JP3279375B2 - 音響変換器アレイのための支持体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音響変換器アレイに関
するものであり、特に、基板またはケーブル等の回路素
子にアレイを電気的に接続し、かつ、スプリアス音響反
射を実質的に除去するために、こうしたアレイに用いら
れる支持層(backing layer) に関するものである。

【０００２】音響変換器アレイ、特に、超音波変換器ア
レイを、線形、１次元アレイ、マトリックス２次元アレ
イ、環状リング・アレイ等を含むいくつかの構成をなす
ように配列することができる。１次元アレイの場合、米
国特許４，４０４，４８９号に記載される技術を利用し
て、変換器にリード線を接続することが可能であるが、
この技術は２次元アレイに対しては全て適合しない。特
に、一般的な従来技術を示した図１を参照すると、それ
ぞれ、その底面において導電性リード線１８と接続し、
間隔をあけた変換素子１３の線形アレイ１５が示されて
いる。リード線１８は、表面１７の導電性接触領域に導
電結合された、独立したリード線とすることもできる
が、素子の接触領域を適合するようにオーム接触するプ
リント回路リード線が望ましい。表面（裏面）１７は、
アレイの構造的支持を行い、また、後述する理由により
インピーダンス整合及び音響減衰を可能にする支持体(b
acking) ２２に固定されている。リード線１８は、流動
はんだ付け、圧力または他の適合する手段によって、メ
ッキされたスルーホール２０あるいは基板上の接点また
はフレキシブル・ケーブルに接続される。プリント回路
基板１９上の出力導電性リード線またはトレース１１
が、各ホール／接点２０から延長されている。

【０００３】代表的には、圧電素子１３を備えている場
合、音波は素子の前面２１と背面１７の両方から伝達さ
れる。表面２１には一般にこの面から走査される身体へ
の超音波信号の経路を強化し、素子／身体インターフェ
ースからの反射を最小限にとどめるため、１以上のイン
ピーダンス整合層が設けられる。しかしながら、背面ま
たは表面１７の状況はより複雑である。この表面におい
てインピーダンスの不整合があると（すなわち、圧電結
晶素子１３の音響インピーダンスが、それが取り付けら
れる支持体２２の音響インピーダンスと大幅に異なる場
合）、表面１７において素子内の音響反射が生じること
になる。この結果、所望の方向における変換素子からの
パワー出力は向上するが、音響出力パルスの幅が広くな
り、従って、超音波イメージの分解能が劣化する。この
パルスの幅が広くなる点に関しては、用途によって表面
２１におけるインピーダンス整合層の適切な選択によっ
て克服することが可能である。

【０００４】さらに、表面１７を通過する音響信号は、
減衰しなければ、回路基板１９で反射され、変換器に戻
される可能性がある。従って、変換素子の表面１７にお
ける反射を制御または除去し、出力パワーとイメージの
鮮鋭度の間で所望のバランスをとるためのメカニズムを
設け、表面１７に生じる音響信号を大幅に減衰させて、
こうした信号のイメージを劣化させる反射が変換素子に
戻らないようにすることが望ましい。支持体２２は構造
的支持を行うことに加えて、これらの機能も果たすよう
に構成されている。しかしながら、図１に示すアプロー
チは１次元アレイに対する利用だけにしか適合しない。
この技術を２次元アレイに利用しようとすると、リード
線１１及び１８が２以上の変換素子と接触し、基本的に
これらの素子を短絡させるかあるいはアレイが据歯状の
場合にはアレイの周囲における素子とだけしか接続され
ないことになる。従って、２次元アレイの各変換素子の
下側における導電性領域と、回路基板、ストリップ、半
導体素子（すなわち、チップ、ウェーハ、層等）などの
対応する接点との間における接触を行えるようにするこ
とが必要になる。現在は、このような電気的接触を実施
するための技術が存在するが、容易に実現できるもので
はない。こうした接触を実現すると同時に支持体２２の
利益を受けることのできる方法は現在のところ存在しな
い。

【０００５】従って、一般には、音響変換器アレイ、特
に、２次元音響変換器アレイと電気回路素子の対応する
接点またはトレースとの間における電気的接触を行うた
めの改良された方法及び装置が必要とされている。この
ような技術が実現すれば、各変換素子の背面に生じる音
響エネルギの全てまたは選択された部分を反射するので
はなく、素子から出力し、出力した音響エネルギを十分
に減衰させて、このようなエネルギの反射が変換素子に
実質的に戻らないようにすることが可能になる。また、
変換器のリード線に入る音響エネルギを最小限に抑えら
れるかまたは除去され、かつ、前記リード線に入るこう
したエネルギも十分に減衰して、反射によって変換器に
戻される前記エネルギが実質的になくなるか、そのいず
れかになるはずである。最後に、こうした技術によっ
て、アレイのしっかりした支持体も得られることにな
る。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は上述の問題点を解消し、
２次元音響変換器アレイと電気回路素子の対応する接点
またはトレースとの間における電気的接触を実現するこ
とにある。

