JP3367841B2 - Ultrasonic sensor - Google Patents

Ultrasonic sensor

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JP3367841B2
JP3367841B2 JP27929696A JP27929696A JP3367841B2 JP 3367841 B2 JP3367841 B2 JP 3367841B2 JP 27929696 A JP27929696 A JP 27929696A JP 27929696 A JP27929696 A JP 27929696A JP 3367841 B2 JP3367841 B2 JP 3367841B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は濁った液体や液体ナ
トリウム等の液体の中を映像化するための超音波映像化
装置(ナトリウム透視装置)等に適用される音響レンズ
を備えた超音波センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic sensor having an acoustic lens which is applied to an ultrasonic imaging device (sodium see-through device) for imaging a liquid such as a turbid liquid or liquid sodium. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこのような映像化装置に用いられ
るマルチ超音波センサの一例について図10により説明
する。図において、(a)はその断面図、(b)はその
E−E矢視図であり、62はなめらかな平板(金属箔
等)で構成されたマルチ超音波センサの保護板、3は保
護板62に支持された複数の超音波振動子、4は補強
桁、5は補強板であり、これら4,5で超音波振動子3
を複数個所で補強し、強度を持たせるものである。6は
各超音波振動子からの同軸ケーブル、9はそのアース線
であり、7はこれら同軸ケーブル6、アース線9を接続
する多芯のコネクタである。これらはケース8に収納さ
れ、下面を(b)図に示すように保護板62で保護し、
マルチ超音波センサを構成している。
2. Description of the Related Art An example of a conventional multi-ultrasonic sensor used in such an imaging apparatus will be described with reference to FIG. In the figure, (a) is its sectional view, (b) is its EE arrow view, 62 is a protective plate of a multi-ultrasonic sensor composed of a smooth flat plate (metal foil, etc.), 3 is a protective plate A plurality of ultrasonic transducers supported by the plate 62, 4 is a reinforcing girder, 5 is a reinforcing plate, and the ultrasonic transducers 3 and 4 are
Is reinforced at multiple points to give strength. 6 is a coaxial cable from each ultrasonic transducer, 9 is its ground wire, and 7 is a multicore connector for connecting these coaxial cable 6 and ground wire 9. These are housed in the case 8 and the lower surface is protected by a protection plate 62 as shown in FIG.
It constitutes a multi-ultrasonic sensor.

【0003】上記の様に構成および製作されたマルチ超
音波センサにおいては、超音波振動子3と保護板62で
1個の超音波センサを構成することができ、マルチ超音
波センサの超音波ビームの指向性は、この個々の超音波
センサの指向性で決定されることになる。
In the multi-ultrasonic sensor constructed and manufactured as described above, one ultrasonic sensor can be constructed by the ultrasonic transducer 3 and the protective plate 62. Will be determined by the directivity of this individual ultrasonic sensor.

【0004】上記の従来のマルチ超音波センサは、この
指向性を拡げるくふうが少く、図11に示すように超音
波振動子3の振動子直径の幅10からの自然な拡がりの
指向性11で限定される(図5に示す指向特性の21参
照)ことになり、この範囲内の外来超音波12は受信す
るが、これより広い外来の超音波13は受信できなかっ
た。
The above-mentioned conventional multi-ultrasonic sensor has a small number of lines for expanding the directivity, and as shown in FIG. 11, the directivity 11 of natural expansion from the width 10 of the vibrator diameter of the ultrasonic vibrator 3. Therefore, the external ultrasonic waves 12 within this range can be received, but the external ultrasonic waves 13 wider than this range cannot be received.

【0005】また従来の他の例として、超音波センサに
は超音波レンズを用いる場合があり、このレンズは図1
2に示すように半球形状の音響レンズ31を取付け、こ
のレンズで超音波振動子3で発生した超音波を32で示
すように球面の表面で屈曲させて拡げる。この半球形状
の音響レンズで超音波ビームは拡がるが、反面、レンズ
の厚みが必要となり、マルチ超音波センサの様な小型の
ものには適用できなかった。
As another conventional example, there is a case where an ultrasonic lens is used for the ultrasonic sensor, and this lens is shown in FIG.
As shown in 2, a hemispherical acoustic lens 31 is attached, and the ultrasonic wave generated by the ultrasonic transducer 3 is bent and expanded on the spherical surface as shown by 32. Although the ultrasonic beam spreads with this hemispherical acoustic lens, the thickness of the lens is required, but it cannot be applied to a small one such as a multi-ultrasonic sensor.

