JP4153805B2 - Ultrasonic device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を送受信する超音波装置に関し、特に、エネルギーを効率的に送信することが可能な超音波装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、超音波を送受信する超音波装置では、送信する超音波のエネルギー密度を高めるため、超音波を放射する超音波振動子面を、超音波の放射方向に対して凹面状に湾曲させた構造が用いられている。
【0003】
図6に従来の超音波装置の一例を示す。超音波装置60は、超音波の放射方向に対して凹んだ断面略U字状の半球の形状を有する振動子61と、この振動子に一端が接続された一対のリード線62と、このリード線62の他端が接続された入出力端子63、64とから構成される。ここで、振動子61は、圧電体板61aの両側を金属電極61bで挟み合わせた構造を有する。
【0004】
このような超音波装置60は、入出力端子63、64間に交流電圧を印加すると、振動子61が厚さ方向に伸縮運動を繰り返して振動し、超音波振動子面61dから超音波を発生させる。このとき、超音波振動子面61dが凹面状に湾曲した構造を有するため、放射された超音波はほぼ一点に集束される。したがって、その超音波が集束された位置(焦点位置)では、高いエネルギー密度の超音波を得ることができる。
【0005】
図7に従来の超音波装置の他の例を示す。超音波装置70は、超音波の放射方向に対して凹んだ断面略U字状の半球の形状を有する半球状のベース71と、このベース71の内側の面であるベース表面71aにモザイク状に配設された複数の平面状の振動子72とから構成される。各振動子72には、ベース表面71aに形成された図示しない薄膜配線等により電力が供給される。
【0006】
超音波装置70において、一つ一つの振動子72は平面であるが、振動子72全体としては、凹面状のベース表面71aに配設されているため、上述した超音波振動子面61dと同等の凹面状の超音波振動子面を有する振動子群を構成する。振動子群、すなわちすべての振動子72に交流電圧を印加すると、各振動子72は、厚さ方向に伸縮運動を繰り返して振動し、それぞれベース71に接する側の面と反対側の面(振動子面)からこの面に対して垂直方向に超音波を放射する。上述したように振動子群は、凹面状に湾曲した構造を有するため、各振動子72の振動子面に対する垂線がほぼ一点で交わる。したがって、各振動子72から放射された超音波は、ほぼ一点に集束されることになる。この超音波が集束された焦点位置では、高いエネルギー密度を得ることができる。
【0007】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【0008】
【非特許文献1】
実吉純一、他監修、「超音波技術便覧(新訂版)」、日刊工業新聞社、p.839−844,1882−1884
【非特許文献2】
島川正憲、「超音工学−理論と実際−」、工業調査会、p.57,68−69,523−524
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波装置では、超音波振動子面または振動子群の凹面形状の曲率半径が固定されているため、高いエネルギー密度が得られる焦点位置は、一箇所に限定されていた。すなわち、超音波振動子面から「ある特定の距離」だけ離れた固定の焦点位置だけしか、高いエネルギー密度の超音波を得ることができないという問題点があった。
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、高いエネルギー密度の超音波が得られる位置を任意に変化させることができる超音波装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述したような課題を解決するために、本発明にかかる超音波装置は、可撓性を有する板状のベースと、このベースの一の面に配設され、超音波を放射する複数の振動子と、ベースを嵌装する開口を有するガイドとを備えたことを特徴とする。
【0011】
上記超音波装置において、ガイドは、軸線方向に沿って内径が変化する筒状に形成され、ベースは、ガイドの内面を摺動可能に配設されるようにしてもよい。
また、上記超音波装置において、ベースは、ガイドに嵌装されて、一の面が凹面を形成するようにしてもよい。
また、上記超音波装置において、中心から放射状に延びる腕を有し、振動子は、腕に配設されるようにしてもよい。
また、上記超音波装置において、一端がベースの他の面に固着され、側面にネジ山が形成された心棒をさらに備え、ガイドは、心棒のネジ山に螺合する螺着部を有するようにしてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の超音波装置の実施の形態について、詳細に説明する。図1は、本実施の形態にかかる超音波装置の構成を示す模式図である。本実施の形態にかかる超音波装置1は、軸線方向に沿って内径が変化するガイド11と、このガイド11の内部に嵌装された可撓性を有するベース12と、このベース12の内側の面であるベース表面12aにモザイク状に配設された複数の平面状の振動子13とから構成される。
