JPS6245300A - 超音波振動子 - Google Patents
超音波振動子Info
- Publication number
- JPS6245300A JPS6245300A JP18410085A JP18410085A JPS6245300A JP S6245300 A JPS6245300 A JP S6245300A JP 18410085 A JP18410085 A JP 18410085A JP 18410085 A JP18410085 A JP 18410085A JP S6245300 A JPS6245300 A JP S6245300A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acoustic matching
- thickness
- piezoelectric element
- matching layer
- piezoelectric elements
- Prior art date
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- Pending
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、多周波超音波振動子の構造の改良に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
近年、多周波超音波振動子が使用されつつおり、被検体
の診断部位の深度に拘わらず診断能の高い超音波像を収
集するようにしている。即ち、超音波の周波数を考えた
場合、周波数が高いほど深さ方向（距離方向）の分解能
に優れる反面、被検体での減衰が大きくなることから、
被検体の浅い部位の超音波像を得るときには距離分解能
を重視し、高周波数にて振動子を励振するのが好ましく
、逆に被検体の深い部位の超音波像を得るときにはペネ
トレーション（感度）を重視し、低周波数にて振動子を
励振するのが好ましい。このために、多周波超音波振動
子の需要が高まっている。
の診断部位の深度に拘わらず診断能の高い超音波像を収
集するようにしている。即ち、超音波の周波数を考えた
場合、周波数が高いほど深さ方向（距離方向）の分解能
に優れる反面、被検体での減衰が大きくなることから、
被検体の浅い部位の超音波像を得るときには距離分解能
を重視し、高周波数にて振動子を励振するのが好ましく
、逆に被検体の深い部位の超音波像を得るときにはペネ
トレーション（感度）を重視し、低周波数にて振動子を
励振するのが好ましい。このために、多周波超音波振動
子の需要が高まっている。
このような多周波超音波振動子としては、第５図（ａ）
、（ｂ）に示す円板状の凹面振動子１０を挙げることが
できる。このような凹面振動子１０はシングルプローブ
に用いられるものであるが、振動子の厚さが連続的に変
化するため、各厚さに対応したλ／４音響整合層を形成
することが非常に困難である。
、（ｂ）に示す円板状の凹面振動子１０を挙げることが
できる。このような凹面振動子１０はシングルプローブ
に用いられるものであるが、振動子の厚さが連続的に変
化するため、各厚さに対応したλ／４音響整合層を形成
することが非常に困難である。
また、従来より第５図（ｃ）、（ｄ）に示すようなリン
グ状振動子１１が提供されており、このリング状振動子
１１の考えを前記凹面撮動子１０に採用し、凹面振動子
１１を同心円状のリングに分割することも考えられるが
、振動子の厚さが連続的に変化するために振動モードが
複雑となって実用的とはならない。
グ状振動子１１が提供されており、このリング状振動子
１１の考えを前記凹面撮動子１０に採用し、凹面振動子
１１を同心円状のリングに分割することも考えられるが
、振動子の厚さが連続的に変化するために振動モードが
複雑となって実用的とはならない。
［発明の目的］
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、多周波
の超音波の送受波が可能でありながら、製造が容易でか
つ振動モードも複雑化することのない超音波振動子を提
供することを目的とするものである。
の超音波の送受波が可能でありながら、製造が容易でか
つ振動モードも複雑化することのない超音波振動子を提
供することを目的とするものである。
［発明の概要］
上記目的を達成するための本発明の概要は、同心円状に
分断形成され、かつ、各同心円状部毎の厚みを段階的に
変えて厚み方向の撮動周波数を異にした複数の圧電素子
と、各圧電素子の一面に形成され、各圧電素子の前記］
辰動周波数に応じて厚みが定められた複数の音響整合層
