JPH01259699A - 超音波変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波変換器に係り、特に変換器面が任意の
曲面である変換器、あるいは、二次元アレイ型もしくは
多重リング型などのように多素子から成る超音波変換器
に関するものである。

〔従来の技術〕

超音波顕微鏡、音波探傷装置などに用いられている音波
変換器は、従来、サファイヤまたは石英ガラス等で形成
されたレンズ部材の上面に酸化面Ｃ（ｌ（ＺｎＯ）′Ｎ
膜を形成したものが用いられている。この方法ではＺｎ
Ｏ膜をレンズ部材上部の平坦部に形成するため、作業が
容易である反面、レンズ部材内での音波の減衰、レンズ
部材界面での反射があり、感度を低下させると言う問題
がある。

これに代る方法としてレンズとなる凹面内部に上記Ｚｎ
Ｏ薄膜を形成する方法が「エレクトロニクス　レターズ
（Ｆ、　１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌ　ｅｔｔｅｒＳ）　
、第１２巻、第５９５頁」において論じられている。

一方、上記と同様な集束音波ビームを得るのに、多重リ
ング状の変換素子を有する超音波変換器を用いることが
できる。これによれば音波集束点の深度方向への移動も
可能となる。さらにこれを発展させると２次元アレイ状
に素子が配列した音音波変換器の個々の素子の送波信号
、もしくは受波信号の連成時間を制御することにより任
意方向。

任意深度に集束点を移動することができる。これらの音
波変換器で常に問題となるのが個々の素子の信号取出用
、及び信号印加用の信号線の配線方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は凹面変換器など、任意の形状の超音波変換器と
するのにも、また２次元アレイ型のように多数の変換素
子を有する超音波変換器とするのにも適した構成を提供
することを目的とする。

より具体的に言えば、従来の凹面音波変換器では、予め
変換器形状に合った所定の基板上に圧電薄膜を形成して
おり、種々の形状の変換器を得るためには、それぞれそ
の変換器に合った基板を用意しなければならなかった。

そこで、本発明では任意の形状の超音波変換器を容易に
形成できるようにする。さらに、２次元アレイ音波変換
器など、複数の独立に制御可能な変換素子を有する超音
波変換器を得るに当って１個々の素子への配線が容易に
行なえる構成を提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は、側面が絶縁体で被覆された柱状の導電
体、該導電体の一端面に形成された圧電薄膜、及び該圧
電薄膜の上に形成された電極膜を含む一位変換素子を有
し、この単位変換素子を複数束ねた構成にあるに のような一位変換素子の束により構成された超音波変換
器では、端面を所望の形状の型に沿ってそろえてから束
ねることにより所望の形状の変換器を得ることができる
。凹面変換器を例にとれば、個々の素子は段差をって配
列され、全体として凹面にそって圧電素子が配列する。

このように段差をもった配列であっても、従来のように
始めから凹面に沿った形状の圧電薄膜を形成したのとほ
ぼ同様な音波ビーム特性の超音波変換器を得ることがで
きる。しかも任意の形状の変換器を自由に形成すること
ができる。さらに上記の構成によれば、被覆された個々
の導電体は、圧電薄膜形成時の基板となるとともに、個
々の素子の信号配列として利用することができ、したが
って２次元アレイ状素子の配線を容易にすることができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図に本発明の一位変換素子の構成部材である柱状導
電体の形状の一例を示す。柱状導電体２の１よ 側面と絶縁部材３で被覆されている６またその形状は直
径Ｌｍｍ、長さ１０ｍｍ程度の円柱形である。

さらに、この部材の両端面は平坦に研磨されている。

第２図に示すように、このように形成された部材の一端
面にＺｎ○膜４を形成し、さらに上部電極５を取りつけ
ることによって単位変換器素子が完成する。すなわち、
柱状導電体２は下部電極として機能する。図中６は信号
線、Ｅは電源、Ｓはスイッチを示す。

第３図は、」−記の１−一位変換素子１を用いた２次元
アレイ変換器を示す。単位変換素７−１は縦横の２次元
アレイ状に配列され、接着剤を用いる等、適切な方法で
束ねて固定される。個々の上部電極同志は電気的に接続
され、共通信号線６−１が接続される。一方、個々の変
換素子の柱状導電体の下端面には個々の信号線が接続さ
れ、それぞれスイッチＳを介して駆動用電源Ｅに接続さ
れる。なお図においては変換器の駆動用配線のみ示した
が、個々の一位変換素子の受信信号は個々の信号線６−
２から取り出せることは言うまでもない。

上記実施例は、個々の単位変換素子の上部電極５を後か
ら共通接続するものであるが、単位変換素子を束ねてか
ら一体の上部電極を形成しても良い。

第４図は２次元アレイ変換器の別の実施例を示す。本実
施例では、単位変換素子１の上端近くを束ねてバンド部
材８で固定され、一方単位変換素子の残りの部分は互い
に分離され、個々の配線のために利用される。すなわち
柱状導を体８は電圧薄膜４を形成するための基板となる
とともに、個々の一位変換素子の信号線にもなる。

なお、これらの信号線のうち、単位変換器の束の中でリ
ング状に並ぶもの同志を共通に接続すれば、多重リング
型の音波変換器として用いることも可能である。いずれ
にしても、個々の変換素子からの複数の信号線の取り出
しが従来の多素子変換器に比べて極めて容易に行なえる
。

第５図は単位変換素子を複数用いた凹面変換器の例を示
す。第２図に示したような単位変換素子１は複数束ねら
れ、次に１１に示す球面体の表面に端部が全て接触する
よう位置がそろえられる。

この状態でバンド部材１により全体が固定され、もって
圧電簿膜４が形成された面は段差を有してはいるものの
全体として所定の凹面に沿った形状となる。次にこの素
子の末の後端面は平面に切断され、この面に金属１１ｔ
Ａ１０が形成される。一方凹面状の上端面にも金属膜９
が形成され、両面に信号線６−１．６−２がそれぞれ接
続される。このように、側面が被覆された柱状導電体の
一端に圧電素Ｔが形成された単位変換素子を任意の曲面
に沿ってそろえてから固定することにより、任意曲面を
実質的に有する音波変換器が容易に形成でき。

その配線も容易に行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上に述べた本発明によると、任意の形状の超音波変換
器がきわめて容易に形成できるとともに、多素子から成
る超音波変換器の信号線のとり出しも極めて容易に行な
うことができ、超音波顕ｔＬｅｆｔやその他の超音波装
置用の音波変換器として本発明は巾広く利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例に用いるｊｉｔ位変
換素子の傾斜図、及び断面図をそれぞれ示す。 第３図、第４図、第５図はそれぞれ本発明の実施例を示
す。 第７図 ’４２ｍ う賽１シｒ’ｔＪＩ　Ａ突に 茎、３部 に／　χｚＸＪ　　Ｘ４ｆ　　、￥。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．側面が電気的に絶縁された柱状の導電部材の一端面
   に圧電薄膜が形成されて成る複数の単位変換素子が、多
   数配列して束ねられ、さらに、該圧電薄膜上面に上部電
   極を形成したことを特徴とする超音波変換器。
2. ２．上記複数の単位変換素子の上端が所望の曲面に沿っ
   て配置されたことを特徴とする、請求項１の超音波変換
   器。
3. ３．上記複数の単位変換素子の他端部は、それぞれ信号
   用配線として用いられることを特徴とする、請求項１の
   超音波変換器。