JPH08173423A - Ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic probe

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Publication number
JPH08173423A
JPH08173423A JP6325994A JP32599494A JPH08173423A JP H08173423 A JPH08173423 A JP H08173423A JP 6325994 A JP6325994 A JP 6325994A JP 32599494 A JP32599494 A JP 32599494A JP H08173423 A JPH08173423 A JP H08173423A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gap
layer
acoustic
filling layer
ultrasonic probe
Prior art date
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Pending
Application number
JP6325994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Yamazaki
聡 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6325994A priority Critical patent/JPH08173423A/en
Publication of JPH08173423A publication Critical patent/JPH08173423A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide an ultrasonic probe; which lessens the signal leakage by acoustic coupling between vibrator sections and improving a bearing resolution and sensitivity. CONSTITUTION: This ultrasonic probe 1 has arrangement type vibrators 3 formed by arranging the many vibrator sections 2 of a laminated structure at every specified spacing and consists of piezoelectric elements 4, acoustic matching layers 5 formed on the front surfaces on the ultrasonic radiation side of these piezoelectric elements 4 and backing materials 6 which are formed on the rear surface side of the arrangement type vibrators 3 and are bored in a part of each of the plural spacing. First packing layers 7a1 are formed in the spacings between the backing materials 6 adjacent to each other, second packing layers 7a2 in the spacings between the piezoelectric elements 4 adjacent to each other and third packing layers 7a3 in the spacings between the acoustic matching layers 5 adjacent to each other.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、振動子部を多数配列し
て形成された配列型振動子を備えた超音波プローブに係
わり、特に、隣接する振動子部間の間隙の寸法、及びそ
の間隙に充填される材料の音響インピーダンスに特徴を
有する超音波プローブに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic probe provided with an array type vibrator formed by arranging a large number of vibrator parts, and more particularly to the size of a gap between adjacent vibrator parts and its size. The present invention relates to an ultrasonic probe having a characteristic acoustic impedance of a material filled in a gap.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電素子を電気的に振動させて超音波信
号(超音波ビーム)を生体内で走査し、生体内の断層像
を表示する超音波診断装置がある。
2. Description of the Related Art There is an ultrasonic diagnostic apparatus that electrically vibrates a piezoelectric element to scan an ultrasonic signal (ultrasonic beam) in a living body and display a tomographic image in the living body.

【0003】この超音波診断装置では、超音波信号を生
体内で走査するために超音波プローブを用いている。こ
の超音波プローブの一例を図5乃至図6に示す。なお、
図5は従来の超音波プローブの概略構成を示す斜視図で
あり、図6は、図5における超音波プローブの略中央部
をB−B線に沿って積層方向に切断した際の縦断面図
(拡大図)である。
In this ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic probe is used to scan an ultrasonic signal in a living body. An example of this ultrasonic probe is shown in FIGS. In addition,
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional ultrasonic probe, and FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the ultrasonic probe shown in FIG. 5 taken along the line BB in the stacking direction at a substantially central portion thereof. (Enlarged view).

【0004】超音波プローブ11は、圧電変換機能を有
する振動子部12を備えている。この振動子部12は、
圧電素子13と、この圧電素子13の超音波信号放射側
の前面に形成された音響整合層14と、圧電素子13の
前面と対向する装置側の背面に形成されたバッキング材
15とから構成され、全体として積層構造になってい
る。
The ultrasonic probe 11 has a vibrator portion 12 having a piezoelectric conversion function. This vibrator unit 12 is
The piezoelectric element 13, an acoustic matching layer 14 formed on the front surface of the piezoelectric element 13 on the ultrasonic signal emitting side, and a backing material 15 formed on the rear surface of the device facing the front surface of the piezoelectric element 13. , Has a laminated structure as a whole.

【0005】この振動子部12は、一定の間隙毎に多数
配列されアレイ状の配列型振動子16を構成している。
この配列型振動子16における隣接する各振動子部12
の間隙17には、例えば3Mrayl の音響インピーダンス
を有し、且つ絶縁耐力に優れたポッティング用またはモ
ールディング用、あるいは接着用等の樹脂材料zが均一
に充填されている。また、音響整合層14の前面には、
音響レンズ18が接着されている。
A large number of the vibrator portions 12 are arranged at regular intervals to form an array type vibrator 16.
Adjacent transducer units 12 in this array type transducer 16
The gap 17 is uniformly filled with a resin material z having an acoustic impedance of, for example, 3 Mrayl and excellent in dielectric strength for potting, molding, or bonding. Further, on the front surface of the acoustic matching layer 14,
The acoustic lens 18 is adhered.

【0006】この超音波プローブ11は、図示しない送
受信部により振動子部12を独立に駆動させて、リニア
走査やセクタ走査等の電子走査を行なっている。また、
送受信部により各振動子部12の駆動タイミングを独立
に制御することにより、超音波信号を所定の位置でフォ
ーカス(電子フォーカス)させて走査方向の分解能(以
下、方位分解能という)を高めている。
In this ultrasonic probe 11, an oscillator unit 12 is independently driven by a transmitter / receiver unit (not shown) to perform electronic scanning such as linear scanning or sector scanning. Also,
By independently controlling the drive timing of each transducer unit 12 by the transmission / reception unit, the ultrasonic signal is focused (electronically focused) at a predetermined position to enhance the resolution in the scanning direction (hereinafter referred to as azimuth resolution).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】超音波信号を電子走査
及び電子フォーカスさせる上で前提としている要件は、
各振動子部の駆動を独立に制御できるということであ
る。しかしながら、現実には種々の要因によって信号が
駆動素子から非駆動素子の方向へ漏れる場合があった。
The prerequisites for electronically scanning and focusing an ultrasonic signal are:
This means that the drive of each transducer unit can be controlled independently. However, in reality, signals may leak from the driving element to the non-driving element due to various factors.

【0008】この非駆動素子への信号漏れは、1素子当
りの駆動開口幅の増加をもらした。言い換えれば1素子
の指向性(エレメントファクター)が鋭くなり、その結
果集束されたビームの幅が増大した。例えば、中心周波
数が10 MHzの場合、集束されたビームの幅は、130
μm から180μm に増大し、中心周波数が7.5 MHz
の場合、集束されたビームの幅は、150μm から23
0μm に増大する。
The signal leakage to the non-driving element causes an increase in the driving aperture width per element. In other words, the directivity (element factor) of one element was sharpened, and as a result, the width of the focused beam was increased. For example, if the center frequency is 10 MHz, the width of the focused beam is 130
Increased from μm to 180 μm, center frequency is 7.5 MHz
, The focused beam width is from 150 μm to 23 μm.
Increase to 0 μm.

【0009】このビーム幅の増大は、最終的には方位分
解能の劣化や感度の低下を招き、診断能力を低下させて
いた。
This increase in beam width eventually causes deterioration of lateral resolution and deterioration of sensitivity, resulting in deterioration of diagnostic ability.

【0010】このような問題を生ずる信号漏れの要因と
しては、駆動素子及び非駆動素子の電気的な結合及び機
械的(音響的)な結合があげられる。前者は、各振動子
に接続される送受信回路の配線部分等に存在する寄生容
量等のインピーダンス成分を介して、配線部分が静電的
及び電磁的に結合していることに起因している。
Factors of signal leakage that cause such a problem include electrical coupling and mechanical (acoustic) coupling of the driving element and the non-driving element. The former is due to the fact that the wiring portions are electrostatically and electromagnetically coupled via the impedance component such as the parasitic capacitance existing in the wiring portion of the transmission / reception circuit connected to each transducer.

