JP2001016677A - 超音波発振装置および超音波発振装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第２高調波の受信に好適な圧電単結晶を用
い、駆動信号電圧による脱分極を低減した超音波発振装
置の提供。 【解決手段】 少なくともチタン酸鉛を含む固溶系圧電
単結晶からなる圧電体１と、前記圧電体１の超音波発振
面およびその対向面にそれぞれ設けられた一対の電極
３、４とからなる圧電振動子に、サインバースト電圧と
直流電圧とを重畳することで、圧電体1を脱分極させる
成分の電圧を小さくし、超音波発振装置の脱分極を抑制
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波プローブお
よび超音波治療装置用送波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波プローブは、圧電素子を有する超
音波送受信素子を備えている。前記超音波プローブは、
超音波を対象物に向けて照射し、その対象物における音
響インピーダンスの異なる界面からの反射エコーを受信
することにより前記対象物の内部状態を画像化するため
に用いられる。このような前記超音波プローブを組み込
んだ超音波画像装置は、例えば人体内部を検査するため
の医療用診断装置および金属溶接内部の探傷を目的とす
る検査装置等に応用されている。

【０００３】近年、前記医療用診断装置の一つとして、
人体の断層像（Ｂモード像）に加え、心臓、肝臓、頸動
脈等を対象に超音波の血流によるドプラシフトを利用し
て血流の速度を２次元でカラー表示することが可能な
「カラーフローマッピング（ＣＦＭ）法」を採用したも
のが開発され、前記医療用診断装置によりその診断能力
が飛躍的に向上した。前記ＣＦＭ法を採用した医療用診
断装置は子宮や肝臓、脾蔵などの人体のあらゆる臓器、
器官の診断に用いられ、今後は冠血栓の診断も可能な装
置を目指して研究がなされている。

【０００４】前者のＢモード像の場合には、身体的変化
による小さな病変や空隙が明瞭に深部まで見えるように
するために、高解像度の画像が高感度で得られることが
要求される。後者のＣＦＭ像を得ることができるドプラ
モードの場合には、直径が数μｍ程度の微小な血球から
の反射エコーを用いるため、前記Ｂモードの場合に比べ
て得られる信号レベルが小さくなり、より高感度化が要
求される。

【０００５】また、近年超音波の非線形効果を利用し
て、高分解能の画像が得られるハーモニック・イメージ
ング（ＨＩ）法が注目されている。この方法では生体中
を伝搬する超音波が生体組織の音響的非線形性に起因し
て波形歪みを起こし、高次高調波を蓄積的に生成してい
くことを利用する。従来のＢモード像がエコー信号にお
ける基本波成分を主体に画像化するのに対して、ＨＩ法
ではエコーにおける第２高調波成分を主体に画像化す
る。ＨＩ法では第２高調波のビーム幅は基本波ビーム幅
の約（１／２）^1/2であること、グレーティングローブ
の発生が少ないことなどから、高分解能で且つアーチフ
ァクトの少ない画像が得られる特徴がある。

【０００６】本発明者らは超音波送受信素子として現在
多用されているＰＺＴ（ジルコン・チタン酸鉛）系セラ
ミックの代わりに電気機械結合係数が極めて大きく、音
響インピーダンスが生体に近い少なくともチタン酸鉛を
含む固溶系圧電単結晶を適用することを例えば特開平６
−３８９６３号公報、あるいは特開平７−９９３４８号
公報等で提案してきた。このような超音波送受信素子
は、従来のＰＺＴセラミック型プローブに比べて高感度
・広帯域になるので、従来のＢモード像とＣＦＭ像の画
質向上はもとより、送信を基本波、受信を第2高調波と
するＨＩ法には極めて有効である。ＨＩ法でのポイント
は、送信時に第２高調波成分が送信されないようにする
ことである。そのためには駆動信号電圧を例えばサイン
バーストとし、第２高調波成分を少なくすることが有効
である。しかし圧電単結晶を用いた超音波プローブで
は、このサインバーストに代表される双極性駆動信号電
圧の分極方向と逆方向成分により駆動信号の振幅によっ
ては圧電単結晶が徐々に脱分極して画質が劣化するとい
う問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の圧電単結晶を用いた超音波プローブは、駆動信号によ
って脱分極するという問題があった。

