JPH0730997A - 超音波プローブ - Google Patents
超音波プローブInfo
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- JPH0730997A JPH0730997A JP6156543A JP15654394A JPH0730997A JP H0730997 A JPH0730997 A JP H0730997A JP 6156543 A JP6156543 A JP 6156543A JP 15654394 A JP15654394 A JP 15654394A JP H0730997 A JPH0730997 A JP H0730997A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電セラミック素子と支持体との間の音響信
号の効率のよい音響結合ができ、且つ超音波プローブと
音響画像システムの構成要素との間の電気的インピーダ
ンス整合を改善できる超音波プローブを提供することを
目的とする。 【構成】 音響インピーダンスを有するバルク残存部分
５０３とそれと隣接して音響インピーダンスを有する圧
電セラミック層５０２からなる圧電セラミック素子５０
１を音響インピーダンスを有する支持体５０４上に設
け、バルク残存部分５０３の音響インピーダンスと支持
体５０４の音響インピーダンスとが実質的に整合するよ
うに、圧電セラミック層５０２に音響インピーダンスを
制御するように選択した寸法を有する複数の溝５０３を
設けたものである。
号の効率のよい音響結合ができ、且つ超音波プローブと
音響画像システムの構成要素との間の電気的インピーダ
ンス整合を改善できる超音波プローブを提供することを
目的とする。 【構成】 音響インピーダンスを有するバルク残存部分
５０３とそれと隣接して音響インピーダンスを有する圧
電セラミック層５０２からなる圧電セラミック素子５０
１を音響インピーダンスを有する支持体５０４上に設
け、バルク残存部分５０３の音響インピーダンスと支持
体５０４の音響インピーダンスとが実質的に整合するよ
うに、圧電セラミック層５０２に音響インピーダンスを
制御するように選択した寸法を有する複数の溝５０３を
設けたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に超音波プローブに
関し、更に詳細には音響画像用の超音波プローブに関す
る。
関し、更に詳細には音響画像用の超音波プローブに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】超音波プローブは分析されている身体の
内部の注目する各種構造についての情報を集める便利で
正確な情報を提供する。一般に、注目する各種構造は構
造を取り巻く身体の媒体の音響インピーダンスとは異な
る音響インピーダンスを備えている。動作中、このよう
な超音波プローブは、次に超音波プローブからレンズを
通して、身体の媒体に結合されて音響ビームがレンズに
より集束され、身体内に伝えられるようにされる広帯域
音波ビームを発生する。集束した音響ビームが身体を通
して伝播するにつれて、信号の一部は身体内の各種構造
により反射され、次いで超音波プローブにより受信され
る。超音波プローブにより受信された反射音波の相対的
一時遲延および強さを分析することにより、身体内の各
種構造の位置関係および構造の音響インピーダンスに関
する性質を反射信号から補外することができる。
内部の注目する各種構造についての情報を集める便利で
正確な情報を提供する。一般に、注目する各種構造は構
造を取り巻く身体の媒体の音響インピーダンスとは異な
る音響インピーダンスを備えている。動作中、このよう
な超音波プローブは、次に超音波プローブからレンズを
通して、身体の媒体に結合されて音響ビームがレンズに
より集束され、身体内に伝えられるようにされる広帯域
音波ビームを発生する。集束した音響ビームが身体を通
して伝播するにつれて、信号の一部は身体内の各種構造
により反射され、次いで超音波プローブにより受信され
る。超音波プローブにより受信された反射音波の相対的
一時遲延および強さを分析することにより、身体内の各
種構造の位置関係および構造の音響インピーダンスに関
する性質を反射信号から補外することができる。
【０００３】たとえば、医療用超音波プローブは、患者
の身体の中の心臓の組織または胎児の組織構造のよう
な、各種解剖学的部分の画像データを集めるのに便利で
正確な方法を医師に提供する。一般に、注目する心臓ま
たは胎児の組織の音響インピーダンスは組織構造を取り
巻く身体の流体媒体の音響インピーダンスとは異なって
いる。動作中、このような医療用プローブは、次に医療
用プローブの前部から音響レンズを通して、患者の身体
の媒体に音響的に結合される広帯域音波のビームを発生
し、ビームが集束されて患者の身体の中に伝えられるよ
うになる。典型的には、この音響結合はレンズが取り付
けられている医療用プローブの前部を押して患者の腹部
の表面に接触させることにより行われる。代わりに、医
療用プローブの前部を患者の身体内にカテーテルを通し
て挿入するというような、更に侵入的な手段が使用され
る。
の身体の中の心臓の組織または胎児の組織構造のよう
な、各種解剖学的部分の画像データを集めるのに便利で
正確な方法を医師に提供する。一般に、注目する心臓ま
たは胎児の組織の音響インピーダンスは組織構造を取り
巻く身体の流体媒体の音響インピーダンスとは異なって
いる。動作中、このような医療用プローブは、次に医療
用プローブの前部から音響レンズを通して、患者の身体
の媒体に音響的に結合される広帯域音波のビームを発生
し、ビームが集束されて患者の身体の中に伝えられるよ
うになる。典型的には、この音響結合はレンズが取り付
けられている医療用プローブの前部を押して患者の腹部
の表面に接触させることにより行われる。代わりに、医
療用プローブの前部を患者の身体内にカテーテルを通し
て挿入するというような、更に侵入的な手段が使用され
る。
【０００４】音響信号が患者の身体を通して伝播するに
つれて、音響ビームの一部は身体内の各種組織構造によ
り弱く反射され、超音波医療プローブの前部により受信
される。弱く反射された音波の相対的一時遲延および強
さを分析することにより、結像システムは弱く反射され
た波から画像を補外する。補外された画像は患者の身体
の中の各種組織構造の距離関係や組織構造の音響インピ
ーダンスに関する性質を示す。医師は画像システムに結
合された表示装置上の補外された画像を見る。
つれて、音響ビームの一部は身体内の各種組織構造によ
り弱く反射され、超音波医療プローブの前部により受信
される。弱く反射された音波の相対的一時遲延および強
さを分析することにより、結像システムは弱く反射され
た波から画像を補外する。補外された画像は患者の身体
の中の各種組織構造の距離関係や組織構造の音響インピ
ーダンスに関する性質を示す。医師は画像システムに結
合された表示装置上の補外された画像を見る。
【０００５】音響信号は注目する組織構造により弱く反
射されるだけであるから、医療用プローブの後部から反
射される不必要な音響信号を減らすことが重要である。
医療用プローブにより発生される音響信号の一部が医療
用プローブの後部により反射され、次いで患者の身体内
に伝えられれば、第１の不必要な音響信号が発生する。
同様に、医療用プローブにより受信された弱く反射され
た信号の一部が医療用プローブを通して送信され、医療
用プローブの後部により反射されれば、他の不必要な音
響信号が発生する。このような不必要な音響信号は、匡
正対策を取らない限り、医師がみる補外像をゆがめる可
能性がある。音響的に減衰する支持体を医療用プローブ
の後部に結合して外来音響信号により生ずる問題を減ら
すのに役立てることができるが、医療用プローブの後部
と支持体との間に効率の良い音響結合を設けようとする
事が重要である。
射されるだけであるから、医療用プローブの後部から反
射される不必要な音響信号を減らすことが重要である。
医療用プローブにより発生される音響信号の一部が医療
用プローブの後部により反射され、次いで患者の身体内
に伝えられれば、第１の不必要な音響信号が発生する。
同様に、医療用プローブにより受信された弱く反射され
た信号の一部が医療用プローブを通して送信され、医療
用プローブの後部により反射されれば、他の不必要な音
響信号が発生する。このような不必要な音響信号は、匡
正対策を取らない限り、医師がみる補外像をゆがめる可
能性がある。音響的に減衰する支持体を医療用プローブ
の後部に結合して外来音響信号により生ずる問題を減ら
すのに役立てることができるが、医療用プローブの後部
と支持体との間に効率の良い音響結合を設けようとする
事が重要である。
【０００６】従来から知られている音響結合改善機構は
圧電振動器本体の後部に接着結合された異種音響整合材
料の層から成る超音波プローブを備えている。各層を結
合するのにセメント接着剤の薄層が適用され、これによ
り異種材料の層と圧電本体との間に不必要な接着剤結合
線が生ずる。整合材料の層は音響的に減衰する支持体に
結合されている。たとえば、図１は、音響インピーダン
スが３３＊１０6 kg／m 2Sのジルコン酸チタン酸鉛のよ
うな圧電セラミックの圧電振動器本体１０４、音響イン
ピーダンスが１９．５＊１０6 kg／m2s のシリコンのよ
うな異種音響材料の層１０６、音響インピーダンスが３
＊１０6 kg／m2s のエポキシ樹脂の支持体１０８から構
成されている超音波変換器１００を示す。シリコン層は
振動器本体の圧電セラミック材料の比較的高い音響イン
ピーダンスと支持体の比較的低い音響インピーダンスと
の間の音響インピーダンス整合を改善するのに使用され
る。図１６に示す振動器本体１０４の共振周波数は２０
ＭＨz であり、シリコン層の厚さは振動器本体の共振周
波数の四分の一波長である。電極１１０は振動器本体に
電気的に結合されて変換器により受信された音響信号を
電気的に検出する。
圧電振動器本体の後部に接着結合された異種音響整合材
料の層から成る超音波プローブを備えている。各層を結
合するのにセメント接着剤の薄層が適用され、これによ
り異種材料の層と圧電本体との間に不必要な接着剤結合
線が生ずる。整合材料の層は音響的に減衰する支持体に
結合されている。たとえば、図１は、音響インピーダン
スが３３＊１０6 kg／m 2Sのジルコン酸チタン酸鉛のよ
うな圧電セラミックの圧電振動器本体１０４、音響イン
ピーダンスが１９．５＊１０6 kg／m2s のシリコンのよ
うな異種音響材料の層１０６、音響インピーダンスが３
＊１０6 kg／m2s のエポキシ樹脂の支持体１０８から構
成されている超音波変換器１００を示す。シリコン層は
振動器本体の圧電セラミック材料の比較的高い音響イン
ピーダンスと支持体の比較的低い音響インピーダンスと
の間の音響インピーダンス整合を改善するのに使用され
る。図１６に示す振動器本体１０４の共振周波数は２０
ＭＨz であり、シリコン層の厚さは振動器本体の共振周
波数の四分の一波長である。電極１１０は振動器本体に
電気的に結合されて変換器により受信された音響信号を
電気的に検出する。
【０００７】図１６に示す圧電振動器本体１０４は一方
の側で接着剤層１１２によりシリコン層に接続されてい
る。接着剤層１１２の厚さは典型的には２ミクロンであ
る。圧電本体に接着結合されているシリコン層はBriesm
esser （ブリースメッサ）他に対して発行された「超音
波変換器（Ultrasonic Transducer ）」という名称の米
国特許第４，６７２，５９１号にも説明されている。こ
の特許は圧電本体に結合された異種音響整合材料に関し
て役立つ背景情報を与えてくれるので、ここに引用して
取り入れてある。
の側で接着剤層１１２によりシリコン層に接続されてい
る。接着剤層１１２の厚さは典型的には２ミクロンであ
る。圧電本体に接着結合されているシリコン層はBriesm
esser （ブリースメッサ）他に対して発行された「超音
波変換器（Ultrasonic Transducer ）」という名称の米
国特許第４，６７２，５９１号にも説明されている。こ
の特許は圧電本体に結合された異種音響整合材料に関し
て役立つ背景情報を与えてくれるので、ここに引用して
取り入れてある。
