JP2015062453A - 超音波トランスデューサーデバイス及び超音波測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波トランスデューサーデバイス200は、第1の方向D1に沿ってジグザグ配置される第1〜第n(nは2以上の整数)の超音波トランスデューサー素子UE1〜UEnを含む。第1〜第nの超音波トランスデューサー素子UE1〜UEnの各素子の第1の方向D1における最大長をWXとし、第1の方向D1に直交する第2の方向D2における最大長をWYとし、第k(kは1≦k≦n−1である整数)の素子UEkと第k+1の素子UEk+1との第1の方向D1における配置ピッチをPXとし、第2の方向D2における配置ピッチをPYとした場合に、0.5×WX≦PX<0.75×WX、且つ、PY<WYである。
【選択図】図1
Description
図1に、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス200の第1の構成例を示す。本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス200は、第1〜第n(nは2以上の整数)の超音波トランスデューサー素子UE1〜UEn、第1〜第nの信号電極線SL1〜SLn、コモン電極線CL、信号端子S1〜Sn、及びコモン端子COMを含む。なお、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス200は図1の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
図11(A)、図11(B)に、本実施形態の超音波トランスデューサー素子UE(UE1〜UEn)の構成例を示す。この超音波トランスデューサー素子UEは、振動膜(メンブレン、支持部材)50と圧電素子部とを有する。圧電素子部は、下部電極層(下部電極)21、圧電体層(圧電体膜)30、上部電極層(上部電極)22を有する。なお、本実施形態の超音波トランスデューサー素子UEは図11(A)、図11(B)の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
図12に、本実施形態の超音波測定装置100及び超音波画像装置400の基本的な構成例を示す。本実施形態の超音波測定装置100は、超音波トランスデューサーデバイス200、送信部110、受信部120、処理部130を含む。また、超音波画像装置400は、超音波測定装置100及び表示部410を含む。なお、本実施形態の超音波測定装置100及び超音波画像装置400は図12の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
図13(A)、図13(B)に、本実施形態の超音波画像装置400の具体的な構成例を示す。図13(A)は携帯型の超音波画像装置400を示し、図13(B)は据置型の超音波画像装置400を示す。
30 圧電体膜(圧電体層)、40 空洞領域、45 開口、50 振動膜、
60 基板、
100 超音波測定装置、110 送信部、120 受信部、130 処理部、
200 超音波トランスデューサーデバイス、
300 超音波プローブ、311 プローブ基体、312 プローブ筐体、
313 プローブヘッド側コネクター、315 プローブヘッド、
320 プローブ本体、323 プローブ本体側コネクター、
350 ケーブル、400 超音波画像装置、410 表示部、
UE1〜UEn 超音波トランスデューサー素子、CL コモン電極線、
COM コモン端子、SL1〜SLn 信号電極線、S1〜Sn 信号端子
Claims (13)
- 対象物に対して超音波ビームを送信し、前記対象物からの超音波エコーを受信する超音波トランスデューサーデバイスであって、
第1の方向に沿ってジグザグ配置される第1の超音波トランスデューサー素子〜第n(nは2以上の整数)の超音波トランスデューサー素子を含み、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子の前記第1の方向における最大長をWXとし、前記第1の方向に直交する第2の方向における最大長をWYとし、
第k(kは1≦k≦n−1である整数)の超音波トランスデューサー素子と第k+1の超音波トランスデューサー素子との前記第1の方向における配置ピッチをPXとし、前記第2の方向における配置ピッチをPYとした場合に、
0.5×WX≦PX<0.75×WX、且つ、PY<WYであることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項1において、
前記第k+1の超音波トランスデューサー素子は、前記第kの超音波トランスデューサー素子に対して、前記第1の方向に前記配置ピッチPX、前記第2の方向に前記配置ピッチPYだけ変位した位置に配置され、
第k+2の超音波トランスデューサー素子は、前記第k+1の超音波トランスデューサー素子に対して、前記第1の方向に前記配置ピッチPX、前記第2の方向の反対方向に前記配置ピッチPYだけ変位した位置に配置されることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項2において、
前記第k+1の超音波トランスデューサー素子は、平面視において、前記第kの超音波トランスデューサー素子を所定の角度だけ回転させた形状を有することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項2又は3において、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、矩形の形状を有することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項4において、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、正方形の形状を有し、
前記各超音波トランスデューサー素子の前記正方形の1つの対角線が前記第1の方向に沿うように、前記各超音波トランスデューサー素子が配置され、
前記各超音波トランスデューサー素子の前記正方形の対角線の長さをLAとした場合に、
前記配置ピッチPXは、PX=0.5×WX=0.5×LAであり、前記配置ピッチPYは、PY=0.5×WY=0.5×LAであることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項2において、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、円形の形状を有することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項6において、
前記各超音波トランスデューサー素子の半径の長さをRAとした場合に、
前記配置ピッチPXは、PX=0.5×WX=RAであり、
前記配置ピッチPYは、PY=WY×sin60°=2×RA×sin60°であることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項2又は3において、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、三角形の形状を有することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項1乃至8のいずれかにおいて、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、単一の振動膜を有する薄膜圧電型超音波トランスデューサー素子であることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項9において、
複数の開口が配置された基板を含み、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、前記複数の開口の各開口ごとに設けられ、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、
前記開口を塞ぐ前記単一の振動膜と、
前記単一の振動膜の上に設けられる圧電素子部とを有し、
前記圧電素子部は、
前記単一の振動膜の上に設けられる下部電極と、
前記下部電極の少なくとも一部を覆うように設けられる圧電体膜と、
前記圧電体膜の少なくとも一部を覆うように設けられる上部電極とを有することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項10において、
前記第1の方向に沿って配線されるコモン電極線と、
前記第2の方向に沿って配線される第1の信号電極線〜第nの信号電極線とを有し、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の一方は、前記コモン電極線に接続され、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子のうちの第j(jは1≦j≦nである整数)の超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の他方は、前記第1の信号電極線〜前記第nの信号電極線のうちの第jの信号電極線に接続されることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項11において、
前記第1の超音波トランスデューサー素子〜前記第nの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子が、平面視において、前記矩形の形状を有する場合に、
前記第jの超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の一方は、前記矩形の端辺部において前記コモン電極に接続され、
前記第jの超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の他方は、前記矩形の頂点部において前記第jの信号電極線に接続されることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。 - 請求項1乃至12のいずれかに記載の超音波トランスデューサーデバイスを含むことを特徴とする超音波測定装置。
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