【０００７】

【発明の概要】本発明によって、音響変換器アレイ、電
子回路素子及びアレイと回路素子をインターフェイスす
るための支持体を備えた変換器アセンブリが提供され
る。回路素子は、プリント回路基板、フレキシブルケー
ブル、半導体素子（すなわち、チップ、ウェーハ、層
等）または電気的接触の可能な他の素子とすることが可
能である。音響変換器アレイは１次元アレイまたは２次
元アレイで、各アレイハ第１の音響インピーダンスと背
面及びその背面において電気的接点を備えている。回路
素子は、各変換素子毎に接点を備えている。支持体は、
その上面に第１の音響インピーダンスに関係した値の音
響インピーダンスを有する音響減衰材料のブロックから
構成されており、各素子の背面における音響エネルギの
選択された部分がブロックを通過する。ブロックと変換
素子の音響インピーダンスが実質的に整合する場合、変
換器の背面における音響エネルギのほとんど全てがブロ
ックに結合される。変換素子とブロックの音響インピー
ダンスが整合しなければ、背面の音響エネルギの選択さ
れた部分がブロックに結合し、該部分は音響不整合度の
関数となる。

【０００８】少なくとも各変換素子毎に１つの導電体が
その上面と底面の間のブロックを通って延びており、隣
接する変換素子の導体は電気的に接触しない。導体に誘
電率の低い材料による絶縁を施すことによって、その間
の容量結合を阻止することができる。支持体には、各素
子の背面における電気的接点と少なくとも１つの対応す
る導電体の間において、上面で電気的接触を行うための
手段も含まれている。最後に、支持体には各変換素子毎
の回路接点と少なくとも１つの対応する導電体の間にお
ける電気的接触を行うための手段も含まれている。ブロ
ックの音響インピーダンスは、ブロック全体にわたって
均一にすることもできるし、あるいは、ブロックの異な
る領域において異なるようにすることも可能である。す
なわち、導電体が第２の音響インピーダンス及び所与の
音速を有する場合、ブロック全体の音響インピーダンス
が第２の音響インピーダンスと実質的に整合し及び／ま
たはワイヤのものより十分に低い音速を有することによ
り、導電体から音響エネルギを取り除き(withdraw)、さ
らに、ブロック内で減衰させる。代わりに、その上面に
隣接するブロック領域の音響インピーダンスが、例え
ば、変換素子の音響インピーダンスに整合するか、ある
いは、この機能を実現するため、整合層を設けると同時
にブロックの下方領域が導電体からの音響エネルギの除
去を容易にする音響特性を有することも可能である。こ
のような除去はワイヤ・コアに低音速材料をメッキする
かまたはクラッドを施して、逆導波管または反導波管を
形成し、および／または、ワイヤに絶縁材料または低音
速材料のコーティングを施すことによって、容易とな
る。また、カバーを含む各素子毎に、導電体を包囲する
音響減衰材料からなるロッドを提供するこも可能で、該
ロッドはイヤまたはメッキ、クラッド、絶縁体または他
のカバーに比べて音速が低く、それと接触する外部ワイ
ヤ／カバーとインピーダンスを整合させることが好まし
い。エポキシまたは他の音響減衰材料とロッドの相互接
続を行うことが可能である。

