JP2011519025A - 柔軟なウェッジおよび側面計を有するフェイズドアレイ超音波接触型トランスデューサ - Google Patents

Abstract

柔軟なウェッジと側面計とを含むフェイズドアレイ超音波接触型トランスデューサ。本トランスデューサは、特に対象物の非破壊測定に用いられ、互いに固く一体化された一組の素子（１０）と、少なくとも一部が超音波送信器として用いられる素子と、少なくとも前面が対象物（２）の表面に対応する程度に柔軟であり、背面が一組の素子と一体化されるウェッジ（６）と、表面変化を測定して対象物に応じて特性が制御された集束された超音波ビーム（Ｆ）を生成する信号を送信器に供給する側面計（８）とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、フェイズドアレイ超音波接触型トランスデューサに関する。

このトランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）は、非破壊測定（ｎｏｎ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）を行う工業分野、医療分野、又は、測定対象物の表面に接触し、その表面の形状にフィットするのに十分に柔軟なトランスデューサが必要とされるその他の分野において使用され得る（本明細書において「変形可能な」、「柔らかい」、および「柔軟な」という用語は同義である）。

用途の具体例としては、工業分野においては、溶接の継ぎ目、エルボ、又はタッピングの測定、若しくは、医療分野においては頭蓋骨から距骨（ｈｅｅｌ ｂｏｎｅ）に至るまでの測定を含む。

一振動子超音波接触型トランスデューサは、測定対象物の異なるポイントに超音波エネルギを空間的、時間的に同期させて集束させることによって、素子の電気的励起を遅延法則（ｄｅｌａｙ ｌａｗｓ）を用いて発生させるフェイズドアレイ型トランスデューサに徐々に置き換えられている。

これらの作用は、数百個の素子と遅延法則とを同時に制御することができる制御システムによって行われる。

これらの従来技術は、平坦な部分、または超音波の波長より小さい粗さの表面部分を測定する場合には比較的良く適している。このような状況では音響カップリングが確保され、測定を行うために十分なエネルギが前記部分に伝達される。

しかしながら、複合的な形状または複合的な表面を測定する場合に、１つまたは複数の標準素子を用いてこれらの技術を適用すると、これらの技術の性能は大幅に制限される。この問題を解決するために、現在、他の方法が研究されている。

従来の一つの解決方法は、非常に複雑な数学的アルゴリズムを用いて伝送又は受信される信号の処理からなる。この方法には、測定対象物から離れて、または測定対象物に接して配置されるトランスデューサが用いられる。トランスデューサと測定対象物との間の複合的な界面によって、または、例えば形状パラメータのような取得されたパラメータを正確に把握する必要性によって、当該信号が大幅に妨害され、これらの方法は非常に大幅に制限されるので、これらの方法を実行することは困難である。

音響カップリングは、局所的な浸入（第１の解決法）または柔軟なシリコンウェッジ（第２の解決法）を確保する装置をトランスデューサに接続することによって最適化されてもよい。

第１の解決法は、供給ラインを局所的に封止する必要があるので実行が非常に困難であり、実行不可能でさえある。第２の解決法は、音響カップリングが最適化されるにもかかわらず、測定される部分とウェッジとの界面を通過する超音波ビームによって発生する収差を相殺することができない。

音響カップリングを最適化するために幾何学的な変化（ｖａｒｉｄａｔｉｏｎｓ）をある程度相殺し、側面計と一体化した柔軟なトランスデューサも存在する。前記側面計は、超音波ビームが複合的な界面を通過する際に発生する可能性のある収差を、遅延法則を用いて相殺することができる。

この点について、我々はＳＦＴトランスデューサ、すなわち高性能な柔軟なトランスデューサのような柔軟な接触型トランスデューサ、および適合トランスデューサを引用する。これらのトランスデューサの作用は参照可能な下記の特許文献で説明されている。

国際公開特許第００／３３２９２号“ＴＲＡＮＳＤＵＣＴＥＵＲ ＵＬＴＲＡＳＯＮＯＲＥ ＤＥ ＣＯＮＴＡＣＴ、 Ａ ＥＬＥＭＥＮＴＳ ＭＵＬＴＩＰＬＥＳ”、（“ＭＵＬＴＩＥＬＥＭＥＮＴ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＣＯＮＴＡＣＴ ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ”）（米国特許第６、４２４、５９７号に対応）

