JP3387249B2 - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JP3387249B2 JP3387249B2 JP00344795A JP344795A JP3387249B2 JP 3387249 B2 JP3387249 B2 JP 3387249B2 JP 00344795 A JP00344795 A JP 00344795A JP 344795 A JP344795 A JP 344795A JP 3387249 B2 JP3387249 B2 JP 3387249B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fresnel lens
- pulse signal
- ultrasonic
- zone
- signal generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波探触子、詳しく
は、音響レンズを備え、超音波診断装置等に使用される
探触子に関する。
は、音響レンズを備え、超音波診断装置等に使用される
探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波顕微鏡、超音波探傷装置、医療用
超音波診断装置など、超音波を用いて画像情報を得よう
とする機器においては、平板状超音波振動子が発生する
平面波状超音波を線状又は点状に集束するために音響レ
ンズが用いられる。
超音波診断装置など、超音波を用いて画像情報を得よう
とする機器においては、平板状超音波振動子が発生する
平面波状超音波を線状又は点状に集束するために音響レ
ンズが用いられる。
【０００３】しかし、音響レンズ内の超音波伝搬に減衰
があり、減衰率は、レンズの厚さが増大するに従って大
きくなる。特に、焦点距離が短く、かつ、レンズの開口
率が大きい場合、レンズの最大厚さが大きくなる。ま
た、超音波による撮像分解能を向上させるためには、超
音波を高周波化する必要があるが、反面、周波数が増大
するに従って伝搬損失が大きくなり、伝搬損失は、レン
ズの厚さが増大するに従って大きくなる。
があり、減衰率は、レンズの厚さが増大するに従って大
きくなる。特に、焦点距離が短く、かつ、レンズの開口
率が大きい場合、レンズの最大厚さが大きくなる。ま
た、超音波による撮像分解能を向上させるためには、超
音波を高周波化する必要があるが、反面、周波数が増大
するに従って伝搬損失が大きくなり、伝搬損失は、レン
ズの厚さが増大するに従って大きくなる。
【０００４】そのため、レンズの薄型化の要求が生じ、
その解決策の一つとして、屈折型のフレネルレンズを用
いることが提案されている。
その解決策の一つとして、屈折型のフレネルレンズを用
いることが提案されている。
【０００５】屈折型のフレネルレンズを用いる場合、上
記のような利点の他、レンズの形成方法にも利点が生ま
れる。すなわち、レンズの曲面形状を形成するにあたっ
ては、一般に、切削、研削等の従来からの機械加工技術
が用いられるが、レンズ形状が小さい場合、及び、曲率
が小さい場合などには、加工精度等に問題が生じる。一
方、レーザ、イオン、電子等を用いたビーム加工は、微
細加工には有利ではあるが、加工速度が遅いため、特に
加工量が大きい場合には、加工に多大な時間を要する。
そこで、フレネルレンズ化してレンズの厚さを薄くする
とともに最大凹凸量を少なくすると、加工量が少なくな
るため、ビーム加工等を適用でき、加工技術の幅が広が
る。
記のような利点の他、レンズの形成方法にも利点が生ま
れる。すなわち、レンズの曲面形状を形成するにあたっ
ては、一般に、切削、研削等の従来からの機械加工技術
が用いられるが、レンズ形状が小さい場合、及び、曲率
が小さい場合などには、加工精度等に問題が生じる。一
方、レーザ、イオン、電子等を用いたビーム加工は、微
細加工には有利ではあるが、加工速度が遅いため、特に
加工量が大きい場合には、加工に多大な時間を要する。
そこで、フレネルレンズ化してレンズの厚さを薄くする
とともに最大凹凸量を少なくすると、加工量が少なくな
るため、ビーム加工等を適用でき、加工技術の幅が広が
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】フレネルレンズの設計
にあたっては、フレネルレンズを構成する個々のゾーン
から発せられる超音波の位相が焦点位置において一致す
るように、個々のゾーン間の段差を、超音波の波長の整
数倍にする必要がある。
にあたっては、フレネルレンズを構成する個々のゾーン
から発せられる超音波の位相が焦点位置において一致す
るように、個々のゾーン間の段差を、超音波の波長の整
数倍にする必要がある。
【０００７】しかし、超音波探傷装置等、上述した機器
において用いられる超音波は、幅広い周波数成分を含ん
だパルス超音波であり、使用波長を単一に定義すること
はできない。実際使用されているパルス超音波の波形と