【０００９】各素子毎に単一の導電体または複数の導電
体を設けることが可能である。複数の導電体が設けられ
ている場合、各導電体は十分薄いことが好ましい。よっ
て、音響エネルギは実質的に導電体と結合しない。本発
明のー実施例では、ブロックは音響減衰材料を含浸させ
た３次元強化ファブリック(a three-dimensional woven
reinforcement fabric)で形成され、ブロックの上面と
底面の間に延びるファブリックの一部は導電性である。
このような実施例において、隣接する変換素子の電気的
接点間には十分なスペースをあけることが好ましく、各
素子の導電体を形成する導電性のファブリックが素子の
電気的接点とそのほぼ全領域にわたって接触する場合、
隣接する素子のファブリック間に音響的または電気的ク
ロス・トークが生じない。本発明は変換素子から導電体
に結合される音響エネルギを減少させ、よって、このよ
うなエネルギを除去する必要を軽減させることを目的と
している。これは音響エネルギがほとんど結合しないほ
ど十分に薄い導電体を形成することによって実現するこ
とができる。以上に加えてあるいはその代わりに、各変
換素子の背面から出力される音響エネルギがその背面の
中心で最大とし、素子のエッジにおいては小さくなると
いう事実を利用することが可能である。従って、各変換
素子の支持導電体を素子の背面の中心から離して位置決
めすることによって、導電体に結合する音響エネルギを
減少させることができる。特定すると、導電体を対応す
る背面の実質的に角に配置させるかあるいは隣接する変
換素子間における非音響エネルギ放出空間の下に位置し
た領域内に延びる導通タブに接触するように配置させる
ことができる。

【００１０】支持体の上面と変換素子の電気的接点の間
の電気的接触は、変換器アレイの下側における電気的接
点のパターンに一致する電気的接点のパターンを素子の
導電体に対する支持体の上面に形成することによって行
うことができる。同様に、支持体の底面に回路素子の接
点パターンに実質的に一致する電気的接点のパターンを
形成することも可能である。また、各導電体がブロック
の底面を越えて延長しており、物理的かつ電気的に対応
する電子回路接点に接続される。本発明の以上の及びそ
の他の目的、特徴、及び、利点については、添付の図面
に示された本発明の好適な実施例に関する次の詳細な説
明から明らかとなる。

【００１１】

【発明の実施例】図２及び図３には、２次元及び１次元
音響変換器アレイに関するそれぞれの本発明の実施例が
示されている。図３に示す変換器アレイ２５ａは図１に
示すアセンブリとほぼ同じで、変換器アレイ１５ａ及び
リード線１１がその上に形成されるプリント回路基板、
ストリップ、半導体素子や類似するもの１９ａ（「回路
素子」と称する）を備える。半導体素子と直接に接触す
る場合および他の選択されたアプリケーションの場合で
は、リード線１１を用いないこともある。その相違は、
変換器アレイと、その中に埋め込まれたリード線（図示
せず）を有する回路基板の間の支持体２７ａである。接
続を容易にするため、回路素子トレース１１には接点２
９ａが設けられる。

【００１２】同様に、図２に示す変換器アセンブリ２５
ｂには、変換素子１３からなる２次元マトリックス・ア
レイ１５ｂと、各変換素子毎に、プリント接点、メッキ
・ホールまたは他の接点２９ｂを備えた回路素子１９ｂ
が含まれており、変換器アレイと回路基板は支持体２７
ｂで分けられている。各支持体２７（すなわち、２７ａ
または２７ｂ）は、上面すなわちは表面３１と底面すな
わち表面３３を備えている。各変換素子の上面には接点
３５が設けられており、各変換素子の底面にも後述する
方法で形成された、電気的接点が設けられている。この
時点で明らかなように、図３のアレイ１５ａは、図示す
るのように７個の変換素子１３を備えており、図２のア
レイ１５ｂは７×６のマトリックスをなす素子を備えて
いるが、これらの図面は例示を目的としたものでしかな
い。実際のシステムの場合、１次元アレイ１５ａは、４
８から５１２の変換素子１３を備えることが可能で、２
次元アレイ１５ｂは、例えば、６４×６４、１２８×１
２８、または、１２８×１２のアレイを備えることがで
きる。