【0006】図13は上記に説明の半球形状の音響レン
ズを用いた従来のマルチ超音波センサの例で、送信用に
半球形状の音響レンズを用いる例を示し、(a)は断面
図、(b)はF−F矢視図である。図13において、3
1は従来の半球形状の音響レンズ、72はなめらかな平
板で構成されたマルチ超音波センサの受信用振動子3の
保護板である(金属箔等)。34は音響レンズ31に超
音波を伝播する出力用の超音波振動子である。70は送
信用トランスデューサであり、音響レンズ31と超音波
振動子34とで構成される。4及び5はマルチ超音波セ
ンサの補強桁および補強板であり、マルチ超音波センサ
に強度を持たせるものである。6は同軸ケーブル、9は
そのアース側の線であり、7は多心のコネクタ、8はマ
ルチ超音波センサのケースである。
FIG. 13 shows an example of a conventional multi-ultrasonic sensor using the hemispherical acoustic lens described above. An example of using a hemispherical acoustic lens for transmission is shown in FIG. b) is an FF arrow line view. In FIG. 13, 3
Reference numeral 1 is a conventional hemispherical acoustic lens, and reference numeral 72 is a protective plate of a receiving oscillator 3 of a multi-ultrasonic sensor composed of a smooth flat plate (metal foil or the like). Reference numeral 34 is an ultrasonic transducer for output that propagates ultrasonic waves to the acoustic lens 31. Reference numeral 70 denotes a transmitting transducer, which is composed of the acoustic lens 31 and the ultrasonic transducer 34. Reference numerals 4 and 5 denote a reinforcing girder and a reinforcing plate of the multi-ultrasonic sensor, which give strength to the multi-ultrasonic sensor. 6 is a coaxial cable, 9 is a wire on the ground side, 7 is a multi-core connector, and 8 is a case of a multi-ultrasonic sensor.

【0007】上記の様に構成および製作、配置されたマ
ルチ超音波センサにおいては、中心に設置されている送
信用トランスデューサ70により超音波を放出し、映像
化したいターゲットからの反射波が送信用トランスデュ
ーサ70の周囲に配置されている受信用超音波振動子3
に入力できる様になっている。
In the multi-ultrasonic sensor configured, manufactured and arranged as described above, ultrasonic waves are emitted by the transmitting transducer 70 installed at the center, and reflected waves from the target to be visualized are transmitted by the transmitting transducer. Ultrasonic transducer 3 for reception arranged around 70
You can enter in.

【0008】従来の送信用トランスデューサ70に用い
られている拡散用の音響レンズ31は、球形をしている
ものであり、図14に示す様に超音波振動子34から放
出された超音波ビームは、112で示す超音波振動子の
中ほどの位置のビームおよび113で示す超音波振動子
中心付近のビームが示す様に音響レンズ31の中心付近
に集まって超音波の密度が濃くなっている。
The diffusion acoustic lens 31 used in the conventional transmitting transducer 70 has a spherical shape, and the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic transducer 34 as shown in FIG. , 112, and the beam near the center of the ultrasonic transducer indicated by 113, the ultrasonic waves are concentrated near the center of the acoustic lens 31 and the density of the ultrasonic waves is high.

【0009】これを音響レンズ31の外に出た超音波ビ
ームの超音波強度で表すと、図15に122で示す超音
波強度となり、音響レンズ31の中心部の真下が最も強
い超音波となる音響レンズである。
When this is represented by the ultrasonic intensity of the ultrasonic beam emitted outside the acoustic lens 31, the ultrasonic intensity indicated by reference numeral 122 in FIG. 15 is obtained, and the ultrasonic wave directly below the center of the acoustic lens 31 is the strongest ultrasonic wave. It is an acoustic lens.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが前述の図10
に示す従来の技術においては、図11に示した様に飛来
して来る超音波信号のうち、超音波振動子3単体の指向
性11内の外来超音波信号12は受信できるが、超音波
振動子の指向性11外の外来超音波信号13は受信でき
なかったため、マルチ超音波センサで映像化に必要な充
分な開口幅が得られない問題点があった。
However, the above-mentioned FIG.
In the conventional technique shown in FIG. 11, although the external ultrasonic signal 12 within the directivity 11 of the ultrasonic transducer 3 alone can be received among the ultrasonic signals coming in as shown in FIG. Since the external ultrasonic signal 13 outside the directivity 11 of the child cannot be received, there is a problem that the multi-ultrasonic sensor cannot obtain a sufficient aperture width necessary for imaging.

【0011】また、図13に示す従来の技術において
は、送信トランスデューサ70に用いられている拡散用
の音響レンズ31は、球形をしているものであり、図1
4に示す様に、超音波振動子34から出力された超音波
ビームは中心に集まるようになる。即ち、112の超音
波振動子の中ほどの位置のビームおよび113の超音波
振動子中心付近のビームが示す様に音響レンズ31の中
心付近に集まることになる。これらの超音波ビームを音
響レンズ31の外に出た超音波ビームの超音波強度で表
すと、図15に示す様になり、音響レンズ31の中心の
真下の位置が最も強くなる。
Further, in the conventional technique shown in FIG. 13, the acoustic lens 31 for diffusion used in the transmitting transducer 70 has a spherical shape.
As shown in FIG. 4, the ultrasonic beam output from the ultrasonic transducer 34 comes to the center. That is, the beam at the middle position of the ultrasonic transducer 112 and the beam near the center of the ultrasonic transducer 113 are collected near the center of the acoustic lens 31. When these ultrasonic beams are expressed by the ultrasonic intensity of the ultrasonic beam emitted outside the acoustic lens 31, it becomes as shown in FIG. 15, and the position directly below the center of the acoustic lens 31 becomes the strongest.