【０００８】本発明はこのような問題を解決し、駆動時
に脱分極しない超音波発振装置およびその駆動方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともチ
タン酸鉛を含む固溶系圧電単結晶からなる圧電体と、前
記圧電体の超音波発振面およびその対向面にそれぞれ設
けられた一対の電極と、前記一対の電極間に駆動信号電
圧および直流電圧を印加する電圧供給手段とを有するこ
とを特徴とする超音波発振装置である。

【００１０】この発明によれば、駆動信号電圧としてサ
インバーストを用いた場合においても、圧電体の脱分極
を防止することができる。

【００１１】また、前記超音波発信面を超音波受信面と
して兼用させることで、超音波プローブとして使用する
ことが可能となる。さらに、駆動信号電圧としてサイン
バーストを用い、超音波の第２高調波を受信することで
前記圧電単結晶の特性を生かすことができる。

【００１２】また、前記圧電単結晶として、 Ｐｂ［（Ｂ１，Ｂ２）_1-xＴｉ_x）］Ｏ₃ （ただし、ｘは０．０５≦ｘ≦０．５５、Ｂ１はＺｎ、
Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｃ、ＩｎおよびＹｂの群から選ばれる少
なくとも１種、Ｂ２はＮｂおよびＴａの群から選ばれる
少なくとも１種）で表される組成物を使用することが望
ましい。

【００１３】また、組成物は、Ｐｂと［（Ｂ１，Ｂ２）
_1-xＴｉ_x］の化学量論比をＡ／Ｂとした時、０．９８≦
Ａ／Ｂ＜１であることが望ましい。

【００１４】また、前記直流電圧の大きさと前記一対の
電極間距離とで規定される直流電界の大きさは、１２
[Ｖ／ｍｍ]以上であることが望ましい。

【００１５】別の発明は、少なくともチタン酸鉛を含む
固溶系圧電単結晶からなる圧電体の超音波発振面および
その対向面にそれぞれ設けられた一対の電極に駆動信号
電圧を印加する超音波発振装置の駆動方法であって、前
記駆動信号電圧に直流電圧を重畳する工程を有すること
を特徴とする超音波発振装置の駆動方法である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明者らは、その帯域の広さに
より、第２高調波の受信に優れるチタン酸鉛を含む圧電
単結晶を用いた超音波発振器について鋭意研究し、この
圧電単結晶は交流電源を駆動信号電圧として用いた時
に、他の圧電体に比べ脱分極しやすいことに着目し、分
極させる方向に直流電圧を印加しつつ、駆動信号電圧を
印加することで前記圧電単結晶の脱分極を防止できるこ
とを確認し、本発明に至った。

【００１７】図１を参照して詳細に説明する。

【００１８】単結晶からなる複数の圧電体１は、バッキ
ング材２上に互いに分離して接着されている。前記各々
の圧電体１は図の矢印Ａ方向に振動する。第１電極３
は、前記各々の圧電体１の超音波送受信面からその側面
およびおよび前記送受信面と反対側の面の一部に亘って
それぞれ形成されている。第２電極４は、前記各々の圧
電体１の前記送受信面と反対側の面に前記第１電極３と
所望の距離隔ててそれぞれ形成されている。このような
前記圧電体１、前記第１、第２の電極３、４により超音
波送受信素子が構成される。

【００１９】音響マッチング層５は、前記各々の第１電
極３を含む前記各圧電体１の超音波送受信面にそれぞれ
形成されている。音響レンズ６は、前記各音響マッチン
グ層５の全体に亘って形成されており、圧電体１の振動
により発生する超音波を集束する。アース電極板７は、
前記各々の第１電極３に接続されている。複数の導体
（ケーブル）を有するフレキシブル印刷配線板８は、前
記各々の第２電極４に例えばはんだ付けにより接続され
ている。