【0013】
ガイド11は、ベース12よりも剛性を有する材料から構成され、上面および底面が連通して開口し、略円錐台状の内面形状を有する。
ベース12は、例えば樹脂や金属等の可撓性を有する材料から構成され、ガイド11の内部をガイド11の中心軸方向(図1における矢印の方向)、すなわち超音波の放射方向に移動可能なように、ベース12のベース表面12aの反対側の面をガイド11の内面に摺接させて、ガイド11内部に嵌装される。ベース12は、ガイド11内部に嵌装されると、ガイド11から受ける外圧により撓み、ベース表面12a側が窪んだ凹面を形成する。ベース12は、ガイド11内部を移動すると、その移動位置によってガイド11の内径が変化するため、ガイド11から受ける外圧が変化する。ベース12は、可撓性を有するため、ガイド11から受ける外圧の変化に伴って、凹面の撓み具合、すなわち凹面の曲率半径が変化する。したがって、ベース12は、ガイド11内部の位置によって、凹面の曲率半径が変化することになる。
振動子13は、圧電体板を金属板で挟み込んだ公知の超音波振動子から構成される。このような振動子13は、ベース表面12aに形成された図示しない薄膜配線等に接続され、この薄膜配線を介して外部から電力の供給を受ける。
【0014】
次に、本実施の形態にかかる超音波装置1の動作について説明する。
各振動子13に対して交流電圧を印加すると、それぞれの振動子13は、厚さ方向に伸縮運動を繰り返して振動し、それぞれベース12のベース表面12aと接する側の面と反対側の面(振動子面)からこの面に対して垂直方向に超音波を放射する。各々の振動子13から放射された超音波は、ベース12のベース表面12a側が凹面形状を有するため、ほぼ一点に集束される。したがって、超音波が集束された焦点位置では、高いエネルギー密度の超音波が得ることができる。
【0015】
ここで、ベース12を、ガイド11の内部の図1に示すaの方向に少し移動させたとする。すると、ガイド11の内径が小さくなるので、ガイド11からベース12に加わる外圧が大きくなり、ベース12の凹面形状の曲率半径が小さくなる。ベース12の凹面形状の曲率半径が小さくなると、ベース12のベース表面12aに配設された振動子13が傾く、すなわちガイド11の中心軸と各振動子13の超音波の放射方向の延長線とで形成される鋭角の角度が大きくなる。このため、超音波装置1から放射される超音波の焦点位置は、ベース12を移動させる前よりベース12側に近づくことになる。
【0016】
一方、ベース12を、ガイド11の内部の図1に示すaの方向と反対方向に少し移動させたとする。すると、ガイド11の内径が大きくなるので、ガイド11からベース12に加わる外圧が小さくなり、ベース12の凹面形状の曲率半径が大きくなる。ベース12の凹面形状の曲率半径が大きくなると、ベース12の表面に配設された振動子13が傾く、すなわちガイド11の中心軸と各振動子13の超音波の放射方向の延長線とで形成される鋭角の角度が小さくなる。このため、超音波装置1から放射される超音波の焦点位置は、ベース12を移動させる前よりベース12側から遠ざかることになる。
【0017】
図2は、ガイド11内部におけるベース12のa方向への移動量と、ベース12から高エネルギー密度の超音波が得られる焦点位置までの距離との関係を模式的に示したグラフである。上述したように超音波装置1は、ベース12の位置をa方向に移動させると(a方向への移動量:大)、ベース12の凹面形状の曲率半径が小さくなるので、ベース12から焦点位置までの距離を短くすることができる。また、ベース12の位置をa方向とは反対方向に移動させると(a方向への移動量:小)、ベース12の凹面形状の曲率半径が大きくなるので、ベース12から焦点位置までの距離を長くすることができる。
このように、本実施の形態によれば、ガイド11内におけるベース12の位置を変えて、ベース12に加わる外圧を変化させることにより、超音波が集束する焦点位置を可逆的かつ任意に変化させることができる。
なお、ベース12を移動させる方法は、手動または自動を問わず、適宜自由に設定することができる。
【0018】
なお、本実施の形態において、ベース12の形状は、断面略U字状の半球の形状に限定されず、例えば平面によって組み合わされた形状など、表面に配置された複数の振動子13から放射された超音波が進行方向のある位置で焦点を結び、その焦点位置を可逆的かつ任意に変化させるために、超音波の放射角度を変化させることが可能な構造であるならば、適宜自由に設定することができる。
【0019】
