JPH0511479B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明には、超音波探触子に係わり、特に圧電
体の一方の主板面と他方の主板面との間で交叉す
る複数列の電極を配したマトリクス状の超音波探
触子（以下、マトリクス状探触子とする。）に関
し、例えば医用の電子走査型診断装置の超音波送
受波部として利用される。

（考案の一般技術） 一般に、超音波を利用した超音波装置にあつて
は、医用としての診断装置や、工業用としての探
傷装置が知られており、これらの超音波装置は超
音波送受波部として超音波探触子を備えている。
この超音波探触子には、超音波装置の診断あるい
は探傷システム等に適した種々の形態のものがあ
る。例えば超音波の送受波源となる圧電板を複数
個一列にならべた配列型の超音波探触子（以下、
配列型探触子とする。）は、被測定体の内部状態
を電子走査により探索し、ブラウン官に映像化す
る超音波システムに適用される。

第２図は、この種の配列型探触子の一般的な構
成図で、同図ａは平面図、同図ｂは同断面図であ
る。図中の符号１は幅方向に並べられた複数個の
圧電片で、この圧電片１は例えば通称PZTと招
ばれるジルコン酸チタン酸鉛の両主面に電極２が
形成され、厚み方向の振動に対する送受波源とな
る。３は音響整合層で、各圧電片１の主面側であ
る超音波の送受波面に施されている。４はバツキ
ング材で、例えばエポキシ樹脂からなり不要超音
波を吸収するダンパーである。５は充填材で、各
圧電片１の間に例えばエポキシ系樹脂が充填さ
れ、圧電片１の幅方向の振動を抑制し音響的結合
を防止する。

（考案の従来技術） ところで、近年、一次元方向にのみ圧電片を並
べた配列型探触子に代わつて、広範囲の領域にお
ける探索を可能とすべく、二次元方向に圧電片を
ならべたマトリクス状探触子が脚光を浴びてい
る。例えば、この一例として特開昭56−21057号
公報「電子走査型超音波探触子」にては、第３図
に示したように、平板状の圧電板６の一方の主板
面に複数列の電極７を形成し、他方の主板面に前
記電極７と直交する電極８を複数列形成し、例え
ば例えば電極７ａに＋、電極８ａに−の電圧を印
加して電極７ａと電極８ａの対向する圧電板部分
を励振し、この圧電板部分からのみ超音波を放射
するようにしている。従つて、このマトリクス探
触子では、電極７と電極８が交叉する圧電板部分
の超音波の送受により、図示しない被検出体の圧
電板８の面積内における任意の箇所の探索や、電
極７と電極８との交叉電極を順次以降することに
より二次元平面のＸ方向のみならずＹ方向等の分
解能にすぐれた電子走査を可能とする。そして、
複数個の圧電片を単に二次元的にならべたもので
はなく、１枚の圧電板にて、対向する交叉電極部
分を独立した振動子とみなしているので、リード
線を電極７と電極８に接続するのみでよく、その
リード線の本数が少なくて済み、製造が極めて容
易な構造上の長所を有する。

（従来技術の欠点） しかしながら、このマトリクス状探触子にあつ
ては、１枚の圧電板６の両主板面にて交叉する電
極７，８の対向する圧電板部分を一つの独立した
単位振動子として動作させているために以下の欠
点を生ずる。

即ち、この従来例で例えば圧電板を一般に使用
されるPZTとした場合、PZTの歪みに対する応
力の大きさを示す弾性定数は、厚み方向とそれに
直角な横方向に対する値がそれほど違わないの
で、例えば第４図ａの平面図、同図ｂに同図ａの
Ａ−A′断面図に示したように、実際には交叉電
極７，８の対向面積内の圧電板６の厚み方向のみ
ならず対向面積外外の圧電板部分にも厚み方向の
不要振動が発生する。このため、交叉電極７，８
の対向面積を単位振動子の超音波の放射面積とす
ることができず仕様書等で決定される各特性を得
れないことがある。例えば、交叉電極の周辺に不
要振動が発生し単位動子の放射面積の径が診断装
置の波長λより大きくなつた場合には、単位振動
子を点音源とすることができずサイドロブを発生
したり、隣接する他の単位振動子の間で相互干渉
したりして音場特性を低下させる欠点がある。

（発明の目的） 本考案は圧電板の両主面にて交叉する複数列の
電極が形成され、電極が交叉する各圧電体部分が
相互干渉することなく音場特性を良好としたマト
リクス状探触子及びその製造方法を提供すること
を目的とする。

（発明の特徴） 圧電板の両主面に互いに交叉する溝を設けて複
数列の突出部を形成し、該突出部の表面上に電極
を施し、両主面にて交叉する圧電体部分を単位振
動体として動作させた点にある。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を図により説明する。

