JPH02156936A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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JPH02156936A
JPH02156936A JP63312227A JP31222788A JPH02156936A JP H02156936 A JPH02156936 A JP H02156936A JP 63312227 A JP63312227 A JP 63312227A JP 31222788 A JP31222788 A JP 31222788A JP H02156936 A JPH02156936 A JP H02156936A
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JP
Japan
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area
transducer
oscillator
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ultrasonic
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JP63312227A
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Hideyuki Tanaka
英行 田中
Takayoshi Saito
孝悦 斉藤
Ikuo Sakai
郁夫 坂井
Masami Kawabuchi
川淵 正己
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • B06B1/0625Annular array

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

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】 6産業上の利用分野 本発明は、Bモード画像を得るために、機械的に運動さ
せることのできる超音波振動子を有する超音波探触子に
関するものである。
従来の技術 従来、この種の超音波探触子においては、第3図Ca’
)、(b)に示すように超音波振動子51  は中心の
円板状の振動子素子52Aと、この円板状の振動子素子
52Aの外周にそれぞれギャップ53(第4図参照)を
存して同心円状に配置されたリング状の振動子素子52
B、 52C,52D、 52E、・・・とからなる計
N個の振動子素子群によシ構成され、送受する超音波を
構造的にフォーカスさせるため、振動子素子52A、 
52B、・・・群の超音波送受面54が曲率半径rの凹
面状になるように形成され、各振動子素子52A、 5
2B、 52C,52D、 52E、・・・がそれぞれ
ほぼ等面積になるように構成されたものがある。この構
成たついては例えば、日本音響学会誌32巻6号(19
76) P、 355〜361、「自動合焦振動子の指
向特性の解析」(上田先天、村田光しかし、従来の超音
波探触子における等分割型の超音波振動子51の構成で
は、後述するシミュレーション結果からも明らかなよう
に、よシ近い距離の超音波エコー信号を遅延合成によっ
て収束させたい場合、等面積に分割されている振動子素
子52A、52B、 52C,・・・の各面積を更に小
さくしなければならず、これは分割数Nを更に多くする
ことになシ、それに伴い、チャンネル数が増大し、電子
回路が複雑化、高級化し、また、最外側のリング状の振
動子素子52Nの幅が非常に細くなり、加工、製作が困
難になるなどの課題があった。
本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であシ、超音波振動子の分割数を増やすことなく、更に
近くの領域で超音波エコー信号を収束させることができ
、超音波ビームの収束可能領域を拡大することができる
ようにした超音波探触子を提供することを目的とするも
のである。
課題を解決するための手段 、上記目的を達成するため、本発明の技術的解決手段は
、超音波振動子が中心の円板状の振動子素子と、この円
板状の振動子素子の外周に同心円板状に配置されたリン
グ状の振動子素子の計N個から構成され、外側のn個(
N>n≧1)の各振動子素子の面積が各振動子素子間の
ギャップ面積程度の誤差の範囲でほぼ等しく設定され、
内側のN−0個の各振動子素子の面積が上記誤差の範囲
で上記外側のn個の振動子素子の面積のほぼ1/2に設
定されたものである。
作    用 本発明は、上記の構成によυ次のような作用を有する。
振動子素子群の内側数個が外側数個より小さい等面積と
なるように設定し、全体としてN個に分割しているので
、振動子素子群の中心の円板状の振動子素子においては
、従来の等面積でN分割した場合に得られる直径より小
さい直径を得ることができる。そして、近距離にフォー
カスをかける場合には、ビームバランス(ビームの太さ
を近距離から遠距離にかけてなるべく同じ太さになるよ
うにする)の観点から、グイナミソクアパテヤによって
内側数個の振動子素子しか用いていないため、外側の振
動子素子面積は従来の等面積でN分割した場合よシ大き
くなるが、近距離のフォーカスには影響を与えるおそれ
はなく、上記のように内側数個の振動子素子がより小さ
い面積になることにより、それらの1素子自身の有限の
大きさからくる干渉効果を減らし、よシ近距離まで電子
的にフォーカスをかけることができる。
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
第1図は本発明の一実施例における超音波探触子に用い
る超音波振動子を示す断面図である。
本実施例においては、8分割型を示す。第1図に示すよ
うに超音波振動子1は中心の円板状の振動子素子2人と
、この円板状の振動子素子2人の外周にそれぞれギャッ
プ3を存して同心円状に配置されたリング状の振動子素
子2812C,2D。
?E12F12G、2Hとから構成されている。超音波
送受面は必要に応じて超音波を構造的にフォーカスする
