JPH04230200A - 音響−電気変換器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一次元及び二次元受信機
により送信されたり、またこの受信機に到達する音響信
号の処理と、種々の受信機でこの信号を受信することに
関連する時間ずれの補償に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】音響影像獲得は隣接する対
象から反射した音波を受信したり、あるいはこのような
対象を透過あるいはそこから回折した音波を受信するこ
とによって影像を得るために、一般に１〜１０ＭＨｚの
範囲の超音波信号を利用する。このような影像獲得の一
つの態様は二次元音響心臓検査法（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎ
ｓｉｏｎａｌｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ）であ
る。この検査法は、送信された波の経路上の各物体から
の反射波で物体に隣接しているがそこから間隔を隔てて
位置する受信機のアレイによって受信されたものからこ
れらの物体を再構成することを利用している。

【０００３】音響インピーダンスＺ１　＝ρ１　ｖ１　
の第の媒体（ρ１　及びｖ１　はそれぞれ第１の媒体の
質量密度と伝播速度である。）中を進行する音波が直角
の入射角で第２の媒体に出会った場合には、入射音波は
ｒ＝（Ｚ２　−Ｚ１　）／（Ｚ２　＋Ｚ１　）で与えら
れる振幅反射係数でこの表面から部分的に反射する。こ
の反射は入射角によって変化する。人体の軟らかい組織
では反射係数は−１０ｄＢ（脂肪と筋肉の間）から約−
２３ｄＢ（腎臓と脾臓の間）で変動する。これらは１％
未満の低レベルの反射に相当するので、音響エネルギー
の大部分が境界を透過し、送信機から更に遠い構造の影
像を得るために利用できる。反射係数が約４０％（−４
ｄＢ）の比較的高レベルの反射が骨と筋肉の境界で生ず
ることがある。この場合は、透過され、より深層の構造
の影像を得るために利用できるのはエネルギーの約半分
だけである。

【０００４】人体の器官及び組織のような比較的軟らか
い構造の影像を音響を利用して得る上での別の問題点は
、任意の特定の人体器官又は組織内の音波の伝播には周
波数に強く左右される減衰係数をもった減衰がともなう
ことである。すなわち、音波がかかる媒体を伝播すると
き、その強さＩは伝播距離ｚが増大すると共に次の方程
式に従って初期値Ｉ０　から減少する。 Ｉ＝Ｉ０　　　ｅｘｐ［−２αｚ］・・・（１）ここに
おいて、減衰係数αは音波の時間的（ｔｅｍｐｏｒａｌ
）周波数ｆにほぼ比例して次の式で示すように増大する
：α（ｆ）＝α０　＋α１　ｆ０　ここでα１　＝０．
１−１ｄＢ／ｃｍ−ＭＨｚ０　従って、例えば軟らかい
組織中を２０ｃｍだけ進行した３ＭＨｚの音波は、初期
の強度レベルよりも６０ｄＢだけ低い（１０−６倍の）
強度を有する。また、周波数がｆ＝１０ＭＨｚに増大す
ると、この音響ビームはその初期の強度レベルよりも２
００ｄＢ低くなる。それ故、人体の深層構造の影像を得
るには１〜５ＭＨｚ程度の低周波数の音波が利用され、
人体の表面近くの構造の影像を得るにはもっと高い周波
数の音波、ｆ＝１０ＭＨｚが利用される。

【０００５】公称周波数が１〜１０ＭＨｚの音波の人体
内での伝播速度は、種々の人体器官によって１．４１×
１０５　から１．５９×１０５ｃｍ／ｓｅｃまでの範囲
にあり、この範囲では周波数に大きく左右されることは
ない。人体内の音波伝播速度の平均値Ｖｂ　＝１．５４
×１０５　ｃｍ／ｓｅｃはしばしばモデルを考える際に
用いられる。この平均値の例外は骨格であり、そこでの
音波伝播速度は４．０８×１０５　ｃｍ／ｓｅｃであり
、人体の軟らかい器官及び組織の約５倍の特性インピー
ダンスを有している。

【０００６】人体内の２つ以上の隣接する器官や組織の
影像を音響を利用して得る際には、これらの物体が音波
の発信源、すなわち送信機から異なる距離にある場合は
、反射された色々な音波は異なる時刻に受信機に到達し
、恐らくは信号受信機アレイの方位を定義する中心線に
対して色々な方向から到達するものと考えられる。それ
によって少なくとも２つの結果が生ずる。第１には、任
意の１つの物体から到達する音波は平面状ではなく、ま
た受信機アレイに対してゼロではない入射角を定義する
方向から到達することである。第２には、２つの間隔を
隔てた物体によって発生した２つの到来音波は一般に異
なる時点で、異なる入射角で、また異なる形状で到達す
る。この分野での他の研究者はしばしばダイナミック・
フォーカシングを用い、これによって受信機アレイの各
受信機に所与の到来音波が到達する方向と比例する可変
的な時間遅延を付与するようにする。このような２つの
音波が時間的に充分に離間されると、受信機アレイにセ
ットされている時間遅れの組を、第１の到来音波の到達
と第２の到来音波の到達との間に、第１の組から第２の
組に入れ換えることができる。これについてはＢｒｏｏ
ｋｎｅｒが“Ｐｈａｓｅｄ　　Ａｒｒａｙ　　Ｒａｄａ
ｒ”（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　　Ａｍｅｒｉｃａｎ，１
９８５年１月号の９４〜１０２ページ）で論じている。

【０００７】このアプローチの例は音響影像装置に関す
る、Ｐｅｒｉｎｇに与えられた米国特許第４，１１６，
２２９号に開示されている。所与の受信機、トランシー
バまたは変換器に関連する時間遅延は、主遅延線のタッ
プによってセットされた第１の大きい時間遅延成分と、
制御可能なスイッチのセットにより制御される第２のよ
り小さい増分的な時間遅延成分とに分解される。時間遅
延の総計には第１及び第２の時間遅延成分が含まれ、増
分的な時間遅延はスイッチを使用して予め定められた時
点で変更することができる。同様の着想がＭａｓｌａｋ
に与えられた米国特許第４，１４０，０２２号に開示さ
れている。この米国特許では、フォーカシングは音波の
位相を調整することによって行われる。ミクサ中で局部
発振器の位相が変化し、これにより信号中にフォーカシ
ング用変化が起る。

【０００８】Ｊｏｎｅｓは米国特許第３，８６９，６９
３号で、変換器の直線状アレイ（縦型であるものと想定
）に対して非ゼロの入射角で到達する平面波用のビーム
・スキャナを開示している。これらの変換器は場合によ
っては異なる時点に到達する波面の到達を個々に検出す
る。各々の変換器は以下の■〜■を含む多成分遅延線を
備えている： ■直線状アレイに沿って最上段の変換器から最下段の変
換器へと移動するにつれて次第に増大する固定された時
間遅延△ｔ１　を導入する第１の成分；■上段から下段
に移動するにつれて各々が同一の時間遅延△ｔ’２　を
導入する第１の群の７つの時間遅延成分（△ｔ’２　＜
△ｔ１　）； ■△ｔ”２　／２，△ｔ”２　／４及び△ｔ”２　／８
の時間遅延をそれぞれ導入する第２の群の３つの時間遅
延成分。第１の群と第２の群の時間遅延成分は変換器に
到達する信号に対して、総計△ｔｃ　＝Ｍ△ｔ’２　＋
（ｍ１　／２＋ｍ２　／４＋ｍ３　／８）△ｔ”２　（
Ｍ＝０，１，２・・・、７；ｍ１　，ｍ２　，ｍ３　の
各々は独に０または１の値をとる）によって与られる量
の時間遅延の組合せを提供するために利用される。組合
わせた時間遅延△ｔＣ　は固定的な時間遅延△ｔ１　と
組み合わされて所与の変換器にて導入される正味時間遅
延が得られるものと思われる。所与の変換器に導入され
る正味時間遅延は連続的なものではなく、組み合せた時
間遅延△ｔＣ　の４つの整数係数Ｍ，ｍ１　，ｍ２　，
及びｍ３　の選択に対応して６４の離散的な値を有して
いる。

【０００９】第１の変換器によって発信され、第２の変
換器によって受信される信号の時間遅延は圧電素子を２
つの変換器の間に延在するように挿入することによって
導入することができる。Ｓｃｈａｆｆｔに発行された米
国特許第３，５３７，０３９号では、第１の変換器から
第２の変換器へ信号を送る圧電材料のねじり振動の時間
遅延を制御するため、電界が横方向に印加される。

【００１０】Ａｌｔｅｒに発行された米国特許第４，３
４２，９７１号では、横方向の電界の印加によって第１
及び第２の変換器の間に挿入された圧電素子の長さが変
化し、２つの変換器の間に伝送される信号に制御可能な
時間遅延を付与する。このアプローチはＪｏｓｈｉに発
行された米国特許第４，４０１，９５６号にも開示され
ている。これらのいずれの特許でも、圧電素子に印加さ
れた電界により導入される時間遅延の変化分は、電界が
印加されない圧電素子での時間遅延のたかだか数パーセ
ントであると考えられる。

【００１１】時間遅延を付与する手段は従来の技術に明
らかに提案されているが、これらの素子はかなり大型で
電子的にも複雑であるので、あまり多数ではない変換器
にしか時間遅延を付与を付与することができない。この
ような可変時間遅延を付与する手段が開示されていない
ことも多い。

【００１２】０°ないし９０°の任意の入射角で到来す
る波を適切にサンプリングするため、アレイ内の受信機
の間隔は、ナイキストのサンプリング定理に従って、到
来する波の中心周波数に対応する波長の１／２以下、好
ましくは１／２未満とすることが必要である。中心周波
数をｆ＝５ＭＨｚとし、伝播速度ｖ＝１．５４×１０５
　であるものと想定すると、受信機と受信機の間隔はλ
／２＝ｖ／２ｆ＝１５４μｍ以下とする。適度の受信機
数Ｎ＝１００を有する一次元アレイでは受信機は前記の
全ての受信機がほぼ直線上に位置合わせされ、約１．５
ｃｍ２　の距離に沿って均一な間隔を隔ててあることが
必要である。Ｎ＝１０４　個の受信機を有する二次元の
アレイの場合は、このように多数の受信機を面積約２．
２５　　の矩形またはこれに準ずる形状内に配置する必
要があろう。前掲の文献に開示されている可変遅延時間
を伴う受信機ではそれはできそうにもない。

【００１３】

【発明の目的】本発明は、一次元または二次元のアレイ
内の各受信機で生成される信号中に制御可能な可変遅延
を導入することが可能であり、受信機アレイを構成する
長さあるいは面積が極めて小さい領域にこのような受信
機を多数配置できる音響影像獲得装置等に使用できる音
響−電気変換器を提供することを目的とする。このよう
な受信機はこの装置によって像を得るべき２つの異なる
物体に対応する２つの到来する波を適正に判別するため
に、マイクロ秒以下の時間でどの受信機に導入されてい
る時間遅延でも変更できることが好ましい。

【００１４】

【発明の概要】このような必要性はサイズが極めて小さ
い複数個の信号受信機を含み、この受信機には受信機が
受信した入来信号に個別に定められた時間遅延を誘導す
るため、かつ予め定められた時点で１マイクロ秒以下の
期間で時間遅延を変更するために時間遅延装置を接続し
た形式の装置によって達成される。

【００１５】基本時間遅延Δτｄを制御できる一実施例
では時間遅延は一連の時間遅延増分０，Δｔｄ，２Δｔ
ｄ，３Δｔｄ…のいずれでも良い。一実施例としては、
このような時間遅延を生成する時間遅延モジュールは、
圧電結晶内での関連する音速ＶＰＺＴ　を有し、第１地
点と第２地点との間に接続されてこの間で信号を伝播す
る圧電結晶を備えることができる。この圧電結晶第１地
点から第２地点へ延びる直線とほぼ平行な第１と第２の
ほぼ平坦な平面を有している。複数のＮ対の間隔を隔て
た電極が備えられ、ここで各々の対の電極の一方は第１
の結晶面上に、また他方の電極は第２の結晶面上に配置
される。電極のこれらの対に番号ｉ＝１，２，…Ｎを付
したとき、結晶面の一つに配置されたＮ個の電極（各対
から１個ずつ）は、第１地点から第２地点へ延びる直線
とほぼ平行にこの面上に引かれた線が、電極ｉ＝１，２
，…，Ｎとこの順に交差するように配置される必要があ
る。結晶の各面上に配置されたＮ個の電極は互いに電気
的に絶縁される。また各対の電極にはこれらの２つの電
極の一方に接続された活性化可能信号線が接続される。 ここにおいて、この信号線を活性状態に維持することに
よって、結晶内を第１地点から第２地点へ伝播する音響
信号が電極対の２つの電極の間を通過する際に、電極に
接続されたこの信号線に電気信号が発生する。伝播する
音響信号は各々の電極対ｉ＝１，２，…Ｎの間を通過す
るので、τｉの時点でｉ番目の電極対の電極に接続され
た信号線ｉに電気信号が発生する（ここでτ１　＜τ２
　＜τＮ　）。これらの電極対が同じものであり、隣接
する電極対が第１地点と第２地点とを結ぶ線に沿って等
間隔の距離を隔てている場合は、時間遅延ｔｉ　は関係
式τ２　−τ１　＝τ３　−τ２　＝……＝τＮ　−τ
Ｎ−１　＝Δｔを満たす。従って、ｉ番目の対の電極の
一方に接続された信号線を伝播する電気信号にｍΔτ（
ｍ＝１，２，…，Ｎ−１）の制御可能な時間遅延を導入
することができる。別の制御可能な時間遅延期間も導入
可能である。

【００１６】

【実施例】図１を参照すると、入射する音波１１は本発
明の一実施例に従って構成された音響影像モジュール１
３に到達する。このモジュール１３は入射波１１を受け
る圧電材料１５を備えており、圧電素子の長さＬである
ＶＰＲＯＰで示される方向に縦方向に音波を伝播するこ
とができる。モジュール１３に整合層１７を設け、この
層が先ず入射波１１を受けてからこの入射波１１のうち
の伝播される部分をＰＺＴ材料１５へ渡すことにより、
入射波１１がそこを通ってＰＺＴ材料１５に伝播してい
く周囲媒体との音響インピーダンス整合を向上させるよ
うにすることもできる。例えば、組織または水の相対イ
ンピーダンスは１．５であり、シリコンの相対インピー
ダンスは約２０であり、ＰＺＴ−５Ａのような代表的な
ＰＺＴ材料の相対インピーダンスは約２５である。従っ
て、シリコンと圧電素子ＰＺＴ−５Ａではインピーダン
スが良好に整合されるが、これらの材料のいずれも組織
または水とはよく整合しないので、このような状況では
図１に示した例えば１７のような整合層が推奨される。 ＰＺＴ材料１５の幅Ｗと厚さＨは各々１００μｍと１０
０μｍとしてよい。あるいは図１のように幅と厚さが異
なっていてもよい。送信された音波がＰＺＴ材料１５の
第１の端から第２の端へ進行すると、この音波は図示の
とおり連続的に３つまたはそれ以上の対となった電極１
９−１と１９−２，２１−１と２１−２及び２３−１と
２３−２の間を通過する。例えば１９−２，２１−２及
び２３−２のような各対のうちの一方の電極は接地され
ている。１９−１と１９−２のような電極対の間を音波
が通過すると、圧電効果によってこれらの電極の一方つ
に他の電極に対する電圧差が誘起される。長手方向に垂
直な電界がかけられた長さ膨張棒（ｌｅｎｇｔｈ　　ｅ
ｘｐａｎｄｅｒ　　ｂａｒ）という特定の事例を説明し
た“Ｐｈｙｓｉｃａｌ　　Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｐｒｉ
ｎｃｉｐｌｅｓ　　ａｎｄ　　Ｍｅｔｈｏｄ”（１９６
４年Ａｃａｄｅｍｉｃ　　Ｐｒｅｓｓ刊、Ｗ．Ｐ．Ｍａ
ｓｏｎ）Ｖｏｌｕｍｅ１−Ａの２３７〜２３８ページを
参照されたい。これは周波数制御に関する文献では側部
電極共振器（ｓｉｄｅ　　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｄ　　ｒ
ｅｓｏｎａｔｏｒ）とも呼ばれる。伝播する音響信号の
機械的ひずみＳ１　により誘起される電圧ＶはＨＳ１　
／ｄ３１に比例する。ここにおいて、 ｄ３１＝圧電ひずみ定数（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
　　ｓｔｒａｉｎｃｏｎｓｔａｎｔ）、 Ｈ＝結晶の厚さ、 ３は分極の方向（ｐｏｌｉｎｇ　　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
）、 １は音波伝播方向。

【００１７】入射音波のうちの伝播される部分が第１の
電極対１９−１、１９−２の間を通過すると、これらの
２つの電極の間に配置された圧電材料の電気的分極が僅
かに変化する。この変化が電極対によって検知され、こ
れら２つの電極のうちの接地されていない方の電極１９
−１に接続された導線１９−３にゼロでない電気信号が
生成される。導線１９−３に生成された信号の大きさは
入射波１１のうちの伝播される部分の大きさに正比例す
る。同様にして、電極対２１−１，２１−２及び２３−
１，２３−２は入射波１１のうちの伝播される部分がそ
れぞれの電極対の間を通過すると、電極２１−１及び２
３−１にそれぞれ接続されたそれぞれの導線２１−３及
び２３−３に電気信号が生成される。ＰＺＴ材料１５は
、ＰＺＴ材料の一端から他端へと通過した入射音波の伝
播される部分のエネルギーを受け取って減衰させるため
にＰＺＴ材料の第２表面に取り付けたバッキング層２７
を設けてもよい。

【００１８】隣接する電極対が圧電材料１５の縦方向で
測定して等距離だけ間隔が開けられている場合は、導線
２１−３及び２３−３上に現れる電気信号は、対応する
電気信号が導線１９−３上で受信される時点に対して測
定可能な遅延時間Δｔ及び２Δｔだけそれぞれ遅延され
る。この実施例では２つの隣接する電極対の前縁同志あ
るいは後縁同志の間の距離ｄを選択することによって、
時間遅延Δｔｄ　＝ｄ／ＶＰＺＴ　を制御することがで
きる。 ここで、ＶＰＺＴ　はＰＺＴ材料中での入射音波の伝播
部分の縦方向の伝播速度である。

【００１９】図２（Ａ）及び（Ｂ）は図示のように介在
するギャップによって互いに物理的に分離された３つあ
るいはそれ以上の影像取り込みモジュール３１Ａ，３１
Ｂ及び３１Ｃを使用した本発明の実施例の平面図と側面
図である。例えば、影像取り込みモジュール３１Ａは音
響信号受信領域３３Ａを有し、かつ各々が例えば図１の
電極１９−１及び１９−２に対応する電極対をそれぞれ
表す図２（Ｂ）に示す３つあるいはそれ以上の一連の電
極３５Ａ，２７Ａ及び３９Ａを有している。ＰＺＴ材料
の３つあるいはそれ以上の互いに独立したブロック４１
Ａ，４１Ｂ及び４１Ｃは図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す
ように配置されている。ＰＺＴ材料のブロック４１Ａは
図１に示した３対の電極と同様に互いに直面して配置さ
れた３対の電極３５Ａとその裏面の電極（図示せず）、
電極３７Ａとその裏面の電極（図示せず）、及び電極３
９Ａとその裏面の電極（図示せず）を有している。同様
に、ＰＺＴ材料の２つのブロック４１Ｂ及び４１Ｃの各
々は、対向する側に配置され、互いに向き合った３対あ
るいはそれ以上の電極対を有している。

【００２０】入射音響信号はそれぞれの信号受信領域３
３Ａ，３３Ｂ及び３３Ｃで単一または複数の音響影像取
り込みモジュール３１Ａ，３１Ｂ及び３１Ｃによって受
信される。これらの信号受信領域の１つまたは複数領域
で受信された音響信号はＰＺＴ材料の対応するブロック
の一端から他端へと縦に伝播して、信号に関連するエネ
ルギーを減衰させる材料のバッキング層４３によって受
け取られる。機械的一体性をもっと良くするために、バ
ッキング層４３を基板４５上に設けてもよい。モジュー
ル３１Ａ，３１Ｂ及び３１Ｃの各々は、４１Ａ及び４１
Ｂのような隣接する圧電材料のブロック内に伝播する音
響信号が互いに時間遅延を伴うような一次元又は二次元
の音響センサアレイ内の異なるセンサに関連付けること
ができる。これらの時間遅延は前述のように図１の電極
の導線１９−３，２１−３及び２３−３内で生成される
時間遅延を伴う信号を使用することによって部分的に、
あるいは完全に補償することができる。例えば、ＰＺＴ
ブロック４１Ｂを伝播する信号がＰＺＴブロック４１Ａ
を伝播する信号に対して２Δｔｄ　だけ遅延させたい場
合は、ＰＺＴブロック４１Ａに関連する音響信号は正面
端の信号受信領域に至近の第１の電極対に対応する電極
導線から引き出し、またＰＺＴブロック４１Ｂに対応す
る音響信号は上から３番目の電極対に接続された電極導
線から引き出してよい（３番目のものから引き出すこと
により、２Δｔｄ　の時間遅延が得られる）。図１に示
した構成によって総時間遅延ｎΔｔｄ　（ｎ＝０，±１
，±２，…）が得られる。ここで、固定の時間間隔Δｔ
ｄ　は適宜に制御可能である。そのためには、本願出願
人が平成３年４月１０日付で出願した特許出願「音響信
号受信装置」に開示されている手段によって連続的な時
間遅延Δｔｃ　を付加してもよい。

【００２１】特定のＰＺＴ材料ブロック内を伝播する音
響信号に時間遅延ｎΔｔｄ　を与えることが望まれてい
るところの図１の構成を参照すると、対応する電極導線
が活性化され、そのブロックの他の全ての電極導線は不
活性化され、かくしてＰＺＴブロック内を伝播する音響
信号はその活性化された電極導線にしか出現しない。

【００２２】図３は音響信号がＰＺＴ結晶内で図１の１
９−１と１９−２，及び２１−１と２１−２と同様の２
つの隣接する電極対の間を通過した場合に、図１の１９
−３及び２１−３と同様の２つの隣接する導線上で生成
された信号ｖ１　（ｔ）及びＶ２　（ｔ）のオシロスコ
ープ上のトレースを示している。図１と同様に２対の電
極は縦方向に間隔ｄ＝４４０μｍを隔てて配置された。 縦座標（振幅すなわちＹ軸）と横座票（時間すなわちＸ
軸）の１目盛はそれぞれ５ｍＶと２００ナノ秒である。 ２つのトレースは約ｔ＝ｔ２　−ｔ１　＝１５０ナノ秒
異なる時刻ｔ１　とｔ２　で活性化されている。これは
、ＶＰＺＴ　＝ｄ／Δｔ＝４４０μｍ／１５０ｎＳｅｃ
＝２．９３×１０５　ｃｍ／ｎＳｅｃである。ＰＺＴ結
晶の信号伝播速度に対応し、これはＰＺＴ−５Ａ中での
ほぼ正確な伝播速度である。従ってこのような構成によ
って信号振動周波数が約５ＭＨｚで、ＰＺＴ結晶内の音
響信号の通過によって発生する振動が約１．６μ秒間続
く正確なトレース上での差が得られると考えられる。

【００２３】図４は３列の互いに独立したＰＺＴ結晶ブ
ロックを含み、図示の通り前面の列はブロック５２，５
３，５４及び５６を有するところの実施例５１の切断図
である。ＰＺＴ材料のブロック５６はブロック５６に沿
って縦方向に離して配置された４つの電極６１−１，６
３−１，６５−１及び６７−１を有しており、これらの
電極にはそれぞれブロック５６の反対面に対応する電極
（図示せず）がある。音響信号は２つまたはそれ以上の
ＰＺＴブロック内をＶＰＲＯＰとして示した方向に伝播
し、これらの信号の相対的時間遅延は、図１に関連して
論じたように、ＰＺＴブロックの１つの間に置かれた活
性化された一対の電極の間で生成される電圧信号によっ
て補償できる。

【００２４】図４に示した二次元構造は時間遅延の二次
元マトリクスを実現するために利用することができる。 このようなひとつひとつの遅延は音響信号センサの二次
元配列内の各センサと関連されている。こうするかわり
に、図１、図２あるいは図４に示した構造を使って、最
初に図１に示す信号導線１９−１，２１−１及び２３−
１に生成され、次にＰＺＴ結晶１５に沿って縦に伝播し
て二次元に整相された発信機配列を励振し、これらの発
信機から外側に伝播する音波をステアリング、すなわち
フォーカスする二次元マトリクスの時間遅延された信号
を生成することもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、小型で高密度に配置容易な音響−電気変換器が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図。

【図２】一次元アレイとして構成された本発明の一実施
例を示す図。

【図３】本発明の一実施例の動作を説明する図。

【図４】二次元アレイとして構成された本発明の一実施
例を示す図。

【符号の説明】

１１：入射波 １３：モジュール １５：圧電結晶材料 １７：整合層 １９−１，１９−２，２１−１，２１−２，２３−１，
２３−２：電極 １９−３，２１−３，２３−３：導線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の地点から送信され第２の地点で受信
   された音響信号から制御可能な時間遅延をともなう電気
   信号を発生する音響−電気変換器において、下記の（Ａ
   ）ないし（Ｃ）を設けたことを特徴とする音響−電気変
   換器： （Ａ）第１の点と第２の点の間に接続されてその間で音
   響信号を伝播させる圧電材料本体：前記圧電材料本体は
   第１の本体面と第２の本体面を有し、前記第１の本体面
   と前記第２の本体面は前記第１の点から前記第２の点ヘ
   伸びる直線にほぼ平行であり、前記直線は前記第１の本
   体面と前記第２の本体面の間に延在する；（Ｂ）空間的
   に離間した複数の電極対：前記電極対は番号ｉ＝１，２
   ，・・・，Ｎ（Ｎ≧３）が付与されており、前記電極対
   の各々の第１の電極は接地され第２の電極は前記第１の
   電極から電気的に隔離され、前記第１の電極と前記第２
   の電極は夫々前記第１の本体面と前記第２の本体面上に
   配置され、もって前記本体の各々の上に前記直線とほぼ
   平行になるようにひかれた本体面線はｉ番目の電極対の
   一方の電極とｉ＝１，２，・・・・，Ｎの順序で交叉す
   る； （Ｃ）番号ｉ＝１，２，・・・，Ｎが付与され、個別的
   に活性化可能なＮ本の電気信号線：ｉ番目の前記電気信
   号線はｉ番目の前記電極対の第２の電極に接続され、前
   記第１の点から前記第２の点へ伝播する音響信号がｉ番
   目の前記電極対の間を通過する際にｉ番目の前記電気信
   号線上に電気信号を発生させる。
2. 【請求項２】前記電極対の各々の前記第２の電極は前記
   第２の本体面上の前記本体面線に添って配置されており
   、ｉ番目の前記電極対の前記第２の電極から（ｉ＋１）
   番目の前記電極対の前記第２の電極へ前記第２の本体面
   上の本体線に添って測った距離ｄｉ　がｄ１　＝ｄ２　
   ＝・・・＝ｄＮ−１　を満足し、前記本体中を伝播速度
   ｖで前記第１の点から前記第２の点に伝播する音響信号
   により、ｉ番目の前記電気信号線上に１番目の前記電気
   信号線に対してほぼ△ｔｄ　＝（ｉ−１）ｄ１　／ｖの
   時間遅延をともなう電気信号を発生することを特徴とす
   る請求項１記載の音響−電気変換器。
3. 【請求項３】音響信号を受け取って前記本体に渡し、も
   って前記本体へ前記音響信号が入る際の反射を減少させ
   るため、音響インピーダンス整合層を前記本体の音響信
   号受信面に隣接して設けたことを特徴とする請求項１記
   載の音響−電気変換器。
4. 【請求項４】請求項１記載の音響−電気変換器を互いに
   隔離した状態で二次元に配置し、音響信号によって個々
   の前記音響−電気変換器から発生する電気信号に個々に
   制御可能な時間遅延をもたらすことができるようにした
   二次元状の音響−電気変換器。