JPH03270599A - Composite piezoelectric body - Google Patents

Composite piezoelectric body

Info

Publication number
JPH03270599A
JPH03270599A JP7108490A JP7108490A JPH03270599A JP H03270599 A JPH03270599 A JP H03270599A JP 7108490 A JP7108490 A JP 7108490A JP 7108490 A JP7108490 A JP 7108490A JP H03270599 A JPH03270599 A JP H03270599A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
ultrasonic probe
piezoelectric element
electromechanical coupling
coupling coefficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7108490A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayoshi Saito
孝悦 斉藤
Yasushi Koishihara
靖 小石原
Fumika Shinoda
篠田 ふみか
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP7108490A priority Critical patent/JPH03270599A/en
Priority to CA 2054698 priority patent/CA2054698A1/en
Priority to EP19910906265 priority patent/EP0480045A4/en
Priority to PCT/JP1991/000367 priority patent/WO1991015090A1/en
Publication of JPH03270599A publication Critical patent/JPH03270599A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an ultrasonic wave picture with high resolution through the use of an ultrasonic wave beam in which a side lobe level is reduced by arranging plural piezoelectric elements so that an electromechanical coupling coefficient is highest in the middle part and the electromechanical coupling coefficient is gradually decreased toward the circumferential parts and combining them with an organic high polymer material. CONSTITUTION:A piezoelectric element 22a with a highest electromechanical coupling coefficient is arranged in the middle part A and piezoelectric elements 22b, 22c are arranged so that the electromechanical coupling coefficient is gradually decreased toward the circumferential parts B, C. Through the constitution above, the radiation amplitude of an ultrasonic wave generated from the piezoelectric element 22a in the middle part A is increased by the higher electromechanical coupling coefficient and the radiation amplitude of the ultrasonic wave is decreased toward the circumferential parts B, C corresponding to the electromechanical coupling coefficient toward the parts B, C. Thus, the ultrasonic wave picture with a small side lobe level and high resolution is realized.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ソナーや超音波診断装置等のセンサーに用い
られる超音波探触子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic probe used in sensors such as sonar and ultrasonic diagnostic equipment.

従来の技術 水や生体を対象としたソナーや超音波診断装置等の超音
波探触子に用いる圧電体の材料として、最近では圧電セ
ラミックスに不均一な厚さを持たせて広い周波数帯域を
得る構成の検討が行なわれている。一方、圧電体に設け
る電極の形状または吸音材によりサイドロープレベルを
低減して超音波ビームパターンを改良することにより、
高分解能の超音波画像を得ようとする方法の検討も行な
われている。
Conventional technology Recently, piezoelectric ceramics have been made with non-uniform thickness to obtain a wide frequency band as piezoelectric materials used in ultrasonic probes such as sonar and ultrasonic diagnostic equipment for water and living bodies. The configuration is being considered. On the other hand, by reducing the side rope level and improving the ultrasonic beam pattern by using the shape of the electrodes provided on the piezoelectric body or the sound-absorbing material,
Studies are also being conducted on methods to obtain high-resolution ultrasound images.

このような超音波探触子の例として、特開昭61−78
949号公報に記載のものがある。これは、第7図(A
)に示すように、複数の振動子1をアレイ状に配列して
超音波ビームを制御する超音波探触子であり、各振動子
1の電極2の面積を変化させたり、第7図(B)に示す
ように、振動子3の背面に設ける吸音材4の厚さを変え
て重みづけ(アポダイジング)を行なうことにより、不
要となるサイドロープレベルを低下するようにしたもの
である。
As an example of such an ultrasonic probe, Japanese Patent Application Laid-open No. 61-78
There is one described in Japanese Patent No. 949. This is shown in Figure 7 (A
), this is an ultrasonic probe that controls an ultrasound beam by arranging a plurality of transducers 1 in an array. As shown in B), the unnecessary side rope level is reduced by changing the thickness of the sound absorbing material 4 provided on the back surface of the vibrator 3 and weighting it (apodizing).

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の超音波探触子は、アレ
イ状に配列した各振動子に対し電極の形状を考慮して超
音波ビームパターンを構成することは、製造技術上にお
いて非常に困難であり、また吸音材の厚さを変えて振動
子に重みづけすることは、実際問題としては不可能であ
るという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention However, in such conventional ultrasonic probes, it is difficult to construct an ultrasonic beam pattern by considering the shape of the electrode for each transducer arranged in an array. However, it is extremely difficult to do so, and it is actually impossible to weight the vibrator by changing the thickness of the sound absorbing material.