【０００８】従来から知られている機構に採用されてい
る異種音響整合材料はインピーダンス整合を行うのに役
立つが、これらの層の接着結合は他の多数の問題点を生
ずる。このような機構を実施するのに必要な結合プロセ
ス階程は製造上の困難を生ずる。たとえば、製造中接着
剤にボイドまたはエアポケットが確実に入らないように
してプローブの動作を損なわないようにするのは困難で
ある。更に、この以前から既知の変換器は、異種材料の
層と圧電セラミック本体との熱膨脹係数の相違による悪
影響を受ける。終始、たとえば５年の使用にわたり、接
着結合の幾らかは完全性を失い、減衰支持体との効率的
音響結合を行わない変換器素子となる。その他、動作性
能は、２０ＭＨz より高い周波数のような更に高い音響
信号周波数において、圧電本体と異種材料との間の結合
線によって制限される。
る異種音響整合材料はインピーダンス整合を行うのに役
立つが、これらの層の接着結合は他の多数の問題点を生
ずる。このような機構を実施するのに必要な結合プロセ
ス階程は製造上の困難を生ずる。たとえば、製造中接着
剤にボイドまたはエアポケットが確実に入らないように
してプローブの動作を損なわないようにするのは困難で
ある。更に、この以前から既知の変換器は、異種材料の
層と圧電セラミック本体との熱膨脹係数の相違による悪
影響を受ける。終始、たとえば５年の使用にわたり、接
着結合の幾らかは完全性を失い、減衰支持体との効率的
音響結合を行わない変換器素子となる。その他、動作性
能は、２０ＭＨz より高い周波数のような更に高い音響
信号周波数において、圧電本体と異種材料との間の結合
線によって制限される。
【０００９】このような動作性能の制限に関する一つの
判断基準は図１６の超音波変換器のインパルス応答にお
けるリング・ダウン・タイムが長くなっていることであ
る。このようなインパルス応答は、G.S.Kino（ジー・エ
ス・キノ）著「Acoustic Waves（音波）」の４１〜４５
ページに説明されているようにディジタル・コンピュー
タおよびＫＬＭモデルを使用してシュミレートすること
ができる。この著書の内容をここに引用により取り入れ
てある。図１７は、２０ＭＨz の共振周波数を有し、水
中に放射する、Briesmesser 等により教示された原理に
従って構成されている図１６の超音波変換器のインパル
ス応答のシュミレーション結果の図である。図１７に示
すインパルス応答の図によれば、シュミレーションは
０．２２１μsec の６dbリング・ダウン・タイム、０．
５８９μsec の２０dbリングダウンタイム、および１．
０１３μsec の４０dbリングダウンタイムを予測してい
る。
判断基準は図１６の超音波変換器のインパルス応答にお
けるリング・ダウン・タイムが長くなっていることであ
る。このようなインパルス応答は、G.S.Kino（ジー・エ
ス・キノ）著「Acoustic Waves（音波）」の４１〜４５
ページに説明されているようにディジタル・コンピュー
タおよびＫＬＭモデルを使用してシュミレートすること
ができる。この著書の内容をここに引用により取り入れ
てある。図１７は、２０ＭＨz の共振周波数を有し、水
中に放射する、Briesmesser 等により教示された原理に
従って構成されている図１６の超音波変換器のインパル
ス応答のシュミレーション結果の図である。図１７に示
すインパルス応答の図によれば、シュミレーションは
０．２２１μsec の６dbリング・ダウン・タイム、０．
５８９μsec の２０dbリングダウンタイム、および１．
０１３μsec の４０dbリングダウンタイムを予測してい
る。
【００１０】従来知られている他の超音波プローブは高
重合体圧電素子を備えている。高重合体圧電素子の各々
は圧電材料と重合体材料との複合ブロックから構成され
ている。たとえば、図３は典型的な圧電複合変換器の断
面図である。図示のとおり、一つの圧電セラミック板が
網目状に切断されて細かく分割され、多数の細かい棒状
圧電セラミック３０１が２次元的に配列されるようにな
っている。マイクロバルーン（中空部材）３０６を含む
樹脂３０７が圧電セラミック棒３０１の間の隙間を埋め
るように鋳込まれている。樹脂は圧電セラミック棒３０
１を保持するように硬化されている。電極３０４が圧電
セラミック棒３０１と樹脂３０７との両端面に設けられ
て、圧電セラミック変換器を形成するようになってい
る。図１８に示す圧電複合変換器は「Piezoelectric Co
mposite Transducer For Use in Ultrasonic Probe（超
音波プローブに使用する圧電複合変換器）」という名称
のSaito （サイトー）等に対して発行された米国特許第
５，１４２，１８７号に説明されているものと同じであ
る。この特許は圧電複合体に関する役立つ背景情報を与
えてくれるので、引用によりここに取り入れてある。
重合体圧電素子を備えている。高重合体圧電素子の各々
は圧電材料と重合体材料との複合ブロックから構成され
ている。たとえば、図３は典型的な圧電複合変換器の断
面図である。図示のとおり、一つの圧電セラミック板が
網目状に切断されて細かく分割され、多数の細かい棒状
圧電セラミック３０１が２次元的に配列されるようにな
っている。マイクロバルーン（中空部材）３０６を含む
樹脂３０７が圧電セラミック棒３０１の間の隙間を埋め
るように鋳込まれている。樹脂は圧電セラミック棒３０
１を保持するように硬化されている。電極３０４が圧電
セラミック棒３０１と樹脂３０７との両端面に設けられ
て、圧電セラミック変換器を形成するようになってい
る。図１８に示す圧電複合変換器は「Piezoelectric Co
mposite Transducer For Use in Ultrasonic Probe（超
音波プローブに使用する圧電複合変換器）」という名称
のSaito （サイトー）等に対して発行された米国特許第
５，１４２，１８７号に説明されているものと同じであ
る。この特許は圧電複合体に関する役立つ背景情報を与
えてくれるので、引用によりここに取り入れてある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】複合材料は幾つかの長
所を示すが、このような複合体により受信される反射音
波を電気的に検出する場合に困難がある。各高重合体素
子の誘電率は比較的小さい。たとえば、重合体５０％と
圧電セラミック５０％との複合体の場合、高重合体素子
の電極同志の間で測定し得る誘電率は、圧電セラミック
に固有の誘電率の約二分の一である。したがって、高重
合体素子の電極同志の間で測定し得る誘電率は、わずか
に約１７００である。反射音波に応答して高い容量性電
荷が検出されるように、はるかに高い誘電率が望まし
い。誘電率が高ければ、超音波プローブと超音波プロー
ブに電気的に結合されている画像システムの構成要素と
の間の電気インピーダンス整合も改善する。
所を示すが、このような複合体により受信される反射音
波を電気的に検出する場合に困難がある。各高重合体素
子の誘電率は比較的小さい。たとえば、重合体５０％と
圧電セラミック５０％との複合体の場合、高重合体素子
の電極同志の間で測定し得る誘電率は、圧電セラミック
に固有の誘電率の約二分の一である。したがって、高重
合体素子の電極同志の間で測定し得る誘電率は、わずか
に約１７００である。反射音波に応答して高い容量性電
荷が検出されるように、はるかに高い誘電率が望まし
い。誘電率が高ければ、超音波プローブと超音波プロー
ブに電気的に結合されている画像システムの構成要素と
の間の電気インピーダンス整合も改善する。
【００１２】必要なのは動作性能が高く、画像システム
の構成要素と効率の良い電気的結合を行う確実な超音波
プローブである。
の構成要素と効率の良い電気的結合を行う確実な超音波
プローブである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波プローブ
は、一つ以上の圧電セラミック素子と音響的に減衰する
支持体との間の効率の良い、制御された音響結合を行
い、更に圧電セラミック素子と電極との間で効率の良い
結合を行って音響信号を電気的に励起し、検知する。所
要音響はプローブの前部により送受信され、一方不必要
な音響信号は超音波プローブの後部で支持体により減衰
される。本発明は、異なる音響材料の層を圧電セラミッ
クの層に結合するのに接着セメントを採用しているこれ
まで知られている音響結合改善機構に関連する製造、信
頼性、および性能の問題点によって制限されることはな
い。
は、一つ以上の圧電セラミック素子と音響的に減衰する
支持体との間の効率の良い、制御された音響結合を行
い、更に圧電セラミック素子と電極との間で効率の良い
結合を行って音響信号を電気的に励起し、検知する。所
要音響はプローブの前部により送受信され、一方不必要
な音響信号は超音波プローブの後部で支持体により減衰
される。本発明は、異なる音響材料の層を圧電セラミッ
クの層に結合するのに接着セメントを採用しているこれ
まで知られている音響結合改善機構に関連する製造、信
頼性、および性能の問題点によって制限されることはな
い。
【００１４】簡潔に且つ一般的に言えば、本発明の超音
波プローブは、各々がそれぞれのバルク音響インピーダ
ンスを有する一つ以上の圧電セラミック素子を採用して
いる。それぞれの電極対が各圧電セラミック素子に結合
されている。好適に、圧電セラミック素子は１次元また
は２次元の整相列を成してて配列されている。各圧電セ
ラミック素子にはそれぞれの背面とそれと一体のそれぞ
れの圧電セラミック層があって、圧電セラミック素子の
バルク音響インピーダンス音響的に減衰する支持体との
間で実質上所要音響インピーダンス整合を行う。それぞ
れの電極対の間で測定し得る電位については、それぞれ
の層のそれぞれの厚さに沿って比較的小さい電位差が存
在する。したがって、それぞれの圧電セラミック層は電
気機械的に不活性である。各圧電セラミック素子は更
に、実質上電気機械的に活性で所要バルク共振周波数で
共振するそれぞれのバルク残存部分を備えている。音響
インピーダンス整合を行うことにより、不活性の圧電セ
ラミック層はプローブと音響的に減衰する支持体との間
で効率の良い、制御された音響結合を行うのに役立つ。
波プローブは、各々がそれぞれのバルク音響インピーダ
ンスを有する一つ以上の圧電セラミック素子を採用して
いる。それぞれの電極対が各圧電セラミック素子に結合
されている。好適に、圧電セラミック素子は１次元また
は２次元の整相列を成してて配列されている。各圧電セ
ラミック素子にはそれぞれの背面とそれと一体のそれぞ
れの圧電セラミック層があって、圧電セラミック素子の
バルク音響インピーダンス音響的に減衰する支持体との
間で実質上所要音響インピーダンス整合を行う。それぞ
れの電極対の間で測定し得る電位については、それぞれ
の層のそれぞれの厚さに沿って比較的小さい電位差が存
在する。したがって、それぞれの圧電セラミック層は電
気機械的に不活性である。各圧電セラミック素子は更
に、実質上電気機械的に活性で所要バルク共振周波数で
共振するそれぞれのバルク残存部分を備えている。音響
インピーダンス整合を行うことにより、不活性の圧電セ
ラミック層はプローブと音響的に減衰する支持体との間
で効率の良い、制御された音響結合を行うのに役立つ。
【００１５】各圧電セラミック素子のそれぞれの不活性
の圧電セラミック層は、各圧電セラミック素子のそれぞ
れの背面に設けられ、不活性の圧電セラミック層の厚さ
に亘って延在する浅い溝を備えている。更に詳細に述べ
れば、浅い溝は、典型的には各圧電セラミック素子のそ
れぞれの面内に１０００ミクロン未満突入いている微小
溝である。一般に、溝の深さ寸法は音響信号のほぼ四分
の一波長になるように選定される。不活性の圧電セラミ
ック層の溝容積率は、所要インピーダンス整合を行うよ
うに不活性の圧電セラミック層の音響インピーダンスお
よび音速を制御するよう選定される。
の圧電セラミック層は、各圧電セラミック素子のそれぞ
れの背面に設けられ、不活性の圧電セラミック層の厚さ
に亘って延在する浅い溝を備えている。更に詳細に述べ
れば、浅い溝は、典型的には各圧電セラミック素子のそ
れぞれの面内に１０００ミクロン未満突入いている微小
溝である。一般に、溝の深さ寸法は音響信号のほぼ四分
の一波長になるように選定される。不活性の圧電セラミ
