JPS6036951A - 集束超音波トランスジユ−サ素子 - Google Patents
集束超音波トランスジユ−サ素子Info
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- JPS6036951A JPS6036951A JP58144728A JP14472883A JPS6036951A JP S6036951 A JPS6036951 A JP S6036951A JP 58144728 A JP58144728 A JP 58144728A JP 14472883 A JP14472883 A JP 14472883A JP S6036951 A JPS6036951 A JP S6036951A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
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- G10K11/30—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、超音波顕微鏡に使用するために集束超音波ビ
ームを形成する集束超音波トランスジューサ素子に関す
るものである。
ームを形成する集束超音波トランスジューサ素子に関す
るものである。
丈釆技４
近年、集束した超音波ビームを用いて物体の微視的ある
いは巨視的な構造及び音響特性を観察測定する機械走査
型超音波顕微鏡が開発されている。
いは巨視的な構造及び音響特性を観察測定する機械走査
型超音波顕微鏡が開発されている。
この超音波顕微鏡は、原理的には円錐状に集束された超
音波ビームを被検査体に照射し、超音波ビームの焦点の
位置を被検査体面内で移動させたり。
音波ビームを被検査体に照射し、超音波ビームの焦点の
位置を被検査体面内で移動させたり。
あるいは被検査体面に垂直方向に移動させたりして、被
検査体内の各点における弾性的性質の差異等によって生
ずる超音波の反射波あるいは透過波を超音波トランスジ
ューサで検出して、電気信号に変換し、その信号を陰極
線管面上に二次元的に表示して超音波顕微鏡像を得たり
、あるいはＸ −Ｙレコーダー等に記録したりするもの
である。集束超音波ビームを形成するための変換器とし
ては、代表的には、レンズ方式によるもの、凹面あるい
は凸面の球面上に超音波変換器を構成した方式によるも
の等がある。また超音波トランスジューサの配置により
透過型と反射型の超音波顕微鏡に分類される。
検査体内の各点における弾性的性質の差異等によって生
ずる超音波の反射波あるいは透過波を超音波トランスジ
ューサで検出して、電気信号に変換し、その信号を陰極
線管面上に二次元的に表示して超音波顕微鏡像を得たり
、あるいはＸ −Ｙレコーダー等に記録したりするもの
である。集束超音波ビームを形成するための変換器とし
ては、代表的には、レンズ方式によるもの、凹面あるい
は凸面の球面上に超音波変換器を構成した方式によるも
の等がある。また超音波トランスジューサの配置により
透過型と反射型の超音波顕微鏡に分類される。
第１図は、反射型の超音波顕微鏡のブロック図を示した
もので、集束超音波ビームを得るために、音響レンズを
用いた例であり、高周波パルス発振器１からの電気信号
は方向性結合器２を経て、前述したように集束用超音波
トランスジューサ３により集束超音波ビームとなり、液
体音場媒体４を介して被検査体保持板５上に固定され、
はぼ焦点近傍に配置された被検査体６に照射される。被
検査体保持板５は走査装置７によってＸ及びＹ方向に移
動される。勿論、被検査体保持板５を移動させる代りに
超音波トランスジューサ３をＸ及びＹ方向に移動させて
もよい。またこの走査装置７は走査制御回路８によって
制御される。被検査体６により反射された反射波は再び
超音波トランスジューサ３で集音され、電気信号に変換
され、方向性結合器２を経て表示袋Ｗ９へ供給され、超
音波顕微鏡像が得られる。このような超音波像から被検
査体の音響的特性を場所の関数として読み取る計測法は
超音波顕微鏡による画像計測と呼ばれている。この画像
計測においては、超音波顕微鏡は。
もので、集束超音波ビームを得るために、音響レンズを
用いた例であり、高周波パルス発振器１からの電気信号
は方向性結合器２を経て、前述したように集束用超音波
トランスジューサ３により集束超音波ビームとなり、液
体音場媒体４を介して被検査体保持板５上に固定され、
はぼ焦点近傍に配置された被検査体６に照射される。被
検査体保持板５は走査装置７によってＸ及びＹ方向に移
動される。勿論、被検査体保持板５を移動させる代りに
超音波トランスジューサ３をＸ及びＹ方向に移動させて