【0011】一方、後者としては、隣接する振動子部が
間隙を介して音響的に結合していることによる。この音
響的結合によって、駆動素子から間隙を介して隣接素子
方向、間隙の前面方向(音響レンズ方向)、及び背面方
向(装置側方向)に向かって信号が漏れていた。
On the other hand, the latter is because the adjacent transducer portions are acoustically coupled with each other through a gap. Due to this acoustic coupling, a signal leaked from the driving element through the gap in the direction of the adjacent element, in the front direction of the gap (direction of the acoustic lens), and in the back direction (direction of the device side).

【0012】特に、この隣接する振動子部の音響的な結
合による信号漏れについては、具体的な解決策が施され
ていないのが現状であった。
In particular, with respect to the signal leakage due to the acoustic coupling between the adjacent vibrator portions, no specific solution has been taken at present.

【0013】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、振動子間の音響的な結合による信号漏れを低減さ
せ、方位分解能や感度が向上する超音波プローブを提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an ultrasonic probe in which signal leakage due to acoustic coupling between transducers is reduced and lateral resolution and sensitivity are improved. .

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項1に記載した超音波プローブは、少なくとも圧電
素子及び音響整合層を含む積層構造の振動子部を一定の
間隙毎に多数配列して形成された配列型振動子を備え、
前記振動子部の駆動により超音波信号を送受信可能な超
音波プローブにおいて、前記間隙の各々に、前記振動子
部の各構成要素とは異なる値の音響インピーダンスを有
する複数の充填層を形成している。
In order to achieve the above object, an ultrasonic probe according to a first aspect of the present invention is configured such that a large number of vibrator portions having a laminated structure including at least a piezoelectric element and an acoustic matching layer are arranged at regular intervals. Equipped with an array type vibrator formed by
In an ultrasonic probe capable of transmitting and receiving ultrasonic signals by driving the vibrator part, a plurality of filling layers having acoustic impedances different from those of the constituent elements of the vibrator part are formed in each of the gaps. There is.

【0015】特に、請求項2に記載した超音波プローブ
では、前記振動子部は、前記圧電素子と、この圧電素子
の超音波放射側の前面に形成された前記音響整合層と、
前記配列型振動子の背面側に形成され、且つ前記複数の
間隙の各々の一部が穿設されているバッキング材とから
成り、前記充填層は、相互に隣接するバッキング材間の
間隙に対応した第1の充填層、相互に隣接する圧電素子
間の間隙に対応した第2の充填層、及び相互に隣接する
音響整合層間の間隙に対応した第3の充填層から成って
いる。
Particularly, in the ultrasonic probe according to claim 2, the vibrator portion includes the piezoelectric element, and the acoustic matching layer formed on a front surface of the piezoelectric element on the ultrasonic wave emitting side.
The backing material is formed on the back surface side of the array type vibrator, and a part of each of the plurality of gaps is formed, and the filling layer corresponds to a gap between the backing materials adjacent to each other. The first filling layer, the second filling layer corresponding to the gap between the piezoelectric elements adjacent to each other, and the third filling layer corresponding to the gap between the acoustic matching layers adjacent to each other.

【0016】また特に、請求項3に記載した超音波プロ
ーブでは、前記複数の充填層の各層における超音波信号
の中心周波数に対応する波長をλとするとき、前記間隙
の配列方向の長さwg を、
Further, in the ultrasonic probe according to the third aspect, when the wavelength corresponding to the center frequency of the ultrasonic signal in each layer of the plurality of filling layers is λ, the length w of the gap in the arrangement direction is w. g ,

【数3】 wg =1/4×λ(2n−1){n≧1:整数} で決まる値又はその近傍の値に設定している。Equation 3] w g = 1/4 × λ (2n-1) {n ≧ 1: INTEGER} is set to the value of the value or near determined by.

【0017】さらに、請求項4に記載した超音波プロー
ブでは、前記配列型振動子における前記音響整合層の前
面に音響レンズを接合すると共に、前記充填層の各層に
おける超音波信号の中心周波数に対応する波長をλとす
るとき、各充填層の積層方向における長さlt
Further, in the ultrasonic probe according to the present invention, an acoustic lens is bonded to the front surface of the acoustic matching layer in the array type vibrator, and the ultrasonic probe corresponds to the center frequency of the ultrasonic signal in each layer of the filling layer. When the wavelength to be set is λ, the length l t of each filling layer in the stacking direction is

【数4】 lt =1/4×λ(2n−1){n≧1:整数} で決まる値又はその近傍になるように形成し、且つ前記
充填層の任意の層の音響インピーダンスを、その任意の
層の積層方向における隣接層又は部材の音響インピーダ
ンスの幾何平均値とは異なる値に設定している。
[Mathematical formula-see original document] It is formed so as to have a value determined by l t = 1/4 × λ (2n−1) {n ≧ 1: integer} or its vicinity, and the acoustic impedance of an arbitrary layer of the filling layer is It is set to a value different from the geometric mean value of the acoustic impedance of the adjacent layers or members in the laminating direction of the arbitrary layers.

【0018】また、請求項5に記載した超音波プローブ
では、前記音響レンズの音響インピーダンス値と、前記
第2の充填層の音響インピーダンス値とを一致させてい
る。さらにまた、請求項6に記載した超音波プローブで
は、前記第1の充填層の積層方向における長さlt が、
その充填層における超音波信号の中心周波数に対応した
波長より長くなるように形成すると共に、その第1の充
填層の音響インピーダンスを、前記バッキング材の音響
インピーダンスより大きく設定している。
Further, in the ultrasonic probe according to the fifth aspect, the acoustic impedance value of the acoustic lens and the acoustic impedance value of the second filling layer are matched. Furthermore, in the ultrasonic probe according to claim 6, the length l t of the first filling layer in the stacking direction is:
It is formed to be longer than the wavelength corresponding to the center frequency of the ultrasonic signal in the filling layer, and the acoustic impedance of the first filling layer is set to be larger than the acoustic impedance of the backing material.

【0019】[0019]

【作用】図面を使って本発明の作用を説明する。なお、
図1は本発明における超音波プローブ1の概略構成を示
す斜視図であり、図2は、図1における超音波プローブ
1の略中央部をA−A線に沿って積層方向に切断した際
の縦断面図(拡大図)である。
The operation of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition,
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an ultrasonic probe 1 according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe 1 shown in FIG. 1 cut along the line AA in the stacking direction. It is a longitudinal cross-sectional view (enlarged view).

【0020】本発明の超音波プローブ1には、積層構造
の振動子部2が一定の間隙毎に多数配列され配列型振動
子3が形成されている。
In the ultrasonic probe 1 of the present invention, an array type vibrator 3 is formed by arranging a large number of vibrator portions 2 having a laminated structure at regular intervals.

【0021】各振動子部2は、圧電素子4、この圧電素
子4の超音波放射側の前面に形成された音響整合層5、
及び配列型振動子3の背面側に形成され、且つ複数の間
隙の各々の一部が穿設されているバッキング材6から成
っている。また、音響整合層2の前面には音響レンズ8
が接着されている。
Each vibrator portion 2 has a piezoelectric element 4, an acoustic matching layer 5 formed on the front surface of the piezoelectric element 4 on the ultrasonic wave emitting side,
The backing material 6 is formed on the back side of the array type vibrator 3 and a part of each of the plurality of gaps is formed. In addition, the acoustic lens 8 is provided on the front surface of the acoustic matching layer 2.
Are glued together.