ック層の溝容積率は、所要インピーダンス整合を行うよ
うに不活性の圧電セラミック層の音響インピーダンスお
よび音速を制御するよう選定される。
【００１６】各圧電セラミック素子の圧電セラミック材
料に電気的に結合されているそれぞれの電極対は各圧電
セラミック素子のそれぞれの前面に結合されているそれ
ぞれの前面電極、および各圧電セラミック素子のそれぞ
れの背面に結合されているそれぞれの背面電極を備えて
いる。背面電極は溝の中に突入してそれと接触して、素
子内に所要電界分布を支持するという電気的境界条件を
課している。溝の幅寸法およびピッチ寸法のような設計
パラメータは必要に応じて、各アレイの圧電セラミック
素子のそれぞれの電極対の間で測定し得る電位につい
て、各圧電セラミック素子のそれぞれの不活性の圧電セ
ラミック層の厚さに沿って比較的小さい電位差が存在す
るように調節される。たとえば、溝の幅寸法およびピッ
チ寸法は不活性の圧電セラミック層の厚さに沿って、電
極対間で測定し得る電位の約５％未満である比較的小さ
い電位差が存在するように選定される。不活性の圧電セ
ラミック層の厚さに沿う電位は比較的小さいから、圧電
セラミック素子の電極間で測定し得る誘電率は比較的高
く、圧電セラミック素子の圧電セラミック材に固有のも
の実施上と同じである。
料に電気的に結合されているそれぞれの電極対は各圧電
セラミック素子のそれぞれの前面に結合されているそれ
ぞれの前面電極、および各圧電セラミック素子のそれぞ
れの背面に結合されているそれぞれの背面電極を備えて
いる。背面電極は溝の中に突入してそれと接触して、素
子内に所要電界分布を支持するという電気的境界条件を
課している。溝の幅寸法およびピッチ寸法のような設計
パラメータは必要に応じて、各アレイの圧電セラミック
素子のそれぞれの電極対の間で測定し得る電位につい
て、各圧電セラミック素子のそれぞれの不活性の圧電セ
ラミック層の厚さに沿って比較的小さい電位差が存在す
るように調節される。たとえば、溝の幅寸法およびピッ
チ寸法は不活性の圧電セラミック層の厚さに沿って、電
極対間で測定し得る電位の約５％未満である比較的小さ
い電位差が存在するように選定される。不活性の圧電セ
ラミック層の厚さに沿う電位は比較的小さいから、圧電
セラミック素子の電極間で測定し得る誘電率は比較的高
く、圧電セラミック素子の圧電セラミック材に固有のも
の実施上と同じである。
【００１７】本明細書で後に更に詳細に説明するよう
に、本発明の超音波プローブの圧電セラミック素子によ
り受信される反射音波に応答して高い容量性電荷が電極
により検出されるように比較的高い誘電率が望ましい。
誘電率が比較的高ければ、超音波プローブと超音波プロ
ーブに電気的に結合されている音響画像システムの構成
要素との間の電気的インピーダンス整合も改善される。
したがって、本発明は、誘電率が比較的低い、これまで
知られている高重合体複合体で音波を電気的に検出する
ことに関連する困難によって拘束されることはない。
に、本発明の超音波プローブの圧電セラミック素子によ
り受信される反射音波に応答して高い容量性電荷が電極
により検出されるように比較的高い誘電率が望ましい。
誘電率が比較的高ければ、超音波プローブと超音波プロ
ーブに電気的に結合されている音響画像システムの構成
要素との間の電気的インピーダンス整合も改善される。
したがって、本発明は、誘電率が比較的低い、これまで
知られている高重合体複合体で音波を電気的に検出する
ことに関連する困難によって拘束されることはない。
【００１８】本発明に関連する製造上の長所は、溝を広
範囲の圧電材料に容易にエッチし、または切り込むこと
ができるということである。更に、不活性の圧電セラミ
ック層は圧電素子と一体になっているので、本発明は、
異種層の層を圧電セラミックの層に接着結合することに
関連する製造上のおよび信頼性の問題に苦しめられるこ
となくインピーダンス整合を行う。本発明の教示に従っ
て構成される超音波プローブの高周波性能は既知の幾つ
かの超音波プローブに存在する有限の厚さの接着結合線
によって制限されることはない。本発明の他の局面およ
び長所は、本発明の原理を例を用いて図解する添付図を
関連して行う以下の詳細な説明から明らかになるであろ
う。
範囲の圧電材料に容易にエッチし、または切り込むこと
ができるということである。更に、不活性の圧電セラミ
ック層は圧電素子と一体になっているので、本発明は、
異種層の層を圧電セラミックの層に接着結合することに
関連する製造上のおよび信頼性の問題に苦しめられるこ
となくインピーダンス整合を行う。本発明の教示に従っ
て構成される超音波プローブの高周波性能は既知の幾つ
かの超音波プローブに存在する有限の厚さの接着結合線
によって制限されることはない。本発明の他の局面およ
び長所は、本発明の原理を例を用いて図解する添付図を
関連して行う以下の詳細な説明から明らかになるであろ
う。
【００１９】
【実施例】本発明の超音波プローブは超音波プローブと
音響的に減衰する支持体との間で音響信号の効率の良
い、制御された結合を行い、更に製造、信頼性、および
性能に関する長所を示す。図１は超音波プローブ４００
の好適実施例を示す簡略斜視図である。図２は図１に示
す超音波プローブ４００の分解図である。図２に示すよ
うに、超音波プローブの好適実施例は、各々がバルク音
響インピーダンスZpztを備え、各々が長手寸法Ｌを有す
る圧電素子として圧電セラミック素子５０１のアレイを
備えている。各圧電セラミック素子はそれと一体を成す
それぞれの圧電層としての圧電セラミック層５０２を備
えており、その層厚は圧電セラミック層に亘って延在す
る溝の深さ寸法Ｄにより規定されている。それぞれの圧
電セラミック層は実質上電気機械的に不活性である。各
圧電セラミック素子は更にそれぞれのバルク残存部分５
０３を備えており、これは電気機械的に活性であり、図
２に示すバルク残存部分の寸法Ｒに沿って所要バルク共
振周波数で共振する。バルク残存部分の寸法Ｒは所要バ
ルク共振周波数の波長の二分の一であるるように選定す
るのが望ましい。
音響的に減衰する支持体との間で音響信号の効率の良
い、制御された結合を行い、更に製造、信頼性、および
性能に関する長所を示す。図１は超音波プローブ４００
の好適実施例を示す簡略斜視図である。図２は図１に示
す超音波プローブ４００の分解図である。図２に示すよ
うに、超音波プローブの好適実施例は、各々がバルク音
響インピーダンスZpztを備え、各々が長手寸法Ｌを有す
る圧電素子として圧電セラミック素子５０１のアレイを
備えている。各圧電セラミック素子はそれと一体を成す
それぞれの圧電層としての圧電セラミック層５０２を備
えており、その層厚は圧電セラミック層に亘って延在す
る溝の深さ寸法Ｄにより規定されている。それぞれの圧
電セラミック層は実質上電気機械的に不活性である。各
圧電セラミック素子は更にそれぞれのバルク残存部分５
０３を備えており、これは電気機械的に活性であり、図
２に示すバルク残存部分の寸法Ｒに沿って所要バルク共
振周波数で共振する。バルク残存部分の寸法Ｒは所要バ
ルク共振周波数の波長の二分の一であるるように選定す
るのが望ましい。
【００２０】各アレイの圧電セラミック素子は各圧電セ
ラミック素子のそれぞれの正面アパーチャに対応する正
面寸法Ｅを備えている。各圧電セラミック素子の正面ア
パーチャおよび共振音響周波は所要画像用途に基いて選
択される。典型的には、正面寸法Ｅは超音波プローブの
共振音響周波数の７波長と１５波長との間にあるように
選定される。図示のとおり、圧電セラミック素子は方位
寸法Ａに沿って音響的に減衰する支持体５０４の上に設
置されている。支持体は本質的にエポキシ、または他の
適切な音響減衰材料から作られている。図示のとおり、
各圧電セラミック素子は適切に選定された横寸法Ｇを備
えている。更に、アレイの多数の圧電セラミック素子が
画像用途の必要条件に基づいて選定される。たとえば、
医療用画像用途に対する超音波腹部プローブは典型的に
１００素子より多い圧電セラミック素子および１０波長
の仰角アパーチャを備えている。簡単にするため、図２
の超音波プローブにははるかに少い圧電セラミック素子
がある。
ラミック素子のそれぞれの正面アパーチャに対応する正
面寸法Ｅを備えている。各圧電セラミック素子の正面ア
パーチャおよび共振音響周波は所要画像用途に基いて選
択される。典型的には、正面寸法Ｅは超音波プローブの
共振音響周波数の７波長と１５波長との間にあるように
選定される。図示のとおり、圧電セラミック素子は方位
寸法Ａに沿って音響的に減衰する支持体５０４の上に設
置されている。支持体は本質的にエポキシ、または他の
適切な音響減衰材料から作られている。図示のとおり、
各圧電セラミック素子は適切に選定された横寸法Ｇを備
えている。更に、アレイの多数の圧電セラミック素子が
画像用途の必要条件に基づいて選定される。たとえば、
医療用画像用途に対する超音波腹部プローブは典型的に
１００素子より多い圧電セラミック素子および１０波長
の仰角アパーチャを備えている。簡単にするため、図２
の超音波プローブにははるかに少い圧電セラミック素子
がある。
【００２１】好適実施例では、圧電セラミック素子は本
質的に、ジルコン酸チタン酸鉛、ＰＺＴ、のような圧電
セラミック材料の特別な輪廓のブロックから成り、各ブ
ロックは、互いにほぼ平行に向くそれぞれの前面および
背面を備えており、ほぼ各圧電セラミック素子のそれぞ
れの長手方向の寸法Ｌに垂直な方向を向いている。ＰＺ
Ｔが望ましいが、当業者に既知の他の圧電セラミック材
料を代りに本発明の原理に従って使用し、有利な結果を
得ることができることを理解すべきである。
質的に、ジルコン酸チタン酸鉛、ＰＺＴ、のような圧電
セラミック材料の特別な輪廓のブロックから成り、各ブ
ロックは、互いにほぼ平行に向くそれぞれの前面および
背面を備えており、ほぼ各圧電セラミック素子のそれぞ
れの長手方向の寸法Ｌに垂直な方向を向いている。ＰＺ
Ｔが望ましいが、当業者に既知の他の圧電セラミック材
料を代りに本発明の原理に従って使用し、有利な結果を
得ることができることを理解すべきである。
【００２２】各圧電セラミック素子のそれぞれの背面と
一体を成すそれぞれの不活性の圧電セラミック層５０２
は実質上各圧電セラミック素子のバルク音響インピーダ
ンスと音響的に減衰する支持体との間の音響インピーダ
ンス整合を行う。詳細図３（図２の一点鎖線の円３の部
分拡大斜視図）に示すとおり、アレイの各圧電セラミッ
ク素子５０１と一体のそれぞれの不活性の圧電セラミッ
ク層５０２は溝５０５を備えており、この溝は各圧電セ
ラミック素子のそれぞれの背面に設置されて圧電セラミ
ック層の音響インピーダンスを制御する。好適実施例で
は、溝は各圧電セラミック素子のそれぞれの仰角寸法Ｅ
に沿って互いに実質上平行に設置されている。
一体を成すそれぞれの不活性の圧電セラミック層５０２
は実質上各圧電セラミック素子のバルク音響インピーダ
ンスと音響的に減衰する支持体との間の音響インピーダ
ンス整合を行う。詳細図３（図２の一点鎖線の円３の部
分拡大斜視図）に示すとおり、アレイの各圧電セラミッ
ク素子５０１と一体のそれぞれの不活性の圧電セラミッ
ク層５０２は溝５０５を備えており、この溝は各圧電セ
ラミック素子のそれぞれの背面に設置されて圧電セラミ
ック層の音響インピーダンスを制御する。好適実施例で
は、溝は各圧電セラミック素子のそれぞれの仰角寸法Ｅ
に沿って互いに実質上平行に設置されている。
【００２３】図２および図３に示すように、それぞれの
電極対は各圧電セラミック素子の圧電セラミック材料に
結合されている。各圧電セラミック素子のそれぞれの電
極対は各圧電セラミック素子のそれぞれの前面に結合さ
れたそれぞれの前面電極を備えており、更に各圧電セラ
ミック素子のそれぞれの背面に設けられている溝の中に
突入しそれと接触しているそれぞれの背面電極５０７を
備えている。電極のこの配列は圧電セラミック層を確実
に実質的に電気機械的に不活性にするのに役立つ。適合
材料、好適には空気、が各電極に隣接する溝の内部に設
けられる。後に本明細書で更に詳細に説明するように、
適切な代りの適合材料、たとえばポリエチレン、を空気
の代りに使用することができる。選択された適合材料は
それと関連する音響インピーダンスZconformalを備えて
いる。
電極対は各圧電セラミック素子の圧電セラミック材料に