国際公開特許第２００５／０５０６１７号“ＴＲＡＮＳＤＵＣＴＥＵＲ ＵＬＴＲＡＳＯＮＯＲＥ ＤＥ ＣＯＮＴＡＣＴ、 Ａ ＭＵＬＴＩＰＬＥＳ ＥＬＥＭＥＮＴＳ ＥＭＥＴＴＥＵＲＳ ＥＴ ＭＯＹＥＮＳ ＤＥ ＰＬＡＱＵＡＧＥ ＤＥ ＣＥＳ ＥＬＥＭＥＮＴＳ”、（“ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＣＯＮＴＡＣＴ ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＥＬＥＭＥＮＴＳ ＡＮＤ ＭＥＡＮＳ ＦＯＲ ＰＲＥＳＳＩＮＧ ＳＡＩＤ ＥＬＥＭＥＮＴＳ”）（米国特許第２００７／０１６７８００号に対応）

しかしながら、このタイプのトランスデューサは測定される部分に直接当接されるため、当該部分の表面下数ミリメートルに測定不可能な不感帯が生じる。

この問題を解決するために「ＳＦＴ」トランスデューサまたは「適合」トランスデューサの各素子に遅延回路を接続する方法が知られているが、この方法によるとトランスデューサの柔軟性が損なわれてしまう。

さらに、当該トランスデューサを構成する前記素子の接近性は、当該トランスデューサの感度から切り離すことができないパラメータである。実際、トランスデューサの柔軟性を確保するために、前記素子はトランスデューサの性能を阻害するボール枢軸または柔軟な本体によって切り離され、この特徴により特異的なトランスデューサとなる。

最後に、前記素子を実現するための技術的な限界は、トランスデューサの指向性を低下させ、傾斜角度の大きい超音波ビームによる測定を不可能にする。

本発明は、上記問題を解決することを目的とする。

本発明において、標準的な硬いフェイズドアレイ型トランスデューサは、少なくとも前面が柔軟なウェッジを備えている。一組の素子と測定対象物との音響カップリングはウェッジによって確保され、ウェッジの前面は複合的な表面の形状にフィットするように変形可能である。

さらに、本発明の他の特徴によれば、超音波を集束する際に遅延法則を相殺するために前記前面の局所的な変形に関するリアルタイム情報が用いられる。

もちろん、計装（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）を伴わずに柔軟なウェッジに実装されるフェイズドアレイ型トランスデューサを用いて対象物の表面を測定する技術は従来から知られている。そのような技術では遅延法則のようなパラメータがトランスデューサの位置機能として適用される。

これらの技術は、わずかに不規則な表面の場合には適用できるが、表面の高さ、傾斜および配置に関するトランスデューサの位置決め誤差、又は前記表面の側面像に関する情報の欠落により、前記表面が歪んでいる場合には、当該技術の適用は大幅に制限される。この点を解決するために大幅な較正が行われる。

本発明は、側面計を備え、前面が柔軟なウェッジに実装される標準的なフェイズドアレイ型トランスデューサを用いており、簡易に実施することができる。前記側面計は、電子制御手段によって前記前面の変形量（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と適用される遅延法則とを計算する。

電子制御手段によってこれらの遅延法則をリアルタイムに適用することによって、超音波ビームを生成する間、表面変化（ｓｕｒｆａｃｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）を相殺して、測定対象物の後方のために最適化された特徴を維持することを可能にする。

複合的な形状を考慮した柔軟な接触型フェイズドアレイ超音波トランスデューサも存在する。これらのトランスデューサは計装を備えており、良好な音響カップリングが可能である（特許文献１および２を参照）。

しかし、トランスデューサが大きな傾斜を有する集束超音波を含む場合、これらのトランスデューサの性能が制限される。さらに、これらのトランスデューサは重大な影響を与える不感帯を測定対象物の表面下部に発生させる。

本発明は、測定対象物の表面下に前記音波を大きな傾斜で集束するための最良の方法である超音波の屈折を利用する。さらに、ウェッジは遅延回路の役割を果たし、前記表面下の不感帯または聴音帯を減少させる。