【0022】そして、振動子部2の間隙は、積層構造の
充填層により形成されている。すなわち、相互に隣接す
るバッキング材6間の間隙6bには、このバッキング材
6が有する音響インピーダンスZB と異なる音響インピ
ーダンスZBgを有する第1の充填層7a1 が形成され、
また、相互に隣接する圧電素子4間の間隙4bには、こ
の圧電素子4が有する音響インピーダンスZe と異なる
音響インピーダンスZg を有する第2の充填層7a2
形成されている。さらに、相互に隣接する音響整合層5
間の間隙5bには、この音響整合層5が有する音響イン
ピーダンスZm と異なる音響インピーダンスZmgを有す
る第3の充填層7a3 が形成されている。
The gap of the vibrator portion 2 is formed by a filling layer having a laminated structure. That is, in the gap 6b between the backing materials 6 adjacent to each other, the first filling layer 7a 1 having an acoustic impedance Z Bg different from the acoustic impedance Z B of the backing material 6 is formed,
A second filling layer 7a 2 having an acoustic impedance Z g different from the acoustic impedance Z e of the piezoelectric element 4 is formed in the gap 4b between the piezoelectric elements 4 adjacent to each other. Furthermore, the acoustic matching layers 5 adjacent to each other
A third filling layer 7a 3 having an acoustic impedance Z mg different from the acoustic impedance Z m of the acoustic matching layer 5 is formed in the gap 5b between them.

【0023】ここで、隣接する振動子部2間のうち、特
に相互に隣接する圧電素子4間の信号の漏れについて考
える。
Now, let us consider the leakage of signals between the piezoelectric elements 4 which are adjacent to each other among the transducers 2 which are adjacent to each other.

【0024】今、図2に示すように、圧電素子4と隣接
する圧電素子4′との間隙4bの配列方向の長さ(以
下、幅という)をwg とすると、駆動している圧電素子
4から間隙4bを介して隣接する圧電素子4′へ透過す
る超音波信号のエネルギー透過率を考える。ここで、縦
波の透過に関して、一般的に次のような理論が知られて
いる(参考文献:超音波基礎工学、日刊工業新聞社刊;
著者、山本美明)。
Now, as shown in FIG. 2, assuming that the length (hereinafter referred to as width) of the gap 4b between the piezoelectric element 4 and the adjacent piezoelectric element 4'in the array direction is w g , the piezoelectric element being driven. Consider the energy transmissivity of the ultrasonic signal transmitted from 4 to the adjacent piezoelectric element 4'through the gap 4b. Here, the following theory is generally known regarding transmission of longitudinal waves (reference: ultrasonic fundamental engineering, published by Nikkan Kogyo Shimbun;
Author, Yoshiaki Yamamoto).

【0025】[0025]

【数5】 なお、Tは圧電素子4から間隙4bを介して圧電素子
4′へ透過するエネルギーの透過率、θ2 は、θ2 =2
πwg /λg (λg は、間隙4bに充填された第2の充
填層7a2 内を進行する超音波信号の中心周波数に対応
する波長;以下、単に間隙4bの波長という)である。
(Equation 5) Here, T is the transmittance of energy transmitted from the piezoelectric element 4 to the piezoelectric element 4'through the gap 4b, and θ 2 is θ 2 = 2.
πw g / λ gg is a wavelength corresponding to the center frequency of the ultrasonic signal traveling in the second filling layer 7a 2 filled in the gap 4b; hereinafter, simply referred to as the wavelength of the gap 4b).

【0026】上記(1)式においてZg を変数とする透
過率Tは、「Zg =Ze 」、つまり圧電素子4の音響イ
ンピーダンスZe と間隙4b内の第2の充填層7a2
音響インピーダンスZg とが等しいときに、T=1(最
大)になる。言い換えれば、少なくとも間隙4内の第2
の充填層7a2 の音響インピーダンスZg を、隣接する
圧電素子4の音響インピーダンスZe と異なる値(つま
り、ミスマッチングさせる値)に設定することが透過率
Tを小さくする上での前提条件である。
In the above equation (1), the transmittance T with Z g as a variable is “Z g = Z e ”, that is, the acoustic impedance Z e of the piezoelectric element 4 and the second filling layer 7a 2 in the gap 4b. When the acoustic impedance Z g is equal, T = 1 (maximum). In other words, at least the second inside the gap 4
Setting the acoustic impedance Z g of the filling layer 7a 2 of No. 2 to a value different from the acoustic impedance Z e of the adjacent piezoelectric element 4 (that is, a value for mismatching) is a prerequisite for reducing the transmittance T. is there.

【0027】ここで、間隙4bの幅wg を変数とした場
合の、圧電素子4から間隙4bを介して圧電素子4′
(圧電素子と圧電素子4′は同一の音響インピーダン
ス)へ透過するエネルギー透過率Tの計算結果を図3に
示す(参考文献参照)。なお、図3では、間隙4bの幅
g を、その間隙4bの波長λg で規格化したwg /λ
gを横軸にとっている。
Here, when the width w g of the gap 4b is used as a variable, the piezoelectric element 4'through the gap 4b from the piezoelectric element 4.
FIG. 3 shows the calculation result of the energy transmission rate T that is transmitted to (the piezoelectric element and the piezoelectric element 4'have the same acoustic impedance) (see References). In addition, in FIG. 3, the width w g of the gap 4b is normalized by the wavelength λ g of the gap 4b, and w g / λ.
The horizontal axis is g .

【0028】図3によれば、wg /λg が0.25or
0.75近傍の場合、つまりwg が約「1/4×λ
g (2n−1){n≧1:整数}」で決まる値、あるい
はその近傍(例えば、1/4×λg (2n−1)±1/
8(2n−1){n≧1:整数}の範囲内)の長さの
時、透過率Tがほぼ最小になることがわかる。
According to FIG. 3, w g / λ g is 0.25 or
In the vicinity of 0.75, that is, w g is about “1/4 × λ
g (2n-1) {n ≧ 1: INTEGER} determined by "value or its vicinity (for example,, 1/4 × λ g (2n-1) ± 1 /
It can be seen that when the length is 8 (2n−1) {n ≧ 1: integer}, the transmittance T becomes almost minimum.

【0029】したがって、圧電素子4間の間隙4bに充
填される第2の充填層7a2 の音響インピーダンスZg
を隣接する圧電素子4の音響インピーダンスZe と少な
くとも異なる値とし、さらに、その間隙4bの幅wg
「1/4×λg (2n−1){n≧1:整数}」近傍の
長さにすることで、駆動素子である圧電素子4から非駆
動素子である隣接する他の圧電素子4′へ透過する超音
波信号を減少させ、信号漏れを低減させることができ
る。
Therefore, the acoustic impedance Z g of the second filling layer 7a 2 filled in the gap 4b between the piezoelectric elements 4 is large.
Is at least a value different from the acoustic impedance Z e of the adjacent piezoelectric elements 4, and the width w g of the gap 4 b is a length in the vicinity of “1/4 × λ g (2n−1) {n ≧ 1: integer}”. By so doing, it is possible to reduce the ultrasonic signal transmitted from the piezoelectric element 4 which is a driving element to another adjacent piezoelectric element 4 ′ which is a non-driving element, and to reduce signal leakage.