とを有し、前記各圧電素子を同心円形に接着固定して構
成したことを特徴とするものである。
分断形成され、かつ、各同心円状部毎の厚みを段階的に
変えて厚み方向の撮動周波数を異にした複数の圧電素子
と、各圧電素子の一面に形成され、各圧電素子の前記］
辰動周波数に応じて厚みが定められた複数の音響整合層
とを有し、前記各圧電素子を同心円形に接着固定して構
成したことを特徴とするものである。
［発明の実施例］
以下、本発明を図示の一実施例に基づいて説明する。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明に係る多周波超
：音波振動子の平面図、断面図であり、第２図
（ａ）〜（ｄ）及び第３図（ａ）〜（ｈ）は上記振動子
の製造工程別の部品状態を示す概略説明図である。
：音波振動子の平面図、断面図であり、第２図
（ａ）〜（ｄ）及び第３図（ａ）〜（ｈ）は上記振動子
の製造工程別の部品状態を示す概略説明図である。
第１図（ａ）、（ｂ）において、この多周波超音波搬動
子は、基本的構成として、同心円状に分断形成され、か
つ、各同心内部毎の厚みを段階的 １：
に変えて厚み方向の振動周波数を異にした複数の
：′・１圧電素子１Ａ〜１Ｄと、各圧電素子
１Ａ〜１Ｄの一面に形成され、各圧電素子１Ａ〜１Ｄの
前記振動周波数に応じて厚みが定められた複数の音響整
合層２Ａ〜２Ｄとを有し、前記各圧電素子１Ａ〜１Ｄを
同心円形に接着固定して構成している。そして、前記各
圧電素子１Ａ〜１Ｄの音響整合層形成面とは対向する面
にそれぞれ、電極５Ａ〜５Ｄを半日付は又はワイヤポン
ディングにより接着した後に、バッキング材４を積層す
るようにしている。また、各圧電素子１Ａ〜１Ｄの音響
整合層形成面の一部にはアース電極６が接続されるよう
になっている。このために、各音響整合層２Ａ〜２Ｄの
一部には切欠部３が設けられるようになっている。
子は、基本的構成として、同心円状に分断形成され、か
つ、各同心内部毎の厚みを段階的 １：
に変えて厚み方向の振動周波数を異にした複数の
：′・１圧電素子１Ａ〜１Ｄと、各圧電素子
１Ａ〜１Ｄの一面に形成され、各圧電素子１Ａ〜１Ｄの
前記振動周波数に応じて厚みが定められた複数の音響整
合層２Ａ〜２Ｄとを有し、前記各圧電素子１Ａ〜１Ｄを
同心円形に接着固定して構成している。そして、前記各
圧電素子１Ａ〜１Ｄの音響整合層形成面とは対向する面
にそれぞれ、電極５Ａ〜５Ｄを半日付は又はワイヤポン
ディングにより接着した後に、バッキング材４を積層す
るようにしている。また、各圧電素子１Ａ〜１Ｄの音響
整合層形成面の一部にはアース電極６が接続されるよう
になっている。このために、各音響整合層２Ａ〜２Ｄの
一部には切欠部３が設けられるようになっている。
次に、上記超音波振動子の製造工程を説明することによ
り、振動子の構造をより詳細に説明する。
り、振動子の構造をより詳細に説明する。
先ず、第２図（ａ）〜（ｄ）に示すようにリング状の圧
電素子１Ａ〜１Ｄを製作する。この圧電素子１Ａ〜１Ｄ
は第３図（ｅ）〜（ｈ）に示すように厚みが段階的に異
なっており、圧電素子１Ａが最大厚で圧電素子１Ｄが最
小厚となっている。
電素子１Ａ〜１Ｄを製作する。この圧電素子１Ａ〜１Ｄ
は第３図（ｅ）〜（ｈ）に示すように厚みが段階的に異
なっており、圧電素子１Ａが最大厚で圧電素子１Ｄが最
小厚となっている。
そして、これら各圧電素子１Ａ〜１Ｄの厚み方向の振動
周波数をＦ１〜Ｆ４とすれば、Ｆｌ＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆｌ
ｌ＋の関係となっている。尚、各圧電素子１Ａ〜１Ｄは
表面積がほぼ同一となるように各径か定められている。
周波数をＦ１〜Ｆ４とすれば、Ｆｌ＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆｌ
ｌ＋の関係となっている。尚、各圧電素子１Ａ〜１Ｄは
表面積がほぼ同一となるように各径か定められている。
これは、隣接する圧電素子間での出力信号に大きな差が
生ずると、超音波像として好ましくなく、その後の補正
も煩雑となるからである。これら各圧電素子１Ａ〜１Ｄ
の製作手順としては、異なる厚みの円板撮動子を切断し
て形成してもよいし、最大厚の円板１辰動子を切断した
後に所定厚となるように研磨するものでおってもよい。
生ずると、超音波像として好ましくなく、その後の補正
も煩雑となるからである。これら各圧電素子１Ａ〜１Ｄ
の製作手順としては、異なる厚みの円板撮動子を切断し
て形成してもよいし、最大厚の円板１辰動子を切断した
後に所定厚となるように研磨するものでおってもよい。
そして、このようにして形成された圧電素子１Ａ〜１Ｄ