【0012】この音響レンズ31で構成されている送信
トランスデューサ70の直下にあるターゲットに超音波
が最も強く放射され、したがってターゲットからの反射
もこの直下の位置が強く反射されることになり、送信ト
ランスデューサ70の周辺へは、小量の拡散となる。こ
のため、超音波ビームを拡散して画像化に必要な開口幅
を広げることができなかった。
The ultrasonic wave is most strongly radiated to the target directly below the transmitting transducer 70 composed of the acoustic lens 31. Therefore, the reflection from the target is also strongly reflected at the position directly below the transmitting transducer 70. There is a small amount of diffusion around 70. Therefore, it was not possible to spread the ultrasonic beam and widen the aperture width required for imaging.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために次の(1)乃至(5)の手段を提供
する。
The present invention provides the following means (1) to (5) in order to solve such problems.

【0014】(1)超音波振動子とその下面の保護板と
を有してなる超音波センサにおいて、前記保護板の超音
波受信面に同心円状の複数の溝を付加し、同溝はそれぞ
れランダムな傾斜面を有していることを特徴とする超音
波センサ。
(1) In an ultrasonic sensor having an ultrasonic transducer and a protective plate on the lower surface thereof, a plurality of concentric grooves are added to the ultrasonic receiving surface of the protective plate, and each of the grooves is An ultrasonic sensor having a random inclined surface.

【0015】(2)上記の(1)において、前記超音波
センサは複数個からなり、前記保護板にはそれぞれ各超
音波センサに対応して複数の同心円状の溝を設け、超音
波映像化装置に用いることを特徴とする超音波センサ。
(2) In the above (1), the ultrasonic sensor comprises a plurality of ultrasonic sensors, and the protective plate is provided with a plurality of concentric grooves corresponding to the respective ultrasonic sensors to visualize ultrasonic waves. An ultrasonic sensor characterized by being used in a device.

【0016】(3)超音波を出力する超音波振動子及び
その出力側に配置された超音波音響レンズからなる超音
波送信用トランスデューサと、超音波を受信する複数の
超音波振動子とを備えた超音波センサにおいて、前記音
響レンズは、その底面が前記出力用の超音波振動子の出
力側に在るように配置された円錐形状をなすことを特徴
とする超音波センサ。
(3) An ultrasonic transducer for outputting an ultrasonic wave and an ultrasonic wave transmitting transducer composed of an ultrasonic acoustic lens arranged on the output side thereof, and a plurality of ultrasonic transducers for receiving ultrasonic waves. In the ultrasonic sensor, the acoustic lens has a conical shape in which a bottom surface of the acoustic lens is arranged on the output side of the ultrasonic transducer for output.

【0017】(4)上記(3)において、前記超音波を
受信する複数の超音波振動子には、その下面に保護板を
有し、超音波映像化装置に用いることを特徴とする超音
波センサ。
(4) The ultrasonic wave according to the above (3), characterized in that a plurality of ultrasonic transducers for receiving the ultrasonic wave have protective plates on their lower surfaces and are used in an ultrasonic imaging apparatus. Sensor.

【0018】(5)上記(4)において、前記保護板の
各超音波振動子に対応する超音波受信面に同心円状の溝
を付加し、同溝はそれぞれランダムな傾斜面を有し、超
音波映像化装置に用いることを特徴とする超音波セン
サ。
(5) In the above (4), concentric circular grooves are added to the ultrasonic wave receiving surface corresponding to each ultrasonic transducer of the protective plate, and each groove has a random inclined surface. An ultrasonic sensor for use in a sonic imager.

【0019】本発明の超音波センサは上記の手段によ
り、その(1)においては、保護板は、例えば、金属箔
やプラスチックスからなり、この下面にランダムな傾斜
面を持った同心円状の溝を設けているので、この複数の
溝で飛来してくる外来超音波信号を受信するが、複数の
溝はそれぞれランダムな傾きにより指向性が異り、超音
波振動子のみの場合の狭い指向性の範囲外からの指向性
を有する超音波も、これらのランダムな傾きの溝のうち
で、この外来の指向性に合った傾きの溝で受信すること
ができるようになる。従って、広範囲な超音波の受信が
可能となる。
In the ultrasonic sensor of the present invention by the above means, in the above (1), the protective plate is made of, for example, metal foil or plastics, and the lower surface thereof has concentric circular grooves having a random inclined surface. Since the external ultrasonic signals coming in from these multiple grooves are received, the directivity differs depending on the random inclination of each of the multiple grooves. Ultrasonic waves having a directivity out of the range can also be received by the groove having an inclination matching the external directivity among the grooves having the random inclination. Therefore, a wide range of ultrasonic waves can be received.