【0030】上述した関係は、整合層5と相互に隣接す
る整合層5′間の間隙5bとについて、及びバッキング
材6と相互に隣接するバッキング材6′間の間隙6bと
についても同様である。
The above-mentioned relationship is the same for the matching layer 5 and the gap 5b between the matching layers 5'adjacent to each other, and for the backing material 6 and the gap 6b between the backing materials 6'adjacent to each other. .

【0031】つまり、従来、相互に隣接する振動子部の
間隙には同一の材料が充填されていたが、本構成では、
その間隙内を、隣接する振動子部の各構成要素(音響整
合層、圧電素子、バッキング材)とは異なる音響インピ
ーダンスを有する複数の充填層で形成したため、隣接す
る振動子部間は、隣接する振動子部間(音響整合層間、
圧電素子間、バッキング材間)への信号漏れを低減させ
ることができる。
In other words, conventionally, the same material was filled in the gap between the vibrator portions adjacent to each other.
Since the inside of the gap is formed by a plurality of filling layers having acoustic impedance different from that of each constituent element (acoustic matching layer, piezoelectric element, backing material) of the adjacent vibrator parts, the adjacent vibrator parts are adjacent to each other. Between transducer parts (acoustic matching layer,
Signal leakage between the piezoelectric elements and between the backing materials) can be reduced.

【0032】次に、隣接する振動子部間の間隙から前面
方向への信号の漏れについて考える。この際、第1の充
填層7a1 の積層方向における長さ(以下、厚みとい
う)をlBg、第2の充填層7a2 の厚みをlg 、第3の
充填層7a3 の厚みlmgに基づいて、上述した隣接する
振動子部間の透過率の考え方を適用する。
Next, let us consider the leakage of signals from the gap between the adjacent transducer parts toward the front side. At this time, the length (hereinafter referred to as the thickness) of the first filling layer 7a 1 in the stacking direction is 1 Bg , the thickness of the second filling layer 7a 2 is 1 g , and the thickness of the third filling layer 7a 3 is 1 mg. Based on the above, the concept of the transmittance between the adjacent transducer units described above is applied.

【0033】すなわち、図2に示すように、音響レンズ
8の音響インピーダンスをZL 、第3の充填層7a3
を進行する超音波信号の中心周波数に対応する波長をλ
mg、θ2 =2πlmg/λg とすると、例えば圧電素子4
の間隙4bから整合層5の間隙5bを介して音響レンズ
8へ透過する超音波信号のエネルギー透過率T′は、間
隙5bの厚みを「1/4×λmg(2n−1){n≧1:
整数}」で決まる値、あるいはその近傍(例えば、1/
4×λmg(2n−1)±1/8(2n−1){n≧1:
整数}の範囲内)の長さとした場合、
That is, as shown in FIG. 2, the acoustic impedance of the acoustic lens 8 is Z L , and the wavelength corresponding to the center frequency of the ultrasonic signal traveling in the third filling layer 7a 3 is λ.
Assuming that mg and θ 2 = 2πl mg / λ g , for example, the piezoelectric element 4
The energy transmissivity T'of the ultrasonic signal transmitted from the gap 4b to the acoustic lens 8 through the gap 5b of the matching layer 5 has a thickness of the gap 5b of "1/4 × λ mg (2n-1) {n ≧ 1:
Value determined by "integer}" or its vicinity (for example, 1 /
4 × λ mg (2n-1) ± 1/8 (2n-1) {n ≧ 1:
(Within the range of integer)),

【数6】 で与えられる。(Equation 6) Given in.

【0034】上記(2)式によれば、「ZL ×Zg =Z
mg 2 、言い換えればZmg=(ZL ×Zg /2)1/2 」、
すなわち、第3の充填層7a3 の音響インピーダンスZ
mgが、第3の充填層7a3 の積層方向における隣接層で
ある第2の充填層7a2 の音響インピーダンスZg と、
隣接する部材である音響レンズ8の音響インピーダンス
L との幾何平均値((ZL ×Zg /2)1/2 )に等し
いときにT=1(最大)になる。 したがって、第3の
充填層7a3 の厚みlmgを「1/4×λmg(2n−1)
{n≧1:整数}」で決まる値及びその近傍の長さとす
る共に、第3の充填層7a3 の音響インピーダンスZmg
を、第3の充填層7a3 の積層方向における隣接層であ
る第2の充填層7a2 の音響インピーダンスZg と、隣
接する部材である音響レンズ8の音響インピーダンスZ
L との幾何平均値((ZL ×Zg/2)1/2 )と異なる
値に設定すれば、間隙4bの前面方向(音響レンズ8方
向)へ透過する超音波信号の透過率T′を減少させるこ
とができる。
According to the above equation (2), "Z L × Z g = Z
mg 2 , in other words Z mg = (Z L × Z g / 2) 1/2 ”,
That is, the acoustic impedance Z of the third filling layer 7a 3
mg is the acoustic impedance Z g of the second filling layer 7a 2 which is an adjacent layer in the stacking direction of the third filling layer 7a 3 , and
T = 1 (maximum) when it is equal to the geometric mean value ((Z L × Z g / 2) 1/2 ) of the acoustic impedance Z L of the adjacent acoustic lens 8. Therefore, the thickness l mg of the third filling layer 7a 3 is set to “1/4 × λ mg (2n-1)
{N ≧ 1: integer} ”and the length in the vicinity thereof, and the acoustic impedance Z mg of the third filling layer 7a 3
Is the acoustic impedance Z g of the second filling layer 7a 2 that is the adjacent layer in the stacking direction of the third filling layer 7a 3 and the acoustic impedance Z of the acoustic lens 8 that is the adjacent member.
Geometric mean value between the L ((Z L × Z g / 2) 1/2) and is set to a different value, the front of the gap 4b transmittance of the ultrasonic signal to be transmitted to the (acoustic lens 8 direction) T ' Can be reduced.

【0035】また特に、第3の充填層7a3 の積層方向
における隣接層(第2の充填層7a2 )又は部材(音響
レンズ8)の音響インピーダンスが等しくなる(ZL
g )ように設定すると、上記図3の関係が適用でき、
透過率T′をほぼ最小にすることができる。
Particularly, the acoustic impedance of the adjacent layer (second filling layer 7a 2 ) or the member (acoustic lens 8) in the stacking direction of the third filling layer 7a 3 becomes equal (Z L =
Z g ), the relationship of FIG. 3 above can be applied,
The transmittance T'can be almost minimized.

【0036】さらに、相互に隣接する圧電素子4間の間
隙4bから後面方向への信号の漏れについて考える。こ
こで、隣接するバッキング材6間の間隙6bに充填され
た第1の充填層7a1 の音響インピーダンスZBgを、バ
ッキング材6の音響インピーダンスZB より大きくし
(以下、第1の条件とする)、且つその第1の充填層7
1 の厚みlBgを、その第1の充填層7a1 内を進行す
る超音波信号の中心周波数に基づく波長より長くした
(以下、第2の条件という)際の、圧電素子4からバッ
キング材6へ伝達される信号伝達特性Aを推測する。
Further, let us consider leakage of signals in the rear surface direction from the gap 4b between the piezoelectric elements 4 adjacent to each other. Here, the acoustic impedance Z Bg of the first filling layer 7a 1 filled in the gap 6b between the adjacent backing materials 6 is made larger than the acoustic impedance Z B of the backing material 6 (hereinafter, referred to as the first condition. ), And its first packing layer 7
The thickness l Bg of a 1 is made longer than the wavelength based on the center frequency of the ultrasonic signal traveling in the first filling layer 7a 1 (hereinafter referred to as the second condition) from the piezoelectric element 4 to the backing material. 6. Estimate the signal transfer characteristic A to be transferred to 6.

