JPH06181925A - Ultrasonic probe - Google Patents
Ultrasonic probeInfo
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- JPH06181925A JPH06181925A JP4340547A JP34054792A JPH06181925A JP H06181925 A JPH06181925 A JP H06181925A JP 4340547 A JP4340547 A JP 4340547A JP 34054792 A JP34054792 A JP 34054792A JP H06181925 A JPH06181925 A JP H06181925A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric vibrator
- ultrasonic probe
- function
- ultrasonic
- electrode
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- Withdrawn
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【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5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6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5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(短
軸方向)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. 5 is a perspective view schematically showing an example of a conventional ultrasonic probe, and FIG. 6 is a block diagram showing a circuit connected to the ultrasonic probe. A large number of piezoelectric vibrators 1 made of, for example, piezoelectric ceramics (PZT) are arranged in a strip shape in the lateral direction (x direction) of FIG. 5, 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. In addition, a matching layer 3 made of epoxy resin or the like corresponding to each piezoelectric vibrator 1 is formed below each piezoelectric vibrator 1 in the drawing. An acoustic lens 4 made of silicone rubber or the like is attached to converge the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic probe in the y direction (short axis direction) perpendicular to the (x direction). Further, above the piezoelectric vibrator 1 in the figure, a backing 5 is provided for the purpose of shortening the ultrasonic wave duration and absorbing the ultrasonic waves transmitted to the back side.
Are coupled to the piezoelectric vibrator 1 with the back electrode 1b interposed therebetween.
【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6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。In order to transmit an ultrasonic wave into an object (not shown) such as a human body using the ultrasonic probe constructed as described above, each piezoelectric vibrator is transmitted from the transmission circuit 6 shown in FIG. 1, each pulse signal is transmitted to each piezoelectric vibrator 1
The ultrasonic waves are transmitted in a pulse form. 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7
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8は、
図7に示す放射音圧分布の場合における超音波ビームの
短軸方向のビーム径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. Figure 7
Is a diagram showing a schematic structure of an ultrasonic probe and a sound pressure distribution of ultrasonic waves emitted from the ultrasonic probe. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a beam diameter in a short axis direction of an ultrasonic beam in the case of the radiation sound pressure distribution shown in FIG. 7.
【0007】図7に示すようにこの超音波探触子は、配
列された複数の圧電振動子1と、これらの圧電振動子1
の超音波を送受信する前面、およびこの前面と対向する
背面にそれぞれ形成された前面電極1a,背面電極1b
を備えている。尚、この超音波探触子には、圧電振動子
1、前面電極1a,背面電極1bのほか、図5に示すよ
うなリード線,音響レンズ,バッキング等も備えられて
いるが、この図、および以下において説明する各図にお
いてはそれらの図示は省略されている。As shown in FIG. 7, this ultrasonic probe is provided with a plurality of piezoelectric vibrators 1 arranged and a plurality of these piezoelectric vibrators 1.
Front electrode 1a and back electrode 1b respectively formed on the front surface for transmitting and receiving the ultrasonic waves and the back surface facing the front surface.
Is equipped with. In addition, the ultrasonic probe is provided with a piezoelectric vibrator 1, a front electrode 1a, a back electrode 1b, lead wires as shown in FIG. 5, an acoustic lens, a backing, and the like. In addition, their illustration is omitted in the drawings described below.
【0008】図7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、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
ため図8に示すように音響レンズ(図5参照)の焦点近
傍しか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。このため、短軸方向
のビーム径を改善する手法が種々提案されている。以下
それらの手法のうちいくつかについて概略説明する。As shown in FIG. 7, 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, a large side lobe is generated in the ultrasonic beam in the subject, which causes As shown in FIG. 8, the ultrasonic beam can be narrowed down only in the vicinity of the focal point of the acoustic lens (see FIG. 5), and the beam diameter becomes considerably wide as a whole. Therefore, various methods for improving the beam diameter in the minor axis direction have been proposed. Hereinafter, some of these methods will be outlined.
【0009】図9は短軸方向のビーム径の改善が図られ
た超音波探触子の概略構造と、圧電振動子に印加される
電位の分布をあらわした図、図10は図9に示す放射音
圧分布の場合における超音波ビームの短軸方向のビーム
径を表わした図である。この超音波探触子を構成する圧
電振動子1の背面には抵抗体11が貼付されており、背
面電極1bは抵抗体11の背面側に形成されている。FIG. 9 is a diagram showing a schematic structure of an ultrasonic probe in which the beam diameter in the minor axis direction is improved and the distribution of the potential applied to the piezoelectric vibrator, and FIG. 10 is shown in FIG. It is a figure showing the beam diameter of the short axis direction of the ultrasonic beam in the case of radiation sound pressure distribution. A resistor 11 is attached to the back surface of the piezoelectric vibrator 1 forming the ultrasonic probe, and the back electrode 1b is formed on the back surface side of the resistor 11.