結合されている。各圧電セラミック素子のそれぞれの電
極対は各圧電セラミック素子のそれぞれの前面に結合さ
れたそれぞれの前面電極を備えており、更に各圧電セラ
ミック素子のそれぞれの背面に設けられている溝の中に
突入しそれと接触しているそれぞれの背面電極５０７を
備えている。電極のこの配列は圧電セラミック層を確実
に実質的に電気機械的に不活性にするのに役立つ。適合
材料、好適には空気、が各電極に隣接する溝の内部に設
けられる。後に本明細書で更に詳細に説明するように、
適切な代りの適合材料、たとえばポリエチレン、を空気
の代りに使用することができる。選択された適合材料は
それと関連する音響インピーダンスZconformalを備えて
いる。
【００２４】各圧電素子に結合されているそれぞれの電
極対にそれぞれの電圧信号を加えることにより、各圧電
セラミック素子のバルク残存部分は励起されて所要共振
周波数の音響信号を発生する。それぞれの導体５０８は
各電極に結合されていて電圧信号を加える。音響信号は
各圧電セラミック素子のそれぞれの長手寸法に沿って伝
播するとき圧電セラミック素子の長手共振モードにより
支持される。アレイの各圧電セラミック素子により発生
されるそれぞれの音響信号は共に、それぞれの個別音波
ビームとして放出される。アレイの圧電セラミック素子
の個々のビームは検査中の身体の中に伝えられる一つの
音響ビームに共に混合される。たとえば、医療用結像用
途では、音響ビームは患者の身体内に伝えられる。アレ
イの各圧電セラミック素子に加えられるそれぞれの電圧
信号の位相を制御することにより、個々のビームの位相
が制御されて混合音響ビームの方位角操舵を行い、混合
音響ビームが身体を通して掃引するようにする。図２の
分解図に示す音響レンズ５１１が圧電セラミック素子に
音響的に結合されて音響ビームの仰角方向の焦点合せを
行う。
極対にそれぞれの電圧信号を加えることにより、各圧電
セラミック素子のバルク残存部分は励起されて所要共振
周波数の音響信号を発生する。それぞれの導体５０８は
各電極に結合されていて電圧信号を加える。音響信号は
各圧電セラミック素子のそれぞれの長手寸法に沿って伝
播するとき圧電セラミック素子の長手共振モードにより
支持される。アレイの各圧電セラミック素子により発生
されるそれぞれの音響信号は共に、それぞれの個別音波
ビームとして放出される。アレイの圧電セラミック素子
の個々のビームは検査中の身体の中に伝えられる一つの
音響ビームに共に混合される。たとえば、医療用結像用
途では、音響ビームは患者の身体内に伝えられる。アレ
イの各圧電セラミック素子に加えられるそれぞれの電圧
信号の位相を制御することにより、個々のビームの位相
が制御されて混合音響ビームの方位角操舵を行い、混合
音響ビームが身体を通して掃引するようにする。図２の
分解図に示す音響レンズ５１１が圧電セラミック素子に
音響的に結合されて音響ビームの仰角方向の焦点合せを
行う。
【００２５】音響信号が患者の身体を通して伝播するに
つれて、信号の一部が身体内の各種組織構造により弱く
反射され、圧電セラミック素子により受信され、各圧電
セラミック素子に結合されているそれぞれの電極対によ
り電気的に検出される。反射された音響信号は最初各圧
電セラミック素子のそれぞれのバルク部分により受信さ
れる。次に信号は各圧電セラミック素子のそれぞれの長
手寸法に沿って伝播する。次に信号は各圧電セラミック
素子と一体を成すそれぞれの不活性の圧電セラミック層
を通して伝播する。したがって、音響信号は圧電セラミ
ック素子のバルク残存部分を通して第１の速度で伝播
し、次いで不活性の圧電セラミック層を通して第２の速
度で伝播する。不活性の圧電セラミック層の溝の深さ寸
法Ｄは不活性の圧電セラミック層を通して進行する音響
信号の波長の四分の一であるように選定するのが望まし
い。
つれて、信号の一部が身体内の各種組織構造により弱く
反射され、圧電セラミック素子により受信され、各圧電
セラミック素子に結合されているそれぞれの電極対によ
り電気的に検出される。反射された音響信号は最初各圧
電セラミック素子のそれぞれのバルク部分により受信さ
れる。次に信号は各圧電セラミック素子のそれぞれの長
手寸法に沿って伝播する。次に信号は各圧電セラミック
素子と一体を成すそれぞれの不活性の圧電セラミック層
を通して伝播する。したがって、音響信号は圧電セラミ
ック素子のバルク残存部分を通して第１の速度で伝播
し、次いで不活性の圧電セラミック層を通して第２の速
度で伝播する。不活性の圧電セラミック層の溝の深さ寸
法Ｄは不活性の圧電セラミック層を通して進行する音響
信号の波長の四分の一であるように選定するのが望まし
い。
【００２６】溝の深さ寸法Ｄは各圧電セラミック素子と
一体のそれぞれの不活性の圧電セラミック層の厚さを規
定する。各溝の深さ寸法Ｄおよびそれぞれの溝のピッチ
寸法Ｐは不活性の圧電セラミック層の横共振モードおよ
び剪断共振モードを圧電セラミック素子の長手方向共振
モードとの不必要な相互作用から分離するように選択さ
れる。更に、溝の深さおよびピッチは音響エネルギを不
活性の圧電セラミック層を通して効率良く伝えるように
選定される。その他に、溝の深さおよびピッチは不活性
の圧電セラミック層が音波に対して均質に見えるように
選定される。一般に、有益な結果は後に本明細書で更に
詳細に説明する本発明の別の溝教示に従って深さ対幅比
Ｄ／Ｗを約０．４以下とすることにより得られる。溝の
幅およびピッチ寸法は、必要なら各アレイの圧電セラミ
ック素子のそれぞれの電極対の間で測定し得る電位につ
いて、不活性の圧電セラミック層の厚さに沿って比較的
小さい電位差が存在するように、更に調節される。たと
えば、溝の幅寸法およびピッチ寸法は、圧電セラミック
層の厚さに沿って各圧電セラミック素子のそれぞれの電
極対の間で測定し得る電位の約５％より少い電位差が存
在するように選定される。
一体のそれぞれの不活性の圧電セラミック層の厚さを規
定する。各溝の深さ寸法Ｄおよびそれぞれの溝のピッチ
寸法Ｐは不活性の圧電セラミック層の横共振モードおよ
び剪断共振モードを圧電セラミック素子の長手方向共振
モードとの不必要な相互作用から分離するように選択さ
れる。更に、溝の深さおよびピッチは音響エネルギを不
活性の圧電セラミック層を通して効率良く伝えるように
選定される。その他に、溝の深さおよびピッチは不活性
の圧電セラミック層が音波に対して均質に見えるように
選定される。一般に、有益な結果は後に本明細書で更に
詳細に説明する本発明の別の溝教示に従って深さ対幅比
Ｄ／Ｗを約０．４以下とすることにより得られる。溝の
幅およびピッチ寸法は、必要なら各アレイの圧電セラミ
ック素子のそれぞれの電極対の間で測定し得る電位につ
いて、不活性の圧電セラミック層の厚さに沿って比較的
小さい電位差が存在するように、更に調節される。たと
えば、溝の幅寸法およびピッチ寸法は、圧電セラミック
層の厚さに沿って各圧電セラミック素子のそれぞれの電
極対の間で測定し得る電位の約５％より少い電位差が存
在するように選定される。
【００２７】不活性の圧電セラミック層の音響インピー
ダンスは各圧電セラミック素子のバルク音響インピーダ
ンスと音響的に減衰する支持体の音響インピーダンスと
の間に音響インピーダンス整合が行われるように制御さ
れる。不活性の圧電セラミック層の音響インピーダンス
は実質上溝容積率によって決まるが、溝容積率は各圧電
セラミック素子５０１のそれぞれの背面に設けられた溝
５０５の幅寸法およびピッチの寸法に基づいている。
ダンスは各圧電セラミック素子のバルク音響インピーダ
ンスと音響的に減衰する支持体の音響インピーダンスと
の間に音響インピーダンス整合が行われるように制御さ
れる。不活性の圧電セラミック層の音響インピーダンス
は実質上溝容積率によって決まるが、溝容積率は各圧電
セラミック素子５０１のそれぞれの背面に設けられた溝
５０５の幅寸法およびピッチの寸法に基づいている。
【００２８】不活性の圧電セラミック層Zlayerの所要音
響インピーダンスは圧電セラミック素子のセラミック材
料のバルク音響インピーダンスZpztと音響的に減衰する
支持上の音響支持体Zbody との間にインピーダンス整合
が生ずるように次の（１）式を用いて計算される。
響インピーダンスは圧電セラミック素子のセラミック材
料のバルク音響インピーダンスZpztと音響的に減衰する
支持上の音響支持体Zbody との間にインピーダンス整合
が生ずるように次の（１）式を用いて計算される。
【００２９】
【数１】
【００３０】たとえば、音響的に減衰する支持体の音響
インピーダンスZbody を３＊１０6kg ／m2s とし、ジル
コン酸チタン酸鉛のバルク音響インピーダンスZpzt、を
３３＊１０6kg ／m2s とすれば、不活性の圧電セラミッ
ク層の所要音響インピーダンスZlayerは約９．９５＊１
０6 ／m2ｓと計算される。
インピーダンスZbody を３＊１０6kg ／m2s とし、ジル
コン酸チタン酸鉛のバルク音響インピーダンスZpzt、を
３３＊１０6kg ／m2s とすれば、不活性の圧電セラミッ
ク層の所要音響インピーダンスZlayerは約９．９５＊１
０6 ／m2ｓと計算される。
【００３１】不活性の圧電セラミック層の音響インピー
ダンスは実質上、不活性の圧電セラミック層の溝容積率
により制御される。圧電セラミック層の溝容積率は圧電
セラミック層にわたって延在する溝の容積を溝の容積と
溝に隣接するバルク残存部分のセラミックの体積との和
で割ることにより規定される。所要溝容積率ｖは圧電セ
ラミック層の所要音響インピーダンスおよび圧電セラミ
ック材料および適合材料のそれぞれの音響インピーダン
スから計算される。所要容積率ｖは次の（２）式にほぼ
等しい。
ダンスは実質上、不活性の圧電セラミック層の溝容積率
により制御される。圧電セラミック層の溝容積率は圧電
セラミック層にわたって延在する溝の容積を溝の容積と
溝に隣接するバルク残存部分のセラミックの体積との和
で割ることにより規定される。所要溝容積率ｖは圧電セ
ラミック層の所要音響インピーダンスおよび圧電セラミ
ック材料および適合材料のそれぞれの音響インピーダン
スから計算される。所要容積率ｖは次の（２）式にほぼ
等しい。
【００３２】
【数２】
【００３３】たとえば、適合材料としての空気の音響イ
ンピーダンスZconformalが４１１kg／m2s とし、不活性
圧電材料の音響インピーダンスおよび圧電セラミック素
子のセラミック材料のバルク音響インピーダンスZpztを
先に計算したとおりとすれば、不活性の圧電セラミック
層の所要溝容積率ｖは約６９．８％である。
ンピーダンスZconformalが４１１kg／m2s とし、不活性
圧電材料の音響インピーダンスおよび圧電セラミック素
子のセラミック材料のバルク音響インピーダンスZpztを
先に計算したとおりとすれば、不活性の圧電セラミック
層の所要溝容積率ｖは約６９．８％である。
【００３４】溝の所要深さＤは不活性の圧電セラミック
層内の音速Clayerおよび圧電セラミック素子の共振音響
周波数ｆの四分の一波長から次の（３）式を使用して計
算される。
層内の音速Clayerおよび圧電セラミック素子の共振音響
周波数ｆの四分の一波長から次の（３）式を使用して計
算される。
【００３５】
【数３】
【００３６】不活性の圧電セラミック層の所要溝容積率
を約６９．８％とすれば、不活性の圧電セラミック層内
の音速Clayerは約３．５＊１０5cm ／s と推定すること
ができる。代りに不活性の圧電セラミック層内の音速
を、不活性の圧電セラミック層のテンソル解析モデルに
基づくもののような、一層複雑な方法を用いて推定する
ことができる。たとえば、IEEE Transactions on Ultra
sonics,Ferroelectrics,and Frequency Control,Vol.3
8,No.1,January 1991（超音波、強誘電体および周波数
制御に関する１９９１年１月、IEEE会報第３８巻第１
号）の４０−４７ページにあるSmith （スミス）等の
「Modeling１−３ Composite Piezoelectrics:Thicknes
s-Mode Oscillations （１−３合成電圧材料のモデリン
グ：厚みモード振動）」に説明されているテンソル解析
モデルを不活性の圧電セラミック層内の音速を推定する
