JPS6227600B2 - - Google Patents
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- JPS6227600B2 JPS6227600B2 JP3989080A JP3989080A JPS6227600B2 JP S6227600 B2 JPS6227600 B2 JP S6227600B2 JP 3989080 A JP3989080 A JP 3989080A JP 3989080 A JP3989080 A JP 3989080A JP S6227600 B2 JPS6227600 B2 JP S6227600B2
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- Japan
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- electrode
- elements
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- ultrasonic
- electrodes
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波診断装置などに使用される超
音波振動子に関する。
音波振動子に関する。
従来の超音波診断装置に用いられているフエー
ズドアレー型の超音波振動子は、第１図に示すよ
うに多数個の矩形の振動素子A1，A2……をその
長さ方向と直交する方向で平行に配列し、その個
個の振動素子に順次所定の遅延時間をもたせて駆
動電圧を与える事により、個々の振動素子からの
音波の合成波を所望の方向に発信させる。振動素
子A1，A2，……は例えば幅0.4mm、長さ16mmの角
柱状圧電材料からなり、同材料のベースＢを共通
にして例えば0.1mm間隔で配列される。振動素子
A1，A2，……の表面には一対の電極の一方C1，
C2，……が設けられ、それぞれにリード線D1，
D2，……が接続される。ベースＢの裏面には該
一対の電極の他方が共通電極Ｅとして設けられ、
これにはリード線Ｆが接続される。なお図示しな
いが電極Ｅの下面には、下面からの超音波放射を
防止するバツキング材などが設けられる。この種
のフエーズドアレー型の超音波振動子では、個々
の振動素子を同時ではなく所定の遅延時間をもつ
て逐次駆動して超音波送出方向を所望方向にする
セクタ駆動方法をとると隣接の振動素子間で相互
干渉が発生する。例えば振動素子A2を駆動する
と全方向に放射される超音波のうちの該素子側面
から放射される分X2が、第２図に示すように隣
接する振動素子A1，A3の側面に入つてこれを振
動させ、その振動Y1，Y3が振動素子A1，A3本来
の振動に重畳される。従つて、今駆動順はA1，
A2，A3の順とすると、素子A1では振動終了が遅
延されまた素子A3では本来の動作タイミングの
前に振動開始することになり、この結果超音波振
動子から発信される超音波波形は遅延時間の与え
方、言い換えれば合成波の発信方向により変動す
るという問題が生じる。超音波診断を反射パルス
の振幅およびタイミングで行なう場合はこれでも
格別支障が出ることはないが、反射波形それ自身
を利用する場合は問題である。この反射波形を分
析対象とする方式には次の利点がある。即ち単な
る反射波の振幅およびタイミングでは目標物以外
のものからの反射波（超音波は光ほど集束性がよ
くないのでかゝる反射波はかなり大きい）を目標
〓〓〓〓〓
物からの反射波と全く区別なく扱つてしまい目標
物の解析に支障を生じることがあるが、この点反
射波の波形を利用する方式では、該反射波は送信
波の反射波である事が容易に同定でき、送信波は
前記の遅延時間調整により目標物へ向けて発射す
るから、目標物からの反射波と目標物以外のもの
からの反射波とを分別することが可能となり、
CCDフイルタなどにより所望波形の反射波のみ
を抽出して、例えば超音波断層像の輪郭を鮮明に
する等の利点を得ることができる。
ズドアレー型の超音波振動子は、第１図に示すよ
うに多数個の矩形の振動素子A1，A2……をその
長さ方向と直交する方向で平行に配列し、その個
個の振動素子に順次所定の遅延時間をもたせて駆
動電圧を与える事により、個々の振動素子からの
音波の合成波を所望の方向に発信させる。振動素
子A1，A2，……は例えば幅0.4mm、長さ16mmの角
柱状圧電材料からなり、同材料のベースＢを共通
にして例えば0.1mm間隔で配列される。振動素子
A1，A2，……の表面には一対の電極の一方C1，
C2，……が設けられ、それぞれにリード線D1，