【００１３】図４から図９に、図３と図２におけるアセ
ンブリ２５ａまたは２５ｂとして用いるのに適した変換
器アセンブリ２５の実施例のー部を示す。まず、図４に
おいて、支持体２７は音響エネルギ減衰材料のブロック
から形成されており、ブロックの導電体３９は上面３１
から底面３３に延びている。図２または図３の構成の場
合、変換素子１３毎に少なくとも１つの導電体３９が設
けられている。ブロック３７は、例えば、タングステ
ン、シリカ、クロロプレン粒子または気泡等の吸音体及
び音響散乱体を備えたエポキシ材料で形成される。図４
に示す実施例の場合、最初に上面３１及び底面３３の両
方に導電性材料による金属化を施し、そして、金属をフ
ォトリソグラフィまたは他の標準的な技術によるエッチ
ング、レーザによるスクラブあるいは他の既知の方法に
よって除去し、上面３１にブロック３７から突出した導
電体３９と物理的及び電気的に接触する接点３５を残
し、底面３３には底面３３で導電体３９と物理的及び電
気的に接触する電気的接点４１を残す。次に、変換器ア
レイ１５、回路基板１９及び支持体２７を組み立て、接
点３５が変換器アレイ１５の下側に標準的な方法で形成
された接点４３と物理的及び電気的に接触し、接点４１
が回路基板１９の接点２２と物理的及び電気的に接触す
る。アレイを組み立てる前に、一方の表面または両方の
表面にエポキシまたは他の適合する接着剤を塗布して結
合することもできる。あるいは、組み立てた後、支持体
２７と他のアセンブリ素子のそれぞれとの間に接着剤を
注入し、アセンブリを結合することも可能である。隣接
する素子間の短絡及びクロス・トークを回避するため、
接着剤は非導電性の接着剤が好ましく、隣接する接点３
５と４３の間及び隣接する接点２２と４１の間の接着剤
の層を、これらの接合部においてかなりの電気的または
音響的インピーダンスを生じることがないように十分に
薄くする（２ミクロン未満が好ましい）。接触表面の不
規則性のため、このように薄い接着層を介して物理的及
び電気的接触をおこなうことができる。代わりに、接着
剤なしで、外部ハウジングまたは当業者には周知の他の
適切な手段によって圧力下で変換器アセンブリの３つの
構成素子１５、１９、２７を保持し、良好な電気的接触
を確保することも可能である。さらに、図４の場合、各
接点２２、３５、４１、４３は、他の構成素子に比べて
比較的厚いように見えるが、こうした厚さは、主とし
て、図において接点が見えるようにするために示したも
のであって、実際の装置の場合、前記接点は微視的に薄
く、一般には、数ミクロン未満の厚さである。

【００１４】音響減衰特性を備えているだけでなく、ブ
ロック３７の材料は、所望の結果が得られるように選択
された音響インピーダンス及び／または音速を有する。
例えば、アレイ１５から狭い音響パルスが所望の場合、
ブロック３７の材料は通常変換素子１３の音響インピー
ダンスと実質的に整合する音響インピーダンスを備えた
ものが選択される。他を考慮して、こうした整合が不可
能な場合、変換素子と支持体の間に整合層を設けて、整
合性を強化することも可能である。音響的影響のないよ
うに、変換素子１３と支持体２７の間の接着層を十分に
薄く保つと、変換素子１３の表面１７から放出される実
質的に全ての音響エネルギがブロック３７に伝搬し、減
衰することになる。パワーの増加が望まれる場合、そし
て、表面２１上の負荷の整合が適合する場合、ブロック
３７の材料は所望の程度だけ変換素子１３とのインピー
ダンス整合がとれないものを選択することが可能であ
る。ブロック３７の材料及び厚さは、ブロック内に結合
される音響エネルギが完全にまたはほぼ完全に減衰し、
ブロックに結合される音響エネルギの反射がほとんど変
換素子に達しないように選択される。

【００１５】上述において潜在的な問題点の１つは、通
常、各素子毎に単一の導電体が利用される場合のよう
に、導電体３９が音響エネルギを結合させるほど十分に
厚いと仮定すると、こうしたエネルギはほとんど減衰せ
ずに、回路素子１９に伝達され、エネルギのかなりの部
分が回路素子１９から反射して、導電体３９に戻され、
導電体を介して変換素子１３に伝達されるので、表示信
号に人為的要素が生じる結果になるということである。
この問題は、適切な音響特性を備えた材料によるブロッ
ク３７を形成することによって克服することが可能であ
る。

【００１６】ワイヤから音響エネルギを除去する（結果
として、ブロックでエネルギが減衰されることになる）
上で問題となる音響特性は、ワイヤと支持体の材料に関
する相対的音響インピーダンスと、こうした材料に関す
る相対的音速である。すなわち、上述のように、ワイヤ
と支持体の間におけるインピーダンス整合によって、ワ
イヤから支持体への音響エネルギの流れが促進される。
しかし、これだけではワイヤから音響エネルギの大部分
を取り出すには不十分であるかもしれない。このプロセ
スをさらに促進するためには、ワイヤの音速が、支持体
あるいは少なくとも支持体のワイヤを包囲する部分の音
速を大幅に上まわることが望ましい。これによって、ワ
イヤ及び支持体は、逆導波管または反導波管の働きをす
るようになり、コアと外部シェルの相対的音速が音響導
波管とは逆になるので、音響エネルギは該導波管の場合
のようにワイヤに戻されるのではなく、ワイヤから外へ
指向されることになる。