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、圧電体が広い周波数帯域特性を有し、圧電体に超音波
振幅分布を持たせて圧電体自身で重みづけを可能にさせ
ることにより、サイドロープレベルを低下させて超音波
画像を高分解能化できる優れた超音波探触子を提供する
ことを目的とする。
The present invention solves these conventional problems by providing a piezoelectric material with wide frequency band characteristics, giving the piezoelectric material an ultrasonic amplitude distribution, and making it possible to weight the piezoelectric material itself. The present invention aims to provide an excellent ultrasonic probe that can lower the side rope level and improve the resolution of ultrasonic images.

課題を解決するための手段 本発明は、前記目的を達成するために、両端面に電極を
有し、中央部で電気機械結合係数が最も高く、周辺部に
行くにしたがって電気機械結合係数が徐々に小さくなる
ように複数の圧電体素子を配列して有機高分子材料によ
り結合した複合圧電体を備えたものである。両端面の電
極は、一方の端面に一方向に向いたあるいは同心円状の
アレイ電極を設け、他方の端面に共通電極を設けること
ができる。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has electrodes on both end faces, and the electromechanical coupling coefficient is highest at the center and gradually decreases toward the periphery. It is equipped with a composite piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric elements are arranged so as to be small in size and bonded together by an organic polymer material. Regarding the electrodes on both end faces, one end face may be provided with a unidirectional or concentric array electrode, and the other end face may be provided with a common electrode.

作用 本発明は、前記構成により、複合圧電体自身で超音波ビ
ームの振幅の強さを調整して重みづけをすることができ
るため、サイドロープレベルを低減した超音波ビームパ
ターンを形成して分解能の高い超音波画像を得ることが
できる。
According to the present invention, with the above-mentioned configuration, the strength of the amplitude of the ultrasonic beam can be adjusted and weighted by the composite piezoelectric body itself, so that an ultrasonic beam pattern with a reduced side rope level can be formed and the resolution can be improved. It is possible to obtain high-quality ultrasound images.

実施例 以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して
説明する。
EXAMPLES Hereinafter, preferred examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施例1 第1図は本発明の各実施例に用いられる複合圧電体の基
本構造を示す概略斜視図、第2図は第1図に示した複合
圧電体の断面図である。第1図および第2図において、
11は複合圧電体であり、12は複数の圧電体素子であ
り、周波数定数の興なる同じ長さおよび大きさの四角柱
の圧電体素子12aおよび12bを直交方向に互いに交
互に並べたものである。13はこれら圧電体素子12a
および12bの間に充填されてこれらを互いに結合する
有機高分子材料であり、例えばシリコーンゴム、エポキ
シ樹脂、ポリウレタン樹脂等が使用される。14.15
は圧電体素子12のそれぞれの端面に設けられた電極で
あり、めっき、蒸着、焼き付は等の方法により設けられ
る。各圧電体素子12aおよび12bは、その両端面を
揃えられてその両端面に電極14.15が設けられるこ
とにより一次元の繋がりを有する。有機高分子材料13
は、各圧電体素子12同士の間隙に充填されることによ
り、三次元の繋がりを有する。そしてこれら電極14.
15に電圧を印加することにより、複合圧電体11が機
械振動して、厚さtに対応した周波数の超音波を発生さ
せる。
Example 1 FIG. 1 is a schematic perspective view showing the basic structure of a composite piezoelectric material used in each example of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the composite piezoelectric material shown in FIG. 1. In Figures 1 and 2,
11 is a composite piezoelectric material, and 12 is a plurality of piezoelectric elements, in which square prism piezoelectric elements 12a and 12b having the same length and size and having a frequency constant are arranged alternately in orthogonal directions. be. 13 are these piezoelectric elements 12a
and 12b to bond them together, such as silicone rubber, epoxy resin, polyurethane resin, etc. 14.15
are electrodes provided on each end face of the piezoelectric element 12, and are provided by plating, vapor deposition, baking, or other methods. Each piezoelectric element 12a and 12b has a one-dimensional connection by aligning both end surfaces and providing electrodes 14, 15 on both end surfaces. Organic polymer material 13
is filled in the gaps between the piezoelectric elements 12, thereby forming a three-dimensional connection. And these electrodes 14.
By applying a voltage to 15, the composite piezoelectric body 11 is mechanically vibrated to generate an ultrasonic wave having a frequency corresponding to the thickness t.