【００２０】このような図１に示す構造の超音波プロー
ブ９は、例えば次のような方法により作製される。

【００２１】まず、ブロック状の単結晶片に導電膜をス
パッタ法により蒸着し、選択エッチング技術により超音
波送受信面および前記送受信面と反対側の面に導電膜を
残す。つづいて、前記単結晶片の超音波送受信面側の前
記導電膜端部上にアース電極７を例えばはんだ付けによ
り接続した後、前記単結晶片の超音波送受信面となる面
に音響マッチング層を形成する。

【００２２】ひきつづき、前記単結晶片の前記超音波送
受信面と反対側の面に位置する前記導電膜端部上に複数
の導体（ケーブル）を有するフレキシブル印刷配線板８
を例えばはんだ付けにより接続した後、これらをバッキ
ング材２上に接着する。その後、ブレードを用いて前記
音響マッチング層から前記単結晶片の前記超音波送受信
面と反対側の面に位置する前記導電膜に亘って複数回切
断することにより前記バッキング材２上に第１、第２電
極３、４を有し、アレイ状に配列され互いに分離された
複数の圧電体１と前記各圧電体１上にそれぞれ配置され
た複数の音響マッチング層５が形成される。

【００２３】次いで、前記音響マッチング層４に音響レ
ンズ６を形成することにより超音波プローブを作製す
る。前記圧電体１は、亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛の固
溶系単結晶から形成される。

【００２４】このような単結晶は、例えば次のような方
法により製造される。

【００２５】まず、出発原料として化学的に高純度のＰ
ｂＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂を用い、これらを純
度補正した後、亜鉛ニオブ酸（ＰＺＮ）とチタン酸鉛
（ＰＴ）とが所望のモル比になるように秤量し、さらに
フラックスとしてＰｂＯを添加する。この粉末に純水を
添加し、例えばＺｒＯ₂ボールが収納されたボールミル
で所望時間混合する。得られた混合物の水分を除去した
後、例えばライカイ機のような粉砕機で十分に粉砕し、
さらにゴム型容器に入れ、所望の圧力でラバープレスを
行なう。

【００２６】ゴム型から取り出した固形物を例えば白金
からなる所望容量の容器に入れ、所望の温度で溶解す
る。冷却後、さらに前記固形物を前記容器に入れ、例え
ば白金からなる蓋で密閉し、前記容器を電気炉の中心に
設置する。前記溶解温度より高い温度まで昇温し、所望
の降温速度で溶解温度付近まで徐冷した後、室温まで冷
却する。

【００２７】その後、前記容器に所望濃度の硝酸を添加
し、煮沸して固溶系単結晶を取り出すことにより製造す
る。

【００２８】前記亜鉛ニオブ酸−チタン酸鉛の固溶系単
結晶は、前述したフラックス法の他に、例えばブリッジ
マン法やキロプーロス法、水熱育成法などによっても同
様に製造することが可能である。

【００２９】前記亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛の固溶系
単結晶としては、チタン酸鉛のモル分率が２０％以下の
組成のものを用いることが望ましい。このような固溶系
単結晶からなる圧電体を用いることにより、ＰＺＴセラ
ミックからなる圧電体に比べて音速を２０％以上遅くす
ることができるため、高感度化が図られた超音波プロー
ブを得ることが可能になる。

【００３０】ここでは、亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛を
一例として挙げたが、出発原料のＺｎＯおよびＮｂ₂Ｏ₅
を、他の元素に代えて得られるチタン酸鉛を含む固溶系
圧電単結晶を製造することもできる。

【００３１】また、 Ｐｂ［（Ｂ₁，Ｂ₂）_1-xＴｉ_x）］_BＯ₃ （ただし、ｘは０．０５≦ｘ≦０．５５、Ｂ１はＺｎ、
Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｃ、ＩｎおよびＹｂの群から選ばれる少
なくとも１種、Ｂ２はＮｂおよびＴａの群から選ばれる
少なくとも１種）で示されるチタン酸鉛を含む固溶系圧
電単結晶を用いることが望ましい。