【００１７】音速の所望の差はいくつかの方法で得るこ
とができる。１つの方法は、図４に示すように、支持体
３７の材料をワイヤより低い音速を有する材料で形成さ
せることである。ワイヤからの音響エネルギの除去をさ
らに促進するため、図８に示すようにコア・ワイヤに、
コア・ワイヤより音速の低い材料でメッキ、クラッド、
コーティングまたは他の被覆を施す。次に、被覆された
ワイヤは、被覆されたワイヤの外側材料の音響インピー
ダンスとほぼ整合する音響インピーダンス及び被覆材料
より低い音速を備えることが好ましい支持体材料３７に
埋め込まれる。ワイヤに形成される外側被覆を導電性材
料とすることも可能であるが、絶縁材料であることが望
ましい。この目的に絶縁材料を、特に、誘電率の低い材
料を利用する利点の１つは、ワイヤとその外側コーティ
ングの間に所望の音速が得られるだけでなく、さもなけ
れば間隔の密なワイヤ間に生じる可能性のあるＲＦまた
は他の容量結合を回避するための付加的隔離をワイヤ間
に施すという点である。所望の音速を得るのに適した材
料には、アルミニウムのメッキまたはクラッドを施した
導通ワイヤ用の銅または鋼および／または絶縁に用いら
れるガラス、プラスチックまたはゴムが含まれる。ワイ
ヤより音速の低いクラッドまたはメッキを利用し、さら
に音速の低い絶縁を施して、ワイヤからの音響エネルギ
の除去をいっそう促進することも可能である。

【００１８】少なくとも、外側ワイヤ・コーティング及
び支持体との接合部に音響インピーダンスの整合に関連
して、各ワイヤから外に伸長する音速低下層を設けるこ
とによって、導電体３９からの音響エネルギの大部分を
ブロック３７に結合し、そこでエネルギを減衰させるこ
とができる。こうして、ワイヤを介した反射は実質的に
除去される。しかし、変換素子１３の音響インピーダン
スと導電体３９の音響インピーダンスの差は、従って、
これらのインピーダンスの整合がとられるブロック３７
の音響インピーダンスとの差がかなりのものである限
り、結果として、変換素子内において表面１７に反射が
生じ、出力の品質が劣化することになる。表面１７にお
けるインピーダンスの不整合を解決することのできる１
つの方法は、変換素子１３と導電体３９の間の音響イン
ピーダンスを有する材料でブロック３７を形成すること
である。これによって、表面１７における音響インピー
ダンスの不整合の結果としての該表面の反射が減少する
と同時に導電体３９からブロック３７への音響エネルギ
の一部の結合が促進される。ただし、変換素子と導電体
３９との音響インピーダンスの不整合がかなりのもので
ある場合には、このオプションは、許容可能なパルス幅
あるいはワイヤからの許容可能なレベルのエネルギ結合
を得ることはできない。

【００１９】図５には、２つの別個の材料層によるブロ
ック３７を形成することによってこの問題を解決する、
本発明のー実施例が示されている。ブロックの上層３７
ａの材料は、変換素子１３の音響インピーダンスとほぼ
整合する音響インピーダンスを有する材料とし、これに
よって、背面１７の音響インピーダンスが実質的にブロ
ック部分３７ａに結合される。このブロック部分の材料
もまた結合される音響エネルギを大幅に減衰させるのに
十分な音響減衰性を備えていることが望ましい。部分３
７ａは、薄い音響整合層とすることも可能であるが、や
はり、減衰させるのに十分な厚さを備えていることが好
ましい。ブロック部分３７ｂは、特にワイヤの音響エネ
ルギを減衰させるように設計された材料で形成すること
が可能である。この材料は、ワイヤ３９の音響インピー
ダンスとほぼ整合する音響インピーダンスを有してお
り、ワイヤに結合される音響エネルギをその減衰が可能
なブロック層３７ｂに送り込むことができる。前述のよ
うに、この層も、こうしたエネルギの伝達を促進するの
に適した音速を備えていることが好ましく、ワイヤはこ
のプロセスをさらに促進するため逆導波管として形成さ
れおよび／またはコーティングを施されるのことが好ま
しい。