このような複数の圧電体素子を有機高分子材料で一体に
結合した複合圧・電体は、いわゆる1−3型と呼ばれ、
例えば文献(Proc、IEEE、1985 、 Ul
torasonics Symp、 p643−p64
7 )において公知であるが、従来のものは各圧電体素
子が同じ周波数定数を有するのに対し、本実施例におけ
る複合圧電体11は、各圧電体素子12が異なる周波数
定数を有しており、さらに周波数定数の異なる各圧電体
素子12aおよび12bが二次元平面において互いに交
互に配列されているので、周波数帯域がより広くなり、
より短いパルスを得て、より高分解能の超音波画像を得
ることができる。なお、周波数定数は2種類以上異なっ
ていても良く、その配列も規則的でなくとも良い。
A composite piezoelectric material in which multiple piezoelectric elements are combined together using an organic polymer material is called a 1-3 type.
For example, in the literature (Proc, IEEE, 1985, Ul
torasonics Symp, p643-p64
7), in contrast to the conventional piezoelectric element in which each piezoelectric element has the same frequency constant, in the composite piezoelectric element 11 of this embodiment, each piezoelectric element 12 has a different frequency constant. Furthermore, since the piezoelectric elements 12a and 12b having different frequency constants are arranged alternately on a two-dimensional plane, the frequency band becomes wider.
Shorter pulses can be obtained to obtain higher resolution ultrasound images. Note that two or more types of frequency constants may be different, and the arrangement thereof may not be regular.

第3図および第4図は、このような構造の複合圧電体を
用いた本発明による超音波探触子の第1の実施例を示し
ている。第3図および第4図において、21は前記した
基本構造と同様な構成を有する複合圧電体、22は一次
元の繋がりを有して直線状に配列された電気機械結合係
数の異なる四角柱の複数の圧電体素子、23は各圧電体
素子22の間隙に充填された三次元の繋がりを有するシ
リコーンゴム、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の有
機高分子材料、24は各圧電体素子22の一方の端面に
めっき、蒸着、焼き付は等の方法により設けられた複数
列に配列されたアレイ電極、25は、各圧電体素子22
の他方の端面に設けられた共通電極である。26は共通
電極25側に設けられて超音波を効率良く伝搬させるた
めの音響整合層、27は音響整合層26側に設けられた
超音波ビームを集束するための音響レンズである。
3 and 4 show a first embodiment of an ultrasonic probe according to the present invention using a composite piezoelectric material having such a structure. In FIGS. 3 and 4, 21 is a composite piezoelectric material having the same basic structure as described above, and 22 is a rectangular prism having a one-dimensional connection and arranged in a straight line with different electromechanical coupling coefficients. A plurality of piezoelectric elements; 23 is an organic polymer material such as silicone rubber, epoxy resin, or polyurethane resin that has a three-dimensional connection and is filled in the gap between each piezoelectric element 22; 24 is one of the piezoelectric elements 22; Array electrodes 25 arranged in multiple rows are provided on the end face by plating, vapor deposition, baking, etc., and each piezoelectric element 22
This is a common electrode provided on the other end surface of the . 26 is an acoustic matching layer provided on the common electrode 25 side to efficiently propagate ultrasonic waves, and 27 is an acoustic lens provided on the acoustic matching layer 26 side to focus the ultrasonic beam.

この音響レンズ27は必要に応じて設けられる。This acoustic lens 27 is provided as necessary.

28はアレイ電極24側に設けられて超音波を吸収する
とともに複合圧電体21を保持するための背面負荷材で
ある。
Reference numeral 28 denotes a back loading material provided on the array electrode 24 side to absorb ultrasonic waves and to hold the composite piezoelectric body 21.

このような複合圧電体21の構成は、いわゆるアレイ配
列型超音波探触子に用いられているものと同様であり、
その動作方法も同様である。すなわち、複合圧電体21
に設けられた複数個のアレイ電極24a、24b、24
c、=24nをある群だけ時間差を付けて電圧を印加し
、発生した超音波をある距離に収束させてこれを1チヤ
ンネルずつ走査させ、それぞれ生体内から反射してきた
超音波を受信し、これを画像処理してデイスプレィ上に
リアルタイムに表示して診断するものである。
The configuration of such a composite piezoelectric body 21 is similar to that used in a so-called array type ultrasonic probe,
The method of operation is also similar. That is, the composite piezoelectric body 21
A plurality of array electrodes 24a, 24b, 24 provided in
c, = 24n, a voltage is applied to a certain group with a time difference, the generated ultrasonic waves are focused at a certain distance, and this is scanned one channel at a time, and each ultrasonic wave reflected from within the body is received. The image is processed and displayed on a display in real time for diagnosis.

