JPH04214000A - Ultrasonic transducer - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明はメモリ機能を有する超
音波トランスデューサに関し、特にメモリ機能を有する
と共に圧電膜を使用した超音波トランスデューサに関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic transducer having a memory function, and more particularly to an ultrasonic transducer having a memory function and using a piezoelectric film.
【0002】0002
【従来の技術】従来、強誘電性物質では、圧電性を示す
材料としてPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)、PbTi
O3 (チタン酸鉛)等の無機系のもの、PVDF(ポ
リ弗化ビニリデン)或いはその共重合体等の高分子等の
有機系のものがよく知られている。これらの圧電材料は
、圧電体の厚み振動を利用して超音波診断、超音波探傷
等の超音波トランスデューサに盛んに使用されている。[Prior Art] Conventionally, ferroelectric materials such as PZT (lead zirconate titanate) and PbTi have been used as materials exhibiting piezoelectricity.
Inorganic materials such as O3 (lead titanate) and organic materials such as polymers such as PVDF (polyvinylidene fluoride) or its copolymers are well known. These piezoelectric materials are widely used in ultrasonic transducers for ultrasonic diagnosis, ultrasonic flaw detection, etc. by utilizing the thickness vibration of the piezoelectric body.
【0003】また、強誘電体成膜技術の向上に伴って、
強誘電性物質が2つの極性の異なる残留分極状態を有す
ることを利用して、大容量の不揮発性メモリを実現させ
る試みが注目されている。しかしながら、圧電性を利用
した超音波トランスデューサでは、不揮発性メモリ機能
を有していないものである。[0003] Also, with the improvement of ferroelectric film forming technology,
Attempts to realize large-capacity nonvolatile memory by utilizing the fact that ferroelectric materials have two remanent polarization states with different polarities are attracting attention. However, ultrasonic transducers using piezoelectricity do not have a nonvolatile memory function.
【0004】一般に圧電体は必ずしも強誘電体となって
いるものではなく、従来の圧電性を利用した超音波トラ
ンスデューサでは、メモリ機能まで考慮されていない。
このため、従来の超音波トランスデューサは、強誘電体
が有している不揮発性メモリ機能を有していないもので
あった。[0004] In general, piezoelectric materials are not necessarily ferroelectric, and conventional ultrasonic transducers that utilize piezoelectricity do not take memory functions into consideration. Therefore, conventional ultrasonic transducers do not have the nonvolatile memory function that ferroelectric materials have.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来使用されている超
音波トランスデューサでは、メモリ機能を有していない
ため次のような欠点を有していた。
(i)所望の電極パターンが簡単に形成できないため、
トランスデューサ
の開口の大きさを変更してその音場を抑制することが困
難である。
(ii)パターン認識ができない。
上記(i)は、リニアスキャン、セクタスキャン等の電
子スキャン方式に用いられる超音波トランスデューサは
、PZT等のセラミック圧電体とその電極層を短冊状に
切断し、分離して用いられている。[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally used ultrasonic transducers have the following drawbacks because they do not have a memory function. (i) Because the desired electrode pattern cannot be easily formed,
It is difficult to suppress the sound field by changing the size of the transducer aperture. (ii) Pattern recognition is not possible. In the above (i), an ultrasonic transducer used in an electronic scanning method such as a linear scan or a sector scan is used by cutting a ceramic piezoelectric material such as PZT and its electrode layer into strips and separating them.
【0006】図6は従来の電子スキャン用超音波トラン
スデューサを示したもので、音波を吸収する支持台1上
に、所定方向に複数の信号電極2及び平板状の圧電体3
が設けられている。そして、これらの信号電極2及び圧
電体3はダイシングソー等で切断分離される。上記信号
電極2の一方側にはそれぞれ各種信号線の端子4が設け
られており、これらの端子4と反対側の圧電体3上には
、隣接する圧電体と接続されるようにアース電極5が設
けられている。このような工程で得られる超音波トラン
スデューサでは、電極パターンの変更が簡単にはできな
いものである。FIG. 6 shows a conventional ultrasonic transducer for electronic scanning, in which a plurality of signal electrodes 2 and a flat piezoelectric material 3 are arranged in a predetermined direction on a support base 1 that absorbs sound waves.
is provided. Then, these signal electrodes 2 and piezoelectric bodies 3 are cut and separated using a dicing saw or the like. Terminals 4 for various signal lines are provided on one side of the signal electrode 2, and a ground electrode 5 is provided on the piezoelectric body 3 on the opposite side from these terminals 4 so as to be connected to the adjacent piezoelectric body. is provided. In an ultrasonic transducer obtained through such a process, the electrode pattern cannot be easily changed.
