JPH06222783A

JPH06222783A - 音響レンズ

Info

Publication number: JPH06222783A
Application number: JP5268782A
Authority: JP
Inventors: Arnim Rohwedder; ローヴェッダーアルミン
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1994-08-12
Also published as: US5345045A; DE4236255C2; DE4236255A1

Abstract

(57)【要約】【目的】平面波を球面波或るいは球面波を平面波に変
換するための音響レンズ（１）を提供すること。【構成】収差を回避するために、レンズ（１）をその
中心軸（Ａ）に対し回転対称に且つ両凹面に形成し、平
面波が伝搬する媒質（Ｍ１）に境接するレンズ面（３）
は直線（Ｇ）の切片の回転により発生し、球面波が伝搬
する媒質（Ｍ３）に境接するレンズ面（４）は、楕円
（Ｅ）の一部分の回転により発生し、上記直線（Ｇ）と
中心軸（Ａ）との間の角度（α）並びに楕円（Ｅ）の長
軸（ａ）と中心軸（Ａ）との間の角度（β）を、レンズ
に入射する平面波もしくは球面波が、レンズ(１)内で、
楕円（Ｅ）の短軸（ｂ）がレンズ中心軸(Ａ)となす角度
（δ）の２倍に等しい開口角（γ）を有する円錐波とし
て伝搬するように選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面波及び球面波が伝
搬する媒質における伝搬速度がそれぞれレンズ材料にお
ける伝搬速度よりも小さい、音響平面波を球面波または
球面波を平面波に変換するための音響レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなレンズの実現に関しては、シ
ーメンス社医療技術部門(Siemens AG,Bereich Medizini
sche Technik）１９９１年１１月発行の社報「Das elec
tromagnetische Stoβwellensystem von Siemens」頁２
９乃至３３から数多の実際例が知られている。例えば、
平面波が伝搬する各媒質に連接もしくは境接するレンズ
面を球形に形成したレンズが知られている。この場合、
球台形状の波（以下、球面波と称する）が伝搬する媒質
に連接もしくは境接するレンズ面は、球状もしくは楕円
体形状に形成することができる。２つのレンズを楕円体
形状に形成することも知られている。更に、平面波が伝
搬する媒質に境接するレンズ面を双曲線形状に形成し、
他のレンズ面を球面形状に形成することも知られてい
る。いずれにせよ、このような総てのレンズ形態におい
ては、程度の差こそ有れ大きな収差が現れる。

【０００３】更に、ドイツ連邦共和国特許願第３９２４
９１９Ａ１（ＤＥ−３９２４９１９Ａ１）号明細書か
ら、レンズ面を２つの異なった非球面により形成するこ
とが知られている。

【０００４】更に、米国特許第４８４４１９８号明細書
から、２つの反射面を有し、その内の１つが放物面を有
し、他方が楕円体形状を有している音響波もしくは音波
用の集束構造が知られている。

【０００５】更にまた、米国特許第４５５３６２９号明
細書には、レンズ面が非線形偏微分方程式によって定義
される楕円輪郭の音響レンズが記述してある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた型式の音響レンズにおいて、収差が大きく低減
される音響レンズを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題は、上記レンズをその中心軸に対し回転対称に且つ
両凹面に形成し、平面波が伝搬する媒質に境接するレン
ズ面を、上記レンズの中心軸と交差する直線の線分の回
転により発生し、球面波が伝搬する媒質に境接するレン
ズ面を、楕円の一部分の回転により発生し、その場合、
上記楕円の長軸及び短軸が上記レンズの中心軸と交わ
り、上記直線と上記レンズの中心軸との間の角度並びに
上記楕円の長軸と上記レンズの主軸との間の角度を、上
記レンズに入射する平面もしくは球面波が該レンズ内で
円錐波として伝搬し、該円錐波の開口角が、上記楕円の
短軸が上記レンズの中心軸と交わる角度の２倍に等しく
なるように選択することにより解決される。本発明の１
つの実施態様として、次式