この複合圧電体21をアレイ電極24の配列方向に対し
て直角をなす方向に切断したのが第4図に示す断面図で
あり、この方向に電気機械結合係数の異なる圧電体素子
22を配列する。すなわち、中央部Aに電気機械結合係
数の最も高い圧電体素子22aを配列し、周辺部BSC
に行くにしたがって電気機械結合係数が徐々に小さくな
るように、それぞれ圧電体素子22b、22cを配列す
る。
The cross-sectional view shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of this composite piezoelectric material 21 cut in a direction perpendicular to the direction in which the array electrodes 24 are arranged, and piezoelectric elements 22 having different electromechanical coupling coefficients are arranged in this direction. . That is, the piezoelectric elements 22a with the highest electromechanical coupling coefficient are arranged in the center part A, and the peripheral part BSC
The piezoelectric elements 22b and 22c are arranged so that the electromechanical coupling coefficient gradually decreases as the distance increases.

これら電気機械結合係数の異なる3種類の圧電体素子2
2a、22b、22cは、例えば中央部Aの圧電体素子
22aとしては東北金属社のPZT系の圧電セラミック
スN−21(電気機械結合係数に33=0.73)、そ
の外側部分Bの圧電体素子22bとしては、同じく東北
金属社のPZT系の圧電セラミックスN−8(電気機械
結合係数に33=0.67)、最外側部Cの圧電体素子
22cとしては、東芝セラミックス社のPbTiQm系
の圧電セラミックスC−24(電気機械結合係数に33
=0.54)を用い、各圧電体素子22a、22b、2
2cの間隙にシリコーンゴム、エポキシ樹脂、ポリウレ
タン樹脂等の有機高分子材料23を充填して複合圧電体
21を構成する。
Three types of piezoelectric elements 2 with different electromechanical coupling coefficients
2a, 22b, and 22c, for example, the piezoelectric element 22a in the center part A is PZT-based piezoelectric ceramic N-21 (electromechanical coupling coefficient: 33=0.73) manufactured by Tohoku Kinzoku Co., Ltd., and the piezoelectric element 22a in the outer part B is used as the piezoelectric element 22a. The element 22b is made of PZT-based piezoelectric ceramic N-8 (electromechanical coupling coefficient: 33=0.67), also made by Tohoku Kinzoku Co., Ltd., and the piezoelectric element 22c in the outermost part C is made of PbTiQm-based piezoelectric ceramic made by Toshiba Ceramics Co., Ltd. Piezoelectric ceramics C-24 (electromechanical coupling coefficient of 33
=0.54), each piezoelectric element 22a, 22b, 2
The composite piezoelectric body 21 is constructed by filling the gap 2c with an organic polymer material 23 such as silicone rubber, epoxy resin, or polyurethane resin.

このように構成することにより、中央部Aの圧電体素子
22aから発生する超音波の放射振幅は、電気機械結合
係数が高い分だけ高くなり、周辺部B、Cに行くにつれ
て超音波の放射振幅が電気機械結合係数に対応して小さ
くなる。このため、アレイ電極24の配列方向に対して
直角な方向に振幅の重みづけ(アポダイジング)を行な
うことができ、サイドロープレベルを小さくして分解能
の高い超音波画像を得ることができる。
With this configuration, the radiation amplitude of the ultrasonic wave generated from the piezoelectric element 22a in the central portion A increases as the electromechanical coupling coefficient increases, and the radiation amplitude of the ultrasonic wave increases as it goes to the peripheral portions B and C. becomes smaller corresponding to the electromechanical coupling coefficient. Therefore, amplitude weighting (apodizing) can be performed in a direction perpendicular to the arrangement direction of the array electrodes 24, and a high-resolution ultrasonic image can be obtained by reducing the side rope level.

なお、本実施例1においては、電気機械結合係数の具な
る3種類の圧電体素子22a、22b。
In the first embodiment, there are three types of piezoelectric elements 22a and 22b having different electromechanical coupling coefficients.

22cとして圧電セラミックスを用いた場合について説
明したが、その他に圧電セラミックスとLINbOa、
LiTaO3等の単結晶またはポーラスな圧電セラミッ
クス等を組み合わせた圧電体材料を用いても同様な効果
が得られる。また、電気機械結合係数は、3種類でなく
、2種類または4種類以上であっても良い。
Although the case where piezoelectric ceramics are used as 22c has been explained, piezoelectric ceramics and LINbOa,
A similar effect can be obtained by using a piezoelectric material that is a combination of single crystals such as LiTaO3 or porous piezoelectric ceramics. Furthermore, the number of electromechanical coupling coefficients may be two or four or more instead of three.