【0037】一例として、バッキング材の音響インピー
ダンスを約3倍(比率で、約10dBに相当する)大き
くした場合の、振動子の伝達特性の状況を計算値で図4
に示す。
As an example, when the acoustic impedance of the backing material is increased about 3 times (corresponding to about 10 dB in ratio), the state of the transfer characteristic of the vibrator is calculated and shown in FIG.
Shown in

【0038】図4によれば、通常の、つまり第1及び第
2の条件を設定しなかった場合の特性と比べて、中心周
波数fc 近傍において伝達特性の感度が、10dB程度
低下している。この結果から、前記第1及び第2の条件
のもとでは、圧電素子4からバッキング材6へ伝達され
る信号は、その感度が減少することが推測される。
According to FIG. 4, the sensitivity of the transfer characteristic is reduced by about 10 dB in the vicinity of the center frequency f c as compared with the normal characteristic, that is, when the first and second conditions are not set. . From this result, it is estimated that the sensitivity of the signal transmitted from the piezoelectric element 4 to the backing material 6 is reduced under the first and second conditions.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明に係る一実施例について、添付
図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0040】本発明の超音波プローブ1は、積層構造の
振動子部2が一定の間隙毎に多数配列され配列型振動子
3を備えている。この配列された各振動子部2は、図1
及び図2に示すように、圧電素子4、この圧電素子4の
超音波信号放射側の前面に音響整合層5、配列型振動子
3の背面側に形成され、且つ複数の間隙の各々の一部が
穿設されている。
The ultrasonic probe 1 of the present invention comprises an array type vibrator 3 in which a large number of vibrator portions 2 having a laminated structure are arranged at regular intervals. Each arrayed transducer unit 2 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 4, the acoustic matching layer 5 on the front surface of the piezoelectric element 4 on the ultrasonic signal emission side, and the rear surface side of the array type vibrator 3 are formed, and one of each of the plurality of gaps is formed. The part is perforated.

【0041】この配列型振動子6において、相互に隣接
するバッキング材6間の間隙6bには、このバッキング
材6が有する音響インピーダンスZB (例えば6Mrayl
)と異なる音響インピーダンスZBg(例えば10Mrayl
)を有する第1の充填層7a1が充填され、また、相互に
隣接する圧電素子4間の間隙4bには、この圧電素子4
の音響インピーダンスZe (例えば30Mrayl )と異な
る音響インピーダンスZg (例えば1Mrayl )を有する
第2の充填層7a2 が形成されている。さらに、相互に
隣接する音響整合層5間の間隙5bには、この音響整合
層5の音響インピーダンスZm (例えば8Mrayl )と異
なる音響インピーダンスZmg(例えば3Mrayl )を有す
る第3の充填層7a3 が形成されている。
In the array type vibrator 6, the acoustic impedance Z B (for example, 6Mrayl) of the backing material 6 is provided in the gap 6b between the backing materials 6 adjacent to each other.
) Different acoustic impedance Z Bg (eg 10 Mrayl
) Are filled with the first filling layer 7a 1 and the gap between the piezoelectric elements 4 adjacent to each other is set in the gap 4b.
The second filling layer 7a 2 having an acoustic impedance Z g (for example, 1 Mrayl) different from the acoustic impedance Z e (for example, 30 Mrayl) of 1 is formed. Further, in the gap 5b between the acoustic matching layers 5 adjacent to each other, the third filling layer 7a 3 having an acoustic impedance Z mg (for example, 3 Mrayl) different from the acoustic impedance Z m (for example, 8 Mrayl) of the acoustic matching layer 5. Are formed.

【0042】この充填層7a1 〜7a3 は、それぞれ絶
縁耐力に優れた例えばポッティング用またはモールディ
ング用、あるいは接着用等の樹脂材料からなり、全体で
積層構造をなしている。
Each of the filling layers 7a 1 to 7a 3 is made of a resin material excellent in dielectric strength, for example, for potting, molding, or adhesion, and has a laminated structure as a whole.

【0043】また、音響整合層2の前面には、電子走査
方向と直交する方向に対するフォーカス用として音響レ
ンズ8(音響インピーダンスZL :1Mrayl )が接着さ
れている。
On the front surface of the acoustic matching layer 2, an acoustic lens 8 (acoustic impedance Z L : 1Mrayl) is adhered for focusing in the direction orthogonal to the electronic scanning direction.

【0044】ところで、この様なアレイ状の配列型振動
子3は、振動子部2を構成する各構成要素に対し、例え
ば高精度のカッターにより必要に応じて切り刃の厚みを
変えながら所望の深さ及び間隔の切り溝を振動子部の数
に合わせて形成し、その切り溝に充填層7a1 〜7a3
を充填し硬化せしめ、さらに、この工程を繰り返しなが
ら、振動子部2の各構成要素を積層することによって形
成される。
By the way, such an arrayed array type vibrator 3 is desired for each constituent element of the vibrator part 2 while changing the thickness of the cutting blade as needed with a high precision cutter, for example. Grooves having a depth and an interval are formed according to the number of vibrator portions, and the filling layers 7a 1 to 7a 3 are formed in the grooves.
Are filled and cured, and further, by repeating this process, the respective constituent elements of the vibrator part 2 are laminated.

【0045】具体的には、先ず、バッキング材6に所要
の深さ及び間隔の切り溝を形成し、この溝(間隙6b)
に、充填層7a1 を層状に形成し硬化させる。
Specifically, first, a kerf having a required depth and interval is formed in the backing material 6, and this groove (gap 6b) is formed.
Then, the filling layer 7a 1 is formed into a layer and cured.

【0046】次いで、このバッキング材6に圧電素子4
を積層し、続いてバッキング材6に形成された間隙6b
の位置に合わせて、圧電素子4の表面から間隙6b内の
充填層7a1 の表面まで切り溝を形成する。さらに、こ
の溝(以下、間隙4bという)に、充填層7a2 を層状
に形成し硬化させる。
Then, the piezoelectric element 4 is formed on the backing material 6.
And then the gap 6b formed in the backing material 6
A kerf is formed from the surface of the piezoelectric element 4 to the surface of the filling layer 7a 1 in the gap 6b in accordance with the position. Further, the filling layer 7a 2 is formed in layers in this groove (hereinafter referred to as the gap 4b) and is cured.

【0047】そして、この圧電素子4に音響整合層5を
積層し、間隙4bの位置に合わせて、音響整合層5から
間隙4b内の充填層7a2 の表面まで切り溝(以下間隙
5bという)を形成する。その後で、充填層7a3 を層
状に形成し硬化させる。
Then, an acoustic matching layer 5 is laminated on the piezoelectric element 4, and a kerf (hereinafter referred to as a gap 5b) from the acoustic matching layer 5 to the surface of the filling layer 7a 2 in the gap 4b is aligned with the position of the gap 4b. To form. After that, the filling layer 7a 3 is formed into a layer and cured.