【００３２】前記一般式のｘを規定したのは次のような
理由によるものである。前記ｘを０．０５未満にする
と、前記固溶系単結晶のキュリー温度が低く、前記フレ
キシブル印刷配線板７および前記アース電極板８の半田
付け時や前記固溶系単結晶の切断時に脱分極する恐れが
ある。一方、前記ｘが０．２０を越えると大きな電気機
械結合係数が得られないばかりか、誘電率が低下して送
受信回路部の電気インピーダンスのマッチングが取り難
くなる恐れがある。より好ましいｘは０．０６〜１．２
である。

【００３３】さらに、前記一般式で示される組成の、Ｐ
ｂと（Ｚｎ_1/3Ｎｂ_2/3）_1-xＴｉ_xの化学量論比をＡ／Ｂ
とした時、０．９８≦Ａ／Ｂ＜１．００とすることが望
ましい。

【００３４】前記一般式の前記Ａ／Ｂが前記範囲を逸脱
すると得られた超音波プローブの実作動時における信頼
性が低下する恐れがある。

【００３５】また、前記圧電体１は、振動方向の厚さが
２００〜４００μｍであることが好ましい。

【００３６】前記圧電体１は、前記超音波送受信面およ
び前記送受信面と反対側の面が０．４μｍ以下の平均表
面粗さを有し、かつ４μｍ以下の最大表面粗さを有する
ことが好ましい。前記平均表面粗さおよび前記最大表面
粗さがそれぞれ０．４μｍ、４μｍを越えると感度のよ
うな長期信頼性が低下する恐れがある。より好ましい前
記平均表面粗さおよび前記最大表面粗さはそれぞれ０．
３μｍ以下、３μｍ以下である。

【００３７】前記圧電体１は、超音波送受信面が（００
１）面であることが望ましい。このような圧電体１は、
前記固溶系単結晶の［００１］軸（Ｃ軸）に対して垂直
に切り出すことにより作製される。

【００３８】前記第１、第２電極３、４は、例えばＴｉ
／Ａｕ、Ｎｉ／ＡｕもしくはＣｒ／Ａｕの二層導電膜、
またはガラスフリットを含む銀焼付け等から形成され
る。

【００３９】なお、前記電極３、４の配置の形態および
前記アース電極板７、前記フレキシブル印刷配線板８の
前記電極３、４への取付け形態は前述した図１に限定さ
れない。例えば、前記アース電極板７および前記フレキ
シブル印刷配線板８と前記電極３、４との接合ははんだ
付け以外に、導電ペーストの使用、抵抗溶接による方法
で行ってもよい。

【００４０】電極３、４は、パルサー回路１１に同軸ケ
ーブル１０を介して接続されている。このパルサー回路
１１に直流電源１２により直流電圧を重畳させて圧電体
１に印加できる。

【００４１】そして、直流電圧を重畳した駆動信号電圧
を圧電体１に印加することで、圧電体１を振動させプロ
ーブから超音波を発信させる。また、受信時には、受信
した超音波を圧電体によって電気信号に変換し、ビーム
フォーマ１４により各チャンネルの受信信号に所望の遅
延をした後に加算器で整相加算される。その後、基本波
を測定する場合には基本波通過型フィルタ１５を通し、
第２高調波を測定する場合には、基本波成分を除去する
高域通過型フィルタ１６を通し、モニタにより映像化さ
れる。

【００４２】本発明では、駆動信号電圧に直流電圧を重
畳して印加することで前記圧電体の脱分極を抑制するこ
とを特徴としている。

【００４３】すなわち、サインバーストを印加した場
合、脱分極する方向に電圧が印加されるタイミングがあ
り、これに起因して本発明に係る圧電体は脱分極してし
まうが、分極方向に直流電圧を重畳することで、本発明
に係る圧電体の脱分極を抑制することができる。

【００４４】駆動信号として、通常２００〜１０００Ｖ
／ｍｍ程度のサインバーストが印加されることを考慮す
れば、重畳する直流電圧は、圧電体を分極させる方向に
１２Ｖ／ｍｍ以上、さらには１５〜６０Ｖ／ｍｍ程度に
することが好ましい。