また本実施例1においては、電極がアレイ電極24によ
り複数個に配列されたアレイ型超音波探触子の例として
説明したが、アレイ電極24だけでなく複合圧電体21
もアレイ電極24a、24b、24c、・・・24nと
同じ間隔に切断分割してアレイ状に配列させても同様な
効果が得られる。
Furthermore, in the first embodiment, the explanation was given as an example of an array type ultrasonic probe in which the electrodes are arranged in a plurality of array electrodes 24, but in addition to the array electrodes 24, the composite piezoelectric
The same effect can be obtained even if the electrodes are cut and divided at the same intervals as the array electrodes 24a, 24b, 24c, . . . 24n and arranged in an array.

実施例2 次に、本発明の第2の実施例について第5図および第6
図を参照して説明する。第5図および第6図において、
31は前記した基本構造と同様な構成を有する複合圧電
体であり、32は一次元の繋がりを有して電気機械結合
係数の異なるごとにグループ分けされて同心円状に配列
された四角柱の複数の圧電体素子であり、33は各圧電
体素子32の間隙に充填された三次元の繋がりを有する
シリコーンゴム、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の
有機高分子材料であり、34はグループ分けされた各圧
電体素子32ごとに一方の端面に同心円状にめっき、蒸
着、焼き付は等の方法により設けられたアレイ電極であ
り、35は各圧電体素子32の他方の端面に設けられた
共通電極である。36は共通電極35側に設けられて超
音波を効率良く伝搬させるための音響整合層、37はア
レイ電極34側に設けられて超音波を吸収するとともに
複合電体31を保持するための背面負荷材である。各圧
電体素子32としては、PZT系、PbTiO3系等の
圧電セラミックスが用いられている。
Example 2 Next, regarding the second example of the present invention, FIGS.
This will be explained with reference to the figures. In Figures 5 and 6,
31 is a composite piezoelectric material having the same basic structure as described above, and 32 is a plurality of rectangular prisms which have one-dimensional connections and are grouped according to different electromechanical coupling coefficients and arranged concentrically. 33 is an organic polymer material such as silicone rubber, epoxy resin, polyurethane resin, etc. that has a three-dimensional connection filled in the gap between each piezoelectric element 32, and 34 is an organic polymer material filled in the gap between each piezoelectric element 32, An array electrode is provided concentrically on one end surface of each piezoelectric element 32 by plating, vapor deposition, baking, etc., and 35 is a common electrode provided on the other end surface of each piezoelectric element 32. be. 36 is an acoustic matching layer provided on the common electrode 35 side to efficiently propagate ultrasonic waves, and 37 is a back load provided on the array electrode 34 side to absorb ultrasonic waves and hold the composite electric body 31. It is a material. As each piezoelectric element 32, piezoelectric ceramics such as PZT type and PbTiO3 type are used.

アレイ電極34は、同心円状に複数個配列された電極3
4a、34b、34c、 ・−34nからなり、これら
各電極34にほぼ対応して、電気機械結合係数の興なる
圧電体素子32a、32b、32c、・・・32nがグ
ループ分けして配列されている。すなわち、電極34a
に対応する中央部Aに電気機械結合係数の値が最も高い
圧電体素子32aが配置され、周辺部に行くにしたがっ
て電気機械結合係数の値が徐々に小さくなるように、そ
れぞれ圧電体素子32b、32c、・・・32nが配列
されている。
The array electrode 34 includes a plurality of electrodes 3 arranged concentrically.
4a, 34b, 34c, . . . -34n, and piezoelectric elements 32a, 32b, 32c, . There is. That is, the electrode 34a
The piezoelectric element 32a having the highest value of electromechanical coupling coefficient is arranged in the central part A corresponding to , and the piezoelectric element 32b, the value of the electromechanical coupling coefficient gradually decreases toward the periphery. 32c, . . . 32n are arranged.

このように構成された超音波探触子は、いわゆるアニユ
ラ−アレイ型超音波探触子であり、複合圧電体31の各
アレイ電極34に同じ電圧を印加すると、中央部Aから
は超音波の放射振幅が最も大きく、周辺部に行くにした
がって超音波の放射振幅が徐々に小さくなった超音波振
幅分布を持たせることができる。したがって、半径方向
のどの方向においても振幅に重みっけをすることができ
、サイドローブレベルを小さくして高分解能の超音波画
像を得ることができる。
The ultrasonic probe configured in this way is a so-called annular array type ultrasonic probe, and when the same voltage is applied to each array electrode 34 of the composite piezoelectric material 31, ultrasonic waves are emitted from the central portion A. It is possible to have an ultrasonic amplitude distribution in which the emission amplitude is the largest and the ultrasonic emission amplitude gradually decreases toward the periphery. Therefore, the amplitude can be weighted in any direction in the radial direction, and a high-resolution ultrasound image can be obtained by reducing the sidelobe level.

なお、本実施例2においては、電気機械結合係数の異な
る圧電体素子として圧電セラミックスを用いた場合につ
いて説明したが、その他に圧電セラミックスとLiNb
O3、LiTaO3等の単結晶またはポーラスな圧電セ
ラミックス等を組み合わせた圧電体材料を用いても同様
な効果が得られる。
In Example 2, a case was explained in which piezoelectric ceramics were used as piezoelectric elements with different electromechanical coupling coefficients, but piezoelectric ceramics and LiNb
A similar effect can be obtained by using a piezoelectric material that is a combination of single crystals such as O3, LiTaO3, or porous piezoelectric ceramics.

また、本実施例2においては、複合圧電体31に設けた
アレイ電極34に対応して電気機械結合係数の興なる圧
電体素子32を配列した構成を示したが、各圧電体素子
32の電気機械結合係数は各アレイ電極34に対応しな
くても良く、要は中央部から周辺部にかけて電気機械結
合係数が徐々に小さくなるように、各圧電体素子を配列
すれば良い。
Further, in the second embodiment, a configuration is shown in which the piezoelectric elements 32 having a high electromechanical coupling coefficient are arranged corresponding to the array electrode 34 provided on the composite piezoelectric body 31. The mechanical coupling coefficient does not have to correspond to each array electrode 34; the piezoelectric elements may be arranged so that the electromechanical coupling coefficient gradually decreases from the center to the periphery.

