JPH0568681A - 超音波探触子及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 附属回路規模を極端に大きくしすぎることな
く、互いに直交する双方向について被検体内の広い範囲
に亘って良好なピントを保持することができるように構
成された超音波探触子および該超音波探触子を用いた超
音波診断装置を提供する。 【構成】 圧電素子板又は圧電素子群の多数の第１の信
号電極側に薄い誘電体層１６を重ね、この信号電極の配
列方向と直交する方向に配列された多数の第２の信号電
極を備える。また、第１の遅延加算回路２３、第２の遅
延加算回路２５で得られた第１、第２の夫々の遅延加算
信号を互いに掛け算するように構成するか、もしくは、
第１、第２の夫々の遅延加算信号をそれぞれ対数圧縮し
て第１の対数圧縮信号、第２の対数圧縮信号を得、これ
ら信号を互いに加算するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力された電気信号を
超音波に変換して送信するとともに、受信した超音波を
電気信号に変換して出力する超音波探触子、および該超
音波探触子を備え、該超音波探触子から被検体内に送信
され該被検体内で反射された超音波を該超音波探触子で
受信することにより得られた受信信号に基づいて前記被
検体内部の画像を表示する超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検体、特に人体内に超音波を送信し、
人体内の組織で反射されて戻ってきた超音波を受信して
受信信号を得、この受信信号に基づく人体内の画像を表
示することにより人体の内蔵等の疾患の診断を容易なら
しめる超音波診断装置が従来より用いられており、この
超音波診断装置では電気信号を超音波に変換して被検体
内に送信するとともに被検体内で反射された超音波を受
信して電気信号に変換するトランスデューサとして超音
波探触子が用いられている。

【０００３】図１４は、従来の超音波探触子の一例を模
式的に表わした斜視図、図１５はその超音波探触子と接
続される回路を表わしたブロック図である。図１４の横
方向（ｘ方向）に、例えば圧電セラミックス（ＰＺＴ）
からなる多数の圧電素子１が短冊状に並び、その下面１
ａには互いに電気的に接続された共通電極が形成され、
接地されている。また各圧電素子１の上面１ｂにはそれ
ぞれ互いに独立した信号電極が形成されており、各信号
電極のそれぞれには各リード線２が接続されている。ま
た各圧電素子１の図の下方には、各圧電素子１のそれぞ
れに対応してエポキシ樹脂等からなる整合層３が形成さ
れており、さらにその下部には、圧電素子１の配列方向
（ｘ方向）とは直角のｙ方向についてこの超音波探触子
から送信された超音波を収束させるための、シリコーン
ゴム等からなる音響レンズ４が取り付けられている。

【０００４】以上のように構成された超音波探触子を用
いて人体等の被検体（図示せず）内に超音波を送信する
には、図１５に示す送信回路５から各圧電素子１に向け
て各パルス信号が送信され、これにより各圧電素子１か
ら超音波がパルス的に送信される。ここで、各圧電素子
１から送信された超音波が被検体内の所定の深さで焦点
を結ぶように送信回路５から送信される各パルス信号の
送信タイミングが制御されている。

【０００５】また、この超音波探触子から送信され被検
体内で反射された超音波は、各圧電素子１で受信されて
各受信信号に変換される。この各受信信号は、各プリア
ンプ６で適切に増幅された後、遅延加算回路７に入力さ
れ、この遅延加算回路７においていわゆるダイナミック
フォーカスの手法に従った遅延加算が行われる。このダ
イナミックフォーカスの手法とは、被検体内の所定位置
で反射された超音波が多数の各圧電素子に達するまでの
時間が互いに異なり、しかも反射される深さによっても
異なるため、被検体内の互いに略同一点で略同時に反射
された超音波に対する受信信号どうしが互いに加算され
るように、該受信信号を、超音波が反射される被検体内
の深さ等に応じて各圧電素子１毎に順次その遅延量を順
次変化させながら遅延して互いに加算する手法をいう。
これにより、超音波が反射される被検体内の深さ等に応
じて焦点が順次移動し、深さ等によらずぼけの少ない良
好な画質の画像を得ることができる。

【０００６】この遅延加算回路７で遅延加算の行われた
受信信号は、図示しない信号処理回路に入力され、この
受信信号に基づいて超音波による被検体内の画像を表わ
す画像信号が生成され、この画像信号に基づいて例えば
ＣＲＴディスプレイ装置等に画像が表示される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１６は、図１４に示
す従来の超音波探触子を用いた場合の受信ビームを模式
的に表わした図である。