【０００８】

【数９】

【０００９】及び

【００１０】

【数１０】

【００１１】で表される条件が成り立ち、上記式中、ａ
は楕円の長軸半径を表し、ｂは該楕円の短軸半径を表
し、Ｃ₁、Ｃ₂及びＣ₃は、平面波の媒質内での音響伝搬
速度、球面波のレンズ材料及び媒質内での音響伝搬速度
を表し、ｅは楕円の直線離心長を表し、αは上記直線と
レンズの中心軸との間の角度を表し、βは上記楕円の長
軸と上記レンズの中心軸との間の角度を表すことが提案
される。このようにて形成されたレンズは、平面波を球
台形状もしくは球面波（統合的に球面波と称することに
する）に、または球面波を平面波に変換するに当たり、
少なくとも理論的には収差が全く現れない正確もしくは
理想的な音響工学的解決策を表す。この場合、レンズ面
を単純な円錐部分の回転面とすれば、本発明によるレン
ズの製造が非常に簡単且つ廉価になり、例えば、ＣＮＣ
旋盤もしくはロータリープレーナで、利用可能な標準機
能を用いて製造することができる。本発明によるレンズ
を両凹面レンズとする場合には、更に、反射損が小さい
という利点が得られる。

【００１２】これに対し、レンズを各要件に適応化する
本発明の発展態様として、レンズを異なったレンズ材料
からなる２つのレンズ部分から構成することができる。
これと関連する本発明の一実施態様として、レンズを２
つのレンズ部分に分割し、該２つのレンズ部分間の分離
面を、楕円の短軸半径に平行に延びる直線の線分を回転
することにより発生し、上記レンズ部分を、音響伝搬速
度が異なる互いに異なったレンズ材料から形成し、次式

【００１３】

【数１１】

【００１４】及び

【００１５】

【数１２】

【００１６】で表される条件が満足されるようにし、上
式中、ａは楕円の長軸半径を表し、ｂは該楕円の短軸半
径を表し、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃及びＣ₄は、平面波の媒質にお
ける音響伝搬速度、平面波の媒質に境接するレンズ部分
のレンズ材料における伝搬速度、球面波の媒質における
伝搬速度及び球面波の媒質に境接するレンズ部分のレン
ズ材料における音響伝搬速度をそれぞれ表し、ｅは楕円
の直線離心長を表し、αは該直線とレンズの中心軸との
間の角度を表し、そしてβは上記楕円の長軸と上記レン
ズの中心軸との間の角度を表すことが提案される。この
構成によれば、２つのレンズ部分のレンズ材料における
音響伝搬速度が異なるにも拘わらず、レンズを通る音波
の１つのレンズ部分から他のレンズ部分への移行に際
し、波先（波頭）が分離面に対して垂直に現れるために
屈折は生じない。

【００１７】

【作用】本発明の別の実施態様として、レンズの中心軸
上で測定してレンズに厚さ零の箇所を設けることが提案
される。この場合には、完全に平面の、例えば円板形状
の横断面を有する音波に対して最小限の減衰損失しか生
じない。また、中心に波の存在しない領域を有するよう
な横断面を有し、その中心点がレンズの中心軸と一致す
る波、例えば横断面が円環形状の波の場合には、本発明
の別の実施態様として、レンズに中心開口を設け、上記
直線と楕円とが、上記開口の半径もしくは平面波の波が
存在しない空間の半径に対応する距離だけレンズの中心
軸から離間して位置する点で交差するように構成され
る。この場合にも減衰損失は最小になる。

【００１８】本発明の別の課題は、簡単な仕方で、レン
ズを通る波面の位相の正しい受信を可能にする少なくと
も１つの扁平状の圧力センサを組み込むことができる音
響レンズを提供することにあり、この課題は、本発明の
特に有利な実施態様として、レンズを２つのレンズ部分
に分割し、２つのレンズ部分間の分離面を、楕円の短軸
に平行に延びる直線の線分の回転により発生することに
より達成される。この構成において、円錐形レンズ面を
通りレンズに入射する平面波並びに楕円形レンズ面を通
りレンズに入射する球面波はレンズ内で円錐波として伝
搬し、その波先は縦断面で観て、楕円の短軸半径に平行
に伝搬し、それにより、レンズ内で伝搬する波を正しい
位相で受信することが可能になる。更にまた、分離面を
平面内で可撓性にし、それにより出力状態がフラットな
圧力センサ、例えば、ピエゾ電気的に活性化されたＰＶ
ＤＦフォイルもしくは箔片を、充分な撓み性を有する該
分離面に添着することができる。このようにピエゾ電気
素子を使用すれば、圧力センサ自体を、音響波を送出す
るために励振することができという付加的な利点が得ら
れる。この構成においては、レンズ内では円錐波が伝搬
し、円錐形レンズ面からは平面波が出力され、そして楕
円形のレンズ面からは球面波が出力される。レンズ構成
部分は異なったレンズ材料から形成することができる。