【0048】以上の工程から、積層構造の振動子部5の
各層(音響整合層5、圧電素子4、バッキング材6)に
おける間隙(5b、4b、6b)が、各層とは異なる値
の音響インピーダンスを有する充填層7a1 〜7a3
形成された配列型振動子6を得ることができる。
From the above steps, the acoustic impedance of the gap (5b, 4b, 6b) in each layer (acoustic matching layer 5, piezoelectric element 4, backing material 6) of the vibrator portion 5 having a laminated structure is different from that of each layer. It is possible to obtain the array type vibrator 6 formed of the filling layers 7a 1 to 7a 3 having

【0049】また、本実施例では、隣接する整合層5間
の間隙5bの配列方向の長さ(以下、幅という)w
g1を、この間隙5bに充填された充填層7a3 内を進行
する超音波信号の中心周波数に対応する波長(λmgとす
る)の1/4(1/4λmg)に設定している。また、こ
の充填層7a3 の積層方向における長さlmg(以下、厚
みという)を、その波長(λmg)の3/4倍(3/4λ
mg)に設定している。
Further, in the present embodiment, the length (hereinafter referred to as width) w of the gap 5b between the matching layers 5 adjacent to each other is w.
The g1, is set to 1/4 (1 / 4λ mg) of the filling in the gap 5b were traveling through the packed bed 7a 3 (a lambda mg) wavelength corresponding to the center frequency of the ultrasonic signal. In addition, the length l mg (hereinafter, referred to as thickness) of the filling layer 7a 3 in the stacking direction is 3/4 times the wavelength (λ mg ) (3 / 4λ).
mg ).

【0050】同様に、隣接する圧電素子4の間隙4bの
幅wg2を、この間隙4bに充填された充填層7a2 内を
進行する超音波信号の中心周波数に対応する波長(λg
とする)の1/4(1/4λg )に設定し、また、この
充填層7a2 の厚みlg を、その波長(λg )の7/4
倍(7/4λg )に設定している。
Similarly, the width w g2 of the gap 4b between the adjacent piezoelectric elements 4 is set to a wavelength (λ g) corresponding to the center frequency of the ultrasonic signal traveling in the filling layer 7a 2 filled in the gap 4b.
Set to 1/4 (1 / 4λ g) of that), also the thickness l g of this filling layer 7a 2, 7/4 of the wavelength (lambda g)
It is set to double (7/4 λ g ).

【0051】さらに、バッキング材6の間隙6bの幅w
g3を、この間隙6bに充填された充填層7a1 内を進行
する超音波信号の中心周波数に基づく波長(λBgとす
る)の1/4(1/4λBg)に設定し、また、この充填
層7a1 の厚みlBgを、その波長(λBg)の5/4倍
(5/4λBg)に設定している。
Further, the width w of the gap 6b of the backing material 6
The g3, is set to 1/4 (1 / 4λ Bg) of a wavelength based on the center frequency of the ultrasonic signal traveling through the packed bed 7a 1 filled in the gap 6b (lambda and Bg), also, this The thickness l Bg of the filling layer 7a 1 is set to 5/4 times the wavelength (λ Bg ) (5 / 4λ Bg ).

【0052】なお、本実施例では、充填層7a1 ,7a
2 ,7a3 に対し、音速がほぼ等しい材料を使用してい
るため、各間隙(2b〜4b)の幅(wg1、wg2
g3)を共通の幅wg としている。
In this embodiment, the filling layers 7a 1 and 7a are
2 and 7a 3 are made of materials having almost the same sound velocity, the widths (w g1 , w g2 ) of the gaps (2b to 4b) are
w g3 ) is a common width w g .

【0053】また、間隙4b内の充填層7a2 は、その
厚みlg が積層された圧電素子4自体の厚みと比べて若
干厚くなるように充填され、また、間隙5b内の充填層
7a3 は、その厚みlmgが積層された音響整合層5自体
の厚みに比べて若干薄くなるように充填されている。さ
らに、間隙6b内の充填層7a1 は、その厚みlBgが最
初カッティングされた切り溝の深さ(厚み)より若干薄
くなるように充填されている。これは、圧電素子4から
隣接する他の圧電素子4′への信号漏れを低減させるこ
とが一番重要なためである。
Further, the filling layer 7a 2 in the gap 4b is filled so that the thickness l g thereof becomes slightly thicker than the thickness of the laminated piezoelectric element 4 itself, and the filling layer 7a 3 in the gap 5b. Is filled so that the thickness l mg thereof is slightly smaller than the thickness of the laminated acoustic matching layer 5 itself. Further, the filling layer 7a 1 in the gap 6b is filled so that the thickness l Bg thereof is slightly thinner than the depth (thickness) of the first cut kerf. This is because it is most important to reduce the signal leakage from the piezoelectric element 4 to another adjacent piezoelectric element 4 '.

【0054】ここで、駆動素子である圧電素子4から隣
接する圧電素子4′への超音波信号の漏れをエネルギー
透過率で見積もると、(1)式において、
Here, when the leakage of the ultrasonic signal from the piezoelectric element 4 which is the driving element to the adjacent piezoelectric element 4'is estimated by the energy transmittance,

【数7】 であるから(Equation 7) Because

【数8】 で求めることができる。なお、これは、次のようにも考
えることができる。今、圧電素子4間の間隙4bの幅w
g が「1/4λg 」であるため、駆動圧電素子4から充
填層7a2 を含めて隣接する非駆動圧電素子4′側を見
たときの音響インピーダンスZe ′を「Ze ′=Zg 2
/Ze 」とすることができ、透過率Tは、
(Equation 8) Can be obtained by This can also be considered as follows. Now, the width w of the gap 4b between the piezoelectric elements 4
Since g is “1 / 4λ g ”, the acoustic impedance Z e ′ when the adjacent non-driving piezoelectric element 4 ′ side including the filling layer 7a 2 from the driving piezoelectric element 4 is viewed as “Z e ′ = Z g 2
/ Z e ”, and the transmittance T is

【数9】 で求めることができる(これは、上記(3)式と同様の
結果である)。
[Equation 9] (This is the same result as the above equation (3)).

【0055】上記(3)式あるいは(4)式を用いて、
最も重要な圧電素子4から間隙構成材料7a2 を介して
非駆動圧電素子4′へ透過するエネルギーの透過率Tを
求めると
Using the above equation (3) or equation (4),
When the transmittance T of the energy transmitted from the most important piezoelectric element 4 to the non-driving piezoelectric element 4'through the gap constituent material 7a 2 is calculated,

【数10】 となり、十分に小さいことが分かる。[Equation 10] It turns out that it is small enough.

【0056】同様に、音響整合層5から充填層7a3
介して音響整合層5′へ透過するエネルギーの透過率T
は「T=約0.432(43.2%)」、また、バッキ
ング材6から充填層7a1 を介してバッキング材6′へ
透過するエネルギーの透過率Tは「T=0.778(7
7.8%)」となり、十分に小さいことが分かる。
Similarly, the transmittance T of the energy transmitted from the acoustic matching layer 5 to the acoustic matching layer 5'through the filling layer 7a 3 is T.
Is “T = approximately 0.432 (43.2%)”, and the transmittance T of energy transmitted from the backing material 6 to the backing material 6 ′ through the filling layer 7a 1 is “T = 0.778 (7
7.8%) ", which is sufficiently small.