【０００８】圧電素子１の配列方向（ｘ方向）について
は、ダイナミックフォーカスの手法を用いた結果、図１
６（Ａ）に示すように、被検体内の深さｚの広い範囲に
亘って狭いビーム幅ｄ１が保持され、これによりこのｘ
方向については被検体内の広い領域に亘って高分解能の
画像を得ることができる。

【０００９】しかし、圧電素子１の配列方向と直角の方
向（ｙ方向）については、音響レンズ４のみで絞られて
いるため、図１６（Ｂ）に示すように、そのビーム幅ｄ
２は音響レンズ４による焦点位置の近傍領域Ｄ以外の領
域では広がってしまい、したがって該近傍領域Ｄ内のみ
でしか高分解能の画像を得ることができず、該近傍領域
Ｄ以外の領域ではこのｙ方向についての画像の分解能が
低下してしまうという問題があった。

【００１０】図１７は、上記問題を解決する一手法とし
て、碁盤目状に縦横に配列された多数の圧電素子からな
る圧電素子群を表わした斜視図である。この図に示すよ
うに多数の圧電素子８を縦横に配列し、ｘ方向およびｙ
方向の双方についてダイナミックフォーカスの手法を用
いることが考えられ、そのように構成した場合は、ｘ方
向、ｙ方向の双方について被検体内の広い領域に亘って
ピントの合った高分解能の画像を得ることができる。し
かし、このように縦横にそれぞれ多数（ｎ個）の圧電素
子８を配列すると合計ｎ² 個の圧電素子８が必要とな
り、各圧電素子８を駆動し、また各圧電素子８で得られ
た受信信号を処理する回路が極めて多数必要となり、回
路規模が増大化しすぎコストが上昇しすぎるという問題
が生じることとなる。

【００１１】また、上記各問題を解決する方法の一つと
して可変開口の手法が考えられる（特願平２−２１２３
７３「超音波探触子と超音波診断装置」参照）。ここで
いう可変開口の手法とは、超音波が反射される被検体内
の深さによらず一定の分解能を得るためには被検体内の
深いところで反射された超音波を受信するタイミングほ
ど広い開口を必要とすることから、ｘ方向については図
１４に示すように多数分割するとともにｙ方向について
は例えば５分割等少ない分割数となるように分割もしく
は等価的に分割し、被検体内の浅いところで反射された
超音波を受信するタイミングにおいてはその５分割中の
中央の１つ分のみを用い、被検体内の中程度の深さで反
射された超音波を受信するタイミングにおいてはその５
分割中の中央の３つ分を用い、被検体内の深いところで
反射された超音波を受信する際はその５分割の全てを用
いるようにｙ方向の開口を制御する手法である。しかし
この手法を用いた場合、ｙ方向に十分な分解能が得られ
る程度に開口を制限すると開口面積が小さくなりすぎて
しまい、したがって受信エネルギーが小さくなり過ぎ十
分なコントラストを得ることができないという問題があ
る。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑み、附属回路規模
を極端に大きくしすぎることなく、互いに直交する双方
向について被検体内の広い範囲に亘って良好なピントを
保持することができるように構成された超音波探触子、
および該超音波探触子を用い、上記双方向について被検
体内の広い範囲に亘って良好なピントを保持するように
構成された超音波診断装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波探触子
は、上記目的を達成するために、 （１） 互いに対向する面の一方に共通電極、他方に短
冊状に配列された多数の第１の信号電極を有する圧電素
子板、又は互いに対向する面の一方に共通電極、他方に
多数の各圧電素子毎に設けられた多数の第１の信号電極
を有する短冊状に配列された該多数の圧電素子からなる
圧電素子群 （２） 上記圧電素子板又は上記圧電素子群の第１の信
号電極側に備えられた誘電体層 （３） 該誘電体層の、上記圧電素子板又は上記圧電素
子群側の面と対向する面に備えられた、第１の信号電極
の配列方向と直交する方向に短冊状に配列された多数の
第２の信号電極を備えたことを特徴とする。

