科學(xué)用語的所有用語，只要不另行定義，應(yīng)具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域具有一般知識的技術(shù)人員一般的理解相同的意義。

對于一般使用的、在字典中有明確定義的用語，應(yīng)該理解為其在相關(guān)技術(shù)的前后文中具有的意思，除非本申請中明確定義，不能進行理想或者過度解釋。

圖1是圖示本發(fā)明一實施例涉及的超聲波換能器的透視圖，圖2是圖示本發(fā)明一實施例涉及的超聲波換能器的分解圖。

首先，圖1的本發(fā)明的超聲波換能器主要包括外殼100、旋轉(zhuǎn)臂200、鏈節(jié)300、矩陣400及驅(qū)動部600。如下所述，基于驅(qū)動部600的驅(qū)動使旋轉(zhuǎn)臂200旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)力變?yōu)殒湽?jié)300的推力運動(thrust movement)，基于鏈節(jié)300的推力運動使矩陣400以所定角度旋轉(zhuǎn)。

旋轉(zhuǎn)臂200是本發(fā)明的權(quán)利要求書中定義的旋轉(zhuǎn)部件的一個實例，鏈節(jié)300是連接部件的一個實例，本發(fā)明的權(quán)力范圍不受用語所限。

如圖2所示，驅(qū)動部600包括內(nèi)置馬達(dá)的外殼610和與馬達(dá)的輸出軸一體成形的軸620。砝碼612臨近外殼610安裝以使軸620能夠充分支撐外殼100、旋轉(zhuǎn)臂200及鏈節(jié)300等全部上部部件并傳遞穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)力。優(yōu)選地，砝碼612的重量和安裝數(shù)量以與驅(qū)動部600上部部件的總重量形成平衡為基準(zhǔn)而決定。驅(qū)動部600的軸620向垂直方向以較長的長度延長。

本發(fā)明的超聲波換能器的旋轉(zhuǎn)臂200、鏈節(jié)300及矩陣400緊湊地收容在由外殼100和盒子700形成的空間內(nèi)。外殼100由形成底面的基座110和在基座100的兩個側(cè)面上與基座110形成一體并立起的一雙側(cè)面120構(gòu)成。圖2中，與本發(fā)明的基座110的中心平行的位置上形成有貫通孔112。優(yōu)選地，貫通孔112的直徑尺寸為以軸620能夠無阻礙地通過的尺寸為基準(zhǔn)?；蛘咭部梢允禽S620能夠緊密地插入且可順暢旋轉(zhuǎn)例如，安裝有如輪轂軸承的配件?；?10是角上形成有凹口的類似于長方形的形狀，但是這只是一個實例，總體上形成圓形，其形狀、大小及數(shù)值可任意變更。

本發(fā)明的盒子700的上部712為窮形或者弓形，只要是可透過超聲波的材料，可以是透明塑料等任何材料。盒子700的下部714為長圓筒形，與外殼100的側(cè)面120緊密接觸并延伸至基座110并固定。

基于此結(jié)構(gòu)，如上所述，外殼100和盒子700提供收納空間，使旋轉(zhuǎn)臂200、鏈節(jié)300及矩陣400以如同一個單元緊湊地安裝。

參照圖2和圖4，對本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)臂200進行說明。旋轉(zhuǎn)臂200包括本體230和貫通孔210，本體230向左右延長且兩個側(cè)面為弓形；貫通孔210形成于本體230的下面且位于與所述貫通孔112具有相同的中心軸的位置。優(yōu)選地，貫通孔210的直徑實質(zhì)上等于或者略微大于軸620的直徑，使穿過貫通孔112的軸620的上端緊密壓入貫通孔210并固定?；蛘咻S620的端部形成有螺栓而貫通孔210上形成與此對應(yīng)的螺紋，形成相互咬合和旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。

