JPH06125894A - Ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic probe

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Publication number
JPH06125894A
JPH06125894A JP4276284A JP27628492A JPH06125894A JP H06125894 A JPH06125894 A JP H06125894A JP 4276284 A JP4276284 A JP 4276284A JP 27628492 A JP27628492 A JP 27628492A JP H06125894 A JPH06125894 A JP H06125894A
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JP
Japan
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backing
ultrasonic probe
ultrasonic
acoustic impedance
dimensional
Prior art date
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Pending
Application number
JP4276284A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Watanabe
一宏 渡辺
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH06125894A publication Critical patent/JPH06125894A/en
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the ultrasonic diagnostic device which is improved in ultrasonic waves over a wide range and has a high resolution by providing a piezoelectric vibrator which has a front surface electrode and rear surface electrode transmitting and receiving ultrasonic waves and a backing which changes the acoustic impedance coupled to the piezoelectric vibrator as a function of the spreading position of the rear surface electrode. CONSTITUTION:The backing 501 which changes the acoustic impedance in such a manner that the acoustic impedance is small in the central part of the piezoelectric vibrator 101 having the front surface electrode 101a and the rear surface electrode 101b and is gradually larger toward the end with respect to the directions X and Y parallel with the rear surface electrode is coupled to the above-mentioned piezoelectric vibrator 101. The backing 501 is formed of resins, such as epoxy, urethane and silicone, mixed with metallic powders, such as iron oxide and tungsten powder. The packing amt. of the metallic powders is changed from the central part to the end of the piezoelectric vibrator 101.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、入力された電気信号を
超音波に変換して送信するとともに、受信した超音波を
電気信号に変換して出力する超音波探触子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic probe which converts an input electric signal into an ultrasonic wave and transmits the ultrasonic wave and converts the received ultrasonic wave into an electric signal and outputs the electric signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】 被検体、特に人体内に超音波を送信
し、人体内の組織で反射されて戻ってきた超音波を受信
して受信信号を得、この受信信号に基づく人体内の画像
を表示することにより人体の内臓等の疾患の診断を容易
ならしめる超音波診断装置が従来より用いられており、
この超音波診断装置では電気信号を超音波に変換して被
検体内に送信するとともに被検体内で反射された超音波
を受信して電気信号に変換するトランスデューサとして
超音波探触子が用いられている。
2. Description of the Related Art An ultrasonic wave is transmitted to a subject, especially a human body, an ultrasonic wave reflected by a tissue in the human body is returned to obtain a reception signal, and an image inside the human body based on the reception signal is obtained. An ultrasonic diagnostic apparatus that facilitates diagnosis of diseases such as internal organs of the human body by displaying has been conventionally used.
In this ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic probe is used as a transducer that converts an electric signal into an ultrasonic wave and transmits the ultrasonic wave into the subject and receives an ultrasonic wave reflected in the subject and converts it into an electric signal. ing.

【0003】図27は、従来の超音波探触子の一例を模
式的に表わした斜視図、図28はその超音波探触子と接
続される回路を表わしたブロック図である。図27の横
方向(x方向)に、例えば圧電セラミックス(PZT)
からなる多数の圧電振動子1が短冊状に並び、その前面
側には互いに電気的に接続された共通の前面電極1aが
形成され、接地されている。また各圧電振動子1の背面
側にはそれぞれ互いに独立した背面電極1bが形成され
ており、各背面電極1bのそれぞれには各リード線2が
接続されている。また各圧電振動子1の図の下方には、
各圧電振動子1のそれぞれに対応したエポキシ樹脂等か
らなる整合層3が形成されており、さらにその下部に
は、圧電振動子1の配列方向(x方向)とは直角のy方
向についてこの超音波探触子から送信された超音波を収
束させるための、シリコーンゴム等からなる音響レンズ
4が取り付けられている。また圧電振動子1の図の上方
には、超音波の波形継続時間を短縮し、かつ背面側に発
信された超音波を吸収する目的で、バッキング5が背面
電極1bを挟んで圧電振動子1に結合されている。
FIG. 27 is a perspective view schematically showing an example of a conventional ultrasonic probe, and FIG. 28 is a block diagram showing a circuit connected to the ultrasonic probe. In the lateral direction (x direction) of FIG. 27, for example, piezoelectric ceramics (PZT)
A large number of piezoelectric vibrators 1 consisting of are arranged in a strip shape, and a common front electrode 1a electrically connected to each other is formed on the front surface side thereof and is grounded. Further, back electrodes 1b that are independent of each other are formed on the back side of each piezoelectric vibrator 1, and each lead wire 2 is connected to each back electrode 1b. Also, in the lower part of the figure of each piezoelectric vibrator 1,
A matching layer 3 made of epoxy resin or the like corresponding to each of the piezoelectric vibrators 1 is formed, and further below the matching layer 3 in the y direction perpendicular to the arrangement direction (x direction) of the piezoelectric vibrators 1. An acoustic lens 4 made of silicone rubber or the like is attached to converge the ultrasonic waves transmitted from the acoustic probe. Further, above the piezoelectric vibrator 1 in the figure, the backing 5 sandwiches the back electrode 1b for the purpose of shortening the waveform duration of the ultrasonic wave and absorbing the ultrasonic wave transmitted to the back surface side. Is bound to.

【0004】以上のように構成された超音波探触子を用
いて人体等の被検体(図示せず)内に超音波を送信する
には、図28に示す送信回路6から各圧電振動子1に向
けて各パルス信号が送信され、これにより各圧電振動子
1から超音波がパルス的に送信される。ここで、各圧電
振動子1から送信された超音波が被検体内の所定の深さ
で焦点を結ぶように送信回路6から送信される各パルス
信号の送信タイミングが制御されている。
To transmit an ultrasonic wave into a subject (not shown) such as a human body using the ultrasonic probe configured as described above, each piezoelectric vibrator is transmitted from the transmission circuit 6 shown in FIG. Each pulse signal is transmitted toward 1, so that ultrasonic waves are transmitted in pulses from each piezoelectric vibrator 1. Here, the transmission timing of each pulse signal transmitted from the transmission circuit 6 is controlled so that the ultrasonic wave transmitted from each piezoelectric vibrator 1 is focused at a predetermined depth in the subject.

【0005】また、この超音波探触子から送信され被検
体内で反射された超音波は、各圧電振動子1で受信され
て各受信信号に変換される。この各受信信号は、各アン
プ7で適切に増幅された後、遅延加算回路8に入力さ
れ、この遅延加算回路8において、被検体内の、固定し
たもしくは順次変更された深さ位置に焦点が結ばれるよ
うに遅延加算が行われる。
Further, the ultrasonic waves transmitted from this ultrasonic probe and reflected in the subject are received by the respective piezoelectric vibrators 1 and converted into respective received signals. Each received signal is appropriately amplified by each amplifier 7 and then input to the delay adder circuit 8 where the focus is focused on a fixed or sequentially changed depth position in the subject. Delay addition is performed so that they are connected.

【0006】この遅延加算回路8で遅延加算の行われた
受信信号は、図示しない信号処理回路に入力され、この
受信信号に基づいて超音波による被検体内の画像を表わ
す画像信号が生成され、この画像信号に基づいて例えば
CRTディスプレイ装置等に画像が表示される。図29
は、超音波探触子の概略構造と、この超音波探触子から
放射される超音波の放射音圧分布を示した図、図30
は、図29に示す放射音圧分布の場合における超音波ビ
ームの断面方向の強度分布(A)及びビーム径(B)を
表わした図である。
The reception signal delayed and added by the delay and addition circuit 8 is input to a signal processing circuit (not shown), and an image signal representing an image inside the subject by ultrasonic waves is generated based on the reception signal. An image is displayed on, for example, a CRT display device based on this image signal. FIG. 29
30 is a diagram showing a schematic structure of the ultrasonic probe and a sound pressure distribution of ultrasonic waves emitted from the ultrasonic probe, FIG.
FIG. 30 is a diagram showing the intensity distribution (A) and the beam diameter (B) in the cross-sectional direction of the ultrasonic beam in the case of the radiated sound pressure distribution shown in FIG. 29.

【0007】図29に示すように圧電振動子の中央部も
端部も均一な放射音圧の超音波を送波した場合、図30
に示すように被検体内の超音波ビームには大きなサイド
ローブが発生し、そのため超音波ビームを細く絞ること
ができず、全体としてかなり広がったビーム径となる。
図31は、超音波探触子の概略構造と、放射音圧分布の
他の例を示した図、図32は、図31に示す放射音圧分
布の場合における超音波ビームの断面方向の強度分布
(A)及びビーム径(B)を表わした図である。
As shown in FIG. 29, when an ultrasonic wave having a uniform radiated sound pressure is transmitted to both the central portion and the end portion of the piezoelectric vibrator, FIG.
As shown in (1), a large side lobe is generated in the ultrasonic beam inside the subject, and therefore the ultrasonic beam cannot be narrowed down, and the beam diameter becomes considerably wide as a whole.
FIG. 31 is a diagram showing a schematic structure of the ultrasonic probe and another example of the radiation sound pressure distribution, and FIG. 32 is a cross-sectional intensity of the ultrasonic beam in the case of the radiation sound pressure distribution shown in FIG. It is a figure showing distribution (A) and beam diameter (B).

