JPH03506108A

JPH03506108A - 少なくとも一列の超音波エレメントを含む超音波変換器

Info

Publication number: JPH03506108A
Application number: JP1507730A
Authority: JP
Inventors: デ・ラ・フォンテーニュ，マルセル・ローランド
Original assignee: ベー・ファウ・オプティシェ・インダストリー・“デ・オウデ・デルフト”
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1991-12-26
Also published as: EP0440655B1; DE68917149D1; WO1990000792A1; DE68917149T2; US5182485A; EP0440655A1; NL8801776A

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】少なくとも一列の超音波エレメントを含む超音波変換器本発明は、少なくとも一列の超音波エレメントを含む超音波変換器であって、連続的なエレメントの横断方向側縁が列の横方向中心軸線に関して斜めに延在する超音波変換器に関する。

以下「配列」と称す超音波エレメントの列を含むそのような超音波変換器は米国特許明細書第４．４２５，５２５号から知られている。そのような配列が超音波振動の助けによって検査のために、例えば医学検査のために使用される時、配列中のエレメントのそれぞれが主ローブおよび多数のサイドローブを有する圧カバターンを被駆動時に送出することか問題である。前記サイドローブは圧カバターンが配列の長手方向軸線、横方向軸線、に対して平行に検査されている時に現れるのみならず、それに対して垂直な方向、横断方向、へも現れる。前記サイドローブは主ローブに関して比較的高い強度を有し、配列の助けによって得られたローブエコー像の解釈をひどく阻害することがある。

既知の配列では、サブエレメントのそれぞれにダイヤモンドの形状を与えることが提案されており、エレメントのそれぞれの横断方向軸線に沿ってみてダイヤモンドの端は平らに切られている。このように成形されたエレメントでは配列の横方向中心軸線からその２つの長手方向側縁の方へみた各エレメントの幅がそのため徐々に減少しており、このようなエレメントの助けによって、サイドローブが明らかに抑制された圧カバターンが配列の横断方向に得られる。しかしながら、既知の配列の欠点は横方向にみた圧カバターンのサイドローブが全く抑制されないことである。超音波エレメントの配列では、そのようなサイドローブは隣接したエレメントのサイドコープの干渉を生じ、その結果として、所謂「格子ローブＪが発生され、それはそのような格子ローブが成る状態では主ローブと同し位強いことがあるので圧カバターンに非常に不利に作用することがある。エレメントを鋸断によってサブエレメントに分割すること（「サブダイシング」）によってそのような格子ローブを成る程度まで抑制することはそれ自体知られている技術であり、鋸断の幅とサブエレメントの幅との間の特別の比はこの技術では格子ローブの最善に可能な抑制のために選ばれる。格子ローブのより良い抑制を得るために、その原因、つまりエレメントのそれぞれの圧カバターンでのサイドローブの存在、に対処することは望ましい。

本発明は、横方向にみて超音波エレメントの幅が列の連続的なエレメントのピッチよりも大きい前述した種類の超音波変換器を提供することによってこれを達成するための解決策を提供する。

本発明による方策の結果として、以下で詳細に説明されるように、横断方向および横方向の両方への圧カバターン中のサイドローブを抑制し、それにより該サイドローブ、および特にそれから干渉によって発生される格子ローブが超音波エコー像の分析に不利に作用しないようにすることが可能であることが立証されている。

超音波変換器のエレメントのサイドローブを抑制することがドイツ特許明細書３．３０４，６６６から知られることが指摘される。このために、配列の長手方向へ、配列の２つの端の方へ、より弱く徐々に偏向されるエレメントが使用され、その結果として配列の中心のエレメントはビームへ最大の貢献をする。しかしながら、この解決策は相互に拡散する程度の偏向を存するエレメントが使用されねばならないので厄介である。

本発明は図面と関連して例示的な実施例に基づいて以下でより詳細に説明される０図面において、図１は既知の超音波配列の斜視概略図であり、図２ａ、ｂ、、ｂおよびｄは図１に従う配列で使用するための超音波エレメントの既知の形状の平面図および本発明に従う超音波エレメントの３つの形状の平面図を示す。

図１は、実際の超音波エレメントが形成される圧電セラミック物質の棒１０を含む通常の超音波配列を示す。この棒は担持体１１上にそれ自体知られた様態で取付けられる。捧１０の頂部に電極層１２が付着され且つ底部に電極理工３が付着される０図１に示した配列では、２つの電極層を有する捧１０および担持体１１を通して鋸断することによって分離した超音波エレメントが形成され、その結果として多数の個別の木質的に同し超音波ニレメン［４が形成され、それぞれは上方電極１２と下方電極１３とを有する。超音波配列はこの多数の超音波エレメントからそれ自体知られた様態で形成されることができる。