【００１９】

【実施例】以下、添付図面を参照し本発明の実施例に関
連して説明する。

【００２０】図１には、本発明によるレンズ１が示され
ており、このレンズ１は、管状の構成要素２内に、音響
伝搬速度Ｃ₁を有する媒質Ｍ１を、伝搬速度Ｃ₃を有する
媒質Ｍ３から分離するように受けられている。レンズ１
自体は音響伝搬速度Ｃ₂を有する媒質Ｍ２から形成され
ている。

【００２１】レンズ１は、図面の平面内に延在する軸Ａ
に対して回転対称に形成されている。軸Ａは従って、レ
ンズ１の中心軸である。

【００２２】媒質Ｍ１に境接するレンズ面３は、図１に
点線で示した直線Ｇの線分を回転することにより発生さ
れる。この場合、該直線Ｇは、角度αで軸Ａと交差し、
この角度αは、レンズ面３が円錐状の凹面を呈するよう
に選択されている。

【００２３】媒質Ｍ３に境接するレンズ面４は、図１に
点鎖線で示した楕円Ｅを、その主軸もしくは長軸が軸Ａ
と角度βで交差するようにして該軸Ａを中心に回転する
ことにより形成され、その場合、該楕円の長軸は、楕円
Ｅの２つの焦点Ｆ１及びＦ２の内、主軸Ｈに沿ってレン
ズ面４から測定した場合に、長軸半径ａ及び直線離心長
ｅの和に等しい距離にある焦点Ｆ２において軸Ａと交差
する。

【００２４】角度α及びβを、伝搬速度Ｃ₂及びＣ₁の比
に対して次式

【００２５】

【数１３】

【００２６】が成り立ち且つ伝搬速度Ｃ₃及びＣ₂の比に
対して、次式

【００２７】

【数１４】

【００２８】が成り立つように選択すると、レンズ１
は、媒質Ｍ１からレンズ１に入射し軸Ａに対して直角の
波面を有する平面波を、媒質Ｍ３内で伝搬する球面波、
より正確には、楕円Ｅの焦点Ｆ２に集束する球面波（本
発明においては、統合的に球面波と称する）に変換す
る。逆に、レンズ１は、楕円Ｅの焦点Ｆ２から発散する
球台状波もしくは球面波を、媒質Ｍ１内で伝搬する平面
波に変換する。いずれの場合にも、収差は理想的な関係
で完全の程に除去される。また、いずれの場合にも、レ
ンズ１に入射した波は、図１に点鎖線で記入した波先
（波頭）Ｗの例から明らかなように、楕円Ｅの短軸ｂが
軸Ａと交差する角度δの２倍の開口角γを有する円錐波
としてレンズ１内を伝搬する。即ち、波先Ｗは、断面で
見て、楕円Ｅの短軸半径ｂに対し平行である。

【００２９】図２に示したレンズ５は、図１に示したレ
ンズ１が軸Ａ上で測定して厚さｄを有するのに対し、軸
Ａ上で測定した厚さが零である点でレンズ１と異なるに
過ぎない。図２のレンズ５においては、レンズ５内の減
衰損失が最小になる。と言うのは、該レンズ５は、音響
伝搬方向における任意の点で測定して可能最小の厚さし
か有さないからである。ここで、厚さｄが零に等しいと
いう場合、媒質Ｍ１及びＭ３の分離を確保するのに、音
響学的に無視し得る最小の厚さｄが存在することを意味
するものと理解されたい。従って、図２に示した状態と
異なりレンズ５の両側に同じ媒質が存在する場合には、
軸Ａ上で測定した厚さｄは実際上値零を有し得る。