は、表裏面に電極が塗布形成された後に分極処理される
ようになっている。
は、表裏面に電極が塗布形成された後に分極処理される
ようになっている。
次に、上記各圧電素子１Ａ〜１Ｄに対して、第３図（ａ
）〜（ｈ）に示すように音響整合層２Ａ〜２Ｄを形成す
る。音響整合層の形成方法としては塗布又は接着のいず
れであってもよい。尚、各音響整合層２Ａ〜２Ｄは、前
記各圧電素子１Ａ〜１Ｄのそれぞれの振動周波数に対し
て最適な音響特性を有するように、一般にはλ／４の厚
みで形成される。また、音響整合層の形成に際して、前
記アース電極６の引き出しを容易とするために、音響整
合層２Ａ〜２Ｄには切欠部３がそれぞれ股けられている
。この切欠部３は、圧電素子１Ａ〜１Ｄの一部をマスキ
ングすることで容易に形成できる。
）〜（ｈ）に示すように音響整合層２Ａ〜２Ｄを形成す
る。音響整合層の形成方法としては塗布又は接着のいず
れであってもよい。尚、各音響整合層２Ａ〜２Ｄは、前
記各圧電素子１Ａ〜１Ｄのそれぞれの振動周波数に対し
て最適な音響特性を有するように、一般にはλ／４の厚
みで形成される。また、音響整合層の形成に際して、前
記アース電極６の引き出しを容易とするために、音響整
合層２Ａ〜２Ｄには切欠部３がそれぞれ股けられている
。この切欠部３は、圧電素子１Ａ〜１Ｄの一部をマスキ
ングすることで容易に形成できる。
次に、音響整合１１２Ａ〜２Ｄが形成された前記圧電素
子１Ａ〜１Ｄの内外周面に接着剤を塗布し、各圧電素子
１Ａ〜１Ｄを冶只にセットして同心円形に接着固定する
。この際、例えば第１図（ｂ）に示すように音響整合層
２Ａ〜２Ｄの表面が面一となるように接着する。これは
、音響整合層２Ａ〜２Ｄの表面が被検体当接面側となる
ため、被検体に直接接触させて超音波の送受波を行う際
に便宜となる。
子１Ａ〜１Ｄの内外周面に接着剤を塗布し、各圧電素子
１Ａ〜１Ｄを冶只にセットして同心円形に接着固定する
。この際、例えば第１図（ｂ）に示すように音響整合層
２Ａ〜２Ｄの表面が面一となるように接着する。これは
、音響整合層２Ａ〜２Ｄの表面が被検体当接面側となる
ため、被検体に直接接触させて超音波の送受波を行う際
に便宜となる。
この俊、第１図Ｂ）＞に示すように電極５Ａ〜５Ｄとア
ース電極６を接続し、最後に圧電素子１Ａ〜１Ｄの音響
整合層形成面とは対向する面にバックキング材４を注入
して形成する。
ース電極６を接続し、最後に圧電素子１Ａ〜１Ｄの音響
整合層形成面とは対向する面にバックキング材４を注入
して形成する。
このような、超音波振動子にあっては、各圧電素子１Ａ
〜１Ｄの振動周波数が異なるたるめ、被検体の深部につ
いての超音波像を得る時には外側の圧電素子を用いて低
周波数にて振動子を励振し、一方、浅部の超音波像を得
るときは内側の圧電素子を用いて高周波数にて振動子を
励振することができ、深度に拘わらず良好な超音波像を
得ることができる。尚、超音波の性質上、超音波プロー
ブより近距離においては焦点音場が支配的であるのに対
して、逆に遠距離においては拡散音場が支配的となるこ
とが多い。それ故、超音波像の方位分解能に注目した場
合、被検体の浅い部位（近距離）の超音波像を得るとき
には口径の小さなプローブを用いるのが有利となり、本
実施例のように振動子の中央部に薄手の圧電素子を配置
するのが好ましい。一方、被検体の深い部位（遠距離）
の超音波像を得るときには口径の大きなプローブを用い
るのが有利であり、振動子の外側部に厚手の圧電素子を
配置するのが好ましい。
〜１Ｄの振動周波数が異なるたるめ、被検体の深部につ
いての超音波像を得る時には外側の圧電素子を用いて低
周波数にて振動子を励振し、一方、浅部の超音波像を得
るときは内側の圧電素子を用いて高周波数にて振動子を
励振することができ、深度に拘わらず良好な超音波像を
得ることができる。尚、超音波の性質上、超音波プロー
ブより近距離においては焦点音場が支配的であるのに対
して、逆に遠距離においては拡散音場が支配的となるこ
とが多い。それ故、超音波像の方位分解能に注目した場
合、被検体の浅い部位（近距離）の超音波像を得るとき
には口径の小さなプローブを用いるのが有利となり、本
実施例のように振動子の中央部に薄手の圧電素子を配置
するのが好ましい。一方、被検体の深い部位（遠距離）
の超音波像を得るときには口径の大きなプローブを用い
るのが有利であり、振動子の外側部に厚手の圧電素子を
配置するのが好ましい。
また、この超音波振動子にあっては圧電素子１Ａ〜１Ｄ
の厚さを段階的に変化させているため、従来のように厚
さを連続的に変化させたものと比較して音響整合層の形
成も容易となり、かつ、振動モードも複雑とならずに実