D2，……が接続される。ベースＢの裏面には該
一対の電極の他方が共通電極Ｅとして設けられ、
これにはリード線Ｆが接続される。なお図示しな
いが電極Ｅの下面には、下面からの超音波放射を
防止するバツキング材などが設けられる。この種
のフエーズドアレー型の超音波振動子では、個々
の振動素子を同時ではなく所定の遅延時間をもつ
て逐次駆動して超音波送出方向を所望方向にする
セクタ駆動方法をとると隣接の振動素子間で相互
干渉が発生する。例えば振動素子A2を駆動する
と全方向に放射される超音波のうちの該素子側面
から放射される分X2が、第２図に示すように隣
接する振動素子A1，A3の側面に入つてこれを振
動させ、その振動Y1，Y3が振動素子A1，A3本来
の振動に重畳される。従つて、今駆動順はA1，
A2，A3の順とすると、素子A1では振動終了が遅
延されまた素子A3では本来の動作タイミングの
前に振動開始することになり、この結果超音波振
動子から発信される超音波波形は遅延時間の与え
方、言い換えれば合成波の発信方向により変動す
るという問題が生じる。超音波診断を反射パルス
の振幅およびタイミングで行なう場合はこれでも
格別支障が出ることはないが、反射波形それ自身
を利用する場合は問題である。この反射波形を分
析対象とする方式には次の利点がある。即ち単な
る反射波の振幅およびタイミングでは目標物以外
のものからの反射波（超音波は光ほど集束性がよ
くないのでかゝる反射波はかなり大きい）を目標
〓〓〓〓〓
物からの反射波と全く区別なく扱つてしまい目標
物の解析に支障を生じることがあるが、この点反
射波の波形を利用する方式では、該反射波は送信
波の反射波である事が容易に同定でき、送信波は
前記の遅延時間調整により目標物へ向けて発射す
るから、目標物からの反射波と目標物以外のもの
からの反射波とを分別することが可能となり、
CCDフイルタなどにより所望波形の反射波のみ
を抽出して、例えば超音波断層像の輪郭を鮮明に
する等の利点を得ることができる。
本発明は、フエーズドアレー型の超音波振動子
の個々の振動素子の相互の干渉を低減させ、合成
波の発信方向に拘らず常に同一の発信波形を得よ
うとするもので、その特徴とするところは圧電材
料の対向する２面に電極を設けてなる振動素子を
その長さ方向とは交叉する方向に所定間隙を隔て
て複数個配列した超音波振動子において、各振動
素子の電極の少なくとも一方を長さ方向で複数個
に分割し、超音波発射に際しては、隣接する振動
素子の対向し合わない分割電極部分を駆動する点
にある。以下図示の実施例を参照しながら本発明
を詳細に説明する。
の個々の振動素子の相互の干渉を低減させ、合成
波の発信方向に拘らず常に同一の発信波形を得よ
うとするもので、その特徴とするところは圧電材
料の対向する２面に電極を設けてなる振動素子を
その長さ方向とは交叉する方向に所定間隙を隔て
て複数個配列した超音波振動子において、各振動
素子の電極の少なくとも一方を長さ方向で複数個
に分割し、超音波発射に際しては、隣接する振動
素子の対向し合わない分割電極部分を駆動する点
にある。以下図示の実施例を参照しながら本発明
を詳細に説明する。
第３図は本発明の一実施例で、第１図と同一部
分には同一符号が付してある。本例が第１図と異
なる点は、各振動素子A1，A2……の個別電極、
本例ではプラス側電極をそれぞれ２分割し、それ
ぞれにリード線を接続した点にある。C11，C12は
振動素子A1の電極C1を分割した各分割電極部分
であり、それぞれにリード線D11，D12が接続され
る。他も同様であり、振動素子A2，A3……の一
方の分割電極部分C21，C31……はリード線D21，
D31……に接続され、他方の分割電極部分C22，
C32……はリード線D22，D32……に接続される。
かゝるフエーズドアレー型の超音波振動子はリニ
アスキヤンおよびセクタスキヤン各方式での使用
が可能であるが、これらの発信時には隣接する振
動素子相互間で対向しない側の分割電極部分を選
択使用する。例えば振動素子A1で電極部分C12を
駆動した（電圧を印加した）場合には振動素子
A2では電極部分C21を駆動し、電極部分C11，C22
は休止状態とし、以下同様にして全体として電極
部分C12，C21，C32，C41，C52，……のみを駆動
して所要とするスキヤンを行なう。このようにす
れば、例えば振動素子A2において駆動信号によ
り振動が生ずる部分は電極部分C21の下部圧電材
料に限られ、他方の電極部分C22の下部圧電材料
には振動が生じない。従つて振動素子A2の振動
が、電極C21の下部圧電材料から素子間々隙、お
よび素子A1，A3の電極C11，C31の下部圧電材料