さらに、従来技術は、側面計に結合される計装を伴わない柔軟なウェッジ又は柔軟なフェイズドアレイ式トランスデューサを用いる。

本発明は、少なくとも前面が柔軟なウェッジが使用される対象物と、トランスデューサに一体化された側面計との最適化されたカップリングの維持に関する。

この側面計は、適用される遅延法則を算出するためのアルゴリズムが実行されるプロセッサに幾何学的変化を提供することができる。

具体的に、本発明はフェイズドアレイ超音波トランスデューサに関し、前記トランスデューサは、
少なくとも一部が超音波送信器として用いられ、相互に固く一体化された一組の素子と、
測定対象物の表面に接触するように設計された前面、および、前記前面の反対側にあり、前記一組の素子と一体的に形成された背面を有するウェッジと、を含み、
少なくとも前記ウェッジの前面は対象物の表面に対して適用できる程度に柔軟であり、前記トランスデューサは、超音波送信器に集束された超音波ビームを生成させるために対象物の表面変化を測定してそれらの変化を表す信号を供給する側面計をさらに含むことを特徴とし、前記特徴は前記対象物に応じて制御される。

望ましくは、ウェッジの全体は柔軟である。

本発明のトランスデューサの望ましい一実施形態によれば、ウェッジは、変形可能な外被と、前記外被に含まれる液体とを含む。

望ましくは、本発明に係るトランスデューサは、側面計が固く一体化された硬い部分をさらに含む。

本発明の望ましい一実施形態によれば、側面計は、
各々トランスデューサの硬い部分に関して可動性を有し、対象物の表面に対してウェッジの前面を押圧することができる可動部分である第１端部および第２端部を含む各機械構成部品、および
トランスデューサの硬い部分に関して可動部分の各第２端部の距離を測定し、測定された距離を表す信号を供給することができる測定手段を含む。

特定の一実施形態によれば、機械構成部品はウェッジの両側に２本の平行な列を形成する。

本発明に係る装置の望ましい一実施形態によれば、トランスデューサの硬い部分は可動部分がそれぞれ滑動（ｓｌｉｄｉｎｇ）するための平行な孔を含み、各機械構成部品は機械構成部品に対応する可動部分の第１端部を硬い部分から切り離すことができる弾性手段を含む。

本発明の特徴的な一実施形態によれば、測定手段は硬い部分の領域に関して各機械構成部品の可動部分の第２端部の距離を光学的に測定することができ、測定手段は、
硬い部分に固定され、光を反射することができる第２端部に向けて光を伝達することができる光伝達手段、および
硬い部分に固定され、反射された光を受けることができ、対応する領域に関して第２端部の距離を表す信号を供給することができる受光手段を含む。

望ましくは、本発明に係るトランスデューサは、
超音波送信器の励起パルスを生成し、
側面計によって供給される信号から、超音波送信器に集束された超音波ビームを生成させる遅延法則を確立し、そして、
集束された超音波ビームを生成するためにこれらの遅延法則を励起パルスに適用することができる制御手段をさらに含む。

発明の第１の特異的な実施例によれば、固く相互に一体化された一組の素子の他の素子は、対象物に関する映像を形成する信号を供給する超音波受信器として動作する。

本発明の第２の特異的な実施例によれば、固く相互に一体化された一組の素子の全ての素子は、超音波送信器および受信器として動作し、超音波受信器は対象物に関する映像を形成する信号を供給するように設計されている。

本発明は、表面収差を修正する遅延法則の相殺を必要とするどのような二次元または三次元測定にも適用できる。

二次元の形状に関して、本発明は例えば特に溶接の継ぎ目上に存在する供給ラインを大きな寸法で測定することが可能である。

三次元の形状に関して、本発明は例えばタッピング、エルボ、又はより一般的に三次元の形状を有するどのような部分でも測定することが可能である。

医学分野では、本発明は特に踵骨（距骨）、頭蓋骨および胸部の診断用超音波に適用される。

本発明は、側面計を備え、前面が柔軟なウェッジに実装される標準的なフェイズドアレイ型トランスデューサを用いており、簡易に実施することができる。前記側面計は、電子制御手段によって前記前面の変形量（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と適用される遅延法則とを計算する。

電子制御手段によってこれらの遅延法則をリアルタイムに適用することによって、超音波ビームを生成する間、表面変化（ｓｕｒｆａｃｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）を相殺して、測定対象物の後方のために最適化された特徴を維持することを可能にする。