次に、本発明の他の実施の形態にかかる超音波装置について、図3〜5を参照して説明する。図3は、超音波装置の斜視図、図4は、超音波装置の平面図、図5(a)は、超音波装置の断面図、(b)は、心棒21を回転させたときの超音波装置の断面図である。
超音波装置20は、円柱の形状を有する心棒21と、軸線方向に沿って内径が変化し、心棒21に螺着するガイド22と、平面視略十字の形状を有し、中央部23aが心棒21の一端に固着され、中央部23aから放射状に延びる腕23bがガイド22に圧接するベース23と、このベース23のそれぞれの腕23bに配設された振動子24とから構成される。
【0020】
心棒21は、図5において一点鎖線で示す軸線21aを有する円柱の形状を有し、外周にはガイド22の螺着部22bと螺合するためのネジ山が切ってある。
【0021】
ガイド22は、ベース23よりも剛性を有する材料から構成され、上面および底面が開口した略円錐台状の内面形状を有する基部22aと、この基部22aの上面側の端部から延在する円筒状の螺着部22bとから構成される。螺着部22bの内側にはネジ山が形成されており、このネジ山が心棒21の外周に形成されたネジ山と螺合することにより、ガイド22は心棒21に螺着する。このとき、ガイド22の中心軸は、心棒21の軸線21aとほぼ一致する。基部22aの内面または底面側の縁部22cは、ベース23の各腕23bと当接または圧接する。
【0022】
ベース23は、例えば樹脂や金属等の可撓性を有する材料から構成され、中央部23aと、この中央部23aの中心から放射状に延びた矩形の腕23bとから構成される。なお、本実施の形態において、腕23bは4つ形成されているが、腕23bが中央部23aの中心から放射状に延びるのであれば、腕23bの数は4つに限定されず、適宜自由に設定することができる。中央部23aは、心棒21のガイド22の縁部22cに近接した側の端部21bに固着される。このようなベース23は、腕23bのベース表面23cの反対側の面(裏面)をガイド22の内面または底面側の縁部22cに摺接させて、ガイド22内部に嵌装される。
【0023】
振動子24は、圧電体板を金属板で挟み込んだ公知の超音波振動子から構成され、ベース23の腕23bのベース表面23cに配設される。このような振動子24は、図示しないリード線等に接続され、このリード線を介して外部から電力の供給を受ける。
【0024】
次に、超音波装置20の動作について説明する。
各振動子24に対して交流電圧を印加すると、それぞれの振動子24は、厚さ方向に伸縮運動を繰り返して振動し、それぞれベース23に接する側の面と反対側の面(振動子面)からこの面に対して垂直方向に超音波を放射する。
【0025】
通常、超音波装置20は、図5(a)に示すように、心棒21の端部21bとガイド22の縁部22cとが同一平面上にあり、ベース23の腕23bが心棒21の軸線に対して垂直、すなわちベース23が平面状に広がった状態に配設されている。したがって、各振動子24から放射される超音波は、特に集束することなく、心棒21の軸線と並行に伝搬する。
【0026】
一方、ベース23を固定した状態で心棒21を図5(b)に示すように所定の方向(正方向)に回転させると、心棒21とガイド22の螺着部22bに形成されたネジ山が作用し、心棒21が図3におけるa方向、すなわち心棒21の端部21bがガイド22の縁部22cから遠ざかる方向に移動する。すると、ガイド22の縁部22cがベース23の腕23bの裏面を押圧するので、腕23bは、腕23bのベース表面23c側、すなわち心棒21の軸線21a側に傾く。これに伴って各振動子24も心棒21の軸線21a側に傾くので、各振動子24から放射される超音波は、所定の位置で集束することになる。
【0027】
ここで、心棒21を正方向にさらに回転させると、ベース23に加わる外圧がさらに大きくなるため、ベース23の腕23bは、さらに心棒21の軸線21a側に傾く。したがって、各振動子24から放射される超音波の焦点位置は、心棒21の端部21bに近づくことになる。
一方、心棒21sを逆方向に回転させると、ベース23に加わる外圧が小さくなるため、ベース23の腕23bは、心棒21の軸線21aに対して垂直方向に傾く、すなわちベース23が平面状に広がった状態に戻っていく。したがって、各振動子24から放射される超音波の焦点位置は、心棒21の端部21bから遠ざかることになる。
【0028】
上述したように本実施の形態によれば、心棒21を回転させてガイド22からベース23に加わる外圧を変化させ、振動子24の傾き具合を変化させることにより、超音波が集束する焦点位置を可逆的かつ任意に変化させることができる。
また、心棒21を設けることにより、ガイド22からベース23に加わる外圧を微調整することができるので、超音波が集束する焦点位置も微調整が可能になる。
【0029】