【0010】この抵抗体11は各圧電振動子1の中央部
から短軸方向に端部に向かって段階的に抵抗値の大きな
材料で構成されており、このため、前面電極1aと背面
電極1bとの間に電圧が印加されると、各圧電振動子1
に印加される電位は、図9(b)に示すように階段状に
変化し、したがって放射音圧も同様に変化する。ここで
抵抗体11に代えてインピーダンスが階段状に変化する
誘電体を備えてもよい。The resistor 11 is made of a material whose resistance value gradually increases from the central portion of each piezoelectric vibrator 1 toward the end portion in the short axis direction. Therefore, the front electrode 1a and the back electrode 1b are formed. When a voltage is applied between the
The electric potential applied to the element changes stepwise as shown in FIG. 9 (b), and therefore the radiated sound pressure also changes. Here, instead of the resistor 11, a dielectric whose impedance changes stepwise may be provided.
【0011】このような構造の超音波探触子を用いる
と、図10に示すように短軸方向のビーム径を全体とし
てある程度細く絞ることができる。図11は、短軸方向
のビーム径の改善を図った第2の例を示す図である。こ
の超音波探触子を構成する圧電振動子1は、図11
(b)に示すように、短軸方向について、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、これにより放射音圧分布を得るものである(特公平
1−24479号公報参照)。When the ultrasonic probe having such a structure is used, the beam diameter in the minor axis direction can be narrowed to some extent as a whole as shown in FIG. FIG. 11 is a diagram showing a second example in which the beam diameter in the minor axis direction is improved. The piezoelectric vibrator 1 constituting this ultrasonic probe is shown in FIG.
As shown in (b), in the minor axis direction, the polarization intensity is large at the central portion of the piezoelectric vibrator 1 and is small toward the ends, thereby obtaining a radiated sound pressure distribution (Japanese Patent Publication No. 1-24479). See the bulletin).
【0012】図12は、短軸方向のビーム径の改善を図
った第3の例を示す図である。この超音波探触子を構成
する各圧電振動子1は、図12(b)に示すように中央
部から短軸方向端部にいくに従ってその面積が徐々に減
少する菱形に形成されており、中央部では強く、端部に
いくに従って弱い超音波が放射され、これにより短軸方
向のビーム径の改善が図られる(特公平1−24480
号公報参照)。FIG. 12 is a diagram showing a third example in which the beam diameter in the minor axis direction is improved. As shown in FIG. 12 (b), each piezoelectric vibrator 1 constituting this ultrasonic probe is formed in a diamond shape whose area gradually decreases from the center to the end in the short axis direction, Ultrasonic waves that are strong in the central portion and weaker toward the edges are emitted, which improves the beam diameter in the minor axis direction (Japanese Patent Publication No. 1-24480).
(See Japanese Patent Publication).
【0013】図13は、短軸方向のビーム形の改善を図
った第4の例を示す図である。この超音波探触子を構成
する各圧電振動子1は、短軸方向に複数に分割されてい
る。これにより配列方向と同様に、短軸方向についても
圧電振動子1に印加するパルス信号の信号タイミングの
調整や遅延加算等を行うことができ、短軸方向について
ビーム形状を改善することができる。FIG. 13 is a diagram showing a fourth example for improving the beam shape in the short axis direction. Each piezoelectric vibrator 1 constituting this ultrasonic probe is divided into a plurality in the short axis direction. Thus, similarly to the array direction, the signal timing of the pulse signal applied to the piezoelectric vibrator 1 can be adjusted and the delay addition can be performed in the minor axis direction as well, and the beam shape can be improved in the minor axis direction.
【0014】以上は、複数の圧電振動子が配列されたフ
ェイズドアレイ,又はリニアアレイ型超音波探触子の例
であるが、以上のビームの形状を改善する手法は、基本
的に1つの圧電振動子を用いて機械的に走査する方式の
超音波探触子にも採用することができる。図14は、機
械的な走査を行う方式の超音波探触子の、ビーム形状改
善の一例を示した図である。The above is an example of a phased array or linear array type ultrasonic probe in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged. The above method for improving the shape of the beam is basically one piezoelectric element. It can also be applied to an ultrasonic probe of the type that mechanically scans using a vibrator. FIG. 14 is a diagram showing an example of beam shape improvement of the ultrasonic probe of the type that performs mechanical scanning.
【0015】この超音波探触子は円板状の圧電振動子1
を備えており、その背面には、中心0から直径方向に離
れるに従って段階的に大きな抵抗値を有する抵抗体11
が貼付されている。これら圧電振動子1と抵抗体11と
を挟んで前面電極1aと背面電極1bが形成されてい
る。この場合、前面電極1aと背面電極1bとの間に所
定の電圧を印加すると、圧電振動子1には図12(b)
に示すように中央が強く周囲ほど強い電位が印加され、
これと同様な分布の放射音圧が得られ、ビーム形状が改
善される。尚、このような、円形の圧電振動子1を複数
に分割する場合、格子状の分割と同心円状の分割が考え
られる。This ultrasonic probe is a disk-shaped piezoelectric vibrator 1
And a resistor 11 having a resistance value gradually increasing from the center 0 in the diametrical direction on the back surface thereof.
