JPH05277105A - 超音波診断装置用探触子 - Google Patents
超音波診断装置用探触子Info
- Publication number
- JPH05277105A JPH05277105A JP7963192A JP7963192A JPH05277105A JP H05277105 A JPH05277105 A JP H05277105A JP 7963192 A JP7963192 A JP 7963192A JP 7963192 A JP7963192 A JP 7963192A JP H05277105 A JPH05277105 A JP H05277105A
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- JP
- Japan
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- lens
- acoustic
- probe
- piezoelectric vibrator
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- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超音波診断装置における探触子に使用される
音響レンズの音響インピーダンスの不整合の解決と、レ
ンズ内の減衰を同時に解決することにより探触子性能の
向上を図る。 【構成】 探触子に使用される音響レンズを屈折型のフ
レネルレンズ１の構造とし、該屈折型のフレネルレン１
の配列を圧電振動子２と音響整合層３の間に配設する。
音響レンズの音響インピーダンスの不整合の解決と、レ
ンズ内の減衰を同時に解決することにより探触子性能の
向上を図る。 【構成】 探触子に使用される音響レンズを屈折型のフ
レネルレンズ１の構造とし、該屈折型のフレネルレン１
の配列を圧電振動子２と音響整合層３の間に配設する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に使用
される探触子に関し、特に音響レンズを備えた探触子に
関する。
される探触子に関し、特に音響レンズを備えた探触子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波診断装置の探触子の構造
は、例えば図５に示すように、超音波放射出力を図の上
方向に、生体の内部に向けて、所用深度の区域に焦点を
結ぶように音響レンズ１１を表面に取り付けたものとな
っている。
は、例えば図５に示すように、超音波放射出力を図の上
方向に、生体の内部に向けて、所用深度の区域に焦点を
結ぶように音響レンズ１１を表面に取り付けたものとな
っている。
【０００３】この構造で、一般には超音波の送受の圧電
振動子２の音響インピーダンスが音響レンズ１１の音響
インピーダンスや生体４の音響インピーダンスより遥か
に高いので、音響整合層３で音響レンズ１１と整合する
ようにしている。
振動子２の音響インピーダンスが音響レンズ１１の音響
インピーダンスや生体４の音響インピーダンスより遥か
に高いので、音響整合層３で音響レンズ１１と整合する
ようにしている。
【０００４】また、音響レンズ１１を生体４と同じ音響
インピーダンスにできればよいのであるが、完全に同じ
音響インピーダンスにすることが製造上困難で多少の差
がある。圧電振動子２と音響レンズ１１との間の整合
が、音響整合層３により行われたとしても、生体４と音
響レンズ１１との間の音響インピーダンスの不整合によ
り、すべての超音波が透過することはできず、一部分の
反射が起きることになる。
インピーダンスにできればよいのであるが、完全に同じ
音響インピーダンスにすることが製造上困難で多少の差
がある。圧電振動子２と音響レンズ１１との間の整合
が、音響整合層３により行われたとしても、生体４と音
響レンズ１１との間の音響インピーダンスの不整合によ
り、すべての超音波が透過することはできず、一部分の
反射が起きることになる。
【０００５】また、音響整合層３と音響レンズ１１との
間も論理的に超音波の中心周波数で整合させても、送信
される超音波は圧電振動子２の性質から広い周波数帯域
を持ち、そのために中心周波数以外の周波数に対して音
響インピーダンスが不整合となる。したがって、生体４
と音響レンズ１１との接触面で生じた反射波が、音響レ
ンズ１１と音響整合層３との間で再反射し、減衰しつつ
も音響レンズの中で往復を繰り返すことになる。そのた
めに、超音波診断の画像に影響を及ぼす。ところが、音