此外，插銷220在本體230以其中心為基準(zhǔn)與貫通孔210相對的位置上，并向垂直方向延長。插銷220執(zhí)行推力機構(gòu)的功能。

圖2的“A”是旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)的中心軸，與軸620的長度方向的中心線一致。軸620穿過貫通孔112與貫通孔210結(jié)合，因此，如果基于馬達(dá)，軸620順時針或者逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則包括插銷220的旋轉(zhuǎn)臂200以軸620即軸A為中心向如圖2所示的箭頭方向旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的外殼100和旋轉(zhuǎn)臂200優(yōu)選使用如鋁、不銹鋼等的金屬材質(zhì)或者模塑料的堅固材料，為了避免旋轉(zhuǎn)臂200旋轉(zhuǎn)時的摩擦或者干涉，本體230的下面與基座112上面略微分離，如果具有相互接觸的設(shè)計，則優(yōu)選周期性地涂抹潤滑劑，如油脂。

以下，參照圖2和圖3，圖示了可驅(qū)動地與本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)臂200連接的鏈節(jié)300。圖3中，出于便利性的考慮省去了圖示旋轉(zhuǎn)臂。

鏈節(jié)300的上部為弓形，并在左右方向形成有貫通孔310。而且，貫通孔310中插有矩陣400的支撐軸424。支撐軸424布置在矩陣400的本體420的以“ㄈ”字形凹陷的凹陷部側(cè)面426之間，從而限制鏈節(jié)300的左右方向的移動。軸B是沿著支撐軸220中心線的軸。

尤其，如圖3所示，鏈節(jié)300的下面形成有與所述旋轉(zhuǎn)臂200的插銷220對應(yīng)的引導(dǎo)槽320。引導(dǎo)槽320是用于將插銷220的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為鏈節(jié)300的推力運動的組件，如圖5(b)所示，側(cè)面被設(shè)計為弓形的橢圓形。插銷220插入引導(dǎo)槽320的內(nèi)部，并基于旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)沿著引導(dǎo)槽320施加推力使鏈節(jié)300移動。

如圖5(a)所示，所述引導(dǎo)槽320其橢圓的左右全部長度L1大于插銷220的直徑L2，從而在引導(dǎo)槽320內(nèi)，插銷220以最大可移動L1至L2的形式形成。對此，如圖5(b)所示，實質(zhì)上，橢圓的前后全部長度D1等于或者略微大于插銷220的直徑L2，從而插銷220的前后兩側(cè)優(yōu)選與引導(dǎo)槽320相接觸。

圖5(c)是在平面上觀察的、基于插銷220的旋轉(zhuǎn)，推力移動鏈節(jié)300的工作圖，為了說明，將引導(dǎo)槽320的橢圓長半徑長度放大。

如前所述，插銷220基于軸620的旋轉(zhuǎn)，比如，在以中心點O為基準(zhǔn)，線段OA1至線段0A2，旋轉(zhuǎn)角度θ的范圍內(nèi)，沿著旋轉(zhuǎn)軌跡r旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)角度θ是指旋轉(zhuǎn)臂200以軸A為中心旋轉(zhuǎn)的角度。

此時，插銷220與引導(dǎo)槽320相接觸，同時，如上所述，最大可移動L1至L2，插銷沿著多余的長度在引導(dǎo)槽320內(nèi)部進行左右移動，同時沿著旋轉(zhuǎn)軌跡r進行旋轉(zhuǎn)。

此時，如圖2所示，鏈節(jié)300的貫通孔310長度幾乎與矩陣400的支撐軸220的長度一致，鏈節(jié)300被矩陣400的本體阻擋，從而不存在向附圖的左右方向移動的游擊空間，引導(dǎo)槽320沿著插銷220不執(zhí)行與其相同的旋轉(zhuǎn)運動，在平面上觀察，從位置A1'至位置A2'以箭頭方向進行線形運動。

即，在引導(dǎo)槽320內(nèi)插銷220可向左右方向移動，在插銷220旋轉(zhuǎn)的同時如果推動用于制約左右方向移動的引導(dǎo)槽320，則由此產(chǎn)生的推力在在配件之間不過度地相互擠壓的情況下，順暢地轉(zhuǎn)換為鏈節(jié)300的線形移動。

插銷220的高度和引導(dǎo)槽320的高度可以相同，但是為了順暢地傳遞運動，引導(dǎo)槽320的高度設(shè)計為略微大于插銷220的高度為佳。

如前所述，作為本實施例的推力機構(gòu)的插銷220在前后方向上，一直與引導(dǎo)槽320相接觸，但是只要能夠?qū)⑿D(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為推力運動，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)就不受限于此，也可以是在前后方向形成相互間的微小的間距等各種變形。