Is attached. A front electrode 1a and a back electrode 1b are formed sandwiching the piezoelectric vibrator 1 and the resistor 11. In this case, if a predetermined voltage is applied between the front electrode 1a and the back electrode 1b, the piezoelectric vibrator 1 will be shown in FIG.
As shown in, the central part is stronger and a stronger potential is applied to the surroundings.
Radiant sound pressure with a similar distribution is obtained, and the beam shape is improved. When such a circular piezoelectric vibrator 1 is divided into a plurality of pieces, a grid-like division and a concentric division can be considered.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】上述した各種の超音波
探触子を採用することにより短軸方向についてビーム形
状の改善が図られるが、必要とされるレベルまでは十分
にはビーム形状は改善されないという問題がある。これ
をさらに改善するには、例えば図13に示す圧電振動子
の短軸方向の分割数を大きくする必要があり、リード線
2(図5参照)の本数が増え過ぎ、それらのリード線2
に接続される回路の規模が大きくなり過ぎ現実的でない
という問題がある。By adopting the above-mentioned various ultrasonic probes, the beam shape can be improved in the short axis direction, but the beam shape is sufficiently improved up to the required level. There is a problem that is not done. To further improve this, for example, it is necessary to increase the number of divisions of the piezoelectric vibrator in the minor axis direction shown in FIG. 13, and the number of lead wires 2 (see FIG. 5) increases too much.
There is a problem that the scale of the circuit connected to is too large to be realistic.
【0017】本発明は、上記事情に鑑み、従来と比べビ
ーム形状がさらに改善された超音波探触子を提供するこ
とを目的とする。In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic probe whose beam shape is further improved as compared with the conventional one.
【0018】[0018]
【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、前面側から
超音波を送受信する、複数に分割された圧電振動子と、
この圧電振動子の、上記前面と対向する背面に貼付され
た、抵抗値もしくはインピーダンスが圧電振動子の面に
沿う所定方向に位置の関数として変化する抵抗体もしく
は誘電体と、上記圧電振動子、および上記抵抗体もしく
は誘電体を挟むように圧電振動子の前面、および抵抗体
もしくは誘電体の背面に形成された、面積が上記所定方
向に位置の関数として変化する電極とを備え、かつ圧電
振動子と上記電極の互いに対応する部分の、それぞれ圧
電振動子に印加される電位と上記面積との積が、上記所
定方向に位置の関数として変化するように構成されてい
ることを特徴とする。A first ultrasonic probe of the present invention which 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 the ultrasonic probe that outputs by, the piezoelectric vibrator, which transmits and receives ultrasonic waves from the front side, is divided into a plurality of piezoelectric vibrators,
A resistor or a dielectric attached to a back surface of the piezoelectric vibrator that faces the front surface, the resistance value or impedance of which changes as a function of position in a predetermined direction along the surface of the piezoelectric vibrator; And a piezoelectric vibration element which is formed on the front surface of the piezoelectric vibrator so as to sandwich the resistor or the dielectric material and on the back surface of the resistor or the dielectric material and whose area changes in the predetermined direction as a function of the position. It is characterized in that the product of the electric potential applied to the piezoelectric vibrator and the area of the corresponding portions of the child and the electrode changes in the predetermined direction as a function of position.
【0019】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、前面側から超音波を
送受信する、複数に分割されるとともに分極強度が面に
沿う位置の関数として変化する圧電振動子と、この圧電
振動子を挟むように圧電振動子の前面および背面に形成
された、面積が上記所定方向に位置の関数として変化す
る電極とを備え、圧電振動子と電極の互いに対応する部
分の、圧電振動子の分極強度と電極の面積との積が、上
記所定方向に位置の関数として変化するように構成され
ていること特徴とする。Further, the second ultrasonic probe of the present invention which achieves the above object converts the 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. In an ultrasonic probe, a piezoelectric vibrator that transmits and receives ultrasonic waves from the front side, is divided into a plurality, and the polarization intensity changes as a function of the position along the surface, and a piezoelectric vibration that sandwiches the piezoelectric vibrator. Electrodes formed on the front surface and the back surface of the child, the area of which changes as a function of position in the predetermined direction, and the polarization strength of the piezoelectric vibrator and the area of the electrode at the corresponding portions of the piezoelectric vibrator and the electrodes. Is configured so that it changes as a function of position in the predetermined direction.