【００３０】図３及び図４に示したレンズ６は上述の２
つのレンズとは、先ず、中心開口７を有している点で異
なる。この構造は、例えばレンズ６を、集束された音波
で処置するための治療機器に用いるのに好適である。と
言うのは、超音波位置測定装置の超音波ヘッドを開口７
を貫通するように設けることができるからである。実際
上、このことは、図３に示すようにレンズの両側に、鏡
胴または同様物により図示しない仕方で、異なった媒質
の使用を可能にする隔壁が形成されていない場合、同じ
媒質Ｍ１が存在することを意味する。即ち、図３に示し
た実施例と同様に、同じ媒質、即ち、平面波並びに球面
波に対して伝搬速度Ｃ₁を有する媒質Ｍ１がレンズ６の
両側に存在する場合には、図１のレンズと関連して述べ
た第２のレンズ面側において伝搬速度はＣ₃ではなくＣ₁
となる。レンズ６の減衰損失を最小に保持するために、
該レンズ６は、直線Ｇ及び楕円Ｅが、開口７の半径に対
応する距離で軸Ａから離間している点で交差するように
形成される。また、先に述べた実施例に対する別の相違
点は、レンズ６が２つのレンズ部分６ａ及び６ｂに分割
されており、分離結合面が、楕円Ｅの該短軸ｂに対して
平行に延びる直線Ｔの線分を回転することにより発生さ
れる点である。互いに薄い接着材料層で結合されるレン
ズ部分６ａ及び６ｂの分離面上には、図４と共に見れば
明らかなように、圧力センサとして、扁平なピエゾ電気
素子、即ち、３個のピエゾ電気的に活性化された３個の
ポリビニリデンフルオライド（Polyvinylidenfluorid、
略してＰＶＤＦ）の箔片８ａ、８ｂ及び８ｃが添着され
ており、これら箔片は軸Ａの方向で見て、円環片の形状
をしており、それぞれ約１２０°に亙って延在してい
る。この構成で、レンズ６を通る音波の圧力特性を測定
することができる。このことは、例えば、集束した音波
で処置するための治療機器の場合に、該機器から放出さ
れる音波を制御することを可能にすると共に、位置測定
の目的でこの音波のエコーを受信することを可能にす
る。これと関連して、ドイツ連邦共和国特許第４０３４
５３３号明細書（ＤＥ−ＰＳ４０３４５３３）には、本
発明のレンズとは構成が異なる音響レンズを具備する治
療機器が記述されている。本発明によるレンズは、図１
に示した実施例に関する説明から既に明らかなように、
レンズ６に左側から入射する平面波の場合にもまたレン
ズ６に右側から入射する球面波の場合にも、同じ位相位
置の総ての点の位置が、楕円Ｅの短軸ｂに対して平行に
延びる母線を有する円錐面上に在るという利点を提供す
る。このことは、左側からの平面波であれ、焦点Ｆ２か
ら発散し右側からレンズ６に入射する球面波であれ、そ
れらに関係なく、ＰＶＤＦ箔片８ａ乃至８ｃで基本的
に、レンズ６を通る音波の正しい位相での受信が可能で
あることを意味する。

【００３１】図３及び図４に示した実施例の別の利点
は、多数もしくは個々のＰＶＤＦ箔片８ａ乃至８ｃを、
球面波を送出するように適当な電気信号で制御した場合
に、平面波はレンズ６から左方に送出され、一方、焦点
Ｆ２に集束する球面波はレンズ６から右方に送出される
という点にある。特に、このようにして発生される球面
波は、集束された超音波で処置を行う治療機器におい
て、被処置領域のインパルス−エコー−位置測定に用い
ることができ、その場合、球面波はＰＶＤＦ箔片８ａ乃
至８ｃにより送出並びに受信することができる。