第１図は、本発明のマトリクス状探触子を示す
図である。

図中、９は圧電体で例えばジルコン酸チタン酸
鉛からなる。この圧電体９は座標軸ｘ，ｙで示さ
れる両主面にては圧電体９の厚みｔに対して略70
％の深さでｘ軸方向に複数列の溝１０を設けて突
出部１１が形成され、他方の主板面にてはｘ軸と
直交するｙ軸方向に複数列の溝１２を同様に厚み
ｔに対して70％の深さで設けて突出部１３が形成
されている。そして、突出部１１，１３の複数列
の主板面側には電極１４，１５、が形成され、溝
１０，１２には、圧電体とは音響インピーダンス
値の異なる例えばエポキシ系の樹脂が補強材１６
として充填されている。尚、実際に使用するにあ
つては、例えば第５図の断面図に示したように、
圧電板９の一方の主板面側の電極１４には音響整
合層１７がコーテイングされ、他方の板面側には
バツキング材１８が形成される。

従つて、この構成により、先に説明したと同様
に、例えば電極１４ａを＋側、電極１５ａを−側
としてパルス電圧を印加することにより、電極１
４ａと電極１５ａとが交叉する圧電体部分のみが
励振され、超音波の送受波可能領域となる。そし
て、電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと電極
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを順次切換えて
やれば、二次元状平面のＸ方向のみならずＹ方向
の電子走査を可能とし、各電極１４，１５の径に
より画素子数の多い高分解能の画像を得ることが
できる。

そして、この圧電体９は、両主板面にて互いに
直交する溝１０と１２が設けられているので、電
極１４と１５とが交叉する圧電体部分は、第６図
に補強材１６を除く拡大図にを示したように、厚
み方向の中央部領域が隣接する圧電体部分と物理
的に分離独立する。従つて、電極１４と電極１５
とが交叉する圧電体部分は第３図の従来例に比し
独立した一つの振動子とみなすことができるの
で、各電圧体部分との相互干渉を防止し、超音波
の音場特性を損なうことがない。更に、この実施
例にては、圧電体９の溝１０，１２には、補強材
１６として、圧電体とは音響インピーダンス値の
異なるエポキシ系樹脂が充填されているので、各
圧電体部分との音響的結合を生ずることなく、且
つ衝撃に対し良好な強度を維持できる。

以下、上記実施例に係わる超音波探触子の製造
方法を第７図により説明する。

先ず、第７図ａに示したように、両主板面に電
極１９，２０が形成され分極く処理が施された圧
電板２１の一方の主板面の全面に音響整合層２２
をコーテイングする。次に、第７図ｂに示したよ
うに、圧電板２１の座標軸Ｘ、Ｙで示される主板
面の一方の主板面に、音響整合層２２の上から圧
電板２１の厚みｔに対し略70％の深さの溝２３を
Ｘ軸方向に複数列形成する。次に、第７図ｃに示
したように、圧電板２１の一方の主板面に形成さ
れた溝２３に圧電板２１の音響インピーダンスと
異なる値のエポキシ系樹脂を補強材２４として充
填する。次に、第７図ｄに示したように、圧電板
２１の他方の主板面に前述したと同様に厚みｔに
対し略70％の深さの溝２５とＸ軸と直交するＹ軸
方向に形成する。そして、圧電板１７の他方の板
面側に形成された溝２５に、前述の同様のエポキ
シ系樹脂からなる補強材２４を充填し、前述した
マトリクス状探触子を完成する。

従つて、この製造方法によれば、圧電板２１の
一方の主板面に形成された溝２３に補強材２４を
充填した後、他方の主板面に溝２５を形成したの
で、例えばマルチソウ等により、他方の板面から
溝を形成する際、圧電板１７を破損することなく
良好な作業製を得ることができる。

他の事項） 尚、本実施例の製造方法にあつては、両主板面
に補強材を施したが、少なくとも一方の主板面側
の溝に充填されていれば、本発明の効果を奏する
もので、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内
で適宜利用されることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上により、本発明は、圧電板の両主板面にて
交叉する複数列に電極が形成され、且つ電極が交
叉する各圧電体部分が相互干渉することなく、音
場特性を良好としたマトリクス状探触子及びその
製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマトリクス状探触子の図、第
２図は従来の配列型探触子を説明する図、第３図
は従来のマトリクス状探触子の図、第４図は前図
の従来例の欠点を説明する図、第５図は本発明の
マトリクス状探触子の断面図、第６図は第１図の
一部拡大図、第７図は本発明の製造方法を説明す
る図。 ９……圧電板、１４，１５……電極、１６……
強材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚み振動を呈する圧電板の一方の主板面と他
   方の主板面にそれぞれ互いに交叉する溝を設けて
   複数列の突出部が形成され、該突出部の表面上に
   電極を形成したことを特徴とするマトリクス状超
   音波探触子。 ２ 第１項記載の特許請求の範囲において、前記
   溝に補強材が充填されていることを特徴とするマ
   トリクス状超音波探触子。 ３ 厚み振動を呈する圧電板の一方の主板面に複
   数列の溝を設けて第１の突出部を形成し、前記溝
   に充填材を施した後、前記圧電板の他方の主板面
   に前記溝と交叉する複数列の溝を設けて第２の突
   出部を形成したことを特徴とするマトリクス状超
   音波探触子の製造方法。