のに採用することができる。不活性の圧電セラミック層
内の音速Clayerを３．５＊１０5cm ／s と、所要バルク
共振周波数ｆは２ＭＨz とすれば、溝の深さＤは約４３
７．５ミクロンである。したがって、溝は圧電セラミッ
ク素子の背面に１０００ミクロン未満突入する微小溝で
あると示される。
を約６９．８％とすれば、不活性の圧電セラミック層内
の音速Clayerは約３．５＊１０5cm ／s と推定すること
ができる。代りに不活性の圧電セラミック層内の音速
を、不活性の圧電セラミック層のテンソル解析モデルに
基づくもののような、一層複雑な方法を用いて推定する
ことができる。たとえば、IEEE Transactions on Ultra
sonics,Ferroelectrics,and Frequency Control,Vol.3
8,No.1,January 1991（超音波、強誘電体および周波数
制御に関する１９９１年１月、IEEE会報第３８巻第１
号）の４０−４７ページにあるSmith （スミス）等の
「Modeling１−３ Composite Piezoelectrics:Thicknes
s-Mode Oscillations （１−３合成電圧材料のモデリン
グ：厚みモード振動）」に説明されているテンソル解析
モデルを不活性の圧電セラミック層内の音速を推定する
のに採用することができる。不活性の圧電セラミック層
内の音速Clayerを３．５＊１０5cm ／s と、所要バルク
共振周波数ｆは２ＭＨz とすれば、溝の深さＤは約４３
７．５ミクロンである。したがって、溝は圧電セラミッ
ク素子の背面に１０００ミクロン未満突入する微小溝で
あると示される。
【００３７】溝のピッチＰはピッチが溝の深さの０．４
より小さいように次の（４）式により計算される。
より小さいように次の（４）式により計算される。
【００３８】
【数４】
【００３９】たとえば、溝の深さＤを約４３７．５ミク
ロンとすれば、溝のピッチは１７５ミクロン以下になる
はずである。
ロンとすれば、溝のピッチは１７５ミクロン以下になる
はずである。
【００４０】溝の幅ＷはピッチＰ、溝容積率ｖ、および
補正係数ｋに基き、次の（５）式を用いて計算される。
補正係数ｋに基き、次の（５）式を用いて計算される。
【００４１】
【数５】
【００４２】補正係数の所要値k は不活性の圧電セラミ
ック層のセラミックと適合材料との結合性に基づいて選
定される。図２および図３に示すように配列されている
溝を有する不活性の圧電セラミック層については、圧電
セラミック層の結合性は２−２であり、補正係数は簡単
に１である。代りの実施例では、溝は圧電セラミック層
が異なる結合性を有し、異なる補正係数を生ずるように
交互に配列されている。たとえば、代りの実施例では、
溝は、圧電セラミック層が１−３結合性を有するように
配列され、１．２５の補正係数ｋを生じている。補正係
数ｋが１であるように結合性を２−２とし、ピッチを１
７５ミクロンとし、不活性の圧電セラミック層の溝容積
率を６９．８％とすれば、溝の幅は約１２２．１ミクロ
ンである。
ック層のセラミックと適合材料との結合性に基づいて選
定される。図２および図３に示すように配列されている
溝を有する不活性の圧電セラミック層については、圧電
セラミック層の結合性は２−２であり、補正係数は簡単
に１である。代りの実施例では、溝は圧電セラミック層
が異なる結合性を有し、異なる補正係数を生ずるように
交互に配列されている。たとえば、代りの実施例では、
溝は、圧電セラミック層が１−３結合性を有するように
配列され、１．２５の補正係数ｋを生じている。補正係
数ｋが１であるように結合性を２−２とし、ピッチを１
７５ミクロンとし、不活性の圧電セラミック層の溝容積
率を６９．８％とすれば、溝の幅は約１２２．１ミクロ
ンである。
【００４３】更に高い共振で動作すような大きさにした
プローブの実施例では、関連する溝寸法がそれに比例し
て変化する。例えば、２０ＭＨz の共振周波数で動作す
るような大きさにしたプローブの実施例では、先に説明
した２ＭＨz のプローブの関連溝寸法は１０倍だけ変
る。それ故、各々が２０ＭＨz のバルク共振周波数を有
し、溝を有するそれぞれの圧電セラミック層の２−２結
合性として設けられている圧電セラミック素子のアレイ
では、溝の関連寸法は、１０分の１に縮小され、ピッチ
が１７．５ミクロン、幅が１２．２１ミクロン、深さが
約４３．７５ミクロンになる。したがって、溝は今度
も、圧電セラミック素子の背面に１０００ミクロン未満
突入する微小溝であるように図示される。
プローブの実施例では、関連する溝寸法がそれに比例し
て変化する。例えば、２０ＭＨz の共振周波数で動作す
るような大きさにしたプローブの実施例では、先に説明
した２ＭＨz のプローブの関連溝寸法は１０倍だけ変
る。それ故、各々が２０ＭＨz のバルク共振周波数を有
し、溝を有するそれぞれの圧電セラミック層の２−２結
合性として設けられている圧電セラミック素子のアレイ
では、溝の関連寸法は、１０分の１に縮小され、ピッチ
が１７．５ミクロン、幅が１２．２１ミクロン、深さが
約４３．７５ミクロンになる。したがって、溝は今度
も、圧電セラミック素子の背面に１０００ミクロン未満
突入する微小溝であるように図示される。
【００４４】アレイの各圧電セラミック素子の仰角寸法
Ｅに沿う一組の溝にある部材のそれぞれの数は溝のピッ
チおよび各圧電セラミック素子のそれぞれの仰角アパー
チャに関係している。典型的には、仰角寸法Ｅに沿う一
組の溝にある部材のそれぞれの数は、有益なインピーダ
ンス整合の結果を生ずるには、ほぼ５０個と２００個と
の間の範囲にある。一例として、１０波長の所定好適仰
角寸法Ｅの場合には、仰角寸法に沿う溝の好適なそれぞ
れの数は約１００個である。簡単にするため、１００個
より少い溝を図２に示してある。
Ｅに沿う一組の溝にある部材のそれぞれの数は溝のピッ
チおよび各圧電セラミック素子のそれぞれの仰角アパー
チャに関係している。典型的には、仰角寸法Ｅに沿う一
組の溝にある部材のそれぞれの数は、有益なインピーダ
ンス整合の結果を生ずるには、ほぼ５０個と２００個と
の間の範囲にある。一例として、１０波長の所定好適仰
角寸法Ｅの場合には、仰角寸法に沿う溝の好適なそれぞ
れの数は約１００個である。簡単にするため、１００個
より少い溝を図２に示してある。
【００４５】背面金属電極は溝の中に突入してこれと接
触し、圧電セラミック素子内に所要電界分布を支持する
という電気的境界条件を課している。溝の幅寸法および
ピッチ寸法のような設計パラメータらは必要に応じて、
各アレイの圧電セラミック素子のそれぞれの電極対の間
で測定し得る電位差について、各圧電セラミック素子の
それぞれの圧電セラミック層の厚さに沿って比較的小さ
い電位差が存在するように調節される。たとえば、溝の
幅寸法およびピッチ寸法は、圧電セラミック層の厚さに
沿ってそれぞれの電極対の間で測定し得る電位差の約
０．５％より少い比較的小さい電位差が存在するように
選定される。超音波プローブについては、それぞれの電
極対の間で測定し得る電位差の幾つかの関連する源が存
在することを理解すべきである。たとえば、それぞれの
電極対の間で測定し得る電位差の関連する源の一つは各
圧電セラミック素子で音響信号を励起するための電極に
加えられる電圧である。それぞれの電極対の間で測定し
得る電位差の他の関連する源は各圧電セラミック素子が
り受信した弱い反射音響信号により各圧電セラミック素
子で誘起される電圧である。
触し、圧電セラミック素子内に所要電界分布を支持する
という電気的境界条件を課している。溝の幅寸法および
ピッチ寸法のような設計パラメータらは必要に応じて、
各アレイの圧電セラミック素子のそれぞれの電極対の間
で測定し得る電位差について、各圧電セラミック素子の
それぞれの圧電セラミック層の厚さに沿って比較的小さ
い電位差が存在するように調節される。たとえば、溝の
幅寸法およびピッチ寸法は、圧電セラミック層の厚さに
沿ってそれぞれの電極対の間で測定し得る電位差の約
０．５％より少い比較的小さい電位差が存在するように
選定される。超音波プローブについては、それぞれの電
極対の間で測定し得る電位差の幾つかの関連する源が存
在することを理解すべきである。たとえば、それぞれの
電極対の間で測定し得る電位差の関連する源の一つは各
圧電セラミック素子で音響信号を励起するための電極に
加えられる電圧である。それぞれの電極対の間で測定し
得る電位差の他の関連する源は各圧電セラミック素子が
り受信した弱い反射音響信号により各圧電セラミック素
子で誘起される電圧である。
【００４６】圧電セラミック層の厚さに沿う比較的小さ
い電位差を図４にグラフで示してある。図４は図２の圧
電セラミック素子の一つの詳細な切取り断面図であり、
先に説明した溝の幅と深さとの例について圧電セラミッ
ク素子の長手寸法Ｌに沿って分布する等電位線を示す例
示図を示している。等電位線は目に見えないが、図解の
目的で、代表的な線を図４の図に描き込んである。断面
で示したように、ピッチＰ、幅Ｗ、および深さＤを有す
る溝が、圧電セラミック層５０２の厚さに亘って圧電セ
ラミック素子の背面に突入している。前面電極５０６、
背面電極５０７による電極対の間で測定し得る電位を模
範的に１ボルトとすれば、図４に示す等電位線は０．０
１ボルトの電位の増加に対応する。電気的境界条件は導
体の境界に電界の切線成分が実質上存在しないことを示
すから、および電界分布はゆっくり変化するから、背面
金属電極は溝に突入してこれと接触し、圧電セラミック
素子内に所要電界分布を支持するという電気的境界条件
を課している。図４に示すように、不活性の圧電セラミ
ック層の厚さに沿って、アレイの圧電セラミック素子の
電極対で測定し得る電位のわずかに約３％の比較的小さ
い電位差が存在する。不活性の圧電セラミック層の厚さ
に沿う電位差は図４に示すように比較的小さいから、圧
電セラミック素子の前面電極５０６、背面電極５０７の
間で測定し得る誘電率は、圧電セラミック素子のジルコ
ン酸チタン酸鉛材に固有の誘電率と実質的に同じであ
り、したがって高い。更に、圧電セラミック層の厚さに
沿う比較的低い電位差は圧電セラミック層を実質上確実
に電気機械的に不活性にしておくのに役立つ。
い電位差を図４にグラフで示してある。図４は図２の圧
電セラミック素子の一つの詳細な切取り断面図であり、
先に説明した溝の幅と深さとの例について圧電セラミッ
ク素子の長手寸法Ｌに沿って分布する等電位線を示す例
示図を示している。等電位線は目に見えないが、図解の
目的で、代表的な線を図４の図に描き込んである。断面
で示したように、ピッチＰ、幅Ｗ、および深さＤを有す
る溝が、圧電セラミック層５０２の厚さに亘って圧電セ
ラミック素子の背面に突入している。前面電極５０６、
背面電極５０７による電極対の間で測定し得る電位を模
範的に１ボルトとすれば、図４に示す等電位線は０．０
１ボルトの電位の増加に対応する。電気的境界条件は導
体の境界に電界の切線成分が実質上存在しないことを示
すから、および電界分布はゆっくり変化するから、背面
金属電極は溝に突入してこれと接触し、圧電セラミック
素子内に所要電界分布を支持するという電気的境界条件
を課している。図４に示すように、不活性の圧電セラミ
ック層の厚さに沿って、アレイの圧電セラミック素子の
電極対で測定し得る電位のわずかに約３％の比較的小さ
い電位差が存在する。不活性の圧電セラミック層の厚さ
に沿う電位差は図４に示すように比較的小さいから、圧
電セラミック素子の前面電極５０６、背面電極５０７の
間で測定し得る誘電率は、圧電セラミック素子のジルコ
ン酸チタン酸鉛材に固有の誘電率と実質的に同じであ
り、したがって高い。更に、圧電セラミック層の厚さに
沿う比較的低い電位差は圧電セラミック層を実質上確実
に電気機械的に不活性にしておくのに役立つ。
【００４７】先に説明したように圧電セラミック素子が
弱く反射された音響信号を受信すると、電極の容量性電
荷が変位電流により押される。変位電流はそれぞれの電
極対間で測定し得る電位と誘電率との積に正比例する。
したがって、比較的高い誘電率は比較的高い容量性電荷
が生ずる。電極を、超音波プローブにより受信され且つ
電極により電気的に検出される弱く反射された音響信号
の相対的一時遲延および強さを分析する画像システムの
構成要素に電気的に結合するケーブルを効率良く駆動す