【００２０】図５に示す構造に関する潜在的な問題の１
つは、音響エネルギの反射が、層３７ａと３７ｂの接合
部に生じるということである。層３７ａは、従って、結
合される音響エネルギをほぼ減衰させるのに十分な厚さ
を備えており、音響エネルギが２つの層の間の接合部で
反射する限り、こうしたエネルギは層３７ａを２回通過
することで、完全にまたは実質的に完全に減衰する。代
替案として、層３７ａと層３７ｂの間に１以上のインピ
ーダンス整合層を設けて、層の接合部における反射を最
小化するか、あるいは、ブロック３７の中間領域につい
て、材料の混合を徐々に変化させ、ブロック内に先鋭な
反射によって生じる音響インピーダンスの遷移が生じな
いようにすることも可能である。従って、複数の独立し
た層をブロック３７に設けるか、ブロック３７の深さに
おいて音響インピーダンスを徐々に変化させるかあるい
はこれらの方法を組み合わせることによって、パルス幅
及びパワー制御について、表面１７及び３１の接合部に
おける音響整合をほぼ最適化すると同時に導電体３９を
介した反射を含む音響反射を最小限にとどめることが可
能である。図５には、接点２２及び４１の代わりに、ブ
ロック３７の端部を越えて導電体３９を延長させ、これ
ら延長させた導電体は回路基板１９のメッキしたスルー
・ホール４５を通過し、ハンダ付け等の当業者において
周知の標準的な手段によって、延長したリード線をメッ
キしたスルー・ホール内で固定した、本発明による構成
のもう１つの代替案も示されている。

【００２１】図６には、２つの点で前述の実施例とは異
なる本発明のもう１つの実施例が示されている。第１
に、ブロック３７を多層で形成させる代わりに、各導電
体３９ａに対し材料３７ｃの埋め込み、コーティングま
たは他の包囲(surrounding) を施して、音響減衰エポキ
シまたは他の適合する材料３７ｄによって結合されたロ
ッドを形成することによってブロックが形成される。材
料３７ｃは導電体３９ａに結合される音響エネルギを除
去し、減衰させることができるように、導電体３９ａの
材料とインピーダンス整合がとれ、導電体の材料より低
い音速であることが望ましく、そして、相互接続材料３
７ｄは変換素子１３と所望の程度の整合をとるのに適し
た音響インピーダンスを備えた材料である。実際には、
材料３７ｃによって形成されるロッドは比較的薄いの
で、ブロック３７の材料の大部分は材料３７ｄで、変換
素子との良好な音響整合をとることが可能である。従っ
て、図６の実施例には、音響整合がとれかつ反射が最小
限に抑えられるという点に関する限り、図５の実施例と
ほぼ同じ利点がある。さらに、図６の導電体３９ａは、
図示のように、互いに編み組みを施された２つ以上の独
立した導電体である。複数の導電体を利用する利点は、
個々のワイヤが薄くなるので、ワイヤに対する音響結合
が減少するということである。導電体３９ａが十分な導
通を可能にするのに十分な導電体を備え、同時に、個々
の導電体がそれぞれ音響エネルギの結合を実質的に生じ
ないほど十分に薄い場合、材料３７ｃは不要となる可能
性がある。よって、ブロック３７は図４に示す構成をと
ることができ、変換素子とブロックの間のインピーダン
ス整合がブロックの音響インピーダンスを選択する上で
最も重要な考慮事項になる。編組ワイヤに、図６に示す
ような構成が利用される場合、ロッド３７ｃの材料は選
択された範囲で、変換素子１３とインピーダンス整合さ
せることが可能になる。

【００２２】図７にはさらにブロック３７ｅがその音響
インピーダンスと変換素子１３の音響インピーダンスと
の間で所望の程度に整合がとれる音響減衰材料を含浸さ
せた、強化ファイバによって形成される、本発明のもう
１つの実施例が示されている。上面３１から底面３３の
方向に延びる支持体のファブリックは導電性であるが、
他の全ての方向におけるファブリックは非導電性であ
る。従って、導電性ファブリックは、接点３５及び４１
のほぼ全領域にわたってこれら接点と接触する。しか
し、接点間に十分なスペースを設け、巻線を実質的に１
ピッチ内に保つことによって、隣接する素子に対するフ
ァブリック間のクロス・トークを回避することができ
る。図７に示す本発明の実施例に関するファブリックは
極めて薄いので、これらのファブリックに結合する音響
エネルギは実質的になく、従って、含浸材料の音響イン
ピーダンスは、変換素子１３について所望の音響インピ
ーダンスが得られるように、選択することが可能であ
る。

【００２３】薄い導電体が得られる、よって、導電体３
９に対する音響結合が減少するもう１つの方法は、導電
体のような丸いワイヤの代わりに、平坦な導電性フォイ
ルを利用することである。この実施例にはさらに金属の
分散によって、電気的インダクタンスが低下するという
利点がある。平坦なフォイルは、ワイヤの用いられる構
造で利用することができるが、こうしたフォイルを編組
マルチ・ワイヤ構造に利用するのは理由があまりない。