【００３２】図５に示した実施例は、図３及び図４に示
した実施例とは次の点、即ち、レンズ９の２つのレンズ
部分９ａ及び９ｂが、異なった音響伝搬速度Ｃ₂及びＣ₄
を有する異なったレンズ材料（Ｍ２及びＭ４）から形成
されている点である。即ち、円錐形のレンズ面３を有す
るレンズ部分９ａはレンズ材料Ｍ２から形成され、楕円
体形のレンズ面４を有するレンズ部分９ｂはレンズ材料
Ｍ４から形成される。このように２種類の異なったレン
ズ材料Ｍ２及びＭ４の使用にも拘わらず前述したレンズ
の作用効果を実現するためには、次式

【００３３】

【数１５】

【００３４】で表される条件が満足されると共に、更に
次式

【００３５】

【数１６】

【００３６】の条件が満足されなければならない。これ
らの条件は、図５に示すように、伝搬速度Ｃ₁を有する
同じ媒質Ｍ１を平面波及び球面波に対して設ける、言い
換えるならば、レンズ９の両側に同じ媒質を設け後段の
レンズ要素に音響伝搬速度Ｃ₃ではなく音響伝搬速度Ｃ₁
を付与することにより満足される。

【００３７】２種類の異なったレンズ材料Ｍ２及びＭ４
を使用することの結果として、レンズ９の各種要件に対
する適応性が改善される。レンズ９内を伝搬する円錐波
は、レンズ部分もしくはレンズ要素９ａ及び９ｂ間のレ
ンズ面に対して直角に出現するので屈折は生じない。レ
ンズ９は、図５に示すように、レンズ部分９ａと９ｂと
の間の分離面の領域に、図３及び図４に示したレンズと
同様に、ピエゾ電気的に活性化されたＰＶＤＦ箔片８ａ
乃至８ｃを設けることができる。その場合図３及び図４
にに示した実施例と関連して述べた効果が同様に得られ
る。

【００３８】なお、図１及び図２に示したレンズも、図
３及び図４に示したのと同様の態様で、異なったレンズ
材料からなる２つのレンズ部分に分割することが可能で
あることは言うまでもない。また、その場合に、分離面
にＰＶＤＦ箔片を配設することは必要条件ではない。

【００３９】収差が理論的には完全に回避されることに
加えて、上述の実施例には次のような共通の利点が得ら
れる。即ち、対応のレンズもしくはレンズ要素を製造す
るために慣用のＣＮＣ工作機械を用いて容易に製造可能
であるという利点である。また、ＰＶＤＦ箔片の代わり
に必ずしもピエゾ電気原理に基づく必要のない別の圧力
センサを使用することも可能である。

【００４０】また、図１及び図２に示したレンズも図３
及び図４と関連して述べたように分割し、ＰＶＤＦ箔片
を設けることが可能であることは理解されるべきであ
る。その場合、ＰＶＤＦ箔片の数は必ずしも３個にする
必要はなく、それよりも大きな数或るいは少ない数のＰ
ＶＤＦ箔片を使用することも可能である。また、ＰＶＤ
Ｆ箔片を１個のみ設けることも可能である。

【００４１】既述のように、異なった媒質Ｍ１及びＭ３
を２つのレンズ面３及び４に境接することができるが、
実際上は、同一の媒質がレンズの両側に存在する場合が
多い。医療分野での使用例においては、人体組織のイン
ピーダンスと近似的に一致する音響インピーダンスを有
する水が一般的に媒質として用いられる。その場合に
は、図１乃至図４に示した実施例におけるレンズ材料Ｍ
２としては、例えばポリスチロールが適している。図５
に示した実施例の場合には、レンズ材料Ｍ２及びＭ４と
して、例えばポリスチロール及びポリメチルペンテン
（PolymethylpenteneもしくはＴＰＸ）が適している。

【００４２】因に、楕円Ｅの断面は、図１に例として点
線で示した円Ｋの部分で近似することも可能である。な
お、円Ｋの中心点は図１に参照符号ｚで示してある。

【００４３】

【発明の効果】上の説明から明らかなように、本発明に
よれば、収差の殆ど無い音響レンズを簡単な仕方で廉価
に製造することができる。また、レンズにおける音響エ
ネルギーの減衰損失を最低限に抑えることができ、レン
ズを２つの構成要素から形成する場合には、その界面
に、ピエゾ電気素子を設けて位相の正しい音波の受信或
るいは音波の発信を行うことができる。本発明による音
響レンズは、例えば超音波治療技術分野において大きな
貢献をなすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるレンズの縦断面図であ
る。