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、両端面に電
極を有し、中央部で電気機械結合係数が最も高く、周辺
部に行くにしたがって電気機械結合係数が徐々に小さく
なるように複数の圧電体素子を配列して有機高分子材料
により結合した複合圧電体を備えているので、超音波の
放射振幅が中央部で高く、周辺部に行くにしたがって徐
々に小さくなった振幅分布を持たせることができ、サイ
ドローブレベルを低減した超音波ビームにより高分解能
の超音波画像を得ることができる。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the present invention has electrodes on both end faces, and the electromechanical coupling coefficient is highest at the center, and gradually decreases toward the periphery. Since it is equipped with a composite piezoelectric material in which multiple piezoelectric elements are arranged and bonded by an organic polymer material, the emission amplitude of ultrasonic waves is high in the center and gradually decreases as it goes to the periphery. A high-resolution ultrasound image can be obtained using an ultrasound beam with a reduced sidelobe level.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の各実施例における複合圧電体の基本構
造を示す概略斜視図、第2図は同複合圧電体の断面図、
第3図は本発明の第1の実施例を示す超音波探触子の概
略斜視図、第4図は第3図に示す超音波探触子の断面図
、第5図は本発明の第2の実施例を示す超音波探触子の
概略平面図、第6図は第5図に示す超音波探触子の断面
図、第7図は従来の超音波探触子の一例を振幅分布とと
もに示す概略斜視図(A)と概略断面図(B)である。 11.21.31・・・複合圧電体、12.22゜32
・・・圧電体素子、13.23.33・・・有機高分子
材料、14.15・・・電極、24.34・・・アレイ
電極、25.35・・・共通電極、26.36・・・音
響整合層、27・・・音響レンズ、28.37・・・背
面負荷材。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the basic structure of a composite piezoelectric material in each embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the composite piezoelectric material,
3 is a schematic perspective view of an ultrasonic probe showing the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a sectional view of the ultrasonic probe shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe shown in FIG. 5, and FIG. 7 shows an example of a conventional ultrasonic probe with amplitude distribution. FIG. 2 is a schematic perspective view (A) and a schematic cross-sectional view (B) shown together with FIG. 11.21.31...Composite piezoelectric material, 12.22°32
...Piezoelectric element, 13.23.33...Organic polymer material, 14.15...Electrode, 24.34...Array electrode, 25.35...Common electrode, 26.36... ...Acoustic matching layer, 27...Acoustic lens, 28.37...Back load material.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)両端面に電極を有し、中央部で電気機械結合係数
が最も高く、周辺部に行くにしたがって電気機械結合係
数が徐々に小さくなるように複数の圧電体素子を配列し
て有機高分子材料により結合した複合圧電体を備えたこ
とを特徴とする超音波探触子。
(1) Electromechanical coupling coefficient is highest in the center and gradually decreases toward the periphery. An ultrasonic probe characterized by comprising a composite piezoelectric material bonded by a molecular material.
(2)各圧電体素子が一次元の繋がりを有し、有機高分
子材料が三次元の繋がりを有することを特徴とする請求
項(1)記載の超音波探触子。
(2) The ultrasonic probe according to claim 1, wherein each piezoelectric element has a one-dimensional connection, and the organic polymer material has a three-dimensional connection.
(3)各圧電体素子が圧電セラミックスであることを特
徴とする請求項(2)記載の超音波探触子。
(3) The ultrasonic probe according to claim (2), wherein each piezoelectric element is made of piezoelectric ceramics.
(4)各圧電体素子の周波数定数が2種類以上異なって
いることを特徴とする請求項(1)から(3)のいずれ
かに記載の超音波探触子。
(4) The ultrasonic probe according to any one of claims (1) to (3), wherein each piezoelectric element has two or more different frequency constants.
(5)中央部で電気機械結合係数が最も高く、周辺部に
行くにしたがって電気機械結合係数が徐々に小さくなる
ように複数の圧電体素子を直線状に配列して有機高分子
材料により結合した複合圧電体を備え、前記複合圧電体
をその圧電体素子の配列方向に直角な方向に並べてその
一方の端面に複数のアレイ電極をその並べた方向に設け
、他方の端面に共通電極を設けたことを特徴とする超音
波探触子。
(5) A plurality of piezoelectric elements were arranged in a straight line and bonded by an organic polymer material so that the electromechanical coupling coefficient was highest in the center and gradually decreased toward the periphery. A composite piezoelectric material is provided, the composite piezoelectric material is arranged in a direction perpendicular to the arrangement direction of the piezoelectric elements, a plurality of array electrodes are provided on one end surface thereof in the arrangement direction, and a common electrode is provided on the other end surface. An ultrasonic probe characterized by:
(6)各圧電体素子が一次元の繋がりを有し、有機高分
子材料が三次元の繋がりを有することを特徴とする請求
項(5)記載の超音波探触子。
(6) The ultrasonic probe according to claim (5), wherein each piezoelectric element has a one-dimensional connection, and the organic polymer material has a three-dimensional connection.
(7)各圧電体素子が圧電セラミックスであることを特
徴とする請求項(6)記載の超音波探触子。
(7) The ultrasonic probe according to claim (6), wherein each piezoelectric element is made of piezoelectric ceramics.
(8)各圧電体素子の周波数定数が2種類以上異なって
いることを特徴とする請求項(5)から(7)のいずれ
かに記載の超音波探触子。
(8) The ultrasonic probe according to any one of claims (5) to (7), wherein each piezoelectric element has two or more different frequency constants.
(9)中央部で電気機械結合係数が最も高く、周辺部に
行くにしたがって電気機械結合係数が徐々に小さくなる
ようにグループ分けした複数の圧電体素子を同心円状に
配列して有機高分子材料により結合した複合圧電体を備
え、前記複合圧電体の一方の端面に前記グループ分けし
た圧電体素子に対応して複数のアレイ電極を同心円状に
設け、他方の端面に共通電極を設けたことを特徴とする
超音波探触子。
(9) Organic polymer material is made by arranging multiple piezoelectric elements concentrically, which are grouped so that the electromechanical coupling coefficient is highest in the center and gradually decreases toward the periphery. A plurality of array electrodes are provided concentrically on one end surface of the composite piezoelectric material corresponding to the grouped piezoelectric elements, and a common electrode is provided on the other end surface of the composite piezoelectric material. Features of ultrasonic probe.
(10)各圧電体素子が一次元の繋がりを有し、有機高
分子材料が三次元の繋がりを有することを特徴とする請
求項(9)記載の超音波探触子。
(10) The ultrasonic probe according to claim 9, wherein each piezoelectric element has a one-dimensional connection, and the organic polymer material has a three-dimensional connection.
(11)各圧電体素子が圧電セラミックスであることを
特徴とする請求項(10)記載の超音波探触子。
(11) The ultrasonic probe according to claim (10), wherein each piezoelectric element is made of piezoelectric ceramics.
(12)各圧電体素子の周波数定数が2種類以上異なっ
ていることを特徴とする請求項(9)から(11)のい
ずれかに記載の超音波探触子。
(12) The ultrasonic probe according to any one of claims (9) to (11), wherein each piezoelectric element has two or more different frequency constants.
JP7108490A 1990-03-20 1990-03-20 Composite piezoelectric body Pending JPH03270599A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7108490A JPH03270599A (en) 1990-03-20 1990-03-20 Composite piezoelectric body
CA 2054698 CA2054698A1 (en) 1990-03-20 1991-03-19 Ultrasonic probe
EP19910906265 EP0480045A4 (en) 1990-03-20 1991-03-19 Ultrasonic probe
PCT/JP1991/000367 WO1991015090A1 (en) 1990-03-20 1991-03-19 Ultrasonic probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7108490A JPH03270599A (en) 1990-03-20 1990-03-20 Composite piezoelectric body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03270599A true JPH03270599A (en) 1991-12-02