次に、本実施の形態にかかる超音波装置の有用な使用例について説明する。例えば、送信側の超音波装置から受信側の超音波装置に向かう方向はわかっているものの、受信側の超音波装置までの距離が不明あるいは一定ではない場合を想定する。このような場合、本実施の形態にかかる超音波装置を送信側の超音波装置に用い、受信側の超音波装置に向けて超音波を送信しながら、超音波のエネルギー密度が高くなる焦点位置を僅かずつ変化させる。すると、焦点位置が受信側の超音波装置までの距離とほぼ一致したときに、受信側の超音波装置が受ける超音波のエネルギー密度(音圧)が最大となり、このときのエネルギー密度が受信側の超音波装置が超音波を受信したと判断できる閾値を超えていれば、送信側の超音波装置から受信側の超音波装置に超音波を伝達できたことになる。このように、本実施の形態にかかる超音波装置は、対象物までの距離が不明あるいは一定でない場合にとても有効である。
【0030】
次に、上述したような超音波の伝達が短時間で完了する場合ではなく、長時間に亘っての連続的な超音波の伝達が必要な場合について説明する。この場合、まず送信側の超音波装置は、上述した超音波の伝達が短時間の場合と同様に、受信側の超音波装置に向けて超音波を送信しながら、超音波のエネルギー密度が高くなる焦点位置を僅かずつ変化させる。受信側の超音波装置は、送信側の超音波装置から受信した超音波のエネルギー密度が閾値を超えたときに、所定の信号を送信側の超音波装置に送信する。送信側の超音波装置は、受信側の超音波装置から所定の信号を受信すると、焦点位置を所定の信号を受信したときの焦点位置に固定し、この焦点位置で超音波を送信し続ける。このようにすることにより、本実施の形態にかかる超音波装置は、長時間に亘って連続的に超音波を伝達することができる。
また、送信側の超音波装置の焦点位置を遠→近→遠→近と可逆的に数サイクル程度掃引しながら超音波を連続的あるいは断続的に送信し続け、所定の信号を受信した範囲での中間位置に焦点位置を固定するようにしてもよい。このようにしても、本実施の形態にかかる超音波装置は、より効率的な超音波の伝達が可能になる。
さらに、受信側の超音波装置が送信する所定の信号の強度を、受信側の超音波装置が受信した超音波のエネルギー密度に比例するように設定し、所定の信号の強度が最大となる位置に送信側の超音波装置の焦点位置を固定するようにしてもよい。このようにしても、本実施の形態にかかる超音波装置は、効率的な超音波の伝達が可能となる。
【0031】
なお、上述した使用例は、図1を参照して説明した実施の形態にも適用できることは言うまでもない。
【0032】
また、上述したいずれの実施の形態にも、超音波の指向性を調節するためのホーン(共振子)等を、超音波装置の振動子の振動子面側に配設してもよい。
【0033】
また、本発明の超音波装置は、超音波を送信する場合に限定されず、超音波を受信する場合に適用できる。この場合、本発明の超音波装置は、ガイド内部でのベースの位置を変化させて、受信する超音波の進行方向に対して振動子の振動子面が垂直に位置するように振動子の傾きを変化させることにより、効果的に超音波を受信することができる。
【0034】
また、本発明の超音波装置は、少なくとも3個以上の振動子を有する立体的(3次元的)な構造に限定されず、2次元的な構造にしてもよい。例えば、円弧状に振動子を配設して、進行方向のある位置で超音波が焦点を結ぶ2次元的な構造にすることもできる。この場合、振動子は2個以上配設されることになる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ベースをガイドの中心軸方向に移動させると、ベースの移動位置によってガイドの内径が変化し、この内径の変化に伴ってベースがガイドから受ける外圧も変化し、この外圧の変化によってベースの撓み具合が変わり、振動子の傾き具合が変化し、振動子から放射される超音波が集束する位置が変化するので、高いエネルギー密度の超音波が得られる位置を可逆的かつ任意に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 超音波装置の構成を示す模式図である。
【図2】 ガイド11におけるベース12のa方向への移動量と、ベース12から高エネルギー密度の超音波が得られる焦点位置までの距離との関係を模式的に示すグラフである。
【図3】 超音波装置の斜視図である。
【図4】 超音波装置の平面図である。
【図5】 (a)超音波装置の断面図、(b)心棒21を回転させたときの超音波装置の断面図である。
【図6】 従来の超音波装置の構造を示す模式図である。
【図7】 従来の超音波装置の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