用的な超音波振動子を構成することができる。
の厚さを段階的に変化させているため、従来のように厚
さを連続的に変化させたものと比較して音響整合層の形
成も容易となり、かつ、振動モードも複雑とならずに実
用的な超音波振動子を構成することができる。
また、超音波振動子の基本的構成として予め同心円状に
圧電素子１Ａ〜１Ｄを分断形成し、この各圧電素子１Ａ
〜１Ｄの厚さに応じた音響整合層２Ａ〜２Ｄを個別的に
形成した後に同心円形に接着して構成するようにしてい
るため、圧電素子を一体的に構成するものに比べて特に
音響整合層の形成等が容易となり、製造コストの低減を
図ることができる。
圧電素子１Ａ〜１Ｄを分断形成し、この各圧電素子１Ａ
〜１Ｄの厚さに応じた音響整合層２Ａ〜２Ｄを個別的に
形成した後に同心円形に接着して構成するようにしてい
るため、圧電素子を一体的に構成するものに比べて特に
音響整合層の形成等が容易となり、製造コストの低減を
図ることができる。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例
えば、上記実施例では音響整合層２八〜２Ｄの表面を面
一となるように構成したが、第４図（ａ）、（ｂ）に示
すように各圧電素子１Ａ〜１Ｄの音響整合層形成面とは
対向する面を面一とし、音響整合層２Ａ〜２Ｄの表面が
段状となるものでおっても構わない。この場合、段状の
音響整合Ｈ２八〜２Ｄと被検体との間に水等の音響媒体
を介在配置して超音波の送受波を行うようにすればよい
。例えば、氷袋あるいはプラスチック容器内に音響媒体
を収納して介在配置すれば良い。
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例
えば、上記実施例では音響整合層２八〜２Ｄの表面を面
一となるように構成したが、第４図（ａ）、（ｂ）に示
すように各圧電素子１Ａ〜１Ｄの音響整合層形成面とは
対向する面を面一とし、音響整合層２Ａ〜２Ｄの表面が
段状となるものでおっても構わない。この場合、段状の
音響整合Ｈ２八〜２Ｄと被検体との間に水等の音響媒体
を介在配置して超音波の送受波を行うようにすればよい
。例えば、氷袋あるいはプラスチック容器内に音響媒体
を収納して介在配置すれば良い。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば多周波の超音波の
送受波が可能であって被検体の関心部位の深度に拘わら
ず良好な超音波像を得ることができ、しかも、製造が容
易であって振動モードも複雑化することのない実用性の
高い超音波振動子を提供することができる。
送受波が可能であって被検体の関心部位の深度に拘わら
ず良好な超音波像を得ることができ、しかも、製造が容
易であって振動モードも複雑化することのない実用性の
高い超音波振動子を提供することができる。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明に係る超音波振動子の平
面図、Ａ−Ａ断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ
分断されたリング状の圧電素子を示ず概略説明図、第３
図（ａ）〜（ｄ）は音響整合層形成後の圧電素子の平面
図、第３図（ｅ）〜（ｈ）はそれぞれ第３図（ａ）〜（
ｄ）に示す圧電素子の正面図、第４図（ａ）、（ｂ）は
超音波振動子の変形例を示す平面図、Ａ−Ａ断面図、第
５図（ａ）、（ｂ）は従来の凹面振動子の平面図、正面
図、第５図（Ｃ）、（ｄ）は従来のリング型振動子の平
面図、正面図である。 １Ａ〜１Ｄ・・・圧電素子、 ２Ａ〜２Ｄ・・・音響整合層。 代理人 弁理士 則 近 憲 信局 大 胡
典 夫 第１図 （ｂ） 第 ２ 図 （０） （ｂ） （Ｃ） （
ｄ）第３図 Ｄ 第５図 （Ｃ）
面図、Ａ−Ａ断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ
分断されたリング状の圧電素子を示ず概略説明図、第３
図（ａ）〜（ｄ）は音響整合層形成後の圧電素子の平面
図、第３図（ｅ）〜（ｈ）はそれぞれ第３図（ａ）〜（
ｄ）に示す圧電素子の正面図、第４図（ａ）、（ｂ）は
超音波振動子の変形例を示す平面図、Ａ−Ａ断面図、第
５図（ａ）、（ｂ）は従来の凹面振動子の平面図、正面
図、第５図（Ｃ）、（ｄ）は従来のリング型振動子の平
面図、正面図である。 １Ａ〜１Ｄ・・・圧電素子、 ２Ａ〜２Ｄ・・・音響整合層。 代理人 弁理士 則 近 憲 信局 大 胡
典 夫 第１図 （ｂ） 第 ２ 図 （０） （ｂ） （Ｃ） （
ｄ）第３図 Ｄ 第５図 （Ｃ）
Claims (3)
- （１）同心円状に分断形成され、かつ、各同心円状部毎