を通つて、及び電極C22の下部圧電材料を通りか
つ素子間々隙を通つて隣接振動素子A1，A3の電
圧部分C12，C32側へ伝達される度合は極めて少な
い。各素子の分割電極C11とC12，C21とC22……間
の圧電材料に溝を作つておけば、なお更である。
こうして振動素子A1，A2，A3……の電極部分
C12，C21，C32，……に駆動電圧を印加して発生
させる超音波の波形は第１図のものよりはるかに
素子間干渉のないものになる。
分には同一符号が付してある。本例が第１図と異
なる点は、各振動素子A1，A2……の個別電極、
本例ではプラス側電極をそれぞれ２分割し、それ
ぞれにリード線を接続した点にある。C11，C12は
振動素子A1の電極C1を分割した各分割電極部分
であり、それぞれにリード線D11，D12が接続され
る。他も同様であり、振動素子A2，A3……の一
方の分割電極部分C21，C31……はリード線D21，
D31……に接続され、他方の分割電極部分C22，
C32……はリード線D22，D32……に接続される。
かゝるフエーズドアレー型の超音波振動子はリニ
アスキヤンおよびセクタスキヤン各方式での使用
が可能であるが、これらの発信時には隣接する振
動素子相互間で対向しない側の分割電極部分を選
択使用する。例えば振動素子A1で電極部分C12を
駆動した（電圧を印加した）場合には振動素子
A2では電極部分C21を駆動し、電極部分C11，C22
は休止状態とし、以下同様にして全体として電極
部分C12，C21，C32，C41，C52，……のみを駆動
して所要とするスキヤンを行なう。このようにす
れば、例えば振動素子A2において駆動信号によ
り振動が生ずる部分は電極部分C21の下部圧電材
料に限られ、他方の電極部分C22の下部圧電材料
には振動が生じない。従つて振動素子A2の振動
が、電極C21の下部圧電材料から素子間々隙、お
よび素子A1，A3の電極C11，C31の下部圧電材料
を通つて、及び電極C22の下部圧電材料を通りか
つ素子間々隙を通つて隣接振動素子A1，A3の電
圧部分C12，C32側へ伝達される度合は極めて少な
い。各素子の分割電極C11とC12，C21とC22……間
の圧電材料に溝を作つておけば、なお更である。
こうして振動素子A1，A2，A3……の電極部分
C12，C21，C32，……に駆動電圧を印加して発生
させる超音波の波形は第１図のものよりはるかに
素子間干渉のないものになる。
この超音波振動子は上述した様に送信時には相
互干渉を避けるために千鳥状に選んだ電極部分
C12，C21，C32……またはC11，C22，C31……しか
用いないが、受信時には相互干渉の問題は無視で
きるので受信面積を拡げるために全ての電極部分
C11，C21，C31，……，C12，C22，C32……を用い
る。第４図はこれら電極部分の切替回路を示す図
で、32個の振動素子A1〜A32を有する超音波振動
子を例としたものである。SWは32個の受信専用
スイツチＳRと同数の送受切替用スイツチＳTRを
有するスイツチ群で、各受信専用スイツチＳRは
送信時には使用されない電極部分C11，C22，……
C311，C322に接続され、また各送受切替用スイツ
チＳTRは送受両用に使用される電極部分C12，
C21，……C312，C321に接続される。超音波振動
子の共通電極Ｅは接地されるが、これは全ての振
動素子A1〜A32に共通な１枚の導電板である代り
に、個々の振動素子毎に分かれているものでもよ
い。そして個々の振動素子の共通電極が独立して
設けられる場合には、それを対向する電極C1，
C2……と同様に分割してもよい。スイツチ群SW
は制御回路CONTからの切替スイツチ制御信号
SCにより連動して制御される。そして図示の如
く送信側Ｔに切替つている時は駆動信号DVが遅
延回路TD1，TD2，……TD31，TD32、スイツチ
ＳTRを通して電極部分C12，C21，……C312，C321
に印加される。セクタスキヤンの場合には遅延回
路TD1〜TD32の遅延量に振動素子の配列順に所
望程度（これは走査角に応じて変更される）ずつ
異ならされる。受信時にはスイツチ群SWのスイ
〓〓〓〓〓
ツチＳR，ＳTRを全て受信側Ｒに切替え、電極部
分C11〜C321，C12〜C322の出力を合成する。セク
タスキヤンの場合振動素子A1〜A32の各出力はそ
れぞれ遅延回路RD1〜RD32を通して合成され、最
終出力OUTを生じる。この遅延回路RD1〜RD32
の遅延量は遅延回路TD1〜TD32のそれに見合う
ものである。
互干渉を避けるために千鳥状に選んだ電極部分
C12，C21，C32……またはC11，C22，C31……しか
用いないが、受信時には相互干渉の問題は無視で