1…超音波装置、11…ガイド、12…ベース、12a…ベース表面、13…振動子、20…超音波装置、21…心棒、21a…軸線、21b…端部、22…ガイド、22a…基部、22b…接続部、22c…縁部、23…ベース、23a…中央部、23b…腕、23c…ベース表面、24…振動子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic device that transmits and receives ultrasonic waves, and more particularly to an ultrasonic device that can efficiently transmit energy.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an ultrasonic device that transmits and receives ultrasonic waves, in order to increase the energy density of ultrasonic waves to be transmitted, the ultrasonic transducer surface that emits ultrasonic waves is curved in a concave shape with respect to the ultrasonic radiation direction. Structure is used.
[0003]
FIG. 6 shows an example of a conventional ultrasonic apparatus. The
[0004]
In such an
[0005]
FIG. 7 shows another example of a conventional ultrasonic apparatus. The
[0006]
In the
[0007]
The applicant has not yet found prior art documents related to the present invention by the time of filing other than the prior art documents specified by the prior art document information described in this specification.
[0008]
[Non-Patent Document 1]
Junichi Miyoshi, supervised by others, "Ultrasonic Technology Handbook (new edition)", Nikkan Kogyo Shimbun, p. 839-844, 1882-1884
[Non-Patent Document 2]
Masanori Shimakawa, “Supersonic Engineering: Theory and Practice”, Industrial Research Committee, p. 57, 68-69, 523-524
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ultrasonic apparatus, since the curvature radius of the concave shape of the ultrasonic transducer surface or the transducer group is fixed, the focal position where a high energy density can be obtained is limited to one place. That is, there is a problem that ultrasonic waves having a high energy density can be obtained only at a fixed focal position separated from the ultrasonic transducer surface by a “certain distance”.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic apparatus capable of arbitrarily changing a position where an ultrasonic wave having a high energy density is obtained.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an ultrasonic device according to the present invention includes a flexible plate-like base and a plurality of vibrations disposed on one surface of the base and emitting ultrasonic waves. A child and a guide having an opening for fitting the base are provided.
