JPH0728863B2 - 機械的超音波スキャンヘッド - Google Patents

機械的超音波スキャンヘッド

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JPH0728863B2
JPH0728863B2 JP60069884A JP6988485A JPH0728863B2 JP H0728863 B2 JPH0728863 B2 JP H0728863B2 JP 60069884 A JP60069884 A JP 60069884A JP 6988485 A JP6988485 A JP 6988485A JP H0728863 B2 JPH0728863 B2 JP H0728863B2
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アドバンスト・テクノロジー・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド
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    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/35—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using mechanical steering of transducers or their beams
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は機械的超音波スキャンヘッド、特に、医療用
電子超音波装置として使用される、機械的超音波スキャ
ンヘッドに関する。
技術背景 超音波は非侵襲性の生体内部器官のイメージスキャン
（影像走査）を行う手段として用いられる。この技術分
野でよく知られているように、超音波変換器には種々の
形式のものがある。従来、この種の超音波変換器とし
て、像形成及び表示を完全に電子ビームで行うようにし
た整相アレイ変換器とか、直線アレイ変換器とか、一般
的には機械的に走査される球面形変換器とか、環状形変
換器等の種々のものが知られている。
機械的超音波スキャンヘッドは代表的にはセクスタース
キャン（扇形走査）を行うために２種類の型式の技術を
利用するものである。その技術の１つの型式は複数の変
換器を必要とするものであり、回転スキャンヘッド装置
を構成し、そこでは各変換器が360°に亙って回転さ
れ、走査しようとするセクター（扇形部）に対応する領
域にわたって連続的に折り返し運動を行うものである。
もう１つの型式の機械的超音波スキャンヘッドは振動式
スキャンヘッドであり、いわゆる“ウォブラー（揺動形
式のもの）”と言われるものである。上記何れの型式の
機械的超音波スキャンヘッドにおいても、ロータに機械
的運動を行わせるためにモータ等の駆動手段を超音波変
換器に接続する必要がある。
従来の典型的な形式の機械的超音波スキャンヘッドにお
いては、モータ駆動手段がドライ領域に置かれる一方、
超音波変換器が一般的には鉱物油等の音響結合媒体内に
浸漬される。既存の機械的超音波スキャンヘッド、特
に、複数の変換器を必要とするものにおける問題点は種
々の構成部分の配置が正確なものとされ、製作コストが
非常に高価となっていた。
また、上記スキャンヘッドにおけるモータが配置される
ドライ部分と超音波変換器が配置されるウエット部分と
の間のシールが常に問題となっていた。
更にまた、従来、モータシャフトにエンコーダを取り付
ける形式のものにおいて、超音波変換器の配置を正確に
定めなければならず、非常に厄介であるという問題もあ
った。この場合、非常な高精度が要求され、スキャンヘ
ッドをモータと接続するのに高価なかつ精密な伝動装置
を使用しなければならなかった。ウエット領域とドライ
領域との両者を使用するとともに精密ギヤを使用する結
果、この種のスキャンヘッドは概して整相アレイ変換器
と比べて大型となる。機械的超音波スキャンヘッドのサ
イズが余りにも大きなものであると、使用時の取り扱い
が厄介であり、従って、より安価で信頼性の高いかつ小
型の機械的超音波スキャンヘッドが大いに要望されてい
る。
解決しようとする課題 この発明は機械的超音波スキャンヘッド、特に、超音波
結合流体を充填可能に形成した封止ハウジング、該封止
ハウジングの内部に配置されるとともに外周部に少なく
とも１つの超音波変換器を装着したロータ、該ロータを
駆動ベルトを介して駆動するモータ及び上記ロータの回
転を制御する回転制御手段を備えた形式の超音波スキャ
ンヘッドにおける、上記種々の問題点を解消した超音波
スキャンヘッドを提供しようとするものである。
本発明の超音波スキャンヘッドによれば、超音波結合流
体を充填封止したハウジングの内部のウエット領域に駆
動ベルト及びモータが配置される一方、該ハウジングの
外部のドライ領域に回転制御手段が配置される。上記ロ
ータに直接その回転軸の回転角度位置を検出する回転位
置検出手段が装着されるとともに上記ハウジング内に充
填封止した超音波結合流体中に、上記モータ、駆動ベル
ト、ロータ及び回転位置検出手段が完全に浸漬され、上
記回転制御手段により上記回転位置検出手段からの検出
信号に基づき上記モータの回転を制御して上記ロータの
回転が制御される。
実施例 この発明を添付図面とともに説明する。
第１図及び第２図に、この発明にしたがって製作した完
全ウエット機械的超音波スキャンヘッド10の断面図が示
される。このスキャンヘッド10は３つの変換器14を内蔵
するロータ12を備える。これらの変換器14は、当該技術
分野でよく知られているように、同一の周波数あるいは
その高周波を有する球面形変換器である。
各変換器14は電気モータ18と駆動ベルト16を介して接続
されるロータ12に装着されている。モータ18とロータ12
との両者は当該スキャンヘッド10の封止ハウジング26内
に互いに近付けて装着されている。超音波結合流体を充
填した封止ハウジング26、即ち、“完全ウエット領域”
を使用することがロータをモータと分離しかつ該ロータ
をウエット環境に置くとともに該モータをドライ環境に
置くようにした典型的な回転スキャンヘッドとの相違点
である。また、精密度を必要としない条件とされる駆動
ベルト16を使用することは、当該スキャンヘッド10がこ
れまで使用されてきた公知の設計に係る精密なギヤ及び
シールを必要とするスキャンヘッドよりもより廉価に製
作できることを意味する。
スキャンヘッド10においてモータ18によりロータ12を駆
動するにあたり精密配置を使用せずに行える理由は当該
スキャンヘッド10ではモータ18に装着されるエンコーダ
を使用しないことにある。ところで、この発明におい
て、エンコーダディスク20はロータ12のシャフトに装着
される。したがって、LED（発光ダイオード）及びエン
コーダディスク20を含む帰還手段がロータ12の正確な位
置を追跡しつづけることができる。先行技術のスキャン
ヘッドにおいては精密ギヤが使用されてはいるが、該ロ
ータの正確な位置を推定できるものに過ぎない。しかし
ながら、この発明においては、ロータ12を動かすのに非
常に安価な手段が使用されるにも拘わらず、ロータ12の
正確な位置を定めることができる。この発明において使
用される特殊なエンコーダは複数の光反射性及び非反射
性ライン標識を付したエンコーダディスク20を含む。こ
のエンコーダディスク20の各標識ラインが発光素子、好
ましい実施例におけるLED（発光ダイオード）により走
査されるとともにその反射成分が受光素子、好ましい実
施例におけるフォトトランジスタにより検出される。こ
の発明の特徴は上記両光学素子が封止ハウジング内の結
合流体中に浸漬されることである。従って、超音波結合
流体の光学的特性がエンコーダの光学系に整合させら
れ、よって、各光学素子はエンコーダディスクに近接し
て装着される。このようにして、本発明の好ましい実施
例において、各光学素子に対し光学レンズを必要としな
い。
この発明のもう１つの特徴はロータが嵌着される完全成
型装着基板を整え、信頼性あるいは性能を犠牲にするこ
となく製作コストを最小のものにすることである。
この発明の好ましい実施例において用いられる特殊モー
タ18はケースが回転するシャフト装着モータとされるこ
とである。
更に、第２図において、スキャンヘッド10は封止ハウジ
ング26を空洞部28のドライ部と分離する封止隔壁24を備
える。この隔壁24に気泡捕捉器30が設けられ、気泡が煙
突状穴32を介して空洞部28内に立ち昇るようにされる。
空洞部34において液体が煙突状穴32の頂部36より高いレ
ベルまで充満しておれば、該気泡捕捉器30に捕捉された
気泡が逸散できない。周期的に、第４図に示すねじキャ
ップ40を取り外して開口38を介して補充液を注入する
際、気泡捕捉器30からガスが除去される。
上述したように、エンコーダは、概略的に符号43で示す
ようにフォトトランジスタとLED（発光ダイオード）と
で複数の対を成すように装着して形成された部材42（第
５図参照）を用いて構成される。このようなエンコーダ
は本発明の本質的な構成部分ではなく、各LEDからの光
をエンコーダディスク20で反射させてモータ18の速度を
調節する帰還型速度調節部を構成し、これにより図示し
ない外部電子回路を介してロータ12の速度が調節され
る。外部電子回路は隔壁24に設けられた一連の孔46を介
して該隔壁24を貫通するケーブル45における信号を使用
する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の超音波スキャンヘッドの正面断面
図、第２図は第１図の超音波スキャンヘッドの側面断面
図、第３図は第２図の3-3線から見た前方部断面図、第
４図は第２図の4-4線から見た後方部断面図、第５図は
この発明に使用されるデコーダの平面図である。 10……本発明の超音波スキャンヘッド、12……ロータ、
14……超音波変換器、16……駆動ベルト、18……モー
タ、20……エンコーダディスク、24……隔壁、26……封
止ハウジング、28……空洞部、30……気泡捕捉器、32…
…煙突状の穴、36……頂部、38……開口、40……ねじキ
ャップ、42……エンコーダ機器、45……ケーブル、46…
…孔。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】超音波結合流体を充填可能に形成した封止
    ハウジング（26）、上記封止ハウジングの内部に配置さ
    れるとともに外周部に少なくとも１つの超音波変換器
    （14）を装着したロータ（12）、上記ロータと駆動ベル
    ト（16）を介して接続されたモータ（18）及び上記ロー
    タの回転を制御する回転制御手段により構成した、機械
    的超音波スキャンヘッドにおいて、 上記封止ハウジング（26）の内部に上記駆動ベルト（1
    6）及びモータ（18）を配置する一方、該封止ハウジン
    グ（26）の外部に上記回転制御手段を配置し、 上記ロータ（12）にその回転軸の回転角度位置を検出す
    る回転位置検出手段（20、42、43）を装着し、 上記封止ハウジング（26）の内部に充填した超音波結合
    流体中に、上記モータ（18）、駆動ベルト（16）、ロー
    タ（12）及び回転位置検出手段（20、42、44）を完全に
    浸漬し、上記回転制御手段により上記回転位置検出手段
    からの検出信号に基づき上記モータの回転を制御し、こ
    れにより上記ロータの回転を制御するようにしたことを
    特徴とする、機械的超音波スキャンヘッド。
  2. 【請求項２】モータがシャフト装着直流モータである、
    第１項に記載の機械的超音波スキャンヘッド。
  3. 【請求項３】回転位置検出手段が複数の光反射性および
    非反射性標識を付したエンコーダディスク（20）を含
    む、第２項に記載の機械的超音波スキャンヘッド。
  4. 【請求項４】回転位置検出手段がエンコーダディスク
    （20）の反射性及び非反射性標識の感知手段（42）を含
    む、第３項に記載の機械的超音波スキャンヘッド。
  5. 【請求項５】エンコーダディスク（20）の反射性及び非
    反射性標識を感知する手段が複数の発光素子及び受光素
    子（43）により形成される、第４項に記載の機械的超音
    波スキャンヘッド。
  6. 【請求項６】発光素子が発光ダイオードであり、受光素
    子がフォトトランジスタである、第５項に記載の機械的
    超音波スキャンヘッド。
  7. 【請求項７】超音波結合流体が発光ダイオード及び受光
    素子とエンコーダディスク間で光学レンズとして作用す
    る光学特性を有する、第６項に記載の機械的超音波スキ
    ャンヘッド。
JP60069884A 1984-04-02 1985-04-01 機械的超音波スキャンヘッド Expired - Lifetime JPH0728863B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/595,888 US4567895A (en) 1984-04-02 1984-04-02 Fully wetted mechanical ultrasound scanhead

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JPS60225545A JPS60225545A (ja) 1985-11-09
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