【００１４】ここで、上記本発明の超音波探触子におい
て、上記誘電体層が、圧電体であることが好ましく、ま
た上記共通電極と上記第１の信号電極との間に形成され
る共振周波数をｆ１、該共通電極と上記第２の信号電極
との間に形成される共振周波数をｆ２としたとき、ｆ２
≦ｆ≦ｆ１を満足する周波数ｆに対応する波長の１／４
なる厚みを有する整合層を、上記圧電素子板又は上記圧
電素子群の共通電極側及び／又は上記誘電体層の第２の
信号電極側に一層もしくは複数層設けることが好まし
い。

【００１５】さらに、上記超音波探触子から発せられる
超音波を、前記第２の信号電極の配列方向について収束
させる音響レンズを備えることも好ましい態様である。
ここ上記圧電素子板又は上記圧電素子群として、互いに
機械的に切断された多数の圧電素子が所定の配列方向に
並ぶ圧電素子群を備えることがより好ましいが、例えば
チタン酸鉛等を材料とした圧電素子の場合は、圧電素子
自体としては一体的な板状なしていても信号電極が互い
に電気的に分離されてさえいれば互いの干渉は比較的小
さいことが知られており、したがって本発明においては
上記圧電素子板と上記圧電素子群のいずれをも選択する
ことができる。

【００１６】また、本発明の第１の超音波診断装置は、
上記本発明の超音波探触子を備え、該超音波探触子から
被検体内に送信され該被検体内で反射された超音波を該
超音波探触子で受信することにより得られた受信信号に
基づいて前記被検体内部の画像を表示する超音波診断装
置であって、 （４） 上記圧電素子板又は上記圧電素子群から被検体
内に所定の超音波が送信されるように共通電極と多数の
第１の信号電極のそれぞれとの間に電圧を印加する送信
回路 （５） 被検体内で反射された超音波を共通電極と多数
の第１の信号電極のそれぞれとの間で受信することによ
り得られた多数の第１の受信信号を遅延加算して第１の
遅延加算信号を出力する第１の遅延加算回路 （６） 被検体内で反射された超音波を共通電極と多数
の第２の信号電極のそれぞれとの間で受信することによ
り得られた多数の第２の受信信号を遅延加算して第２の
遅延加算信号を出力する第２の遅延加算回路 （７） 上記第１の遅延加算信号と上記第２の遅延加算
信号とを互いに掛け算する掛算回路を備えたことを特徴
とする。

【００１７】また本発明の第２の超音波診断装置は、上
記第１の超音波診断装置における上記（７）の掛算回路
に代えて、 （８） 上記第１の遅延加算信号を対数圧縮して第１の
対数圧縮信号を出力する第１の対数演算回路 （９） 上記第２の遅延加算信号を対数圧縮して第２の
対数圧縮信号を出力する第２の対数演算回路 （１０） 上記第１の対数圧縮信号と上記第２の対数圧
縮信号とを互いに加算する加算回路を備えたこを特徴と
する。

【００１８】ここで、上記第１の超音波診断装置ないし
第２の超音波診断装置において、超音波の受信の各タイ
ミングにおいて、受信に用いられる第１の信号電極以外
の第１の信号電極を選択的に接地する接地切換回路を備
えることが好ましい。

【００１９】

【作用】上記本発明の超音波探触子は、圧電素子板又は
圧電素子群の第１の信号電極側に誘電体層（好ましくは
薄い誘電体層）を重ね、その上に第１の信号電極の配列
方向と直交する方向に配列された多数の第２の信号電極
を備えているため、図１４に示した従来例と比べ第２の
信号電極の分だけ電極の数は増えるものの、第１の信号
電極の数と第２の信号電極の数を足し合わせても、例え
ば図１７に示した圧電素子を碁盤目状に配列した場合と
比べ電極の数は大幅に削減され、したがって比較的小規
模の回路を付加するだけで互いに直交する双方向につい
てダイナミックフォーカスを実現する超音波診断装置を
構成することができることとなる。

【００２０】また上記本発明の超音波探触子において、
上記誘電体層を圧電体で構成すると、第２の信号電極を
経由して受信信号を得る場合に、この誘電体層と上記圧
電素子板又は圧電素子群とが一体的に共振し、圧電体以
外の誘電体層を備えた場合と比べ効率のよい受信を行う
ことができることとなる。