図１は、本発明の原理を概略的に示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るトランスデューサの斜視図である。 図３は、柔軟なウェッジと超音波送受信器とを示す図１のトランスデューサの断面図である。 図４は、側面計を示す図１のトランスデューサの他の断面図である。

本発明は、単に情報として参照するためであって何ら制限するものではない添付の図面に関する下記の実施形態の記載を参照することによって、より良く理解される。

図１に概略的に示す本発明に係る超音波トランスデューサ１は、対象物２を測定するように設計されており、基本的に従来の硬い超音波トランスデューサ４、ウェッジ６、および側面計８を含む。

従来のトランスデューサ４は、超音波送信器および受信器として動作し、相互に固く一体化された一組の圧電素子１０を含む。

ウェッジ６の前面１１は、測定対象物の表面２に接触するように設計されており、前記前面の反対側の背面１２は、従来のトランスデューサ４に固定され、従来のトランスデューサ４に接触している。さらに、少なくともウェッジ６の前面は対象物２の表面に対応できる程度に柔軟であり、例えば、ウェッジ６の全体は本発明に係るトランスデューサ１の設計を単純化できる程度に柔軟である。

側面計８は、対象物２の表面変化を測定し、それらの変化を表す電気信号を超音波送信器に供給し、対象物２の内部で対象物に応じて特性が制御される集束された超音波ビームＦの生成を超音波送信器に命じるように設計される。

従来の超音波トランスデューサ４と側面計８とは、本発明に係るトランスデューサ１の部分９に固く一体化されるように設計されている。この部分９は硬く、トランスデューサ１の本体を構成する。

図１の実施例において、本発明に係るトランスデューサ１は、従来のトランスデューサ４および側面計８に電気的に接続する制御手段１３を備え、
前記制御手段１３は、
素子１０に超音波を発生させるための前記素子の電気的励起パルスを生成し、
適切な演算アルゴリズムを用いて、側面計８から供給される信号から素子１０に集束される超音波ビームＦを生成するように命令する遅延法則を確立し、および
これらの遅延法則を励起パルスに適用して、集束された超音波ビームＦを生成することが可能である。

さらに、図１の実施例において、制御手段１３は、圧電素子から受信した電気信号を処理し、対象物の映像を形成するために、後方の素子を超音波受信器として動作させることができる。これらの映像はビデオモニタ１４に表示される。

さらに、図１の実施例において、本発明に係るトランスデューサ１は、連結式の機械的なアーム１６に固定される。この連結式のアームは、トランスデューサの位置と方向を制御対象物２の一定の基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）にすることができる。参照可能な特許文書１および２に示されるように、アーム１６を備えるセンサ１８は、空間にトランスデューサを配置し、トランスデューサが移動する間に対象物２に関するトランスデューサの方向を測定することを可能にする。

制御手段１３は、センサ１８から供給される位置と方向とを用いて、対象物２に関するトランスデューサの位置を測定する。

図２から図４に、図１より詳細に本発明に係るトランスデューサ１を示す。

図２はトランスデューサ１の対称面を示す斜視図であり、図３は前記対称面に沿ってウェッジ６を切断する断面図であり、図４は、側面計８からなる可動素子の列を切断する対称面に対して平行な他の平面から見たトランスデューサ１の他の断面図である。

図３にウェッジ６を示す。ウェッジは、変形可能な外被２０と変形可能な外被に含まれる液体２２とを含む。外被はウェッジの前面１１に横拡張２４を含み、横拡張は実質的に帽子形である。外被２０の基部（前面１１の側部）は、変形可能なシート２５によって閉じられる。

側面計８は、
各々トランスデューサ１の本体９に関して可動性を有し、第１端部３０および第２端部３２からなる部分２８からなり、可動部分２８の第１端部３０は、対象物２（図１）の表面に対してウェッジ６の前面１１を押圧することができる機械構成部品２６、および
トランスデューサ１の本体９に関する可動部分２８の各第２端部３２の距離を測定し、測定された距離を表す信号を供給することができる測定手段３４を含む（図４）。

図示した例において、機械構成部品２６はウェッジ６の両側に２つの平行する列Ｒ１およびＲ２（図２）を形成する。列Ｒ１は図４においてさらに詳細に示される。この構成は何ら限定するものではなく、ウェッジ６の一方または他方の側部に１つの列Ｒ１だけが形成されてもよい。

