JPH06245931A - 超音波プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超音波プローブの長手方向だけでなく、厚み方
向についても焦点距離を複数点有するようにし、画像の
解像度を十分上げることができるようにする。 【構成】 超音波プローブは、振動子１と、整合層２
と、音響レンズ３等から構成されている。この音響レン
ズ３は、複数の曲率を有しているので、振動子１から発
生した超音波ビームは、整合層２を通過し、音響レンズ
３から外部に放射されるときに、通過する位置により屈
折率が異なり、複数の点で超音波ビームが集束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置、超音
波探傷器、魚群探知器等に使用する超音波プローブに関
する。

【０００２】

【従来の技術】医療機器としての超音波診断装置、被検
査物の傷や欠陥を検知する超音波探傷器、魚の群れを探
知する魚群探知器等は、超音波を利用して検査、探査を
行うために超音波プローブを用いている。

【０００３】例えば、超音波診断装置は、超音波プロー
ブと超音波診断装置本体とから成り、図４に示すように
超音波プローブ４１から超音波ビームが被検体４２に対
して照射され、被検体４２から反射して返ってくる超音
波エコーを超音波プローブ４１で受け、超音波診断装置
本体（図示せず）へ送ることで被検体４２の断層像を得
て診断を行っている。

【０００４】ところで超音波プローブ４１からの各超音
波ビームは、被検体４２の所望の深度位置に焦点を合わ
せることにより、分解能を高め、鮮明な画像を得るよう
にしている。すなわち、超音波プローブから照射される
超音波ビームの指向性を高めて分解能を向上させるため
に、超音波ビームを被検体内の所定深度位置に３次元的
に集束させている。超音波ビームを集束するには、超音
波プローブの超音波ビーム出射面に音響レンズを使用し
たり、アレー配列された個々の振動子に対して所定の遅
延時間を与えて励振駆動することにより波面を合成する
方法等が行われている。

【０００５】従来の超音波プローブの主要構成部分は、
図３に示すように、超音波を送受信するための矩形状の
振動子３１と、音響インピーダンス整合用の整合層３２
と、音響レンズ３３等から構成されている。Ｘ方向は、
超音波プローブ４１の長手方向に対応し、Ｙ方向は超音
波プローブ４１の厚み方向に対応するものである。振動
子３１は、Ｘ方向にアレー状に配置されており、１本の
超音波ビームを形成するのに複数の振動子を使用してい
る。各振動子３１に遅延時間を与えることで超音波ビー
ムをｆ₂ の地点でＸ方向に集束させることができ、また
音響レンズ３３によりｆ₁ の地点で超音波ビームをＹ方
向に集束させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、被検体の断
層像の全体の解像度を上げるためには、超音波ビームの
焦点距離を体表面の近い所から遠い所まで変化させて、
反射エコーデータを採取する必要がある。しかし、超音
波ビームのＸ方向の焦点距離ｆ₂ は、各振動子３１に与
える遅延時間を調整することで、任意に変化させること
ができるものの、Ｙ方向の焦点距離ｆ₁ は、音響レンズ
の曲率が固定であるために一点のみに集中し、変化させ
ることができない。

【０００７】したがって、超音波プローブの長手方向に
おいては、焦点距離を変化させ超音波ビームを十分集束
させることにより分解能をあげることができるが、超音
波プローブの厚み方向については、所望の深度において
超音波ビームを十分集束させることができないために、
体表面の近い所から遠い所までをカバーできず、十分な
解像度をもつ画像が得られなかった。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたものであり、超音波プローブの厚み方向について
も焦点距離を複数点有するようにし、十分な解像度をも
つ画像を得ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の超音波プローブは、アレー状に配置された
振動子と、前記振動子の配置方向とは直角方向に少なく
とも２種類以上の曲率を有し、前記振動子の超音波の出
射側に配置された音響レンズとを備えたことを特徴とし
ている。