図１に示した配列では、超音波エレメントは、図１に従う配列からのニレメン）１４の３つを示す図２も示すように平面図で長方形の形状を有する。図２ｂ、ｃ、ｄは配列でそれぞれの場合に本発明による３つの連続した超音波エレメントの形状を平面図で示し、その超音波エレメントは１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄでそれぞれ指示され、かつ図２ａに従う既知の超音波エレメント１４と対照的にサイドローブが主ローブに関してかなりの程度まで常に抑制された圧カバターンを発生し、それにより全配列の圧カバターンでの格子ローブの発生が大きく抑制されることができる。

本発明は、配列の長手方向軸線と平行な方向へおよびそれと垂直な方向への両方への超音波エレメントの放射パターンでのサイドローブのかなりの抑制が、もし配列の連続的なエレメントのピッチがエレメントのそれぞれの幅よりも小さいならば得られることの洞察に基づいている。図２ｂで、超音波エレメント１４ｂのそれぞれは翼の形状を有し、エレメント幅は２ａで示され、エレメント高さは２ｂで示され、長手方向軸線の両側での第１の対の側縁の間の角度は２αで示され、長手方向軸線の両側での第２の対の側縁の間の角度は２βで示される。列中の連続したエレメント１４ｂの間のピッチはｐで示される。

本発明に従う超音波ニレメンＨ４ｃおよび１４ｄのそれぞれ図２０および図２ｄに示した形状は本質的に図２ｂに従う実施例の変形例を形成する。寸法および角度は図２ｂにおけると同じ参照符号で図２０および図２ｄで示される。図２Ｃに従う実施例について、２α−２βがあてはまるが、図２ｄに従う実施例については配列の長手方向軸線と平行な超音波エレメントの極限は０に等しい長さを有する。図２０および図２ｄに従う実施例について、ニレメン）−幅２ａが連続的なエレメントの間のピンチＰよれも大きいことがあてはまる。

実際に、図２０に従う実施例について圧カバターンのサイドローブの良好な抑制はもし２α−２β−１４０°があてばまるならば得られることが判明している。

図２ｂおよび図２ｄに従う実施例について、要求２ａ＞ｐを満足することができるために２αく２β＜１８０”があてはまる。

図１に示したような直線配列の変換器での超音波ニレメンＨ４ｂ、１４ｃまたは１４ｄの使用において、多数の配列をＩ断Ｙ方向へ互いに次々に配置することによって変換器を作り上げることは明らかに可能である。

また、配列での超音波エレメント１４ｂ、１４ｃまたは１４ｄの使用において、格子およびサイドローブを抑制するためにそれ自体既に知られた技術を利用することは可能である。これらの既知の技術は、サイドローブを抑制するためにエレメントの所謂「サブダイシング」、即ち配列の両端に配置されたエレメントの貢献度が中心に配置されたエレメントの貢献度よりも少ない重さの重みを付けられ、その結果としてサイドローブのより一層の抑制が可能であるように配列中の前記エレメントの位置の関数としてエレメントの圧力振幅を重み付けることを含む。

もし多数の配列がＹ方向へ互いに次々に使用されるならば、そのような重み付けはＹ方向へ実行されることができる。サイドローブを減衰する別の方法は、配列の前方に配置された超音波レンズの吸収を位置依存させること、即ちエレメントの電極をその縁の方問へ一部エッチング除去することおよび配列中のエレメントの位置に対してエレメントの偏向をｉ［節することを含む。

図２ｂ、ｃまたはｄに従う超音波エレメントを有する配列を製作するための可能な手順は、配列の横方向中心軸線に関して互いに鏡像をなす２つの剛度換器配列を製作することを含む。図２の平面図でみてＸｔｈｂ線より上および下の超音波エレメント部分を構成するそのような開度換器では、エレメントは、両側に電極を存しかつ担持体上に取付けられた圧電セラミック物質の欅でエレメントを互いに鋸断によってまたはレーザーの助けによる切断によって分離しかつそれらに必要な形を与えることによって簡単に作られることができる。最終的な配列は次に２つの開度換器を互いに付着することによって作られることができる。

Ｘ軸線の両側の配列の部分は上述した実施例では互いに鏡像をなすが、これらの配列部分を互いにＸ方向へ変位させることまたはＸｌｌ１ｌｌ線の両側で異なる形状にされたエレメント部分を使用することが原理的に可能である。