【0020】(2)においては、超音波振動子を複数個
設け、これらに対応してそれぞれ保護板に同心円状の複
数の溝を設けて、濁った液体、液体ナトリウム等の液体
中を映像化する超音波映像化装置に用いることができる
ので、飛来してくる超音波を広い範囲で受信することが
でき、マルチ超音波センサとして映像化に必要な開口幅
が十分に得られ、超音波映像化装置で得られる映像画が
大幅に改善される。
In (2), a plurality of ultrasonic vibrators are provided, and a plurality of concentric circular grooves are provided on the protective plate corresponding to these, so as to visualize the inside of a liquid such as cloudy liquid or liquid sodium. Since it can be used for the ultrasonic imaging device, the incoming ultrasonic waves can be received in a wide range, and a sufficient aperture width for imaging as a multi-ultrasound sensor can be obtained. The image obtained by the digitizer is significantly improved.

【0021】(3)においては、送信トランスデューサ
に用いられる円錐形状の音響レンズは、音響レンズの材
質および液体の種類により音速の違いによる屈折が起こ
って図8に示すような超音波ビームの状態となる。図に
おいて、101は超音波振動子の端から発生した代表的
な超音波、102は同じく超音波振動子の中間位置から
発生した代表的な超音波、103は同じく中心近くから
発生した代表的な超音波を示す。
In (3), the conical acoustic lens used for the transmitting transducer has a state of ultrasonic beam as shown in FIG. 8 due to refraction due to the difference in sound velocity depending on the material of the acoustic lens and the type of liquid. Become. In the figure, 101 is a typical ultrasonic wave generated from the end of the ultrasonic vibrator, 102 is a typical ultrasonic wave generated from the middle position of the ultrasonic vibrator, and 103 is a typical ultrasonic wave generated from the vicinity of the center. Shows ultrasound.

【0022】ここで、音響レンズの音速をC1 、液体の
音速をC2 とし、θ1 を入射角、θ 2 を屈折角とすれ
ば、θ2 = sin-1〔(C2 /C1 )・ sinθ1 〕で表さ
れる角度で超音波が放出されることになる。
Here, the sound velocity of the acoustic lens is C1, Liquid
Speed of sound is C2And θ1Is the incident angle, θ 2Is the refraction angle
For example, θ2= Sin-1[(C2/ C1) ・ Sin θ1]]
The ultrasonic waves are emitted at an angle.

【0023】円錐形状の音響レンズは球面形状のレンズ
よりも上記の式での屈折角θ2 を小さくすることがで
き、超音波ビームをより拡散することができる。また、
円錐形状のレンズではレンズの直下に放出される超音波
を少なくできる(図9参照)。これにより、送信トラン
スデューサの周辺へ超音波を広範囲に放射することがで
き、画像化に必要な開口幅を広げることが可能となる。
The conical acoustic lens can make the refraction angle θ 2 in the above equation smaller than that of the spherical lens, and can further spread the ultrasonic beam. Also,
The conical lens can reduce the ultrasonic waves emitted just below the lens (see FIG. 9). As a result, it is possible to radiate ultrasonic waves to the periphery of the transmission transducer over a wide range, and it is possible to widen the aperture width required for imaging.

【0024】(4)においては、上記(3)の超音波セ
ンサの複数の受信用超音波振動子の下面に保護板を設
け、又、(5)においては、(3)の超音波センサの保
護板下面にランダムな傾斜面を有する同心円状の溝を付
加したので、超音波センサを用いた超音波映像化装置に
おいて開口幅を十分に得るようにし、その効果を一層高
めることができる。
In (4), protective plates are provided on the lower surfaces of the plurality of receiving ultrasonic transducers of the ultrasonic sensor of (3), and in (5), the ultrasonic sensor of (3) is provided. Since the concentric grooves having random inclined surfaces are added to the lower surface of the protective plate, it is possible to obtain a sufficient opening width in the ultrasonic imaging apparatus using the ultrasonic sensor and further enhance the effect.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基いて具体的に説明する。図1は本発明の実施
の一第1形態に係る超音波センサを示し、(a)はその
断面図、(b)はそのA−A矢視図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. 1A and 1B show an ultrasonic sensor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1A is a sectional view thereof, and FIG.

【0026】図において、符号3乃至9は図10に示す
従来のものと同じ部材であり、これらについては再度説
明するが、1は本発明の特徴となるランダムな傾きと深
さを持った溝を同心円状に加工した音響レンズであり、
飛来する外来超音波を広範囲に受信するものである。2
はマルチ超音波センサの保護板である金属箔等(プラス
チック等でも可)で、その下面には(b)図に示すよう
に音響レンズ1が複数個加工されている。
In the figure, reference numerals 3 to 9 are the same members as those of the conventional one shown in FIG. 10, and these will be explained again, but 1 is a groove having a random inclination and depth which is a feature of the present invention. Is an acoustic lens that is concentrically processed,
It receives a wide range of incoming ultrasonic waves. Two
Is a metal foil or the like (or plastic or the like) which is a protective plate of the multi-ultrasonic sensor, and a plurality of acoustic lenses 1 are processed on the lower surface thereof as shown in FIG.