【００１０】

【作用】本発明の超音波プローブの振動子に励振パルス
が与えられると、振動子から超音波ビームが発射される
が、超音波ビームの出射側には、少なくとも２種類以上
の曲率を有した音響レンズが配置されているので、超音
波ビームは各曲率に応じて屈折し、１箇所だけに超音波
ビームは集束せずに、複数の点において集束が行われ
る。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を、以下、図１に基づいて
説明する。図１（ａ）は超音波プローブを超音波出射側
から見た図であり、この内部には例えば矩形状の振動子
１がアレー状に配置されている。また図１（ｂ）は、図
１（ａ）の超音波プローブのＡ−Ａ断面図を示してい
る。

【００１２】本発明の超音波プローブは、図１（ｂ）に
示されるように超音波ビームを送受するための振動子１
と、音響インピーダンスを整合させるための整合層２
と、超音波ビームを超音波プローブの厚み方向に集束さ
せるための音響レンズ３とを主構成としている。この音
響レンズ３は、中央部を境目として上下の曲率が各々異
なっており、上側の曲率は小さく、下側の曲率は大きく
形成されている。

【００１３】そして超音波ビームを被検体内に照射する
ために励振パルスが振動子１に与えられると、振動子１
から超音波ビームが発生し、整合層２を通過して音響レ
ンズ３に到達して外部に伝搬されるわけであるが、この
とき音響レンズ３により超音波ビームは屈折をおこし、
外部の一定の地点で集束する。

【００１４】しかしこの音響レンズ３は、中央部から上
側と下側では異なる曲率を有しているので、図１（ｂ）
に示すように音響レンズ３の上半分を通過する超音波ビ
ームは近距離で集束し、音響レンズ３の下半分を通過す
る超音波ビームは遠距離で集束することとなり、複数の
焦点を有するものとなる。

【００１５】このようにすれば、一度の超音波ビームの
出射により同時に複数の焦点が得られ、被検体の体表面
から近い部位から遠い部位まで十分な解像度を得ること
ができる。また、音響レンズ３の曲率が大きい方が超音
波ビームは遠方で焦点を形成し、音響レンズ３の曲率が
小さい方が超音波ビームは近方で焦点を形成することに
なるので、これらを組み合わせれば任意の地点に焦点を
形成することが可能である。

【００１６】図２は他の実施例を示しており、音響レン
ズ３の中央部分２１の曲率を大とし、その両側の一定部
分２２、２３の曲率を中とし、上下の端部２４、２５の
曲率を小としたものである。この曲率大の部分２１は、
中央から上下対称に形成されており、２２と、２３の長
さは等しく、中央から上下対称に形成されている。また
２４、２５の長さも等しく中央から上下対称に形成され
ている。

【００１７】このようにすることで、曲率大の部分２１
による焦点Ｆ₁ と、曲率中の部分２２、２３による焦点
Ｆ₂ と、曲率小の部分２４、２５による焦点Ｆ₃ とがち
ょうど音響レンズ３の中央ライン上で一直線に並び、上
下方向にずれることがないとともに、被検体の体表面か
ら近い部位から遠い部位までを３種類の焦点によりカバ
ーできるので、上述の実施例よりもさらに効果を上げる
ことができる。

【００１８】さらに以上の実施例に限らず、音響レンズ
の曲面の曲率を部分的により細かく変化させることにし
て、焦点を多数形成するようにしても良い。また超音波
診断装置に用いられるコンベックス型や、セクタ型等の
他の形式のプローブに適用できるとともに、超音波を利
用した超音波探傷器、魚群探知器等の他の測定機器にも
使用することができ、解像度を向上させることができ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波プ
ローブによれば、音響レンズの曲率を部分的に変化させ
て超音波プローブの厚み方向について、複数の焦点を有
するようにしたので、被検体や検査物の表面から近い部
位から遠い部位までの画像の解像度を一様に上げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波プローブの一実施例を示す図で
ある。

【図２】本発明の超音波プローブの他の実施例を示す図
である。

【図３】従来の超音波プローブの主構成図である。

【図４】超音波プローブと被検体との関係を示す図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アレー状に配置された振動子と、前記振
   動子の配置方向とは直角方向に少なくとも２種類以上の
   曲率を有し、前記振動子の超音波の出射側に配置された
   音響レンズとを備えたことを特徴とする超音波プロー
   ブ。