JPH0241144A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPH0241144A JPH0241144A JP63190290A JP19029088A JPH0241144A JP H0241144 A JPH0241144 A JP H0241144A JP 63190290 A JP63190290 A JP 63190290A JP 19029088 A JP19029088 A JP 19029088A JP H0241144 A JPH0241144 A JP H0241144A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric body
- axis direction
- short axis
- polarization
- ultrasonic probe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of 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】
〔概 要〕
配列振動子により超音波ビームを制御する超音波探触子
に関し、 短軸方向における配列振動子の圧電体の端部に行くに従
って分極を小さくなどして当該端部の放射を小さくし、
超音波ビームの短軸方向の放射特性を改善することを目
的とし、 配列振動子の配列方向と直交する方向（以下、短軸方向
という）における当該配列振動子の振幅重み付けを行う
手段として、各配列振動子の圧電体の分極を短軸方向に
おいて中央部から端部に行くに従って小さくするように
構成、各配列振動子の圧電体の表面と電極との間の距離
を短軸方向において中央部から端部に行くに従って大き
くするように構成、更に各配列振動子の短軸方向におい
て当該各配列振動子の圧電体を方向の異なる２方向に切
断して中央部から端部に行くに従って幅が小さくなるよ
うに構成する。また、上記各配列振動子の圧電体の短軸
方向の中央部と端部との間を複数個に分割し、開口値を
変えて制御し得るように構成する。
に関し、 短軸方向における配列振動子の圧電体の端部に行くに従
って分極を小さくなどして当該端部の放射を小さくし、
超音波ビームの短軸方向の放射特性を改善することを目
的とし、 配列振動子の配列方向と直交する方向（以下、短軸方向
という）における当該配列振動子の振幅重み付けを行う
手段として、各配列振動子の圧電体の分極を短軸方向に
おいて中央部から端部に行くに従って小さくするように
構成、各配列振動子の圧電体の表面と電極との間の距離
を短軸方向において中央部から端部に行くに従って大き
くするように構成、更に各配列振動子の短軸方向におい
て当該各配列振動子の圧電体を方向の異なる２方向に切
断して中央部から端部に行くに従って幅が小さくなるよ
うに構成する。また、上記各配列振動子の圧電体の短軸
方向の中央部と端部との間を複数個に分割し、開口値を
変えて制御し得るように構成する。
〔産業上の利用分野）
本発明は、配列振動子により超音波ビームを制御する超
音波探触子に関するものである。特に、高画質の超音波
診断装置を実現するために、短軸方向の超音波ビームの
改善に関するものである。
音波探触子に関するものである。特に、高画質の超音波
診断装置を実現するために、短軸方向の超音波ビームの
改善に関するものである。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕従来、超
音波診断装置における配列振動子の配列方向と直交する
方向に対する超音波探触子ビームの方向特性の改善とし
て、特開昭６１−７６９４９号に記載する技術がある。
音波診断装置における配列振動子の配列方向と直交する
方向に対する超音波探触子ビームの方向特性の改善とし
て、特開昭６１−７６９４９号に記載する技術がある。
これは第７図（イ）に示すように、圧電体２１上に形成
する電極２２の両端部分の面積を図示のように小さくし
たり、あるいは同図（ロ）に示すように、圧電体２１の
両端部分に行くに従って厚くなる吸音材２３を設けたり
するものである。しかし、前者の場合、電極２２のパタ
ーンの幅を配列された各振動子の幅である約０．５ｍｍ
以下に形成する必要があるが、従来の銀焼き付は電極を
上記の形状に形成することは困難であるという問題があ
った。また、後者の場合、圧電体２１から放射される超
音波が吸収材２３と人体との間で反射されないように人
体の音響インピーダンス値と等しい吸音材２３を選ぶ必
要がある。この条件に適合する吸音材２３としては、シ
リコン樹脂に酸化チタン等の金属酸化物を混合したもの
などがあるが、この材料は音速が人体よりも小さいため