【0008】図31に示すように、放射音圧を、圧電振
動子1の中央部で大きく端部にいくに従って小さくした
超音波を送波する手法が知られており、こうすることに
より、図32に示すようにサイドローブを小さく押さえ
ることができ、したがってビーム径を全体に細く絞るこ
とができる。
As shown in FIG. 31, there is known a method of transmitting an ultrasonic wave in which the radiated sound pressure is greatly increased in the central portion of the piezoelectric vibrator 1 and is decreased toward the end portions. As shown by 32, the side lobe can be suppressed small, and therefore the beam diameter can be narrowed down as a whole.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図33は、従来から行
なわれている、振幅重み付けの手法を表わす模式図であ
る。X方向に複数の圧電振動子1が配列されており、こ
れらの圧電振動子1で超音波が受信された際に中央の圧
電振動子1に接続されたアンプ7のゲインを大きく、端
部側の圧電振動子1に接触されたアンプ7のゲインを小
さくする。これにより、受信側において、圧電振動子1
の並ぶX方向について図示のような放射音圧と等価な処
理が行なわれる。ただし送信側について放射音圧分布を
得るには、各圧電振動子に印加する電圧パルスの大きさ
を変える必要があり、これを実現しようとすると回路規
模の増大化、大きなコストアップを招くため実現には至
っていない。
FIG. 33 is a schematic diagram showing a conventional amplitude weighting method. A plurality of piezoelectric vibrators 1 are arranged in the X direction, and when the ultrasonic waves are received by these piezoelectric vibrators 1, the gain of the amplifier 7 connected to the central piezoelectric vibrator 1 is large and the end side The gain of the amplifier 7 in contact with the piezoelectric vibrator 1 is reduced. Thereby, on the receiving side, the piezoelectric vibrator 1
A process equivalent to the radiated sound pressure shown in the drawing is performed in the X direction in which the lines are lined up. However, in order to obtain the radiated sound pressure distribution on the transmission side, it is necessary to change the size of the voltage pulse applied to each piezoelectric vibrator, and attempting to achieve this will increase the circuit scale and cost. Has not reached.

【0010】また、複数の圧電振動子1の配列方向(X
方向)と直交する短軸方向(Y方向)に対する振幅重み
付けとしては、特公平1−24479号公報、特公平1
−24480号公報に記載された技術が知られている。
図34,図35は、それぞれ特公平1−24479号公
報、特公平−24480号公報に記載された技術を説明
するための模式図である。
Further, the arrangement direction of the plurality of piezoelectric vibrators 1 (X
Direction), the amplitude weighting in the minor axis direction (Y direction) orthogonal to
The technology described in Japanese Patent No. 24480 is known.
34 and 35 are schematic diagrams for explaining the techniques described in Japanese Patent Publication No. 1-24479 and Japanese Patent Publication No. 24480, respectively.

【0011】特公平1−24479号公報に記載された
技術は、図34に示すように、複数の圧電振動子1が配
列されたアレイ型超音波探触子の短軸方向(Y方向)に
ついて、分極強度を圧電振動子1の中央部で大きく、端
にいくに従って小さくすることにより振幅重み付けを行
なうものである。しかし圧電振動子の分極強度は、分極
時の分極電圧、分極温度、分極時間等に大きく左右さ
れ、所望の分極強度分布を得るのは困難である。
As shown in FIG. 34, the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 24479/1989 discloses a short-axis direction (Y direction) of an array type ultrasonic probe in which a plurality of piezoelectric vibrators 1 are arranged. The amplitude weighting is performed by increasing the polarization intensity at the central portion of the piezoelectric vibrator 1 and decreasing it toward the ends. However, the polarization intensity of the piezoelectric vibrator is greatly influenced by the polarization voltage, polarization temperature, polarization time, etc. during polarization, and it is difficult to obtain a desired polarization intensity distribution.

【0012】また、特公平1−24480号公報に記載
された技術は、図35に示すように、アレイ型超音波探
触子の短軸方向(Y方向)について、各圧電振動子1の
形状を工夫して圧電振動子1の面積を中央で広く、両端
部にいくに従って狭くすることによって振幅重み付けを
行なうものである。しかしこのように加工された圧電振
動子1は、その両端部が細いため割れや欠けが生じやす
いという問題がある。またダイシングソウを用いてこの
圧電振動子の加工を行なった場合、直線的にしか切断で
きず、したがって圧電振動子の形状は菱形あるいは三角
形等に限定されてしまう点も問題である。
Further, as shown in FIG. 35, the technique disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 1-24480 discloses a shape of each piezoelectric vibrator 1 in the minor axis direction (Y direction) of an array type ultrasonic probe. By devising the above, the amplitude of the piezoelectric vibrator 1 is widened in the center and narrowed toward both ends to perform amplitude weighting. However, the piezoelectric vibrator 1 processed in this way has a problem that cracks and chips easily occur because both ends are thin. Another problem is that when the piezoelectric vibrator is processed using a dicing saw, the piezoelectric vibrator can be cut only linearly, and thus the shape of the piezoelectric vibrator is limited to a rhombus or a triangle.

【0013】本発明は、上記事情に鑑み、圧電振動子そ
のものに、分極分布をもたせたり菱形等に切断したりす
るような加工を施すことなく、また特殊な大規模な回路
を備える必要なく、上記X方向、Y方向、あるいはそれ
らの両方向に、かつ送信、受信双方について振幅重み付
けを実現し、もってサイドローブレベルを抑圧すること
を目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention does not require the piezoelectric vibrator itself to be processed to have a polarization distribution or cut into rhombuses, and does not need to have a special large-scale circuit. The purpose is to realize amplitude weighting in the X direction, the Y direction, or both of them, and for both transmission and reception, thereby suppressing the side lobe level.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第1の超音波探触子は、入力された電気信号を超音
波に変換して送信するとともに受信した超音波を電気信
号に変換して出力する超音波探触子において、超音波を
送受信する前面および該前面に対向する背面にそれぞれ
前面電極および背面電極を有する少なくとも1つの圧電
振動子と、上記背面電極を挟んで圧電振動子に結合され
た、音響インピーダンスが上記背面電極の広がる1次元
的もしくは2次元的な方向の位置の関数として変化する
バッキングとを備えたことを特徴とするものである。
A first ultrasonic probe of the present invention that achieves the above object converts an input electric signal into an ultrasonic wave and transmits the ultrasonic wave, and at the same time, converts the received ultrasonic wave into an electric signal. In an ultrasonic probe for converting and outputting, at least one piezoelectric vibrator having a front electrode and a back electrode on a front surface for transmitting and receiving ultrasonic waves and a back surface facing the front surface, and a piezoelectric vibration with the back electrode interposed therebetween. A backing coupled to the child, the acoustic impedance of which changes as a function of the position of the back electrode in the one-dimensional or two-dimensional direction in which it spreads.

【0015】ここで、上記バッキングが、その音響イン
ピーダンスが1次元的もしくは2次元的に、中央部から
端部に向かって順次大きくなるように変化したものであ
ることが好ましい。この変化の形状としては、音響イン
ピーダンスが、1次元的もしくは2次元的に、例えば三
角形、台形、中央部から端部に向かって下る階段形、ガ
ウス関数形、レイズドコサイン関数形、ハミング関数形
のうちから選択されるいずれか1つの形状を逆さにした
形状等が選ばれる。
Here, it is preferable that the backing is one whose acoustic impedance is one-dimensionally or two-dimensionally changed such that the acoustic impedance gradually increases from the central portion toward the end portion. As the shape of this change, the acoustic impedance is one-dimensionally or two-dimensionally, for example, a triangle, a trapezoid, a step shape that descends from the central portion toward the end, a Gaussian function type, a raised cosine function type, a Hamming function type. A shape or the like obtained by inverting any one shape selected from the above is selected.

【0016】このバッキングの音響インピーダンスは、
例えば樹脂に金属粉を混合する割合を変えることにより
変化させることができる。また、このバッキングは、そ
の音響インピーダンスが2×106 kg/mm2/se
c以下から10×106 kg/mm2 /sec以上にま
で広がるバッキングであることが好ましい。
The acoustic impedance of this backing is
For example, it can be changed by changing the mixing ratio of the metal powder to the resin. The acoustic impedance of this backing is 2 × 10 6 kg / mm 2 / se.
It is preferable that the backing spreads from c or less to 10 × 10 6 kg / mm 2 / sec or more.

【0017】複数の圧電振動子が所定の方向に1次元的
に配列されている場合、バッキングの音響インピーダン
スの変化の方向としては、その目的に応じ、圧電振動子
が配列された所定の方向と、該所定の方向に交わる方向
とのいずれか1方向が選ばれ、もしくは両方向が選ばれ
る。また、複数の圧電振動子が2次元マトリックス状も
しくは同心円状に配列されている場合も同様である。
When a plurality of piezoelectric vibrators are arranged one-dimensionally in a predetermined direction, the direction in which the acoustic impedance of the backing changes is the predetermined direction in which the piezoelectric vibrators are arranged according to the purpose. , One of the directions intersecting with the predetermined direction is selected, or both directions are selected. The same applies when a plurality of piezoelectric vibrators are arranged in a two-dimensional matrix or concentric circles.

【0018】また、上記目的を達成する本発明の第2の
超音波探触子は、入力された電気信号を超音波に変換し
て送信するとともに受信した超音波を電気信号に変換し
て出力する超音波探触子において、超音波を送受信する
前面および該前面に対向する背面にそれぞれ前面電極お
よび背面電極を有する少なくとも1つの圧電振動子と、
上記背面電極を挟んで上記圧電振動子に結合された、第
1の材料と該第1の材料よりも音響インピーダンスの小
さい第2の材料が、該第1の材料に対する該第2の材料
の上記背面電極に接する面積割合が上記背面電極の広が
る1次元的もしくは2次元的な方向の位置の関数として
変化する形状に組合わされてなるバッキングとを備えた
ことを特徴とするものである。
Further, the second ultrasonic probe of the present invention which achieves the above object, converts an inputted electric signal into an ultrasonic wave and transmits the same, and at the same time, converts a received ultrasonic wave into an electric signal and outputs the electric signal. In the ultrasonic probe, at least one piezoelectric vibrator having a front electrode and a back electrode on a front surface for transmitting and receiving ultrasonic waves and on a back surface facing the front surface, respectively,
The first material and the second material having a smaller acoustic impedance than the first material, which are coupled to the piezoelectric vibrator with the back electrode sandwiched therebetween, are the second material with respect to the first material. The backing electrode is characterized in that the backing electrode is combined with a backing which has a shape in which the area ratio in contact with the back electrode changes as a function of the position of the back electrode spreading in one-dimensional or two-dimensional directions.