もよい。またこの走査装置７は走査制御回路８によって
制御される。被検査体６により反射された反射波は再び
超音波トランスジューサ３で集音され、電気信号に変換
され、方向性結合器２を経て表示袋Ｗ９へ供給され、超
音波顕微鏡像が得られる。このような超音波像から被検
査体の音響的特性を場所の関数として読み取る計測法は
超音波顕微鏡による画像計測と呼ばれている。この画像
計測においては、超音波顕微鏡は。
被検査体６を集束超音波ビームの液体音場媒体（通常は
水が使用される）における焦点面上に配置させて超音波
像を撮像するばかりでなく、焦点面から積極的にずらし
て使用されることが多い。
水が使用される）における焦点面上に配置させて超音波
像を撮像するばかりでなく、焦点面から積極的にずらし
て使用されることが多い。
こ九は超音波顕微鏡の特徴であり、従来の光学顕微鏡及
び電子顕微鏡等で観測できない被検査体内部の変化をコ
ントラストよく観測することができる。
び電子顕微鏡等で観測できない被検査体内部の変化をコ
ントラストよく観測することができる。
一方、前述の画像計測のための超音波顕微鏡を改良して
、被検査体の音速を測定する音速測定装置が開発されて
いる。第２図はこの従来の音速測定装置の構成を示した
もので、第１図と同一符号の部分は同一のものを示して
いる。即ち、第１図の超音波顕微鏡において、Ｘ及びＹ
方向に走査させず、第２図に示したように２軸方向移動
装置１１上に配置された被検査体１０（例えば固体物質
）を、移動装置１２によって超音波トランスジューサ３
の方向に近ずくように移動させながら超音波トランスジ
ューサ３の出力を記録装置１３で観察するようにしてい
る。この超音波トランスジューサ３の出力曲線はｖ（Ｚ
）曲線あるいは音響特性化曲線と呼ばれており、その音
響特性化曲線の形状は物質の音響特性に依存することが
知られている。
、被検査体の音速を測定する音速測定装置が開発されて
いる。第２図はこの従来の音速測定装置の構成を示した
もので、第１図と同一符号の部分は同一のものを示して
いる。即ち、第１図の超音波顕微鏡において、Ｘ及びＹ
方向に走査させず、第２図に示したように２軸方向移動
装置１１上に配置された被検査体１０（例えば固体物質
）を、移動装置１２によって超音波トランスジューサ３
の方向に近ずくように移動させながら超音波トランスジ
ューサ３の出力を記録装置１３で観察するようにしてい
る。この超音波トランスジューサ３の出力曲線はｖ（Ｚ
）曲線あるいは音響特性化曲線と呼ばれており、その音
響特性化曲線の形状は物質の音響特性に依存することが
知られている。
従って、この■（Ｚ）曲線を解析することによって、固
体の音響特性（音速、減衰等）を定量的にめることがで
きる。このことから、この第２図の装置による測定は、
被検査体の音響特性の超音波顕微鏡による定量計測と呼
ばれている。
体の音響特性（音速、減衰等）を定量的にめることがで
きる。このことから、この第２図の装置による測定は、
被検査体の音響特性の超音波顕微鏡による定量計測と呼
ばれている。
このように構成された超音波顕微鏡において、集束超音
波ビームを形成させるための手段として、従来、代表的
なものは、第３図に示したような音響レンズ方式（特願
昭５０−１８４４６号参照）、あるいは第４図に示した
ように、凹面あるいは凸面の球面上に超音波トランスジ
ューサを構成した方式（特願昭５１−９９９５３号、特
願昭５１−１２７４９８号及び特願昭５５ １５５７６
６号参照）等によるものが実用化されている。第３図に
示された音響レンズ方式において、超音波トラ゛ノブぐ
ブ１−廿１４？−襄生六九か平面音波は２音響レンズ媒
体１５を伝搬し、音響レンズ部１６によって集束され、
液体音場媒体１７を介して被検査体１８に放射される。
波ビームを形成させるための手段として、従来、代表的
なものは、第３図に示したような音響レンズ方式（特願
昭５０−１８４４６号参照）、あるいは第４図に示した
ように、凹面あるいは凸面の球面上に超音波トランスジ
ューサを構成した方式（特願昭５１−９９９５３号、特
願昭５１−１２７４９８号及び特願昭５５ １５５７６
６号参照）等によるものが実用化されている。第３図に
示された音響レンズ方式において、超音波トラ゛ノブぐ
ブ１−廿１４？−襄生六九か平面音波は２音響レンズ媒
体１５を伝搬し、音響レンズ部１６によって集束され、
液体音場媒体１７を介して被検査体１８に放射される。
このレンズ方式による焦点距離（Ｆ）は近似的に次式で
与えられる。
与えられる。
Ｆ＝Ｒ／ （１−Ｃ：）
ここで、Ｒはレンズ球面の曲率半径、またＣ＝Ｖｅ／Ｖ
Ｌ、であり、■は液体音場媒体の音速、ｖＬはレンズ材