に、圧電体２１面上で中央部を薄く、端部を厚く形成す
ると超音波を拡散するレンズの効果が生じてしまい不都
合が発生するという問題があった。
する電極２２の両端部分の面積を図示のように小さくし
たり、あるいは同図（ロ）に示すように、圧電体２１の
両端部分に行くに従って厚くなる吸音材２３を設けたり
するものである。しかし、前者の場合、電極２２のパタ
ーンの幅を配列された各振動子の幅である約０．５ｍｍ
以下に形成する必要があるが、従来の銀焼き付は電極を
上記の形状に形成することは困難であるという問題があ
った。また、後者の場合、圧電体２１から放射される超
音波が吸収材２３と人体との間で反射されないように人
体の音響インピーダンス値と等しい吸音材２３を選ぶ必
要がある。この条件に適合する吸音材２３としては、シ
リコン樹脂に酸化チタン等の金属酸化物を混合したもの
などがあるが、この材料は音速が人体よりも小さいため
に、圧電体２１面上で中央部を薄く、端部を厚く形成す
ると超音波を拡散するレンズの効果が生じてしまい不都
合が発生するという問題があった。
本発明は、短軸方向における配列振動子の圧電体の端部
に行くに従って分極を小さ（などして当該端部の放射を
小さくし、超音波ビームの短軸方向の放射特性を改善す
ることを目的としている。
に行くに従って分極を小さ（などして当該端部の放射を
小さくし、超音波ビームの短軸方向の放射特性を改善す
ることを目的としている。
第１図ないし第４図を参照して課題を解決する手段を説
明する。
明する。
第１図において、圧電体１は、高周波電界を印加して超
音波を放射、および超音波を受信して高周波信号に変換
するものである。
音波を放射、および超音波を受信して高周波信号に変換
するものである。
電極２は、圧電体ｌに高周波電界を印加、および超音波
を受信して圧電体ｌに発生した高周波信号を取り出すた
めのものである。
を受信して圧電体ｌに発生した高周波信号を取り出すた
めのものである。
第２図において、誘電体（あるいは抵抗体）１１は、圧
電体１の表面と、電極２との間の距離を、端部に行くに
従って大きくするためのものである。
電体１の表面と、電極２との間の距離を、端部に行くに
従って大きくするためのものである。
第３図および第４図において、分割溝４は、圧電体１な
どを短軸方向について異なる２方向に切断した溝である
。
どを短軸方向について異なる２方向に切断した溝である
。
本発明は、第１図に示すように、圧電体１の短軸方向の
端部に行くに従って分極を小さくするようにしている。
端部に行くに従って分極を小さくするようにしている。
また、第２図に示すように、圧電体１の短軸方向の端部
に行くに従って圧電体１と電極２との間に挿入した誘電
体（あるいは抵抗体）１１の厚さを大きくして両者の間
の距離を大きくするようにしている。更に、第３図およ
び第４図に示すように、圧電体１を短軸方向に対して異
なる２つの方向に切断して、端部に行くに従って幅が狭
くなるようにしている。
に行くに従って圧電体１と電極２との間に挿入した誘電
体（あるいは抵抗体）１１の厚さを大きくして両者の間
の距離を大きくするようにしている。更に、第３図およ
び第４図に示すように、圧電体１を短軸方向に対して異
なる２つの方向に切断して、端部に行くに従って幅が狭
くなるようにしている。
従って、各配列振動子を構成する圧電体１の短軸方向の
端部に行くに従って、分極を小さく、圧電体１と電極２
との間の距離を大きく、あるいは圧電体１の面積を小さ
くすることにより、短軸方向における超音波の放射特性
を改善することが可能となる。これにより、良質な高分
解能の超音波画像を得ることができる。
端部に行くに従って、分極を小さく、圧電体１と電極２
との間の距離を大きく、あるいは圧電体１の面積を小さ
くすることにより、短軸方向における超音波の放射特性
を改善することが可能となる。これにより、良質な高分
解能の超音波画像を得ることができる。
次に第１図から第６図を用いて本発明の実施例の構成お
よび製造方法などを説明する。
よび製造方法などを説明する。
第１図は、振動子を構成する圧電体１の短軸方向の端部
に行くに従って、分極を小さくした実施例構成を示す。
に行くに従って、分極を小さくした実施例構成を示す。
第１図において、振動子による電気音響変換は、−船釣
にセラミンクの焼結体に電界を加えて分極を施した圧電
体１を用いている。−様に分極された圧電体の両端の部
分を温度制御可能な溶接器などを用いて圧電体１のキ二
−リ点以上に加熱することにより、端の部分の分極を小
さくすることができる。この結果として、第１図（ロ）
に示すように、圧電体ｌの電気音響変換効率を表す結合
係数について、中央部を大きく、端部を小さくして短軸
方向の重みを与えることができる。第１図（ロ）は、こ