きるので受信面積を拡げるために全ての電極部分
C11，C21，C31，……，C12，C22，C32……を用い
る。第４図はこれら電極部分の切替回路を示す図
で、32個の振動素子A1〜A32を有する超音波振動
子を例としたものである。SWは32個の受信専用
スイツチＳRと同数の送受切替用スイツチＳTRを
有するスイツチ群で、各受信専用スイツチＳRは
送信時には使用されない電極部分C11，C22，……
C311，C322に接続され、また各送受切替用スイツ
チＳTRは送受両用に使用される電極部分C12，
C21，……C312，C321に接続される。超音波振動
子の共通電極Ｅは接地されるが、これは全ての振
動素子A1〜A32に共通な１枚の導電板である代り
に、個々の振動素子毎に分かれているものでもよ
い。そして個々の振動素子の共通電極が独立して
設けられる場合には、それを対向する電極C1，
C2……と同様に分割してもよい。スイツチ群SW
は制御回路CONTからの切替スイツチ制御信号
SCにより連動して制御される。そして図示の如
く送信側Ｔに切替つている時は駆動信号DVが遅
延回路TD1，TD2，……TD31，TD32、スイツチ
ＳTRを通して電極部分C12，C21，……C312，C321
に印加される。セクタスキヤンの場合には遅延回
路TD1〜TD32の遅延量に振動素子の配列順に所
望程度（これは走査角に応じて変更される）ずつ
異ならされる。受信時にはスイツチ群SWのスイ
〓〓〓〓〓
ツチＳR，ＳTRを全て受信側Ｒに切替え、電極部
分C11〜C321，C12〜C322の出力を合成する。セク
タスキヤンの場合振動素子A1〜A32の各出力はそ
れぞれ遅延回路RD1〜RD32を通して合成され、最
終出力OUTを生じる。この遅延回路RD1〜RD32
の遅延量は遅延回路TD1〜TD32のそれに見合う
ものである。
第５図は本発明の他の実施例である。本例では
各振動素子（A1で代表する）の駆動電極を４分
割し、１つおきの分割電極部分C11，C13をリード
線D11に、また残りの電極部分C12，C14をリード
線D12に接続する。そして隣接する振動素子相互
間で非対向の電極部分に接続されたリード線
D11，D22，……またはD12，D21，……を選択して
駆動する。受信時に全ての電極部分を用いる点は
第３図と同様である。本例では更に電極部分C11
とC12，C12とC13，C13とC14の各間の圧電素子
（他の素子についても同様）を切削して溝部Ｇを
設けてある。この溝部Ｇは同一振動素子内で振動
が電極部分C11，C12，……の配列方向に伝達され
る度合を低減するので、前記の如くこれにより隣
接振動素子間の相互干渉は更に抑制される。尚、
第５図の様に各素子の電極を多数の電極部分に分
割して各素子の分割電極をＸ，Ｙ方にマトリスク
状に配列した場合には、各振動素子A1，A2……
の駆動時点を異ならせる通常のセクタ走査に加
え、各振動素子の各分割電極部分に印加する電圧
にも同様な遅延を持たせることによりＸ―Ｚ面に
おける該セクタスキヤンの効果をＹ―Ｚ面におい
ても持たせることができ、通常のセクタ走査にお
けるより超音波ビームをＹ―Ｚ面において絞るこ
とができる。
各振動素子（A1で代表する）の駆動電極を４分
割し、１つおきの分割電極部分C11，C13をリード
線D11に、また残りの電極部分C12，C14をリード
線D12に接続する。そして隣接する振動素子相互
間で非対向の電極部分に接続されたリード線
D11，D22，……またはD12，D21，……を選択して
駆動する。受信時に全ての電極部分を用いる点は
第３図と同様である。本例では更に電極部分C11
とC12，C12とC13，C13とC14の各間の圧電素子
（他の素子についても同様）を切削して溝部Ｇを
設けてある。この溝部Ｇは同一振動素子内で振動
が電極部分C11，C12，……の配列方向に伝達され
る度合を低減するので、前記の如くこれにより隣
接振動素子間の相互干渉は更に抑制される。尚、
第５図の様に各素子の電極を多数の電極部分に分
割して各素子の分割電極をＸ，Ｙ方にマトリスク
状に配列した場合には、各振動素子A1，A2……
の駆動時点を異ならせる通常のセクタ走査に加
え、各振動素子の各分割電極部分に印加する電圧
にも同様な遅延を持たせることによりＸ―Ｚ面に
おける該セクタスキヤンの効果をＹ―Ｚ面におい
ても持たせることができ、通常のセクタ走査にお
けるより超音波ビームをＹ―Ｚ面において絞るこ
とができる。
以上述べたように本発明によれば、フエーズド
アレイ型の超音波振動子を構成する各振動素子相
互間の干渉を低減できるので、合成波の発信方向
によらず同一の発信波形が得られる利点がある。