【0019】ここで、上記バッキングが、上記面積割合
が1次元的もしくは2次元的に、中央部から端部に向か
って順次小さくなるように変化したバッキングであるこ
とが好ましい。この変化の形状としては、上記面積割合
が、1次元的もしくは2次元的に、例えば三角形、台
形、中央部から端部に向かって登る階段形、ガウス関数
形、レイズドコサイン関数形、ハミング関数形のうちの
いずれか1つの形状等が選ばれる。
Here, it is preferable that the backing is a backing in which the area ratio is one-dimensionally or two-dimensionally changed so as to become gradually smaller from the central portion toward the end portion. As the shape of this change, the area ratio is one-dimensionally or two-dimensionally, for example, a triangle, a trapezoid, a step shape rising from the central part toward the end, a Gaussian function type, a raised cosine function type, a Hamming function type. Any one of these shapes is selected.

【0020】上記バッキングを構成する上記第1の材料
と上記第2の材料としては、例えば互いに金属粉の混合
割合が異なる樹脂を用いることができる。このとき、第
1の材料として音響インピーダンスが10×106 kg
/mm2/sec以上のもの、第2の材料として音響イ
ンピーダンスが2×106 kg/mm2 /sec以下の
ものを用いることが好ましい。
As the first material and the second material forming the backing, for example, resins having different metal powder mixing ratios can be used. At this time, the acoustic impedance of the first material is 10 × 10 6 kg.
/ Mm 2 / sec or more, and the second material preferably has an acoustic impedance of 2 × 10 6 kg / mm 2 / sec or less.

【0021】複数の圧電振動子が所定の方向に1次元的
に配列されている場合、バッキングの第1の材料に対す
る第2の材料の面積割合の変化の方向としては、その目
的に応じ圧電振動子が配列された所定の方向と、該所定
の方向に交わる方向とのいずれか1方向が選ばれ、もし
くは両方向が選ばれる。また、複数の圧電振動子が2次
元マトリックス状もしくは同心円状に配列されている場
合も同様である。
When a plurality of piezoelectric vibrators are arranged one-dimensionally in a predetermined direction, the direction of change of the area ratio of the second material to the first material of the backing is piezoelectric vibration according to the purpose. Either one of a predetermined direction in which the children are arranged and a direction intersecting with the predetermined direction is selected, or both directions are selected. The same applies when a plurality of piezoelectric vibrators are arranged in a two-dimensional matrix or concentric circles.

【0022】さらに、上記目的を達成する本発明の第3
の超音波探触子は、上記第2の超音波探触子における第
2の材料を使用せずに、その第2の材料に相当する部分
を空洞としたものであり、したがって、この第3の超音
波探触子におけるバッキングは、上記第1の材料と上記
第2の材料の面積割合ではなく、上記第1の材料の上記
背面電極に接する面積が上記背面電極の広がる1次元的
もしくは2次元的な方向の位置の関数として変化する形
状のバッキングとなる。この第3の超音波探触子の各態
様は、上記第2の超音波探触子における第2の材料を空
洞に置き換えた場合の、上記第2の超音波探触子の各態
様と同様である。
Furthermore, the third aspect of the present invention that achieves the above object.
The ultrasonic probe of No. 2 does not use the second material in the second ultrasonic probe, but hollows out a portion corresponding to the second material. The backing in the ultrasonic probe is not the area ratio of the first material and the second material, but the area of the first material in contact with the back electrode is one-dimensional or two-dimensional. The backing is a shape that changes as a function of position in the dimensional direction. Each aspect of the third ultrasonic probe is the same as each aspect of the second ultrasonic probe when the second material in the second ultrasonic probe is replaced with a cavity. Is.

【0023】[0023]

【作用】図1はバッキングの作用を示した説明図であ
る。図1(A)は、バッキングの音響インピーダンスが
圧電振動子の音響インピーダンスと近似している場合、
図1(B)はバッキングの音響インピーダンスが圧電振
動子の音響インピーダンスと離れている場合を示す。
OPERATION FIG. 1 is an explanatory view showing the operation of the backing. FIG. 1A shows that when the acoustic impedance of the backing is close to the acoustic impedance of the piezoelectric vibrator,
FIG. 1B shows a case where the acoustic impedance of the backing is different from the acoustic impedance of the piezoelectric vibrator.

【0024】図1(A)に示すように、圧電振動子1の
音響インピーダンスと近似した音響インピーダンスを有
するバッキング5Aが圧電振動子1の背面側に結合され
ている場合、圧電振動子1に電圧パルスを印加すること
によりこの圧電振動子1で発生した超音波はバッキング
5A側に強く伝達され、したがって前面側に発信される
超音波の振幅は小さくなる。
As shown in FIG. 1A, when a backing 5A having an acoustic impedance similar to that of the piezoelectric vibrator 1 is coupled to the back side of the piezoelectric vibrator 1, a voltage is applied to the piezoelectric vibrator 1. By applying the pulse, the ultrasonic wave generated by the piezoelectric vibrator 1 is strongly transmitted to the backing 5A side, and therefore the amplitude of the ultrasonic wave transmitted to the front surface side becomes small.

【0025】一方、図1(B)に示すように圧電振動子
1の音響インピーダンスと離れた音響インピーダンスを
有するバッキング5Bが圧電振動子1の背面側に結合さ
れている場合、圧電振動子1で発生した超音波はバッキ
ング5Bにはあまり入り込まず、前面側に発信される超
音波の振幅が大きくなる。本発明はこの点に着目し完成
されたものである。
On the other hand, when a backing 5B having an acoustic impedance different from the acoustic impedance of the piezoelectric vibrator 1 is coupled to the back side of the piezoelectric vibrator 1 as shown in FIG. The generated ultrasonic waves do not enter the backing 5B so much, and the amplitude of the ultrasonic waves transmitted to the front side increases. The present invention has been completed paying attention to this point.

【0026】尚、圧電振動子1は、通常、その音響イン
ピーダンスがかなり高く、またバッキング部は、そのバ
ッキング内に入り込んだ超音波を減衰させる目的もある
ことから、バッキングは、通常、圧電振動子1よりも音
響インピーダンスの小さい側でその材料が選択される。
したがって図1(A)の場合はバッキング5Aの音響イ
ンピーダンスが大きく、図1(B)の場合はバッキング
5Bの音響インピーダンスが小さい。
The piezoelectric vibrator 1 usually has a considerably high acoustic impedance, and the backing part also has the purpose of attenuating the ultrasonic waves that have entered the backing. The material is selected on the side where the acoustic impedance is smaller than 1.
Therefore, the acoustic impedance of the backing 5A is large in the case of FIG. 1A, and the acoustic impedance of the backing 5B is small in the case of FIG. 1B.

【0027】本発明の第1の超音波探触子は、上記の点
に着目し、音響インピーダンスが背面電極の広がる1次
元的もしくは2次元的な方向の位置の関数として変化す
るバッキングを圧電振動子に結合したものである。ここ
に、バッキングの材料として、通常そうするように、そ
の音響インピーダンスが圧電振動子の音響インピーダン
スよりも小さい材料を選択した場合、音響インピーダン
スが1次元的もしくは2次元的に、中央部から端部に向
かって順次大きくなるように変化したバッキングが採用
される。これにより、中央部は前面側に大きな振幅で超
音波が発信され端部側にいくに従って発信される超音波
の振幅が弱まり、したがって超音波ビームのサイドロー
ブが低減化され細いビーム径が実現でき、もって解像度
の高い超音波画像を得ることができる。
In the first ultrasonic probe of the present invention, paying attention to the above points, the piezoelectric backing which causes the acoustic impedance to change as a function of the position of the back electrode in the one-dimensional or two-dimensional direction in which it spreads. It is bound to the child. Here, when a material whose acoustic impedance is smaller than that of the piezoelectric vibrator is selected as the material for the backing, as in the case of doing so, the acoustic impedance is one-dimensionally or two-dimensionally, from the central portion to the end portion. The backing is changed so that it becomes larger toward the back. As a result, the central part emits ultrasonic waves with a large amplitude toward the front side and weakens the amplitude of the ultrasonic waves emitted toward the end side, thus reducing the side lobes of the ultrasonic beam and realizing a narrow beam diameter. Therefore, an ultrasonic image with high resolution can be obtained.

【0028】尚、ここでは超音波を発信する際について
述べたが、上記のようなバッキングを備えた超音波探触
子を用いると受信の際にも同様のことが生じ、中央部で
高い感度、端部側ほど低い感度で受信され、これによっ
てさらにサイドローブの低減化、細いビーム径が実現さ
れる。このバッキングは、その音響インピーダンスを大
きく変化させることにより、即ち小さいところでは2×
106 kg/mm2 /sec以下、大きいところでは1
0×106 kg/mm2 /sec以上とすることによ
り、一層有効にサイドローブが低減化される。
Although the case of transmitting ultrasonic waves has been described here, when an ultrasonic probe having the above-mentioned backing is used, the same thing occurs at the time of reception, and high sensitivity is achieved in the central portion. , The signal is received with a lower sensitivity toward the end side, which further reduces the side lobes and realizes a narrow beam diameter. This backing is made by changing its acoustic impedance to a large extent, i.e.
10 6 kg / mm 2 / sec or less, 1 in large areas
The side lobe can be more effectively reduced by setting the pressure to 0 × 10 6 kg / mm 2 / sec or more.