【００２１】また、上記第１の信号電極と上記第２の信
号電極との間には上記誘電体層が形成されているため、
共通電極と第１の信号電極との間に形成される共振周波
数ｆ１と共通電極と第２の信号電極との間に形成される
共振周波数ｆ２とは一致しないが、この場合に、被検体
側にｆ２≦ｆ≦ｆ１を満足する周波数ｆに対応する波長
の１／４のなる厚みを有する整合層を備えることによ
り、第１の信号電極と第２の信号電極とのいずれについ
てもほぼ十分に音響的にインピーダンスマッチングがな
されることとなる。尚、この場合に、ｆ１とｆ２とをで
きるだけ近づけた方が好ましく、従って上記誘電体層
は、上記第１の信号電極と上記第２の信号電極との間の
電気的絶縁が十分とれる範囲でできるだけ薄く形成する
ことが好ましい。また、リンギングの防止等のために、
被検体側とともにその反対側にも整合層を備えてもよ
い。

【００２２】さらに、超音波探触子から発せられる超音
波を第２の信号電極の配列方向について収束させる音響
レンズを備えると、従来どおりこの第２の信号電極の配
列方向については音響レンズにより、またこれと直交す
る第１の信号電極の配列方向については発信のためのパ
ルス信号の位相調整により発信超音波を被検体内の所定
の深さに収束させることができる。

【００２３】また、本発明の第１の超音波診断装置は、
上記第１の遅延加算回路、第２の遅延加算回路で得られ
たそれぞれ第１の遅延加算信号、第２の遅延加算信号を
互いに掛算するように構成したため、また本発明の第２
の超音波診断装置は、上記第１の遅延加算信号、上記第
２の遅延加算信号をそれぞれ対数圧縮して第１の対数圧
縮信号、第２の対数圧縮信号を得、これら第１および第
２の対数圧縮信号を互いに加算するように構成したた
め、この互いに掛算された信号ないし互いに加算された
信号に基づいて第１の信号電極の配列方向および第２の
信号電極の配列方向の双方についてダイナミックフォー
カスが実現された被検体内の浅いところから深いところ
までの広範囲に亘ってピントの合った良好な画像を得る
ことができることとなる。

【００２４】また、従来は、所定の方向に多数の圧電素
子が短冊状に配列された超音波探触子を用いて例えばリ
ニア走査を行う場合、各タイミングにおいて受信に用い
られる圧電素子の受信信号をピックアップさえすればよ
く、それ以外の圧電素子については特に考慮を払う必要
はなかったが、本発明の場合は、このままでは受信に用
いられる圧電素子（第１の信号電極）以外の圧電素子
（第１の信号電極）の部分についても第２の信号電極で
ピックアップされる信号に混入しノイズとして寄与する
こととなる。そこで本発明の第１ないし第２の超音波診
断装置において被検体内で反射された超音波の受信に用
いられる第１の信号電極以外の第１の信号電極を選択的
に接地する構成とした場合は、受信の各タイミングにお
いて、第２の信号電極でピックアップされた信号への超
音波受信に用いられていない第１の信号電極に対応する
圧電素子もしくは圧電素子板の部分からの寄与を防止な
いし除去することができ、Ｓ／Ｎ比の高い信号を得るこ
とができることとなる。

【００２５】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図１
は、本発明の超音波探触子の一実施例を表わした斜視
図、図２は、図１に示す超音波探触子の正面図および側
面図である。

【００２６】この超音波探触子１０には、図１に示すｘ
方向に例えば圧電セラミックス（ＰＺＴ）からなる多数
の圧電素子１１が短冊状に並びその下面１１ａには薄い
金属箔からなる、互いに電気的に接続された共通電極１
２が形成され接地されている。また各圧電素子１１のそ
れぞれに対応して、該各圧電素子１１の下面１１ａと接
するようにエポキシ樹脂等からなる整合層１３が形成さ
れている。また各圧電素子１１の上面には銀の蒸着膜か
らなる各第１の信号電極１４が形成されており、各第１
の信号電極１４には、各第１のリード線１５から半田付
けされている。また、これら多数の圧電素子１１の上部
には上記第１の信号電極１４を挾んで高分子圧電体（Ｐ
ＶＤＦ）からなる誘電体層１６が形成され、さらに誘電
体層１６の上部にｘ方向に延びｙ方向に短冊状に配列さ
れた複数（この図では５つ）の第２の信号電極１７が金
メッキにより形成されている。この各第２の信号電極１
７のそれぞれには各第２のリード線１８が接続されてい
る。