トランスデューサ１の本体９は、可動部分２８、すなわちピストンが各々滑動するための平行な孔３６を含み、各機械構成部品２６は、例えばバネのような弾性手段３８をさらに含み、弾性手段は前記機械構成部品２６に対応するピストン２８の第１端部３０を本体９から分離することができる。

測定手段３４は、本体９の領域４０に関する各機械構成部品２６のピストンの第２端部３２の距離を光学的に測定することができ、測定手段３４は、
本体９に固定され、光を反射することができる第２端部３２に光を伝達することができる光伝送手段４２、および、
本体９に固定され、反射される光を受けることができ、対応する領域４０に関する前記第２端部３２の距離を示す信号を供給することができる受光手段４４からなる。

さらに、トランスデューサ１の異なる構成部分について詳細に述べる。

トランスデューサ１の柔軟な部分、すなわちウェッジ６の変形は、例えば５ｍｍごとに１０から２０ニュートンの耐力を有する。この柔軟な部分は本体９と固く一体化された従来のトランスデューサ４によって維持される。後方は測定対象物２に関するトランスデューサ１の位置基準を定義する。

本体９は、対象物２（図１）のさまざまな領域を測定するためにトランスデューサ１を移動させるためのエンジン（図示せず）を備えるアーム１６（図１）に固定される。他の実施形態において、トランスデューサ１は手動によりエンコーダと測斜器（図示せず）とを用いて移動される。

図４に示すように、リニアボールベアリング４６は本体９に収納される（また特許文献２も参照）。これらの線形ボールベアリング４６において、例えば直径３ｍｍのピストン２８が移動する。

ピストンの端部３０は、例えば直径５ｍｍの半球状の形状を有し、より良好な移動のために箔（ｆｏｉｌｓ）４８（図２）に接している。これらの箔は、図２に示すように、柔軟なウェッジ６の端部（横拡張２４）においてクリップ４９によって固定された金属シートであり、端部に曲げ抵抗（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を与えるために存在する。図２に示すように、柔軟なウェッジ６の端部は、本体９と一体的に形成された４本のガイドレール５０によっても保持される。

ピストン２８の移動は、許可された変形量にしたがって、例えば５ｍｍから８ｍｍまで行われる。

従来のトランスデューサ４の大きさと、トランスデューサ４を制御手段１３（図１）に電気的に接続する同軸ケーブル５４の束とを考慮して、図３に示すように、本体９は、ウェッジ６の中に鋳造される挿入物５２、すなわちナットの上で従来のトランスデューサ４とその留め具との取付けを容易にするように設計されている。従来のトランスデューサ４は、（ウェッジの外側から）挿入物にねじ込まれるネジ（図示せず）を備える。使用される４つの挿入物のうちのわずか２つが図３に示されている。

図３において、参照記号ＸおよびＹは、それぞれ、前記ウェッジ６の前面の通常の方向、及び、前記ウェッジの背面１２の通常の方向を示す。例えば、方向Ｘと方向Ｙとの間の角度は１０°である。

図２および図４において、参照符号５６はケーブル５４の束に接続しているグランドを示し、参照符号５８は、本体９と固く一体的に形成される部分を示し、前記本体をアーム１６（図１）に取り付けることを可能にする。

本体９に固定されているのは光電式カード６０、すなわち測定手段３４を保持し、それぞれのピストンの高さを計測するのに役立つ測定回線である。カード６０には、ピストン２８につき一対の送受信手段４２、４４が一体化されている。例えば、伝送手段４２は発光ダイオードであり、受信手段は光検出器４４である。

各発光ダイオードは、ピストンの端部３２の方も光を発し、端部がその光を反射し、対応する光検出器４４が反射光を検出する。ピストンヘッド（端部３２）からの距離の測定は、対応する光検出器で生成される電流と、ピストンヘッドによって反射される光とを使用して行われる。

カード６０の仕様は、特許文献２に記述される超音波接触型トランスデューサに含まれる光送受信手段の仕様と同一である。ケーブル６１は、前記カード６０を制御手段１２（図１）に接続して、発光ダイオードと光検出器との全ての電気接続を制御手段１２に一体化する。