【0029】また、超音波ビームのサイドローブが低減
化は、バッキングの音響インピーダンスの変化した方向
について生じることとなり、複数の圧電振動子が所定の
方向に1次元的に配列されている場合、もしくは複数の
圧電振動子が2次元マトリックス状もしくは同心円状に
配列されている場合は、バッキングの音響インピーダン
スの変化の方向は、その目的に応じ随意に選ぶことがで
きる。
The side lobes of the ultrasonic beam are reduced in the direction in which the acoustic impedance of the backing changes, and when a plurality of piezoelectric vibrators are arranged one-dimensionally in a predetermined direction, or When a plurality of piezoelectric vibrators are arranged in a two-dimensional matrix or concentric circles, the direction of change in the acoustic impedance of the backing can be arbitrarily selected according to the purpose.

【0030】また、本発明の第2の超音波探触子は、上
記第1の超音波探触子がその音響インピーダンスが順次
変化したバッキングを採用したものであることに代え、
互いに音響インピーダンスの異なる第1の材料と第2の
材料とを組合せ、その面積割合を中央部が端部に向かっ
て変化させたバッキングを採用したものである。即ち、
本発明の第2の超音波探触子は、第1の材料と該第1の
材料よりも音響インピーダンスの小さい第2の材料が、
該第1の材料に対する該第2の材料の背面電極に接する
面積割合が背面電極の広がる1次元的もしくは2次元的
な方向の位置の関数として変化する形状に組合わされて
なるバッキングを備えたものであるため、上記第1の超
音波探触子の場合と同様に、中央部では大きな振幅、端
部にいくに従って小さな振幅で超音波を発信され、サイ
ドローブの低減化、細いビーム径が実現される。
In the second ultrasonic probe of the present invention, instead of the first ultrasonic probe which employs a backing whose acoustic impedance is sequentially changed,
This is a backing in which a first material and a second material having different acoustic impedances are combined with each other, and the area ratio is changed from the central portion toward the end portion. That is,
In the second ultrasonic probe of the present invention, the first material and the second material having a smaller acoustic impedance than the first material are:
A backing having a shape in which a ratio of an area of the second material in contact with the back electrode to the first material changes as a function of a position of the back electrode in a one-dimensional or two-dimensional direction in which the back electrode spreads Therefore, as in the case of the first ultrasonic probe described above, ultrasonic waves are transmitted with a large amplitude at the center and a smaller amplitude toward the ends, reducing side lobes and achieving a narrow beam diameter. To be done.

【0031】さらに、本発明の第3の超音波探触子は、
第2の超音波探触子における音響インピーダンスの小さ
い第2の材料に相当する部分を空洞(音響インピーダン
スが極端に小さい)としたものであり、この空洞が上記
第2の超音波探触子における第2の材料と同様の作用を
なし、同様にサイドローブの低減化、細いビーム径が実
現する。
Further, the third ultrasonic probe of the present invention is
A portion corresponding to the second material having a small acoustic impedance in the second ultrasonic probe is a cavity (acoustic impedance is extremely small), and this cavity is in the second ultrasonic probe. The same effect as the second material is achieved, and similarly, the side lobe is reduced and the narrow beam diameter is realized.

【0032】[0032]

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図2
は本発明の第1の超音波探触子の第1の実施例を表わし
た図、図3は、図2に示す実施例における、音響インピ
ーダンスの変化を表わした図、図4は、音響インピーダ
ンスの種々の関数形を表わした図である。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. Figure 2
Is a diagram showing a first embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing changes in acoustic impedance in the embodiment shown in FIG. 2, and FIG. 4 is an acoustic impedance. FIG. 6 is a diagram showing various functional forms of

【0033】図2に示す第1実施例は、前面電極101
a及び背面電極101bを有する1つの圧電振動子10
1に、音響インピーダンスが、背面電極に平行なX方
向、Y方向の両方向について圧電振動子101の中央部
で小さく、端部にいくに従って大きくなるように変化さ
せた(図3参照)バッキング501が結合されている。
この超音波探触子は圧電振動子101を1つだけ備えた
ものであり、この超音波探触子を用いて被検体内を超音
波ビームで走査するには、この超音波探触子自身の向き
が機械的に偏向される。バッキングの音響インピーダン
スを圧電振動子の中央部から端部に向けて変化させる関
数形としては、図4に示すような、三角形、台形、中央
部から端部に向かって下る階段形、ガウス(Gaus
s)関数形、レイズドコサイン(Raised cos
ine)関数形、ハミング(Hamming)関数形の
うちのいずれか1つを逆さにした形状の関数形が望まし
い。音響インピーダンスを変化させるには、バッキング
をエポキシ、ウレタン、シリコン等の樹脂に酸化鉄粉、
タングステン粉等の金属粉を混合したもので形成し、こ
の金属粉の充填量を圧電振動子の中央部から端部に向け
て変化させることで実現できる。また、バッキングの音
響インピーダンスとしては、インピーダンスの小さな所
では2×106 kg/mm2 /sec以下、大きなとこ
ろでは10×10 6 kg/mm2 /sec以上であるこ
とが望ましい。
The first embodiment shown in FIG. 2 is the front electrode 101.
a piezoelectric vibrator 10 having a and a back electrode 101b
1, the acoustic impedance is parallel to the back electrode in the X direction
The central part of the piezoelectric vibrator 101 in both the Y direction and the Y direction.
Change to become smaller as it goes to the end.
The backing 501 is attached (see FIG. 3).
This ultrasonic probe has only one piezoelectric vibrator 101.
The ultrasonic probe is used to
To scan with a wave beam, the orientation of this ultrasonic probe itself
Is mechanically deflected. Backing acoustic impedan
Change from the center to the end of the piezoelectric vibrator.
Numbers include triangles, trapezoids, and centers as shown in Fig. 4.
Gauss (Gaus)
s) functional form, raised cosine
ine) function type, Hamming function type
I would like a functional form with one of them inverted.
Yes. Backing to change the acoustic impedance
Iron oxide powder on resin such as epoxy, urethane, silicone,
It is made of a mixture of metal powder such as tungsten powder.
The metal powder filling amount from the center to the end of the piezoelectric vibrator.
It can be realized by changing. Also the sound of the backing
As for the acoustic impedance, the place where the impedance is small
Then 2 × 106 kg / mm2 / Sec or less, big place
10 × 10 6 kg / mm2 / Sec or more
And is desirable.

【0034】図5は、本発明の第1の超音波探触子の第
2の実施例を表わした図、図6は、図5に示す実施例に
おける音響インピーダンスの変化を表わした図である。
図5に示す第2の実施例は、2次元超音波断層像を得る
ことを目的として圧電振動子102をアレイ状に配列し
た電子リニア型超音波探触子あるいは電子セクタ型超音
波探触子であり、バッキング502の音響インピーダン
スを、図5に示すように圧電振動子102の長さ方向
(Y軸方向)に変化させたものである。これによりこの
電子リニア型超音波探触子あるいは電子セクタ型超音波
探触子の、Y軸方向に対する超音波放射パターンにおけ
るサイドローブレベルが抑圧され、Y軸方向について細
い超音波ビームが実現できる。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing changes in acoustic impedance in the embodiment shown in FIG. .
The second embodiment shown in FIG. 5 is an electronic linear type ultrasonic probe or electronic sector type ultrasonic probe in which piezoelectric vibrators 102 are arranged in an array for the purpose of obtaining a two-dimensional ultrasonic tomographic image. The acoustic impedance of the backing 502 is changed in the length direction (Y-axis direction) of the piezoelectric vibrator 102 as shown in FIG. As a result, the side lobe level in the ultrasonic radiation pattern of the electronic linear ultrasonic probe or the electronic sector ultrasonic probe in the Y-axis direction is suppressed, and a thin ultrasonic beam can be realized in the Y-axis direction.

【0035】図7は、本発明の第1の超音波探触子の第
3の実施例を表わした図、図8は、図7に示す実施例に
おける音響インピーダンスの変化を表わした図である。
図7に示す第3の実施例は、2次元超音波断層像を得る
ことを目的として圧電振動子103をアレイ状に配列し
た電子セクタ型超音波探触子であり、バッキング503
の音響インピーダンスを走査方向(X軸方向)に変化さ
せたものである。これによりこの電子セクタ型超音波探
触子の、X軸方向に対する超音波放射パターンにおける
サイドローブレベルが抑圧されX軸方向について細い超
音波ビームが実現できる。
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing changes in acoustic impedance in the embodiment shown in FIG. .
The third embodiment shown in FIG. 7 is an electronic sector type ultrasonic probe in which piezoelectric vibrators 103 are arranged in an array for the purpose of obtaining a two-dimensional ultrasonic tomographic image, and a backing 503.
The acoustic impedance of is changed in the scanning direction (X-axis direction). As a result, the side lobe level in the ultrasonic radiation pattern in the X-axis direction of the electronic sector ultrasonic probe is suppressed, and a thin ultrasonic beam can be realized in the X-axis direction.