アレイ型の超音波振動子を構成する各振動素子相
互間の干渉を低減できるので、合成波の発信方向
によらず同一の発信波形が得られる利点がある。
第１図は従来のフエーズドアレイ型超音波振動
子の一例を示す斜視図、第２図は振動素子間の相
互干渉の説明図、第３図は本発明の一実施例を示
す斜視図、第４図はその電極切替回路を示す構成
図、第５図は本発明の他の実施例を示す斜視図で
ある。 図中、A1，A2……は振動素子、C11，C12……
は一対の電極の一方の分割電極部分、Ｅは他方の
電極、SWは送受切替用スイツチ群である。
子の一例を示す斜視図、第２図は振動素子間の相
互干渉の説明図、第３図は本発明の一実施例を示
す斜視図、第４図はその電極切替回路を示す構成
図、第５図は本発明の他の実施例を示す斜視図で
ある。 図中、A1，A2……は振動素子、C11，C12……
は一対の電極の一方の分割電極部分、Ｅは他方の
電極、SWは送受切替用スイツチ群である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧電材料の対向する２面に電極を設けてなる
振動素子をその長さ方向とは交叉する方向に所定
間隔を隔てて複数個配列した超音波振動子におい
て、各振動素子の電極の少なくとも一方を長さ方
向で複数個に分割し、超音波発射に際しては、隣
接する振動素子の対向し合わない分割電極部分を
駆動することを特徴とする超音波振動子。 ２ 分割電極間の圧電材料に溝が設けられたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波
振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3989080A JPS56137798A (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Ultrasonic vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3989080A JPS56137798A (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Ultrasonic vibrator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56137798A JPS56137798A (en) | 1981-10-27 |
| JPS6227600B2 true JPS6227600B2 (ja) | 1987-06-16 |
Family
ID=12565558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3989080A Granted JPS56137798A (en) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | Ultrasonic vibrator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56137798A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0339198Y2 (ja) * | 1988-06-01 | 1991-08-19 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0832109B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1996-03-27 | 株式会社東芝 | 超音波探触子 |
| JP2633549B2 (ja) * | 1987-02-26 | 1997-07-23 | 株式会社東芝 | 超音波探触子 |
| JP6828944B1 (ja) * | 2020-04-14 | 2021-02-10 | 本多電子株式会社 | 計測機器用の超音波振動子 |
-
1980
- 1980-03-28 JP JP3989080A patent/JPS56137798A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0339198Y2 (ja) * | 1988-06-01 | 1991-08-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56137798A (en) | 1981-10-27 |
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