此外，插銷220的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(跟隨其聯(lián)動的鏈節(jié)300的移動)，從位置A1向位置A2移動，或者將基準(zhǔn)點O作為最初的中心向位置A1或者位置A2移動和向與他們的相反方向移動等進行組合，為了獲得三維圖像，可通過各種方法，限制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向和范圍。

以下，參照圖2、圖3及圖7，對本發(fā)明的矩陣400的組件和驅(qū)動進行說明。本發(fā)明的矩陣400包括前方部410和本體420，前方部410是具有聲透鏡疊層的弓形形狀，基底材料上并排布置有具有勵磁電極的多個壓電素子，壓電素子上具有音響整合層，本體420側(cè)面形成有合頁結(jié)合部422。前方部410具有前面所述的各組件，矩陣400在旋轉(zhuǎn)的同時向前面方向發(fā)射超聲波。

合頁結(jié)合部422如圖3所示，在側(cè)面120的上部，在對應(yīng)合頁結(jié)合部422的位置上形成的收容部122上可旋轉(zhuǎn)地結(jié)合并固定。因此，矩陣400能夠以合頁結(jié)合部422和收容部122形成的軸(圖2的C)為中心進行旋轉(zhuǎn)。本實施例中，值得注意的是，矩陣400本身不是與鏈節(jié)300一同向前后方向直接移動的部件。

如前所述，鏈節(jié)300的貫通孔310插在本體420上形成的支撐軸424上，從而鏈節(jié)300和矩陣400驅(qū)動上相互連接。而且，如前所述，支撐軸220布置在本體420的“ㄈ”字形凹陷部側(cè)面426之間，側(cè)面426起到限制鏈節(jié)300的左右移動的限制部件的作用。

以下參照圖5(c)和圖7對基于臂200的旋轉(zhuǎn)矩陣400的旋轉(zhuǎn)動作進行說明。

圖7中，鏈節(jié)300進行單擺形的往返運動，但是矩陣400以軸C為中心進行旋轉(zhuǎn)，但其本身不發(fā)生移動。

比如，假設(shè)鏈節(jié)300和矩陣400初次位于圖7(b)的狀態(tài)，則此時旋轉(zhuǎn)臂200位于圖5(c)的最初位置O'。如果驅(qū)動馬達(dá)并以逆時針方向，沿著旋轉(zhuǎn)軌跡r轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)臂200，則鏈節(jié)300向位置A2'移動，矩陣400也接收希望跟隨鏈節(jié)300沿著相同的移動路徑的推力。但是，矩陣400本身的移動被合頁結(jié)合部422和收容部122所阻止，該固定力相比于推力占據(jù)優(yōu)勢，結(jié)果，矩陣400不能進行線形移動，如圖7(a)所示，向與鏈節(jié)300的移動方向相反的方向，以軸C為中心，按順時針方向進行旋轉(zhuǎn)。

相反，驅(qū)動馬達(dá)，如果在位置0'上以順時針方向沿著旋轉(zhuǎn)軌跡r轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)臂200，則鏈節(jié)300向位置A1'移動，矩陣400也接收希望跟隨鏈節(jié)300沿著相同的移動路徑的推力。但是，矩陣400本身的移動被合頁結(jié)合部422和收容部122所阻止，該固定力相比于推力占據(jù)優(yōu)勢，如前所述，矩陣400不能進行線形移動，如圖7(c)所示，以與鏈節(jié)300的移動方向相反的方向，以軸C為中心，按逆時針方向進行旋轉(zhuǎn)。

此時，圖7中軸B和軸C之間的距離d為固定，但是，以與軸C垂直的軸Xc線為基準(zhǔn)，Xc和軸B之間的垂直距離s'卻基于矩陣400的旋轉(zhuǎn)角度Ф發(fā)生變化。基準(zhǔn)軸Xc與圖2所示的軸A方向相同。距離s'當(dāng)然與鏈節(jié)300接收基于旋轉(zhuǎn)臂200的推力進行線形移動的距離相同。馬達(dá)的未驅(qū)動狀態(tài)如圖7(b)所示，是矩陣400和旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)及鏈節(jié)300的線形移動沒有發(fā)生的最初中立狀態(tài)。