【００４５】直流電圧の値が小さすぎると脱分極を低減
させる機能が十分でなく、大きすぎても消費電力の割
に、脱分極防止特性に大きな変化はない。

【００４６】また、本発明に係る圧電体は、帯域が広い
ために、圧電体を超音波の送受信器として使用する場合
には、受信波中の第２高調波成分を測定検出することが
望ましい。第２高調波の測定手段は、特に限定されるこ
とはなく基本波をフィルタリングすることの可能な既知
の装置を使用することができる。

【００４７】図２は、本発明の超音波発振装置を示す概
略図であるが、駆動信号、直流電源、などの駆動系、前
記フィルタなどの受信波の測定系など制御装置２０は、
プローブ９等の超音波送受信素子あるいは超音波送信素
子と一体化させる必要はなく、図示するようにプローブ
９、制御装置２０およびモニターをそれぞれ接続して使
用することができる。

【００４８】また、図１では、一次元アレイ型のプロー
ブ９を示したが、本発明の超音波プローブは特にこれに
限られるものではない。

【００４９】例えば図３に示すような圧電体１をマトリ
クス状に２次元に並べた２次元アレイ型のプローブに使
用することも可能であり、また、圧電体１間に樹脂を充
填したコンポジット型のプローブでも、さらにはシング
ルエレメントを機械的に走査するメカニカルセクタプロ
ーブや同心円状の振動子を配置したアニュラアレイプロ
ーブにおいても適応される。

【００５０】

【実施例】図１に示す超音波プローブを作製した。

【００５１】圧電単結晶として亜鉛ニオブ酸鉛とチタン
酸鉛を91:9のモル比で混合した固溶系圧電単結晶を用い
た。

【００５２】この固溶系圧電単結晶は以下のようにして
作製した。

【００５３】まず、出発原料として化学的に高純度のＰ
ｂＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂を用い、これらを純
度補正した後、亜鉛ニオブ酸鉛(ＰＺＮ)とチタン酸鉛
(ＰＴ)とが９１：９のモル比で秤量し、さらにフラック
スとしてＰｂＯを原料：ＰｂＯが４５：５５のモル比に
なるよう添加した。

【００５４】この粉末に純水を添加し、ＺｒＯ₂ボール
が収納されたボールミルで1時間混合した。得られた混
合物の水分を除去した後、ライカイ機で十分に粉砕し、
さらにゴム容器に入れて２トン／ｃｍ²の圧力でラバー
プレスを行った。ゴム型から取り出した固形物６００ｇ
を直径６５ｍｍ、容量２５０ｃｃの白金容器に入れ、９
００℃まで４時間で昇温して溶解した。

【００５５】冷却後、さらに前記固形物を４００ｇ入
れ、白金製の蓋で密閉し、前記容器を電気炉の中心に設
置した。１２６０℃の温度まで５時間で昇温し、０．５
℃／ｈｒの速度で９００℃まで徐冷した後、室温まで冷
却した。なお、徐冷の際、るつぼ底部に白金パイプを用
いて１２００ｃｍ³／ｍｉｎで酸素ガスを吹き付け、局
所的に冷却した。その後、前記白金製容器に３０％濃度
の硝酸を添加し、8時間煮沸して固溶系単結晶を取り出
した。得られた単結晶はるつぼ底部からほぼ単核に成長
し、大きさは一辺約４０mmの不定形であった。

【００５６】前記単結晶の一部を粉砕し、X線回折を行
って結晶構造を調べたところ、ペロブスカイト構造を有
することが確認された。その後、前記単結晶をラウエカ
メラを用いて（００１）面の方位を出し、この面に平行
にカッターで切断した。

【００５７】その切断面を#2000の研磨材で厚さ２６０
μmに研磨後、スパッタ法によりＴｉ／Ｃｕ／Ａｕ電極
（各厚みは０．０５／１．０／０．２μm）を両面に形
成した。次に、薄板をシリコーンオイルに浸して２００
℃に昇温した後、０．３ｋＶ／ｍｍの電界を印加したま
ま４０℃まで冷却して分極処理を施した。

