JPS63103992A - 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、音響レンズを有する超音波探触子を利用分野
とし、特に、音響レンズの周波数に依存して減衰する伝
送特性を補償した超音波探触子に関する。

（発明の背景） 超音波探触子は、医用、鉱工業用の超音波診断装置、超
音波探傷装置に超音波の送受波源と１７で利用される。

一般には、超音波送受波面側に音豊レンズを設けて、超
音波を収束し感度を高めろようにしている。そ１ノて、
近年では、診断及び探係精度の向上のため、超音波の周
波数帯域幅（以下、帯域幅と略す）が広くて分解能に優
れた広帯域型の超音波探触子が望まれている。。

（従来技術） 第５図は、従来の超音波探触子の一例を示す断面図であ
る。

超音波の発生源となる圧電板１は、例えばジルコン酸チ
タン酸鉛からなり、両主面に厚み振動を励起する励振ｆ
ｉ極２が形成されろ。なお、一方から他方の主面には折
り返し電極３が形成される。

超音波送受波向側となる一方の主面側には、音響整合Ｗ
４４がコーティングされ、圧電板１と図示しない被測定
体あろいは音響媒質との音響的なインピーダンス整合を
計り超音波の放射効率島高めろ。

例えば、被測定体を人体とした場合には、その音！ｑイ
ンピーグンスが１　、５　Ｘ　１０’　Ｋｇ／ｒｎ”ｓ
、圧電板１のそれが３４　Ｘ　１０　＠／ｍ’ｓなので
、音響整合層のそれを４，２５Ｘ１０’にに７ｍ２３と
して超音波の波長λのλ／４とする。そして、音響整合
層４の上に例えばシリコンゴムからなる音響レンズ５を
取着１．、超音波を被測定体の所定箇所に収束して感度
を高めろようにする構成としていた。

（問題点及び原因） １７か１７ながら、乙のような構成の超音波探触子では
、音響レンズ５により超音波の帯域幅を狭めてしまう問
題があった。すなわち、λ／４の音ｑ整合−４を付着し
た状態では、第６図（ａ）の周波数特性図に示したよう
に、中心周波数（ｆ、）領域で超音波の放射レベルを最
大（即ち、減衰量を最小）と１７で平坦な所定の帯域幅
が得られる。１７かし、音響レンズ５内での超音波の伝
送特性は周波数依存性の減衰特性を有し、第６図（ｂ）
に示したように、周波数が高いほど減衰量が大きくなる
。従って、音響レンズ５を取着した超音波探触子の周波
数特性は、音響整合層４と音響レンズ５とによる周波数
特性を積算した合成になるので、第６図（ｅ）に示した
ように、帯域幅を狭めろ問題があった。

（発明の目的） 本発明は、高感度で分解能に優れた超音波探触子を提供
することを目的とする。

（着目点及び解決手段） 本発明は、特に、￥ｒ響整合層の厚みλ／４を増減する
ことにより超音波探触子の伝送搬特性が変化することに
着目し、 圧電板と音響整合層とによる伝送特性を所定の周波数領
域において音響レンズの伝送特性とは逆傾斜に設定し、
音響レンズの伝送特性を補償して広帯域としたことを解
決手段とする。

（発明の説明） 以下、前述１７た図及び第３図の伝送特性図を参照して
本発明を説明する。

超音波探触子の音響整合層４の厚みは、前述したように
、超音波探触子のほぼ中心周波数の波長λのλ／４に設
定される。この場合には、中心周波ｖｉ領領域における
減衰を最小と１７で平坦な伝送特性が得られろ「前第６
図（ａ）」。

一方、音響整合層４の厚みｄをλ／４がら増減すると、
第３図の曲！　（イ）（ロ）に示したように、中心周波
数（ｆｏ）領域で減衰量が増加し、厚みに応じた周波数
領域での超音波レベルを最大（減衰にがＯ）とする。な
お、同図の曲線（イ）はｊブみｄを減少した場合、曲線
（ロ）は増加した塙ｆ！ｒ卆示し、横軸り・周波数（Ｍ
Ｈｙ、）、縦軸をエネルギーレベル（減衰量、ｄＢ）と
している。すなわち、この図から明らかなように、音Ｗ
Ｊ整合層４の厚みにより中心周波数（ｆ６）ｗＩ域にお
ける伝送開綿の傾斜を変化させ得ろことが理解される。

従って、例えば第４図に示したように、音（ｑレンズに
よる伝送特性を前述したＸ衰特性（曲線ハ）とし、音響
整合層による伝送特性を所定の周波数領域内で前記減衰
特性とは逆傾斜に設定（曲線二）すれば、両者の伝送特
性が合成されて平坦な伝送特性（曲線ホ）となり、音響
レンズによる減衰特性を？Ｉｒｌ償できろ。以下、発明
の一実施例を説明する。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例を説明する超音波探触子の
断１１１図である。なお、前述した図と同一部分には同
番号を付与して説明する。

圧電板１は前述したようにＰＺＴからなり、超音波周波
数が所定の値となる厚みに設定されろ。

そして、両生面には励振電極２が形成され、一方から他
方の主面には折り返し電極３が延出する。

超音波の送受波面となる一方の主面には音響整合層４が
超音波の波長λのλ／４より厚い厚み１１′コーテイン
グされろ。例えば、超音波周波数を７゜５ＭＨｙ、（即
ちλ／４波長が約９０　ｌｔ　）とすると、その厚みは
約１１．　Ｏ／ｌ程度になる。そして、前述したような
減衰特性を有する音響レンズ５が取着される。

第２図（ａ）（ｂ）は、本実施例による効果を説明する
従来例と比較した超音波探触子の伝送特性図である。な
お、図中の横軸は超音波の周波数（ＭＨｚ）、縦軸は放
射レベルが最大のときを０ｄＲ１，たｇ衰量（ｄＲ）で
ある。

すなわち、第２図（ｎ）の本発明による伝送曲線の６ｄ
Ｂ減衰した通過帯域幅は、下限周波数ｆ、を約６．０Ｒ
ＭＨ７，、上限周波数ｆ２を約９．２４　Ｍ　ＨＺとし
て２．１６ＭＨ７になる。他方、第２図（ｂ）の従来例
の６ｄＢ減衰した通過帯域幅は下限周波数ｆ、′を５，
６Ｍ）（ｙ、、上限周波数ｆ、′を７．２ＭＨ７として
１．６ＭＨｚになる。

従、って、本実施例では従来例に比し帯域幅を１゜３５
倍にすることができ、パルス応答性に優れて分解能を良
好とすることができろ。

（他の事項） なお、上記実施例では、音響整合層の厚みを理論上の厚
み（超音波のλ／４）から変化させて圧、電板との伝送
特性を音響ンズとは逆傾斜になるようにしたが、例えは
音響整合層の厚みを理論上の厚みに設定して圧電板の厚
みを異ならせてもよく、要は圧電板と音響整合層とによ
る伝送特性が音響レン女の傾斜とは逆になるようにすれ
ばよい。

また、音ｖ４整合層を一層として説明したが、例えば二
層以上と１７たものでも本発明を適用できろ。

但し、第−一目と第二層目とを接着して形成する温合に
は、接着層の厚みを考慮した音響的な厚みがλ／４波長
より大きくなるようにする。さらに、圧電板を単一圧電
板としたが、例えば複数個の圧電片を並べて形成したリ
ニアー・アレー型、セクター走査型及びフンペックス・
アレー型等、種々の探触子に同一原理で応用できる。

そして、中心周波数領域におけろ音響レンズの周波数特
性を右下がり、音響整合層を右上がりの逆特性として説
明したが、これに限定されろことなく各周波数特性が逆
であってもよく、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内
で適宜利用されろ。

また、発明の説明では帯域内を便宜的に平坦部分とし、
図面では直線として記載しであるが、実際には実施例で
示１７たように凸−ヒの曲線になる。

（発明の効果） 本発明は、圧電板と音響整合層とによる伝送特性を所定
の周波数領域において音モクレンズの伝送特性とは逆傾
斜に設定し音響レンズの伝送特性を補償して広帯域と１
７なので、高分解能で感度が良好な超音波探触子を促供
で〜る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する超音波探触子の断
面図、第２図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例の効果を
説明する従来例に比較した周波数特性図、第３図及び第
４図は本発明を説明する周波数特性図である。第５図は
従来例を説明する超音波探触子の断面図、第６図（ａ）
（ｂ）（ｃ）は従来例の超音波探触子を周波数特性図で
ある。 １・・・圧電板、２・・・励振電極、３・・折り返１ノ
電極、４・・・音響整合層、５・・・音響レンズ。 ｔ−ｆ　（ＭＨｚ　） 第２図（Ｑ） 第２１！Ｉ（ｂ） 第０図 ｆ（ＭＨｚ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電板の一方の主面に形成された音響整合層上に
   周波数依存性の伝送特性を有する音響レンズを取着した
   超音波探触子において、前記圧電板と音響整合層とによ
   る伝送特性を、前記音響レンズの伝送特性とは所定の周
   波数領域において逆傾斜の特性とし、前記音響レンズの
   伝送特性を補償して広帯域としたことを特徴とする超音
   波探触子。
2. （２）第１項記載の特許請求の範囲において、前記音響
   整合層の厚みを超音波の波長λのλ／４以上としたこと
   を特徴とする超音波探触子。