のようにして製作した振動子の結合係数の分布の実測値
を示す。尚、以上は圧電体１を分極した後に分極を小さ
くする方法を述べたが、分極の際に加える電界を中央部
を大きく、端部を小さくすることにより、振動子の電気
音響変換効率を第１図（ロ）に示すようにしてもよい。
にセラミンクの焼結体に電界を加えて分極を施した圧電
体１を用いている。−様に分極された圧電体の両端の部
分を温度制御可能な溶接器などを用いて圧電体１のキ二
−リ点以上に加熱することにより、端の部分の分極を小
さくすることができる。この結果として、第１図（ロ）
に示すように、圧電体ｌの電気音響変換効率を表す結合
係数について、中央部を大きく、端部を小さくして短軸
方向の重みを与えることができる。第１図（ロ）は、こ
のようにして製作した振動子の結合係数の分布の実測値
を示す。尚、以上は圧電体１を分極した後に分極を小さ
くする方法を述べたが、分極の際に加える電界を中央部
を大きく、端部を小さくすることにより、振動子の電気
音響変換効率を第１図（ロ）に示すようにしてもよい。
第２図は、振動子を構成する圧電体１の短軸方向の端部
に行くに従って、誘電体（あるいは抵抗体）１１の厚さ
を大きくした実施例構成を示す。
に行くに従って、誘電体（あるいは抵抗体）１１の厚さ
を大きくした実施例構成を示す。
第２図において、圧電体１の表面と電極２との間にエポ
キシ樹脂等の誘電体１１を設け、その厚みを端部に行く
に従って厚くすることにより、当該端部の圧電体ｌに加
わる電界を小さくして短軸方向の重みを与える。圧電体
１の比誘電率は約８００程度であり、エポキシ樹脂を用
いて作成した誘電体１１の比誘電率は約４であるので、
例えばエポキシ樹脂による誘電体１１の厚みを圧電体１
の２００分の１きすれば、圧電体に加わる電界は２分の
１となり、放射される超音波の強さが小さくなる。尚、
以上において例としてエポキシ樹脂を示したが、誘電率
を有する物質であれば良い。
キシ樹脂等の誘電体１１を設け、その厚みを端部に行く
に従って厚くすることにより、当該端部の圧電体ｌに加
わる電界を小さくして短軸方向の重みを与える。圧電体
１の比誘電率は約８００程度であり、エポキシ樹脂を用
いて作成した誘電体１１の比誘電率は約４であるので、
例えばエポキシ樹脂による誘電体１１の厚みを圧電体１
の２００分の１きすれば、圧電体に加わる電界は２分の
１となり、放射される超音波の強さが小さくなる。尚、
以上において例としてエポキシ樹脂を示したが、誘電率
を有する物質であれば良い。
また抵抗体を使用して圧電体１に印加される電圧を低下
させるようにしてもよい。
させるようにしてもよい。
第３図は、振動子を構成する圧電体１の短軸方向の端部
に行くに従って、圧電体１の面積を小さくした実施例構
成を示す。第３図（イ）は斜視図を示し、第３図（ロ）
は右側面の断面図を示す。
に行くに従って、圧電体１の面積を小さくした実施例構
成を示す。第３図（イ）は斜視図を示し、第３図（ロ）
は右側面の断面図を示す。
第３図において、まず圧電体１の一方の面にフレキシブ
ルプリント板（以下ＦＰＣという）６上に配置された信
号取出パターン７を半田付けにより図示のように接合し
、このＦＰＣ６と共に背面支持体５を形成する。次に、
圧電体１のＦＰＣ６が接合されている反対側の面に金属
′１ｔｉａを半田付けにより接合する。更に金属箔８を
取付けた圧電体１の上に１／４波長厚整合Ｎ３を形成す
る。その後、１／４波長波長厚層３、金属箔８および圧
電体１を一緒にグイシングツ−を用いて図示のように、
方向の異なる２方向に切断して、所定数にアレイ分割を
行い、探触子を完成する。これにより、第３図（イ）図
示のように、短軸方向に行くに従って、圧電体１から超
音波信号が放射される面積が小さくなるように作成され
る。尚、分割溝４は上記異なる２方向の切断によってで
きた切削溝である。
ルプリント板（以下ＦＰＣという）６上に配置された信
号取出パターン７を半田付けにより図示のように接合し
、このＦＰＣ６と共に背面支持体５を形成する。次に、
圧電体１のＦＰＣ６が接合されている反対側の面に金属
′１ｔｉａを半田付けにより接合する。更に金属箔８を
取付けた圧電体１の上に１／４波長厚整合Ｎ３を形成す
る。その後、１／４波長波長厚層３、金属箔８および圧
電体１を一緒にグイシングツ−を用いて図示のように、
方向の異なる２方向に切断して、所定数にアレイ分割を
行い、探触子を完成する。これにより、第３図（イ）図
示のように、短軸方向に行くに従って、圧電体１から超
音波信号が放射される面積が小さくなるように作成され
る。尚、分割溝４は上記異なる２方向の切断によってで
きた切削溝である。
第４図は、振動子を構成する圧電体１の短軸方向の端部