測定点は、従って、ピストン２８の位置によって定義される特定の場所（領域４０）に、トランスデューサ１の基準として配置される。光検出器４４から供給される電圧は、換算表を作成するためにピストンヘッドの特定の高さのために測定される。

測定し、この換算表または較正表を使用している間に、電圧はミリメートルに変換される。

測定点の座標は、測定対象物の表面を表し、補間機能を用いて前記表面を再現するアルゴリズムによって使用される。第２の機能は、対象物または従来のトランスデューサ４に関して再現される前記対象物の表面に関して、従来のトランスデューサ４の素子１０の座標を再計算することを可能にする。

他のアルゴリズムは、素子１０を超音波ビームＦ（図１）の焦点から切り離している音響経路を算出することを可能にする。

これらの経路は、伝搬時間（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）に変換され、その後、遅延される。これらの遅延は、測定対象物の表面変化を相殺するために最適化された遅延法則を適用することを可能にする。素子１０を個別に制御するために、これらと同じ法則が制御手段１３によって用いられる。

上述のように、硬い従来のトランスデューサが柔軟なウェッジ６に固定される。前記ウェッジは、例えばシリコンまたは水のような液体２２で満たされている、例えばシリコンからなる外被２０を含む。外被２０は微細であり、かつ、対象物の表面変化に起因する体積変化を吸収するために変形可能である。

ウェッジ６の基部は、上記の横拡張２４を形成する１枚の純粋なシリコンのシートを含む。図２、図３および図４に示すように、ピストン２８はこのシートを圧迫し、ばね３８の弛緩を通して音響カップリングを確実にする。

変形可能なシート２５も、例えばシリコンからなり、例えば横拡張２４に固着されている。

上記のように、ばね３８を伴うピストン２８が本体９に滑入され、測定カード６０のための高さの基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）として用いられ、このカードの上の、各ピストン２８の上にそれぞれ設置される発光ダイオード４２の対および光検出器４４があり、ピストンは各ピストンの上部３２の方に光を発し、前記頭部によって反射された光学強度を電圧に変換するという機能を有し、これらの電圧は、その後、測定対象物の表面を再現するために高さに変換される。

測定対象物にウェッジの横拡張２４を固着するために、図２と図３に、ピストンの列Ｒ１とＲ２との間でウェッジ６の両側に配置される２つの他のピストン６２を備える本体９を示す。これらのピストン６２は、本体９に設置されている孔６４に滑入される。図示するように、横拡張２４の方へピストン６２の半球状の上部６８を押圧するためにばね６６が具備される。

矩形の箔７０は、クリップ７２によって横拡張２４に再び固定され、図示するように、ピストン６２は箔７０を通じて横拡張２４を圧迫する。図２から図４において、軸７４は調節ばね７６をガイドするのに役立つ。

図２および図４のネジ７８、８０、８２は、本体９のさまざまな素子を各々固定するのに役立つ。

本発明の一実施形態において、特許文献２に記載されているとおり、トランスデューサ１の位置と方向を得るために、慣性センサを使用することができる。

発光ダイオード４２が連続光線、または、反対に、断続的な光、特に光パルスを発するように制御されてもよいことも記載されている。

さらに、トランスデューサ１の一実施形態において、光送受信器４２−４４を使用する代わりに、単一光源により、または、ファイバごとに１光源を有する複数の光源により供給される光ファイバが用いられ、可動部分２８の２つの各端部３２の方へ光を伝達する光ファイバが用いられ、他の光ファイバは第２端部でそれぞれ反射された光を光検出器に伝達するのに用いられる。単数又は複数の光源と光検出器とは、後方の受信された反射光を処理するときに光検出器によって光電流を生成する制御手段１３に設置されてもよい（特許文献２を参照）。

上記の本発明の実施例において、ピストンの移動を検出することを可能にする遠隔測定手段は光学的手段であるため、前記移動を光学的に検出できる。

しかしながら、これらの光学的手段は、磁気的手段に置き換えられてもよい。

例示していない例において、図３の各ダイオード４２−光検出器４４のアセンブリは、ホール効果センサに置き換えられてもよく、対応するピストンの可動部分の端部３２に磁石が固定されてもよい。ホール効果センサは、前記センサと前記磁石との間の距離の機能である信号を供給することができる。センサを制御し、センサによって供給される信号を処理するための適切な手段を用いて、望ましい距離を計測することも可能である（参考文献２を参照）。