【００２４】図９には、平坦な導電性フォイルにおける
音響結合の減少及びインダクタンスの低下という利点の
得られるもう１つの方法が示されている。この実施例の
場合、フォイルは例えば支持体３７の残りの部分と同じ
支持体材料によるコア４４に巻き付けられた管４２をな
すように形成される。真空蒸着、メッキまたは絶縁基板
に薄い金属コーティングを形成するための技術において
既知の他の方法によって、コア４４に導電性材料の薄層
４２を形成することが可能である。利用される導電体３
９が、音響エネルギの結合を回避するほど十分に薄くな
ければ、例えば、単一の導電体３９だけしか利用されて
いない場合のように、変換素子からの音響出力は、その
中心において最大であって、変換素子の表面１７の該中
心から離れた点については、予測可能に低下するという
事実を利用することによって、導電体３９に結合される
音響エネルギの量を減少させることが可能である。こう
して、接点３５の中心、従って、変換素子の中心から離
して、特に、図１０の導電体３９ａについて示すよう
に、接点／変換素子のコーナに導電体３９を移動させる
ことによって、導電体に結合される音響エネルギは、大
幅に減少させることができる。こうした音響結合の減少
は、上述の各種方法で導電体から音響エネルギを除去す
る必要をなくすのに十分という可能性もある。

【００２５】導電体３９に結合される音響エネルギは、
変換器アレイ１５における変換素子１３が音響エネルギ
を放出しない材料によって互いに隔てられているという
事実を利用することによって、さらに減少させることが
可能である。従って、例えば、図１０の接点３５ｄによ
って示されているように、こうした材料の下側領域に接
点３５及び４３を延長させ、このように延長した導電体
３９ｂを配置することによって導電体３９に対する音響
結合をさらに減少させることが可能である。ここまでの
説明は、変換器アレイ１５及び回路素子１９が互いに実
質的に平行であって、ブロック２７の上面及び底面も実
質的に平行であるという仮定に基づくものであった。し
かし、図１１から図１４に示すように、これは本発明を
制限するものではなく、実際、本発明の望ましい形態で
さえないかもしれない。ブロック２７の上面、底面また
は両方の表面を傾斜させることによって、変換器アレイ
および／または回路素子において、リード線３９と接点
の接触のための回路領域を増加させる。高密度アレイの
場合、この付加された接触領域は望ましいものとなる。
図１１及び図１２には、ブロック２７の底面だけが回路
基板１９との付加的接触領域を形成するために傾斜した
構成が示されている。また、図１３には上面と底面が両
方とも傾斜した構成が示されている。図１４には、リー
ド線がまっすぐでも平行でもなく、間隔をあけ、湾曲し
たパターンで延長し、回路基板１９が底面に隣接するの
ではなく、ブロックの側面に位置する、もう１つの構成
が示されている。ブロックを２つの傾斜側面を持つ形状
にし、リード線３９がピラミッド状の壁面に実質的に平
行な角度で延長させることも可能である。こうした構成
によってやはり回路基板の接触領域が増加されると同時
に高密度に実装した２次元変換器アレイの利用も可能に
なる。さらに、例示のため、図１１から図１４の各種構
成は、図４に示すタイプとして図示されているが、もち
ろん、これらの図に示す他の実施例であるブロック形状
は、図５、６、８、９に示すような、本発明の他の実施
例にも利用することが可能である。

【００２６】各図に示すような支持体を製造することの
可能な方法がいくつか存在する。例えば、図６に示す本
発明のー実施例の場合、薄いワイヤに絶縁支持体による
コーティングを施すこともできるしあるいは押し出し加
工した絶縁支持体による被覆を施すことも可能である。
次に、コーティングまたは被覆を施したワイヤを積み重
ねて、結合し、光ファイバのモザイク面プレートの製造
に利用されるものと同様の方法を利用して、図６に示す
ような支持体を形成することができる。いったん支持体
が形成されると、面３１及び３３には、金属化が施さ
れ、エッチングによって、導電体３９に対する所望の接
点が形成される。