響レンズ１１中の反射において、適当に減衰、拡散を受
けるために、この往復反射波が目立たないのが現実で、
音響レンズ１１にとっては好ましくない減衰が、悪影響
を目立たなくしている。
間も論理的に超音波の中心周波数で整合させても、送信
される超音波は圧電振動子２の性質から広い周波数帯域
を持ち、そのために中心周波数以外の周波数に対して音
響インピーダンスが不整合となる。したがって、生体４
と音響レンズ１１との接触面で生じた反射波が、音響レ
ンズ１１と音響整合層３との間で再反射し、減衰しつつ
も音響レンズの中で往復を繰り返すことになる。そのた
めに、超音波診断の画像に影響を及ぼす。ところが、音
響レンズ１１中の反射において、適当に減衰、拡散を受
けるために、この往復反射波が目立たないのが現実で、
音響レンズ１１にとっては好ましくない減衰が、悪影響
を目立たなくしている。
【０００６】すなわち、従来の音響レンズ１１は、イン
ピーダンスの不整合と減衰が本来の送受波信号を弱めて
いるが、それ以上の集束効果によって信号強化に役立っ
ている。
ピーダンスの不整合と減衰が本来の送受波信号を弱めて
いるが、それ以上の集束効果によって信号強化に役立っ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来使用され
ていたレンズではレンズの厚みがかなりあるので、減衰
が避けられない。特に、生体内を微細に診断する場合に
超音波の高周波化の要請があるが、レンズが厚いと減衰
が大きいことから薄型のレンズの提供が望まれていた。
ていたレンズではレンズの厚みがかなりあるので、減衰
が避けられない。特に、生体内を微細に診断する場合に
超音波の高周波化の要請があるが、レンズが厚いと減衰
が大きいことから薄型のレンズの提供が望まれていた。
【０００８】また、音響レンズと生体のインピーダンス
不整合による反射波は、超音波画像に影響を与えること
から、好ましくない。
不整合による反射波は、超音波画像に影響を与えること
から、好ましくない。
【０００９】そこで、本発明は、従来の音響レンズにお
ける音響インピーダンスの不整合の解決と、レンズ内の
減衰を同時に解決することによりレンズ性能の向上を図
ることを目的とする。
ける音響インピーダンスの不整合の解決と、レンズ内の
減衰を同時に解決することによりレンズ性能の向上を図
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波診断装
置における探触子の音響レンズを屈折型のフレネルレン
ズの配列として構成し、該フレネルレンズを圧電振動子
と音響整合層の間に配設したことを特徴とするものであ
り、従来では、圧電振動子→音響整合層→音響レンズ→
生体の順に構成させていたために、音響レンズと生体の
整合ができなかったのを、圧電振動子→音響レンズ→音
響整合層→生体とすることによって、音響レンズと生体
との音響インピーダンス整合を行うものである。
置における探触子の音響レンズを屈折型のフレネルレン
ズの配列として構成し、該フレネルレンズを圧電振動子
と音響整合層の間に配設したことを特徴とするものであ
り、従来では、圧電振動子→音響整合層→音響レンズ→
生体の順に構成させていたために、音響レンズと生体の
整合ができなかったのを、圧電振動子→音響レンズ→音
響整合層→生体とすることによって、音響レンズと生体
との音響インピーダンス整合を行うものである。
【００１１】また、従来の音響レンズに代えて屈折型の
フレネルレンズにすることによる薄型化を図り、音響レ
ンズでの減衰を減少させるものである。
フレネルレンズにすることによる薄型化を図り、音響レ
ンズでの減衰を減少させるものである。
【００１２】
【作用】本発明においては、音響レンズと生体との間に
音響整合層が存在することから、音響レンズと生体の間
のインピーダンス不整合を緩和することができる。
音響整合層が存在することから、音響レンズと生体の間
のインピーダンス不整合を緩和することができる。
【００１３】圧電振動子とフレネルレンズの間の整合
は、フレネルレンズが質量の小さい薄型にできることか
ら、従来のように生体と同じように柔らかく音響インピ
ーダンスが低い材料に限定されることがなく、圧電振動
子のように高い音響インピーダンスから生体のように低
い音響インピーダンスの間の音響インピーダンスであれ
ばよいことから、音響レンズの材料の選択が容易とな
る。
は、フレネルレンズが質量の小さい薄型にできることか
ら、従来のように生体と同じように柔らかく音響インピ
ーダンスが低い材料に限定されることがなく、圧電振動