【0057】また、圧電素子4の間隙4bから前面方向
(音響レンズ8方向)への超音波のエネルギー透過率
は、上記(2)式で求められる。なお、この場合でも
(3)式と同様の考え方が可能である。すなわち、今、
間隙5bの厚みlmgが1/4λmgであるため、間隙4b
の間隙構成材料7a2 から、間隙5bの間隙構成材料7a
3を含めて隣接する音響レンズ8側を見たときの音響イ
ンピーダンスZL ′を「ZL ′=Zmg 2 /ZL 2 」とす
ることができ、透過率T′は、
The energy transmittance of ultrasonic waves from the gap 4b of the piezoelectric element 4 toward the front surface (the direction of the acoustic lens 8) can be obtained by the above equation (2). Even in this case, the same idea as the expression (3) can be applied. That is, now
Since the thickness 1 mg of the gap 5b is ¼ λ mg , the gap 4b
The gap constituent material 7a 2 of the gap 5b to the gap constituent material 7a of the gap 5b
The acoustic impedance Z L ′ when viewing the adjacent acoustic lens 8 side including 3 can be set to “Z L ′ = Z mg 2 / Z L 2 ”, and the transmittance T ′ is

【数11】 で求めることができる(これは上記(2)式と同様の結
果である)。
[Equation 11] (This is the same result as the above equation (2)).

【0058】また、間隙5bの充填層7a3 の音響イン
ピーダンスZmgと、その充填層7a3の隣接層7a2 、及
び隣接部材音響レンズ8のそれぞれの音響インピーダン
スZL ,Zg との関係は、「Zmg(3Mrayl )≠(ZL
(1Mrayl )×Zg (1Mrayl )/2)1/2 」を満して
いる。
The relationship between the acoustic impedance Z mg of the filling layer 7a 3 in the gap 5b and the acoustic impedances Z L and Z g of the adjacent layer 7a 2 of the filling layer 7a 3 and the adjacent member acoustic lens 8 is: , "Z mg (3Mrayl) ≠ (Z L
(1Mrayl) × Z g (1Mrayl ) / 2) are full 1/2 ".

【0059】このエネルギー透過率T′を求めるとWhen the energy transmittance T'is obtained,

【数12】 となり十分に小さくなることが分かる。(Equation 12) It turns out that it becomes sufficiently small.

【0060】さらに、バッキング材6と隣接する充填層
7a1 の音響インピーダンスZBg(10Mrayl )をバッ
キング材6の音響インピーダンスZB (6Mrayl )より
大きくし、且つ、その充填層7a1 の積層方向における
厚みlBgを間隙6b内における超音波信号の中心周波数
に基づく波長λBgより長くした(lBg=5/4λBg)た
め、図5に示すように、中心周波数fc 近傍において、
振動子4からバッキング材6への信号伝達特性が低下す
る。したがって、振動子4の間隙4bから後面方向(装
置側方向)へのエネルギー透過率が減少することが類推
できる。
Further, the acoustic impedance Z Bg (10 Mrayl) of the filling layer 7a 1 adjacent to the backing material 6 is made larger than the acoustic impedance Z B (6 Mrayl) of the backing material 6 and the filling layer 7a 1 is laminated in the laminating direction. Since the thickness l Bg is made longer than the wavelength λ Bg based on the center frequency of the ultrasonic signal in the gap 6b (l Bg = 5 / 4λ Bg ), as shown in FIG. 5, in the vicinity of the center frequency f c ,
The signal transfer characteristic from the vibrator 4 to the backing material 6 is deteriorated. Therefore, it can be inferred that the energy transmittance from the gap 4b of the vibrator 4 in the rear surface direction (apparatus side direction) decreases.

【0061】以上、詳述したように、本実施例の構成に
よれば、振動子部から間隙を介して隣接する振動子部や
音響レンズ側(前面側)、装置側(背面側)へ透過する
エネルギーの透過率が低下するため、駆動素子から非駆
動素子等へ漏れる信号量を低下させることができる。
As described above in detail, according to the configuration of the present embodiment, the light is transmitted from the vibrator part to the adjacent vibrator part, the acoustic lens side (front side), and the device side (back side) via a gap. Since the transmittance of the generated energy is reduced, the amount of signal leaking from the driving element to the non-driving element or the like can be reduced.

【0062】なお、充填層を形成する樹脂材料として、
例えばエポキシ系の樹脂を使用した場合、音響インピー
ダンスは約3mrayl であるが、更に種々の材料を充填す
ることにより、また充填密度を選択することによって混
合体として音響インピーダンスを変化させることも可能
である。また、シリコンゴム系の材料は、音響インピー
ダンスは約1Mrayl 程度であり本構成に使用することが
十分可能である。
As the resin material for forming the filling layer,
For example, when an epoxy resin is used, the acoustic impedance is about 3 mrayl, but it is also possible to change the acoustic impedance as a mixture by further filling various materials and selecting the filling density. . Further, the silicone rubber material has an acoustic impedance of about 1 Mrayl, and can be sufficiently used in this configuration.

【0063】また、本実施例において、各間隙(5b、
4b、6b)の幅を、「wg1=1/4λmg、wg2=1/
4λg 、wg3=1/4λBg(=約wg (=1/4
λg ))」に設定したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、それぞれ、wg1=1/4λmg(2n−1)
±1/8(2n−1){n≧1:n整数}、wg2=1/
4λg (2n−1)±1/8(2n−1){n≧1:n
整数}、wg3=1/4λBg(2n−1)±1/8(2n
−1){n≧1:n整数}の範囲内の適宜な値であれば
よい。
Further, in this embodiment, each gap (5b,
4b, 6b) with a width of "w g1 = 1/4 λ mg , w g2 = 1 /
g , w g3 = 1 / 4λ Bg (= about w g (= 1/4)
λ g )) ”, but the present invention is not limited to this, and w g1 = 1/4 λ mg (2n-1), respectively.
± 1/8 (2n-1) {n ≧ 1: n integer}, w g2 = 1 /
g (2n-1) ± 1/8 (2n-1) {n ≧ 1: n
Integer}, w g3 = 1 / 4λ Bg (2n-1) ± 1/8 (2n
-1) It may be any appropriate value within the range of {n ≧ 1: n integer}.

【0064】さらに、本実施例では、間隙(5b、4
b、6b)の厚みを、「lmg=3/4λmg、lg =7/
4λg 、lBg=3/4λBg」に設定したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、それぞれ、lmg=1/4
λmg(2n−1)±1/8(2n−1){n≧1:n整
数}、lg =1/4λg (2n−1)±1/8(2n−
1){n≧1:n整数}、lBg=1/4λBg(2n−
1)±1/8(2n−1){n≧1:n整数}の範囲内
の適宜な値であればよい。
Further, in this embodiment, the gaps (5b, 4
b, the thickness of the 6b), "l mg = 3 / 4λ mg, l g = 7 /
4 λ g , 1 Bg = 3/4/4 Bg ”, but the present invention is not limited to this, and 1 mg = 1/4, respectively.
λ mg (2n-1) ± 1/8 (2n-1) {n ≧ 1: n integer}, l g = 1 / 4λ g (2n-1) ± 1/8 (2n-
1) {n ≧ 1: n integer}, l Bg = 1 / 4λ Bg (2n−
1) Any appropriate value within the range of ± 1/8 (2n-1) {n ≧ 1: n integer} may be used.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上述べたように本発明では、駆動振動
子部から間隙を介して隣接する振動子部方向、前面方
向、及び背面方向へ漏れる超音波信号を低減させること
ができる。したがって、各振動子部の駆動の制御の独立
性を高めることができ、方位分解能及び感度の向上した
高性能の超音波プローブを提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the ultrasonic signal leaking from the driving vibrator portion through the gap toward the adjacent vibrator portion, the front surface direction and the rear surface direction. Therefore, it is possible to increase the independence of control of driving each transducer unit, and to provide a high-performance ultrasonic probe with improved lateral resolution and sensitivity.

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

【図1】本発明の一実施例の超音波プローブの概略構成
を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1における縦断面図。FIG. 2 is a vertical sectional view of FIG.