そのスペクトルの一例を図４に示す。このような場合、
例えば中心周波数に合わせてフレネルレンズを設計、す
なわち、段差を設定すると、その他の周波数成分につい
ては、焦点位置において位相にズレが生じ、干渉によっ
て逆に焦点位置での強度が弱まることになる。こうした
現象は、フレネルレンズが、あたかも周波数フィルタと
して作動することと同等であり、焦点位置におけるパル
ス波は、元の波形と比べピーク強度が小さく、パルス波
長が長くなってしまう。前者は、信号強度の、そして信
号・ノイズ比の劣化につながり、後者は、パルスエコー
法による距離測定時の分解能劣化につながることとな
る。
において用いられる超音波は、幅広い周波数成分を含ん
だパルス超音波であり、使用波長を単一に定義すること
はできない。実際使用されているパルス超音波の波形と
そのスペクトルの一例を図４に示す。このような場合、
例えば中心周波数に合わせてフレネルレンズを設計、す
なわち、段差を設定すると、その他の周波数成分につい
ては、焦点位置において位相にズレが生じ、干渉によっ
て逆に焦点位置での強度が弱まることになる。こうした
現象は、フレネルレンズが、あたかも周波数フィルタと
して作動することと同等であり、焦点位置におけるパル
ス波は、元の波形と比べピーク強度が小さく、パルス波
長が長くなってしまう。前者は、信号強度の、そして信
号・ノイズ比の劣化につながり、後者は、パルスエコー
法による距離測定時の分解能劣化につながることとな
る。
【０００８】従って、従来は、パルス超音波に対してフ
レネルレンズを適用することはできなかった。
レネルレンズを適用することはできなかった。
【０００９】本発明は、フレネルレンズを構成する個々
のゾーン毎に、パルス超音波の発振タイミングを制御す
ることにより、パルス超音波に対してフレネルレンズを
適用可能にすることを目的とする。
のゾーン毎に、パルス超音波の発振タイミングを制御す
ることにより、パルス超音波に対してフレネルレンズを
適用可能にすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１では、屈折型の
音響フレネルレンズと、該音響フレネルレンズに接着さ
れた超音波振動子と、該超音波振動子に電界を印加する
ための共通電極と、前記音響フレネルレンズを構成する
個々のゾーンに対応して分割されたゾーン電極と、個々
のゾーン電極に対応してもうけられ、トリガ信号により
励起されるパルス信号発生回路と、個々のパルス信号発
生回路に対応してもうけられ、前記トリガ信号を所定時
間遅延させて前記パルス信号発生回路に出力する遅延回
路と、を有し、個々のゾーン毎に超音波の発信時刻を制
御することを特徴とする超音波探触子を採用する。
音響フレネルレンズと、該音響フレネルレンズに接着さ
れた超音波振動子と、該超音波振動子に電界を印加する
ための共通電極と、前記音響フレネルレンズを構成する
個々のゾーンに対応して分割されたゾーン電極と、個々
のゾーン電極に対応してもうけられ、トリガ信号により
励起されるパルス信号発生回路と、個々のパルス信号発
生回路に対応してもうけられ、前記トリガ信号を所定時
間遅延させて前記パルス信号発生回路に出力する遅延回
路と、を有し、個々のゾーン毎に超音波の発信時刻を制
御することを特徴とする超音波探触子を採用する。
【００１１】請求項２では、導電性材料からなる屈折型
の音響フレネルレンズと、該音響フレネルレンズに接着
された超音波振動子と、前記音響フレネルレンズを構成
する個々のゾーンに対応して分割されたゾーン電極と、
個々のゾーン電極に対応してもうけられ、トリガ信号に
より励起されるパルス信号発生回路と、個々のパルス信
号発生回路に対応してもうけられ、前記トリガ信号を所
定時間遅延させて前記パルス信号発生回路に出力する遅
延回路と、を有し、個々のゾーン毎に超音波の発信時刻
を制御することを特徴とする超音波探触子を採用する。
の音響フレネルレンズと、該音響フレネルレンズに接着
された超音波振動子と、前記音響フレネルレンズを構成
する個々のゾーンに対応して分割されたゾーン電極と、
個々のゾーン電極に対応してもうけられ、トリガ信号に
より励起されるパルス信号発生回路と、個々のパルス信
号発生回路に対応してもうけられ、前記トリガ信号を所
定時間遅延させて前記パルス信号発生回路に出力する遅
延回路と、を有し、個々のゾーン毎に超音波の発信時刻
を制御することを特徴とする超音波探触子を採用する。
【００１２】請求項３では、前記超音波振動子は、セラ
ミック系圧電材料からなり、個々のゾーンに対応して分
割されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の
超音波探触子を採用する。
ミック系圧電材料からなり、個々のゾーンに対応して分
割されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の
超音波探触子を採用する。
【００１３】請求項４では、前記個々のゾーンは互いに