【００２７】他の実施例の場合、薄いワイヤ層を１度に
１層ずつ、ブロック材料に鋳造するかあるいは鋳型また
は型枠内に配置させて、ブロック材料を充填することが
できる。他に、薄いワイヤのマトリックスをスリップ型
枠に送り込み、連続的にまたは周期的にブロック３７の
材料を充填することも可能である。次に、この材料を硬
化させ、ブロック２７をスライスすることができる。さ
らにもう１つのオプションとして、代わりに、吸音材を
充填したＢステージ・エポキシの層に薄いワイヤの列を
配置することも可能である。所望の数の導電体列に達す
るまで、逆の層を積み重ね、その後、Ｂステージ・エポ
キシを最終的に硬化させることになる。本発明の各支持
体を形成するための他の方法については、当業者には明
らかであり、適宜利用することが可能である。

【００２８】本発明の以上の説明は、特に好適な実施例
に関連しておこなってきたが、当業者者であれば、本発
明の精神及び範囲内で、実施例及び細部について、前述
の及びその他の変更を加えることが可能であることは明
らかである。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明では、音
響エネルギがほとんど結合しないほど十分に薄い導電体
を形成することによって変換素子から導電体に結合され
る音響エネルギを減少させ、このようなエネルギを除去
する必要をなくす。また、各変換素子の背面から出力さ
れる音響エネルギがその背面の中心で最大となり、素子
のエッジにおいては小さくなることを利用して、各変換
素子の導電体を素子の背面の中心から離れるように位置
決めすることによって、導電体に結合する音響エネルギ
を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の音響変換器アレイ・アセンブリの部分概
略図。

【図２】本発明が用いられる２次元音響変換器アレイ・
アセンブリのー部切断概略図。

【図３】本発明が用いられる１次元音響変換器アレイ・
アセンブリのー部切断概略図。

【図４】本発明のー実施例である支持体の部分詳細断面
図。

【図５】本発明の他の実施例である支持体の部分詳細断
面図。

【図６】本発明の他の実施例である支持体の部分詳細断
面図。

【図７】本発明の他の実施例である支持体の部分詳細断
面図。

【図８】本発明の他の実施例である支持体の部分詳細断
面図。

【図９】本発明の他の実施例である支持体の部分詳細断
面図。

【図１０】本発明の他の実施例である２次元変換器アレ
イ・アセンブリのための支持体の導電体の配置を説明す
る図。

【図１１】本発明の他の実施例である支持体の部分断面
図。

【図１２】本発明の他の実施例である支持体の部分断面
図。

【図１３】本発明の他の実施例である支持体の部分断面
図。

【図１４】本発明の他の実施例である支持体の部分断面
図。

【符号の説明】

１３：変換素子 １５、１５ａ、１５ｂ：変換器アレイ １１、１８：リード線 １９、１９ａ、１９ｂ：回路素子 ２０：スルーホール ２５ａ：２５ｂ：変換器アセンブリ ２７、２７ａ、２７ｂ：支持体 ３７：ブロック ３９：導電体 ４２：間 ４４：コア ４５：スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎ ｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (56)参考文献 特開 平３−243099（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−119800（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−5415（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04R 17/00 332 H04R 17/00 330 A61B 8/00 G01N 29/24 502

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の変換素子を有する音響変換器アレイ
   であって、該複数の変換素子の各々が第１の音響インピ
   ーダンスを有すると共に後面と該後面における電気接続
   部とを有する、音響変換器アレイと、該複数の変換素子
   の各々毎に１つずつ接続部を有する電気回路素子との相
   互接続を行う支持体であって、 第１面及び第２面を有する音響減衰材料のブロックであ
   って、該第１面における音響インピーダンスが前記第１
   の音響インピーダンスと整合する値を有しており、前記
   変換素子の前記後面における音響エネルギーの選択され
   た一部分が該ブロックに結合されるようになっている、
   音響減衰材料のブロックと、 前記複数の変換素子の各々毎に少なくとも１つずつ設け
   られた導電体であって、前記第１面と前記第２面との間
   で前記ブロックを通過して延びており、前記複数の変換
   素子のうち互いに隣接する変換素子のための前記導電体
   が互いに電気的に接触しないようになっている、導電体
   と、 前記複数の変換素子の各々毎に前記第１面に配設された
   第１の電気接続部であって、該第１の電気接続部の各々
   が、それに対応する前記少なくとも１つの導電体と接触
   し、及びそれに対応する前記変換素子の前記後面の前記
   電気接続部と接触するよう構成されている、第１の電気
   接続部と、 前記複数の変換素子の各々のための回路接続部と該回路
   接続部に対応する前記少なくとも１つの導電体との間の
   電気接続を行う、前記第２面に配設された接続手段と を備えている、 支持体。