料の縦波の音速である。分解能ｄは近似的にλ・Ｆ／Ｄ
に比例する。ここで、λは液体音場媒体１７中での音波
の波長、Ｄはレンズ開口直径である。音響レンズ媒体１
５の材料としては、音速の大きな材料を選べば、超音波
ビームは焦点距離が短かくなり、焦点において細く絞ら
れ、高分解能が期待されるが、その音速の値も有限であ
るため、球面収差を生じる。通常、このレンズ材料とし
ては、超音波の伝搬減衰の非常に小さく。
Ｌ、であり、■は液体音場媒体の音速、ｖＬはレンズ材
料の縦波の音速である。分解能ｄは近似的にλ・Ｆ／Ｄ
に比例する。ここで、λは液体音場媒体１７中での音波
の波長、Ｄはレンズ開口直径である。音響レンズ媒体１
５の材料としては、音速の大きな材料を選べば、超音波
ビームは焦点距離が短かくなり、焦点において細く絞ら
れ、高分解能が期待されるが、その音速の値も有限であ
るため、球面収差を生じる。通常、このレンズ材料とし
ては、超音波の伝搬減衰の非常に小さく。
音速の速い材料であるＺカット・サファイア（ＶＬ ＝
１１１８０ｍ／ ｓ ）が実用的に用いられている。
１１１８０ｍ／ ｓ ）が実用的に用いられている。
このサファイア及び液体音場媒体として、水（％ ＝１
４８３ｍ／ Ｓ（２０°ｅ） ）をとり上器ブると、Ｃ
は約０．１３３となり、ＦはＲと一致する程にはならず
、Ｆ＝Ｒという理想的な場合に得られる集束超音波のビ
ーム・ウェストＷより、球面収差による分だけこのビー
ム・ウェストＷが太くなり１分解能が低下するという欠
点がある。高価なサファイアに較べ、高周波超音波の伝
搬減衰も小さく。
４８３ｍ／ Ｓ（２０°ｅ） ）をとり上器ブると、Ｃ
は約０．１３３となり、ＦはＲと一致する程にはならず
、Ｆ＝Ｒという理想的な場合に得られる集束超音波のビ
ーム・ウェストＷより、球面収差による分だけこのビー
ム・ウェストＷが太くなり１分解能が低下するという欠
点がある。高価なサファイアに較べ、高周波超音波の伝
搬減衰も小さく。
しかも安価なレンズ材料として溶融石英（ＳｘＯａ）等
があるが、この溶融石英（ＳｉＯｚ）の音速は、ｖＬ＝
５９７３ｍ／ｓであり、この場合には、ＦはＲより約３
３％も大きくなり、より分解能が低下する。
があるが、この溶融石英（ＳｉＯｚ）の音速は、ｖＬ＝
５９７３ｍ／ｓであり、この場合には、ＦはＲより約３
３％も大きくなり、より分解能が低下する。
このように、低音速の材料は焦点距離Ｆを長くし、分解
能を低下させるという欠点に加えて、液体音場媒体中の
伝搬距離が長くなるため、超音波の伝搬減衰により信号
が小さくなるという欠点も付加されるため、高分解能を
得るためのレンズ材料として、溶融石英等のような材料
の使用に制限を与えていた。
能を低下させるという欠点に加えて、液体音場媒体中の
伝搬距離が長くなるため、超音波の伝搬減衰により信号
が小さくなるという欠点も付加されるため、高分解能を
得るためのレンズ材料として、溶融石英等のような材料
の使用に制限を与えていた。
一方、第４図に示された方式においては、超音波トラン
スジューサ１４は凹面あるいは凸面の球面部に配置され
ているため、超音波トランスジューサ１４で発生された
超音波は自然に１点に理想的に絞られる。即ち、集束超
音波トランスジューサ素子１４は同心球殻状に構成され
、超音波は液体音場媒体１７との界面に垂直に入射する
ため、その曲率中心に無収差で集束するという特徴を有
する。なお、第４図（ａ）〜（ｄ）において、１８は被
検査体、１９は基体、’２０は音響整合層。
スジューサ１４は凹面あるいは凸面の球面部に配置され
ているため、超音波トランスジューサ１４で発生された
超音波は自然に１点に理想的に絞られる。即ち、集束超
音波トランスジューサ素子１４は同心球殻状に構成され
、超音波は液体音場媒体１７との界面に垂直に入射する
ため、その曲率中心に無収差で集束するという特徴を有
する。なお、第４図（ａ）〜（ｄ）において、１８は被
検査体、１９は基体、’２０は音響整合層。
２１は超音波伝搬媒体である。
しかしながら、このような縁曲面上に効率よく動作する
超音波トランスジューサ１４を一様に形成することは、
技術的に必ずしも容易でないという欠点を有している。
超音波トランスジューサ１４を一様に形成することは、
技術的に必ずしも容易でないという欠点を有している。
また第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の集束超音波トラン
スジューサ素子においては、超音波トランスジューサ１
４を支える基体１９は薄いため、複合共振振動子として
動作するので、効率よく使用できる周波数帯も狭く、パ
ルス応答特性も悪いという欠点を持ち、また超高周波帯
用のトランスジューサとしては、トランスジューサ及び