【0020】ここで、上記第1の超音波探触子ないし第
2の超音波探触子の圧電振動子は、その圧電振動子の中
央部から上記所定方向に離れるに従って順次狭い面積を
有する形状に形成されていてもよい。もしくは、円板形
状に形成された圧電振動子を用いる態様もある。この圧
電振動子は、円板形状を有する場合を含め格子状に複数
に分割され、ないし、円板形状の場合は同心円状に複数
に分割される。Here, the piezoelectric vibrator of the first ultrasonic probe or the second ultrasonic probe has a shape in which the piezoelectric vibrator has a gradually smaller area as the piezoelectric vibrator moves away from the center of the piezoelectric vibrator in the predetermined direction. It may be formed in. Alternatively, there is also a mode in which a piezoelectric vibrator formed in a disc shape is used. This piezoelectric vibrator is divided into a plurality of grids, including the case of having a disc shape, or is divided into a plurality of concentric circles in the case of a disc shape.
【0021】また上記積は圧電振動子の中心部で大き
く、該中心部から上記所定方向に離れるに従って小さく
なるように変化する。上記圧電振動子は、所定の配列方
向に複数配列されていてもよく、この場合配列された該
圧電振動子をそれぞれについて上記積は配列方向及び/
又は配列方向に直交する方向に位置の関数として変化す
る。The product is large at the central portion of the piezoelectric vibrator and changes so as to become smaller as the distance from the central portion in the predetermined direction increases. A plurality of the piezoelectric vibrators may be arranged in a predetermined arrangement direction, and in this case, the product of the arranged piezoelectric vibrators is arranged in the arrangement direction and / or
Or, it changes as a function of position in a direction orthogonal to the arrangement direction.
【0022】この変化の関数としては、例えば三角形、
台形、階段形、ガウス関数形、ハミング関数形、ハニン
グ関数形、ブラックマン関数形、およびCOS2 関数形
のうちから選択されるいずれか1つが採用される。As a function of this change, for example, a triangle,
Any one selected from a trapezoid, a step, a Gaussian function, a Hamming function, a Hanning function, a Blackman function, and a COS 2 function is adopted.
【0023】[0023]
【作用】本発明の第1の超音波探触子は、圧電振動子の
背面に、抵抗値もしくはインピーダンスが位置の関数と
して変化する抵抗体もしくは絶縁体を貼付し、さらに電
極も位置の関数として変化する面積を有する形状とし、
これらにより圧電振動子に印加される電位と上記面積と
の積も位置の関数として変化する構成を備えたものであ
る。このため、従来の抵抗値もしくはインピーダンスが
位置の関数として変化する抵抗体もしくは誘電体を貼付
したことによるビーム形状の改善の効果と、圧電振動子
ないし電極を、位置の関数として変化する面積を有する
形状としたことによるビーム形状の改善の効果とが重畳
され、従来と比べ短軸方向のビーム形状の一層の改善が
図られる。In the first ultrasonic probe of the present invention, a resistor or an insulator whose resistance value or impedance changes as a function of position is attached to the back surface of the piezoelectric vibrator, and the electrode also functions as a function of position. A shape with a changing area,
With these, the product of the electric potential applied to the piezoelectric vibrator and the area is also changed as a function of position. Therefore, the effect of improving the beam shape by pasting a resistor or a dielectric whose resistance value or impedance changes as a function of position and the piezoelectric vibrator or electrode having an area that changes as a function of position are provided. The effect of improving the beam shape due to the shape is superimposed, and the beam shape in the minor axis direction is further improved as compared with the conventional case.
【0024】また、本発明の第2の超音波探触子は、分
極強度および面積の双方が位置の関数として変化し、こ
れによりそれら分極強度と面積との積も位置の関数とし
て変化する圧電振動子を備えたものであるため、第1の
超音波探触子の場合と同様、従来の分極強度を変化させ
ることによるビーム形状の改善と面積を変化させること
によるビーム形状の改善との双方の効果が重畳され、従
来と比べ、短軸方向のビーム形状の一層の改善が図られ
る。Further, in the second ultrasonic probe of the present invention, both the polarization intensity and the area change as a function of the position, and thus the product of the polarization intensity and the area also changes as a function of the position. Since the oscillator is provided, both the improvement of the beam shape by changing the conventional polarization intensity and the improvement of the beam shape by changing the area are achieved as in the case of the first ultrasonic probe. The effect of is superposed, and the beam shape in the minor axis direction is further improved as compared with the conventional case.
【0025】[0025]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の第1の超音波探触子の一実施例の、圧電
振動子1つ分を表わした模式図(a)、および、その圧
電振動子に印加される電位分布(b),その圧電振動子
の電極面積(c),およびそれら電位と電極面積との積
(d)を表わした図である。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram (a) showing one piezoelectric vibrator of an embodiment of the first ultrasonic probe of the present invention, and a potential distribution (b) applied to the piezoelectric vibrator. ), An electrode area (c) of the piezoelectric vibrator, and a product (d) of the potential and the electrode area.