【００２７】図３は、本発明の第１の超音波診断装置の
一実施例に係る特徴部分を表わした回路ブロック図であ
る。この図において、図１に示す超音波探触子の各構成
要素と対応する構成要素には図１において付した番号と
同一の番号を付して示されている。

【００２８】信号回路２１から各第１の信号電極１４に
向けて各パルス信号が送信され、これにより各圧電素子
１から超音波がパルス的に送信される。また、被検体内
で反射された超音波は、各第１の信号電極１４でピック
アップされて各第１の受信信号に変換され、この各第１
の受信信号は各プリアンプ２２で適切に増幅された後第
１の遅延加算回路２３に入力されてｘ方向についてダイ
ナミックフォーカスの手法に従った遅延加算が行われ
る。また被検体内で反射された超音波は、上記各第１の
信号電極１４でピックアップされるとともに各第２の信
号電極１７でもピックアップされ、これにより各第２の
受信信号が得られる。この各第２の受信信号は各プリア
ンプ２４で適切に増幅された後第２の遅延加算回路２５
に入力され、この第２の遅延加算回路２５においてｙ方
向についてダイナミックフォーカスの手法に従った遅延
加算が行われる。第１および第２の遅延加算回路２３，
２５における各遅延加算により生成された第１の遅延加
算信号および第２の遅延加算信号は掛算回路２６におい
て互いに掛算される。このようにして互いに掛算された
信号は、その後図示しない信号処理回路に入力され、こ
の信号に基づく画像信号が生成され、例えばＣＲＴディ
スプレイ装置にこの画像信号に基づく画像が表示され
る。

【００２９】図４は、本発明の第２の超音波診断装置の
一実施例に係る特徴部分を表わした回路ブロック図であ
る。この図において、図３に示した実施例の各構成要素
と対応する構成要素には、図３において付した番号と同
一の番号を付して示し、共通する部分についての説明は
省略する。

【００３０】第１および第２の遅延加算回路２３，２５
から出力された第１および第２の遅延加算信号は、各検
波回路２６，２７に入力されて検波された後、第１およ
び第２の対数演算回路２８，２９に入力されて対数圧縮
され、さらに各低域通過フィルタ３０，３１を経由する
ことにより入力された信号の包絡線を表わす各信号が得
られる。この各信号は、加算器３２に入力されて互いに
加算される。この加算信号は図示しない信号処理回路に
入力され、最終的にはこの加算信号に基づく画像が例え
ばＣＲＴディスプレイ装置に表示される。このように、
対数圧縮前の信号を互いに掛け算することに代え、対数
圧縮された信号を互いに加算しても等価な処理となる。

【００３１】図５は、本発明の効果を説明するために、
図３又は図４に示す回路で得られた信号が担持する受信
ビームを模式的に表わした図である。第１の信号電極１
４でピックアップされた信号と第２の信号電極１７でピ
ックアップされた信号との双方についてそれぞれ遅延加
算した後互いに掛算（もしくはそれぞれを対数圧縮した
後互いに加算）することにより、圧電素子１１の配列方
向（ｘ方向）とそれと直交する方向（ｙ方向）との双方
について被検体内の深さｚの広い範囲に亘って狭いビー
ム幅ｄ１，ｄ２が保持され、これによりｘ方向ｙ方向の
双方について被検体内の広い領域に亘って高分解能の画
像を得ることができる。

【００３２】次に、以上のように構成された超音波探触
子を用いた深さ方向の受信ビーム径の変化について、そ
の例を従来の超音波探触子と比較して示す。ここでは、
本発明の一例に係る超音波探触子として図１、図２に示
すｙ方向の長さが１２ｍｍの圧電素子１１がｘ方向に
０．４ｍｍピッチで３０素子並び（０．４ｍｍ×３０＝
１２ｍｍ）、図１、図２に示すｙ方向に第２の信号電極
１７が０．４ｍｍピッチで３０並んだ正方形のものを用
いた。また図２（Ａ）に示すように、圧電素子としては
ＰＺＴを材料とした、その厚さが４７０μｍ（共振周波
数約３．５ＭＨｚ）のもの、誘電体層１６としてはＰＶ
ＤＦを材料とした厚さ３０μｍ（共振周波数約２５ＭＨ
ｚ）のものを用い、図３又は図４に示す回路構成により
ｘ方向、ｙ方向ともにダイナミックフォーカスを行っ
た。