【図3】エネルギー透過率を表すグラフ。FIG. 3 is a graph showing energy transmittance.

【図4】伝達特性を表すグラフ。FIG. 4 is a graph showing transfer characteristics.

【図5】従来の超音波プローブの概略構成を示す斜視
図。
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional ultrasonic probe.

【図6】図5における縦断面図。6 is a vertical cross-sectional view of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超音波プローブ 2 振動子部 3 配列型振動子部 4 圧電素子 4b 圧電素子の間隙 5 整合層 5b 整合層間の間隙 6 バッキング材 6b バッキング材間の間隙 7a1 第1の充填層 7a2 第2の充填層 7a3 第3の充填層 8 音響レンズ ZL 音響レンズの音響インピーダンス Zm 音響整合層の音響インピーダンス Ze 圧電素子の音響インピーダンス ZB バッキング材の音響インピーダンス Zmg 音響整合層間の間隙に充填される充填層の音響イ
ンピーダンス Zg 圧電素子間の間隙に充填される充填層の音響イン
ピーダンス ZBg バッキング材間の間隙に充填される充填層の音響
インピーダンス wg1 音響整合層間の間隙の幅 wg2 圧電素子間の間隙の幅 wg3 バッキング材間の間隙の幅 wg 振動子部の幅 lmg 音響整合層間の間隙の厚み lg 圧電素子間の間隙の厚み lBg バッキング材間の間隙の厚み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe 2 Transducer section 3 Array type transducer section 4 Piezoelectric element 4b Piezoelectric element gap 5 Matching layer 5b Gap between matching layers 6 Backing material 6b Gap between backing materials 7a 1 First filling layer 7a 2 Second Filled layer 7a 3 Third filled layer 8 Acoustic lens Z L Acoustic impedance of acoustic lens Z m Acoustic impedance of acoustic matching layer Z e Acoustic impedance of piezoelectric element Z B Acoustic impedance of backing material Z mg In gap between acoustic matching layers Acoustic impedance of the filled layer to be filled Z g Acoustic impedance of the filled layer filled in the gap between the piezoelectric elements Z Bg Acoustic impedance of the filled layer filled in the gap between the backing materials w g1 Width of the gap between acoustic matching layers w g2 Width of gap between piezoelectric elements w g3 Width of gap between backing materials w g Width of transducer part l mg Thickness of gap between acoustic matching layers lg Piezoelectric element The thickness of the gap between the two l Bg The thickness of the gap between the backing materials

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも圧電素子及び音響整合層を含
む積層構造の振動子部を一定の間隙毎に多数配列して形
成された配列型振動子を備え、前記振動子部の駆動によ
り超音波信号を送受信可能な超音波プローブにおいて、
前記間隙の各々に、前記振動子部の各構成要素とは異な
る値の音響インピーダンスを有する複数の充填層を形成
したこと特徴とする超音波プローブ。
1. An array type vibrator is provided, which is formed by arranging a large number of vibrator portions having a laminated structure including at least a piezoelectric element and an acoustic matching layer at regular intervals, and an ultrasonic signal is generated by driving the vibrator portion. In the ultrasonic probe that can send and receive
An ultrasonic probe, wherein a plurality of filling layers having acoustic impedances different from those of the constituent elements of the transducer section are formed in each of the gaps.
【請求項2】 前記振動子部は、前記圧電素子と、この
圧電素子の超音波放射側の前面に形成された前記音響整
合層と、前記配列型振動子の背面側に形成され、且つ前
記複数の間隙の各々の一部が穿設されているバッキング
材とから成り、前記充填層は、相互に隣接するバッキン
グ材間の間隙に対応した第1の充填層、相互に隣接する
圧電素子間の間隙に対応した第2の充填層、及び相互に
隣接する音響整合層間の間隙に対応した第3の充填層か
ら成る請求項1記載の超音波プローブ。
2. The vibrator section is formed on the piezoelectric element, the acoustic matching layer formed on a front surface of the piezoelectric element on an ultrasonic wave emission side, and on the back side of the array type vibrator, and A backing material in which a part of each of a plurality of gaps is provided, and the filling layer is a first filling layer corresponding to a gap between the backing materials adjacent to each other, and a piezoelectric element adjacent to each other. 2. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the ultrasonic probe comprises a second filling layer corresponding to the gap of the above, and a third filling layer corresponding to the gap between the acoustic matching layers adjacent to each other.
【請求項3】 前記複数の充填層の各層における超音波
信号の中心周波数に対応する波長をλとするとき、前記
間隙の配列方向の長さwg を、 【数1】 wg =1/4×λ(2n−1){n≧1:整数} で決まる値又はその近傍の値に設定した請求項1乃至2
記載の超音波プローブ。
3. When the wavelength corresponding to the center frequency of the ultrasonic signal in each layer of the plurality of filling layers is λ, the length w g of the gap in the arrangement direction is expressed by the following equation : w g = 1 / 3. A value determined by 4 × λ (2n−1) {n ≧ 1: integer} or a value in the vicinity thereof.
The ultrasonic probe described.
【請求項4】 前記配列型振動子における前記音響整合
層の前面に音響レンズを接合すると共に、前記充填層の
各層における超音波信号の中心周波数に対応する波長を
λとするとき、各充填層の積層方向における長さlt が 【数2】 lt =1/4×λ(2n−1){n≧1:整数} で決まる値又はその近傍になるように形成し、且つ前記
充填層の任意の層の音響インピーダンスを、その任意の
層の積層方向における隣接層又は部材の音響インピーダ
ンスの幾何平均値とは異なる値に設定したことを特徴と
する請求項2乃至3記載の超音波プローブ。
4. When the acoustic lens is bonded to the front surface of the acoustic matching layer in the array type transducer and the wavelength corresponding to the center frequency of the ultrasonic signal in each layer of the filling layer is λ, each filling layer Is formed so that its length l t in the stacking direction is a value determined by the following formula: l t = 1/4 × λ (2n−1) {n ≧ 1: integer} 4. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein the acoustic impedance of the arbitrary layer is set to a value different from the geometric mean value of the acoustic impedance of the adjacent layers or members in the laminating direction of the arbitrary layer. .
【請求項5】 前記音響レンズの音響インピーダンス値
と、前記第2の充填層の音響インピーダンス値とを一致
させた請求項4記載の超音波プローブ。
5. The ultrasonic probe according to claim 4, wherein the acoustic impedance value of the acoustic lens and the acoustic impedance value of the second filling layer are matched.
【請求項6】 前記第1の充填層の積層方向における長
さlt が、その充填層における超音波信号の中心周波数
に対応した波長より長くなるように形成すると共に、そ
の第1の充填層の音響インピーダンスを、前記バッキン
グ材の音響インピーダンスより大きく設定した請求項2
記載の超音波プローブ。
6. The length l t of the first filling layer in the stacking direction is formed to be longer than the wavelength corresponding to the center frequency of the ultrasonic signal in the filling layer, and the first filling layer is formed. The acoustic impedance of the backing material is set to be larger than the acoustic impedance of the backing material.
The ultrasonic probe described.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007235795A (en) * 2006-03-03 2007-09-13 Aloka Co Ltd Ultrasound probe
JP2011259274A (en) * 2010-06-10 2011-12-22 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosis apparatus
CN104545994A (en) * 2013-10-28 2015-04-29 精工爱普生株式会社 Ultrasonic device, ultrasonic probe head, detector, electronic apparatus, and ultrasonic imaging apparatus

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