【0007】上記電子スキャン用超音波トランスデュー
サは、各周波数に応じて最適な電極ピッチと開口の大き
さで、分解能を上げて画質を向上させるために細いビー
ムにしてサイドローブを小さくする等、音場を制御する
必要がある。そのため、例えば2.5MHz、3.5M
Hz、5MHz用として別々のピッチによるトランスデ
ューサが用意されている。また、上記(ii)は、従来
の反射エコー法による超音波トランスデューサでは、エ
コーによる像のパターンチェックを行う機能はないもの
であった。The above electronic scanning ultrasonic transducer has an optimal electrode pitch and aperture size according to each frequency, and uses a thin beam to reduce side lobes to increase resolution and improve image quality. It is necessary to control the field. Therefore, for example, 2.5MHz, 3.5M
Transducers with different pitches are available for Hz and 5MHz. Furthermore, regarding (ii) above, the conventional ultrasonic transducer using the reflected echo method does not have a function of checking the pattern of an image using echoes.
【0008】この発明は上記のような点に鑑みてなされ
たもので、所望の電極パターンの形成ができ、トランス
デューサの開口の大きさを変更してその音場を抑制する
ことが困難でなく、且つパターン認識を行うことができ
る高性能の超音波トランスデューサを提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to form a desired electrode pattern, and it is not difficult to suppress the sound field by changing the size of the aperture of the transducer. Another object of the present invention is to provide a high-performance ultrasonic transducer that can perform pattern recognition.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、音
波を吸収する支持手段と、この支持手段上に形成された
下部電極層と、この下部電極層上に設けられるもので圧
電体を薄膜化して情報を選択的に保持するメモリ機能を
有する圧電体薄膜と、この圧電体薄膜上に形成された上
部電極層とを具備することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] That is, the present invention comprises a support means for absorbing sound waves, a lower electrode layer formed on the support means, and a piezoelectric material provided on the lower electrode layer to make the piezoelectric material thinner. It is characterized by comprising a piezoelectric thin film having a memory function for selectively retaining information, and an upper electrode layer formed on the piezoelectric thin film.
【0010】0010
【作用】この発明による超音波トランスデューサは、そ
の表面に電極層を有する絶縁性支持体に強誘電体のヒス
テリシス特性を利用した不揮発性メモリ機能を有する圧
電膜と、該圧電膜の表面に形成された電極層とを基本構
成とし、上記メモリ機能を有する圧電膜に同種或いは異
種のメモリ機能を有する圧電膜を複数積層して構成され
ている。メモリ機能を有する圧電膜を使用することによ
り、所望の電極パターンに合うように抗電界以上の電界
が印加されて分極処理の双極子方向を設定することがで
きる。また、圧電性を利用して上記電極パターンに合っ
たトランスデューサの開口の大きさ、フォーカス、スキ
ャン方式等に応じて、同時駆動或いは位相差を考慮して
駆動し、超音波を発生して受信するようにしている。更
に、上記メモリ機能を有する圧電膜を複数重ねることに
より、圧電膜の厚みをパラメータに持つようにして、周
波数が可変になるばかりでなく超音波を発生させたメモ
リ機能を有する圧電膜以外の別のメモリ機能を有する圧
電膜に、その超音波のエコー像をパターン認識させるよ
うにしている。[Operation] The ultrasonic transducer according to the present invention includes a piezoelectric film having a nonvolatile memory function utilizing the hysteresis characteristics of ferroelectric material on an insulating support having an electrode layer on its surface, and a piezoelectric film formed on the surface of the piezoelectric film. The piezoelectric film having the memory function is laminated with a plurality of piezoelectric films having the same or different types of memory functions. By using a piezoelectric film having a memory function, an electric field higher than the coercive electric field can be applied to match a desired electrode pattern, and the dipole direction of the polarization process can be set. In addition, piezoelectricity is used to generate and receive ultrasonic waves by simultaneously driving or driving with phase difference in mind, depending on the size of the aperture of the transducer that matches the electrode pattern, focus, scanning method, etc. That's what I do. Furthermore, by stacking a plurality of piezoelectric films with the memory function mentioned above, the thickness of the piezoelectric film can be used as a parameter, and not only the frequency can be made variable, but also the piezoelectric film with the memory function can generate ultrasonic waves. The piezoelectric film, which has a memory function, is used to recognize the echo image of the ultrasonic wave as a pattern.
【0011】[0011]
【実施例】以下図面を参照してこの発明の実施例を説明
する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1はこの発明の一実施例を示す斜視図で
ある。同図に於いて、音響ダンピングを兼用した素子取
付け用支持台11上に、第1の方向に延出された複数の
下部電極12と、これら複数の下部電極12上にそれぞ
れ配された不揮発性メモリ機能を有した圧電膜13が設
けられている。更に、この圧電膜13上には、上記下部
電極12と交差する第2の方向に延出された複数の上部
電極14と、これら上部電極14全面を覆った音響整合
層15が設けられている。また、上記下部電極12及び
上部電極14には、それぞれ各種信号線用の端子16及
び17が接続されている。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention. In the figure, a plurality of lower electrodes 12 extending in a first direction are mounted on a support base 11 for mounting an element which also serves as an acoustic damper, and a non-volatile electrode is arranged on each of the lower electrodes 12. A piezoelectric film 13 having a memory function is provided. Further, on this piezoelectric film 13, a plurality of upper electrodes 14 extending in a second direction intersecting the lower electrode 12 and an acoustic matching layer 15 covering the entire surface of these upper electrodes 14 are provided. . Further, terminals 16 and 17 for various signal lines are connected to the lower electrode 12 and the upper electrode 14, respectively.
【0013】上記支持台11は、シリコンゴムその他フ
ェライト入りのゴム状物質、エポキシ樹脂にタングステ
ンの粉末を混合したもの、ベークライト、ガラスエポキ
シ樹脂等から成る。また、上記圧電膜13は、PZT、
PbTiO3 の無機系の材料、或いはPVDF及びそ
の共重合体等の有機系の材料で構成される。上記下部電
極12及び上部電極14は、例えばAl、Cu、Ag、
Au等をスパッタリング或いは蒸着により形成される。
上記音響整合層15は、エポキシ樹脂、ポリエステル、
ポリイミド、ポリサルホン系樹脂、光学ガラス等で構成
されるもので、圧電膜13と媒質との音響的整合のため
に挿入されるものである。The support base 11 is made of silicone rubber or other rubber-like material containing ferrite, epoxy resin mixed with tungsten powder, Bakelite, glass epoxy resin, or the like. Further, the piezoelectric film 13 is made of PZT,
It is composed of an inorganic material such as PbTiO3 or an organic material such as PVDF and its copolymer. The lower electrode 12 and the upper electrode 14 are made of, for example, Al, Cu, Ag,
It is formed by sputtering or vapor deposition of Au or the like. The acoustic matching layer 15 is made of epoxy resin, polyester,
It is made of polyimide, polysulfone resin, optical glass, etc., and is inserted for acoustic matching between the piezoelectric film 13 and the medium.
【0014】上記圧電膜13は、不揮発性メモリ機能を
有しているもので、隣接する圧電体間の音響的電気的カ
ップリングを除去してクロストークを防止する必要性か
ら、圧電膜の表面から厚みの50〜95%だけストライ
プ状にカッティングして、図示の如く列上に配列されて
いる。また、表面上のカット方向に対して交差する方向
にも、同様に裏面から厚みの50〜95%だけストライ
プ状にカッティングされる。そして、隣接する圧電体間
は、音響インピーダンスの小さい絶縁体が埋め込まれて
いる。尚、圧電膜13の表面形状は、平面とする以外に
、凸面或いは凹面に形成し、表裏の配列方向に曲率を持
たせるように構成してもよい。次に、同実施例の動作を
説明する。The piezoelectric film 13 has a non-volatile memory function, and the surface of the piezoelectric film 13 has a non-volatile memory function. They are cut into stripes by 50 to 95% of their thickness and arranged in rows as shown in the figure. Further, in the direction crossing the cutting direction on the front surface, stripes are similarly cut from the back surface by 50 to 95% of the thickness. An insulator with low acoustic impedance is embedded between adjacent piezoelectric bodies. In addition, the surface shape of the piezoelectric film 13 may be formed into a convex or concave surface, instead of being flat, and may have a curvature in the front and back arrangement direction. Next, the operation of this embodiment will be explained.
【0015】メモリ機能を有する圧電膜13に於いて、
表面としての上部電極14と裏面としての下部電極12
の2種類のストライプ状の電極が交差する各エレメント
は、圧電性以外にヒステリシス特性を利用してデータを
記録可能なメモリ機能を有している。すなわち、抗電界
以上の電界を印加することで分極反転させ、各エレメン
トの双極子方向が設定される。これにより、簡単に電極
パターンを変更することができる。In the piezoelectric film 13 having a memory function,
Upper electrode 14 as the front surface and lower electrode 12 as the back surface
Each element in which two types of striped electrodes intersect has a memory function that can record data using hysteresis characteristics in addition to piezoelectricity. That is, by applying an electric field greater than or equal to the coercive electric field, the polarization is reversed and the dipole direction of each element is set. This allows the electrode pattern to be easily changed.
【0016】図2及び図3はこの発明の第2及び第3の
実施例として、上記電極パターンの他の形状例を示した
ものである。例えば、図2に示される電極パターン18
は、メモリ機能を有する圧電膜19上に六角形状に形成
されている。この場合、図示矢印A方向が超音波発生方
向であり、図示矢印B方向が分極方向となっている。こ
のような形状の電極パターン18によれば、サイドロー
ブを減少させる分極処理がなされるもので、圧電膜19
を同時駆動して超音波を送信し、エコーを受信する。FIGS. 2 and 3 show other examples of the shapes of the electrode patterns as second and third embodiments of the present invention. For example, the electrode pattern 18 shown in FIG.
are formed in a hexagonal shape on a piezoelectric film 19 having a memory function. In this case, the direction of arrow A in the figure is the direction of ultrasonic wave generation, and the direction of arrow B in the figure is the polarization direction. According to the electrode pattern 18 having such a shape, polarization treatment is performed to reduce side lobes, and the piezoelectric film 19
are simultaneously driven to transmit ultrasound and receive echoes.
【0017】また、図3に示される電極パターン20は
、メモリ機能を有する2層の圧電膜21上に短冊状に複
数配列されている。この場合も、図示矢印A方向が超音
波発生方向、図示矢印B方向が分極方向であり、短冊状
に分極処理がなされる。そして、各短冊状の電極パター
ン20に、所定の位相差を与えて駆動させることにより
、超音波が集束され、リニアスキャン、セクタスキャン
等が可能になる。また、2層重ねられた圧電膜21によ
り、圧電膜の厚みをパラメータとして変更することがで
き、故に周波数可変とすることが可能なトランスデュー
サが得られる。Further, a plurality of electrode patterns 20 shown in FIG. 3 are arranged in a strip shape on a two-layer piezoelectric film 21 having a memory function. In this case as well, the direction of the arrow A in the figure is the ultrasonic generation direction, the direction of the arrow B in the figure is the polarization direction, and the polarization process is performed in the form of a strip. Then, by driving each strip-shaped electrode pattern 20 with a predetermined phase difference, the ultrasonic waves are focused, and linear scanning, sector scanning, etc. are possible. Moreover, the piezoelectric film 21 having two layers stacked on top of each other allows the thickness of the piezoelectric film to be changed as a parameter, thereby providing a transducer with variable frequency.
【0018】このように、任意の電極パターンの変更を
容易に行うことができるため、図2に示されたようなシ
ングルトランスデューサや、図3に示されたような電子
スキャン用トランスデューサ(2次元のリニアスキャン
、セクタスキャンなども含む)、リング分割トランスデ
ューサ、或いは表面波トランスデューサ等に応用するこ
とができる。加えて、トランスデューサの開口の大きさ
、周波数の電極ピッチを変更することもでき、細いビー
ムでサイドローブが小さくなるように音場を最適化する
ことができる。In this way, arbitrary electrode patterns can be easily changed, so a single transducer as shown in FIG. 2 or an electronic scanning transducer (two-dimensional one) as shown in FIG. (including linear scan, sector scan, etc.), ring division transducer, surface wave transducer, etc. In addition, the transducer aperture size and frequency electrode pitch can be changed to optimize the sound field so that the sidelobes are small with a narrow beam.
【0019】尚、上述した第1の実施例で示された図1
の超音波トランスデューサに於いて、その制御回路は、
本出願人による特願昭63−170471号に記載され
たものを使用することができる。It should be noted that FIG. 1 shown in the above-mentioned first embodiment
In the ultrasonic transducer, its control circuit is
The material described in Japanese Patent Application No. 63-170471 by the present applicant can be used.
【0020】図4は、この発明の第4の実施例で、2層
の圧電膜を有したトランスデューサの斜視図である。同
図に於いて、音響ダンピングを兼用した素子取付け用支
持台22上に、第1の方向に延出された複数の下部電極
23と、これら複数の下部電極23上にそれぞれ配され
た不揮発性メモリ機能を有した下部圧電膜24が設けら
れている。また、この下部圧電膜24上には、上記下部
電極23と交差する第2の方向に延出された複数の中部
電極25が設けられている。そして、これら中部電極2
5上には、第2の圧電膜として不揮発性メモリ機能を有
する上部圧電膜26、下部電極23と同一方向に延出さ
れた上部電極27、そしてこの上部電極27の全面を覆
った保護膜28が順次積層されている。尚、下部電極2
3には端子29が、中部電極25には端子30が、上部
電極27には端子31が、それぞれ接続されている。こ
れらの端子のうち、送波時には端子29及び30が使用
され、受波時には端子30及び31が使用される。FIG. 4 is a perspective view of a transducer having two layers of piezoelectric films, which is a fourth embodiment of the present invention. In the same figure, a plurality of lower electrodes 23 extending in the first direction are mounted on an element mounting support 22 which also serves as acoustic damping, and a non-volatile electrode is arranged on each of the plurality of lower electrodes 23. A lower piezoelectric film 24 having a memory function is provided. Furthermore, a plurality of middle electrodes 25 are provided on the lower piezoelectric film 24 and extend in a second direction intersecting the lower electrode 23 . And these middle electrodes 2
5, an upper piezoelectric film 26 having a nonvolatile memory function as a second piezoelectric film, an upper electrode 27 extending in the same direction as the lower electrode 23, and a protective film 28 covering the entire surface of the upper electrode 27. are stacked in sequence. In addition, the lower electrode 2
3, a terminal 29 is connected to the middle electrode 25, a terminal 30 is connected to the upper electrode 27, and a terminal 31 is connected to the upper electrode 27. Among these terminals, terminals 29 and 30 are used when transmitting waves, and terminals 30 and 31 are used when receiving waves.
【0021】上記下部圧電膜24と上部圧電膜26は、
異種圧電膜となっているもので、下部圧電膜24にはP
ZTのような音響インピーダンス34×106 [kg
/m2 s]のものが使用され、上部圧電膜26にはP
VDFの共重合体のような音響インピーダンス4.5×
106 [kg/m2 s]のものが使用される。上記
上部圧電膜26は、高分子で受波感度が高く、受波時の
み圧電素子として作用するように切換え可能なものとし
、送波時は下部圧電膜24の音響整合層として作用する
ものとする。このようにすることにより、送波感度及び
受波感度の高い超音波トランスデューサを得ることがで
きる。尚、上記圧電膜に於いて、抗電界を5〜10Vに
するのに必要な厚みとして、PZTでは1〜2μm、P
VDFは0.1〜0.2μm程度の厚みを有するものと
する。次に、同実施例の動作を説明する。The lower piezoelectric film 24 and the upper piezoelectric film 26 are
It is a different type of piezoelectric film, and the lower piezoelectric film 24 contains P.
Acoustic impedance like ZT 34×106 [kg
/m2 s] is used, and the upper piezoelectric film 26 is made of P.
Acoustic impedance 4.5x like VDF copolymer
106 [kg/m2 s] is used. The upper piezoelectric film 26 is made of polymer and has high reception sensitivity, and can be switched so that it acts as a piezoelectric element only when receiving waves, and acts as an acoustic matching layer for the lower piezoelectric film 24 when transmitting waves. do. By doing so, an ultrasonic transducer with high transmitting sensitivity and high receiving sensitivity can be obtained. In addition, in the above piezoelectric film, the thickness required to make the coercive electric field 5 to 10 V is 1 to 2 μm for PZT, and 1 to 2 μm for PZT.
It is assumed that the VDF has a thickness of about 0.1 to 0.2 μm. Next, the operation of this embodiment will be explained.
【0022】先ず、下部圧電膜(PZT)24のメモリ
機能に、予め所定の電極パターンが書込まれる。ここで
は、マトリクスアレイ(2次元アレイ)に分極処理され
、各エレメントから超音波が順次切換えられて送信され
る。発生された超音波は、音響レンズ(図示せず)によ
り所定の深さに合焦させ、その深さにある目標物体から
の反射エコーが、高分子の上部圧電膜26で受波される
ようにする(Cモード像)。この上部圧電膜26のメモ
リには、パターン認識されるべく物体のパターンが書込
まれて分極処理が予めされている。このパターンと整合
されて一致された場合は、上部圧電膜26の受波感度が
高くなる。このようにして、反射エコーによる像のパタ
ーン認識が可能となる。また、下部圧電膜24と上部圧
電膜26の膜圧は、同一である必要はない。更に、この
発明の第5の実施例を図5を参照して説明する。First, a predetermined electrode pattern is written in the memory function of the lower piezoelectric film (PZT) 24 in advance. Here, polarization processing is performed into a matrix array (two-dimensional array), and ultrasonic waves are sequentially switched and transmitted from each element. The generated ultrasonic waves are focused at a predetermined depth by an acoustic lens (not shown), and the echoes reflected from the target object at that depth are received by the upper piezoelectric film 26 made of polymer. (C mode image). In the memory of this upper piezoelectric film 26, a pattern of an object is written in order to be recognized and polarization processing is performed in advance. When matched with this pattern, the wave reception sensitivity of the upper piezoelectric film 26 becomes high. In this way, image pattern recognition based on reflected echoes becomes possible. Further, the film thicknesses of the lower piezoelectric film 24 and the upper piezoelectric film 26 do not need to be the same. Furthermore, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0023】同図に於いて、マトリクス状に分割配置さ
れた超音波トランスデューサ32はメモリセル部を兼用
するもので、列切換制御部33と行切換制御部34を介
して、メモリの書込み読出し回路35との切換えを行う
切換回路36に接続されている。この切換回路36によ
り超音波受信時には、送信回路37の出力を超音波トラ
ンスデューサ32に印加し、また受信時にはその受信エ
コーの強さが前置増幅器38を介して信号処理回路39
に供給される。そして、信号処理回路39からの出力は
、A/D変換器40、デジタルスキャンコンバータ(D
SC)41、D/A変換器42を介してテレビジョンモ
ニタ43に供給される。次に、同実施例の動作を説明す
る。In the figure, the ultrasonic transducers 32 divided and arranged in a matrix also serve as a memory cell section, and are connected to a memory write/read circuit via a column switching control section 33 and a row switching control section 34. It is connected to a switching circuit 36 that performs switching between the 35 and 35. When receiving ultrasonic waves, this switching circuit 36 applies the output of the transmitting circuit 37 to the ultrasonic transducer 32, and when receiving ultrasonic waves, the intensity of the received echo is applied to the signal processing circuit 39 via the preamplifier 38.
supplied to The output from the signal processing circuit 39 is sent to an A/D converter 40, a digital scan converter (D
SC) 41 and is supplied to a television monitor 43 via a D/A converter 42. Next, the operation of this embodiment will be explained.
【0024】先ず、トランスデューサ32に於いて、書
込み読出し回路35と列切換制御部33及び行切換制御
部34によって、各セルに分極方向の書込みが行われる
。次いで、書込みを終了したトランスデューサ32は、
切換回路36により超音波を送受信できるような超音波
トランスデューサとして設定される。ここで、送信回路
37からの送信パルスで、列切換制御部33及び行切換
制御部34によって選択されたトランスデューサ32の
エレメント、またはエレメント群を、上述した第2の実
施例の如く同時駆動、或いは第3の実施例の如く所定の
位相差を与えて駆動する。上述した第4の実施例で示し
た2次元アレイのように、各選択エレメントから超音波
を順次切換えて送信する場合は、書込み読出し回路35
をクロストーク防止回路として兼用することにより、他
のエレメントへのクロストークを減少させて超音波を送
受信することが可能となる。また、生体等の媒体に放射
された超音波パルスは、生体からの反射エコーとして、
同じトランスデューサ32で受信される。First, in the transducer 32, writing is performed in each cell in the polarization direction by the write/read circuit 35, the column switching control section 33, and the row switching control section 34. Next, the transducer 32 that has finished writing,
The switching circuit 36 sets it as an ultrasonic transducer capable of transmitting and receiving ultrasonic waves. Here, the elements or element groups of the transducer 32 selected by the column switching control section 33 and the row switching control section 34 are driven simultaneously by the transmission pulse from the transmission circuit 37 as in the second embodiment described above, or As in the third embodiment, a predetermined phase difference is applied to drive. When the ultrasonic waves are sequentially switched and transmitted from each selected element as in the two-dimensional array shown in the fourth embodiment, the write/read circuit 35
By also serving as a crosstalk prevention circuit, it becomes possible to transmit and receive ultrasonic waves while reducing crosstalk to other elements. In addition, the ultrasonic pulse emitted to a medium such as a living body is reflected as an echo from the living body.
received by the same transducer 32.
【0025】トランスデューサ32により電気信号に変
換された受信信号は、ダイナミックレンジが広いため、
S/N比の良い広い前置増幅器38で増幅された後、遠
方の弱いエコーほどゲインを上げるSTCや対数アンプ
、検波回路等で構成される信号処理回路39に供給され
る。そして、この信号処理回路39で処理された信号は
、A/D変換器40を介してテレビジョン信号と非同期
で得られる画像データをテレビジョン信号に変換するD
SC41を通って、更にD/A変換器42を介してテレ
ビジョンモニタ43に表示されるようになっている。Since the received signal converted into an electrical signal by the transducer 32 has a wide dynamic range,
After being amplified by a wide preamplifier 38 with a good S/N ratio, the signal is supplied to a signal processing circuit 39 comprising an STC, a logarithmic amplifier, a detection circuit, etc., which increases the gain for weaker echoes located at a farther distance. The signal processed by this signal processing circuit 39 is then passed through an A/D converter 40 to convert the image data obtained asynchronously with the television signal into a television signal.
The signal passes through the SC 41 and is further displayed on the television monitor 43 via the D/A converter 42.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、所望の
電極パターンの形成が簡単にでき、トランスデューサの
開口の大きさ、周波数を変更してその音場を抑制するこ
とが困難でなく、且つパターン認識を行うことができる
高性能の超音波トランスデューサを提供することができ
る。As described above, according to the present invention, a desired electrode pattern can be easily formed, and it is not difficult to suppress the sound field by changing the aperture size and frequency of the transducer. Furthermore, it is possible to provide a high-performance ultrasonic transducer that can perform pattern recognition.
【図1】この発明による超音波トランスデューサの一実
施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an ultrasonic transducer according to the present invention.
【図2】この発明の第2の実施例として電極パターンの
他の形状を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing another shape of an electrode pattern as a second embodiment of the invention.
【図3】この発明の第3の実施例として電極パターンの
他の形状を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing another shape of an electrode pattern as a third embodiment of the present invention.
【図4】この発明の第4の実施例で2層の圧電膜を有し
たトランスデューサの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a transducer having two layers of piezoelectric films according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】この発明の第5の実施例を示すブロック構成図
である。FIG. 5 is a block configuration diagram showing a fifth embodiment of the invention.
【図6】従来の電子スキャン用超音波トランスデューサ
を示した斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a conventional electronic scanning ultrasonic transducer.
11、22…指示台、12、23…下部電極、13…圧
電膜、14、27…上部電極、15…音響整合層、16
、17、29、30、31…端子、24…下部圧電膜、
25…中部電極、26…上部圧電膜、28…保護膜。DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 22... Indicator stand, 12, 23... Lower electrode, 13... Piezoelectric film, 14, 27... Upper electrode, 15... Acoustic matching layer, 16
, 17, 29, 30, 31... terminal, 24... lower piezoelectric film,
25... Middle electrode, 26... Upper piezoelectric film, 28... Protective film.
Claims (5)
手段上に形成された下部電極層と、この下部電極層上に
設けられるもので圧電体を薄膜化して情報を選択的に保
持するメモリ機能を有する圧電体薄膜と、この圧電体薄
膜上に形成された上部電極層とを具備することを特徴と
する超音波トランスデューサ。1. A support means for absorbing sound waves, a lower electrode layer formed on the support means, and a memory provided on the lower electrode layer for selectively retaining information by thinning a piezoelectric material. An ultrasonic transducer comprising a functional piezoelectric thin film and an upper electrode layer formed on the piezoelectric thin film.
更にメモリ機能を有する圧電膜を複数枚組合わせて積層
する請求項1に記載の超音波トランスデューサ。2. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the piezoelectric thin film having a memory function is further laminated with a combination of a plurality of piezoelectric films having a memory function.
任意の曲率を有する請求項1に記載の超音波トランスデ
ューサ。3. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the piezoelectric thin film having a memory function has an arbitrary curvature.
抗電界以上の電界が印加される請求項1に記載の超音波
トランスデューサ。4. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein an electric field greater than a coercive electric field is applied to the piezoelectric thin film having a memory function.
エレメントから成るもので、各エレメントは分極方向の
情報を書込み及び読出し可能なメモリ機能を有して超音
波パルスを送信及び受信可能な電気音響変換機能を有す
る超音波トランスデューサに於いて、上記各エレメント
を選択する第1の切換手段と、上記超音波を送受信する
上記トランスデューサを動作させる手段と、上記トラン
スデューサにて受信された信号を受信増幅する手段と、
上記各エレメントに情報の書込み及び読出しを行わせる
第2の切換手段と、上記各エレメントに書込まれた情報
を読出す手段とこの読出し手段で読出された情報に応じ
た画像データを表示する表示手段と、を具備することを
特徴とする超音波装置。5. An electroacoustic device consisting of a plurality of elements divided and arranged in a matrix, each element having a memory function capable of writing and reading information on polarization directions, and capable of transmitting and receiving ultrasonic pulses. In an ultrasonic transducer having a conversion function, a first switching means for selecting each of the elements, a means for operating the transducer for transmitting and receiving the ultrasonic waves, and a means for receiving and amplifying the signal received by the transducer. means and
a second switching means for writing and reading information into each of the above elements; a means for reading out the information written in each of the above elements; and a display for displaying image data according to the information read by the reading means. An ultrasonic device comprising: means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401345A JPH04214000A (en) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | Ultrasonic transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401345A JPH04214000A (en) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | Ultrasonic transducer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04214000A true JPH04214000A (en) | 1992-08-05 |
Family
ID=18511183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2401345A Withdrawn JPH04214000A (en) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | Ultrasonic transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04214000A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003506693A (en) * | 1999-08-09 | 2003-02-18 | クロス マッチ テクノロジーズ, インコーポレイテッド | Piezo film fingerprint scanner |
| JP2005196132A (en) * | 2004-01-01 | 2005-07-21 | General Electric Co <Ge> | Alignment method for the manufacture of integrated ultrasonic transducer arrays |
| JPWO2008018278A1 (en) * | 2006-08-08 | 2009-12-24 | コニカミノルタエムジー株式会社 | Ultrasonic probe and method of manufacturing ultrasonic probe |
-
1990
- 1990-12-11 JP JP2401345A patent/JPH04214000A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
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| US8141216B2 (en) | 2006-08-08 | 2012-03-27 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | Method of manufacturing ultrasound probe |
| JP5347503B2 (en) * | 2006-08-08 | 2013-11-20 | コニカミノルタ株式会社 | Ultrasonic probe and method of manufacturing ultrasonic probe |
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