に行くに従って、圧電体１の面積を小さくした実施例構
成を示す。第４図（イ）は斜視図を示し、第４図（ロ）
は右側面の断面図を示す。
に行くに従って、圧電体１の面積を小さくした実施例構
成を示す。第４図（イ）は斜視図を示し、第４図（ロ）
は右側面の断面図を示す。
この第４図は、第３図の圧電体１、金属箔８および１／
４波長波長厚層３を一体に切断する代わりに、圧電体１
を切断した後、この上に金属箔８および１／４波長厚整
合Ｎ３を接合したものである。
４波長波長厚層３を一体に切断する代わりに、圧電体１
を切断した後、この上に金属箔８および１／４波長厚整
合Ｎ３を接合したものである。
第４図において、まず圧電体１の一方の面にＦＰＣ６上
に配置された信号取出パターン７を半田付けにより図示
のように接合し、このＦＰＣ６と共に背面支持体５を形
成する。次に、圧電体１をダイシングソーにより方向の
異なる２方向に切断することにより、所定数にアレイ分
割を行う。分割溝４は上記異なる２方向の切断によって
できた切削溝である。その後、圧電体ｌのＦＰＣ６が接
合されている反対側の所定位置に金属箔を半田付けによ
り接合すると共に共通アース電極８−１を半田づけして
図示のように外部に取り出し、更にこの上に１／４波長
波長厚層３を形成することにより、探触子を完成する。
に配置された信号取出パターン７を半田付けにより図示
のように接合し、このＦＰＣ６と共に背面支持体５を形
成する。次に、圧電体１をダイシングソーにより方向の
異なる２方向に切断することにより、所定数にアレイ分
割を行う。分割溝４は上記異なる２方向の切断によって
できた切削溝である。その後、圧電体ｌのＦＰＣ６が接
合されている反対側の所定位置に金属箔を半田付けによ
り接合すると共に共通アース電極８−１を半田づけして
図示のように外部に取り出し、更にこの上に１／４波長
波長厚層３を形成することにより、探触子を完成する。
第５図（イ）は、第３図あるいは第４図で形成した１素
子分の圧電体ｌの形状を示す。この圧電体１に対して、
更に第５図（ロ）に示すようにサブダイス溝９を設け、
所望の振動モードを得られるように、圧電体１のｗ／を
比を下げるようにする。
子分の圧電体ｌの形状を示す。この圧電体１に対して、
更に第５図（ロ）に示すようにサブダイス溝９を設け、
所望の振動モードを得られるように、圧電体１のｗ／を
比を下げるようにする。
第６図は、短軸方向に圧電体１を３分割した例を示す。
第６図（イ）は第３図圧電体１を３分割した断面図を示
し、第６図（ロ）は第４図圧電体１を３分割した断面図
を示す。図示のように、中央部分と、端部との間を３分
割することにより、短軸方向の開口値を任意に選択する
ことが可能となる。尚、分割数は、３分割に限られるこ
となく、例えば中央部と、端部との間を複数個に分割し
、中央部を中心に任意の分割部分を外部で電気的に接続
して任意の開口値を得るようにする０図示短軸方向に３
分割した例は、圧電体１の一方の面に信号取出パターン
７ａ、７ｂ、７ｂ’ を持つＦＰＣ６ａ、６ｂ、６ｂ’
を半田付けにより接合した後、圧電体１をグイシング
ツ−により短軸方向に３分割し、ＦＰＣ６ａ、６ｂ、６
ｂ’ と共に圧電体１の背面に背面支持体５を形成した
後、上記同様の製作工程を辿ることにより探触子を完成
する。
し、第６図（ロ）は第４図圧電体１を３分割した断面図
を示す。図示のように、中央部分と、端部との間を３分
割することにより、短軸方向の開口値を任意に選択する
ことが可能となる。尚、分割数は、３分割に限られるこ
となく、例えば中央部と、端部との間を複数個に分割し
、中央部を中心に任意の分割部分を外部で電気的に接続
して任意の開口値を得るようにする０図示短軸方向に３
分割した例は、圧電体１の一方の面に信号取出パターン
７ａ、７ｂ、７ｂ’ を持つＦＰＣ６ａ、６ｂ、６ｂ’
を半田付けにより接合した後、圧電体１をグイシング
ツ−により短軸方向に３分割し、ＦＰＣ６ａ、６ｂ、６
ｂ’ と共に圧電体１の背面に背面支持体５を形成した
後、上記同様の製作工程を辿ることにより探触子を完成
する。
以上説明したように、本発明によれば、各配列振動子を
構成する圧電体１の短軸方向の端部に行くに従って、分
極を小さく、圧電体１と電極２との距離を大きく、ある
いは圧電体１の面積を小さく、更に短軸方向に圧電体１
を複数個に分割する構成を採用しているため、短軸方向
における超音波の放射特性を改善することができる。こ
れにより、良質な高分解能の超音波画像を得ることがで
き、臨床上極めて有効となる。
構成する圧電体１の短軸方向の端部に行くに従って、分
極を小さく、圧電体１と電極２との距離を大きく、ある
いは圧電体１の面積を小さく、更に短軸方向に圧電体１
を複数個に分割する構成を採用しているため、短軸方向
