JPH02159266A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JPH02159266A JPH02159266A JP63315422A JP31542288A JPH02159266A JP H02159266 A JPH02159266 A JP H02159266A JP 63315422 A JP63315422 A JP 63315422A JP 31542288 A JP31542288 A JP 31542288A JP H02159266 A JPH02159266 A JP H02159266A
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- Japan
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods 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
- B06B1/0622—Methods 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
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/32—Sound-focusing or directing, e.g. scanning characterised by the shape of the source
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (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。
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、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。
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（ａ）
、（ｂ）に示すように超音波振動子６１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６３を存して同心円状に配置
されたリング状振動子素子５２Ｂ、５２０．５２Ｄ、５
２ｇ、・・・とからなる計Ｎ個の振動子素子群により構
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６２Ａ。
、（ｂ）に示すように超音波振動子６１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６３を存して同心円状に配置
されたリング状振動子素子５２Ｂ、５２０．５２Ｄ、５
２ｇ、・・・とからなる計Ｎ個の振動子素子群により構
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６２Ａ。
５２Ｂ、・・・群の超音波送受面６４が曲率半径ｒの凹
面状になるように形成されたものがある。この構成につ
いては例えば、日本音響学会誌３２巻６号（１９７６）
Ｐ、３５５〜３６１、「自動合焦振動子の指向特性の解
析」（上田光宏、村山光−１佐藤拓宋著）に記載されて
いる。
面状になるように形成されたものがある。この構成につ
いては例えば、日本音響学会誌３２巻６号（１９７６）
Ｐ、３５５〜３６１、「自動合焦振動子の指向特性の解
析」（上田光宏、村山光−１佐藤拓宋著）に記載されて
いる。
発明が解決しようとする課題
しかし、上記従来の超音波探触子における超音波探触子
５１のように超音波送受面６４が同一の曲率半径で球面
状に凹入した場合には、後述するシミーレーション結果
からも明らかなように超音波ビームの近距離のフォーカ
スのかかり具合については比較的良好であるが、遠距離
のフォーカスのかかり具合に劣り、超音波ビームの収束
可能領域が狭いという課題があった。
５１のように超音波送受面６４が同一の曲率半径で球面
状に凹入した場合には、後述するシミーレーション結果
からも明らかなように超音波ビームの近距離のフォーカ
スのかかり具合については比較的良好であるが、遠距離
のフォーカスのかかり具合に劣り、超音波ビームの収束
可能領域が狭いという課題があった。
本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、超音波振動子数の分割数を増やすことなく、超
音波ビームの近距離と遠距離のいずれにおいてもフォー
カスのかかり具合を向上させることができ、したがって
、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。
であり、超音波振動子数の分割数を増やすことなく、超
音波ビームの近距離と遠距離のいずれにおいてもフォー
カスのかかり具合を向上させることができ、したがって
、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
状の振動子素子とから構成され、中心側の振動子素子か
ら最外側の振動子素子に至るに従い曲率半径が次第に大
きくなるように設定され、超音波送受面が非球面状に凹
入されたものである。
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
状の振動子素子とから構成され、中心側の振動子素子か
ら最外側の振動子素子に至るに従い曲率半径が次第に大
きくなるように設定され、超音波送受面が非球面状に凹
入されたものである。