子のように高い音響インピーダンスから生体のように低
い音響インピーダンスの間の音響インピーダンスであれ
ばよいことから、音響レンズの材料の選択が容易とな
る。
【００１４】また、本発明においては、レンズを薄型に
することができるので、低減衰のレンズを可能とする。
することができるので、低減衰のレンズを可能とする。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例を図面を使用して説明する。
図３、図４に基づき、本発明に使用するフレネルレンズ
の解説を光学的類似にて行う。図３（イ）は普通のレン
ズで超音波レンズも同じ形状になっている。左から波動
がレンズに当たると、レンズ内部が外部よりも伝搬速度
が遅い材料で構成されるので、レンズの表面に入射した
光は屈折によって曲り、さらに、レンズ内部でその方向
に直進し、レンズの曲面になっている右の面から出ると
きは、すべて平行に直進する。
図３、図４に基づき、本発明に使用するフレネルレンズ
の解説を光学的類似にて行う。図３（イ）は普通のレン
ズで超音波レンズも同じ形状になっている。左から波動
がレンズに当たると、レンズ内部が外部よりも伝搬速度
が遅い材料で構成されるので、レンズの表面に入射した
光は屈折によって曲り、さらに、レンズ内部でその方向
に直進し、レンズの曲面になっている右の面から出ると
きは、すべて平行に直進する。
【００１６】このレンズの曲面の部分だけを図３（ロ）
のように細分化しても働きは同じである。この部分を、
平らな面を１つの平面になるように合わせて構成したの
が図３（ハ）のフレネルレンズである。これらはすべて
屈折型である。
のように細分化しても働きは同じである。この部分を、
平らな面を１つの平面になるように合わせて構成したの
が図３（ハ）のフレネルレンズである。これらはすべて
屈折型である。
【００１７】参考として、光源から広い角度で発散した
光を曲げるには、外周部に図４（イ）に示す反射型レン
ズ３２が使用され、中心部には屈折型レンズ３１が使用
される。
光を曲げるには、外周部に図４（イ）に示す反射型レン
ズ３２が使用され、中心部には屈折型レンズ３１が使用
される。
【００１８】実際に使用する屈折型のフレネルレンズ
は、図４（ロ）の構造で図中でｅの長さ区間があり、設
計と製作上から決められる。
は、図４（ロ）の構造で図中でｅの長さ区間があり、設
計と製作上から決められる。
【００１９】図３及び図４を用いた以上の説明では、左
側の点光源からレンズを通して右側へ平行光線をもたら
す説明であるが、これとは逆に、左側からの平行光線を
右側へ焦点を結ばせることもできる。
側の点光源からレンズを通して右側へ平行光線をもたら
す説明であるが、これとは逆に、左側からの平行光線を
右側へ焦点を結ばせることもできる。
【００２０】図１に示す超音波探触子は、請求項１及び
請求項２に対応し、屈折型のフレネルレンズ１の平坦な
側に圧電振動子２接着させ、フレネルレンズ１の凹凸面
に音響整合層３を設けたものである。
請求項２に対応し、屈折型のフレネルレンズ１の平坦な
側に圧電振動子２接着させ、フレネルレンズ１の凹凸面
に音響整合層３を設けたものである。
【００２１】次に、図２に示す超音波探触子は、請求項
１及び請求項３に対応するもので、屈折型のフレネルレ
ンズ１の凹凸の側に凹凸を合わせた圧電振動子２を接着
させ、フレネルレンズ１の平坦な面に音響整合層３を接
着させたものである。この場合、フレネルレンズ１の凹
凸面が圧電振動子２の側を向いているので、これに伴い
圧電振動子２の形状も図２に示すようにする必要があ
る。
１及び請求項３に対応するもので、屈折型のフレネルレ
ンズ１の凹凸の側に凹凸を合わせた圧電振動子２を接着
させ、フレネルレンズ１の平坦な面に音響整合層３を接
着させたものである。この場合、フレネルレンズ１の凹
凸面が圧電振動子２の側を向いているので、これに伴い
圧電振動子２の形状も図２に示すようにする必要があ
る。
【００２２】上記構成の探触子では、圧電振動子２から
の超音波周波数の軸方向への機械振動がフレネルレンズ
１を通して集束効果により進行方向が曲げられ、音響整
合層３を経て密着した生体４に透過し、焦点６に集中す
る。本実施例では、フレネルレンズ１と生体４の間に音
響整合層３が存在するので、音響インピーダンスの不整
合を緩和することができる。
の超音波周波数の軸方向への機械振動がフレネルレンズ
１を通して集束効果により進行方向が曲げられ、音響整
合層３を経て密着した生体４に透過し、焦点６に集中す
る。本実施例では、フレネルレンズ１と生体４の間に音