球面の形状が非常に小さくなり、薄い基体１９が必要と
され、強度的にも問題があり、その目的には適しないと
いう欠点がある。また、第４図（ｄ）の例では、十分に
集束角度の広い集束超音波ビームを得るため、超音波ト
ランスジューサ１４の面積が大きくなりすぎ、静電容量
が大きくなるため、効率よく超音波が発生・検出できな
いという欠点がある。
スジューサ素子においては、超音波トランスジューサ１
４を支える基体１９は薄いため、複合共振振動子として
動作するので、効率よく使用できる周波数帯も狭く、パ
ルス応答特性も悪いという欠点を持ち、また超高周波帯
用のトランスジューサとしては、トランスジューサ及び
球面の形状が非常に小さくなり、薄い基体１９が必要と
され、強度的にも問題があり、その目的には適しないと
いう欠点がある。また、第４図（ｄ）の例では、十分に
集束角度の広い集束超音波ビームを得るため、超音波ト
ランスジューサ１４の面積が大きくなりすぎ、静電容量
が大きくなるため、効率よく超音波が発生・検出できな
いという欠点がある。
目的
本発明は、上記従来例の欠点を解消するために、超音波
媒体の一方の端面ば凸面の球面の一部とした凸面球面部
を形成し、他端面は凹面にえぐられた球面の一部とした
凹面球面部を形成し、凸面球面部と凹面球面部の対称軸
を一致させ、かつ凸面球面部の中心点と凹面球面部の中
心点を一致させず、凸面球面部の表面に超音波の送受波
用トランスジューサを設けることを特徴とし、その目的
は高分解能の集束超音波ビームを形成することができ、
ダイナミックレンジを拡大することができ、またＳ／Ｎ
を向上させることができ、更に超音波伝搬媒体として、
サファイアのような音速の速いる集束超音波トランスジ
ューサ素子を提供するものである。以下１図面により本
発明の実施例の構成を詳細に説明する。
媒体の一方の端面ば凸面の球面の一部とした凸面球面部
を形成し、他端面は凹面にえぐられた球面の一部とした
凹面球面部を形成し、凸面球面部と凹面球面部の対称軸
を一致させ、かつ凸面球面部の中心点と凹面球面部の中
心点を一致させず、凸面球面部の表面に超音波の送受波
用トランスジューサを設けることを特徴とし、その目的
は高分解能の集束超音波ビームを形成することができ、
ダイナミックレンジを拡大することができ、またＳ／Ｎ
を向上させることができ、更に超音波伝搬媒体として、
サファイアのような音速の速いる集束超音波トランスジ
ューサ素子を提供するものである。以下１図面により本
発明の実施例の構成を詳細に説明する。
構成
第５図は、本発明の１実施例の集束超音波トランスジュ
ーサ素子の断面図を示したもので、２２は一端に凸面の
球面部２３を形成し、他端に凹面の球面レンズ部２４を
形成した超音波伝搬媒体、２５は超音波伝搬媒体２２の
一端の凸面の球面部２３上の一部に形成された超音波ト
ランスジューサであり、超音波伝搬媒体２２の凹面の球
面レンズ部２４と超音波トランスジューサ２５を形成し
た凸面の球面部２３の対称軸は一致させ、かつ凹面の球
面レンズ部２４の中心点２６と凸面の球面部２３の中心
点２７を一致させず、非同心球殻状に形成する。
ーサ素子の断面図を示したもので、２２は一端に凸面の
球面部２３を形成し、他端に凹面の球面レンズ部２４を
形成した超音波伝搬媒体、２５は超音波伝搬媒体２２の
一端の凸面の球面部２３上の一部に形成された超音波ト
ランスジューサであり、超音波伝搬媒体２２の凹面の球
面レンズ部２４と超音波トランスジューサ２５を形成し
た凸面の球面部２３の対称軸は一致させ、かつ凹面の球
面レンズ部２４の中心点２６と凸面の球面部２３の中心
点２７を一致させず、非同心球殻状に形成する。
このように構成した本実施例の集束超音波１−ランスジ
ューサ素子では、曲率半径の大きな凸面の球面部（曲率
半径Ｒ１）の上の一部に形成された↓ｕ４痴辿 Ｌ＋３
−ノ −フ ９ブ − −ヰ← リ ζ−フー；ヌ冨
、〆＆Ｉｉ七、キａ喜辿２十対称軸の一点０．に集束す
るように超音波伝搬媒体２２を伝搬し、凹面の球面レン
ズ部（曲率半径Ｒ２、開口角０）２４のレンズ効果によ
り、液体音場媒体２８中の焦点０３に集束される。
ューサ素子では、曲率半径の大きな凸面の球面部（曲率
半径Ｒ１）の上の一部に形成された↓ｕ４痴辿 Ｌ＋３
−ノ −フ ９ブ − −ヰ← リ ζ−フー；ヌ冨
、〆＆Ｉｉ七、キａ喜辿２十対称軸の一点０．に集束す
るように超音波伝搬媒体２２を伝搬し、凹面の球面レン
ズ部（曲率半径Ｒ２、開口角０）２４のレンズ効果によ
り、液体音場媒体２８中の焦点０３に集束される。
このように、本実施例の集束超音波トランスジューサ素
子は、第３図の音響レンズによる集束効果と、第４図の
球面上に構成された超音波トランスジューサによる音波