【0027】図2は上記に説明の音響レンズの構造を示
し、(a)はその側面図、(b)はそのB−B矢視図で
ある。この図に示すように保護板2の下面にはそれぞれ
ランダムな傾きと深さを有する複数の溝14が同心円状
に加工され、音響レンズを構成している。
FIG. 2 shows the structure of the acoustic lens described above, (a) is a side view thereof, and (b) is a BB arrow view thereof. As shown in this figure, a plurality of grooves 14 each having a random inclination and a depth are concentrically processed on the lower surface of the protective plate 2 to form an acoustic lens.

【0028】図3は図2(a)におけるC部を拡大して
示したもので、上記に説明の音響レンズ1の溝を拡大し
て図示した断面図である。図示のように音響レンズ1の
表面にはランダムな傾きを持った溝14が形成されてお
り、それぞれ、異る谷部15、山部16を有し、斜面1
7が異る複数の溝を有している。
FIG. 3 is an enlarged view of the portion C in FIG. 2 (a), which is an enlarged sectional view of the groove of the acoustic lens 1 described above. As shown in the drawing, grooves 14 having a random inclination are formed on the surface of the acoustic lens 1, each of which has a different valley portion 15 and a different mountain portion 16, and the slope 1
7 has a plurality of different grooves.

【0029】図1に戻り、3は超音波振動子で複数個配
列し、超音波を受信する素子である。4および5はマル
チ超音波センサの補強桁および補強板であり、マルチ超
音波センサに強度を持たせるものである。6,9は、同
軸ケーブルおよびそのアース側の線であり、7は、これ
らを接続する多心コネクタである。これらはすべてケー
ス8に収納され、マルチ超音波センサを構成している。
Returning to FIG. 1, a plurality of ultrasonic transducers 3 are arranged to receive ultrasonic waves. Reference numerals 4 and 5 denote a reinforcing girder and a reinforcing plate of the multi-ultrasonic sensor, which give strength to the multi-ultrasonic sensor. Reference numerals 6 and 9 are a coaxial cable and a wire on the ground side thereof, and 7 is a multi-core connector for connecting them. All of these are housed in the case 8 to form a multi-ultrasonic sensor.

【0030】上記の様に構成されたマルチ超音波センサ
においては、1個の超音波振動子3と、保護板2と、保
護板2に同心円状に加工された1個の音響レンズ1と
で、1個の超音波センサを構成することができ、マルチ
超音波センサの超音波ビームの指向性は、この個々の超
音波センサの指向性で決定されることになる。
In the multi-ultrasonic sensor configured as described above, one ultrasonic transducer 3, a protective plate 2, and one acoustic lens 1 concentrically processed on the protective plate 2. One ultrasonic sensor can be configured, and the directivity of the ultrasonic beam of the multi-ultrasonic sensor is determined by the directivity of this individual ultrasonic sensor.

【0031】図4はこのような1個の超音波振動子3と
音響レンズ1の指向性の説明図であり、上記の様に構成
された個々の超音波センサのビームの拡がり25は図示
のように超音波振動子3単体のビーム拡がり11よりも
大きくなる。従って、拡がり11と25との間で飛来し
て来る超音波13を広い範囲に受信することができる。
FIG. 4 is an explanatory view of the directivity of such one ultrasonic transducer 3 and the acoustic lens 1. The beam divergence 25 of each ultrasonic sensor constructed as described above is shown in the figure. Thus, the beam divergence of the ultrasonic transducer 3 alone becomes larger than the beam divergence 11. Therefore, the ultrasonic waves 13 coming between the spreads 11 and 25 can be received in a wide range.

【0032】図5は音響レンズの指向特性の図で、21
が超音波振動子3単体の指向特性を、22が本発明の実
施の第1形態における同心円状の音響レンズを付加した
指向特性である。図示のように本発明の実施の第1形態
における超音波センサは、超音波振動子3単体の指向性
21よりも同心円状の音響レンズを付加した指向性22
のように受信範囲を広くでき、濁った液体や液体ナトリ
ウム等の液体中を映像化する超音波映像化装置に必要な
開口幅が十分に得られる。
FIG. 5 is a diagram showing the directional characteristics of the acoustic lens.
Is the directional characteristic of the ultrasonic transducer 3 alone, and 22 is the directional characteristic to which the concentric acoustic lens according to the first embodiment of the present invention is added. As shown, the ultrasonic sensor according to the first embodiment of the present invention has a directivity 22 in which a concentric acoustic lens is added, rather than the directivity 21 of the ultrasonic transducer 3 alone.
As described above, the reception range can be widened, and the opening width required for an ultrasonic imaging apparatus for imaging a liquid such as turbid liquid or liquid sodium can be sufficiently obtained.