ために所望の半径で凹面状等に形成される。外側のリン
グ状の振動子素子2E、 2F、 2G。
2Hの面積は各振動子素子間のギャップ3の面積程度の
誤差の範囲でほぼ等しく設定され、内側の円板状とリン
グ状の振動子素子2A、 2B、 2C。
2Dは各振動子素子間のギャップ3の面積程度の誤差の
範囲で上記外側のリング状の振動子素子2E、2F、 
2G、 2Hの面積のほぼ1/2に設定されている。こ
の超音波振動子1は液体中で軸心と直交方向に機械的に
移動される。
上記のように内側4個の振動子素子2A〜2Dの分割面
積を外側4個の振動子素子2E〜2Hの分割面積の約半
分に設定した本発明実施例の8分割をの超音波偏動子1
と、比救例として振動子素子52A〜52Hをほぼ等面
積となるように設定した従来例の8分割型の超音波振動
子51の大きさを下表のように設定した。
以下余白 上記の表からも明らかなように本実施例における外側の
振動子素子2E〜2Hの幅は、従来例のそれよシむしろ
広くなっている。そして、本発明実施例と従来例の超音
波振動子1と51を用いた受信時のダイナミックフォー
カスの様子をそれぞれ計算機シミュレーションの結果と
して以下に示す。
いずれも、振動子1と51 は超音波送受面は平面、つ
まシ構造的フォーカスは無限遠に設定し、受信エコーは
中心周波数3.5 M)Iz 、パルス長3λ(λは中
心周波数の波長)、パルスの包絡線の形はhalf−s
ine型である。また、パルス伝搬の媒質中での非線形
効果は考慮していない。
第客図に従来例の等面積分割型の超音波振動子51によ
るシミュレーション結果を示す。これから明らかなよう
KO〜50 mmの被検領域で内側3個の振動子素子5
2A、 52B、 52Cを用いて50順にフォーカス
をかけているが、この領域の一20dBのビーム幅が太
く、フォーカスの度合が良くないのがわかる。つまりこ
の距離にフォーカスをかけるには、素子1個それ自身の
干渉効果が無視できない大きさであることがよくわかる
。一方、第2図に本発明実施例の超音波振動子1による
シミュレーション結果を示す。これから明らかなように
0〜50俳の被検領域で内側3個の振動子素子2A、 
2B、2c、を用いて5QmmKフォーカスをかけてい
るが、第5図に示す従来例に比べて一20cl13ライ
ンのフォーカスの度合が良くなっている。また、同じ3
素子でも口径が小さくなっているため、−10aE3 
 ラインまでのビーム幅は広がり、ビームバランスの点
から優れている。更に、130順以上の被検領域に対し
てフォーカスを150順に設定し、全振動子素子を用い
て遅延合成しているが、本発明実施例では、従来型より
幅のやや広い外側のリング状の振動子素子2E〜2Hを
用いてもこのような遠距離ではフォーカスの度合を一2
0dB  までのレベルでは下げるに至ってない。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、超音波振動子が中心
の円板状の振動子素子と、この円板状の振動子素子の外
周に同心円状に配置されたリング状の振動子素子の計N
個から構成され、外側のn個(N>n≧1)の各振動子
素子の面積が各振動子素子間のギャップ面積程度の誤差
の範囲でほぼ等しく設定され、内側のN −n個の各振
動子素子の面積が上記誤差の範囲で上記外側のn個の振
動子素子の面積のほぼ1/2に設定されておシ、近距離
にフォーカスをかける場合には、ダイナミックアパチャ
によって内側数個の振動子素子しか用いていないため、
外側の振動子素子面積は従来の等面積でN分割した場合
よシ大きくなるが、近距離のフォーカスには影響を与え
るおそれはなく、上記のように内側数個の振動子素子が
より小さい面積になることにより、それらの1素子自身
の有限の大きさからくる干渉効果を減らし、より近距離
まで電子的にフォーカスをかけることができる。
したがって、超音波振動子の分割数を増やすことなく、
超音波ビームの収束可能領域を拡大させることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明め一実施例における超音波探触子に用い
る超音波振動子を示す平面図、第2図は本発明実施例の
超音波振動子を用いたダイナミックフォーカスのシミュ
レーションの結果を示す図、第3図(a)、(b)は従
来の超音波探触子に用いる超音波振動子を示し、同図(
a)は平面図、同図(b)は断面図、第4図は従来例の
等面積8分割型の超音波振動子の詳細を示す平面図、第
5図は従来例の超音波振動子を用いたダイナミックフォ
ーカスのシミュレーションの結果を示す図である。 1・・・超音波振動子、2人・・・円板状の振動子素子
、2B〜2H・・・リング状の振動子素子、3・・・ギ
ャップ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 超音波振動子が中心の円板状の振動子素子と、この円板
    状の振動子素子の外周に同心円状に配置されたリング状
    の振動子素子の計N個から構成され、外側のn個(N>
    n≧1)の各振動子素子の面積が各振動子素子間のギャ
    ップ面積程度の誤差の範囲でほぼ等しく設定され、内側
    のN−n個の各振動子素子の面積が上記誤差の範囲で上
    記外側のn個の振動子素子の面積のほぼ1/2に設定さ
    れた超音波探触子。
JP63312227A 1988-12-09 1988-12-09 超音波探触子 Expired - Lifetime JPH0722578B2 (ja)

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US07/447,491 US4961176A (en) 1988-12-09 1989-12-07 Ultrasonic probe
DE68915712T DE68915712T2 (de) 1988-12-09 1989-12-11 Ultraschallsonde.
EP89122853A EP0372589B1 (en) 1988-12-09 1989-12-11 Ultrasonic probe

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