ロ　　　　　　　　　　　　ｂ　　　　　　　　　　　　ｃ　　　　　　　　　ｄ補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　３年ノ月ｌ／日特許庁長官　　　植　松　　　敏　　殿　　　　　　　　　　　　　　　　　　ウ１１、特許出願の表示ＰＣＴ／ＥＰ８９１００７３９２、発明の名称少なくとも一列の超音波エレメントを含む超音波変換器３、特許出願人住　所　　オランダ国エヌニル−２６１２イクスエー　デルフト。

ファン拳ミーレフエルトラーン　９名　称　　ベー・ファウ・オプティシェーインダストリー・デ・オウデ・デルフド４、代理人住　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区電話　２７０　６６４１〜６６４６５、補正書の提ａ日超音波エレメントの配列では、そのようなサイドローブは隣接したエレメントのサイドローブの干渉を生じ、その結果として、所謂「格子ローブ」が発生され、それはそのような格子ローブが成る状態では主ローブと同じ位強いことがあるので圧カバターンに非常に不利に作用することがある。エレメントを鋸断よってサブエレメントに分割すること（「サブダイシング」）によってそのような格子ローブを成る程度まで抑制することはそれ自体知られている技術であり、鋸断の幅とサブエレメントの幅との間の特別の比はこの技術では格子ローブの最善可能な抑制のために選ばれる。格子ローブのより良い抑制を得るために、その原因、エレメントのそれぞれの圧カバターンでのサイドローブの存在、に対処することは望ましい。

本発明は、横方向への超音波エレメント（１４ｂ、１．４ｃ、１４ｄ）のそれぞれの全体的伸長（２ａ）が列の横方向中心軸線（ｘ）上の連続するエレメントの中心点の間の距１１（ｐ）より大きい前述した種類の超音波変換器を提供することによってこれを達成するための解決策を提供する。

超音波変換器のエレメントのサイドローブを抑制することがドイツ特許明細書３．３０４．６６６から知られることが指摘される。このために、配列の長手方向へ、配列の２つの端の方へ、より弱く徐々に偏向されるエレメントが使用され、その結果として配列の中心のエレメントはビームへ最大の貢献をする。しかしながら、この解決策は相互に拡散する程度の偏向を存するエレメントが使用されねばならないので厄介である。

本発明は図面と関連して例示的な実施例に基づいて以下でより詳細に説明される。

審査謹求少範皿１、超音波ニレメン）（１４）の少なくとも１つの列を含む超音波変換器であって、連続するエレメントの横断方向側縁が列の横方向中心軸線（ｘ）に関して斜めに延在する超音波変換器において、横方向への超音波エレメント（１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）のそれぞれの全体的伸長（２ａ）が列横方向中心軸線（ｘ）上での連続するエレメントの中心点の間の距１（ｐ）よりも大きいことを特徴とする超音波変換器。

２　請求項１に記載された超音波変換器であって、エレメント（１４ｂ、１４ｃ、１４ｃｌ）が列の横方向中心軸線（ｘ）に関して鏡対称関係にあり、一対の横断方向側縁を存するエレメント（１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）のそれぞれが一対の側縁部分を含む超音波変換器において、横方向中心軸線（ｘ）に沿った特別の方向にみて１、側縁部分のそれぞれが横方向中心軸線（ｘ）と９０“より小さい角度（α、β）をなすことを特徴とする超音波変換器。

３、請求項２に記載された超音波変換器において、全ての側縁部分が横方向中心軸線（ｘ）と同一の角度（α、β）をなすことを特徴とする超音波変換器。

４、請求項２に記載された超音波変換器において、側縁部分が横方向中心軸線（Ｘ）の１つの側で常に収斂することを特徴とする超音波変換器。

国際調査報告国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．超音波エレメントの少なくとも１つの列を含む超音波変換器であって、連続するエレメントの横断方向側縁が列の横方向中心軸線に関して斜めに延在する超音波変換器において、横方向にみた超音波エレメントの幅が列中の連続するエレメントのピツチよりも大きいことを特徴とする超音波変換器。
２．請求項１に記載された超音波変換器であって、エレメントが列の横方向中心軸線に関して鏡対称関係にあり、エレメントのそれぞれが一対の横断方向側縁を有し、前記横断方向側縁のそれぞれが一対の側縁部分を含む超音波変換器において、横方向中心軸線に沿った特別の方向にみて、側縁部分のそれぞれが横方向中心軸線と９０°より小さい角度をなすことを特徴とする超音波変換器。
３．請求項２に記載された超音波変換器において、全ての側縁部分が横方向中心軸線と同一の角度をなすことを特徴とする超音波変換器。
４．請求項２に記載された超音波変換器において、側縁部分が横方向中心軸線の１つの側で常に収歛することを特徴とする超音波変換器。