左右対称に形成され、該左右対称関係に立つ２つのゾー
ンに対し、一組のパルス信号発生回路及び遅延回路が共
通にもうけられていることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の超音波探触子を採用する。
左右対称に形成され、該左右対称関係に立つ２つのゾー
ンに対し、一組のパルス信号発生回路及び遅延回路が共
通にもうけられていることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の超音波探触子を採用する。
【００１４】
【発明の作用効果】請求項１に係る超音波探触子におい
て、個々の遅延回路は、ゾーン毎にトリガ信号に遅延を
与えて対応するパルス信号発生回路を励起する。ここ
で、遅延回路は、外側のゾーンに対応する遅延回路ほど
遅延時間が短くなるように予め設定されている。このた
め、外側のゾーンは、内側のゾーンに比べ早く励起され
る。この結果、個々のゾーンから放射された超音波パル
スは、焦点位置に同時に達し、あたかも単一円柱面から
の放射と同様な集束効果を得ることができる。
て、個々の遅延回路は、ゾーン毎にトリガ信号に遅延を
与えて対応するパルス信号発生回路を励起する。ここ
で、遅延回路は、外側のゾーンに対応する遅延回路ほど
遅延時間が短くなるように予め設定されている。このた
め、外側のゾーンは、内側のゾーンに比べ早く励起され
る。この結果、個々のゾーンから放射された超音波パル
スは、焦点位置に同時に達し、あたかも単一円柱面から
の放射と同様な集束効果を得ることができる。
【００１５】また、各ゾーン間には段差が形成される
が、請求項１に係る超音波探触子によると、段差に応じ
て適切な遅延時間を設定することで焦点位置の一致を得
ることができるため、従来の音響フレネルレンズのよう
に超音波の波長の整数倍に限定して段差を形成する必要
は無く、任意の段差を設定することができる。従って、
加工技術の観点から最も望ましい段差を選定することが
できる。
が、請求項１に係る超音波探触子によると、段差に応じ
て適切な遅延時間を設定することで焦点位置の一致を得
ることができるため、従来の音響フレネルレンズのよう
に超音波の波長の整数倍に限定して段差を形成する必要
は無く、任意の段差を設定することができる。従って、
加工技術の観点から最も望ましい段差を選定することが
できる。
【００１６】以上のことから、請求項１に係る超音波探
触子によると、パルス超音波に対してフレネルレンズを
適用することが可能になる。
触子によると、パルス超音波に対してフレネルレンズを
適用することが可能になる。
【００１７】請求項２に係る超音波探触子によると、音
響フレネルレンズに導電性材料を用いることにより、音
響フレネルレンズを共通電極としても兼用させるように
したため、共通電極を別途にもうける必要がなくなる。
響フレネルレンズに導電性材料を用いることにより、音
響フレネルレンズを共通電極としても兼用させるように
したため、共通電極を別途にもうける必要がなくなる。
【００１８】請求項３に係る超音波探触子によると、超
音波振動子がセラミック系圧電材料からなり、個々のゾ
ーンに対応して分割されているため、ゾーン毎の振動の
独立性を保持することができる。
音波振動子がセラミック系圧電材料からなり、個々のゾ
ーンに対応して分割されているため、ゾーン毎の振動の
独立性を保持することができる。
【００１９】請求項４に係る超音波探触子によると、一
組のパルス信号発生回路及び遅延回路の共有化により、
回路を簡略化することができる。
組のパルス信号発生回路及び遅延回路の共有化により、
回路を簡略化することができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００２１】図１は、屈折型の音響フレネルレンズを備
えた超音波探触子の構成を示し、図２は、その音響フレ
ネルレンズの外観を示している。
えた超音波探触子の構成を示し、図２は、その音響フレ
ネルレンズの外観を示している。
【００２２】図１において、音響フレネルレンズ１は、
アクリル、ポリイミドなどの樹脂の他、高周波用とし
て、石英、サファイア又はアルミニウムなどを材料とし
て形成されている。音響フレネルレンズ１は、線集束型
のフレネルレンズからなり、５つのゾーンａ，ｂ，
ｂ’，ｃ，ｃ’から構成される。個々のゾーンａ，ｂ，
ｂ’，ｃ，ｃ’の面形状は、シリンドリカル形状（円柱
面状）をしており、個々のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，
ｃ’から発せられた超音波が同一の焦点に集束するよ
う、各々異なる曲率半径で形成されている。
アクリル、ポリイミドなどの樹脂の他、高周波用とし
て、石英、サファイア又はアルミニウムなどを材料とし
て形成されている。音響フレネルレンズ１は、線集束型
のフレネルレンズからなり、５つのゾーンａ，ｂ，
ｂ’，ｃ，ｃ’から構成される。個々のゾーンａ，ｂ，