【0033】上記に説明の実施の第1形態における超音
波振動子3、保護板2、音響レンズ1からなるマルチ超
音波センサは、前述のように、濁った液体や液体ナトリ
ウムの超音波映像化装置(ナトリウム透視装置)に適用
されるものであるが、これに限らず、不透明液体中の物
体の映像化や、超音波診断装置(エコー)にも広く適用
できるものである。
As described above, the multi-ultrasonic sensor including the ultrasonic transducer 3, the protective plate 2, and the acoustic lens 1 according to the first embodiment of the above-described embodiment is used for ultrasonic imaging of cloudy liquid or liquid sodium. Although it is applied to an apparatus (sodium see-through apparatus), the present invention is not limited to this, and can be widely applied to imaging of an object in an opaque liquid and an ultrasonic diagnostic apparatus (echo).

【0034】図6は本発明の実施の第2形態に係る超音
波センサの構成を示し、(a)は断面図、(b)は
(a)におけるD−D矢視図である。図7は図6におけ
る音響レンズを示し、(a)は平面図、(b)は側面図
である。これら図において、3は複数の超音波振動子で
保護板52に支持されている。この保護板52はなめら
かな平板で構成されている(金属箔、プラスチック
等)。4は補強桁、5は補強板、6は同軸ケーブルで9
はそのアース線であり、7はこれら同軸ケーブル6とア
ース線9を接続する多芯のコネクタ、8は全体を収納し
ているケースである。これら3乃至9で示す構成は従来
のものと同じ機能のものである。
6A and 6B show the structure of an ultrasonic sensor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6A is a sectional view and FIG. 6B is a view taken along the line DD in FIG. FIG. 7 shows the acoustic lens in FIG. 6, (a) is a plan view, and (b) is a side view. In these figures, 3 is supported by the protective plate 52 by a plurality of ultrasonic transducers. The protective plate 52 is composed of a smooth flat plate (metal foil, plastic, etc.). 4 is a reinforcing girder, 5 is a reinforcing plate, and 6 is a coaxial cable.
Is a ground wire, 7 is a multi-core connector for connecting the coaxial cable 6 and the ground wire 9, and 8 is a case for housing the whole. The configurations shown by 3 to 9 have the same functions as the conventional ones.

【0035】51は円錐形状をした音響レンズであり、
24の送信用の超音波振動子とで60の送信用トランス
デューサを構成し、超音波を放出するものである。な
お、この音響レンズの形状は円錐形状をした音響レンズ
51の稜線にふくらみを持たせて曲線になっても放出す
る超音波ビームの方向を変えることができ、同じ効果が
ある。
Reference numeral 51 is a conical acoustic lens,
60 transmitting transducers are configured with 24 transmitting ultrasonic transducers and emit ultrasonic waves. The shape of this acoustic lens can change the direction of the emitted ultrasonic beam even if the ridge of the acoustic lens 51 having a conical shape has a bulge and becomes a curve, and the same effect can be obtained.

【0036】上記の様に構成および製作された実施の第
2形態におけるマルチ超音波センサにおいては、中心に
設置されている送信用トランスデューサ60により超音
波を放出し、映像化したいターゲットに反射させて送信
用トランスデューサ60の周囲に多数設置されている受
信用超音波振動子3に超音波を入力できる様になってい
る。
In the multi-ultrasonic sensor of the second embodiment configured and manufactured as described above, ultrasonic waves are emitted by the transmitting transducer 60 installed at the center and reflected by the target to be imaged. Ultrasonic waves can be input to the ultrasonic transducers 3 for reception, which are installed in large numbers around the transmitting transducer 60.

【0037】上記のように実施の第2形態においては、
マルチ超音波センサの送信用トランスデューサ60とし
て円錐形状をした音響レンズ51を設けて、音響レンズ
51の中心直下部に送信用超音波振動子24からの超音
波ビームが集まらない様にし、送信用トランスデューサ
60の周辺位置に拡散放出させることができる。これに
より、超音波ビームが有効に周辺に拡散させることがで
きることになる。
As described above, in the second embodiment,
A conical acoustic lens 51 is provided as the transmitting transducer 60 of the multi-ultrasonic sensor so that the ultrasonic beam from the transmitting ultrasonic transducer 24 does not collect immediately below the center of the acoustic lens 51. It can be diffused and emitted to the peripheral position of 60. As a result, the ultrasonic beam can be effectively diffused to the periphery.