【0036】図9は、本発明の第1の超音波探触子の第
4の実施例を表わした図、図10は、図9に示す実施例
における音響インピーダンスの変化を表わした図であ
る。図8に示す第4の実施例は、2次元超音波断層像を
得ることを目的として圧電振動子104をアレイ状に配
列した電子セクタ型超音波探触子であり、バッキング5
04の音響インピーダンスを走査方向(X軸方向)およ
び圧電振動子の短軸方向(Y軸方向)の両方向に変化さ
せたものである。これによりこの電子セクタ型超音波探
触子の、X軸方向およびY軸方向に対する超音波放射パ
ターンにおけるサイドローブレベルが抑圧され、X軸方
向およびY軸方向の双方について細い超音波ビームが実
現できる。
FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention, and FIG. 10 is a diagram showing changes in acoustic impedance in the embodiment shown in FIG. . The fourth embodiment shown in FIG. 8 is an electronic sector ultrasonic probe in which piezoelectric vibrators 104 are arranged in an array for the purpose of obtaining a two-dimensional ultrasonic tomographic image.
The acoustic impedance of No. 04 is changed in both the scanning direction (X-axis direction) and the short axis direction (Y-axis direction) of the piezoelectric vibrator. As a result, the side lobe level in the ultrasonic radiation pattern in the X-axis direction and the Y-axis direction of the electronic sector ultrasonic probe is suppressed, and a thin ultrasonic beam can be realized in both the X-axis direction and the Y-axis direction. .

【0037】図11は、本発明の第1の超音波探触子の
第5の実施例を表わした図である。この図11に示す第
5の実施例は、圧電振動子105を2次元マトリック状
に配列した例であり、バッキング505はY軸方向につ
いて音響インピーダンスを変化させたものである。被検
体内の深度の浅い近距離領域の観察には、Y軸方向に並
ぶ3列の圧電振動子105のうち中央の列に並ぶ圧電振
動子105のみを用いて小開口で超音波の送受信を行な
い、被検体内の深度の深い遠距離領域ではY軸方向に3
列に並ぶ圧電振動子105の全てを用いて大開口で超音
波の送受信を行なう。これにより近距離領域から遠距離
領域までの広範囲な領域にわたって更に細い超音波ビー
ムを実現することができる。
FIG. 11 is a diagram showing a fifth embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention. The fifth embodiment shown in FIG. 11 is an example in which the piezoelectric vibrators 105 are arranged in a two-dimensional matrix, and the backing 505 changes the acoustic impedance in the Y-axis direction. For observation of a short-distance region with a small depth inside the subject, only the piezoelectric vibrators 105 arranged in the central row among the three rows of piezoelectric vibrators 105 arranged in the Y-axis direction are used to transmit and receive ultrasonic waves with a small opening. 3 in the Y-axis direction in a long-distance region with a deep depth inside the subject.
Ultrasonic waves are transmitted and received through a large opening using all of the piezoelectric vibrators 105 arranged in a row. As a result, it is possible to realize a thinner ultrasonic beam over a wide range of regions from the short range to the long range.

【0038】図12は、本発明の第1の超音波探触子の
第6の実施例を表わした図である。この図12に示す第
6の実施例は、圧電振動子106を同心円状に配列し、
バッキング506は同心円状に音響インピーダンスを変
化させたものである。この第6実施例は機械的に偏向さ
せることにより走査を行なう超音波探触子の例であり、
近距離領域の観察には中央部の圧電振動子106を用い
て小開口で超音波の送受信を行ない、遠距離領域の観察
には中央部と端部の圧電振動子106を同時に用いて大
開口で超音波の送受信を行なう。これにより、第5の実
施例の場合と同様に、近距離領域から遠距離領域までの
広範囲な領域にわたって更に細い超音波ビームを実現す
ることができる。
FIG. 12 is a diagram showing a sixth embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention. In the sixth embodiment shown in FIG. 12, the piezoelectric vibrators 106 are arranged concentrically,
The backing 506 is one in which the acoustic impedance is changed concentrically. The sixth embodiment is an example of an ultrasonic probe which performs scanning by mechanically deflecting it.
For observation of a short-distance region, ultrasonic waves are transmitted and received with a small aperture using the central piezoelectric vibrator 106, and for observation of a long-distance region, the central and end piezoelectric vibrators 106 are simultaneously used for a large aperture. To send and receive ultrasonic waves. As a result, as in the case of the fifth embodiment, it is possible to realize a thinner ultrasonic beam over a wide area from the short distance area to the long distance area.

【0039】図13は、本発明の第2の超音波探触子の
第1の実施例を表わした図、図14は、図13に示す実
施例における、音響インピーダンスの大きい第1の材料
に対する音響インピーダンスの小さい第2の材料の面積
割合を表わした図、図15は、第1の材料に対する第2
の材料の面積割合の種々の関数形を表わした図である。
FIG. 13 is a diagram showing the first embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention, and FIG. 14 is for the first material having a large acoustic impedance in the embodiment shown in FIG. FIG. 15 is a diagram showing the area ratio of the second material having a small acoustic impedance.
6 is a diagram showing various functional forms of the area ratio of the material of FIG.

【0040】図13に示す第1実施例は、前面電極11
1a及び背面電極111bを有する1つの圧電振動子1
11に、音響インピーダンスの大きい第1の材料に対す
る音響インピーダンスの小さい第2の面積割合がX方
向、Y方向の両方向ついて背面電極面に平行な面におい
て圧電振動子111の中央部で大きく、端部にいくに従
って小さくなるように変化させた(図13参照)バッキ
ング511が結合されている。この超音波探触子は圧電
振動子111を1つだけ備えたものであり、この超音波
探触子を用いて被検体内を超音波ビームで走査するに
は、この超音波探触子自身の向きが機械的に偏向され
る。
The first embodiment shown in FIG. 13 is the front electrode 11
One piezoelectric vibrator 1 having 1a and a back electrode 111b
11, the second area ratio of the small acoustic impedance to the first material of the large acoustic impedance is large in the central portion of the piezoelectric vibrator 111 in the plane parallel to the back electrode surface in both the X direction and the Y direction, and the end portion is large. The backing 511, which is changed so as to become smaller as it goes to the right (see FIG. 13), is connected. This ultrasonic probe is provided with only one piezoelectric vibrator 111. To scan the inside of a subject with an ultrasonic beam using this ultrasonic probe, the ultrasonic probe itself is used. Is mechanically deflected.

【0041】音響インピーダンスの大きい第1の材料5
11aに対する音響インピーダンスの小さい第2の材料
511bの背面電極111bに接する面積割合を圧電振
動子111の中央部から端部に向けて変化させる位置の
関数としては、図15に示すような、三角形、台形、中
央部から端部に向かって下る階段形、ガウス(Gaus
s)関数形、レイズドコサイン(Raised cos
ine)関数形、ハミング(Hamming)関数形等
が望ましい。また、音響インピーダンスの大きい第1の
材料511aとしては、その音響インピーダンスが10
×106 kg/mm2 /sec以上のもの、音響インピ
ーダンスの小さい第2の材料511bとしては、その音
響インピーダンスが2×106 kg/mm2 /sec以
下のものを採用することが望ましい。
First material 5 having high acoustic impedance
As a function of the position of changing the area ratio of the second material 511b having a small acoustic impedance with respect to 11a in contact with the back electrode 111b from the central portion to the end portion of the piezoelectric vibrator 111, a triangle as shown in FIG. Trapezoid, stepped shape from the center to the end, Gaus
s) functional form, raised cosine
Ine function form, Hamming function form and the like are desirable. The acoustic impedance of the first material 511a having a large acoustic impedance is 10
× 10 6 kg / mm 2 / sec or more of, a relatively small second material 511b acoustic impedance, it is desirable that the acoustic impedance to adopt the following 2 × 10 6 kg / mm 2 / sec.

【0042】図13に示す第1の実施例では、中央部で
は音響インピーダンスが小さく圧電振動子111の音響
インピーダンスと離れた第2の材料511bの面積割合
が大きく、したがって超音波は前面側に大きな振幅で発
信される。またX,Y両方向の端部側にいくほど第2の
材料511bの面積割合が下がり音響インピーダンスの
大きな第1の材料511aの面積割合が増えてくるた
め、超音波はバッキング側に吸収される率が高まり前面
側からは小さな振幅で発信される。これにより超音波ビ
ームのサイドローブが低減化され細いビーム径が実現す
る。
In the first embodiment shown in FIG. 13, the acoustic impedance is small in the central portion, and the area ratio of the second material 511b which is separated from the acoustic impedance of the piezoelectric vibrator 111 is large. Therefore, ultrasonic waves are large on the front side. Emitted in amplitude. Further, the area ratio of the second material 511b decreases and the area ratio of the first material 511a having a large acoustic impedance increases toward the end portions in both the X and Y directions, so that the ultrasonic wave is absorbed on the backing side. Is transmitted and is emitted with a small amplitude from the front side. As a result, the side lobes of the ultrasonic beam are reduced and a narrow beam diameter is realized.

【0043】図16は本発明の第2の超音波探触子の第
2の実施例を表わした図である。この図16に示す第2
の実施例は、音響インピーダンスの小さい第2の材料5
12bを、音響インピーダンスの大きい第1の材料51
2aの中に中央部ほど密度が大きくなるように複数個の
セグメントの集合として嵌め込んだバッキング512を
圧電振動子112の背面に結合させたものであり、図1
3に示した第1の実施例と同様の作用をなす。
FIG. 16 is a diagram showing a second embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention. The second shown in FIG.
The second embodiment 5 has a low acoustic impedance.
12b is a first material 51 having a large acoustic impedance.
The backing 512, which is fitted as a set of a plurality of segments so that the density increases toward the central portion in 2a, is connected to the back surface of the piezoelectric vibrator 112, as shown in FIG.
The same operation as that of the first embodiment shown in FIG.