ｂ’，ｃ，ｃ’の面形状は、シリンドリカル形状（円柱
面状）をしており、個々のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，
ｃ’から発せられた超音波が同一の焦点に集束するよ
う、各々異なる曲率半径で形成されている。
【００２３】音響フレネルレンズ１の裏面には、超音波
振動子２が接着されている。超音波振動子２の両面に
は、共通電極３と複数のゾーン電極４ａ，４ｂ，４
ｂ’，４ｃ，４ｃ’が形成されている。なお、音響フレ
ネルレンズ１に導電性材料を用いた場合には、共通電極
３を別途設ける必要が無く、音響フレネルレンズ１を共
通電極としても兼用させることができる。個々のゾーン
電極４ａ，４ｂ，４ｂ’，４ｃ，４ｃ’は、音響フレネ
ルレンズ１の個々のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’と１
対１に対応して形成されている。超音波振動子２は、Ｐ
ＺＴに代表されるセラミック系圧電材料を用いた場合に
は、ゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’毎の振動の独立性を
保持するために、互いに隣り合うゾーンの境界に沿って
ダイシングするなどして機械的に分離されている。ま
た、超音波振動子２は、ＰＶＤＦに代表される高分子圧
電材料あるいは複合圧電材料など横方向の振動減衰率が
大きい材料を用いた場合には、上記のような分離を行わ
なくてもよい。なお、超音波振動子２の材料としては、
上記のような圧電材料の他、磁歪材料を利用することも
可能である。この場合、共通電極３及びゾーン電極４
ａ，４ｂ，４ｂ’，４ｃ，４ｃ’の代わりに、磁界を印
加するコイルを個々のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’毎
に配設することになる。
振動子２が接着されている。超音波振動子２の両面に
は、共通電極３と複数のゾーン電極４ａ，４ｂ，４
ｂ’，４ｃ，４ｃ’が形成されている。なお、音響フレ
ネルレンズ１に導電性材料を用いた場合には、共通電極
３を別途設ける必要が無く、音響フレネルレンズ１を共
通電極としても兼用させることができる。個々のゾーン
電極４ａ，４ｂ，４ｂ’，４ｃ，４ｃ’は、音響フレネ
ルレンズ１の個々のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’と１
対１に対応して形成されている。超音波振動子２は、Ｐ
ＺＴに代表されるセラミック系圧電材料を用いた場合に
は、ゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’毎の振動の独立性を
保持するために、互いに隣り合うゾーンの境界に沿って
ダイシングするなどして機械的に分離されている。ま
た、超音波振動子２は、ＰＶＤＦに代表される高分子圧
電材料あるいは複合圧電材料など横方向の振動減衰率が
大きい材料を用いた場合には、上記のような分離を行わ
なくてもよい。なお、超音波振動子２の材料としては、
上記のような圧電材料の他、磁歪材料を利用することも
可能である。この場合、共通電極３及びゾーン電極４
ａ，４ｂ，４ｂ’，４ｃ，４ｃ’の代わりに、磁界を印
加するコイルを個々のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’毎
に配設することになる。
【００２４】ゾーン電極４ａ，４ｂ，４ｂ’，４ｃ，４
ｃ’の裏面には、場合によって、発信される超音波パル
ス幅の低減すなわち距離測定分解能の向上を目的として
振動減衰材料７が接着される。振動減衰材料７として
は、タングステン等の重金属を分散させたゴム材料など
を用いる。特に、セラミック系圧電材料のような振動減
衰率の小さい材料により超音波振動子２を形成した場合
には、振動減衰材料７を接続することは効果的となる。
ｃ’の裏面には、場合によって、発信される超音波パル
ス幅の低減すなわち距離測定分解能の向上を目的として
振動減衰材料７が接着される。振動減衰材料７として
は、タングステン等の重金属を分散させたゴム材料など
を用いる。特に、セラミック系圧電材料のような振動減
衰率の小さい材料により超音波振動子２を形成した場合
には、振動減衰材料７を接続することは効果的となる。
【００２５】個々のゾーン電極４ａ，４ｂ，４ｂ’，４
ｃ，４ｃ’には、それぞれ、一組のパルス信号発生回路
５ａ，５ｂ，５ｂ’，５ｃ，５ｃ’と遅延回路６ａ，６
ｂ，６ｂ’，６ｃ，６ｃ’が接続されている。
ｃ，４ｃ’には、それぞれ、一組のパルス信号発生回路
５ａ，５ｂ，５ｂ’，５ｃ，５ｃ’と遅延回路６ａ，６
ｂ，６ｂ’，６ｃ，６ｃ’が接続されている。
【００２６】パルス信号発生回路５ａ，５ｂ，５ｂ’，
５ｃ，５ｃ’は、トリガ信号により励起されるが、全て
のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’が同時に励起される
