JPS62140599A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超音波診断装置・超音波探傷装置・超音波ソ
ナー・シービーム装置などの超音波映像装置に係り、特
に電子フォーカス型あるいは電子走査型映像装置に好適
なアレイ型超音波探超触子に関する。

〔発明の背Ｊｆ〕

電子走査型触音波診断装置は、その高速走査性など利点
により、医療診断に近年広く用いられていはが、従来の
装置は１次方向についてのみアレイを制御して電子走査
および電子フォーカスを行うものであり、他のもう１次
の方向に関しては。

せいぜい同者フォーカスを行うものであった。最近では
、より高度の診断を可能とすべく、残った１次元に関し
ても、１１ｉ子走査または電子フォーカスなどの高速制
御を行うことにより超音波ビームを２次元制御する装置
の登場が待たれている。

２次元走査および２次元フォーカスを高速制御しようと
いう試みとしては、オプティカル・エンジニアリング（
Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）誌第１６巻
。

第５号（１９７７）第４３２頁に記載のように光り制御
する方法ガあった。これは、第１図に示す様に、光導材
料層２を材電体１と透明電極Ｃの間にはさみ込み透明透
明電極側から制御された光を照射することにより、光伝
導層２の上に光の回折バタンとして超音波制御な必要な
バタンを形成するものである。これにより、圧電体上の
いわば活性極の形状を光学的に制御することが可能とな
り、超音波ビームの焦点Ｆの位置を深さ方法を含めて３
次光制御することも可能となる。ところが、この方法の
場合、超音波制御に必要な光学的回折パタン　−を形成
するために大きな体積の光学系が要求される。従って、
超音波診断装置のように、探触子に高い操作性が求めら
れる用途に関しては、適して方法ではない。

〔考案の目的〕

本発明の［」的は、超音波触子のもつ高い操作性を維持
しながらも、アレイを２次元制御することによって高品
位の映俄を実４１．シ、それによる高度の診断を１耳能
とオるアレイ型超音波柚子を提供することにある。

〔発明の概要〕

かかる目的を実現するため、本発明においては、圧電体
を電気一音響変換体として用いるアレイ型超音波探触子
において、圧電体に取り付けた対向電極の少なくともど
ちらか一方を分割しておき。

電極と圧電体との間、もしくは分割′Ｐｌ極同士の間、
もしくは分割電極回路との間の導通・非導通を光信号の
オンオフの切替えにより制御オろことを提供する。

第２図は、その考え方を示す図であり、圧電体１および
電極Ａ１〜Ａ　’７を分割しておく一方、透明電極Ｃと
圧゛電体１との間の導通・非導通を両者の間にはさんだ
光導電材料層２を光信号により制御することにより行う
ものである。この場合、焦点）ｒに形成した超音波ビー
ムを制御する要するアレイ而の２次元制御のうち、１次
元に関しては、分割、電極Ａ１〜Ａ７に与える信号８１
〜Ｓ７を電子制御することにより行うので、光学的に制
御しなくてならないのは他の１次元だけとなり１図のよ
うに比較的単純なパタンを形成するだけでよい。

〔発明の実施例〕

以下、実施例を参照して、本発明をさらに詳しく説明す
る。

第３図は、その一実施例であり、透明電極Ｃの上断面が
半円の先導波路３を複数個数へて設けることによって必
要な光学的バタンを形成し制御するものである。この目
的のため、光導波路３の方向（Ｘ軸）は分割ｉ′ｌｉ極
Ａ１〜Ａ７の分割線（Ｙ軸）と直交するように構成され
ている。このような先導波路の占める体積はわずかなの
で、操作性の良い小型高性能探触子が実現される。

図中の矢印は先導伝材料層２の導通、非導通を制御する
光信号の入射方向を示し、例えば光導波路３のうちハツ
チングを付してないもののみ、それぞれ光信号を入射し
て光導して光導電材料、Ｆ′ｉ１２のうちこれらの下の
部分のみを４通させろ。

超音波ビームは、第４図の実施例に示すように、透明電
極側に形成してもよいにの場合破線で示す整合層５を用
いるのが好ましいこのときには、光心波路材料として整
合層５と音響インピーダンスの近いものを選び、さらに
、透明電１；ｉ　（”および光伝導伝導材料層２も音響
整合を考慮して設計する。また、ｙＩｌｉＩ１１方向の
超音波ビー１１収束を、光導波路の光の制御だけでなく
さらに破Ｐ′Ａで示す固定レンズ４によってもよい、な
お、これ１）の実施便では先導波路の方向と分割電極の
分割線とが直交する場合を示したが、両者のなす色度は
必ずしも９０″でなくてもよい。

圧電体１の材料としいは、圧′屯セラミクス・圧電高分
子などを用いることができ、透明電極Ｃの材料としては
酸化インジェム・酸化スズ・酸化亜鉛などを用いろこと
ができ、光導電料としてはセレン・硫化＆（）・硫化カ
ドミウム・インジウムアンチモン玉硫化アンチモン・ゲ
ルマニウムなどを用いることができ、光導路としてはガ
ラス・高分子などを用いることができる。

パルス・エコー法超波映像装置の場合、パルス送波後Ｔ
だけ時間が経過した瞬間には次式で与えられるＺの距離
の反射体からの反射波が送受波アレイに受波されている
。

χ（Ｔ）＝ＣＴ／２　　　　　　・・・・・・・・・（
１）ここで、Ｃは音速である。従って、受波時のフォー
カス制御は、焦点距離が常に（１）式のＺ（Ｔ）に等し
くなるようにリアル・タイム制御することが望ましい。

このためには、）二記の光導電材料を適切に選択し、そ
の応答時間をｅ！、ｔＯμｓｅｃ以下とすればよい。

圧′電体に取り付けた分割極同士の間の導通・非４通を
光信号のオンオフの切替えにより制御する場合の実施例
を第５図・第６図に示した。第５図は、接地電極Ｃを２
次元に分割し、そのｙ軸方向に隣接するｔは極の１７１
１１に光導な性材料をはさみ、その上をＸ＠力方向先導
波回路を走らせたものである。分極接地電極のうちｙ　
Ｉ［１１方向の中央に位置する。Ｃ１ａ〜Ｃ７３は常に
接地されており、他の分割電極はＣ１３〜Ｇ７３と直接
的、または間接的に導通状態になるか否かにより接地さ
れるか否かが制御される。接地されない分割電極の部分
の圧電体は゛心気−音響変換に寄与しなくなり、この方
法によれば、ｙ軸方向の開口口径の制御が可能となる。

この場合、透明電極材料は、特に必要としない。

接地電極Ｃの代わりに対向電極Ａを２次元分割すること
も、第６図のように可能である。この場合、分割電極の
うちｙＩＩＩｌ１１方向の中央に位置するＡＩｓ〜Ａ７
３は信号ＨＡ　Ｓ　ｉ〜Ｓ７にそれぞれ常に接続されて
おり、他の分割電極はＡ　ｌａ〜Ａ　７３と直接的また
は間接的に導通状態になるが否かにより８１〜Ｓ７接続
されるか否かが制御される。

第（５図における光導電スイッチ部の断面図を第７図に
示す。同じ用途の光導′屯スイッチとしては。

第８　ｔｎのような構成も可能である。この場合、先導
波路３は第９図に示すように円形断面のケーブル状であ
り、光導′工材料２はそれを囲むドーナツの形をしてお
り、分割電極１とは、６により電気的に接続されている
。

圧電体に取り付けた分割極同士の間の導通・非導通を制
御する方法としては、ほかに、実施例として第１Ｑ図に
示した様に発光ダイオードと光専電体とを組合わせたス
イッチＰ１〜Ｐ４を用いる方法もある。この場合、先導
波路の代わりに電気の制御信号線を各素子に配線するこ
とになるが、制御側と非制御側とが電気的に絶縁される
ため設計上きわめて有利である。

〔発明の効果〕

以下説明した様に１本発明によれば、高度の診断を可能
とする高品位の映像を提供することのできる２次元制御
されたアレイ型超音波探触子を、高い操作性を維持した
まま実現することができる従つ−Ｃ１本発明の産業・医
療に関する効果はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１−図は本発明に最も近い公知例の探触子構成図、第
２図は本発明の説明のための探触子構成図。 第３１１Ｅ＝Ｉ〜第６図はそれぞれ本発明の実施例の探
触へ１成図、第７図〜第８図は本発明の一実施例におけ
る光導電スイッチ部の断面図、第９図は本発明の一実施
例における光導波路と光＾停電部の構成図。 第１０図は本発明の他の実施例に、むけろ光導電スイッ
チ部である。 １・圧電体、２　・光導ｔに甘、Ｃ・・・１妾地電極ま
たは透明電４ｔ、Ａ・・・対向電極、Ｆ・・焦点、Ｓ・
・・電気信号、３・・・先導波路、４・・・音響レンズ
、５・・・音響整合層、６・・導体、Ｐ・・・）２光ダ
イオードと光導電ス第　３　口 泉　４　　目 ｂ＋　　ｂ２　　ｂ３　　δ４　第　Ｓ６　　δ゛７叢
　、Ｓ　図 第　６　口 第　７　図 第　８　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の分割を有する単数または複数の圧力電体を電
   気一音響変換体として有するアレイ型超音波探触子にお
   いて、光信号のオン・オフの切替えにより、圧電体に取
   付けられた電極と圧電体との間または分割電極同士の間
   または分割電極と電気回路との間の導通・非導通を制御
   することを特徴とする超音波探触子。