【図２】本発明の別の実施例によるレンズの縦断面図で
ある。

【図３】本発明の別の実施例によるレンズの縦断面図で
あって、ピエゾ電気素子及び中心開口を有するレンズ構
造を示す。

【図４】図３に示したレンズの正面図である。

【図５】図３及び図４に示したレンズの変形例を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１、５、６、９レンズ２管状の構成要素３、４レンズ面Ａレンズ中心軸Ｅ楕円Ｇ直線Ｍ１、Ｍ３、媒質ａ長軸（半径）ｂ短軸（半径）Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₄ 音響伝搬速度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】当該媒質内を平面波及び球面波が伝搬す
る媒質（Ｍ１及びＭ３、Ｍ１）における音響伝搬速度
（Ｃ₁及びＣ₃、Ｃ₁）がそれぞれレンズ材料（Ｍ２及び
Ｍ２、Ｍ４）における音響伝搬速度（Ｃ₂及びＣ₂、
Ｃ₄）よりも小さいようにして、音響平面波を球面波ま
たは球面波を平面波に変換するための音響レンズ（１；
５；６；９）において、前記レンズ（１；５；６；９）
はその中心軸（Ａ）に対し回転対称に且つ両凹面に構成
されており、平面波が伝搬する媒質（Ｍ１）に境接する
当該レンズ面（３）は、前記レンズ（１；５；６；９）
の中心軸と交差する直線（Ｇ）の線分の回転により形成
され、球面波が伝搬する媒質（Ｍ３）に境接する当該レ
ンズ面（４）は、楕円（Ｅ）の一部分の回転により形成
されるように構成され、その場合、前記楕円（Ｅ）の長
軸及び短軸（ａ、ｂ）は前記レンズ（１；５；６；９）
の中心軸（Ａ）と交わり、前記直線（Ｇ）と前記レンズ
（１；５；６；９）の中心軸（Ａ）との間の角度（α）
並びに前記楕円（Ｅ）の長軸（ａ）と前記レンズ（１；
５；６；９）の主軸（Ａ）との間の角度（β）を、前記
レンズ（１；５；６；９）に入射する平面もしくは球面
波が該レンズ（１；５；６；９）内で円錐波として伝搬
し、該円錐波の開口角（γ）が、前記楕円（Ｅ）の短軸
（ｂ）が前記レンズ（１；５；６；９）の中心軸（Ａ）
と交わる角度（δ）の２倍に等しくなるように選定する
ことを特徴とする音響レンズ。
【請求項２】次式【数１】及び【数２】で表される条件が成り立ち、上記式中、ａは楕円の長軸
半径を表し、ｂは該楕円の短軸半径を表し、Ｃ₁、Ｃ₂及
びＣ₃ は、平面波の媒質（Ｍ１）内での伝搬速度、球面
波のレンズ材料（Ｍ２）及び媒質（Ｍ３）内での伝搬速
度を表し、ｅは楕円（Ｅ）の直線離心長を表し、αは直
線（Ｇ）とレンズ（１；５；６）の中心軸（Ａ）との間
の角度を表し、βは前記楕円（Ｅ）の長軸（ａ）と前記
レンズ（１；５；６）の中心軸（Ａ）との間の角度を表
すことを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項３】平面波の媒質（Ｍ１）が球面波の媒質と
同じであり、次式【数３】及び【数４】で表される条件が満たされ、上記式中、ａは前記楕円の
長軸半径を表し、ｂは該楕円の短軸半径を表し、Ｃ₁、
及びＣ₂は、前記平面波及び球面波の媒質（Ｍ１）にお
ける伝搬速度並びにレンズ材料（Ｍ２）における伝搬速
度を表し、ｅは楕円（Ｅ）の直線離心長を表し、αは直
線（Ｇ）とレンズ（１；５；６）の中心軸（Ａ）との間
の角度を表し、βは前記楕円（Ｅ）の長軸（ａ）と前記
レンズ（１；５；６）の中心軸（Ａ）との間の角度を表