【0044】図17は本発明の第2の超音波探触子の第
3の実施例を表わした図である。この図17に示す第3
の実施例は、音響インピーダンスの大きい第1の材料5
13aを音響インピーダンスの小さい第2の材料513
bの中に複数個のセグメントの集合として嵌め込んだバ
ッキング513を圧電振動子113の背面に結合させた
ものである。この場合、複数個のセグメントに分かれた
第1の材料513は、中央部よりも端部側ほど密度が大
きくなるように嵌め込まれている。
FIG. 17 is a diagram showing a third embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention. The third shown in FIG.
In the example of FIG.
13a is a second material 513 having a low acoustic impedance
A backing 513 fitted as a set of a plurality of segments in b is connected to the back surface of the piezoelectric vibrator 113. In this case, the first material 513 divided into a plurality of segments is fitted so that the density becomes higher on the end side than on the central part.

【0045】図18は本発明の第2の超音波探触子の第
4の実施例を表わした図、図19は図18に示す実施例
における、第1の材料に対する第2の材料の面積割合を
表わした図である。図18に示す第4の実施例は、2次
元超音波断層像を得ることを目的として圧電振動子11
4をアレイ状に配列した電子リニア型超音波探触子ある
いは電子セクタ型超音波であり、バッキング514の、
第1の材料に対する第2の材料の面積割合を、図18に
示すように圧電振動子114の長さ方向(Y軸方向)に
変化させたものである。これによりこの電子リニア超音
波探触子あるいは電子セクタ型超音波探触子の、Y軸方
向に対する超音波放射パターンにおけるサイドローブレ
ベルが抑圧されY軸方向について細い超音波ビームが実
現できる。
FIG. 18 is a diagram showing a fourth embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention, and FIG. 19 is an area of the second material with respect to the first material in the embodiment shown in FIG. It is a figure showing the ratio. A fourth embodiment shown in FIG. 18 is a piezoelectric vibrator 11 for the purpose of obtaining a two-dimensional ultrasonic tomographic image.
4 is an electronic linear type ultrasonic probe or an electronic sector type ultrasonic wave in which 4 are arranged in an array.
The area ratio of the second material to the first material is changed in the length direction (Y-axis direction) of the piezoelectric vibrator 114 as shown in FIG. As a result, the side lobe level in the ultrasonic radiation pattern in the Y-axis direction of the electronic linear ultrasonic probe or the electronic sector ultrasonic probe is suppressed, and a thin ultrasonic beam can be realized in the Y-axis direction.

【0046】図20は本発明の第2の超音波探触子の第
5の実施例を表わした図、図21は図20に示す実施例
における、第1の材料に対する第2の材料の面積割合の
変化を表わした図である。図20に示す第5の実施例
は、2次元超音波断層像を得ることを目的として圧電振
動子115をアレイ状に配列した電子セクタ型超音波探
触子であり、バッキング515の上記面積割合を走査方
向(X軸方向)に変化させたものである。これによりこ
の電子セクタ型超音波探触子の、X軸方向に対する超音
波放射パターンにおけるサイドローブレベルが抑圧さ
れ、X軸方向について細い超音波ビームが実現できる。
FIG. 20 is a diagram showing a fifth embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention, and FIG. 21 is an area of the second material with respect to the first material in the embodiment shown in FIG. It is a figure showing change of a ratio. The fifth embodiment shown in FIG. 20 is an electronic sector ultrasonic probe in which piezoelectric vibrators 115 are arranged in an array for the purpose of obtaining a two-dimensional ultrasonic tomographic image, and the area ratio of the backing 515 is the same. In the scanning direction (X-axis direction). As a result, the side lobe level in the ultrasonic radiation pattern in the X-axis direction of the electronic sector ultrasonic probe is suppressed, and an ultrasonic beam narrow in the X-axis direction can be realized.

【0047】図22は本発明の第2の超音波探触子の第
6の実施例を表わした図、図23は図22に示す実施例
における、第1の材料に対する第2の材料の面積割合を
表わした図である。図22に示す第6の実施例は、2次
元超音波断層像を得ることを目的として圧電振動子11
6をアレイ状に配列した電子セクタ型超音波探触子であ
り、バッキング516の音響インピーダンスを走査方向
(X軸方向)および圧電振動子の短軸方向(Y軸方向)
の両方向に変化させたものである。これによりこの電子
セクタ型超音波探触子の、X軸方向およびY軸方向に対
する超音波放射パターンにおけるサイドローブレベルが
抑圧され、X軸方向およびY軸方向の双方について細い
超音波ビームが実現できる。
FIG. 22 is a diagram showing a sixth embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention, and FIG. 23 is an area of the second material with respect to the first material in the embodiment shown in FIG. It is a figure showing the ratio. The sixth embodiment shown in FIG. 22 is a piezoelectric vibrator 11 for the purpose of obtaining a two-dimensional ultrasonic tomographic image.
6 is an electronic sector type ultrasonic probe in which 6 are arranged in an array, and the acoustic impedance of the backing 516 is set in the scanning direction (X-axis direction) and in the short axis direction of the piezoelectric vibrator (Y-axis direction).
It was changed in both directions. As a result, the side lobe level in the ultrasonic radiation pattern in the X-axis direction and the Y-axis direction of the electronic sector ultrasonic probe is suppressed, and a thin ultrasonic beam can be realized in both the X-axis direction and the Y-axis direction. .

【0048】図24は本発明の第2の超音波探触子の第
7の実施例を表わした図である。この図24に示す第7
の実施例は、圧電振動子117を2次元マトリックス状
に配列した例であり、バッキング517は、Y軸方向に
ついて第1の材料に対する第2の材料の面積割合を変化
させている。被検体内の深度の浅い近距離領域の観察に
は、Y軸方向に並ぶ3列の圧電振動子117のうち中央
の列に並ぶ圧電振動子117のみを用いて小開口で超音
波の送受信を行ない、被検体内の深度の深い遠距離領域
ではY軸方向に3列に並ぶ圧電振動子117の全てを用
いて大開口で超音波の送受信を行なう。これにより近距
離領域から遠距離領域までの広範囲な領域にわたって更
に細い超音波ビームを実現することができる。
FIG. 24 is a diagram showing a seventh embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention. The seventh shown in FIG.
In this example, the piezoelectric vibrators 117 are arranged in a two-dimensional matrix, and the backing 517 changes the area ratio of the second material to the first material in the Y-axis direction. For observation of a short-distance region with a small depth inside the subject, only the piezoelectric vibrators 117 arranged in the central row among the three rows of piezoelectric vibrators 117 arranged in the Y-axis direction are used to transmit and receive ultrasonic waves with a small opening. In a long-distance region where the depth is deep inside the subject, ultrasonic waves are transmitted and received with a large opening by using all of the piezoelectric vibrators 117 arranged in three rows in the Y-axis direction. As a result, it is possible to realize a thinner ultrasonic beam over a wide range of regions from the short range to the long range.

【0049】図25は、本発明の第2の超音波探触子の
第8の実施例を表わした図である。この図25に示す第
8の実施例は、圧電振動子118を同心円状に配列し、
バッキング518は、同心円状に、第1の材料に対する
第2の材料の面積割合を変化させたものである。この第
8実施例は、機械的に偏向させることにより走査を行な
う超音波探触子の例であり、近距離領域の観察には中央
部の圧電振動子118を用いて小開口で超音波の送受信
を行ない、遠距離領域の観察には中央部と端部の圧電振
動子118を同時に用いて大開口で超音波の送受信を行
なう。これにより、上記第7の実施例の場合と同様に、
近距離領域から遠距離領域までの広範囲な領域にわたっ
て更に細い超音波ビームを実現することができる。
FIG. 25 is a diagram showing an eighth embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention. In the eighth embodiment shown in FIG. 25, the piezoelectric vibrators 118 are arranged concentrically,
The backing 518 is formed by concentrically changing the area ratio of the second material to the first material. The eighth embodiment is an example of an ultrasonic probe that performs scanning by mechanically deflecting it, and for observation of a short-distance region, a piezoelectric vibrator 118 in the center portion is used to generate an ultrasonic wave with a small opening. Transmission / reception is performed, and for observation of a long-distance region, ultrasonic waves are transmitted / received through a large opening by using the piezoelectric vibrators 118 at the central portion and the end portions simultaneously. Thereby, as in the case of the seventh embodiment,
It is possible to realize a narrower ultrasonic beam over a wide range from a short range area to a long range area.

【0050】図26は本発明の第3の超音波探触子の第
1の実施例を表わした図である。図26に示す第1実施
例は、前面電極121aおよび背面電極121bを有す
る1つの圧電振動子121に、空洞部521bを有する
バッキング521が結合されているものである。この空
洞部521bの存在により、バッキング521の背面電
極121bに接する面積は、中央部が小さく、端部側ほ
ど大きくなっている。この実施例は、図13に示す第2
の超音波探触子の第1の実施例における第2の材料51
1bの領域を空洞部521bで置き換えたものである。
この空洞部521bは、音響インピーダンスが極端に小
さい材料に相当し、したがって図13に示す第2の超音
波探触子の第1の実施例と同様の作用をなす。
FIG. 26 is a diagram showing a first embodiment of the third ultrasonic probe of the present invention. In the first embodiment shown in FIG. 26, a backing 521 having a cavity 521b is coupled to one piezoelectric vibrator 121 having a front electrode 121a and a back electrode 121b. Due to the presence of the hollow portion 521b, the area of the backing 521 in contact with the back electrode 121b is smaller in the central portion and larger in the end portion side. This embodiment is the second embodiment shown in FIG.
Second material 51 of the first embodiment of the ultrasonic probe of
The region 1b is replaced with a cavity 521b.
The cavity portion 521b corresponds to a material having an extremely low acoustic impedance, and therefore has the same function as that of the first embodiment of the second ultrasonic probe shown in FIG.