【００５８】この単結晶振動子を図1に示すように両主
面に形成した電極の反対側の端部の一部をエッチングに
より除去した。この単結晶振動子とフレキシブル配線基
板８をはんだ付けにより接合し、その後バッキング材２
にエポキシ樹脂を用いて接着した。さらにアース板７を
はんだ付けにより接続し、２層の音響マッチング層５を
形成した。次にダイシングソーにより厚さ５０μmのブ
レードで２００μmピッチで図1に示すように全９６chに
渡って切断した。なおバッキング材へも切り込みを入
れ、その深さは約０．３ｍｍとした。続いて切断溝にシ
リコーン樹脂を充填し、音響レンズを同じシリコーン樹
脂を用いて接着した。このプローブヘッドに同軸ケーブ
ルを接続して超音波プローブを完成した。

【００５９】この超音波プローブを用いて、まず図４に
示すような矩形の単極性パルスを分極方向と同方向に印
加して水中に設置したアクリルブロックからのパルスエ
コー特性を測定した。その結果、９６chの平均中心周波
数３．４５ＭＨｚ、−６ｄＢ比帯域８２．３％が得られ
た。次に図５に示すようなバイアスを重畳していない３
波サインバーストａの電圧を徐々に上げて印加し、エコ
ー信号を測定した。サインバーストの周波数は３．５Ｍ
Ｈｚ、繰り返し周波数は６ｋＨｚである。図８に示すよ
うに、１２０Ｖｐｐまでは線形に振幅が増加したが、１
２０Ｖｐｐを超えると鈍り始め、１８０Ｖｐｐを超える
と振幅はむしろ低下した。

【００６０】このプローブに１ｋＶ／ｍｍの直流電界を
室温で各素子１０〜２０秒間印加して再分極処理を施し
た。その後、図６に示すように直流電圧を重畳したサイ
ンバーストｂの電圧を印加してパルスエコー特性を測定
した。まず、バイアス電圧を３Ｖとして２００Ｖｐｐま
で測定し、再分極処理を施した後、バイアス電圧を５Ｖ
にして同様に測定した。

【００６１】その結果、バイアス３Ｖの場合は、バイア
ス０Ｖの場合に比べて改善されたが、１５０Ｖｐｐくら
いからエコー信号の振幅が鈍り始めた。これに対し、バ
イアス５Ｖでは測定した２００Ｖｐｐの範囲では線形に
エコー信号の振幅は増加した。バイアス３Ｖは電界に換
算すると約１２Ｖ／ｍｍ、バイアス５Ｖでは１９Ｖ／ｍ
ｍに相当する。

【００６２】このバイアス電界とエコー信号の振幅の関
係は、振動子の厚さを変えた、すなわち中心周波数を変
えた場合もほぼ同様の傾向を示した。さらに駆動信号電
圧を図７波形ｃのように極性を反転した場合、図４に示
した矩形波を双極性にした場合も同様な結果になった。

【００６３】以上の実施例では圧電単結晶はＰＺＴとチ
タン酸鉛(ＰＴ)を菱面体晶と正方晶の相境界近傍での組
成９１：９のモル比で固溶させたものを用いたが、Ｚｎ
の代わりにＭｇ、Ｓｃ、Ｎｉ、ＩｎあるいはＹｂのうち
少なくとも一つを用いた場合、またＮｂを一部Ｔａで置
換したものでも同様の結果が得られる。例えば、マグネ
シウムニオブ酸鉛とＰＴを７０：３０のモル比で固溶さ
せたもの、スカンジウムニオブ酸鉛とＰＴを５８：４２
のモル比で固溶させたもの、スカンジウムニオブ酸鉛と
マグネシウムニオブ酸鉛、ＰＴを２９：３４：３７のモ
ル比で固溶させたもの等を用いることができる。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては少
なくともチタン酸鉛を含む固溶系圧電単結晶を超音波送
受信用圧電素子に用いた場合にサインバースト等の双極
性駆動パルスに直流電圧を重畳することにより、脱分極
を防止できる。その結果、本発明に係わる圧電単結晶の
高電気機械結合係数と低音響インピーダンスを有効に利
用して、従来のPZTセラミックを用いた場合よりも高感
度・高分解能の超音波画像を得ることが可能な超音波プ
ローブの駆動方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる超音波プローブの構成を示す
斜視図

