JPS63160499A - 超音波探触子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は超音波診断装置等に使用される超音波の送受信
のための超音波探触子に係り、特に２次元配列振動子を
備えた超音波探触子に関する。

（従来の技術） 超音波診断装置は超音波によって被検体内を走査し、そ
の反射波を検出して断層像を得るものであり、リアルタ
イム性と、無侵襲に診断ができるという特長から、急速
に旨及している。走査は超音波探触子を機械的に動かす
ことにより行なう機械走査と、配列振動子を用、いて電
子的な切換えおよび遅延時間の制御により行なう電子走
査とがあるが、走査の高速化と分解能向上のために電子
走査が主流となっている。電子走査の方式としては、大
きくわけてリニア電子走査とセクタ電子走査とがある。

電子走査において走査方向（方位方向）の高分解能化を
図る技術としては、受信時に被検体内の深さに対応した
時間に応じて超音波ビームの集束点を順次切換える受信
ダイナミックフォーカス法や、集束点を変えて送受信を
繰返し行ない、集束点付近の画像をつなぎ合せる多段フ
ォーカス法等がある。また、深さ方向についても超音波
振動子のマツチング層を多層化することにより広帯域化
が図られ、分解能の向上が達成されている。

しかしながら、走査面と垂直の方向、すなわちスライス
方向については、音響レンズによって一点に集束する方
法がとられており、集束点の前後では超音波ビームの幅
が広くなってしまうという問題がある。スライス方向に
は超音波ビームの幅で積分された形で画像が得られるた
め、音響レンズの集束点近傍では良好な画像が得られる
が、超音波ビームの幅が広くなる集束点の前後では像が
ぼけてしまい、細い血管等の微小構造が鮮明に描出され
ないという結果となる。

このような欠点を改善するために、２次元配列振動子を
用い、走査方向に加えてスライス方向にも受信ダイナミ
ックフォーカスや多段フォーカスを適用することにより
、走査方向と同様に分解能を向上させる試みがなされて
いる。ところが、このような２次元配列振動子を単純に
構成すると、振動子の総数が非常に多くなってしまう。

すなわち、一般に配列振動子においては本来の厚み方向
以外の不要振動モードが発生し、この不要振動モードは
振動子のカッティングの幅が厚みに近付くと除去できな
くなる。従来の１次元の配列振動子では、この不要振動
モードを抑えるために、振動子を十分細かくカッティン
グし、電気的には外部で共通に接続する方法がとられて
いる。

これと同様の手法を２次元配列振動子に適用すると振動
子をスライス方向にも細かくカッティングする必要があ
り、振動子の分割数が膨大なものとなる。この結果、探
触子の製造が困難となって歩留りを低下させるばかりで
なく、振動子と電子回路とを接続する引出し線の接続作
業にも大きな労力を要する。従って、探触子が高価なも
のとなってしまうという問題がある。

一方、２次元配列振動子を構成する場合に、圧電体板の
カッティングは行なわず、個別電極のみを振動子毎に分
割すれば上述した問題は解決すると考えられるが、カッ
ティングされていない圧電体板を介して振動子間でクロ
ストークが発生し、Ｓ／Ｎの低下を招く。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来２次元配列振動子を有する超音波探触子
では、振動子を細分割して不要振動モードを抑圧しよう
とすると、振動子の総数が非常に多くなって実現性に乏
しく、また個別電極のみで振動子を分離すると、クロス
トーク特性が悪化するという問題があった。

本発明はこのような問題を解決し、振動子数を極力少な
くしながら、不要振動モードが抑圧され、しかもクロス
トーク特性の良好な２次元配列振動子を備えた超音波探
触子を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は圧電体板の厚さ方向の一方の面に共通電極を形
成し、他方の面に個別電極を形成した反数の振動子を直
交する第１および第２の方向に沿って配列してなる２次
元配列振動子を備えた超音波探触子において、個別電極
は第１および第２の方向に振動子毎に分割され、圧電体
板は第１、第２の方向またはこれらと斜交する第３の方
向に分割されていることを特徴とする。

（作用） 本発明に係る超音波探触子においては、２次元配列振動
子の個別電極のみが振動子毎に分割され、圧電体板は一
方向にのみ分割されているため、圧電体板の分割数を十
分多くすることで、不要振動モードが抑圧されると同時
に、振動子数は比較的少なく抑えられ、それだけ製造が
容易となる。

また、圧電体板が一方向ではあるが分割された構成とな
っていることにより、少なくともカッティング方向と直
交する方向で隣接する振動子間ではクロストークが十分
に小さくなるため、２次元配列振動子全体としてのクロ
ストーク特性は圧電体板を全くカッティングしない場合
に比べて向上する。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る超音波探触子における
２次元配列振動子の部分を示す図である。同図において
、圧電体板１は例えばＰＺＴからなり、矩形状に形成さ
れている。この圧電体板１の一方の面に共通電極２が形
成され、他方の面に個別電極３が形成されている。

ここで、個別電極３は走査方向Ｘおよびスライス方向ｙ
に分割されることによって、振動子毎に分割されている
。これに対し、圧電体板１は太い実線で示すように個別
電極３とともにスライス方向ｙに沿ってカッティングさ
れ、走査方向Ｘにおいてのみ振動子毎に分割されている
。