[0011]
In the above ultrasonic apparatus, the guide may be formed in a cylindrical shape whose inner diameter changes along the axial direction, and the base may be slidably disposed on the inner surface of the guide.
In the ultrasonic apparatus, the base may be fitted to the guide so that one surface forms a concave surface.
The ultrasonic apparatus may have an arm extending radially from the center, and the vibrator may be disposed on the arm.
The ultrasonic apparatus may further include a mandrel having one end fixed to the other surface of the base and having a thread formed on the side surface, and the guide has a threaded portion that is screwed into the thread of the mandrel. May be.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the ultrasonic device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an ultrasonic apparatus according to the present embodiment. The
[0013]
The
The
The
[0014]
Next, the operation of the
When an AC voltage is applied to each
[0015]
Here, it is assumed that the
[0016]
On the other hand, it is assumed that the
[0017]
FIG. 2 is a graph schematically showing the relationship between the amount of movement of the base 12 in the direction a in the
As described above, according to the present embodiment, the position of the base 12 in the
In addition, the method of moving the base 12 can be arbitrarily set freely regardless of whether it is manual or automatic.
[0018]
In the present embodiment, the shape of the
[0019]
Next, an ultrasonic apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 is a perspective view of the ultrasonic device, FIG. 4 is a plan view of the ultrasonic device, FIG. 5A is a cross-sectional view of the ultrasonic device, and FIG. 3B is an ultrasonic wave when the
The
[0020]
The
[0021]
The guide 22 is made of a material that is more rigid than the base 23, and has a
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
Next, the operation of the
When an AC voltage is applied to each
[0025]
Normally, as shown in FIG. 5A, the
[0026]
On the other hand, when the
[0027]
Here, when the
On the other hand, when the mandrel 21s is rotated in the opposite direction, the external pressure applied to the
[0028]
As described above, according to this embodiment, the
Further, by providing the
[0029]
Next, a useful usage example of the ultrasonic apparatus according to the present embodiment will be described. For example, it is assumed that the direction from the transmitting-side ultrasound apparatus to the receiving-side ultrasound apparatus is known, but the distance to the receiving-side ultrasound apparatus is unknown or not constant. In such a case, the ultrasonic device according to the present embodiment is used for the transmission-side ultrasonic device, and the ultrasonic energy density is increased while transmitting the ultrasonic wave toward the reception-side ultrasonic device. Is gradually changed. Then, when the focal position is almost the same as the distance to the receiving-side ultrasonic device, the ultrasonic energy density (sound pressure) received by the receiving-side ultrasonic device is maximized, and the energy density at this time is the receiving-side energy density. If it exceeds the threshold value at which it can be determined that the ultrasonic device has received the ultrasonic wave, it means that the ultrasonic wave has been transmitted from the ultrasonic device on the transmission side to the ultrasonic device on the reception side. As described above, the ultrasonic apparatus according to the present embodiment is very effective when the distance to the object is unknown or not constant.
[0030]
Next, a case where the transmission of ultrasonic waves over a long period of time is required, not the case where the transmission of ultrasonic waves as described above is completed in a short time, will be described. In this case, first, the transmission-side ultrasonic device transmits ultrasonic waves toward the reception-side ultrasonic device, and the ultrasonic energy density is high, as in the case where the ultrasonic transmission described above is short. The focal position is gradually changed. The reception-side ultrasonic device transmits a predetermined signal to the transmission-side ultrasonic device when the energy density of the ultrasonic wave received from the transmission-side ultrasonic device exceeds a threshold value. When receiving the predetermined signal from the receiving-side ultrasonic apparatus, the transmitting-side ultrasonic apparatus fixes the focal position to the focal position when the predetermined signal is received, and continues to transmit ultrasonic waves at this focal position. By doing in this way, the ultrasonic device concerning this embodiment can transmit an ultrasonic wave continuously over a long time.
In addition, it continuously transmits ultrasonic waves continuously or intermittently while sweeping the focal position of the ultrasonic device on the transmitting side reversibly for several cycles from far to near to far to near, and within a range where a predetermined signal is received. The focal position may be fixed at an intermediate position. Even in this case, the ultrasonic apparatus according to the present embodiment can transmit ultrasonic waves more efficiently.