【図２】 本発明の超音波発振装置の概略図

【図３】 本発明に係わる圧電体構成の変形例

【図４】 矩形単極性駆動パルス

【図５】 バイアスを印加していないサインバースト

【図６】 本発明に係わるバイアスを印加したサインバ
ースト

【図７】 本発明に係わる極性を反転しバイアスを印加
したサインバースト

【図８】 駆動信号電圧の振幅とエコー信号の振幅の関
係を示すグラフ

【符号の説明】

１：圧電体 ２：バッキング材 ３、４：電極 ５：音響マッチング層 ６：音響レンズ ７：アース板（共通電極板） ８：フレキシブルプリント板 ９：プローブ １０：同軸ケーブル １１：パルサ １２：直流電源 １３：プリアンプ １４：ビームフォーマ １５：基本波通過型フィルタ １６：高域通過型フィルタ １７：モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C301 EE06 EE12 GB34 HH02 5D019 AA19 BB02 BB18 BB25 BB28 FF04 5D107 AA20 BB07 CC02 CC12 CD05 CD08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともチタン酸鉛を含む固溶系圧電単
   結晶からなる圧電体と、 前記圧電体の超音波発振面およびその対向面にそれぞれ
   設けられた一対の電極と、 前記一対の電極間に駆動信号電圧および直流電圧を印加
   する電圧供給手段とを有することを特徴とする超音波発
   振装置。
2. 【請求項２】前記電圧供給手段は、前記一対の電極間
   に、電圧振幅がサインバースト状に時間変化する駆動信
   号電圧を印加することを特徴とする特徴とする請求項１
   記載の超音波発振装置。
3. 【請求項３】前記電圧供給手段は、前記一対の電極間
   に、直流電圧が重畳された駆動信号電圧を印加すること
   を特徴とする請求項１又は２記載の超音波発振装置。
4. 【請求項４】前記超音波発信面は超音波受信機能を有
   し、かつ受信した超音波の第２高調波を測定する測定装
   置を有することを特徴とする請求項１記載の超音波発振
   装置。
5. 【請求項５】前記圧電体は、 Ｐｂ［（Ｂ１，Ｂ２）_1-xＴｉ_x）］Ｏ₃ （ただし、ｘは０．０５≦ｘ≦０．５５、Ｂ１はＺｎ、
   Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｃ、ＩｎおよびＹｂの群から選ばれる少
   なくとも１種、Ｂ２はＮｂおよびＴａの群から選ばれる
   少なくとも１種）で表される組成からなることを特徴と
   する請求項１記載の超音波発振装置。
6. 【請求項６】前記圧電体は、Ｐｂと［（Ｂ１，Ｂ２）
   _1-xＴｉ_x］の化学量論比をＡ／Ｂとした時、０．９８≦
   Ａ／Ｂ＜１であることを特徴とする請求項４記載の超音
   波発振装置。
7. 【請求項７】前記直流電圧の大きさと前記一対の電極間
   距離とで規定される直流電界の大きさは、１２[Ｖ／ｍ
   ｍ]以上であることを特徴とする請求項１記載の超音波
   発振装置。
8. 【請求項８】少なくともチタン酸鉛を含む固溶系圧電単
   結晶からなる圧電体の超音波発振面およびその対向面に
   それぞれ設けられた一対の電極に駆動信号電圧を印加す
   る超音波発振装置の駆動方法であって、 前記駆動信号電圧に直流電圧を重畳する工程を有するこ
   とを特徴とする超音波発振装置の駆動方法。