の集束効果の両効果を用いることによって、それぞれの
超音波集束方式における欠点を大幅に改善するものであ
る。また超音波伝搬媒体としては、サファイアのような
音速の速いものは勿論のこと、溶融石英（ＳｉＯユ）の
ような音速の比較的遅いものも使用することができる。
子は、第３図の音響レンズによる集束効果と、第４図の
球面上に構成された超音波トランスジューサによる音波
の集束効果の両効果を用いることによって、それぞれの
超音波集束方式における欠点を大幅に改善するものであ
る。また超音波伝搬媒体としては、サファイアのような
音速の速いものは勿論のこと、溶融石英（ＳｉＯユ）の
ような音速の比較的遅いものも使用することができる。
上記の表は、本発明の１具体例の集束超音波トランスジ
ューサ素子のパラメータを示したもので、超音波伝搬媒
体２２として溶融石英（Ｓ１０□）を使用し、また液体
音場媒体２８としては、水を使用し、はぼ２００Ｈｚ帯
用に設計したものである。
ューサ素子のパラメータを示したもので、超音波伝搬媒
体２２として溶融石英（Ｓ１０□）を使用し、また液体
音場媒体２８としては、水を使用し、はぼ２００Ｈｚ帯
用に設計したものである。
この具体例では、焦点層１１１Ｆは、Ｆ＝１．２１１Ｒ
＝１ 、５６＋ｎｍであり、溶融石英を音響レンズ方式
として使用したときの焦点距離Ｆ＝１．３３Ｒより約７
％も焦点が短くなり、そのため、超音波トランスジュー
サの直径も３．０５ｍｍ程度小さくなり、分解能も球面
収差の改善により向上する。
＝１ 、５６＋ｎｍであり、溶融石英を音響レンズ方式
として使用したときの焦点距離Ｆ＝１．３３Ｒより約７
％も焦点が短くなり、そのため、超音波トランスジュー
サの直径も３．０５ｍｍ程度小さくなり、分解能も球面
収差の改善により向上する。
今、この集束超音波トランスジューサ素子による球面収
差の改善による分解能の向上を直観的に説明するために
、幾何光学的手法による描写によって、焦点近傍におけ
る集束状況を第６図に示したもので、２９′は音波入射
側、３０は焦点、３０′は近軸近以焦点、３１は集束超
音波ビームであり、第６図（、）は音響レンズ方式によ
る場合を示しており、また第６図（ｂ）は本発明による
集束超音波トランスジューサ素子の場合を示している。
差の改善による分解能の向上を直観的に説明するために
、幾何光学的手法による描写によって、焦点近傍におけ
る集束状況を第６図に示したもので、２９′は音波入射
側、３０は焦点、３０′は近軸近以焦点、３１は集束超
音波ビームであり、第６図（、）は音響レンズ方式によ
る場合を示しており、また第６図（ｂ）は本発明による
集束超音波トランスジューサ素子の場合を示している。
前述の効果により、本発明では、焦点３０での集束超音
波ビーム３１のビーム・ウェストが細くなり、分解能が
向上されることが分かる。
波ビーム３１のビーム・ウェストが細くなり、分解能が
向上されることが分かる。
なお、上記実施例では、点状に集束する超音波ビームを
形成する集束超音波トランスジューサ素子について説明
したが、同様に直線状に集束する超音波ビームを形成す
る集束超音波トランスジューサ素子（特願昭５６−１０
７４０２号参照）についても同様の構成を適用すること
ができる。
形成する集束超音波トランスジューサ素子について説明
したが、同様に直線状に集束する超音波ビームを形成す
る集束超音波トランスジューサ素子（特願昭５６−１０
７４０２号参照）についても同様の構成を適用すること
ができる。
効果
以上説明したように、本発明によれば、超音波トランス
ジューサと球面レンズ部を非同心球殻状超音波伝搬媒体
上に構成しているため、高分解能の集束超音波ビームを
形成することができ、焦点距離の短縮化による液体音場
媒体における超音波伝搬減衰の低減化が達成でき、ダイ
ナミックレンジが拡大し、Ｓ／Ｎ比が向上するという利
点がある。更に、超音波伝搬媒体としては、サファイア
のような音速の速い材料は勿論のこと、安価な溶融石英
（ＳｉＯユ）等が使用できるという利点がある。
ジューサと球面レンズ部を非同心球殻状超音波伝搬媒体
上に構成しているため、高分解能の集束超音波ビームを
形成することができ、焦点距離の短縮化による液体音場
媒体における超音波伝搬減衰の低減化が達成でき、ダイ
ナミックレンジが拡大し、Ｓ／Ｎ比が向上するという利
点がある。更に、超音波伝搬媒体としては、サファイア
のような音速の速い材料は勿論のこと、安価な溶融石英
（ＳｉＯユ）等が使用できるという利点がある。
第１図は従来の反射型超音波顕微鏡の原理を示した図、
第２図は反射型超音波顕微鏡による音響レンズ方式によ
る集束超音波ビームの形成を説明するための図、第４図