軸C為固定軸，軸B為移動軸，軸B和軸C之間的距離d相同，從而鏈節(jié)300優(yōu)選沿著以距離d為半徑的假想圓的圓弧移動。比如，假設(shè)鏈節(jié)300最初從圖7(b)向圖7(a)移動，并在圖7(a)和圖7(c)之間往返移動，則鏈節(jié)300如前所述，在平面上進行線形運動，并且在側(cè)面觀察時，進行反復(fù)的單擺性的旋轉(zhuǎn)運動。由此，接收鏈節(jié)300的推力的矩陣400以所定的角度Ф在第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)并發(fā)射并接受超聲波。

對本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域具有一般知識的技術(shù)人員而言，單擺型的旋轉(zhuǎn)運動的曲率半徑優(yōu)選設(shè)定為能夠吸收軸B和軸C的垂直距離差異(軸B和軸C的距離一定)是顯而易見的。

矩陣400以基準(zhǔn)線為中心在圖7(a)的終端旋轉(zhuǎn)位置和圖7(c)的終端旋轉(zhuǎn)位置形成的旋轉(zhuǎn)角度Ф之間，或者，在可獲取三維圖像的范圍內(nèi)，或者如果追加時間變數(shù)則可獲得四維圖像的范圍內(nèi)，優(yōu)選將所述旋轉(zhuǎn)范圍盡可能較廣地設(shè)置。

參照圖8至圖10，對本發(fā)明的實施例涉及的旋轉(zhuǎn)臂200和矩陣400的驅(qū)動進行進一步補充說明.圖11是為了說明本發(fā)明一實施例涉及的旋轉(zhuǎn)臂200和矩陣400的旋轉(zhuǎn)角度的分析結(jié)果的曲線圖。

圖9中，鏈節(jié)300向與軸Y平行的方向移動，此時，移動距離s發(fā)生變化，因此旋轉(zhuǎn)角度θ為變數(shù)，軸A和插銷220的中心線間的距離r為常數(shù)。因此，以下的數(shù)學(xué)公式1的關(guān)系式成立。

【數(shù)學(xué)公式1】

S＝r sinθ

r：軸A和插銷220的中心線間的距離

θ：旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)角度

以下，圖10中，如圖7所述，鏈節(jié)300向與軸Y平行的方向移動，此時，移動距離s'發(fā)生變化，因此旋轉(zhuǎn)角度θ為變數(shù)，軸A和插銷220的中心線間的距離d為常數(shù)。因此，以下數(shù)學(xué)公式2的關(guān)系式成立.

【數(shù)學(xué)公式2】

S`＝d sinΦ

d：軸B和軸C的中心線間的距離

Ф：矩陣400的旋轉(zhuǎn)角度

在此，距離s表示在鏈節(jié)300的下方鏈節(jié)300的移動距離，距離s'是表示在鏈節(jié)300的上方鏈節(jié)300的移動距離，顯然s＝s'，如果將s作為參數(shù)，則旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)角度θ和矩陣400的旋轉(zhuǎn)角度Φ的關(guān)系可有以下的數(shù)學(xué)公式3表示。

【數(shù)學(xué)公式3】

Φ＝sin^-1(s/d)＝sin^-1(r sinθ/d)＝sin^-1((r/d)sinθ)

數(shù)學(xué)公式3中，如果r、d、θ及Φ四個變量中如果三個變量確定，則剩余的一個變量可自動計算出。實際上，與超聲波注射對象接觸的矩陣400的旋轉(zhuǎn)角度十分重要，因此首先以該值為前提，之后，依據(jù)設(shè)計調(diào)整并確定距離r、d，旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)角度θ作為控制變量。這是由于，通過控制驅(qū)動部600的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)量和旋轉(zhuǎn)方向可進行控制，因此，通過控制馬達(dá)可控制旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)方向，從而可精確地控制矩陣400的旋轉(zhuǎn)動作。由此，可提供一種能夠精密地提供四維圖像的超聲波換能器，該四維圖像是基于空間三維圖像中增加時間變量形成的。

不管基于何種設(shè)計方法，都可以選擇合適的距離r、d。作為一例，優(yōu)選以r/d的數(shù)值為基準(zhǔn)，利用以下數(shù)學(xué)公式設(shè)定。