作用
本発明は、上記の構成により次のような作用を有する。
すなわち、グイナミノクアパチャを行い、近距離のフォ
ーカスのために内側の振動子だけを使用した場合、外側
の振動子素子に与えられている構造的フォーカスは関与
せず、内側の振動子素子の構造的フォーカスのみが働き
、これを近距離に設定しておけば、その近傍では当然良
くフォーカスされる。これとは逆に、遠距離のフォーカ
スのために全振動子素子を使用した場合、外側の振動子
素子の構造的フォーカスを遠距離に設定していると、内
側の振動子素子の構造的フォーカスを遠距離に設定して
いても、これは口径が小さいもので、このフォーカス点
からさらに遠い点でも、それほど位相的にはデフォーカ
スとはなっておらず、この信号は外側の遠距離に構造的
にフォーカスのかかった振動子素子からの信号にそれほ
ど悪影響を与えることはなく、遠距離でもフォーカスは
かかり得る。
ーカスのために内側の振動子だけを使用した場合、外側
の振動子素子に与えられている構造的フォーカスは関与
せず、内側の振動子素子の構造的フォーカスのみが働き
、これを近距離に設定しておけば、その近傍では当然良
くフォーカスされる。これとは逆に、遠距離のフォーカ
スのために全振動子素子を使用した場合、外側の振動子
素子の構造的フォーカスを遠距離に設定していると、内
側の振動子素子の構造的フォーカスを遠距離に設定して
いても、これは口径が小さいもので、このフォーカス点
からさらに遠い点でも、それほど位相的にはデフォーカ
スとはなっておらず、この信号は外側の遠距離に構造的
にフォーカスのかかった振動子素子からの信号にそれほ
ど悪影響を与えることはなく、遠距離でもフォーカスは
かかり得る。
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。
する。
第１図（ａ）、（ｂ）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し、同図（ａ）は平
面図、同図（ｂ）は断面図である。
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）は断面図である。
本実施例においては、６分割型を示す。第１図（、）、
（ｂ）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２Ｂ、２０゜２Ｄ、２ｇ、２Ｆとから
構成されている。各振動子素子２八〜２Ｆの面積はほぼ
等しく設定され、中心側の円板状の振動子素子２人から
最外側のリング状の振動子素子２Ｆに至るに従い、曲率
半径ｒ ａ ＝ ｒ ｆが次第に大きく、すなわち収束
点（構造的フォーカス点）が次第に遠距離となるように
設定され、超音波送受面４が非球面状に凹入されている
。この超音波振動子１は液体中で軸心方向（超音波送受
方向）とほぼ直交方向に機械的に移動される。
（ｂ）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２Ｂ、２０゜２Ｄ、２ｇ、２Ｆとから
構成されている。各振動子素子２八〜２Ｆの面積はほぼ
等しく設定され、中心側の円板状の振動子素子２人から
最外側のリング状の振動子素子２Ｆに至るに従い、曲率
半径ｒ ａ ＝ ｒ ｆが次第に大きく、すなわち収束
点（構造的フォーカス点）が次第に遠距離となるように
設定され、超音波送受面４が非球面状に凹入されている
。この超音波振動子１は液体中で軸心方向（超音波送受
方向）とほぼ直交方向に機械的に移動される。
上記超音波振動子１のサイズの一例を下表のように設定
した（但し、各ギャップを０．２顛とした）。
した（但し、各ギャップを０．２顛とした）。
上記のように本発明の実施例では、レンズ材料は用いず
に超音波送受面４を凹形にしてフォーカスさせるように
している。
に超音波送受面４を凹形にしてフォーカスさせるように
している。
上記本実施例を用いて受信時のダイナミックフォーカス
の様子を計算機シミ＝レーションによって示すと共に、
本発明の実施例と振動子素子２八〜２Ｆが同じサイズで
、その超音波送受面４が平面の比較例Ｉおよび本発明実
施例と振動子素子２Ａ、〜２Ｆが同じサイズで、超音波
送受面４の曲率半径（構造的フォーカス点）を５０１翼
に設定した比較例■（従来例）による受信時のダイナミ
ックフォーカスの様子を計算機シミーレージコンによっ
て示す。いずれも、受信エコーは中心周波数３．５ＭＨ
ｚ、パルス長３λ（λは中心周波数の波長）、パルスの
包路線の形はｈａｌｆ−ｓｉｎｅ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。
の様子を計算機シミ＝レーションによって示すと共に、
本発明の実施例と振動子素子２八〜２Ｆが同じサイズで
、その超音波送受面４が平面の比較例Ｉおよび本発明実
施例と振動子素子２Ａ、〜２Ｆが同じサイズで、超音波
送受面４の曲率半径（構造的フォーカス点）を５０１翼
に設定した比較例■（従来例）による受信時のダイナミ
ックフォーカスの様子を計算機シミーレージコンによっ
て示す。いずれも、受信エコーは中心周波数３．５ＭＨ
ｚ、パルス長３λ（λは中心周波数の波長）、パルスの
包路線の形はｈａｌｆ−ｓｉｎｅ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。
まず、超音波送受面が平面、すなわち無限遠点にフォー
カスがかかつている比較例■のダイナミックフォーカス
の様子を第４図に示す。これからも明らかなように被検
領域（深さ）が６０ｎ〜７０１１１１の部分では、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）の観点からダイナ