【００３３】また、上記本発明に係る超音波探触子と比
較するための従来型の超音波探触子としては、上記本発
明の一例に係る超音波探触子と同様にｙ方向の長さが１
２ｍｍ、厚さが４７０μｍの圧電素子１１がｘ方向に３
０素子並び、ｙ方向について焦点距離が８０ｍｍの音響
レンズ（図１４参照）が備えられたものを用い、図１５
に示す回路構成によりｘ方向についてのみダイナミック
フォーカスを行った。

【００３４】図６〜図９は、被検体内の各深さｚ＝３０
ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍにおける受信ビー
ムの寸法を示した図である。これらの図において、実線
は本発明に係る上記構成の超音波探触子による受信ビー
ム、破線は上記従来型の超音波探触子による受信ビーム
を表わしている。この実線、破線は、中央（原点０）で
反射された超音波による受信信号の値に対し、各点で反
射された超音波による受信信号の値が−１０ｄＢとなる
ような該各点を結んだ線である。

【００３５】これらの図に示されるように、従来型の超
音波探触子による受信ビーム幅は、ｘ方向についてはダ
イナミックフォーカスが行われているため本発明に係る
超音波探触子による受信ビーム幅とほぼ同等であるが、
ｙ方向については音響レンズのみで絞られているため、
音響レンズの焦点位置から遠い、これらの図では被検体
内の浅い位置（例えば図６に示すｚ＝３０ｍｍの位置）
ほどその受信ビーム幅が大きく広がってしまっている。
これに対し本発明に係る超音波探触子を用いた場合は、
ｘ方向、ｙ方向ともにダイナミックフォーカスを行うこ
とにより、被検体内の深さによらず常に狭い受信ビーム
が確保されている。

【００３６】図１０は、本発明に係る超音波探触子を用
いたリニア走査を模式的に表わした図、図１１は、その
リニア走査を行うための回路を表わしたブロック図であ
る。ｘ方向にリニア走査を行うには、多数並んだ圧電素
子１１のうちの順次変化する一部分１１１のみが超音波
の送受信のためい用いられ、残りの部分１１２について
はそのタイミングでは用いられない。

【００３７】この場合に、従来の超音波探触子を用いた
場合は、図１５に示す遅延加算回路７において、各圧電
素子１１で受信して得た各受信信号のうち、その瞬時に
受信のために用いられる一部の圧電素子１１１に対応す
る受信信号を遅延加算すればよく、他の圧電素子１１２
については特に手当てする必要はないが、本発明に係る
超音波探触子の場合は、各第２の信号電極１７でピック
アップされた各第２の受信信号には、その瞬時に受信に
用いられる圧電素子１１１で受信した信号成分とともに
その瞬時には受信に用いられない圧電素子１１２で受信
した信号成分についても分離されずに同時にノイズとし
てピックアップされることとなり、このままではＳ／Ｎ
比の低下が避けられないこととなる。そこで図１１に示
すように、制御回路４１により制御されるスイッチ回路
４２を備え、各第１の信号電極１４（図１参照）でピッ
クアップされた各第１の受信信号に関し、各瞬時におい
て受信信号のピックアップに用いられる圧電素子１１１
の第１の信号電極１４（図１参照）でピックアップされ
た第１の受信信号のみを遅延加算回路４３に入力し、各
瞬時において第１の受信信号のピックアップに用いられ
ない圧電素子１１２の第１の信号電極１４を接地するこ
とにより、第２の信号電極１７によりピックアップされ
る第２の受信信号のうち、各瞬時において受信信号のピ
ックアップには用いられない圧電素子１１２に対応する
部分でピックアップされた信号（ノイズ）は第１の信号
電極１４と第２の信号電極１７との間の誘電体層１６の
共振周波数（例えば約２５ＭＨｚ）となり、有用な信号
の周波数（例えば中心周波数が３．５ＭＨｚ）とは大き
くかけ離れることとなり、したがってフィルタ等で容易
に分離することができ、Ｓ／Ｎ比の高い信号検出が可能
となる。

【００３８】上記のように本発明の超音波探触子を用い
て、ｘ方向、ｙ方向の双方についてダイナミックフォー
カスの手法を実行することにより被検体内の広い範囲に
亘って高い分解能が保持された画像を得ることができる
こととなる。