【數(shù)學(xué)公式4】

1≤r/d≤2

如果r＝d，則Φ＝θ，因此基于θ值變化的Φ值的變化趨勢的曲線顯示為一次元直線，并由圖11的曲線圖(Ga)表示。

如果r/d＝2，則r、d、θ及Φ的值如表1。

表1

此時，數(shù)學(xué)公式3中Φ＝sin-1(2sinθ)，滿足該公式的關(guān)系可用圖11的曲線圖(Gb)表示。旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)角度θ范圍是±25.66°，矩陣400的旋轉(zhuǎn)角度Φ范圍是±60.00°。即，如果旋轉(zhuǎn)臂200以最大25.66度旋轉(zhuǎn)，則矩陣400以60度旋轉(zhuǎn)。

同上，1≤r/d≤2的范圍，即，在曲線圖(Ga)和曲線圖(Gb)之間，通過改變r、d的值并使旋轉(zhuǎn)臂200和矩陣400旋轉(zhuǎn)角度相互形成線性，并導(dǎo)出展開的值，并應(yīng)用于本發(fā)明。

通常，顯示基于θ值變化的Φ值的變化趨勢的曲線越是接近于直線，則超聲波換能器的動作性能更優(yōu)秀。這是由于曲線越是接近于直線，基于旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)，矩陣400不以急變的速度旋轉(zhuǎn)而是基于旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)速度以線性變化的速度旋轉(zhuǎn)，從而意味著通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)角度，能夠精密地控制矩陣400的旋轉(zhuǎn)動作。

用于控制旋轉(zhuǎn)臂200的驅(qū)動部600的馬達(dá)驅(qū)動方法可采用假設(shè)在外殼610上安裝按鈕，并進行開啟和關(guān)閉的驅(qū)動，或者連接在未圖示的的系統(tǒng)上并由系統(tǒng)控制，或者由遙控器調(diào)節(jié)等任何方法。

圖12是圖示本發(fā)明一實施例涉及的超聲波換能器的驅(qū)動順序的流程圖。

超聲波換能器的驅(qū)動方法包括軸620旋轉(zhuǎn)步驟S110、旋轉(zhuǎn)臂200旋轉(zhuǎn)步驟S120、鏈節(jié)300移動步驟S130及矩陣400旋轉(zhuǎn)步驟S140。

在馬達(dá)軸620旋轉(zhuǎn)步驟S110中，通過接收馬達(dá)610傳遞的驅(qū)動力，軸620以軸A為中心進行旋轉(zhuǎn)。

在旋轉(zhuǎn)臂200旋轉(zhuǎn)步驟S120中，基于軸620的旋轉(zhuǎn)，與軸620的一軸結(jié)合的旋轉(zhuǎn)臂200以軸A為中心進行旋轉(zhuǎn)。

在鏈節(jié)300移動步驟S130中，基于旋轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)，連接在旋轉(zhuǎn)臂200的鏈節(jié)300接收推力在平面上進行線形移動，同時以軸C為中心進行單擺運動。

在矩陣400旋轉(zhuǎn)步驟S140中，基于鏈節(jié)300的線形移動，矩陣400以軸C為中心進行旋轉(zhuǎn)。

對于本發(fā)明的實施例，雖然只記載了上述幾個，但除此之外還可以有其他各種形式的實施。前面所述的實施例的技術(shù)內(nèi)容只要不是互相對立的技術(shù)，可進行各種形態(tài)的組合，并可產(chǎn)生新形式的實施例。

本發(fā)明基于通過旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)的推力，移動連接部件，通過連接部件的移動，使矩陣旋轉(zhuǎn)的技術(shù)思想，在該范圍內(nèi)可進行各種變形。即使不經(jīng)過如外殼的基座的部件，在驅(qū)動部中通過旋轉(zhuǎn)部件也可直接傳遞驅(qū)動力。

此外，連接部件與旋轉(zhuǎn)部件進行相同的旋轉(zhuǎn)運動，矩陣可變?yōu)樵谘刂ǖ木€形路徑同時進行旋轉(zhuǎn)運動。

此外，本發(fā)明實施例涉及的組成配件的形狀、大小及位置等不能限制或局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，對本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域具有一般技術(shù)知識的人員而言，在通常的范圍內(nèi)可進行各種變更、刪除及替換，本發(fā)明的權(quán)力范圍由本發(fā)明的權(quán)利要求書確定。