Further, the intensity of the predetermined signal transmitted by the receiving-side ultrasonic device is set to be proportional to the energy density of the ultrasonic wave received by the receiving-side ultrasonic device, and the position where the intensity of the predetermined signal is maximum Alternatively, the focal position of the ultrasonic device on the transmission side may be fixed. Even in this case, the ultrasonic apparatus according to the present embodiment can efficiently transmit ultrasonic waves.
[0031]
Needless to say, the use example described above can also be applied to the embodiment described with reference to FIG.
[0032]
In any of the above-described embodiments, a horn (resonator) or the like for adjusting the directivity of the ultrasonic wave may be disposed on the vibrator surface side of the vibrator of the ultrasonic device.
[0033]
Moreover, the ultrasonic device of the present invention is not limited to the case of transmitting ultrasonic waves, and can be applied to the case of receiving ultrasonic waves. In this case, the ultrasonic device of the present invention changes the position of the base inside the guide, and tilts the transducer so that the transducer surface of the transducer is positioned perpendicular to the traveling direction of the received ultrasound. By changing, ultrasonic waves can be received effectively.
[0034]
Further, the ultrasonic apparatus of the present invention is not limited to a three-dimensional (three-dimensional) structure having at least three or more transducers, and may have a two-dimensional structure. For example, a two-dimensional structure in which the ultrasonic wave is focused at a certain position in the traveling direction by arranging vibrators in an arc shape can be used. In this case, two or more vibrators are provided.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the base is moved in the direction of the central axis of the guide, the inner diameter of the guide changes depending on the movement position of the base, and the external pressure that the base receives from the guide also changes with the change of the inner diameter. However, due to this change in external pressure, the deflection of the base changes, the tilt of the vibrator changes, and the position where the ultrasonic waves radiated from the vibrator converge changes, so that ultrasonic waves with high energy density can be obtained. Can be reversibly and arbitrarily changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ultrasonic apparatus.
FIG. 2 is a graph schematically showing a relationship between a movement amount of a base 12 in a direction in a
FIG. 3 is a perspective view of an ultrasonic device.
FIG. 4 is a plan view of the ultrasonic apparatus.
5A is a cross-sectional view of an ultrasonic device, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the ultrasonic device when a
FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of a conventional ultrasonic device.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the structure of a conventional ultrasonic device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
このベースの一の面に配設され、超音波を放射する複数の振動子と、
前記ベースを嵌装する開口を有するガイドと
を備え、
前記ガイドは、筒状の形状を有し、かつ、この筒状形状の軸線方向に沿って内径が変化するように形成され、
前記ベースは、当該ベースの中心から放射状に延在された腕を有するとともに、前記一の面と反対側の他の面が前記ガイドと接触し、前記ガイドの内面を摺動可能に配設され、前記ガイドに嵌装されて前記一の面が凹面を形成し、
前記振動子は、前記腕に配設される
ことを特徴とする超音波装置。A plate-like base having flexibility;
A plurality of vibrators disposed on one surface of the base and emitting ultrasonic waves;
A guide having an opening for fitting the base,
The guide has a cylindrical shape, and is formed such that the inner diameter changes along the axial direction of the cylindrical shape ,
The base has arms extending radially from the center of the base, and the other surface opposite to the one surface is in contact with the guide, and is slidably disposed on the inner surface of the guide. the fitted has been pre SL one side to the guide forms a concave surface,
The ultrasonic device, wherein the vibrator is disposed on the arm.
一端が前記ベースの前記他の面に固着され、側面にネジ山が形成された心棒をさらに備え、
前記ガイドは、前記心棒のネジ山に螺合する螺着部を有する
ことを特徴とする超音波装置。The ultrasonic device according to claim 1,
One end is fixed to the other surface of the base, further comprising a mandrel threaded is formed on a side surface,
The ultrasonic device according to claim 1, wherein the guide has a screwing portion that is screwed into a screw thread of the mandrel.
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