【0051】バッキングに空洞部を有することを要件と
する本発明の第3の超音波探触子についても、この第1
の実施例以外にも多数の実施例を挙げることができる
が、上述した本発明の第2の超音波探触子についての第
2の実施例〜第8の実施例(第3の実施例を除く)にお
ける第2の材料を空洞で置き換えたものが本発明の第3
の超音波探触子の各実施例に相当し、その作用も同様で
あるため、ここではそれらの図示および説明は省略す
る。
Also for the third ultrasonic probe of the present invention which requires that the backing has a hollow portion,
Although there are many examples other than the above examples, the second to eighth examples (third example) of the above-described second ultrasonic probe of the present invention can be cited. The third material of the present invention is obtained by replacing the second material in (excluding) with a cavity.
The ultrasonic probe corresponds to each embodiment of the present invention, and its operation is also the same, and therefore, illustration and description thereof are omitted here.

【0052】ここで、上述した第1、第2、第3の超音
波探触子についての各種実施例に音響レンズ(図27参
照)を配する場合、音響レンズの焦点をこれら超音波探
触子が接続される超音波診断装置の最大診断深さの2/
3以上の深さに設定するのが望ましい。尚、ここで例示
した第1、第2、第3の超音波探触子についての各種の
実施例は、あくまでも例示に過ぎず、本発明にはここに
例示したもの以外の各種の態様が含まれるものであるこ
とはいうまでもない。
Here, when an acoustic lens (see FIG. 27) is provided in each of the various embodiments of the above-mentioned first, second, and third ultrasonic probes, the focus of the acoustic lens is set to these ultrasonic probes. 2 / of the maximum diagnosis depth of the ultrasonic diagnostic equipment to which the child is connected
It is desirable to set the depth to 3 or more. It should be noted that the various embodiments of the first, second, and third ultrasonic probes illustrated here are merely examples, and the present invention includes various aspects other than those illustrated here. It goes without saying that this is something that is done.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波探
触子は、位置により音響インピーダンスが変化したバッ
キング、音響インピーダンスの異なる材料を、位置によ
りそれらの材料の面積割合が変化するように組合せたバ
ッキング、あるいは圧電振動子に接する面積が位置によ
り変化するように空胴部を有するバッキングを圧電振動
子に接合したものであるため、超音波探触子で送波ある
いは受波される超音波に対して振幅重みづけがなされ、
これにより近距離から遠距離に渡る広範囲で超音波ビー
ムが改善され、高分解能の超音波診断装置の実現に寄与
することになる。
As described above, according to the ultrasonic probe of the present invention, the backing whose acoustic impedance is changed depending on the position and the materials having different acoustic impedances are changed in the area ratio of those materials depending on the position. Since the backing is combined, or a backing having a cavity so that the area in contact with the piezoelectric vibrator changes depending on the position, the ultrasonic wave transmitted or received by the ultrasonic probe is used. Amplitude weighting is applied to sound waves,
As a result, the ultrasonic beam is improved over a wide range from a short distance to a long distance, which contributes to the realization of a high resolution ultrasonic diagnostic apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】バッキングの作用を示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the action of a backing.

【図2】本発明の第1の超音波探触子の第1の実施例を
表わした図である。
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention.

【図3】図2に示す実施例における音響インピーダンス
の変化を表わした図である。
FIG. 3 is a diagram showing changes in acoustic impedance in the embodiment shown in FIG.

【図4】音響インピーダンスの種々の関数形を表わした
図である。
FIG. 4 is a diagram showing various functional forms of acoustic impedance.

【図5】本発明の第1の超音波探触子の第2の実施例を
表わした図である。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention.

【図6】図5に示す実施例における音響インピーダンス
の変化を表わした図である。
6 is a diagram showing changes in acoustic impedance in the embodiment shown in FIG.

【図7】本発明の第1の超音波探触子の第3の実施例を
表わした図である。
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention.

【図8】図7に示す実施例における音響インピーダンス
の変化を表わした図である。
8 is a diagram showing changes in acoustic impedance in the embodiment shown in FIG.

【図9】本発明の第1の超音波探触子の第4の実施例を
表わした図である。
FIG. 9 is a diagram showing a fourth example of the first ultrasonic probe of the present invention.

【図10】図9に示す実施例における音響インピーダン
スの変化を表わした図である。
10 is a diagram showing changes in acoustic impedance in the embodiment shown in FIG.

【図11】本発明の第1の超音波探触子の第5の実施例
を表わした図である。
FIG. 11 is a diagram showing a fifth example of the first ultrasonic probe of the present invention.

【図12】本発明の第1の超音波探触子の第6の実施例
を表わした図である。
FIG. 12 is a diagram showing a sixth embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention.

【図13】本発明の第2の超音波探触子の第1の実施例
を表わした図である。
FIG. 13 is a diagram showing a first example of a second ultrasonic probe of the present invention.

【図14】図13に示す実施例における、第1の材料に
対する第2の材料の面積割合を表わした図である。
14 is a diagram showing the area ratio of the second material to the first material in the example shown in FIG.

【図15】第1の材料に対する第2の材料の面積割合の
種々の関数形を表わした図である。
FIG. 15 is a diagram showing various functional forms of the area ratio of the second material to the first material.

【図16】本発明の第2の超音波探触子の第2の実施例
を表わした図である。
FIG. 16 is a diagram showing a second embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention.

【図17】本発明の第2の超音波探触子の第3の実施例
を表わした図である。
FIG. 17 is a diagram showing a third example of the second ultrasonic probe of the present invention.

【図18】本発明の第2の超音波探触子の第4の実施例
を表わした図である。
FIG. 18 is a diagram showing a fourth example of the second ultrasonic probe of the present invention.

【図19】図18に示す実施例における、第1の材料に
対する第2の材料の面積割合を表わした図である。
19 is a diagram showing the area ratio of the second material to the first material in the example shown in FIG.

【図20】本発明の第2の超音波探触子の第5の実施例
を表わした図である。
FIG. 20 is a diagram showing a fifth example of the second ultrasonic probe of the present invention.

【図21】図20に示す実施例における、第1の材料に
対する第2の材料の面積割合の変化を表わした図であ
る。
21 is a diagram showing changes in the area ratio of the second material to the first material in the example shown in FIG.

【図22】本発明の第2の超音波探触子の第6の実施例
を表わした図である。
FIG. 22 is a diagram showing a sixth example of the second ultrasonic probe of the present invention.

【図23】図22に示す実施例における、第1の材料に
対する第2の材料の面積割合を表わした図である。
23 is a diagram showing the area ratio of the second material to the first material in the example shown in FIG. 22. FIG.

【図24】本発明の第2の超音波探触子の第7の実施例
を表わした図である。
FIG. 24 is a diagram showing a seventh embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention.

【図25】本発明の第2の超音波探触子の第8の実施例
を表わした図である。
FIG. 25 is a view showing an eighth embodiment of the second ultrasonic probe of the present invention.

【図26】本発明の第3の超音波探触子の第1の実施例
を表わした図である。
FIG. 26 is a diagram showing a first example of a third ultrasonic probe of the present invention.

【図27】従来の超音波探触子の一例を模式的に表わし
た斜視図である。
FIG. 27 is a perspective view schematically showing an example of a conventional ultrasonic probe.

【図28】図27に示す超音波探触子と接続される回路
を表わしたブロック図である。
FIG. 28 is a block diagram showing a circuit connected to the ultrasonic probe shown in FIG. 27.

【図29】超音波探触子の概略構造と、この超音波探触
子から放射される超音波の各位置における放射音圧分布
を示した図である。
FIG. 29 is a diagram showing a schematic structure of an ultrasonic probe and a radiated sound pressure distribution at each position of ultrasonic waves radiated from the ultrasonic probe.

【図30】図29に示す放射音圧分布の場合における超
音波ビームの断面方向の強度分布(A)及びビーム径
(B)を表わした図である。
30 is a diagram showing the intensity distribution (A) and the beam diameter (B) in the cross-sectional direction of the ultrasonic beam in the case of the radiated sound pressure distribution shown in FIG. 29.

【図31】超音波探触子の概略構造と、放射音圧分布の
他の例を示した図である。
FIG. 31 is a diagram showing a schematic structure of an ultrasonic probe and another example of radiated sound pressure distribution.

【図32】図31に示す放射音圧分布の場合における超
音波ビームの断面方向の強度分布(A)及びビーム径
(B)を表わした図である。
32 is a diagram showing the intensity distribution (A) and the beam diameter (B) in the cross-sectional direction of the ultrasonic beam in the case of the radiated sound pressure distribution shown in FIG.

【図33】従来から行なわれている振幅重み付けの手法
を表わす模式図である。
FIG. 33 is a schematic diagram showing a conventional amplitude weighting method.

【図34】従来の放射音圧分布形成手法の一例の説明図
である。
FIG. 34 is an explanatory diagram of an example of a conventional radiation sound pressure distribution forming method.