【００３９】次に本発明の超音波探触子を、広い範囲に
亘って高い分解能を保持する目的以外の目的に用いた例
について説明する。

【００４０】図１２は、本発明の超音波探触子の一例を
用いてｘ方向とｙ方向との双方にセクタ走査を行うよう
に構成した例を示した模式図である。スイッチ回路４５
で、第１の信号電極１４でピックアップされた第１の受
信信号と第２の信号電極１７でピックアップされた第２
の受信信号とのいずれか一方を遅延加算回路４６に入力
するように切換えることにより、互いに異なる時相にお
いてｘ方向、ｙ方向双方のセクタ走査を行うことが可能
となる。

【００４１】図１３は、本発明の超音波探触子の一例を
用いてｘ方向にはリニア走査，ｙ方向にはセクタ走査を
行うことを表わした模式図である。この図に示すよう
に、ｘ方向へのリニア走査の各位相のそれぞれにおいて
ｙ方向にセクタ走査を行うことにより、被検体の深さ方
向（ｚ方向）およびｘ方向、ｙ方向の３次元的な画像を
得ることが可能となる。

【００４２】このように、本発明の超音波探触子は、本
発明の目的以外にも種々に応用することができるもので
ある。尚、上記各実施例では、ｘ方向に短冊状に並ぶ多
数の圧電素子１１を用いた例を示したが、これら多数の
圧電素子１１は、例えばチタン酸鉛等を材料とした場合
等には物理的には一体となった圧電素子板であってもよ
い。また誘電体層１６（図１参照）については、物理的
に一体的なものであってもよいが、各第２の信号電極に
対応して短冊状に形成されていてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
音波探触子は、圧電素子板又は圧電素子群の第１の信号
電極側に誘電体層を重ね、その上に第１の信号電極の配
列方向と直交する方向に配列された多数の第２の信号電
極を備えたものであるため、互いに直交する双方向につ
いてダイナミックフォーカスを実現するという本発明の
目的に合致するとともに他の目的にも適用することがで
き、しかも電極の数が比較的少ない超音波探触子が実現
される。また、本発明の超音波診断装置は、上記第１の
遅延加算回路、第２の遅延加算回路で得られたそれぞれ
第１の遅延加算信号、第２の遅延加算信号を互いに掛算
するように構成したため、もしくは、上記第１の遅延加
算信号、上記第２の遅延加算信号をそれぞれ対数圧縮し
て第１の対数圧縮信号、第２の対数圧縮信号を得、これ
ら第１および第２の対数圧縮信号を互いに加算するよう
に構成したため、この互いに掛算された信号ないし互い
に加算された信号に基づいて第１の信号電極の配列方向
および第２の信号電極の配列方向の双方について被検体
内の浅いところから深いところまでの広範囲に亘ってピ
ントの合った良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波探触子の一実施例を表わした斜
視図である。