このような２次元配列振動子を製造する場合には、まず
圧電体板１の一方の面に共通電極２を印刷または蒸着あ
るいはスパッタリングにより形成し、他方の面にスライ
ス方向ｙに所定の幅で分割された帯状の電極を印刷によ
り選択形成するか、蒸着またはスパッタリングにより全
面に形成した後、フォトリングラフィにより帯状にパタ
ーン形成する。次に、帯状電極および圧電体板１をスラ
イス方向ｙに沿ってカッティングし、走査方向Ｘに一定
の間隔で分割することにより、第１図に示す２次元配列
振動子が得られる。

こうして得られた２次元配列振動子の例えば個別電極３
が形成された側の面にバッキング材が接着され、反対側
の面、例えば共通電極２が形成された側の面に音響マツ
チング層が被覆される。音響マツチング層は単層または
多層構造からなり、圧電体と被検体（生体）との音響的
なインピーダンス整合がとれるように、その音速、厚み
、音響インピーダンス等のパラメータが５！ｌ整される
。

このように構成された超音波探触子では、２次元配列振
動子のスライス方向ｙのカッティングを走査方向Ｘにお
いて厚さに比べて十分少さな間隔で行なうことにより、
不要振動モードが抑圧される。また、スライス方向ｙに
おいては個別電極３は分割されているが、圧電体板１は
分割されていないため、スライス方向ｙにおける個別電
極３の分割数が少なくとも、不要振動モードを増加させ
ることはない。従って、不要振動モードが良好に抑圧さ
れながらも、走査方向Ｘおよびスライス方向ｙの両方向
にカッティングを行なった場合に比べ個別電極３の分割
数、すなわち２次元配列振動子を構成する振動子の総数
を減少させることができる。これにより製造が容易とな
り、歩留りも高くなるので、２次元配列振動子を備えた
超音波探触子を低価格で実現することができる。

また、この実施例においては圧電体板１がスライス方向
ｙに沿うカッティングにより走査方向Ｘにおいて振動子
毎に分割されているため、走査方向Ｘでの振動子間のク
ロストークが小さくなる。

従って、圧電体板をカッティングせずに個別電極のみを
振動子毎に分割した場合と比較して、２次元配列振動子
全体としてのクロストーク特性が向上する。

さらに、第１図の実施例の場合、スライス方向ｙにおけ
る振動子の分割数が少ないが、スライス方向ｙについて
は走査方向Ｘのようにリニアアレイ走査を行なう必要が
なく、超音波ビームの電子集束のみを行なえばよいので
、振動子の分割数が少なくとも問題はない。

次に、第２図〜第４図を参照して本発明の他の実施例を
説明する。第２図に示す実施例においては、個別電極３
は同様に走査方向Ｘおよびスライス方向ｙに分割されて
いるが、圧電体板１は第１図の場合と逆に太い実線で示
すように個別電極３とともに走査方向Ｘに沿ってカッテ
ィングされ、スライス方向ｙにおいてのみ振動子毎に分
割されている。この実施例においても、第１図の実施例
と同様の効果が得られることは明らかである。

第３図に示す実施例は圧電体板ｌを円盤状とした点用外
は、基本的に第１図の実施例と同じである。

第４図の実施例は太い実線で示すようにカッティングの
方向、すなわち圧電体板１の分割方向を走査方向Ｘおよ
びスライス方向ｙに斜交する方向（第３の方向）とした
ものである。この実施例によると、先の実施例と基本的
に同様の効果がｊりられるが、特にクロストーク特性に
関しては、走査方向Ｘおよびスライス方向ｙの両方向に
おいて十分にクロストークが減少するという利点がある
。

すなわち、このように走査方向Ｘおよびスライス方向ｙ
において斜めの方向にカッティングを行なうと、個別電
極３の図で斜線を施した領域に引出し線を接続して、圧
電体板１の斜線で示す領域直下の部分のみを有効に使用
することにより、各振動子は圧電体板１内においても斜
線で示す領域以外の部分を介してｘ、７両方向で音響的
に分離されることになり、クロストークは非常に小さく
抑えられる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば圧電体板１をカッティングする際、図のように厚
み方向全体についてカッティングせず、適当な深さまで
カッティングする、いわゆる半カッティングを行なって
もよい。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、２次元配列振動子の個別電極を第１お
よび第２の方向、つまり走査方向およびスライス方向に
おいて振動子毎に分割し、圧電体板は第１、第２の方向
またはこれらと斜交する第３の方向にのいずれか一方向
に分割することにより、不要振動モードが抑圧され、し
かも振動子の総数が少ないため製造が容易であり、さら
にクロストーク特性も良好な超音波探触子を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はそれぞれ本発明の実施例に係る超音波
探触子における２次元配列振動子の構成を示す図である
。 １・・・圧電体板、２・・・共通電極、３・・・個別電
極。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電体板の厚さ方向の一方の面に共通電極を形成
   し、他方の面に個別電極を形成した複数の振動子を直交
   する第１および第２の方向に沿って配列してなる２次元
   配列振動子を備えた超音波探触子において、前記個別電
   極は第１および第２の方向に振動子毎に分割され、圧電
   体板は第１、第２の方向またはこれらと斜交する第３の
   方向に分割されていることを特徴とする超音波探触子。
2. （２）第１の方向は電子走査の走査方向であり、第２の
   方向はスライス方向であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の超音波探触子。