ミックアパチャを働かせ、内側の円板状の振動子素子２
人とその外側のリング状の振動子素子２Ｂだけを用いて
７０朋に電子フォーカスがかかるように遅延合成してい
るが、−２０ｄ Ｂラインの幅は大きく広がり、円板状
の振動子素子２ＡＬ、か用いていない０〜５０１にの被
検領域ではフォーカスは期待できないのがわかる。超音
波送受面が平面では上記のように近距離にフォーカスが
かからないので、超音波送受面を曲率半径５０１１ｍの
凹球面にした比較例Ｈのダイナミックフォーカスの様子
を第６図に示す。これからも明らかなように０〜７０Ｔ
ＩｔＮの被検領域のフォーカスのかかり具合は上記比較
例Ｉに比べて改善されるが、逆にこの構造的にかけられ
たフォーカス点から離れた１００ｍｘ以上の遠距離では
、電子的にフォーカスがかからない。一方、本発明実施
例による非球面でのダイナミックフォーカスの様子を第
２図に示す。これからも明らかなように近距離にダイナ
ミックフォーカスをかける時には、ダイナミックアパチ
ャによって近距離に曲率が設定されている内側の振動子
素子を用いているので、よくフォーカスされる。また、
遠距離にダイナミックフォーカスをかけるときには全振
動子素子２八〜２Ｆを用いるので、曲率が近距離に設定
されている振動子素子より遠距離に設定されている振動
子素子が多くなり、遠距離でもフォーカスがかかる。つ
まり、素子分割数を増やすことなく、全領域に渡ってダ
イナミックフォーカスがかかる。
カスがかかつている比較例■のダイナミックフォーカス
の様子を第４図に示す。これからも明らかなように被検
領域（深さ）が６０ｎ〜７０１１１１の部分では、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）の観点からダイナ
ミックアパチャを働かせ、内側の円板状の振動子素子２
人とその外側のリング状の振動子素子２Ｂだけを用いて
７０朋に電子フォーカスがかかるように遅延合成してい
るが、−２０ｄ Ｂラインの幅は大きく広がり、円板状
の振動子素子２ＡＬ、か用いていない０〜５０１にの被
検領域ではフォーカスは期待できないのがわかる。超音
波送受面が平面では上記のように近距離にフォーカスが
かからないので、超音波送受面を曲率半径５０１１ｍの
凹球面にした比較例Ｈのダイナミックフォーカスの様子
を第６図に示す。これからも明らかなように０〜７０Ｔ
ＩｔＮの被検領域のフォーカスのかかり具合は上記比較
例Ｉに比べて改善されるが、逆にこの構造的にかけられ
たフォーカス点から離れた１００ｍｘ以上の遠距離では
、電子的にフォーカスがかからない。一方、本発明実施
例による非球面でのダイナミックフォーカスの様子を第
２図に示す。これからも明らかなように近距離にダイナ
ミックフォーカスをかける時には、ダイナミックアパチ
ャによって近距離に曲率が設定されている内側の振動子
素子を用いているので、よくフォーカスされる。また、
遠距離にダイナミックフォーカスをかけるときには全振
動子素子２八〜２Ｆを用いるので、曲率が近距離に設定
されている振動子素子より遠距離に設定されている振動
子素子が多くなり、遠距離でもフォーカスがかかる。つ
まり、素子分割数を増やすことなく、全領域に渡ってダ
イナミックフォーカスがかかる。
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とから
構成され、中心側の振動子素子から最外側の振動子素子
に至るに従い曲率半径が次第に大きくなるように設定さ
れ、超音波送受面が非球面状に凹入されているので、ダ
イナミックアパチャを行い、近距離フォーカスのために
内側の振動子素子だけを使用した場合、内側の振動子素
子の構造的フォーカスのみが働き、その近傍では当然良
くフォーカスされる。これとは逆に、遠距離のフォーカ
スのために全振動子素子を使用した場合、内側の振動子
素子の構造的フォーカスを近距離に設定していても、こ
れは口径が小さいもので、このフォーカス点からさらに
遠い点でも、それほど位相的にはデフォーカスとはなっ
ておらず、この信号は外側の遠距離に構造的にフォーカ
スのかかった振動子素子からの信号にそれほど悪影響を
与えることはなく、遠距離でもフォーカスはかかり得る
。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。
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とから
構成され、中心側の振動子素子から最外側の振動子素子
に至るに従い曲率半径が次第に大きくなるように設定さ
れ、超音波送受面が非球面状に凹入されているので、ダ
イナミックアパチャを行い、近距離フォーカスのために
内側の振動子素子だけを使用した場合、内側の振動子素
子の構造的フォーカスのみが働き、その近傍では当然良
くフォーカスされる。これとは逆に、遠距離のフォーカ
スのために全振動子素子を使用した場合、内側の振動子
素子の構造的フォーカスを近距離に設定していても、こ
れは口径が小さいもので、このフォーカス点からさらに
遠い点でも、それほど位相的にはデフォーカスとはなっ
ておらず、この信号は外側の遠距離に構造的にフォーカ
スのかかった振動子素子からの信号にそれほど悪影響を
与えることはなく、遠距離でもフォーカスはかかり得る
。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。
第１図（ａ）、（ｂ）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し、同図（ａ）は平