と、外側のゾーンから放射された超音波パルスほど焦点
位置に達する時点が遅れる。そこで、ゾーンａ，ｂ，
ｂ’，ｃ，ｃ’毎に遅延回路６ａ，６ｂ，６ｂ’，６
ｃ，６ｃ’によりトリガ信号に遅延を与え、外側のゾー
ンほど早く励起させている。この結果、個々のゾーン
ａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’から放射された超音波パルス
は、焦点位置に同時に達し、あたかも単一円柱面からの
放射と同様な集束効果を得ることができる。
５ｃ，５ｃ’は、トリガ信号により励起されるが、全て
のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’が同時に励起される
と、外側のゾーンから放射された超音波パルスほど焦点
位置に達する時点が遅れる。そこで、ゾーンａ，ｂ，
ｂ’，ｃ，ｃ’毎に遅延回路６ａ，６ｂ，６ｂ’，６
ｃ，６ｃ’によりトリガ信号に遅延を与え、外側のゾー
ンほど早く励起させている。この結果、個々のゾーン
ａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’から放射された超音波パルス
は、焦点位置に同時に達し、あたかも単一円柱面からの
放射と同様な集束効果を得ることができる。
【００２７】遅延回路６ａ，６ｂ，６ｂ’，６ｃ，６
ｃ’は、アナログディレイライン又はデジタルディレイ
ラインのいずれを用いてもよい。いずれの場合も、遅延
時間は離散的な値となり、これより生じる遅延時間の誤
差は、超音波パルス波形の劣化の原因となる。しかし、
遅延時間の設定可能な最小単位すなわち量子化時間が超
音波の周期の１／１０〜１／２０程度であれば実用上さ
しつかえない。一例として、音響フレネルレンズ１の個
々のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’毎に与えられる遅延
時間パターンを下記の表１に示す。なお、表１中の段差
の値は、音響フレネルレンズ１の対称軸上における各円
柱面間のギャップ値である。また、表１に示す遅延時間
は、以下のようにして与えられる。まず、ＲＡＭに遅延
時間パターンに相当するデータを量子化時間を単位とし
て格納しておく。次に、このデータをタイミング回路で
順次読み出す。ここで、タイミング回路の動作周波数が
量子化時間に対応する。
ｃ’は、アナログディレイライン又はデジタルディレイ
ラインのいずれを用いてもよい。いずれの場合も、遅延
時間は離散的な値となり、これより生じる遅延時間の誤
差は、超音波パルス波形の劣化の原因となる。しかし、
遅延時間の設定可能な最小単位すなわち量子化時間が超
音波の周期の１／１０〜１／２０程度であれば実用上さ
しつかえない。一例として、音響フレネルレンズ１の個
々のゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’毎に与えられる遅延
時間パターンを下記の表１に示す。なお、表１中の段差
の値は、音響フレネルレンズ１の対称軸上における各円
柱面間のギャップ値である。また、表１に示す遅延時間
は、以下のようにして与えられる。まず、ＲＡＭに遅延
時間パターンに相当するデータを量子化時間を単位とし
て格納しておく。次に、このデータをタイミング回路で
順次読み出す。ここで、タイミング回路の動作周波数が
量子化時間に対応する。
【００２８】
【表１】
【００２９】上述した実施例では、左右対称なゾーン例
えばｂ，ｂ’に対し、それぞれ別個独立してパルス信号
発生回路５ｂ，５ｂ’及び遅延回路６ｂ，６ｂ’をもう
けているが、その代わりとして、一組のパルス信号発生
回路５ｂ及び遅延回路６ｂを共有し、その出力を２つの
ゾーン電極４ｂ，４ｂ’に分岐させて印加するよう構成
してもよい。この場合、回路を簡略化することができ
る。なお、個々のゾーンは、焦点位置の一致が得られる
のであれば左右非対称であってもかまわない。
えばｂ，ｂ’に対し、それぞれ別個独立してパルス信号
発生回路５ｂ，５ｂ’及び遅延回路６ｂ，６ｂ’をもう
けているが、その代わりとして、一組のパルス信号発生
回路５ｂ及び遅延回路６ｂを共有し、その出力を２つの
ゾーン電極４ｂ，４ｂ’に分岐させて印加するよう構成
してもよい。この場合、回路を簡略化することができ
る。なお、個々のゾーンは、焦点位置の一致が得られる
のであれば左右非対称であってもかまわない。
【００３０】また、上記実施例におけるゾーンａ，ｂ，
ｂ’，ｃ，ｃ’間の段差は、従来の音響フレネルレンズ
１のように超音波の波長の整数倍に限定する必要は無
く、段差に応じて適切な遅延時間を設定することで焦点
位置の一致を得ることができるため、任意の段差を設定
することができ、従って、加工技術の観点から最も望ま
しい段差を選定することができる。
ｂ’，ｃ，ｃ’間の段差は、従来の音響フレネルレンズ
１のように超音波の波長の整数倍に限定する必要は無
く、段差に応じて適切な遅延時間を設定することで焦点