の厚みを段階的に変えて厚み方向の振動周波数を異にし
た複数の圧電素子と、各圧電素子の一面に形成され、各
圧電素子の前記振動周波数に応じて厚みが定められた複
数の音響整合層とを有し、前記各圧電素子を同心円形に
接着固定して構成したことを特徴とする超音波振動子。 - （２）被検体当接面側である各音響整合層の表面を面一
としたものである特許請求の範囲第１項に記載の超音波
振動子。 - （３）各圧電素子の音響整合層形成面と対向する面を面
一とし、被検体当接面側である音響整合層の表面が段状
に形成されたものである特許請求の範囲第１項に記載の
超音波振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18410085A JPS6245300A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 超音波振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18410085A JPS6245300A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 超音波振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6245300A true JPS6245300A (ja) | 1987-02-27 |
Family
ID=16147392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18410085A Pending JPS6245300A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 超音波振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6245300A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002039823A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガス計測装置 |
| KR100736894B1 (ko) * | 2006-03-27 | 2007-07-10 | 송기무 | 다채널 진동판이 구비된 전기-음향 변환장치 및 이를이용한 보청기 |
| WO2007086749A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Terarecon Inc. | A wide aperture array design with constrained outer probe dimension |
-
1985
- 1985-08-23 JP JP18410085A patent/JPS6245300A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002039823A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガス計測装置 |
| WO2007086749A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Terarecon Inc. | A wide aperture array design with constrained outer probe dimension |
| KR100736894B1 (ko) * | 2006-03-27 | 2007-07-10 | 송기무 | 다채널 진동판이 구비된 전기-음향 변환장치 및 이를이용한 보청기 |
| WO2007111405A1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-04 | Ci-Moo Song | Electroacoustic transducer having multi-channel diaphragm and hearing aid using the same |
| US8224016B2 (en) | 2006-03-27 | 2012-07-17 | Song Ci-Moo | Electroacoustic transducer having multi-channel diaphragm and hearing aid using the same |
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