面図、同図（ｂ）は断面図、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、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図は構造的にフ
ォーカスを無限遠にかけた比較例Ｉ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ーレーションの結果
を示す図、第６図は超音波送受面を球面状に形成して構
造的にフォーカスをかけた比較例■（従来例）の超音波
振動子を用いたダイナミックフォカスのシミニレ−ジョ
ンの結果を示す図である。 第 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・・・ギヤ
ツ ブ、 ４・・・超音波送受面。
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、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図は構造的にフ
ォーカスを無限遠にかけた比較例Ｉ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ーレーションの結果
を示す図、第６図は超音波送受面を球面状に形成して構
造的にフォーカスをかけた比較例■（従来例）の超音波
振動子を用いたダイナミックフォカスのシミニレ−ジョ
ンの結果を示す図である。 第 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・・・ギヤ
ツ ブ、 ４・・・超音波送受面。
Claims (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
の振動子素子とから構成され、中心側の振動子素子から
最外側の振動子素子に至るに従い曲率半径が次第に大き
くなるように設定され、超音波送受面が非球面状に凹入
された超音波探触子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63315422A JPH02159266A (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 超音波探触子 |
| EP19890122956 EP0373603B1 (en) | 1988-12-14 | 1989-12-12 | Ultrasonic probe |
| DE1989621571 DE68921571T2 (de) | 1988-12-14 | 1989-12-12 | Ultraschallsonde. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63315422A JPH02159266A (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02159266A true JPH02159266A (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=18065191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63315422A Pending JPH02159266A (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 超音波探触子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0373603B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02159266A (ja) |
| DE (1) | DE68921571T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05200029A (ja) * | 1992-01-30 | 1993-08-10 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
| WO1997029670A1 (en) * | 1996-02-17 | 1997-08-21 | Russell Duncan | A wash-basin insert |
| JP2002502622A (ja) * | 1998-02-03 | 2002-01-29 | ボストン・サイアンティフィック・リミテッド | 環状アレイ構造の超音波カテーテル |
| JP2011247840A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Hitachi Ltd | 超音波探傷センサおよび超音波探傷方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0731164B2 (ja) * | 1989-08-30 | 1995-04-10 | 日本碍子株式会社 | ボールの超音波探傷検査方法 |
| US6622562B2 (en) * | 2001-01-05 | 2003-09-23 | Bjorn A. J. Angelsen | Multi pre-focused annular array for high resolution ultrasound imaging |
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