位置の一致を得ることができるため、任意の段差を設定
することができ、従って、加工技術の観点から最も望ま
しい段差を選定することができる。
【００３１】以上説明したように、上記実施例による
と、個々のゾーンから放射された超音波パルスは、焦点
位置に同時に達し、あたかも単一円柱面からの放射と同
様な集束効果を得ることができる。また、段差に応じて
適切な遅延時間を設定することで焦点位置の一致を得る
ことができるため、従来の音響フレネルレンズのように
超音波の波長の整数倍に限定して段差を形成する必要は
無く、任意の段差を設定することができ、加工技術の観
点から最も望ましい段差を選定することができる。従っ
て、上記実施例に係る超音波探触子によると、パルス超
音波に対してフレネルレンズを適用するが可能になる。
と、個々のゾーンから放射された超音波パルスは、焦点
位置に同時に達し、あたかも単一円柱面からの放射と同
様な集束効果を得ることができる。また、段差に応じて
適切な遅延時間を設定することで焦点位置の一致を得る
ことができるため、従来の音響フレネルレンズのように
超音波の波長の整数倍に限定して段差を形成する必要は
無く、任意の段差を設定することができ、加工技術の観
点から最も望ましい段差を選定することができる。従っ
て、上記実施例に係る超音波探触子によると、パルス超
音波に対してフレネルレンズを適用するが可能になる。
【００３２】次に、受信動作について説明する。対象物
からの反射信号を受信する場合には、各ゾーンａ，ｂ，
ｂ’，ｃ，ｃ’毎の反射信号の位相に送信時と同じ遅延
時間を付与した上で各ゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’の
反射信号波形を重ねる必要が有る。反射信号の位相を遅
延させる方法としては、アナログディレイラインでアナ
ログ信号のまま遅延させる方法と、Ａ／Ｄ変換器でデジ
タル化し、デジタルディレイラインで遅延させる方法、
または、Ａ／Ｄ変換してバッファメモリに書き込む際
に、Ａ／Ｄ変換のスタートをプリセットカウンタで遅延
させ、同じタイミングで読み出す方法が利用できる。
からの反射信号を受信する場合には、各ゾーンａ，ｂ，
ｂ’，ｃ，ｃ’毎の反射信号の位相に送信時と同じ遅延
時間を付与した上で各ゾーンａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’の
反射信号波形を重ねる必要が有る。反射信号の位相を遅
延させる方法としては、アナログディレイラインでアナ
ログ信号のまま遅延させる方法と、Ａ／Ｄ変換器でデジ
タル化し、デジタルディレイラインで遅延させる方法、
または、Ａ／Ｄ変換してバッファメモリに書き込む際
に、Ａ／Ｄ変換のスタートをプリセットカウンタで遅延
させ、同じタイミングで読み出す方法が利用できる。
【００３３】上記実施例は、線集束型の音響フレネルレ
ンズ１を用いた超音波探触子を示したが、本発明は、図
３に示すような点集束型の音響フレネルレンズ１、すな
わち、断面形状は図１の線集束型の音響フレネルレンズ
１と同様であるが、各ゾーンａ，ｂ，ｃが同心円状に形
成され、また、各ゾーンａ，ｂ，ｃの面形状が円柱面で
はなく球面となる音響フレネルレンズ１、を用いた超音
波探触子にも容易に適用することができる。
ンズ１を用いた超音波探触子を示したが、本発明は、図
３に示すような点集束型の音響フレネルレンズ１、すな
わち、断面形状は図１の線集束型の音響フレネルレンズ
１と同様であるが、各ゾーンａ，ｂ，ｃが同心円状に形
成され、また、各ゾーンａ，ｂ，ｃの面形状が円柱面で
はなく球面となる音響フレネルレンズ１、を用いた超音
波探触子にも容易に適用することができる。
【００３４】ただし、点集束型の音響フレネルレンズ１
を用いた超音波探触子の場合、各ゾーンａ，ｂ，ｃの形
状に応じてゾーン電極４ａ，４ｂ，４ｃ（図３に図示せ
ず。）も同心円状になるため、超音波振動子２の材料と
してセラミック系圧電材料を用いた場合、超音波振動子
２をゾーン電極４ａ，４ｂ，４ｃに沿って同心円状に分
割する必要がある。しかし、ダイシングカッタ等を使用
してセラミックスを切断する加工方法では、曲線状の加
工が困難である。従って、点集束型の音響フレネルレン
ズ１を用いた超音波探触子の場合、ゾーン電極４ａ，４
ｂ，４ｃの分割だけで済み超音波振動子２の分割が必要
とされない高分子圧電材料又は複合圧電材料により超音
波振動子２を構成することが望ましい。
を用いた超音波探触子の場合、各ゾーンａ，ｂ，ｃの形
状に応じてゾーン電極４ａ，４ｂ，４ｃ（図３に図示せ
ず。）も同心円状になるため、超音波振動子２の材料と
してセラミック系圧電材料を用いた場合、超音波振動子
２をゾーン電極４ａ，４ｂ，４ｃに沿って同心円状に分
割する必要がある。しかし、ダイシングカッタ等を使用
してセラミックスを切断する加工方法では、曲線状の加
工が困難である。従って、点集束型の音響フレネルレン
ズ１を用いた超音波探触子の場合、ゾーン電極４ａ，４