【図35】従来の放射音圧分布形成手法の他の例の説明
図である。
FIG. 35 is an explanatory diagram of another example of the conventional radiation sound pressure distribution forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,102,…,106;111,112,…,1
18;121 圧電振動子 101a,102a,…,106a,111a;112
a,…,118a;121a 前面電極 101b,102b,…,106b,111b;112
b,…,118b;121b 背面電極 501,502,…,506;511,512,…,5
18;521 バッキング 511a,512a,…,518a 第1の材料 511b,512b,…,518b 第2の材料 521b 空洞
101, 102, ..., 106; 111, 112, ..., 1
18; 121 Piezoelectric vibrator 101a, 102a, ..., 106a, 111a; 112
a, ..., 118a; 121a Front electrodes 101b, 102b, ..., 106b, 111b; 112
b, ..., 118b; 121b Back electrodes 501, 502, ..., 506; 511, 512 ,.
18; 521 Backing 511a, 512a, ..., 518a First material 511b, 512b, ..., 518b Second material 521b Cavity

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力された電気信号を超音波に変換して
送信するとともに受信した超音波を電気信号に変換して
出力する超音波探触子において、 超音波を送受信する前面および該前面に対向する背面に
それぞれ前面電極および背面電極を有する少なくとも1
つの圧電振動子と、 前記背面電極を挟んで前記圧電振動子に結合された、音
響インピーダンスが前記背面電極の広がる1次元的もし
くは2次元的な方向の位置の関数として変化するバッキ
ングとを備えたことを特徴とする超音波探触子。
1. An ultrasonic probe for converting an input electric signal into an ultrasonic wave and transmitting the ultrasonic wave and converting a received ultrasonic wave into an electric signal for output, and a front surface for transmitting and receiving ultrasonic waves and a front surface for transmitting and receiving the ultrasonic wave. At least one having a front electrode and a back electrode on opposite back surfaces, respectively
Two piezoelectric vibrators, and a backing coupled to the piezoelectric vibrators with the back electrode sandwiched therebetween, the acoustic impedance changing as a function of the position of the back electrode spreading in one-dimensional or two-dimensional directions. An ultrasonic probe characterized in that.
【請求項2】 前記バッキングが、音響インピーダンス
が1次元的もしくは2次元的に、中央部から端部側に向
かって順次大きくなるように変化したバッキングである
ことを特徴とする請求項1記載の超音波探触子。
2. The backing according to claim 1, wherein the backing has a one-dimensional or two-dimensional change in acoustic impedance such that the acoustic impedance gradually increases from the center toward the end. Ultrasonic probe.
【請求項3】 前記バッキングが、音響インピーダンス
が1次元的もしくは2次元的に、三角形、台形、中央部
から端部に向かって下る階段形、ガウス関数形、レイズ
ドコサイン関数形、ハミング関数形のうちから選択され
るいずれか1つの形状を逆さにした形状に変化するバッ
キングであることを特徴とする請求項2記載の超音波探
触子。
3. The backing has one-dimensional or two-dimensional acoustic impedance of a triangular shape, a trapezoidal shape, a step shape descending from a central portion toward an end portion, a Gaussian function type, a raised cosine function type, and a Hamming function type. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein the ultrasonic probe is a backing that changes one of the shapes selected from the above into an inverted shape.
【請求項4】 前記バッキングが、金属粉の混合割合が
1次元的もしくは2次元的に、中央部から端部に向かっ
て順次変化した樹脂で形成されてなることを特徴とする
請求項1、2又は3記載の超音波探触子。
4. The backing is formed of a resin in which a mixing ratio of metal powder is one-dimensionally or two-dimensionally changed sequentially from a central portion toward an end portion. The ultrasonic probe according to 2 or 3.
【請求項5】 前記バッキングが、音響インピーダンス
が2×106 kg/mm2 /sec以下から10×10
6 kg/mm2 /sec以上にまで広がるバッキングで
あることを特徴とする請求項2から4のうちいずれか1
項記載の超音波探触子。
5. The backing has an acoustic impedance of 2 × 10 6 kg / mm 2 / sec or less to 10 × 10.
5. The backing which spreads to 6 kg / mm 2 / sec or more, any one of claims 2 to 4.
The ultrasonic probe described in the item.
【請求項6】 所定の方向に1次元的に配列された複数
の前記圧電振動子を備え、 前記バッキングが、音響インピーダンスが前記所定の方
向及び/又は該所定の方向に交わる方向に変化したバッ
キングであることを特徴とする請求項1から5のうちの
いずれか1項記載の超音波探触子。
6. A backing comprising a plurality of the piezoelectric vibrators arranged one-dimensionally in a predetermined direction, wherein the backing has an acoustic impedance changed in the predetermined direction and / or in a direction intersecting with the predetermined direction. The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 5, wherein
【請求項7】 2次元マトリクス状もしくは同心円状に
配列された複数の前記圧電振動子を備え、 前記バッキングが、音響インピーダンスが前記圧電振動
子が配列された1次元方向もしくは2次元方向に変化し
たバッキングであることを特徴とする請求項1から5の
うちいずれか1項記載の超音波探触子。
7. A plurality of the piezoelectric vibrators arranged in a two-dimensional matrix or concentric circles, wherein the acoustic impedance of the backing changes in one-dimensional direction or two-dimensional direction in which the piezoelectric vibrators are arranged. It is a backing, The ultrasonic probe of any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 入力された電気信号を超音波に変換して
送信するとともに受信した超音波を電気信号に変換して
出力する超音波探触子において、 超音波を送受信する前面および該前面に対向する背面に
それぞれ前面電極および背面電極を有する少なくとも1
つの圧電振動子と、 前記背面電極を挟んで前記圧電振動子に結合された、第
1の材料と該第1の材料よりも音響インピーダンスの小
さい第2の材料が、該第1の材料に対する該第2材料の
前記背面電極に接する面積割合が前記背面電極の広がる
1次元的もしくは2次元的な方向の位置の関数として変
化する形状に組合わされてなるバッキングとを備えたこ
とを特徴とする超音波探触子。
8. An ultrasonic probe for converting an input electric signal into an ultrasonic wave and transmitting the ultrasonic wave and converting a received ultrasonic wave into an electric signal for output, and a front surface for transmitting and receiving ultrasonic waves and a front surface for transmitting and receiving the ultrasonic wave. At least one having a front electrode and a back electrode on opposite back surfaces, respectively
Two piezoelectric vibrators, and a first material and a second material having an acoustic impedance smaller than that of the first material, which is coupled to the piezoelectric vibrators with the back electrode sandwiched therebetween, with respect to the first material. A backing formed in combination with a shape in which an area ratio of the second material in contact with the back electrode changes as a function of a position of the back electrode in a one-dimensional or two-dimensional direction in which the back electrode extends. Sonic probe.
【請求項9】 前記バッキングが、前記面積割合が1次
元的もしくは2次元的に、中央部から端部側に向かって
順次小さくなるように変化したバッキングであることを
特徴とする請求項8記載の超音波探触子。
9. The backing according to claim 8, wherein the area ratio is one-dimensionally or two-dimensionally changed so that the area ratio is gradually reduced from the central portion toward the end portion side. Ultrasonic probe.
【請求項10】 前記バッキングが、前記面積割合が1
次元的もしくは2次元的に、三角形、台形、中央部から
端部に向かって下る階段形、ガウス関数形、レイズドコ
サイン関数形、ハミング関数形のうちから選択されるい
ずれか1つの形状に変化するバッキングであることを特
徴とする請求項9記載の超音波探触子。
10. The backing has an area ratio of 1
Dimensionally or two-dimensionally changes to any one shape selected from a triangle, a trapezoid, a step shape that goes down from the central part toward the end, a Gaussian function shape, a raised cosine function shape, and a Hamming function shape. The ultrasonic probe according to claim 9, wherein the ultrasonic probe is a backing.
【請求項11】 前記バッキングが、金属粉の混合割合
が互いに異なる樹脂からなる前記第1の材料と前記第2
の材料とが組合わされたバッキングであることを特徴と
する請求項8、9又は10記載の超音波探触子。
11. The first backing material and the second backing material, wherein the backing is made of resins having different metal powder mixing ratios.
The ultrasonic probe according to claim 8, 9 or 10, wherein the ultrasonic probe is a backing in which the above material is combined.
【請求項12】 前記バッキングが、音響インピーダン
スが10×106 kg/mm2 /sec以上の前記第1
の材料と2×106 kg/mm2 /sec以下の前記第
2の材料とが組合わされたバッキングであることを特徴
とする請求項9から11のうちいずれか1項記載の超音
波探触子。
12. The first backing having an acoustic impedance of 10 × 10 6 kg / mm 2 / sec or more.
The ultrasonic probe according to any one of claims 9 to 11, which is a backing in which the above material and the second material having a weight of 2 × 10 6 kg / mm 2 / sec or less are combined. Child.
【請求項13】 所定の方向に1次元的に配列された複
数の前記圧電振動子を備え、 前記バッキングが、前記面積割合が前記所定の方向及び
/又は該所定の方向に交わる方向に変化したバッキング
であることを特徴とする請求項8から12のうちのいず
れか1項記載の超音波探触子。
13. A plurality of the piezoelectric vibrators, which are arranged one-dimensionally in a predetermined direction, wherein the backing has the area ratio changed in the predetermined direction and / or in a direction intersecting with the predetermined direction. The ultrasonic probe according to any one of claims 8 to 12, which is a backing.
【請求項14】 2次元マトリクス状もしくは同心円状
に配列された複数の前記圧電振動子を備え、 前記バッキングが、前記面積割合が前記圧電振動子が配
列された1次元方向もしくは2次元方向に変化したバッ
キングであることを特徴とする請求項8から12のうち
いずれか1項記載の超音波探触子。
14. A plurality of the piezoelectric vibrators arranged in a two-dimensional matrix or concentric circles, wherein the backing changes the area ratio in one-dimensional direction or two-dimensional direction in which the piezoelectric vibrators are arranged. The ultrasonic probe according to claim 8, wherein the ultrasonic probe is a backing.
【請求項15】 前記第2の材料に代えて空洞部を有
し、前記バッキングに代えて、前記第1の材料の前記背
面電極に接する面積が前記背面電極の広がる1次元的も
しくは2次元的な方向の位置の関数として変化するバッ
キングを備えたことを特徴とする請求項8から14のう
ちのいずれか1項記載の超音波探触子。
15. A one-dimensional or two-dimensional area in which the back electrode has an area in which the back electrode has a hollow portion instead of the second material, and the back electrode of the first material is in contact with the back electrode instead of the backing. The ultrasonic probe according to any one of claims 8 to 14, comprising a backing that changes as a function of position in different directions.
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