響整合層３が存在するので、音響インピーダンスの不整
合を緩和することができる。
【００２３】また、音響レンズはフレネルレンズ１で構
成されるので、減衰を少なくすることができる。特に、
超音波の減衰率は高周波になるほど大きくなることか
ら、本発明に基づくフレネルレンズは高周波領域で効果
がある。すなわち、従来、超音波診断装置において多用
されている３．５ＭＨｚ近傍では減衰率が５〜７ｄＢ／
ｃｍであり、レンズ厚が数ｍｍであるので、減衰は２〜
３ｄＢ程度である。しかし、生体内を微細に診断するた
め、使用する超音波を１０ＭＨｚ以上に高周波化する場
合には、減衰率が大きくなることから、本発明に基づく
探触子が効果を発揮することになる。
成されるので、減衰を少なくすることができる。特に、
超音波の減衰率は高周波になるほど大きくなることか
ら、本発明に基づくフレネルレンズは高周波領域で効果
がある。すなわち、従来、超音波診断装置において多用
されている３．５ＭＨｚ近傍では減衰率が５〜７ｄＢ／
ｃｍであり、レンズ厚が数ｍｍであるので、減衰は２〜
３ｄＢ程度である。しかし、生体内を微細に診断するた
め、使用する超音波を１０ＭＨｚ以上に高周波化する場
合には、減衰率が大きくなることから、本発明に基づく
探触子が効果を発揮することになる。
【００２４】なお、フレネルレンズ１の凹凸面を圧電振
動子２の側に向けて接着する場合に、フレネルレンズ１
の窪んだ部分に接着剤を埋設することにより、図１の形
状の圧電振動子２を使用することができる。また、上記
実施例ではフレネルレンズ１は圧電振動子２と音響整合
層３との間に配置されるが、「圧電振動子→音響整合層
→フレネルレンズ→音響整合層」の構造とすることによ
り、圧電振動子とフレネルレンズの間の整合をより良好
にすることが考えられる。
動子２の側に向けて接着する場合に、フレネルレンズ１
の窪んだ部分に接着剤を埋設することにより、図１の形
状の圧電振動子２を使用することができる。また、上記
実施例ではフレネルレンズ１は圧電振動子２と音響整合
層３との間に配置されるが、「圧電振動子→音響整合層
→フレネルレンズ→音響整合層」の構造とすることによ
り、圧電振動子とフレネルレンズの間の整合をより良好
にすることが考えられる。
【００２５】なお、本実施例に基づく探触子は、生体を
診断する医用の超音波診断装置のみならず、建造物の内
部構造等を診断する超音波装置など、医療目的以外の超
音波装置にも使用することができる。
診断する医用の超音波診断装置のみならず、建造物の内
部構造等を診断する超音波装置など、医療目的以外の超
音波装置にも使用することができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明に基づく探触子によれば、音響レ
ンズと生体との間に音響整合層が配置されるので、音響
レンズと生体との音響インピーダンスの不整合を解決す
ることができる。
ンズと生体との間に音響整合層が配置されるので、音響
レンズと生体との音響インピーダンスの不整合を解決す
ることができる。
【００２７】また、フレネルレンズを使用しレンズを薄
く構成したので、減衰を少なくすることができる。殊に
減衰の大きくなる高周波領域において効果を奏すること
ができる。また、極近距離に焦点を結ばせる場合には、
通常厚いレンズが必要になるが、本発明に基づく探触子
によればレンズの厚みを薄くすることができる。
く構成したので、減衰を少なくすることができる。殊に
減衰の大きくなる高周波領域において効果を奏すること
ができる。また、極近距離に焦点を結ばせる場合には、
通常厚いレンズが必要になるが、本発明に基づく探触子
によればレンズの厚みを薄くすることができる。
【図１】本発明の実施例に基づく探触子の構造及び生体
との位置関係を示す説明図である。
との位置関係を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施例に基づく探触子の構造及び
生体との位置関係を示す説明図である。
生体との位置関係を示す説明図である。
【図３】フレネルレンズの原理を示す説明図であり、
（イ）は普通のレンズ、（ロ）はフレネルレンズの原
理、（ハ）はフレネルレンズを示したものである。
（イ）は普通のレンズ、（ロ）はフレネルレンズの原
理、（ハ）はフレネルレンズを示したものである。
【図４】フレネルレンズを示す説明図であり、（イ）は
大型フレネルレンズを示したもので、（ロ）は屈折型の
フレネルレンズを示したものである。
大型フレネルレンズを示したもので、（ロ）は屈折型の