ｂ，４ｃの分割だけで済み超音波振動子２の分割が必要
とされない高分子圧電材料又は複合圧電材料により超音
波振動子２を構成することが望ましい。
【図１】一実施例に係る超音波探触子の構成図
【図２】その音響フレネルレンズの斜視図
【図３】他の実施例に係る音響フレネルレンズの斜視図
【図４】パルス超音波の波形図及びそのスペクトル図
１ 音響フレネルレンズ
２ 超音波振動子
３ 共通電極
ａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’ ゾーン
４ａ，４ｂ，４ｂ’，４ｃ，４ｃ’ ゾーン電極
５ａ，５ｂ，５ｂ’，５ｃ，５ｃ’ パルス信号発生
回路 ６ａ，６ｂ，６ｂ’，６ｃ，６ｃ’ 遅延回路
回路 ６ａ，６ｂ，６ｂ’，６ｃ，６ｃ’ 遅延回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−277106（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−57090（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−197099（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−80098（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 29/00 - 29/28
A61B 8/00 - 8/15
H04R 17/00 330 - 332
Claims (4)
- 【請求項１】 屈折型の音響フレネルレンズと、 該音響フレネルレンズに接着された超音波振動子と、 該超音波振動子に電界を印加するための共通電極と、 前記音響フレネルレンズを構成する個々のゾーンに対応
して分割されたゾーン電極と、 個々のゾーン電極に対応してもうけられ、トリガ信号に
より励起されるパルス信号発生回路と、 個々のパルス信号発生回路に対応してもうけられ、前記
トリガ信号を所定時間遅延させて前記パルス信号発生回
路に出力する遅延回路と、 を有し、個々のゾーン毎に超音波の発信時刻を制御する
ことを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項２】 導電性材料からなる屈折型の音響フレネ
ルレンズと、 該音響フレネルレンズに接着された超音波振動子と、 前記音響フレネルレンズを構成する個々のゾーンに対応
して分割されたゾーン電極と、 個々のゾーン電極に対応してもうけられ、トリガ信号に
より励起されるパルス信号発生回路と、 個々のパルス信号発生回路に対応してもうけられ、前記
トリガ信号を所定時間遅延させて前記パルス信号発生回
路に出力する遅延回路と、 を有し、個々のゾーン毎に超音波の発信時刻を制御する
ことを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項３】 前記超音波振動子は、セラミック系圧電
材料からなり、個々のゾーンに対応して分割されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波探触
子。 - 【請求項４】 前記個々のゾーンは互いに左右対称に形
成され、該左右対称関係に立つ２つのゾーンに対し、一
組のパルス信号発生回路及び遅延回路が共通にもうけら
れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00344795A JP3387249B2 (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00344795A JP3387249B2 (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193987A JPH08193987A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3387249B2 true JP3387249B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=11557599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00344795A Expired - Fee Related JP3387249B2 (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3387249B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041941A2 (en) | 2000-11-22 | 2002-05-30 | Transurgical, Inc. | Ultrasound transducer unit and planar ultrasound lens |