は凹面または凸面の球面部に配置した超音波トランスジ
ューサによる集束超音波ビームの形成を説明するための
図、第５図は本発明の１実施例の集束超音波１−ランス
ジューサ素子の断面図、第６図は従来の音響レンズ方式
と本発明の１実施例の集束超音波トランスジューサ素子
において、焦点付近における超音波の集束状。 況を比較説明するための図である。 ２２・・・超音波伝搬媒体、２３・・・凸面の球面部、
２４・・・凹面の球面レンズ部、２５・・・超音波トラ
ンスジューサ、２６・・・凹面の球面レンズ部の中心点
、２７・・・凸面の球面部の中心点、２８・・・液体音
場媒体、２９・・・被検査体、２９″・・・音波入射側
、３０・・・焦点、３０′・・・近軸近以焦点、３１・
・・集束超音波ビーム。 特許出願人 本 多 敬 介（外２名）第 １ 図 ２ 第２図 第 ５ 図 （ｄ＞ 第 ６ 図 、、９．（ｂ）
第２図は反射型超音波顕微鏡による音響レンズ方式によ
る集束超音波ビームの形成を説明するための図、第４図
は凹面または凸面の球面部に配置した超音波トランスジ
ューサによる集束超音波ビームの形成を説明するための
図、第５図は本発明の１実施例の集束超音波１−ランス
ジューサ素子の断面図、第６図は従来の音響レンズ方式
と本発明の１実施例の集束超音波トランスジューサ素子
において、焦点付近における超音波の集束状。 況を比較説明するための図である。 ２２・・・超音波伝搬媒体、２３・・・凸面の球面部、
２４・・・凹面の球面レンズ部、２５・・・超音波トラ
ンスジューサ、２６・・・凹面の球面レンズ部の中心点
、２７・・・凸面の球面部の中心点、２８・・・液体音
場媒体、２９・・・被検査体、２９″・・・音波入射側
、３０・・・焦点、３０′・・・近軸近以焦点、３１・
・・集束超音波ビーム。 特許出願人 本 多 敬 介（外２名）第 １ 図 ２ 第２図 第 ５ 図 （ｄ＞ 第 ６ 図 、、９．（ｂ）
Claims (1)
- 点状に集まる超音波ビームを形成させる集束超音波トラ
ンスジューサ素子において、超音波伝搬媒体の一方の面
の端面は凸面の球面の一部とする凸面球面部を形成し、
他の端面ば、凹面番；えぐられた球面の一部とする凹面
球面部を形成し、前記凸面球面部と凹面球面部の対称軸
を一致させ、かつ前記凸面球面部の中心点と前記凹面球
面部の中心点を一致させず、凸面球面部の表面に超音波
送受波用トランスジューサを設けたことを特徴とする非
同心球殻形状の集束超音波トランスジューサ素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144728A JPS6036951A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 集束超音波トランスジユ−サ素子 |
| US06/632,206 US4566333A (en) | 1983-08-08 | 1984-07-18 | Focusing ultrasonic transducer element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144728A JPS6036951A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 集束超音波トランスジユ−サ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036951A true JPS6036951A (ja) | 1985-02-26 |
| JPH0437379B2 JPH0437379B2 (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=15368940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58144728A Granted JPS6036951A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 集束超音波トランスジユ−サ素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4566333A (ja) |
| JP (1) | JPS6036951A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63234951A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-09-30 | 松下電器産業株式会社 | 超音波探触子 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4852575A (en) * | 1988-02-26 | 1989-08-01 | North American Philips Corporation | Ultrasound flow measurement apparatus |