るのには高い容量性電荷が望ましい。分析から、画像シ
ステムは身体内の各種構造の距離関係、および構造の音
響インピーダンスに関係する性質を補外し、身体内の構
造の像を作る。
弱く反射された音響信号を受信すると、電極の容量性電
荷が変位電流により押される。変位電流はそれぞれの電
極対間で測定し得る電位と誘電率との積に正比例する。
したがって、比較的高い誘電率は比較的高い容量性電荷
が生ずる。電極を、超音波プローブにより受信され且つ
電極により電気的に検出される弱く反射された音響信号
の相対的一時遲延および強さを分析する画像システムの
構成要素に電気的に結合するケーブルを効率良く駆動す
るのには高い容量性電荷が望ましい。分析から、画像シ
ステムは身体内の各種構造の距離関係、および構造の音
響インピーダンスに関係する性質を補外し、身体内の構
造の像を作る。
【００４８】同様に、各圧電セラミック素子の電気的イ
ンピーダンスは各圧電セラミック素子の誘電率に反比例
する。比較的高い誘電率は比較的低い電気的インピーダ
ンスを発生する。各素子の電気的インピーダンスが低い
ことは、ケーブルの低い電気的インピーダンスとのおよ
び画像システムの構成要素の低い電気的インピーダンス
とのインピーダンス整合を改善するのに望ましい。
ンピーダンスは各圧電セラミック素子の誘電率に反比例
する。比較的高い誘電率は比較的低い電気的インピーダ
ンスを発生する。各素子の電気的インピーダンスが低い
ことは、ケーブルの低い電気的インピーダンスとのおよ
び画像システムの構成要素の低い電気的インピーダンス
とのインピーダンス整合を改善するのに望ましい。
【００４９】アレイの圧電セラミック素子の製作、極
化、およびダイシングを簡略図５〜図８を参照して図解
し、説明する。最初の工程は図５に示すような未加工圧
電セラミック材料のスラブ７０１を準備することであ
る。未加工材料はまだ極化されていないから、材料内部
には個々の強誘電領域のランダムな整列しか存在せず、
したがって材料は電気機械的に不活性である。図６に示
すように、スラブにはスラブと一体を成す不活性の圧電
セラミック層７０２、およびスラブのバルク残存部分７
０３がある。不活性の圧電セラミック層の特徴はスラブ
の背面に切り込まれ、層の厚さに亘り延びている深さＤ
の溝７０５である。溝はダイシング機の刄を用いてスラ
ブに切込まれている。刄の幅は溝が所要幅寸法Ｗを有す
るように選定される。ダイシング機の制御は溝を所要ピ
ッチＰおよび深さＤで切削するように設定される。代り
に、化学的エッチングを利用するフォトリソグラフィ・
プロセスを採用して溝をスラブの背面に所要のピッチ、
深さ、および幅でエッチすることができる。他の代案と
して、適切なレーザを使用して溝をスラブの背面に削摩
することができる。
化、およびダイシングを簡略図５〜図８を参照して図解
し、説明する。最初の工程は図５に示すような未加工圧
電セラミック材料のスラブ７０１を準備することであ
る。未加工材料はまだ極化されていないから、材料内部
には個々の強誘電領域のランダムな整列しか存在せず、
したがって材料は電気機械的に不活性である。図６に示
すように、スラブにはスラブと一体を成す不活性の圧電
セラミック層７０２、およびスラブのバルク残存部分７
０３がある。不活性の圧電セラミック層の特徴はスラブ
の背面に切り込まれ、層の厚さに亘り延びている深さＤ
の溝７０５である。溝はダイシング機の刄を用いてスラ
ブに切込まれている。刄の幅は溝が所要幅寸法Ｗを有す
るように選定される。ダイシング機の制御は溝を所要ピ
ッチＰおよび深さＤで切削するように設定される。代り
に、化学的エッチングを利用するフォトリソグラフィ・
プロセスを採用して溝をスラブの背面に所要のピッチ、
深さ、および幅でエッチすることができる。他の代案と
して、適切なレーザを使用して溝をスラブの背面に削摩
することができる。
【００５０】金属電極はスパッタリングによりスラブ上
に堆積される。図７に示すように、約１０００から３０
００オングストロームまでの間の所定の厚さを有する薄
い金属膜を前面にスパッタして前面電極７０６を作り、
他の同様の薄い金属膜を背面にスパッタして背面電極７
０７を作る。背面電極７０７の金属膜はスラブの背面の
溝に突入してこれと接触している。
に堆積される。図７に示すように、約１０００から３０
００オングストロームまでの間の所定の厚さを有する薄
い金属膜を前面にスパッタして前面電極７０６を作り、
他の同様の薄い金属膜を背面にスパッタして背面電極７
０７を作る。背面電極７０７の金属膜はスラブの背面の
溝に突入してこれと接触している。
【００５１】極化のプロセスはスラブを適切な炉内に設
置し、スラブの温度を未加工圧電セラミック材料のキュ
ーリー点近くまで上げ、次いでスラブの温度をゆっくり
下げながら前面電極と背面電極とを横断して約２０kV／
cmの非常に強い直流、ＤＣ、電界を加える。溝を含む不
活性の圧電セラミック層の厚さに沿う電位差は電極間の
全電位の小さな分数に過ぎないから、不活性の圧電セラ
ミック層７０２は未加工圧電材料に存在している個々の
強誘電領域のランダムな整列を実質上保持している。し
たがって、不活性の圧電セラミック層７０２は非常に弱
く極化されるだけであって、電気機械的に不活性のまま
になっている。圧電セラミック層の弱い極化は更に層を
確実に電気機械的に不活性しておくのに役立つ。対照的
に、極化プロセスは圧電スラブのバルク残存部分７０３
の個々の強誘電領域の大多数を整列させる。したがっ
て、スラブのバルク残存部分７０３は、非常に強く極化
され、電気機械的に活性である。
置し、スラブの温度を未加工圧電セラミック材料のキュ
ーリー点近くまで上げ、次いでスラブの温度をゆっくり
下げながら前面電極と背面電極とを横断して約２０kV／
cmの非常に強い直流、ＤＣ、電界を加える。溝を含む不
活性の圧電セラミック層の厚さに沿う電位差は電極間の
全電位の小さな分数に過ぎないから、不活性の圧電セラ
ミック層７０２は未加工圧電材料に存在している個々の
強誘電領域のランダムな整列を実質上保持している。し
たがって、不活性の圧電セラミック層７０２は非常に弱
く極化されるだけであって、電気機械的に不活性のまま
になっている。圧電セラミック層の弱い極化は更に層を
確実に電気機械的に不活性しておくのに役立つ。対照的
に、極化プロセスは圧電スラブのバルク残存部分７０３
の個々の強誘電領域の大多数を整列させる。したがっ
て、スラブのバルク残存部分７０３は、非常に強く極化
され、電気機械的に活性である。
【００５２】適合材料を溝に設置する。先に説明したよ
うに、好適実施例では適合材料は、空気のような、気体
である。他の好適実施例では、適合材料は、ポリエチレ
ンのような、低密度適合固体である。導電リード７０８
を図８に示すように、ワイヤ・ボンデング法により、金
属膜に電気的に結合される。代りに導電リードをエポキ
シの非常に薄い層によりまたははんだ付けにより金属膜
に電気的に結合することができる。エポキシ系裏打ち材
料から作られた音響的に減衰する支持体７０４を、図８
に示すように、スラブの背面に鋳込んでスラブを支持す
る。ダイシング機は規則正しい間隔の場所で圧電スラブ
を通して完全に切断し、アレイ７１０の別個の圧電セラ
ミック素子を分離する。図８に破断図で示した音響レン
ズを適切な樹脂から圧電セラミック素子の前面に鋳造す
る。
うに、好適実施例では適合材料は、空気のような、気体
である。他の好適実施例では、適合材料は、ポリエチレ
ンのような、低密度適合固体である。導電リード７０８
を図８に示すように、ワイヤ・ボンデング法により、金
属膜に電気的に結合される。代りに導電リードをエポキ
シの非常に薄い層によりまたははんだ付けにより金属膜
に電気的に結合することができる。エポキシ系裏打ち材
料から作られた音響的に減衰する支持体７０４を、図８
に示すように、スラブの背面に鋳込んでスラブを支持す
る。ダイシング機は規則正しい間隔の場所で圧電スラブ
を通して完全に切断し、アレイ７１０の別個の圧電セラ
ミック素子を分離する。図８に破断図で示した音響レン
ズを適切な樹脂から圧電セラミック素子の前面に鋳造す
る。
【００５３】本発明の原理に従って音響インピーダンス
整合を行う不活性の圧電セラミック層も、その圧電セラ
ミック層が圧電セラミック素子と一体になっているので
高い音響周波数での動作性能が高い。従来既知の超音波
変換器では、異種のインピーダンス整合層が圧電セラミ
ック素子とは別に作られて、接着セメントの典型的に２
ミクロンの層を使用して超音波変換器に結合され、先に
説明したように性能限界を生じていた。動作性能が向上
していることの一つの規準はプローブの圧電セラミック
素子のインパルス応答でのリング・ダウン・タイムが減
少していることである。このようなインパルス応答は先
に説明したようにディジタル・コンピュータおよびＫＬ
Ｍモデルを使用してシミュレートすることができる。
整合を行う不活性の圧電セラミック層も、その圧電セラ
ミック層が圧電セラミック素子と一体になっているので
高い音響周波数での動作性能が高い。従来既知の超音波
変換器では、異種のインピーダンス整合層が圧電セラミ
ック素子とは別に作られて、接着セメントの典型的に２
ミクロンの層を使用して超音波変換器に結合され、先に
説明したように性能限界を生じていた。動作性能が向上
していることの一つの規準はプローブの圧電セラミック
素子のインパルス応答でのリング・ダウン・タイムが減
少していることである。このようなインパルス応答は先
に説明したようにディジタル・コンピュータおよびＫＬ
Ｍモデルを使用してシミュレートすることができる。
【００５４】図９は、図２に示すものと同様ではある
が、共振周波数が２０ＭＨz であって、且つ水中に放射
する圧電セラミック素子のインパルス応答のシミュレー
ション結果の図である。図９に示すインパルス応答図に
よれば、シミュレーションは０．３８３μsec の減少し
た６dbリング・ダウン・タイム、０．２０１μsec の減
少した２０dbリング・ダウン・タイム、および０．７３
４μsec の減少した４０dbリング・ダウン・タイムを予
測している。対照的に、図１７に図示し且つ先に本明細
書で説明した従来既知の超音波変換器のインパルス応答
は長いリング・ダウン・タイムを示す。
が、共振周波数が２０ＭＨz であって、且つ水中に放射
する圧電セラミック素子のインパルス応答のシミュレー
ション結果の図である。図９に示すインパルス応答図に
よれば、シミュレーションは０．３８３μsec の減少し
た６dbリング・ダウン・タイム、０．２０１μsec の減
少した２０dbリング・ダウン・タイム、および０．７３
４μsec の減少した４０dbリング・ダウン・タイムを予
測している。対照的に、図１７に図示し且つ先に本明細
書で説明した従来既知の超音波変換器のインパルス応答
は長いリング・ダウン・タイムを示す。
【００５５】圧電セラミック素子の表面に設置する溝の
配列と寸法を選択することにより、圧電セラミック素子
の所要の音響的性質が種々の音響周波数応答の所要条件
を満たすように仕立てられる。或る代りの実施例では、
溝は各圧電セラミック素子に複数組の溝を備え、音響イ
ンパルス周波数応答の高揚した圧電セラミック素子を提
供している。各組の溝は音響信号のそれぞれの波長に関
係するそれぞれの溝深さを有する部材を備えている。こ
のような代りの実施例は先に図５〜図８に関して説明し
たと同様の仕方で作られる。
配列と寸法を選択することにより、圧電セラミック素子
の所要の音響的性質が種々の音響周波数応答の所要条件
を満たすように仕立てられる。或る代りの実施例では、
溝は各圧電セラミック素子に複数組の溝を備え、音響イ
ンパルス周波数応答の高揚した圧電セラミック素子を提
供している。各組の溝は音響信号のそれぞれの波長に関
係するそれぞれの溝深さを有する部材を備えている。こ
のような代りの実施例は先に図５〜図８に関して説明し
たと同様の仕方で作られる。
【００５６】たとえば、本発明の不活性の圧電セラミッ
ク層の第１の代りの実施例を図１０に示す。先に説明し
た図６の場合のように、図１０はスラブと一体の不活性
の圧電セラミック層９０２、圧電セラミック層に亘って
延在する溝、およびスラブのバルク残存部分９０３を有
する圧電材料のスラブを示している。先に説明した図６
とは対照的に、図１０の溝は互いに隣接して配列されて
いる第１の組の溝９０５、第２の組の溝９０６、および