【図２】図１に示す超音波探触子の正面図および側面図
である。

【図３】本発明の第１の超音波診断装置の実施例に係る
特徴部分を表わした回路ブロック図である。

【図４】本発明の第２の超音波診断装置の実施例に係る
特徴部分を表わした回路ブロック図である。

【図５】図３又は図４に示す回路で得られた信号が担持
する受信ビームを模式的に表わした図である。

【図６】被検体内の深さｚ＝３０ｍｍにおける受信ビー
ムの寸法を示した図である。

【図７】被検体内の深さｚ＝４０ｍｍにおける受信ビー
ムの寸法を示した図である。

【図８】被検体内の深さｚ＝５０ｍｍにおける受信ビー
ムの寸法を示した図である。

【図９】被検体内の深さｚ＝６０ｍｍにおける受信ビー
ムの寸法を示した図である。

【図１０】本発明に係る超音波探触子を用いたリニア走
査を模式的に表わした図である。

【図１１】図１０に示すリニア走査を行うための回路を
表わしたブロック図である。

【図１２】本発明の超音波探触子の一例を用いてｘ方向
とｙ方向の双方にセクタ走査を行うように構成した模式
図である。

【図１３】本発明の超音波探触子の一例を用いてｘ方向
にはリニア走査、ｙ方向にはセクタ走査を行うことを表
わした模式図である。

【図１４】従来の超音波探触子の一例を模式的に表わし
た斜視図である。

【図１５】図１４に示す従来の超音波探触子と接続され
る回路を表わしたブロック図である。

【図１６】従来の超音波探触子を用いた場合の受信ビー
ムを模式的に表わした図である。

【図１７】碁盤目状に縦横に配列された多数の圧電素子
からなる圧電素子群を表わした斜視図である。

【符号の説明】

１０ 超音波探触子 １１ 圧電素
子 １２ 共通電極 １３ 整合層 １４ 第１の信号電極 １５ リード
線 １６ 誘電体層 １７ 第２の
信号電極 １８ リード線 ２１ 送信回
路 ２３ 第１の遅延加算回路 ２５ 第２の
遅延加算回路 ２６ 掛算回路 ２８ 第１の
対数演算回路 ２９ 第２の対数演算回路 ３２ 加算回
路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する面の一方に共通電極、他
   方に短冊状に配列された多数の第１の信号電極を有する
   圧電素子板、又は互いに対向する面の一方に共通電極、
   他方に多数の各圧電素子毎に設けられた多数の第１の信
   号電極を有する短冊状に配列された該多数の圧電素子か
   らなる圧電素子群と、 前記圧電素子板又は前記圧電素子群の前記第１の信号電
   極側に備えられた誘電体層と、 該誘電体層の、前記圧電素子板又は前記圧電素子群側の
   面と対向する面に備えられた、前記第１の信号電極の配
   列方向と直交する方向に短冊状に配列された多数の第２
   の信号電極とを備えたことを特徴とする超音波探触子。
2. 【請求項２】 前記誘電体層が、圧電体であることを特
   徴とする請求項１記載の超音波探触子。
3. 【請求項３】 前記共通電極と前記第１の信号電極との
   間に形成される共振周波数をｆ１、前記共通電極と前記
   第２の信号電極との間に形成される共振周波数をｆ２と
   したとき、ｆ２≦ｆ≦ｆ１を満足する周波数ｆに対応す
   る波長の１／４なる厚みを有する整合層が、前記圧電素
   子板又は前記圧電素子群の前記共通電極側及び／又は前
   記誘電体層の前記第２の信号電極側に一層もしくは複数
   層設けられてなることを特徴とする請求項１又は２記載
   の超音波探触子。
4. 【請求項４】 前記超音波探触子から発せられる超音波
   を、前記第２の信号電極の配列方向について収束させる
   音響レンズを備えたことを特徴とする請求項１から３の
   うちいずれか１項記載の超音波探触子。
5. 【請求項５】 請求項１から４のうちのいずれか１項記
   載の超音波探触子を備えた、該超音波探触子から被検体
   内に送信され該被検体内で反射された超音波を該超音波
   探触子で受信することにより得られた受信信号に基づい
   て前記被検体内部の画像を表示する超音波診断装置であ
   って、 前記圧電素子板又は前記圧電素子群から被検体内に所定
   の超音波が送信されるように前記共通電極と前記多数の
   第１の信号電極のそれぞれとの間に電圧を印加する送信
   回路と、 前記被検体内で反射された超音波を前記共通電極と前記
   多数の第１の信号電極のそれぞれとの間で受信すること
   により得られた多数の第１の受信信号を遅延加算して第
   １の遅延加算信号を出力する第１の遅延加算回路と、 前記被検体内で反射された超音波を前記共通電極と前記
   多数の第２の信号電極のそれぞれとの間で受信すること
   により得られた多数の第２の受信信号を遅延加算して第
   ２の遅延加算信号を出力する第２の遅延加算回路と、 前記第１の遅延加算信号と前記第２の遅延加算信号とを
   互いに掛け算する掛算回路とを備えたことを特徴とする
   超音波診断装置。
6. 【請求項６】 前記掛算回路に代えて、 前記第１の遅延加算信号を対数圧縮して第１の対数圧縮
   信号を出力する第１の対数演算回路と、 前記第２の遅延加算信号を対数圧縮して第２の対数圧縮
   信号を出力する第２の対数演算回路と、 前記第１の対数圧縮信号と前記第２の対数圧縮信号とを
   互いに加算する加算回路とを備えたことを特徴とする請
   求項５記載の超音波診断装置。
7. 【請求項７】 前記被検体内で反射された超音波を前記
   超音波探触子で受信する際に、前記超音波探触子を構成
   する前記多数の第１の信号電極のうち、該受信に用いら
   れる第１の信号電極以外の第１の信号電極を選択的に接
   地する接地切換回路を備えたことを特徴とする請求項５
   又は６記載の超音波診断装置。