【0026】ここに示す圧電振動子1は、例えば図5に
示す配列された複数の圧電振動子1のうちの1つ分であ
り、短軸方向および配列方向にそれぞれ格子状に5分割
されている。圧電振動子1の背面には抵抗体11が貼付
されている。抵抗体11の抵抗値は短軸方向に階段状に
変化しており、このため、前面電極1aと背面電極1b
との間に電圧をかけた際、圧電振動子1には、図1
(b)に示すような短軸方向に階段状に変化した電位が
印加される。The piezoelectric vibrator 1 shown here is, for example, one of a plurality of piezoelectric vibrators 1 arranged in FIG. 5, and is divided into five in a lattice form in the minor axis direction and the arrangement direction. There is. A resistor 11 is attached to the back surface of the piezoelectric vibrator 1. The resistance value of the resistor 11 changes stepwise in the minor axis direction. Therefore, the front electrode 1a and the rear electrode 1b are
When a voltage is applied between the
A potential that changes stepwise in the minor axis direction as shown in (b) is applied.
【0027】前面電極1aは、図に斜線を施した部分と
網線を施した部分に形成されており、斜線を施した部分
の電極どうしが接続され、また網線を施した部分の電極
どうしが接続されている。被検体内の浅い領域の画像を
得る際は斜線を施した部分のみが用いられ被検体の深い
領域の画像を得る際は斜線を施した部分と網線を施した
部分との双方が用いられる。The front electrode 1a is formed in a shaded portion and a shaded portion in the drawing. The shaded portions are connected to each other, and the shaded portions are connected to each other. Are connected. When obtaining an image of a shallow area inside the subject, only the shaded portion is used, and when obtaining an image of the deep area of the subject, both the shaded portion and the shaded portion are used. .
【0028】この電極の面積は短軸方向について図1
(c)に示す破線(斜線を施した部分)、実線(斜線お
よび網線を施した部分)のように変化している。また、
図1(b)の電位と図1(c)の電極面積との積は、図
1(d)のように変化する。図2は、図1に示す圧電振
動子を備えた超音波探触子から放射される超音波ビーム
の短軸方向のビーム形状を示した図である。The area of this electrode is shown in FIG.
It changes like a broken line (hatched portion) and a solid line (hatched and halftone portion) shown in (c). Also,
The product of the electric potential of FIG. 1B and the electrode area of FIG. 1C changes as shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing the beam shape in the short axis direction of the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic probe provided with the piezoelectric vibrator shown in FIG.
【0029】被検体体内の深さ50mm以内の領域は、
図1に斜線を施した部分の電極のみが用いられ、それよ
り深い領域は図1に斜線を施した部分と網線を施した部
分との双方の電極が用いられている。このように本実施
例では電位と電極面積との積が図1(d)に示すように
短軸方向中央で大きく端にいくに従って小さくなるよう
に構成したことにより、従来と比べ短軸方向のビーム形
状が大幅に改善されている。特に本実施例では被検体内
の近距離側と遠距離側でその積の形状を変えており、こ
のためビーム形状がさらに改善されている。The region within a depth of 50 mm within the subject is
Only the electrode in the shaded portion in FIG. 1 is used, and in the deeper region, both the shaded portion and the shaded portion in FIG. 1 are used. As described above, in this embodiment, the product of the electric potential and the electrode area is configured such that it is large at the center of the minor axis direction and becomes smaller toward the end as shown in FIG. The beam shape has been greatly improved. In particular, in this embodiment, the shape of the product is changed on the short distance side and the long distance side in the subject, and therefore the beam shape is further improved.
【0030】ここで図1に示す実施例は、振動子1の背
面に抵抗体11を貼付したものであるが、抵抗体11に
変えてこの抵抗体11と同一の作用をなすようにインピ
ーダンスを変化させた誘電体を貼付してもよい。さらに
抵抗体11も誘電体も貼付せずに圧電振動子1の分極強
度が図1(b)に示すように変化した圧電振動子1を備
えてもよい。In the embodiment shown in FIG. 1, the resistor 11 is attached to the back surface of the vibrator 1. However, the impedance is changed so that the resistor 11 is replaced by the resistor 11 so as to have the same function. You may stick the changed dielectric. Further, the piezoelectric vibrator 1 in which the polarization strength of the piezoelectric vibrator 1 is changed as shown in FIG. 1B may be provided without attaching the resistor 11 and the dielectric.
【0031】図3は、本発明の他の実施例の、1つの圧
電振動子を示した図である。この圧電振動子1は短軸方
向中央部が太く、端にいくに従って細くなる菱形を有す
るとともに格子状に複数に分割されている。図1に示す
実施例のように電極の面積を変化させることに代えて、
図3に示すように圧電振動子そのものの形状を変化させ
てもよい。FIG. 3 is a diagram showing one piezoelectric vibrator of another embodiment of the present invention. The piezoelectric vibrator 1 has a rhombus that is thick at the center in the short axis direction and becomes thinner toward the ends, and is divided into a plurality of grids. Instead of changing the area of the electrodes as in the embodiment shown in FIG.