第３の組の溝９０７を備えている。図示のとおり、溝
は、溝がピッチＰおよび幅Ｗを有するようにスラブに切
り込まれている。第１の組の溝の各部材は圧電セラミッ
ク素子の背面に、音響信号の第１の波長の四分の一の整
数倍にほぼ等しいそれぞれの深さＤで切り込まれてい
る。同様に、第２の組の溝の各部材のそれぞれの深さ寸
法Ｄ１は音響信号の第２の波長の四分の一の整数倍にほ
ぼ等しい。第３の組の溝の各部材のそれぞれの深さＤ２
は音響信号の第３の波長の四分の一の整数倍にほぼ等し
い。第１、第２、および第３の組の溝のそれぞれの部材
は図１０に示すように「階段」状に設置されている。一
つの適合材料を各組の溝に堆積することができる。代り
に、異なる適合材料を各組の溝に堆積して所要周波数応
答を達成することができる。次にスパッタリング、極
化、およびダイシングの各プロセスを先に図７および図
８を参照して説明したと同様の仕方で行って周波数応答
の高揚した超音波プローブの代りの実施例を完成させ
る。
ク層の第１の代りの実施例を図１０に示す。先に説明し
た図６の場合のように、図１０はスラブと一体の不活性
の圧電セラミック層９０２、圧電セラミック層に亘って
延在する溝、およびスラブのバルク残存部分９０３を有
する圧電材料のスラブを示している。先に説明した図６
とは対照的に、図１０の溝は互いに隣接して配列されて
いる第１の組の溝９０５、第２の組の溝９０６、および
第３の組の溝９０７を備えている。図示のとおり、溝
は、溝がピッチＰおよび幅Ｗを有するようにスラブに切
り込まれている。第１の組の溝の各部材は圧電セラミッ
ク素子の背面に、音響信号の第１の波長の四分の一の整
数倍にほぼ等しいそれぞれの深さＤで切り込まれてい
る。同様に、第２の組の溝の各部材のそれぞれの深さ寸
法Ｄ１は音響信号の第２の波長の四分の一の整数倍にほ
ぼ等しい。第３の組の溝の各部材のそれぞれの深さＤ２
は音響信号の第３の波長の四分の一の整数倍にほぼ等し
い。第１、第２、および第３の組の溝のそれぞれの部材
は図１０に示すように「階段」状に設置されている。一
つの適合材料を各組の溝に堆積することができる。代り
に、異なる適合材料を各組の溝に堆積して所要周波数応
答を達成することができる。次にスパッタリング、極
化、およびダイシングの各プロセスを先に図７および図
８を参照して説明したと同様の仕方で行って周波数応答
の高揚した超音波プローブの代りの実施例を完成させ
る。
【００５７】他の代わりの実施例では、急変する「階
段」パターンの代りに、滑らかな溝輪廓をエッチして、
設計の要求事項により、広い周波数応答または改善され
た音響感度のような音響性能の高揚した圧電素子に提供
している。たとえば、このような代りの実施例は各々が
滑らかな「Ｖ」輪廓を有して圧電素子の背面に突入して
いる溝を備えている。このような代りの実施例は先に図
５〜図８に関して説明したと同様の仕方で作られる。た
とえば、本発明の不活性の圧電セラミック層の他の代り
の実施例を図１１に示す。先に説明した図６の場合のよ
うに、図１１はスラブと一体を成す不活性の圧電セラミ
ック層１００２、層に亘って存在する溝、およびスラブ
のバルク残存部分１００３を有する圧電材料のスラブを
示している。先に説明した図６と対照的に、図１１の溝
は滑らかな「Ｖ」輪廓を有する溝１００５を備えてい
る。図示したように、溝は、ピッチＰ、幅Ｗ、および深
さＤを有するようにスラブにエッチされる。
段」パターンの代りに、滑らかな溝輪廓をエッチして、
設計の要求事項により、広い周波数応答または改善され
た音響感度のような音響性能の高揚した圧電素子に提供
している。たとえば、このような代りの実施例は各々が
滑らかな「Ｖ」輪廓を有して圧電素子の背面に突入して
いる溝を備えている。このような代りの実施例は先に図
５〜図８に関して説明したと同様の仕方で作られる。た
とえば、本発明の不活性の圧電セラミック層の他の代り
の実施例を図１１に示す。先に説明した図６の場合のよ
うに、図１１はスラブと一体を成す不活性の圧電セラミ
ック層１００２、層に亘って存在する溝、およびスラブ
のバルク残存部分１００３を有する圧電材料のスラブを
示している。先に説明した図６と対照的に、図１１の溝
は滑らかな「Ｖ」輪廓を有する溝１００５を備えてい
る。図示したように、溝は、ピッチＰ、幅Ｗ、および深
さＤを有するようにスラブにエッチされる。
【００５８】更に他の実施例は各圧電セラミック素子の
それぞれの背面に代りの溝配列を設けている。たとえ
ば、各圧電セラミック素子に設けられた溝が互いに実質
上平行に配列されている図３に詳細に図示した好適実施
例と対照的に、更に他の好適実施例を図１２に詳細に示
すが、これでは各圧電セラミック素子１１０１は各圧電
セラミック素子のそれぞれの背面に互いに実質上垂直に
設置された第１および第２の組の溝１１０５、１１０６
を有するそれぞれの不活性の圧電セラミック層１１０２
を備えている。金属膜が各圧電セラミック素子の背面に
スパッタされ、溝の中に突入して接触しているそれぞれ
の背面電極１１０７を作っている。したがって、金属膜
が溝を覆っている。空気を溝の中に設ける適合材料とし
て使用する。図１２に示すように溝が配列されているた
め、層の結合性は１−３である。先に説明したように、
溝はピッチＰ、幅Ｗ、およびピッチＰを有するようにダ
イシング機を使用して圧電素子に切り込まれる。代り
に、溝をフォトリソグラフィおよび化学的エッチング剤
を使用して素子に選択的にエッチされ、またはレーザを
使用して削摩する。
それぞれの背面に代りの溝配列を設けている。たとえ
ば、各圧電セラミック素子に設けられた溝が互いに実質
上平行に配列されている図３に詳細に図示した好適実施
例と対照的に、更に他の好適実施例を図１２に詳細に示
すが、これでは各圧電セラミック素子１１０１は各圧電
セラミック素子のそれぞれの背面に互いに実質上垂直に
設置された第１および第２の組の溝１１０５、１１０６
を有するそれぞれの不活性の圧電セラミック層１１０２
を備えている。金属膜が各圧電セラミック素子の背面に
スパッタされ、溝の中に突入して接触しているそれぞれ
の背面電極１１０７を作っている。したがって、金属膜
が溝を覆っている。空気を溝の中に設ける適合材料とし
て使用する。図１２に示すように溝が配列されているた
め、層の結合性は１−３である。先に説明したように、
溝はピッチＰ、幅Ｗ、およびピッチＰを有するようにダ
イシング機を使用して圧電素子に切り込まれる。代り
に、溝をフォトリソグラフィおよび化学的エッチング剤
を使用して素子に選択的にエッチされ、またはレーザを
使用して削摩する。
【００５９】各圧電セラミック素子のそれぞれの背面に
溝を設ける他の配列法を図１３に詳細に示す。この場合
には各圧電セラミック素子１２０１は圧電セラミック層
にエッチされた特殊な輪廓の溝１２０５を有するそれぞ
れの不活性の圧電セラミック層１２０２を備えている。
特殊な輪廓の溝は圧電セラミック層の菱形残存セラミッ
ク部を形成している。溝に突入してこれと接触している
それぞれの背面電極１２０７はスパッタリングにより金
属膜として堆積される。金属膜は層の溝を覆っている。
更に詳細な切取り図１４（図１３の円１４の部分拡大斜
視図である。）では電極の金属膜が切り取られて不活性
の圧電セラミック層の弱く極化された圧電セラミック材
料を示している。適合材料として使用される空気が溝内
に設けられている。図１３に示す特殊な輪廓のため、圧
電セラミック層の結合性は１−１である。
溝を設ける他の配列法を図１３に詳細に示す。この場合
には各圧電セラミック素子１２０１は圧電セラミック層
にエッチされた特殊な輪廓の溝１２０５を有するそれぞ
れの不活性の圧電セラミック層１２０２を備えている。
特殊な輪廓の溝は圧電セラミック層の菱形残存セラミッ
ク部を形成している。溝に突入してこれと接触している
それぞれの背面電極１２０７はスパッタリングにより金
属膜として堆積される。金属膜は層の溝を覆っている。
更に詳細な切取り図１４（図１３の円１４の部分拡大斜
視図である。）では電極の金属膜が切り取られて不活性
の圧電セラミック層の弱く極化された圧電セラミック材
料を示している。適合材料として使用される空気が溝内
に設けられている。図１３に示す特殊な輪廓のため、圧
電セラミック層の結合性は１−１である。
【００６０】本発明の更に他の代りの実施例の大幅に簡
略化した断面図を図１５に示す。図１５に示すように、
溝１３０５を有する不活性の圧電セラミック層１３０２
を一体として備えている圧電セラミック素子１３０１は
図２に示したものと実質上同じである。ただし、図１５
に示す代りの実施例は溝に設けられる適合材料として、
先に図２に関して説明したような空気の代りに、ポリエ
チレンを備えている。他に、代りの実施例は不活性の圧
電セラミック層に結合された第２のインピーダンス整合
層１３０６を備えており、この第２のインピーダンス整
合層は厚さＸ、および圧電セラミック素子１３０１のバ
ルク音響インピーダンスと音響的に減衰する支持体１３
０４の音響インピーダンスとの間のインピーダンス整合
を更に改善するように選定された音響インピーダンスを
備えている。
略化した断面図を図１５に示す。図１５に示すように、
溝１３０５を有する不活性の圧電セラミック層１３０２
を一体として備えている圧電セラミック素子１３０１は
図２に示したものと実質上同じである。ただし、図１５
に示す代りの実施例は溝に設けられる適合材料として、
先に図２に関して説明したような空気の代りに、ポリエ
チレンを備えている。他に、代りの実施例は不活性の圧
電セラミック層に結合された第２のインピーダンス整合
層１３０６を備えており、この第２のインピーダンス整
合層は厚さＸ、および圧電セラミック素子１３０１のバ
ルク音響インピーダンスと音響的に減衰する支持体１３
０４の音響インピーダンスとの間のインピーダンス整合
を更に改善するように選定された音響インピーダンスを
備えている。
【００６１】本発明の特定の実施例を説明し図解してき
たが、本発明はそのように説明され且つ図解された部分
の特定の形態または配列に限定されるものではなく、種
々の修正および変更を本発明の範囲および精神から逸脱
せずに行うことができる。それ故、付記した特許請求の
範囲の範囲内で、本発明を特に説明しまたは図解したも
のとは別に実施することができる。
たが、本発明はそのように説明され且つ図解された部分
の特定の形態または配列に限定されるものではなく、種
々の修正および変更を本発明の範囲および精神から逸脱
せずに行うことができる。それ故、付記した特許請求の
範囲の範囲内で、本発明を特に説明しまたは図解したも
のとは別に実施することができる。
【００６２】以上、本発明の各実施例について詳述した
が、ここで理解を容易にするために、各実施例を要約し
て以下に列挙する。
が、ここで理解を容易にするために、各実施例を要約し
て以下に列挙する。
【００６３】１． 超音波プローブにおいて、音響イン
ピーダンスを有する音響的に減衰する支持体（５０４）
と、圧電セラミック材料のバルク残存部分（５０３）と
隣接する圧電セラミック層部分（５０２）を有する圧電
セラミック材料のセラミック本体（５０１）であって、
前記圧電セラミック層部分およびバルク残存部分は各々
それぞれの音響インピーダンスを有しているセラミック
本体（５０１）と、バルク残存部分の音響インピーダン
スと音響的に減衰する支持体の音響インピーダンスとを
実質上整合させるように圧電セラミック層部分の音響イ
ンピーダンスを制御するように選択された寸法を有し、
セラミック本体の表面に設けられ、セラミック本体の圧
電セラミック層部分に亘ってのみ延在するように充分浅
い、複数の溝（５０５；９０５；１００５；１１０５；
１２０５；１３０５）と、から構成されている超音波プ
ローブである。
ピーダンスを有する音響的に減衰する支持体（５０４）
と、圧電セラミック材料のバルク残存部分（５０３）と
隣接する圧電セラミック層部分（５０２）を有する圧電
セラミック材料のセラミック本体（５０１）であって、
前記圧電セラミック層部分およびバルク残存部分は各々
それぞれの音響インピーダンスを有しているセラミック
本体（５０１）と、バルク残存部分の音響インピーダン
スと音響的に減衰する支持体の音響インピーダンスとを
実質上整合させるように圧電セラミック層部分の音響イ
ンピーダンスを制御するように選択された寸法を有し、