Family

ID=13450309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7108490A Pending JPH03270599A (en) 1990-03-20 1990-03-20 Composite piezoelectric body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03270599A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002027594A (en) * 2000-07-11 2002-01-25 Hitachi Ltd Ultrasonic probe and method for manufacturing the same
US7276838B2 (en) 2003-07-08 2007-10-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Piezoelectric transducer including a plurality of piezoelectric members
JP2009082385A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Fujifilm Corp Ultrasonic probe
JP2012503370A (en) * 2008-09-18 2012-02-02 ビジュアルソニックス インコーポレイテッド Ultrasonic transducer and other component manufacturing method
US9173047B2 (en) 2008-09-18 2015-10-27 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
US9184369B2 (en) 2008-09-18 2015-11-10 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002027594A (en) * 2000-07-11 2002-01-25 Hitachi Ltd Ultrasonic probe and method for manufacturing the same
US7276838B2 (en) 2003-07-08 2007-10-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Piezoelectric transducer including a plurality of piezoelectric members
US7309947B2 (en) 2003-07-08 2007-12-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Piezoelectric transducer including a plurality of piezoelectric members
CN100418481C (en) * 2003-07-08 2008-09-17 株式会社东芝 Piezoelectric transducer including a plurality of piezoelectric members
JP2009082385A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Fujifilm Corp Ultrasonic probe
JP2012503370A (en) * 2008-09-18 2012-02-02 ビジュアルソニックス インコーポレイテッド Ultrasonic transducer and other component manufacturing method
US9173047B2 (en) 2008-09-18 2015-10-27 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
US9184369B2 (en) 2008-09-18 2015-11-10 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
US9555443B2 (en) 2008-09-18 2017-01-31 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
US9935254B2 (en) 2008-09-18 2018-04-03 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
US10596597B2 (en) 2008-09-18 2020-03-24 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
US11094875B2 (en) 2008-09-18 2021-08-17 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
US11845108B2 (en) 2008-09-18 2023-12-19 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2292146B1 (en) Piezocomposite transducers
US5706820A (en) Ultrasonic transducer with reduced elevation sidelobes and method for the manufacture thereof
JP4688213B2 (en) Ultrasonic probe, ultrasonic imaging apparatus, and ultrasonic imaging method
JPH02234600A (en) Piezoelectric conversion element
JPH02253798A (en) Piezoelectric converting element
CN104271264A (en) Ultra wide bandwidth transducer with dual electrode
WO2007046180A1 (en) Ultrasonic transducer, ultrasonic probe and ultrasonic imaging device
KR102044705B1 (en) Ultrasonic transducer having matching layer having composite structure and method for manufacturing same
JPH078486A (en) Ultrasonic transducer
JPH05244691A (en) Ultrasonic probe
JPH03270282A (en) Composite piezo-electric body
JPH03270599A (en) Composite piezoelectric body
JP3208845B2 (en) Ultrasonic probe
EP0480045A1 (en) Ultrasonic probe
JP6206033B2 (en) Ultrasonic transducer device and ultrasonic measurement apparatus
JP2682342B2 (en) Composite piezoelectric
JPH03270597A (en) Ultrasonic wave probe
JP2554468B2 (en) Ultrasonic probe and method of manufacturing the same
JP2720731B2 (en) Composite piezoelectric
JPH02271839A (en) Ultrasonic probe
JP2007288396A (en) Ultrasonic probe
JPS6133517B2 (en)
JPH0440099A (en) Ultrasonic probe
JP2006262149A (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic device
JPH04122877A (en) Ultrasonic equipment