The shape of the piezoelectric vibrator itself may be changed as shown in FIG.
【0032】図4は、圧電振動子に印加される電位と電
極面積との積、あるいは圧電振動子の分極強度と電極面
積との積の、短軸方向の変化を表わした図である。この
積は、これらの図に示すように、短軸方向中央で大きく
端にいくに従って小さくなる種々の関数形をとることが
できる。尚、ここには円板形状の圧電振動子の例は図示
されていないが、上記実施例と同様であり、圧電振動子
に印加される電位と電極面積との積、あるいは圧電振動
子の分極強度と電極面積との積を円板の中央から離れる
に従って変化させることにより同等の効果を得ることが
できる。また円板形状の圧電振動子を分割する場合、格
子状に分割することのほか、同心円状に分割してもよ
い。FIG. 4 is a diagram showing a change in the short axis direction of the product of the potential applied to the piezoelectric vibrator and the electrode area or the product of the polarization strength of the piezoelectric vibrator and the electrode area. As shown in these figures, this product can take various functional forms that become large at the center in the short axis direction and become smaller toward the ends. Although an example of a disk-shaped piezoelectric vibrator is not shown here, it is similar to the above-described embodiment, and the product of the potential applied to the piezoelectric vibrator and the electrode area or the polarization of the piezoelectric vibrator is used. The same effect can be obtained by changing the product of the strength and the electrode area as the distance from the center of the disk increases. When the disk-shaped piezoelectric vibrator is divided, it may be divided into concentric circles in addition to being divided into a lattice shape.
【0033】また、本発明により構成される超音波探触
子の音響レンズの焦点は、この超音波探触子が具備され
た超音波診断装置の最大診断深さの2/3以上に設定す
るのがよい。図2に示すビーム形状は超音波周波数が
3.5MHz、音響レンズの焦点は約120mmの超音
波探触子の場合である。この3.5MHzの超音波探触
子が具備された超音波診断装置の最大診断深さは約16
0mmであるので、音響レンズの焦点は最大診断深さの
およそ3/4になっている。また、本発明によって構成
される他の周波数の超音波探触子の場合、例えば2.5
MHzの場合は最大診断深さは約220mmであるの
で、音響レンズ焦点は約150mm以上、5MHzの場
合は最大診断深さ約110mmであるので、音響レンズ
焦点は約150mm以上、7.5MHzの場合は最大診
断深さは約75mmであるので、音響レンズ焦点は約5
0mm以上に設定すればよい。Further, the focal point of the acoustic lens of the ultrasonic probe constructed according to the present invention is set to ⅔ or more of the maximum diagnostic depth of the ultrasonic diagnostic apparatus equipped with this ultrasonic probe. Is good. The beam shape shown in FIG. 2 is for an ultrasonic probe in which the ultrasonic frequency is 3.5 MHz and the focus of the acoustic lens is approximately 120 mm. The maximum diagnostic depth of the ultrasonic diagnostic apparatus equipped with this 3.5 MHz ultrasonic probe is about 16
Since it is 0 mm, the focus of the acoustic lens is approximately 3/4 of the maximum diagnostic depth. In the case of an ultrasonic probe of another frequency constructed according to the present invention, for example, 2.5
Since the maximum diagnostic depth is about 220 mm in the case of MHz, the acoustic lens focus is about 150 mm or more, the maximum diagnostic depth is about 110 mm in the case of 5 MHz, and the acoustic lens focus is about 150 mm or more and 7.5 MHz. Since the maximum diagnostic depth is about 75 mm, the acoustic lens focus is about 5 mm.
It may be set to 0 mm or more.
【0034】[0034]
【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、圧電振動子に印加される電位と電極面積との
積、あるいは圧電振動子の分極強度と電極面積との積を
所定方向に変化させたため、従来と比べビーム形状を一
層改善することができ、高分解能の超音波画像を得るこ
とができる。As described above, in the ultrasonic probe of the present invention, the product of the electric potential applied to the piezoelectric vibrator and the electrode area or the product of the polarization strength of the piezoelectric vibrator and the electrode area is calculated. Since the beam shape is changed in the predetermined direction, the beam shape can be further improved as compared with the conventional case, and a high-resolution ultrasonic image can be obtained.
【0035】また、抵抗体の抵抗値,誘電体のインピー
ダンスもしくは分極強度と、電極面積との組合せによ
り、放射音響強度が種々の態様に変化した超音波探触子
を構成することができる。Further, by combining the resistance value of the resistor, the impedance or polarization intensity of the dielectric and the electrode area, it is possible to construct an ultrasonic probe in which the radiated acoustic intensity is changed in various ways.