セラミック本体の表面に設けられ、セラミック本体の圧
電セラミック層部分に亘ってのみ延在するように充分浅
い、複数の溝（５０５；９０５；１００５；１１０５；
１２０５；１３０５）と、から構成されている超音波プ
ローブである。
【００６４】２． 各溝（５０５）は圧電セラミック層
部分（５０２）の中に突入するそれぞれの深さ寸法を有
し、それぞれの深さ寸法は音響信号の波長の四分の一に
ほぼ等しい前記１の超音波プローブである。
部分（５０２）の中に突入するそれぞれの深さ寸法を有
し、それぞれの深さ寸法は音響信号の波長の四分の一に
ほぼ等しい前記１の超音波プローブである。
【００６５】３． セラミック本体（５０１）は前面お
よび背面を有し、圧電セラミック層部分（５０２）は前
面と一体となっており、超音波プローブは更にセラミッ
ク本体に電気的に結合されている１対の電極（５０６、
５０７）を備え、この電極対はセラミック本体の背面に
電気的に結合されている背面電極（５０６）およびセラ
ミック本体の前面に電気的に結合されている前面電極
（５０７）を備えている前記１の超音波プローブであ
る。
よび背面を有し、圧電セラミック層部分（５０２）は前
面と一体となっており、超音波プローブは更にセラミッ
ク本体に電気的に結合されている１対の電極（５０６、
５０７）を備え、この電極対はセラミック本体の背面に
電気的に結合されている背面電極（５０６）およびセラ
ミック本体の前面に電気的に結合されている前面電極
（５０７）を備えている前記１の超音波プローブであ
る。
【００６６】４． 前面電極（５０７）は溝（５０５；
９０５；１００５；１１０５；１２０５；１３０５）の
中に突入してこれと接触している前記３の超音波プロー
ブである。
９０５；１００５；１１０５；１２０５；１３０５）の
中に突入してこれと接触している前記３の超音波プロー
ブである。
【００６７】５． それぞれの電極対（５０６、５０
７）の間で測定し得る誘電率はセラミック本体（５０
１）の圧電セラミック材料に固有のものと実質上同じで
ある前記３の超音波プローブである。
７）の間で測定し得る誘電率はセラミック本体（５０
１）の圧電セラミック材料に固有のものと実質上同じで
ある前記３の超音波プローブである。
【００６８】６． 圧電セラミック層部分（５０２）は
圧電セラミック材料のバルク残存部分（５０３）に対し
て弱く極化されている前記１の超音波プローブである。
圧電セラミック材料のバルク残存部分（５０３）に対し
て弱く極化されている前記１の超音波プローブである。
【００６９】７． 圧電セラミック材料のバルク残存部
分（５０３）は実質上電気機械的に活性であるように充
分極化されており、弱く極化されている圧電セラミック
層部分（５０２）は実質上電気機械的に不活性である前
記６の超音波プローブである。
分（５０３）は実質上電気機械的に活性であるように充
分極化されており、弱く極化されている圧電セラミック
層部分（５０２）は実質上電気機械的に不活性である前
記６の超音波プローブである。
【００７０】８． 複数の溝（５０５；９０５；１００
５；１１０５；１２０５；１３０５）はほぼ５０個から
２００個までの範囲内の多数の溝から構成されている前
記１の超音波プローブである。
５；１１０５；１２０５；１３０５）はほぼ５０個から
２００個までの範囲内の多数の溝から構成されている前
記１の超音波プローブである。
【００７１】９． 溝（５０５；９０５；１００５；１
１０５；１２０５；１３０５）の数は約１００個である
前記８の超音波プローブである。
１０５；１２０５；１３０５）の数は約１００個である
前記８の超音波プローブである。
【００７２】１０． 更にセラミック本体（５０１）の
アレイを備えており、各セラミック本体は圧電セラミッ
ク材料のそれぞれのバルク残余部（５０３）に隣接する
それぞれの圧電セラミック層部分（５０２）を有する圧
電セラミック材料のそれぞれのセラミック本体（５０
１）と、それぞれの圧電セラミック層部分に亘って延在
し、それぞれの圧電セラミック層部分の音響インピーダ
ンスを制御する溝と、を備えている前記１の超音波プロ
ーブである。
アレイを備えており、各セラミック本体は圧電セラミッ
ク材料のそれぞれのバルク残余部（５０３）に隣接する
それぞれの圧電セラミック層部分（５０２）を有する圧
電セラミック材料のそれぞれのセラミック本体（５０
１）と、それぞれの圧電セラミック層部分に亘って延在
し、それぞれの圧電セラミック層部分の音響インピーダ
ンスを制御する溝と、を備えている前記１の超音波プロ
ーブである。
【００７３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれめば、音響
インピーダンスを有して、音響的に減衰する支持体上に
バルク残存部分と一体をなしてそれと隣接する圧電セラ
ミック層を有するセラミック本体を設け、圧電セラミッ
ク層にバルク残存部分の音響インピーダンスと支持体の
音響インピーダンスとを整合させるようにして圧電セラ
ミック層の音響インピーダンスを制御するように選択し
た寸法を有する複数の溝を形成したので、セラミック本
体と支持体との間の音響信号の効率のよい音響結合を行
うことができ、超音波プローブと電気的に結合する音響
画像システムの構成要素との間の電気的インピーダンス
整合も改善される。これにともない、誘電率が比較的低
い従来の高重合体複合体で音波を電気的に検出する場合
に関連する困難性に拘束されることがなくなる等の効果
を奏する。
インピーダンスを有して、音響的に減衰する支持体上に
バルク残存部分と一体をなしてそれと隣接する圧電セラ
ミック層を有するセラミック本体を設け、圧電セラミッ
ク層にバルク残存部分の音響インピーダンスと支持体の
音響インピーダンスとを整合させるようにして圧電セラ
ミック層の音響インピーダンスを制御するように選択し
た寸法を有する複数の溝を形成したので、セラミック本
体と支持体との間の音響信号の効率のよい音響結合を行
うことができ、超音波プローブと電気的に結合する音響
画像システムの構成要素との間の電気的インピーダンス
整合も改善される。これにともない、誘電率が比較的低
い従来の高重合体複合体で音波を電気的に検出する場合
に関連する困難性に拘束されることがなくなる等の効果
を奏する。
【図１】本発明の好適実施例の超音波プローブの斜視図
を示す。
を示す。
【図２】図１の超音波プローブの分解図を示す。
【図３】図２の詳細切取り斜視図を示す。
【図４】図２の超音波プローブの圧電セラミック素子の
長手寸法に沿って分布する等電位線を示す説明図であ
る。
長手寸法に沿って分布する等電位線を示す説明図であ
る。
【図５】図２の超音波プローブを製作する際の工程を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図６】図２の超音波プローブを製作する際の工程を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図７】図２の超音波プローブを製作する際の工程を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図８】図２の超音波プローブを製作する際の工程を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図９】図２に示すものと同様の超音波プローブのイン
パルス応答のシミュレーション結果を示すグラフであ
る。
パルス応答のシミュレーション結果を示すグラフであ
る。
【図１０】本発明の圧電セラミック層に亘り延在する溝
の代りの実施例を示す斜視図である。
の代りの実施例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の圧電セラミック層に亘り延在する溝
の代りの実施例を示す斜視図である。
の代りの実施例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の更に他の代りの実施例の詳細斜視図
である。
である。
【図１３】本発明の更に他の代りの実施例の詳細斜視図
である。
である。
【図１４】図１３に示す圧電セラミック層の更に詳細な
切取り斜視図である。
切取り斜視図である。
【図１５】本発明の更に他の代りの実施例の簡略断面図
である。
である。
【図１６】従来既知の超音波プローブの切取り断面図で
ある。
ある。
【図１７】図１６の超音波プローブのインパルス応答の
シミュレーション結果を示すグラフである。
シミュレーション結果を示すグラフである。
【図１８】他の従来既知の超音波プローブの切取り断面
図ある。
図ある。
４００ 超音波プローブ ５０１，１１０１，１２０１，１３０１ 圧電セラミッ
ク素子 ５０２ 圧電セラミック層 ５０３，７０３，９０３，１００３ バルク残存部分 ５０４，７０４，１３０４ 支持体 ５０５，７０５，１００５，１２０５ 溝 ５０６，７０６ 前面電極 ５０７，７０７，１１０７，１２０７ 背面電極 ５０８ 導体 ５１１ 音響レンズ ７０１ スラブ ７０２，９０２，１１０２，１２０２，１３０２ 不活
性の圧電セラミック層 ７０８ 導電リード ９０５，１１０５ 第１の組の溝 ９０６，１１０６ 第２の組の溝 ９０７ 第３の組の溝 １３０６ インピーダンス整合層
ク素子 ５０２ 圧電セラミック層 ５０３，７０３，９０３，１００３ バルク残存部分 ５０４，７０４，１３０４ 支持体 ５０５，７０５，１００５，１２０５ 溝 ５０６，７０６ 前面電極 ５０７，７０７，１１０７，１２０７ 背面電極 ５０８ 導体 ５１１ 音響レンズ ７０１ スラブ ７０２，９０２，１１０２，１２０２，１３０２ 不活
性の圧電セラミック層 ７０８ 導電リード ９０５，１１０５ 第１の組の溝 ９０６，１１０６ 第２の組の溝 ９０７ 第３の組の溝 １３０６ インピーダンス整合層
Claims (1)
- 【請求項１】超音波プローブにおいて、 音響インピーダンスを有する音響的に減衰する支持体
（５０４）と、 圧電セラミック材料のバルク残存部分（５０３）と隣接
する圧電セラミック層部分（５０２）を有する圧電セラ
ミック材料のセラミック本体（５０１）であって、前記
圧電セラミック層部分およびバルク残存部分は各々それ
ぞれの音響インピーダンスを有しているセラミック本体
（５０１）と、 バルク残存部分の音響インピーダンスと音響的に減衰す
る支持体の音響インピーダンスとを実質上整合させるよ
うに圧電セラミック層部分の音響インピーダンスを制御
するように選択された寸法を有し、セラミック本体の表
面に設けられ、セラミック本体の圧電セラミック層部分
に亘ってのみ延在するように充分浅い、複数の溝（５０
５；９０５；１００５；１１０５；１２０５；１３０
５）と、 から構成されている超音波プローブ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/077,179 US5392259A (en) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Micro-grooves for the design of wideband clinical ultrasonic transducers |
| US077,179 | 1993-06-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0730997A true JPH0730997A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=22136534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6156543A Pending JPH0730997A (ja) | 1993-06-15 | 1994-06-15 | 超音波プローブ |
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| US (1) | US5392259A (ja) |
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| JP (1) | JPH0730997A (ja) |
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