【0038】図9はこの実施の第2形態での超音波強度
の分布図であり、122の点線が従来の分布、121の
実線が本実施の第2形態の分布を示し、本発明では中心
部では低く、周辺部では強くなるのがわかる。
FIG. 9 is a distribution diagram of the ultrasonic wave intensity in the second embodiment of the present invention. The dotted line 122 shows the conventional distribution, and the solid line 121 shows the distribution of the second embodiment of the present invention. It can be seen that it is low in the part and strong in the peripheral part.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
は、超音波センサの保護板にランダムな傾斜面を有する
複数の溝を同心円状に設けた構成、この構成において、
超音波振動子を複数個設け、保護板にもこれら振動子に
対応して複数の同心円状溝を設け、超音波映像化装置と
して用いる構成、又、出力側の超音波振動子に円錐形状
の音響レンズを用いる構成、更にこの構成において、受
信用超音波振動子の下面に保護板を設け、あるいはその
各受信用超音波振動子の下面保護板にランダムな傾斜面
を有する複数の同心円状の溝を設けた構成を特徴として
いるので、次のような効果を奏する。
As described above in detail, according to the present invention, the protective plate of the ultrasonic sensor is provided with a plurality of concentric grooves having random inclined surfaces. In this configuration,
Multiple ultrasonic transducers are provided, and a plurality of concentric circular grooves are also provided on the protective plate corresponding to these transducers to be used as an ultrasonic imaging device. Also, the ultrasonic transducer on the output side has a conical shape. A configuration using an acoustic lens, further, in this configuration, a protective plate is provided on the lower surface of the receiving ultrasonic transducer, or a plurality of concentric circles having random inclined surfaces on the lower protective plate of each receiving ultrasonic transducer. Since it is characterized by the structure in which the groove is provided, the following effects are obtained.

【0040】(1)飛来して来る超音波を、従来の超音
波センサと比べて、広い範囲で受信できる超音波センサ
が実現できる。
(1) It is possible to realize an ultrasonic sensor which can receive incoming ultrasonic waves over a wider range than conventional ultrasonic sensors.

【0041】(2)マルチ超音波センサで映像化に必要
な開口幅が十分に得られ、超音波映像化が大幅に改善さ
れる。
(2) The multi-ultrasonic sensor can sufficiently obtain the aperture width required for imaging, and the ultrasonic imaging is significantly improved.

【0042】(3)マルチ超音波センサの送信用トラン
スデューサの音響レンズを円錐形状で構成することによ
って、超音波ビームを音響レンズの中心位置の直下に集
めることにならず、周辺位置に拡散放出させることがで
きる。これによってマルチ超音波センサでの映像化に必
要な開口幅が十分に得られ、超音波映像画が大幅に改善
されることになる。
(3) By forming the acoustic lens of the transmitting transducer of the multi-ultrasonic sensor into a conical shape, the ultrasonic beam is not collected immediately below the central position of the acoustic lens, but diffused and emitted to peripheral positions. be able to. As a result, the aperture width necessary for imaging with the multi-ultrasonic sensor is sufficiently obtained, and the ultrasonic image image is significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の第1形態に係る超音波センサの
全体構造を示し、(a)はその断面図、(b)は(a)
におけるA−A矢視図である。
FIG. 1 shows an entire structure of an ultrasonic sensor according to a first embodiment of the present invention, (a) is a sectional view thereof, and (b) is (a).
FIG. 6 is a view on arrow AA in FIG.

【図2】本発明の実施の第1形態に係る超音波センサの
音響レンズの詳細な構造図で、(a)はその側面図、
(b)は(a)におけるB−B矢視図である。
FIG. 2 is a detailed structural diagram of an acoustic lens of the ultrasonic sensor according to the first embodiment of the present invention, in which (a) is a side view thereof,
(B) is a BB arrow line view in (a).

【図3】図2(a)におけるC部の拡大した詳細な断面
図である。
FIG. 3 is an enlarged detailed sectional view of a C portion in FIG. 2 (a).

【図4】本発明の実施の第1形態に係る超音波センサの
音響レンズ指向性の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of acoustic lens directivity of the ultrasonic sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の第1形態に係る超音波センサの
音響レンズの指向特性図である。
FIG. 5 is a directional characteristic diagram of an acoustic lens of the ultrasonic sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の第2形態に係る超音波センサの
全体構造を示し、(a)はその断面図、(b)は(a)
におけるD−D矢視図である。
6A and 6B show an overall structure of an ultrasonic sensor according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a sectional view thereof, and FIG.
FIG.

【図7】図6に示す超音波センサにおける音響レンズを
示し、(a)は平面図、(b)は側面図である。
7A and 7B show an acoustic lens in the ultrasonic sensor shown in FIG. 6, where FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a side view.

【図8】本発明の実施の第2形態に係る超音波センサの
音響レンズの作用を説明する図である。
FIG. 8 is a view for explaining the action of the acoustic lens of the ultrasonic sensor according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の第2形態に係る超音波センサの
超音波強度の分布図である。
FIG. 9 is a distribution diagram of ultrasonic wave intensities of the ultrasonic sensor according to the second embodiment of the present invention.

【図10】従来の超音波センサの全体構造を示し、
(a)はその断面図、(b)は(a)におけるE−E矢
視図である。
FIG. 10 shows the overall structure of a conventional ultrasonic sensor,
(A) is the sectional view, (b) is a EE arrow view in (a).