【図1】本発明の第1の超音波探触子の一実施例の、圧
電振動子1つ分を表わした模式図(a)、および、その
圧電振動子に印加される電位分布(b),その圧電振動
子の電極面積(c),およびそれら電位と電極面積との
積(d)を表わした図である。FIG. 1 is a schematic diagram (a) showing one piezoelectric vibrator of an embodiment of a first ultrasonic probe of the present invention, and a potential distribution (b) applied to the piezoelectric vibrator. ), An electrode area (c) of the piezoelectric vibrator, and a product (d) of the potential and the electrode area.
【図2】図1に示す圧電振動子を備えた超音波探触子か
ら放射される超音波ビームの短軸方向のビーム形状を示
した図である。FIG. 2 is a diagram showing a beam shape in a short axis direction of an ultrasonic beam emitted from an ultrasonic probe including the piezoelectric vibrator shown in FIG.
【図3】本発明の他の実施例の、1つの圧電振動子を示
した図である。FIG. 3 is a diagram showing one piezoelectric vibrator according to another embodiment of the present invention.
【図4】圧電振動子に印加される電位と電極面積との
積、あるいは圧電振動子の分極強度と電極面積との積
の、短軸方向の変化を表わした図である。FIG. 4 is a diagram showing a change in a minor axis direction of a product of a potential applied to a piezoelectric vibrator and an electrode area or a product of a polarization strength of the piezoelectric vibrator and an electrode area.
【図5】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. 5 is a perspective view schematically showing an example of a conventional ultrasonic probe.
【図6】図5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。6 is a block diagram showing a circuit connected to the ultrasonic probe shown in FIG.
【図7】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であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a schematic structure of an ultrasonic probe and a radiation sound pressure distribution of ultrasonic waves radiated from the ultrasonic probe.
【図8】図7に示す放射音圧分布の場合における超音波
ビームの短軸方向のビーム径を表わした図である。8 is a diagram showing the beam diameter in the short axis direction of the ultrasonic beam in the case of the radiated sound pressure distribution shown in FIG.
【図9】短軸方向のビーム径の改善が図られた超音波探
触子の概略構造と、圧電振動子に印加される電位の分布
を表わした図である。FIG. 9 is a diagram showing a schematic structure of an ultrasonic probe in which a beam diameter in a minor axis direction is improved, and a distribution of a potential applied to a piezoelectric vibrator.
【図10】図9に示す放射音圧分布の場合における超音
波ビームの短軸方向のビーム径を表わした図である。10 is a diagram showing the beam diameter in the short axis direction of the ultrasonic beam in the case of the radiation sound pressure distribution shown in FIG.
【図11】短軸方向のビーム径の改善を図った第2の例
を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a second example in which the beam diameter in the minor axis direction is improved.
【図12】短軸方向のビーム径の改善を図った第3の例
を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a third example for improving the beam diameter in the minor axis direction.
【図13】短軸方向のビーム径の改善を図った第4の例
を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a fourth example in which the beam diameter in the minor axis direction is improved.
【図14】機械的な走査を行う方式の超音波探触子の、
ビーム形状改善の一例を示した図である。FIG. 14 shows an ultrasonic probe of a mechanical scanning type,
It is a figure showing an example of beam shape improvement.
【符号の説明】 1 圧電振動子 1a 前面電極 1b 背面電極 2 リード線 11 抵抗体[Explanation of reference numerals] 1 piezoelectric vibrator 1a front electrode 1b back electrode 2 lead wire 11 resistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 靖 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 松井 清人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasushi Hara, 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor, Kiyoto Matsui, 1015, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited
Claims (9)
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、 前面側から超音波を送受信する、複数に分割された圧電
振動子と、前記圧電振動子の、前記前面と対向する背面
に貼付された、抵抗値もしくはインピーダンスが前記圧
電振動子の面に沿う所定方向に位置の関数として変化す
る抵抗体もしくは誘電体と、 前記圧電振動子、および前記抵抗体もしくは誘電体を挟
むように前記圧電振動子の前面、および前記抵抗体もし
くは誘電体の背面に形成された、面積が前記所定方向に
位置の関数として変化する電極とを備え、かつ前記圧電
振動子と前記電極の互いに対応する部分の、それぞれ該
圧電振動子に印加される電位と前記面積との積が、前記
所定方向に位置の関数として変化してなることを特徴と
する超音波探触子。1. An ultrasonic probe that converts an input electric signal into an ultrasonic wave and transmits the ultrasonic wave and converts a received ultrasonic wave into an electric signal and outputs the ultrasonic wave. A plurality of ultrasonic waves are transmitted and received from the front side. And a resistor attached to the back surface of the piezoelectric vibrator, the resistance value or impedance changing in a predetermined direction along the surface of the piezoelectric vibrator as a function of position. Alternatively, a dielectric and the piezoelectric vibrator, and the front surface of the piezoelectric vibrator so as to sandwich the resistor or the dielectric, and the rear surface of the resistor or the dielectric are formed, and the area is located in the predetermined direction. An electrode that changes as a function, and the product of the potential applied to the piezoelectric vibrator and the area of the corresponding portions of the piezoelectric vibrator and the electrode in the predetermined direction Ultrasonic probe characterized by comprising vary as a function of location.
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、 前面側から超音波を送受信する、複数に分割されるとと
もに分極強度が面に沿う位置の関数として変化する圧電
振動子と、 前記圧電振動子を挟むように該圧電振動子の前面および
背面に形成された、面積が前記所定方向に位置の関数と
して変化する電極とを備え、 前記圧電振動子と前記電極の互いに対応する部分の、該
圧電振動子の分極強度と該電極の面積との積が、前記所
定方向に位置の関数として変化してなることを特徴とす
る超音波探触子。2. An ultrasonic probe which converts an input electric signal into an ultrasonic wave and transmits the ultrasonic wave and converts a received ultrasonic wave into an electric signal and outputs the ultrasonic wave, wherein a plurality of ultrasonic waves are transmitted and received from the front side. A piezoelectric vibrator whose polarization intensity changes as a function of the position along the surface and is formed on the front surface and the back surface of the piezoelectric vibrator so as to sandwich the piezoelectric vibrator, and the area is located in the predetermined direction. An electrode that changes as a function of, and the product of the polarization intensity of the piezoelectric vibrator and the area of the electrode in the corresponding portions of the piezoelectric vibrator and the electrode changes as a function of the position in the predetermined direction. An ultrasonic probe characterized by being formed.
部から前記所定方向に離れるに従って順次狭い面積を有
する形状に形成されてなることを特徴とする請求項1又
は2記載の超音波探触子。3. The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator is formed in a shape having a gradually smaller area as the piezoelectric vibrator moves away from the central portion of the piezoelectric vibrator in the predetermined direction. Probe.
とを特徴とする請求項1又は2記載の超音波探触子。4. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator has a disc shape.
されてなることを特徴とする請求項1から4のうちいず
れか1項記載の超音波探触子。5. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator is divided into a plurality of grids.
割されてなることを特徴とする請求項4記載の超音波探
触子。6. The ultrasonic probe according to claim 4, wherein the piezoelectric vibrator is divided into a plurality of concentric circles.
きく、該中心部から前記所定方向に離れるに従って小さ
くなるように変化することを特徴とする請求項1から4
のうちいずれか1項記載の超音波探触子。7. The product changes in such a manner that the product is large at the central portion of the piezoelectric vibrator and becomes small as the distance from the central portion in the predetermined direction increases.
The ultrasonic probe according to claim 1.
配列され、配列された該圧電振動子それぞれについて前
記積が該配列方向及び/又は配列方向に直交する方向に
位置の関数として変化してなることを特徴とする請求項
1又は2記載の超音波探触子。8. A plurality of the piezoelectric vibrators are arranged in a predetermined arrangement direction, and the product of each of the arranged piezoelectric vibrators changes as a function of position in the arrangement direction and / or a direction orthogonal to the arrangement direction. The ultrasonic probe according to claim 1 or 2, wherein
ス関数形、ハミング関数形、ハニング関数形、ブラック
マン関数形、およびCOS2 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ことを特徴とする請求
項1から8のうちいずれか1項記載の超音波探触子。9. The product has a shape selected from one of a triangle, a trapezoid, a step, a Gaussian function, a Hamming function, a Hanning function, a Blackman function, and a COS 2 function. 9. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the ultrasonic probe changes.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4340547A JPH06181925A (en) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4340547A JPH06181925A (en) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Ultrasonic probe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06181925A true JPH06181925A (en) | 1994-07-05 |
Family
ID=18338035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4340547A Withdrawn JPH06181925A (en) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Ultrasonic probe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06181925A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002034978A (en) * | 2000-06-27 | 2002-02-05 | Siemens Medical Syst Inc | Method for transmitting ultrasonic pulse from ultrasonic transducer to patient, and ultrasonic wave transmitting system |
CN104034802A (en) * | 2014-06-03 | 2014-09-10 | 艾因蒂克检测科技(上海)有限公司 | Detecting method for improving resolution ratio of area array probe |
JP2016002352A (en) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | コニカミノルタ株式会社 | Acoustic sensor and ultrasonic probe |
-
1992
- 1992-12-21 JP JP4340547A patent/JPH06181925A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002034978A (en) * | 2000-06-27 | 2002-02-05 | Siemens Medical Syst Inc | Method for transmitting ultrasonic pulse from ultrasonic transducer to patient, and ultrasonic wave transmitting system |
CN104034802A (en) * | 2014-06-03 | 2014-09-10 | 艾因蒂克检测科技(上海)有限公司 | Detecting method for improving resolution ratio of area array probe |
JP2016002352A (en) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | コニカミノルタ株式会社 | Acoustic sensor and ultrasonic probe |
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