| WO2020236897A1 (en) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | TECLens, LLC | Ultrasonic lens and transducer system |
-
1995
- 1995-01-12 JP JP00344795A patent/JP3387249B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08193987A (ja) | 1996-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0641606B1 (en) | Broadband phased array transducer design with frequency controlled two dimension capability and methods for manufacture thereof | |
| US6923066B2 (en) | Ultrasonic transmitting and receiving apparatus | |
| JP2599609B2 (ja) | 超音波ビームの調節方法 | |
| KR860000380B1 (ko) | 초음파 진단장치 | |
| US5438998A (en) | Broadband phased array transducer design with frequency controlled two dimension capability and methods for manufacture thereof | |
| US5678554A (en) | Ultrasound transducer for multiple focusing and method for manufacture thereof | |
| US5415175A (en) | Broadband phased array transducer design with frequency controlled two dimension capability and methods for manufacture thereof | |
| JP2960093B2 (ja) | 超音波アレー及びその加工方法と装置 | |
| US4991151A (en) | Elastic pulse generator having a desired predetermined wave form | |
| JPH02253798A (ja) | 圧電変換素子 | |
| US4784147A (en) | Method and apparatus for sidelobe suppression in scanning imaging systems | |
| US4961176A (en) | Ultrasonic probe | |
| US4509153A (en) | Resolution transducers, systems and methods for the transmission and/or reception of waves propagated by vibration | |
| JP3387249B2 (ja) | 超音波探触子 | |
| JPH03112546A (ja) | 結石破砕装置 | |
| JPS59138954A (ja) | 超音波像形成装置 | |
| JPH06237930A (ja) | 超音波診断装置 | |
| KR101927635B1 (ko) | 섀도 마스크를 이용한 초음파 트랜스 듀서, 그 작동방법 및 시스템 | |
| JP2554468B2 (ja) | 超音波探触子及びその製造方法 | |
| JPH0965488A (ja) | 超音波トランスデューサ | |
| JPS5924276A (ja) | フエイズドアレイ振動子駆動方式 | |
| JP2633576B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JPS58133240A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JPH06181925A (ja) | 超音波探触子 | |
| JPH0649287Y2 (ja) | 超音波診断装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100110 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110110 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120110 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |