JPH0511478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数個の圧電振動体を曲面状に並べ
た超音波探触子に関し、例えば医用等の電子走査
型の診断装置に超音波送受波部として利用されて
いる。

（発明の背景） 一般に、電子走査方式の超音波探触子には、複
数個が列状に並べられた各圧電振動体に遅延量が
異なる駆動パルスを同時に印加して走査するセク
ター方式と、各圧電片に順次駆動パルスを印加し
て走査するリニアー方式とがある。そして、例え
ばセクター方式にあつては、超音波の送受波方向
を扇状に走査できるので、圧電振動体の素子数を
少なくして広範囲の探査ができるとされている。

第２図はこの種の電子走査用の配列型探触子の
断面図である。即ち、この配列型探触子は、図中
符号１で示す複数個の圧電片例えば通称PZTと
呼ばれるジルコン酸チタン酸鉛の両主面に電極２
を形成して、不要超音波を吸収するバツキング材
３に固着し、各圧電片１の超音波送受波面側に音
響整合層４を施している。そして、例えば圧電片
１の間に充填材５を施し、圧電片１の複数個を一
ブロツクとして独立した圧電振動体６とみなしこ
の圧電振動体６をセクターあるいはリニア方式に
より駆動し、解像度等の品質が良好な情報を得る
ようにしている。

（発明の従来技術） ところで、近年この種の配列型探触子にあつて
は、第３図ａの正断面図に示したように、複数個
の圧電片７が配列した平板状のバツキング材８
（同図ａ）を、例えば表面が凸面状の保持台９上
に固着し（同図ｂ）、曲面上に配列した各圧電片
７の送受波面に連続した音響整合層１０を形成
し、超音波の送受波面方向の領域が広がるように
して広域の探査を可能にしようとしたものがある
（参考文献：特開昭59−229999号広報「超音波探
触子の製造方法」）。

（従来技術の欠点） しかし、この配列型探触子では、音響整合層１
０が、曲面上に配列された複数の圧電片７の超音
波送受波面側に連続して形成されているので、超
音波の送受波時に隣り合う圧電片７が相互干渉し
て音場特性を損なう欠点がある。又、一般に音響
整合層は超音波が被検出体と圧電片との間を伝搬
する際、超音波の音響的エネルギーの伝搬損失を
防止し、効率よい送受を計るべく、各圧電片上に
確実にλ／４となる厚みをもつて施す必要がある
とされている。しかし、上記例によれば、圧電片
７を曲面上に配列した後、音響整合層１０を施し
ているので、曲面上に配列された各圧電片７の送
受波面に厚みを均一にしてλ／４に形成すること
が極めて困難となる。このため、例えば各圧電片
相互の音響整合層１０の厚みが異なつた場合に
は、超音波の伝搬径路長をも異ならしめることに
なり、良好な音場特性を得られなくなる場合があ
る。

（発明の目的） 本発明は、超音波送受波領域を拡げて広範囲の
探査ができ、かつ音響整合層による圧電振動体の
相互干渉を防止し、音響整合層の超音波の伝搬径
路長を一定にして音場特性に優れた配列型の超音
波探触子とその製造方法を提供することを目的と
する。

（発明の特徴） 第１の本発明の特徴は、複数個の圧電振動体を
曲面上に配列し、音響整合層を前記圧電振動体毎
に独立してかつ超音波送受波面に平行平面にした
点にあり、第２の本発明の特徴は、バツキング材
表面を基準面に平行として、その表面に貼着され
た圧電振動体に独立した音響整合層を施した後、
バツキング材を保持台の曲面上に固着した製造方
法にある。

（第１の発明の実施例） 以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図ａは本発明の超音波探触子の正断面図
で、同図ｂは同図ａのＡ−A′平断面図、同図ｃ
は同図ａのＢ−B′の側断面図である。

図中、符合１１は圧電振動体を示し、この圧電
振動体１１は両主面に電極１２が形成された例え
ば４つの圧電片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ
を一ブロツクとして、バツキング材１４の外周面
上に４ブロツク配列されている。そして、このバ
ツキング材１４は、例えば塩化ビニルにフエライ
ト粉末を混入した平板状の弾性ある可撓性材から
なり、たとえば後述の製造方法に説明したよう
に、この可撓性材を表面が円弧上に突出した保持
台１５に固着した湾曲状に形成されている。さら
にバツキング材１４は、圧電振動体１１を分割す
る切断溝１６が所定の間隔で設けられており、切
断溝１６間の圧電振動体の固着される部分毎に直
線状となつている。すなわち、バツキング材１６
を全体的には曲面状として圧電振動体毎の固着部
分を直線状としている。なお、図中１８は表面側
の電極１２の両側を共通接続し対称の音場特性を
得るようにしたアース用リード線で、１９は裏面
側の電極１２を各圧電振動体１１の両側から交互
に導出した金属箔である。そして、各圧電振動体
１１の超音波送受波面には、一層目２０ａが圧電
片１３間に充填されかつアース用リード線１８が
取着される両側部を除く表面及び二層目２０ｂが
一層目上の全面にコーテイングされた二層構造の
音響整合層２０が施されている。すなわち、前記
圧電振動体のバツキング材上に固着された主面と
前記音響整合層の表面とを直線状の平行平面とし
ている。そして、圧電振動体１１の間および切溝
１６には、音響整合層２０とは異なる音響インピ
ーダンス値の充填材２１が施されている。

従つて、この構成の超音波探触子は、超音波送
受波面を大略曲面状に配置したので、超音波の送
受波方向を広げることができる。又、音響整合層
２０はそれぞれ独立して各ブロツク振動体毎に施
されその間にインピーダンスの異なる充填材２１
が施されているので、音響整合層を介しての相互
干渉を防止できる。そして、バツキング材１６に
おける圧電振動体毎の固着部分を直線状とするの
で、圧電振動体１１を曲面ではない平面状とし、
さらに音響整合層２０をも平面状にできる。した
がつて、音響整合層２０の厚みを一定の厚みに制
御しやすくなる。従つて、この超音波探触子は超
音波の送受波方向が拡がることに加えて音場特性
を良好とすることができる。又、この実施例で
は、圧電振動体１１を形成する各圧電片１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ間には一層目の音響整合
層２０ａが埋設されかつ各圧電片１３の超音波送
受波面側には音響整合層２０が連続して形成され
ているので、各圧電片１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
１３ｄ間にて厚み方向の振動が結合し易くなり、
各圧電振動体１１における超音波の送受波感度の
向上が期待できる。

（発明の実施例） 以下、本発明の製造方法を第４図のａからｉの
各工程図により説明する。尚、本実施例の説明に
あつては、前述した部分と同一部分には同一番号
を付与して説明する。

先ず、底面を基準面とした加工台２２にバツキ
ング材１４を取着して（第４図ａ）、バツキング
材１４の表面を基準面に対して、例えば研摩等に
より平行に維持し（同図ｂの正断面図）、このバ
ツキング材１４の表面上に、両主面に電極１２を
有し裏面に長手方向の両側から金属箔１９が導出
した例えばPZTからなる長方形状の圧電板２３
を貼着する（同図ｃの部分図）。なお、基準面に
対するバツキング材１４の表面の平行度は、例え
ば基準面からの各距離を測定することにより計測
される。次に、圧電板２３をバツキング材１４に
到達する幅方向の第１の切溝２４を設けて複数個
の圧電片１３に分割切断する（第４図ｄの一部正
断面）。次に、各圧電片１３の表面両側を例えば
粘着テープ２５によりマスクして（第４図ｅの平
面図）、各圧電片表面及び各圧電片間に例えばエ
ポキシ系樹脂を施し、その厚みを超音波波長の
λ／４に研摩し第１の音響整合層２０ａを形成す
るとともに粘着テープ２５を除去する（同図ｆの
側断面図）。次に、各圧電片１３の両側を新たに
マスクして同様に第２の音響整合層２０ｂを第１
の音響整合層２０ａ上に形成する（第４図ｇの断
面図）。次に、複数個の圧電片１３ａ，１３ｂ，
１３ｃ，１３ｄを一ブロツクとして、一ブロツク
ごとに第２の音響整合層２０ｂの表面からバツキ
ング材１４に到達し金属箔１９をも切断する前記
第１の切溝２４より深い第２の切溝２６を設けて
ブロツク分割し、各圧電振動体１１とする（第４
図ｈの一部正断面図）。次に、音響整合層２０及
び各圧電片１３が一体的に固着されたバツキング
材１４を前記加工台２２から取り外し、このバツ
キング材１４の底面を保持台１５の曲面上に一致
させて固着し、圧電振動体１１が形成する送受波
面を大略曲面状とする（第４図ｉ）。尚、このと
きバツキング材１４の各圧電振動体１１の貼着さ
れた外周表面はバツキング材１４の弾性により湾
曲前の各曲面に対して接線方向の直線状となる。
そして、第１図にて説明したように、各圧電片１
３の表面両側にアース用リード線１４を接続して
各圧電片１１の表面電極を共通接続し、各圧電振
動体１１の間及び第２の切溝２３と各圧電片１３
の表面両側部に音響整合層１６とは異なる音響イ
ンピーダンス値の例えばエポキシ系樹脂からなる
充填材２１を施し完了する。

従つて、この製造方法によれば、バツキング材
１４の表面を加工台の２２基準面に対して平行に
し、各圧電片１１上に音響整合層２０を形成した
ので、各音響整合層２０ａ，２０ｂの厚みを確実
にλ／４とすることができる。そして、音響整合
層２０が充填した各圧電振動体１１の間をバツキ
ング材１４に到達する第２の切溝２６を設けて切
断し、各圧電振動体毎に音響整合層２０を独立さ
せた後、このバツキング材１４を保持台１５の曲
面上に固着したので、音響整合層２０の平行度が
損なわれることなく、その厚みを均一にしてλ／
４に維持できる。従つて、この製造方法により、
音響整合層２０の超音波の伝搬距離を一定にし
て、音響整合層による各圧電振動体の相互干渉を
防止し、広範囲の探査ができる超音波探触子を提
供できる。更に、この実施例によれば、バツキン
グ材１４の湾曲時における外力が、このバツキン
グ材１４の弾性により切り溝２６に集中して吸収
されるので、圧電振動体１１を平板状のバツキン
グ材１４を保持台１５の曲面上に固着し易く、バ
ツキング材１４表面の直線性が損なわれることが
ない。従つて、各圧電振動体１１の超音波送受波
方向が湾曲時の外力によりバラツクことがなく、
各曲面の接線に対して垂線方向となるので、仕様
通りの指向持特性を得ることができる。

（他の事項） 尚、本発明の実施例の説明にあつては、圧電振
動体を４つの圧電片を１ブロツクとして説明した
が、これに限定されるものではなく例えば圧電片
の一つを圧電振動体としてもよいことは言うまで
もない。又、この製造方法にては、バツキング材
１４の表面側の圧電振動体間に切溝２６を設けて
これを保持台２２に湾曲させたが、この切溝２６
を例えば第５図ａに断面図に示したようにバツキ
ング材１４の両主面の圧電振動体１１の間の両面
に設けたり、又第５図ｂの断面図に示したように
バツキング材１４の底面側の複数個所に設けたり
して、バツキング材１４の弾性等の材質との兼ね
あいを考慮して湾曲時における外力を適宜分散吸
収させ、圧電振動体１１が貼着されるバツキング
材１４の表面の直線性が損なわれないようにして
もよい。

（発明の効果） 以上により、本発明は、超音波の送受波領域を
拡げて広範囲の探査ができ、音響整合層によるブ
ロツク振動体の相互干渉を防止し、音場特性に優
れた配列型の超音波探触子およびその製造方法を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波探触子の図で、同図ａ
は正断面図、同図ｂは同図Ａ−A′平断面図、同
図Ｃは同図ａのＢ−B′断面図である。第２図は
配列型探触子の一般構成を説明する正断面図、第
３図は従来の超音波探触子及びその概略工程を示
す断面図である。第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，
ｆ，ｇ，ｈ，ｉは本発明の超音波探触子の製造方
法を説明する各工程図、第５図ａ、同図ｂは本発
明に使用されるバツキング材の他の例の断面図で
ある。 １１……圧電振動体、１３……圧電片、１４…
…バツキング材、１５……保持台、１６……切
溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面を曲面とした保持台と、該保持台上に固
   着されたバツキング材と、該バツキング材上に配
   列されて複数の圧電片からなる圧電振動体と、該
   圧電振動体毎に設けられた音響整合層整合とを具
   備し、前記バツキング材を全体的には曲面状とし
   て圧電振動体毎の固着部分は直線状とし、前記圧
   電振動体のバツキング材上に固着された主面と前
   記音響整合層の表面とを直線状の平行平面とした
   ことを特徴とする超音波探触子。 ２ 表面を直線状の基準面に平行としたバツキン
   グ材上に圧電板を貼着し、バツキング材に到達す
   る第１の切断溝を設けて前記圧電板を多数の圧電
   片に分割するとともに、該圧電片の複数個を１ブ
   ロツクとして第１の切断溝より深い第２の切断溝
   をバツキング材に設けて複数の圧電振動体を形成
   し、前記圧電振動体の超音波送受波面にそれぞれ
   独立した音響整合層を設けて一体化圧電振動体と
   した後、該一体化圧電板振動体のバツキング材を
   保持台の曲面とした表面上に固着し、前記圧電振
   動体のバツキング材上に固着された主面と前記音
   響整合層の表面とを直線状の平行平面として形成
   したことを特徴とする超音波探触子の製造方法。