における超音波の放射特性を改善することができる。こ
れにより、良質な高分解能の超音波画像を得ることがで
き、臨床上極めて有効となる。
第１図は本発明の１実施例構成図、第２図から第６図は
本発明の他の実施例構成図、第７図は従来例を示す。 図中、ｌは圧電体、２は電極、３は１／４波長波長厚層
、４は分割溝、５は背面支持体、６はフレキシブルプリ
ント板（ＦＰＣ） 、７は信号取出パターン、８は金属
箔、８＝１は共通アース電極、９はサブダイス溝、１０
は短軸方向の分割溝、１１は誘電体（あるいは抵抗体）
を表す。 本発明の１実施例構成図 第 １ 図
本発明の他の実施例構成図、第７図は従来例を示す。 図中、ｌは圧電体、２は電極、３は１／４波長波長厚層
、４は分割溝、５は背面支持体、６はフレキシブルプリ
ント板（ＦＰＣ） 、７は信号取出パターン、８は金属
箔、８＝１は共通アース電極、９はサブダイス溝、１０
は短軸方向の分割溝、１１は誘電体（あるいは抵抗体）
を表す。 本発明の１実施例構成図 第 １ 図
Claims (4)
- （１）配列振動子により超音波ビームを制御する超音波
探触子において、 配列振動子の配列方向と直交する方向（以下、短軸方向
という）における当該配列振動子の振幅重み付けを行う
手段として、各配列振動子の圧電体（１）の分極を、短
軸方向において、中央部から端部に行くに従って小さく
するように構成したことを特徴とする超音波探触子。 - （２）配列振動子により超音波ビームを制御する超音波
探触子において、 短軸方向に振幅重み付けを行う手段として、各配列振動
子の圧電体（１）の表面と電極（２）との間の距離を、
短軸方向において、中央部から端部に行くに従って大き
くするように構成したことを特徴とする超音波探触子。 - （３）配列振動子により超音波ビームを制御する超音波
探触子において、 短軸方向に振幅重み付けを行う手段として、各配列振動
子の短軸方向において、当該各配列振動子の圧電体（１
）を方向の異なる２方向に切断し、中央部から端部に行
くに従って幅が小さくなるように構成したことを特徴と
する超音波探触子。 - （４）上記各配列振動子の圧電体（１）の短軸方向の中
央部と端部との間を複数個に分割し、開口値を変えて制
御し得るように構成したことを特徴とする第（１）項、
第（２）項、および第（３）項記載の超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63190290A JPH0241144A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63190290A JPH0241144A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0241144A true JPH0241144A (ja) | 1990-02-09 |
Family
ID=16255710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63190290A Pending JPH0241144A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0241144A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02156934A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Toshiba Corp | アレイ型超音波探触子並びにそれに用いる圧電体の製造方法 |
| US9656300B2 (en) | 2013-03-28 | 2017-05-23 | Fujifilm Corporation | Unimorph-type ultrasound probe |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP63190290A patent/JPH0241144A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02156934A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Toshiba Corp | アレイ型超音波探触子並びにそれに用いる圧電体の製造方法 |
| US9656300B2 (en) | 2013-03-28 | 2017-05-23 | Fujifilm Corporation | Unimorph-type ultrasound probe |
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