すことを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項４】レンズ（９）を２つのレンズ部分（９
ａ、９ｂ）に分割し、該２つのレンズ部分を、音響伝搬
速度（Ｃ₂、Ｃ₄）がそれぞれ異なったレンズ材料（Ｍ
２、Ｍ４）から形成することを特徴とする請求項１に記
載のレンズ。
【請求項５】２つのレンズ部分（９ａ、９ｂ）間にお
ける分離面を、楕円（Ｅ）の短軸（ｂ）に対して平行に
延びる直線（Ｔ）の線分を回転することにより発生し、
次式【数５】及び【数６】で表される条件が満たされ、上記式中、ａは楕円の長軸
半径を表し、ｂは該楕円の短軸半径を表し、Ｃ₁、Ｃ₂、
Ｃ₃及びＣ₄は、平面波の媒質（Ｍ１）における音響伝搬
速度、平面波の媒質（Ｍ１）に境接するレンズ部分（９
ａ）のレンズ材料（Ｍ２）における伝搬速度、球面波の
媒質（Ｍ３）における音響伝搬速度及び球面波の媒質
（Ｍ３）に境接するレンズ部分（９ｂ）のレンズ材料
（Ｍ４）における伝搬速度をそれぞれ表し、ｅは楕円
（Ｅ）の直線離心長を表し、αは該直線（Ｇ）とレンズ
（９）の中心軸との間の角度を表し、そしてβは前記楕
円（Ｅ）の長軸（ａ）と前記レンズ（９）の中心軸
（Ａ）との間の角度を表すことを特徴とする請求項４に
記載のレンズ。
【請求項６】平面波の媒質（Ｍ１）が球面波の媒質と
同じであり、２つのレンズ部分（９ａ、９ｂ）間の分離
面を、楕円（Ｅ）の短軸（ｂ）に平行に延びる直線
（Ｔ）の線分を回転することにより発生し、次式【数７】並びに【数８】で与えられる条件が満たされ、上記式中、ａは楕円の長
軸半径を表し、ｂは該楕円の短軸半径を表し、Ｃ₁、Ｃ₂
及びＣ₄は、平面波の媒質（Ｍ１）内の音響伝搬速度平
面波側のレンズ部分（９ａ）のレンズ材料（Ｍ２）にお
ける音響伝搬速度及び球面波側のレンズ部分（９ｂ）の
レンズ材料（Ｍ４）内の音響伝搬速度をそれぞれ表し、
ｅは楕円（Ｅ）の直線離心長を表し、αは直線（Ｇ）と
レンズ（９）の中心軸（Ａ）との間の角度を表し、そし
てβは楕円（Ｅ）の長軸（ａ）とレンズ（９）の中心軸
（Ａ）との間の角度を表すことを特徴とする請求項４に
記載のレンズ。
【請求項７】レンズ（５）の中心軸（Ａ）上で測定し
た厚さが零であることを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれかに記載のレンズ。
【請求項８】中心開口（７）を有し、前記直線（Ｇ）
及び前記楕円（Ｅ）が、レンズ（６；９）の中心軸
（Ａ）から前記開口（７）の半径に対応する距離だけ離
間した点で交差することを特徴とする請求項１乃至７の
いずれかに記載のレンズ。
【請求項９】レンズ（６）をレンズ部分（６ａ、６
ｂ）に分割し、前記２つのレンズ部分（６ａ、６ｂ）間
の分離面を、楕円（Ｅ）の短軸（ｂ）に平行に延びる直
線（Ｔ）の線分の回転により発生し、前記分離面に少な
くとも１つの扁平状の圧力センサ（８ａ乃至８ｃ）を配
設することを特徴とする請求項４乃至６を除き請求項１
乃至８のいずれかに記載のレンズ。
【請求項１０】分離面に少なくとも１つの圧力センサ
（８ａ乃至８ｃ）を配設することを特徴とする請求項４
乃至８のいずれかに記載のレンズ。
【請求項１１】圧力センサ（８ａ乃至８ｃ）としてピ
エゾ電気素子を設けることを特徴とする請求項９または
１０に記載のレンズ。
【請求項１２】楕円（Ｅ）の一部分が、円（Ｋ）の一
部分より近似されることを特徴とする請求項１乃至１１
のいずれかに記載のレンズ。