【図11】従来の音響レンズを用いない超音波センサ指
向性の説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an ultrasonic sensor directivity that does not use a conventional acoustic lens.

【図12】従来の球状超音波レンズ付超音波センサの説
明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional ultrasonic sensor with a spherical ultrasonic lens.

【図13】従来の送信用音響レンズを用いたマルチ超音
波センサの構造を示し、(a)は断面図、(b)は
(a)におけるF−F矢視図である。
13A and 13B show a structure of a conventional multi-ultrasonic sensor using an acoustic lens for transmission, FIG. 13A is a sectional view, and FIG. 13B is a view taken along the line FF in FIG. 13A.

【図14】従来の送信用音響レンズのビームの説明図で
ある。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a beam of a conventional acoustic lens for transmission.

【図15】従来の音響レンズを用いた場合の超音波強度
の分布図である。
FIG. 15 is a distribution chart of ultrasonic intensity when a conventional acoustic lens is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51 音響レンズ 2,52 保護板 3,24 超音波振動子 4 補強桁 5 補強板 6 同軸ケーブル 7 コネクタ 8 ケース 9 アース線 11 超音波振動子単体の指向性 12,13 外来超音波 14 溝 15 谷部 16 山部 17 斜面 22 音響レンズ付加時の指向特性 25 同心円状音響レンズ付加時の超音波ビー
ム拡がり 60 送信用トランスデューサ
1,51 Acoustic Lens 2,52 Protective Plate 3,24 Ultrasonic Transducer 4 Reinforcing Girder 5 Reinforcing Plate 6 Coaxial Cable 7 Connector 8 Case 9 Ground Wire 11 Directivity of Ultrasonic Transducer Single Unit 12, 13 External Ultrasonic Wave 14 Groove 15 Valley 16 Crest 17 Slope 22 Directional characteristics when an acoustic lens is added 25 Ultrasonic beam divergence when a concentric acoustic lens is added 60 Transducer for transmission

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 1/44 330 G01N 29/24 H04R 1/34 330 H04R 1/40 330 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04R 1/44 330 G01N 29/24 H04R 1/34 330 H04R 1/40 330

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 超音波振動子とその下面の保護板とを有
してなる超音波センサにおいて、前記保護板の超音波受
信面に同心円状の複数の溝を付加し、同溝はそれぞれラ
ンダムな傾斜面を有していることを特徴とする超音波セ
ンサ。
1. An ultrasonic sensor comprising an ultrasonic transducer and a protective plate on the lower surface thereof, wherein a plurality of concentric grooves are added to the ultrasonic receiving surface of the protective plate, and the grooves are each random. An ultrasonic sensor having a flat inclined surface.
【請求項2】 前記超音波センサは複数個からなり、前
記保護板にはそれぞれ各超音波センサに対応して複数の
同心円状の溝を設け、超音波映像化装置に用いることを
特徴とする請求項1記載の超音波センサ。
2. The ultrasonic sensor comprises a plurality of ultrasonic sensors, and the protective plate is provided with a plurality of concentric circular grooves corresponding to the ultrasonic sensors, respectively, and is used in an ultrasonic imaging apparatus. The ultrasonic sensor according to claim 1.
【請求項3】 超音波を出力する超音波振動子及びその
出力側に配置された超音波音響レンズからなる超音波送
信用トランスデューサと、超音波を受信する複数の超音
波振動子とを備えた超音波センサにおいて、前記音響レ
ンズは、その底面が前記出力用の超音波振動子の出力側
に在るように配置された円錐形状をなすことを特徴とす
る超音波センサ。
3. An ultrasonic transducer for outputting an ultrasonic wave and an ultrasonic wave transmitting transducer comprising an ultrasonic acoustic lens arranged on the output side thereof, and a plurality of ultrasonic transducers for receiving ultrasonic waves. In the ultrasonic sensor, the acoustic lens has a conical shape in which a bottom surface of the acoustic lens is arranged on the output side of the output ultrasonic transducer.
【請求項4】 前記超音波を受信する複数の超音波振動
子には、その下面に保護板を有し、超音波映像化装置に
用いることを特徴とする請求項3記載の超音波センサ。
4. The ultrasonic sensor according to claim 3, wherein each of the plurality of ultrasonic transducers for receiving the ultrasonic waves has a protective plate on a lower surface thereof and is used in an ultrasonic imaging apparatus.
【請求項5】 前記保護板の各超音波振動子に対応する
超音波受信面に同心円状の溝を付加し、同溝はそれぞれ
ランダムな傾斜面を有し、超音波映像化装置に用いるこ
とを特徴とする請求項4記載の超音波センサ。
5. An ultrasonic wave receiving surface corresponding to each ultrasonic transducer of the protective plate is provided with concentric grooves, each groove having a random inclined surface, which is used in an ultrasonic imaging apparatus. The ultrasonic sensor according to claim 4, wherein:
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