さらに、提示された本発明の実施例は、超音波の送信と受信とを両方行う素子を使用している。当業者は、超音波を発するためだけに提供される素子と、超音波を受けるためだけに提供される他の素子とからなるトランスデューサに、これらの実施例を適用することができる。

さらに、本発明では、線形の超音波素子１０の個片からなるトランスデューサを使用しているが、本発明はそのようなトランスデューサに限定されない。特許文献１および２のように、マトリックス状の超音波素子１０からなるマトリックストランスデューサを使用してもよい。

Claims (11)

1. 少なくともその一部が超音波送信器として用いられ、互いに固く一体化された一組の素子（１０）と、
   測定対象物（２）の表面に接触するように設計された前面（１１）、および前記前面の反対側にあり、前記一組の素子（１０）に一体化された背面（１２）を有するウェッジ（６）と、
   を含み、
   少なくとも前記ウェッジの前面（１１）は、前記対象物（２）の表面に適用できる程度に柔軟であり、前記超音波送信器に集束された超音波ビーム（Ｆ）を生成させるために、前記対象物の表面変化を測定し、これらの変化を表す信号を供給する側面計を含むことを特徴とし、前記特徴は対象物に関して制御されることを特徴とするフェイズドアレイ超音波接触型トランスデューサ。
2. 前記ウェッジ（６）は、全体が柔軟であることを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサ。
3. 前記ウェッジ（６）は、変形可能な外被（２０）と変形可能な外被に含まれる液体（２２）とを含むことを特徴とする請求項２に記載のトランスデューサ。
4. 前記側面計（８）は、固く一体的に形成された硬い部分（９）を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のトランスデューサ。
5. 前記側面計（８）は、
   各々前記対象物（２）の表面に対して前記ウェッジ（１１）の前面を押圧することができる第１端部（３０）および第２端部（３２）を含み、トランスデューサの前記硬い部分（９）に関して可動性を有する部分（２８）を含む各機械構成部品（２６）と、
   測定された距離を表す信号を供給することができ、トランスデューサの前記硬い部分（９）に関して前記可動部分の前記各第２端部（３２）の距離を測定する測定手段（３４）と、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載のトランスデューサ。
6. 前記機械構成部品（２６）は、前記ウェッジ（６）の両側に２本の平行な列（Ｒ１、Ｒ２）を形成することを特徴とする請求項５に記載のトランスデューサ。
7. トランスデューサの前記硬い部分（９）は、前記可動部分（２８）が各々滑動することができる平行した孔（３６）を含み、前記各機械構成部品（２６）は、前記硬い部分から前記機械構成部品に対応する前記可動部分の前記第１端部（３０）を切り離すことができる弾性手段（３８）をさらに含むことを特徴とする請求項５又は６に記載のトランスデューサ。
8. 前記測定手段（３４）は、前記硬い部分（９）の領域（４０）に関して前記各機械構成部品の前記可動部分（２８）の前記第２端部（３２）の距離を光学的に測定することができ、
   前記硬い部分に固定され、光を反射することができる前記第２端部（３２）に光を伝送することができる光伝送手段（４２）と、
   前記硬い部分に固定され、反射された光を受けることができ、対応する領域に関して前記第２端部の距離を表す信号を供給することができる受光手段（４４）と、
   を含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一つに記載のトランスデューサ。
9. 前記超音波送信器（１０）の励起パルスを生成し、
   前記側面計（８）により供給される信号から前記集束された超音波ビーム（Ｆ）を前記超音波送信器に生成させるための遅延法則を確立し、
   前記遅延法則を励起パルスに適用して前記集束された超音波ビーム（Ｆ）を生成する
   ことが可能な制御手段（１３）をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載のトランスデューサ。
10. 前記固く相互に一体化された一組の素子の他の素子（１０）は、超音波受信器として動作し、前記対象物（２）に関して映像を形成するための信号を供給するように設計されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載のトランスデューサ。
11. 前記固く相互に一体化された一組の素子（１０）の全ては、超音波送信器および超音波受信器として動作し、前記超音波受信器は、前記対象物（２）に関して映像を形成するための信号を供給するように設計されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載のトランスデューサ。

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