フレネルレンズを示したものである。
【図５】従来の探触子の構造を示す断面図である。
１ フレネルレンズ ２ 圧電振動子 ３ 音響整合層 ４ 生体
Claims (3)
- 【請求項１】 探触子に使用される音響レンズを屈折型
のフレネルレンズの配列として圧電振動子に接合させ、
該フレネルレンズの反対側に音響整合層を接合させて形
成したことを特徴とする超音波診断装置用探触子。 - 【請求項２】 フレネルレンズを構成する個々のレンズ
の平面の側を圧電振動子に接合させ、レンズの曲面の側
を該曲面と凹凸を相補う面に形成した音響整合層に接合
させる構造としたことを特徴とする請求項１に記載の超
音波診断装置用探触子。 - 【請求項３】 フレネルレンズを構成する個々のレンズ
の曲面の側を該曲面と凹凸を相補う面に形成した圧電振
動子に接合させ、レンズの平面の側を音響整合層に接合
させる構造としたことを特徴とする請求項１に記載の超
音波診断装置用探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7963192A JPH05277105A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 超音波診断装置用探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7963192A JPH05277105A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 超音波診断装置用探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05277105A true JPH05277105A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=13695435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7963192A Pending JPH05277105A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 超音波診断装置用探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05277105A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105676324A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-15 | 深圳市海德医疗设备有限公司 | 医疗设备上压力波聚焦用的多面体凹透镜 |
| JP2016161682A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | ブラザー工業株式会社 | 音響フレネルレンズおよびその製造方法 |
| JP2022031595A (ja) * | 2020-08-08 | 2022-02-21 | 日本電波工業株式会社 | 超音波探触子 |
| JP2022031594A (ja) * | 2020-08-08 | 2022-02-21 | 日本電波工業株式会社 | 超音波探触子及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-04-01 JP JP7963192A patent/JPH05277105A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016161682A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | ブラザー工業株式会社 | 音響フレネルレンズおよびその製造方法 |
| CN105676324A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-15 | 深圳市海德医疗设备有限公司 | 医疗设备上压力波聚焦用的多面体凹透镜 |
| JP2022031595A (ja) * | 2020-08-08 | 2022-02-21 | 日本電波工業株式会社 | 超音波探触子 |
| JP2022031594A (ja) * | 2020-08-08 | 2022-02-21 | 日本電波工業株式会社 | 超音波探触子及びその製造方法 |
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