| EP0377986A3 (en) * | 1988-12-21 | 1990-10-31 | Ngk Insulators, Ltd. | Ultrasonic testing method |
| US5469744A (en) * | 1994-06-16 | 1995-11-28 | Iowa State University Research Foundation Inc. | Apparatus for acoustically inspecting a workpiece |
| US5922961A (en) * | 1996-05-10 | 1999-07-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Time and polarization resolved acoustic microscope |
| US5948985A (en) * | 1996-05-31 | 1999-09-07 | Ormet Corporation | Method and apparatus for ultrasonic testing of aluminum billet |
| US5736642A (en) * | 1997-01-08 | 1998-04-07 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Nonlinear ultrasonic scanning to detect material defects |
| CN106323444B (zh) * | 2016-09-13 | 2018-03-13 | 西北大学 | 倾斜光纤光栅超声波传感器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5724998A (en) * | 1980-07-22 | 1982-02-09 | Alps Nortronics | Ultrasonic wave condensing lens |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5780556A (en) * | 1980-11-07 | 1982-05-20 | Noritoshi Nakabachi | Concave transducer for focusing ultrasonic wave of ultrasonic microscope |
| JPS57173746A (en) * | 1981-04-21 | 1982-10-26 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic microscope |
| JPS589063A (ja) * | 1981-07-08 | 1983-01-19 | Noritoshi Nakabachi | 超音波顕微鏡 |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP58144728A patent/JPS6036951A/ja active Granted
-
1984
- 1984-07-18 US US06/632,206 patent/US4566333A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5724998A (en) * | 1980-07-22 | 1982-02-09 | Alps Nortronics | Ultrasonic wave condensing lens |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63234951A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-09-30 | 松下電器産業株式会社 | 超音波探触子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4566333A (en) | 1986-01-28 |
| JPH0437379B2 (ja) | 1992-06-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |