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JPH0866395A - Converter array for ultrasonic wave diagnosis,of which focuspoint in height direction is adjustable - Google Patents

Converter array for ultrasonic wave diagnosis,of which focuspoint in height direction is adjustable

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Publication number
JPH0866395A
JPH0866395A JP7179682A JP17968295A JPH0866395A JP H0866395 A JPH0866395 A JP H0866395A JP 7179682 A JP7179682 A JP 7179682A JP 17968295 A JP17968295 A JP 17968295A JP H0866395 A JPH0866395 A JP H0866395A
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JP
Japan
Prior art keywords
elements
array
sub
ultrasonic transducer
height direction
Prior art date
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Granted
Application number
JP7179682A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3618406B2 (en
Inventor
Jacques Souquet
ジャック・スーク
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Advanced Technology Laboratories Inc
Original Assignee
Advanced Technology Laboratories Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Technology Laboratories Inc filed Critical Advanced Technology Laboratories Inc
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Application granted granted Critical
Publication of JP3618406B2 publication Critical patent/JP3618406B2/en
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods 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
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/32Sound-focusing or directing, e.g. scanning characterised by the shape of the source
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607Methods 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
    • B06B1/0622Methods 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

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

Abstract

PURPOSE: To make electric focusing in a plurality of directions possible by dividing an element of array into a plurality of sub-elements in height direction and setting an aspect ratio that varies corresponding to the distance from the central vertical axis of the array to each sub-element. CONSTITUTION: Array 16 comprises a plurality of elements e1 , e2 , and so on. Each element (for example element e1 ) is divided into a plurality of sub-elements (e1 A to e1 D) in height direction. The central sub-element has a size represented by 5-2 that means a width of 5 units in height direction and 2 units in vertical direction, and the sizes of the sub-elements on both sides thereof decrease gradually as being 4-2, 3-2, 2-2, and 1-2 sequentially. All the sub-elements have the same thickness T. Further, a plurality of active electrodes 21, 23, 26, 24 and 22 are all connected to each other by wire 28 soldered to each sub-element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断用画像処理
に使用する変換器アレーに関し、特に高さ方向の焦点合
わせが可能な超音波変換器アレーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transducer array used for ultrasonic diagnostic image processing, and more particularly to an ultrasonic transducer array capable of focusing in the height direction.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】個々
のエレメント(素子)の群を、電気的に作動させて超音
波エネルギーのビームを操作することで焦点合わせをす
ることにより、画像情報を得る変換器アレーは知られて
いる。アレーの該エレメントは、環状アレーを形成する
同心円状に配置された多数のリングを構成してもよい。
本発明は、従来よりリニア・アレー(linear array)も
しくはフェーズド・アレー(phased array)画像処理に
使用されているエレメントが直線状に配置されているリ
ニア・アレーに関する。このリニア・アレーはまた、ビ
ームが扇状の画像処理平面を形成するように広がる画像
処理平面内での曲がりを有していてもよい。これらのリ
ニア・アレーは、アレー前面の2次元領域での走査およ
び画像形成には理想的である。
Image information is obtained by focusing a group of individual elements by electrically actuating them to manipulate a beam of ultrasonic energy. Transducer arrays are known. The elements of the array may comprise a number of concentrically arranged rings forming an annular array.
The present invention relates to a linear array in which elements conventionally used for linear array or phased array image processing are arranged linearly. The linear array may also have a bend in the image processing plane that the beam diverges to form a fan-shaped image processing plane. These linear arrays are ideal for scanning and imaging in the two-dimensional area in front of the array.

【0003】アレー・エレメントの縦方向(長さ方向)
の配列は、アレーのビームの画像処理平面で、細いビー
ムに電気的に絞り込むことを可能とする。該アレーのエ
レメントの一つの列では、平面の横軸、厚さ方向におけ
る電気的焦点合わせをすることができないが、それは高
い解像度の薄い画像”薄片(slice)” を得るのには通
常望ましいものである。厚みのない画像平面にビームを
絞り込むための従来技術は、その領域の輪郭に沿ってエ
レメントを進ませるか、または各エレメントをレンズ化
するかにより、この横、即ち高さ方向に、ビームを機械
的に焦点合わせするものである。さらに近年、この方向
におけるエレメントの圧電性特性を制御することによ
り、高さ方向への焦点合わせを実施することができるこ
とが示された。陰影分極(shaded polarization)とし
て知られるこの技術において、エレメントが中央部で最
も強く分極し、高さ方向におけるエレメントの各末端方
向に向けて分極がより小さくなってゆくように、強い濃
淡を付けた電場を一様に各エレメントに適用し、圧電性
エレメントの分極を先細にする。この技術は、各エレメ
ントの音響透過率を、アレーの縦方向の中央線に沿って
より大きく、各高さ方向側に小さくなるようにする。こ
の技術の特徴的な欠点の1つは、分極の陰影(polariza
tion shading)の大きさおよび階調度(gradient)を正
確に制御することが困難な点である。
Longitudinal direction of array elements (longitudinal direction)
The array of (1) makes it possible to electrically narrow down to a narrow beam in the image processing plane of the array beam. One row of elements of the array does not allow electrical focusing in the horizontal axis of the plane, the thickness direction, which is usually desirable for obtaining high resolution thin image "slices". Is. The prior art for narrowing the beam to a flat image plane is to machine the beam in this lateral, or height direction, by either advancing the elements along the contours of the area or by lensing each element. Focus on the subject. More recently, it has been shown that focusing in the height direction can be performed by controlling the piezoelectric properties of the element in this direction. In this technique, known as shaded polarization, elements are strongly shaded so that they are most strongly polarized in the center and become less polarized towards each end of the element in the height direction. An electric field is applied uniformly to each element to taper the polarization of the piezoelectric element. This technique makes the acoustic transmittance of each element greater along the longitudinal centerline of the array and lesser along each height direction. One of the characteristic drawbacks of this technique is the polarization shadow.
It is difficult to accurately control the magnitude and gradient of the motion shading.

【0004】ビームを縦方向に焦点を結ばせるのに使用
されるのと同じ原理を適用して、電気的に高さ方向への
焦点合わせを実施することも知られている。第二、第三
そしてさらなるエレメントの列が、第一の縦方向のエレ
メントの列の横に並んで、そしてそれに平行に配置され
る。これが高さ方向におけるエレメントの個々の列を形
成し、そしてこれらエレメントの時間調節された作動と
サンプリングが、高さ方向におけるビームの電気的焦点
合わせを可能とする。しかしこの電気的問題解決方法
は、超音波システムの複雑さを大きく増加させる。該ア
レーのエレメント数は、三倍またはそれ以上になるであ
ろう。即ち、128エレメント・アレーは、384また
はそれ以上のエレメントの二次元アレーとなる。この2
次元アレーを操作するのに必要な発信器および受信器の
数は、これに対応して増加し、それは装置のコストを大
きく増加させる。従って、大きな価格上昇と、電気的な
高さ焦点合わせの煩雑さを防止しつつ、従来の機械的高
さ焦点合わせ技術を越える改良された性能を発揮する変
換器アレーが望まれる。
It is also known to apply the same principles used to focus a beam longitudinally to perform electrical height focusing. Second, third and further rows of elements are arranged side by side and parallel to the first row of longitudinal elements. This forms the individual rows of elements in the height direction, and the timed actuation and sampling of these elements enables the electrical focusing of the beam in the height direction. However, this electrical problem solution greatly increases the complexity of the ultrasound system. The number of elements in the array will be triple or more. That is, the 128 element array is a two-dimensional array of 384 or more elements. This 2
The number of transmitters and receivers required to operate the dimensional array is correspondingly increased, which greatly increases the cost of the device. Accordingly, there is a need for a transducer array that exhibits improved performance over conventional mechanical height focusing techniques while avoiding significant cost increases and the complexity of electrical height focusing.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明により、高さ方向
への超音波ビームの焦点合わせが可能な変換器アレーが
提供される。第1の実施例では、この変換器アレーは、
圧電性物質のエレメントと、非圧電性物質の結合マトリ
ックスとの複合構造から成っている。圧電性物質のエレ
メントの電気機械結合係数は、アレーの縦方向の中央線
に沿ったエレメントが、アレーの縦方向末端に向かうエ
レメントよりもより大きな電気機械結合を示すように、
これらの個々の縦横比(aspect ratio)を制御すること
により制御される。これによって、複合構造中の圧電性
エレメントの縦横比の制御が、高さ方向における音響ビ
ームの焦点合わせを可能とする。第2の実施例では、変
換器アレーの音響有効口径は、アレーがより深いところ
に焦点合わせされるにつれて、縦方向に拡大される。有
効口径は、動作しているエレメント数が増加することに
より縦方向に拡大するにつれて、高さ方向にも拡大す
る。好ましい実施例において、この拡大は、音響有効口
径を、中央部分よりも、アレーの縦方向末端側でより広
くし、最も縦方向に離れたエレメントには、横方向に分
離されているが電気的に接続したサブエレメントが形成
される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a transducer array capable of focusing an ultrasonic beam in the height direction. In the first embodiment, this array of transducers is
It consists of a composite structure of elements of piezoelectric material and a binding matrix of non-piezoelectric material. The electromechanical coupling coefficient of an element of piezoelectric material is such that the element along the longitudinal centerline of the array exhibits greater electromechanical coupling than the element towards the longitudinal end of the array.
It is controlled by controlling each of these individual aspect ratios. This allows control of the aspect ratio of the piezoelectric element in the composite structure to allow focusing of the acoustic beam in the height direction. In a second embodiment, the acoustically effective aperture of the transducer array is expanded longitudinally as the array is focused deeper. The effective aperture expands in the height direction as it expands in the vertical direction as the number of operating elements increases. In the preferred embodiment, this expansion causes the acoustically effective aperture to be wider at the longitudinal ends of the array than at the central portion, with the most longitudinally spaced elements being laterally separated but electrically isolated. A sub-element connected to is formed.

【0006】[0006]

【実施例】次に本発明における超音波診断用変換器アレ
ーについて説明する。最初に、図1は、圧電性変換器エ
レメントからなる従来のリニア・アレー10を示す。ア
レー10は、図中、e1,e2,e3等々と表示された多
数の個々の変換器エレメントから成っている。図はま
た、矢印Lで表される縦方向、および矢印Eで表される
高さ方向(elevational direction)の、アレーの2方
向の配置状態を示している。アレーが作動する平面は、
縦方向の矢印Lに平行に、アレー表面の中央から外側に
延びている。良く知られているように、動作平面内に照
射される発信ビームは、エレメントを一群のエレメント
としてほぼ同時であるが、わずかに異なる時に作動させ
ることにより、縦方向に焦点合わせさせることができ
る。かかる時調節された超音波発信により、発信ビーム
を希望する点に焦点合わせするかまたは希望する方向に
導くことができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an ultrasonic diagnostic transducer array according to the present invention will be described. First, FIG. 1 shows a conventional linear array 10 of piezoelectric transducer elements. The array 10 comprises a number of individual transducer elements labeled e 1 , e 2 , e 3, etc. in the figure. The figure also shows the arrangement of the array in two directions, the longitudinal direction represented by arrow L and the elevational direction represented by arrow E. The plane on which the array operates is
Parallel to the longitudinal arrow L, it extends outward from the center of the array surface. As is well known, the transmitted beam impinging in the plane of motion can be longitudinally focused by activating the elements as a group of elements at approximately the same time but at slightly different times. At this time, the tuned ultrasonic transmission can focus or direct the transmission beam to a desired point.

【0007】かかる焦点合わせもしくは超音波の誘導
は、しかしながら、高さ方向には1つのエレメントが存
在するだけのため、高さ方向には不可能であった。高さ
方向に対する電気的誘導および焦点合わせには、エレメ
ントのさらなる列が必要であり、それは二次元アレーを
形成し、そして発信および受信電子装置の複雑さを相当
量増大させる。単一列において、可能な唯一の実用上の
高さ方向の焦点合わせは、米国特許第3,936,791号に記
載されているような、高さ方向でのアレーの曲線状配置
またはレンズ形状化のような機械的効果によるか、また
は先に述べた陰影分極技術によるものである。
However, such focusing or guidance of ultrasonic waves is impossible in the height direction because there is only one element in the height direction. Electrical guidance and focusing in the height direction requires additional rows of elements, which form a two-dimensional array and add considerable complexity to the transmitting and receiving electronics. In a single row, the only practical height-focusing possible is a machine such as a curvilinear arrangement of the height-wise array or lens-shaping, as described in US Pat. No. 3,936,791. Or by the above-mentioned shadow polarization technique.

【0008】図2は、各エレメントが細分化されている
ことを除いて図1のアレーと同様の変換器アレー12の
発信面の平面図を示す。図2のアレーの側面図を図2A
に掲げるが、それはさらにエレメントの発信面上の参照
電極14、および細分化されたエレメントの各対の対向
する表面上の作動電極15,17,19を示している。
アレー12において、図1のe1,e2、その他に対応す
る各エレメントは、e1Aおよびe1B;e2Aおよびe2B
等々のように、2つのサブエレメントに細分化されてい
る。図2の図1との比較から、各細分化されたエレメン
トの発信面の面積は、各々当初の全エレメントの半分と
なっており、それは各分割したエレメントの縦横比を変
化させる。各エレメントの性能に影響する縦横比変化
は、図2A中、Wで表示される発信面の幅の、図2A
中、Tで表される矢印で表示される電極間のエレメント
の厚さに対する比である。エレメントの電気機械結合係
数を決定するのはこの比であり、該係数は作動エネルギ
ーの所定量から生成する音響エネルギーの量を表す。ア
レー12において、エレメントの発信面から外側に向か
って音響波を発信するために、厚さ次元Tの方向におけ
る機械的な動作をすることが好ましい。この縦横比が変
化するにつれて、エレメントの電気機械結合係数の増加
として測定されるように、電気エネルギーの、機械的音
響エネルギーへの変換率が向上する。他の要因は等しい
から、細分化されたエレメントe1Aおよびe1Bは、図1
の対応するエレメントe1よりも、より効率的に電気エ
ネルギーを音響エネルギーに変換することが期待され
る。アレー12は、細分化された対を同時に作動させて
操作され、それがエネルギーを与えられた電極15,1
7,19を、細分化されたエレメント対に橋掛けする理
由である。
FIG. 2 shows a plan view of the emitting surface of a transducer array 12 similar to the array of FIG. 1 except that each element is subdivided. 2A is a side view of the array of FIG.
It also shows a reference electrode 14 on the emitting surface of the element, and actuating electrodes 15, 17, 19 on the opposing surfaces of each pair of subdivided elements.
In the array 12, elements corresponding to e 1 , e 2 and others in FIG. 1 are e 1A and e 1B ; e 2A and e 2B ;
Like so on, it is subdivided into two sub-elements. From the comparison of FIG. 2 with FIG. 1, the area of the transmitting surface of each subdivided element is half of the original total element, which changes the aspect ratio of each divided element. The aspect ratio change that affects the performance of each element is shown in FIG.
In the figure, it is the ratio to the thickness of the element between the electrodes indicated by the arrow represented by T. It is this ratio that determines the electromechanical coupling coefficient of the element, which represents the amount of acoustic energy produced from a given amount of actuation energy. In the array 12, it is preferable to perform a mechanical operation in the direction of the thickness dimension T in order to emit an acoustic wave outward from the emitting surface of the element. As this aspect ratio changes, the conversion rate of electrical energy into mechanical acoustic energy improves, as measured by the increase in the electromechanical coupling coefficient of the element. Since the other factors are equal, the subdivided elements e 1A and e 1B are
It is expected to convert electrical energy into acoustic energy more efficiently than the corresponding element e 1 of . The array 12 is operated by simultaneously actuating the subdivided pairs, which energize the electrodes 15,1.
This is the reason why 7 and 19 are bridged to the subdivided element pairs.

【0009】本発明によると、複合素材からなる変換器
アレーのエレメントの電気機械結合係数が、高さ方向に
焦点合わせ可能な発射エネルギーの波形を形成するよう
に、高さ方向において変化する。複合変換器は、圧電性
物質が非圧電性マトリックス中に分散しているものであ
る。これらの原理を応用した実施例である変換器アレー
16を、図3および図4に示す。図3のアレー16の発
信面の平面図において、アレー16は、e1,e2等々の
多数のエレメントから成っている。各エレメントは、4
つのサブエレメントに高さ方向に細分化されている。エ
レメントe1は、4つのサブエレメントe1A,e1B,e
1Cおよびe1Dに細分化されている。アレー12の場合の
ように、この細分化は、単一の一体構造のエレメントの
動作と比較して、エレメントe1の電気機械結合係数を
向上させる。変換器エレメントの縦横比が、電気機械結
合係数の希望する変化を達成するために変化する態様
は、物質に依存する。これは、1つの物質からなるエレ
メントの特定の縦横比の変化が、他の物質からなるエレ
メントにおいて同一の縦横比の変化があったとき、他の
物質のものと異なって結合係数に影響する場合があるこ
とを意味している。
In accordance with the present invention, the electromechanical coupling coefficient of the elements of the transducer array of composite material varies in the height direction so as to form a height-focusable waveform of the emitted energy. A composite transducer is one in which a piezoelectric material is dispersed in a non-piezoelectric matrix. A converter array 16 which is an embodiment to which these principles are applied is shown in FIGS. In the plan view of the emitting surface of the array 16 of FIG. 3, the array 16 is comprised of a number of elements e 1 , e 2, etc. Each element is 4
It is subdivided in the height direction into one sub-element. The element e 1 is composed of four sub-elements e 1A , e 1B , e
It is subdivided into 1C and e 1D . As with array 12, this subdivision improves the electromechanical coupling coefficient of element e 1 compared to the operation of a single, monolithic element. The manner in which the aspect ratio of the transducer element changes to achieve the desired change in electromechanical coupling coefficient is material dependent. This is because when a certain aspect ratio change of an element made of one substance has the same aspect ratio change in an element made of another substance, it affects the coupling coefficient differently from those of other substances. Means that there is.

【0010】エレメントを縦方向に、そして高さ方向に
2回細分化したエレメントの表面域の幅が、その方向の
エレメントの中央からの距離に関係して減少するように
2次元的に、縦方向にエレメントを細分化し、そして高
さ方向に細分化することは有益である。図3および4に
おいて、中央のサブエレメントは5−2と表示された大
きさを有する。この実施例において、該中央のサブエレ
メントは、高さ方向に5単位の幅を、そしてその縦方向
に2単位を有する。中央のサブエレメントの両側のサブ
エレメントは、4−2と表示された大きさを有し、それ
は、この実施例においては高さ方向に4単位、そして縦
方向に2単位の幅を与えられている。中央から外側に延
びるサブエレメントは、3−2、2−2,そして1−2
というように大きさは漸減する。サブエレメントの縦横
比は、中央のサブエレメント5−2から端部のサブエレ
メント1−2まで変化していることが示されている。こ
の変化は中央のサブエレメントに対して上下に対称であ
る。
The element is subdivided in the longitudinal direction and twice in the height direction so that the width of the surface area of the element is reduced two-dimensionally so that the width of the surface area of the element decreases in relation to the distance from the center of the element in that direction. It is beneficial to subdivide the elements in the direction and then in the height direction. 3 and 4, the central sub-element has a size labeled 5-2. In this embodiment, the central sub-element has a width of 5 units in the height direction and 2 units in the longitudinal direction. The sub-elements on either side of the central sub-element have a size designated 4-2, which in this embodiment is given a width of 4 units in the height direction and 2 units in the vertical direction. There is. Sub-elements extending outward from the center are 3-2, 2-2, and 1-2.
The size gradually decreases. It is shown that the aspect ratio of the sub-elements varies from the central sub-element 5-2 to the end sub-elements 1-2. This change is vertically symmetrical with respect to the central sub-element.

【0011】図4が示すように、これら全てのサブエレ
メントは、同じ厚さTを有する。このように、この縦横
比は、中央のサブエレメントから外側に向かって変化す
る。この変化する縦横比は、中央のサブエレメントから
高さ方向における端部のサブエレメントまでの電気機械
結合係数の減少勾配を生じさせる。図4はまた、作動す
る電極21,23,26,24,および22は全て各サ
ブエレメントにハンダ付けされたワイア28により互い
に接続されていることを示している。ワイア28に供給
される電気パルスは、中央のサブエレメント(5ー2)
に、他のいずれのサブエレメントよりも大きな強度の音
響エネルギーを発信させ、そしてサブエレメントから発
信される音響エネルギーの大きさは、端(1−1)に進
むにつれて減少する。このように全てのサブエレメント
が動作し音響エネルギーを同時に発信するが、発信エネ
ルギーの波形は、エレメントの端の小さな矢印Sと比較
して大きな矢印Cで示されるようにエレメントの高さ方
向の中央に集中され、これにより、高さ方向への発信エ
ネルギーの集中を可能とする。この集中は、サブエレメ
ントの縦横比の上記した選択により達成される。
As FIG. 4 shows, all these sub-elements have the same thickness T. Thus, this aspect ratio changes outward from the central sub-element. This varying aspect ratio causes a decreasing slope of the electromechanical coupling coefficient from the central subelement to the end subelements in the height direction. FIG. 4 also shows that the actuated electrodes 21, 23, 26, 24, and 22 are all connected together by a wire 28 soldered to each sub-element. The electrical pulse supplied to the wire 28 is the central sub-element (5-2).
To emit more intense acoustic energy than any of the other sub-elements, and the magnitude of the acoustic energy emitted from the sub-elements decreases as one goes to the edge (1-1). In this way, all the sub-elements operate and simultaneously transmit acoustic energy, but the waveform of the transmitted energy is the center of the element in the height direction as indicated by the large arrow C compared to the small arrow S at the end of the element. It is possible to concentrate the transmitted energy in the height direction. This concentration is achieved by the above selection of the aspect ratio of the sub-elements.

【0012】各動作電極21−26は縦方向の、4つ全
ての細分化されたエレメントe1A−e1Dに達している。
エレメントe1の全てのサブエレメントは、従って、同
時に動作する。高さ方向における細分化により、電気的
動作エネルギーの音響エネルギーへの効率的変換が行な
われ、そして中央から外側に変化してゆくサブエレメン
トの縦横比が、高さ方向でのエネルギーの焦点合わせを
する。構成の実施例においては、サブエレメントの間の
空隙20は、空気で満たされていてもよく、エポキシの
ような非圧電性接着剤組成物で満たし、マトリックス中
にサブエレメントを保持してもよい。図4はまた、制振
物質としてフィラー物質18の裏当てで支持されている
アレーを示す。
Each working electrode 21-26 reaches all four subdivided elements e 1A -e 1D in the longitudinal direction.
All subelements of element e 1 therefore operate simultaneously. The subdivision in the height direction results in an efficient conversion of electrical operating energy into acoustic energy, and the aspect ratio of the sub-elements, which changes from the center to the outside, focuses the energy in the height direction. To do. In constructional examples, the voids 20 between the sub-elements may be filled with air or may be filled with a non-piezoelectric adhesive composition such as epoxy to retain the sub-elements in a matrix. . FIG. 4 also shows the array supported by a backing of filler material 18 as a damping material.

【0013】図5は、高さ方向の焦点合わせを達成する
ための、さらにいくつかの概念を付加した本発明の第2
の実施例を示す。図5は、サブアレー32−40からな
るアレー30を示す。中央のサブアレー32には、縦方
向の両側に、対のサブアレーの34aと34b、および
36aと36bが側面に配置されている。図3および図
4の実施例のように、中央サブアレー32は、側面に配
置されたどのサブアレーよりも大きな縦横比を有し、高
さ方向にさらに延びる側面に配置されたサブアレーを有
する。加えて、この側面に配置されたサブアレーの対
は、互いに分割されている。サブアレー34aと34b
および36aと36bには、さらに縦方向に2対のサブ
アレー38aと38bおよび40aと40bが側面に配
置されている。これら各々の対のサブアレーは、内側の
対34aと34bおよび36aと36bよりもさらに大
きな距離をもって、高さ方向に分割されている。
FIG. 5 shows a second aspect of the present invention with some additional concepts added to achieve height focusing.
An example of is shown. FIG. 5 shows an array 30 made up of sub-arrays 32-40. The central sub-array 32 has paired sub-arrays 34a and 34b, and 36a and 36b flanked on both sides in the vertical direction. As in the embodiment of FIGS. 3 and 4, the central sub-array 32 has a larger aspect ratio than any of the side-disposed sub-arrays and has side-disposed sub-arrays that extend further in the height direction. In addition, the pairs of sub-arrays arranged on this side are separated from each other. Sub arrays 34a and 34b
Further, two pairs of sub-arrays 38a and 38b and 40a and 40b are laterally arranged on the side surfaces of and 36a and 36b. The sub-arrays of each of these pairs are vertically separated by a greater distance than the inner pairs 34a and 34b and 36a and 36b.

【0014】アレー30は、音響ビームが集中される観
測領域の深さに応じて、異なるサブアレーの組み合わせ
を動作させることにより操作される。アレーの有効口径
は、音響波がより深いところに発信されるにつれて拡大
される。近接領域では、サブアレー32は、他のどのサ
ブアレーの使用もなしに、単独で操作される。中間の深
さの領域では中央アレーと共に、側面に配置された34
aと34bおよび36aと36bが使用される。これら
の側面に配置されたサブアレーの追加は、アレーの実効
有効口径を広げ、中央アレーと共に使用して、サブアレ
ー中の個々のエレメントの時間調整された動作を通じ
て、縦方向に発信ビームを導き、焦点合わせされる。高
さ方向への焦点合わせは、2つの方法で達成される。第
1の方法は、中央サブアレー32のエレメントの、より
大きな縦横比と電気機械結合係数が、中央のサブアレー
に、同レベルの動作エネルギーで、側面に配置されたサ
ブアレーよりも大きな音響エネルギーを発信させる。第
2の方法は、適当な動作時間遅れと組み合わせて、側面
に配置された対の中の対応するサブアレーを分割するこ
とで、アレーの縦方向の中央に向かって高さ方向に音響
ビームが集中する音響エネルギー成分が与えられる。
The array 30 is operated by operating a combination of different subarrays, depending on the depth of the observation area in which the acoustic beam is concentrated. The effective aperture of the array increases as the acoustic wave is transmitted deeper. In the near field, the subarray 32 is operated alone without the use of any other subarray. In the region of the intermediate depth, with the central array, 34
a and 34b and 36a and 36b are used. The addition of sub-arrays located on these sides widens the effective effective aperture of the array and, when used in conjunction with the central array, directs the transmitted beam longitudinally through the timed movement of the individual elements in the sub-array to provide a focal point. Be matched. Focusing in the height direction is achieved in two ways. The first method is that the larger aspect ratio and electromechanical coupling coefficient of the elements of the central subarray 32 cause the central subarray to emit more acoustic energy at the same level of operating energy than the laterally arranged subarrays. . The second method splits the corresponding sub-array in the laterally-placed pair, in combination with an appropriate operating time delay, so that the acoustic beam is concentrated in the height direction towards the longitudinal center of the array. The acoustic energy component to be given is given.

【0015】遠くの領域への発信が必要なときは、全て
のサブアレーが動作する。これによりアレー30の有効
口径は、その縦方向において極大となる。最も外側のサ
ブアレー38aと38bおよび40aと40bは、側面
に配置されたサブアレー34aと34bおよび36aと
36bと同様に、しかし高さ方向についてそれらのさら
に外側にあるという位置の効果により、さらに大きな高
さ方向への焦点合わせ効果を与える。このように、縦方
向および高さ方向の両方に焦点合わせされるビームを、
アレー30の領域の最大操作深度に発信することが可能
となる。
All sub-arrays are active when transmission to distant areas is required. As a result, the effective diameter of the array 30 is maximized in the vertical direction. The outermost sub-arrays 38a and 38b and 40a and 40b are of greater height due to the effect of their position being similar to the laterally arranged sub-arrays 34a and 34b and 36a and 36b, but further out of them in the height direction. Gives a focusing effect in the vertical direction. Thus, a beam that is focused both vertically and vertically is
It is possible to transmit to the maximum operation depth in the area of the array 30.

【0016】アレー30の構造中、対となるサブアレー
の、垂直方向に対向するエレメントの動作電極は、互い
に電気的に接続されている。アレーのエレメントが、縦
方向に位相動作時間で別個に操作される一方、対をなす
サブアレーの対応するエレメントは、高さ方向における
希望する焦点合わせ効果を達成するように調和して動作
することができる。
In the structure of the array 30, the working electrodes of the vertically opposed elements of the paired subarrays are electrically connected to each other. While the elements of the array are manipulated separately in the longitudinal direction with phase operating time, the corresponding elements of the paired sub-arrays can be coordinated to achieve the desired focusing effect in the height direction. it can.

【0017】図5のアレー30の変型の実施例が、図6
および7に示されている。図6において、輪郭線42
は、輪郭線の中に直線で示されているようにサイの目状
に切断されており、ただし影付きのサブエレメントのみ
が動作電極に接続されて操作可能である棒状の圧電性物
質を表している。中央のサブアレーeCは、エレメント
7からエレメントe16まで延びている。中央のサブア
レーeCは、アレーが近接領域に音響エネルギーを発信
するときに動作する。領域の深さが増大するにつれて、
サブエレメントe6Aとe6Bおよびe17Aとe17Bから始ま
る縦方向に側面に配置されたサブエレメントが加わる。
領域の深さが増大すると、他のサブエレメントが追加さ
れ、最大深さにおいてe1Aおよびe1Bからe22Aおよび
22Bまでの全有効口径が使用されるまで有効口径が拡
大する。先の実施例と同様に、中央のサブアレーのエレ
メントは、アレーの中央により大きな強度を供給するた
めに、対をなしているサブエレメントよりもより大きな
縦横比を有する。分割されたサブエレメントの対の外側
に向けての角度の傾きは、領域の深さが増大すると共
に、有効口径が拡大するにつれて、サブエレメント対の
高さ方向での焦点合わせ効果を徐々に向上させる。
A modified embodiment of the array 30 of FIG. 5 is shown in FIG.
And 7 are shown. In FIG. 6, the contour line 42
Represents a rod-shaped piezoelectric substance that is cut in a diced shape as shown by the straight lines in the contour line, but only the shaded sub-elements are connected to the working electrode and can be operated. ing. The central sub-array e C extends from element e 7 to element e 16 . The central sub-array e C operates when the array emits acoustic energy into the near field. As the depth of the area increases,
Subelements arranged laterally in the longitudinal direction starting from subelements e 6A and e 6B and e 17A and e 17B are added.
As the depth of the area increases, other sub-elements are added to expand the effective aperture until the full effective use of e 1A and e 1B to e 22A and e 22B at maximum depth is used. Similar to the previous embodiment, the elements of the central sub-array have a larger aspect ratio than the paired sub-elements to provide greater strength to the center of the array. The angular tilt of the split sub-elements towards the outside of the pair gradually increases the focusing effect in the height direction of the sub-element pairs as the effective depth increases with increasing area depth. Let

【0018】これらの効果は、図7のアレー42とその
発信面の斜視図中の遠隔領域に図示されている。発信波
面60は、アレーの発信器表面に直角であり、その中央
縦軸から延びている。該平面60の中央線CLは、中央
サブアレーeCの中央から延びている。図において、ア
レー42は、点Fに焦点を結んでおり、アレーの全部の
エレメントが動作している。発信ビームを縦方向に焦点
を結ばせるため、最も外側のエレメントが最初に起動さ
れ、そしてアレーの中央のエレメントが最後に起動する
まで、内側に向かって作動シークエンスが進行する。平
面60に発信ビームの焦点を結ばせる高さ方向焦点合わ
せは、上方向に延びるサブエレメント52とこれらと反
対に下方向に延びるサブエレメント54および対応する
サブエレメント56と58との分割によって達成され
る。アレーの角からの点線は、この高さ方向焦点合わせ
の効果を示している。
These effects are illustrated in the remote area of the perspective view of the array 42 and its emitting surface of FIG. The transmitted wavefront 60 is orthogonal to the transmitter surface of the array and extends from its central longitudinal axis. The centerline CL of the plane 60 extends from the center of the center subarray e C. In the figure, array 42 is focused on point F and all elements of the array are in motion. To focus the transmit beam longitudinally, the actuation sequence proceeds inward until the outermost element is activated first and the central element of the array is activated last. Height focusing, which focuses the transmitted beam on the plane 60, is achieved by the division of the upwardly extending sub-elements 52 and, conversely, the downwardly extending sub-elements 54 and the corresponding sub-elements 56 and 58. It The dotted lines from the corners of the array show the effect of this height focusing.

【0019】図8は、図5−7の実施例における代表的
音響ビームの波形を示している。この図において、変換
器アレーは端部を上に、発信ビームが右に向かう延びる
ように示されている。近接領域において、中央のエレメ
ントeCが近接領域の焦点F1でビームP1が焦点を結ぶ
ように単独で使用される。本図中エレメントeCが、図
5の中央のサブアレー32または図6の中央エレメント
Cに対応している。遠隔領域においては、中央のエレ
メントeCは、点F2で焦点を結ぶビームP2を形成する
ように、外側に向かって延びる対となっているエレメン
トenAおよびenBと共に使用される。アレーは、近接領
域でも遠隔領域でも共に良好な高さ方向焦点特性を持っ
ている。
FIG. 8 shows the waveform of a representative acoustic beam in the embodiment of FIGS. 5-7. In this figure, the transducer array is shown end up, with the transmit beam extending to the right. In the near field, the central element e C is used alone so that the beam P 1 is focused at the focus F 1 of the near field. The element e C in this figure corresponds to the central sub-array 32 of FIG. 5 or the central element e C of FIG. In the remote region, the central element e C is used with a pair of outwardly extending elements e nA and e nB to form a focused beam P 2 at point F 2 . The array has good elevation focus characteristics in both near and remote areas.

【0020】図6および7の実施例において、図5と同
様に、垂直方向に整列するエレメント(高さ方向に整列
するエレメント)は、電気的に互いに接続され、同時に
動作する。しかしながら所望により、縦方向に整列する
エレメントの動作電極は、電気的に分離されていてもよ
く、その場合、エレメントは互いに独立に作動する。こ
れは、アレーに由来する付加的操作上の利益を得る機会
を与える。例えば図7を参照すると、下方向に延びるサ
ブエレメント54,58とわずかに異なる時間に、上方
向に延びる対応するサブエレメント52,56を作動さ
せることが可能となる。これは、サブエレメントのそれ
ぞれの延長線からの音響エネルギーを、焦点に到達さ
せ、焦点にある目標から、わずかに相違する時間と位相
関係で反射させる。このような時間調節と位相変化は、
超音波画像につきもののスペックル・パターン(speckl
e pattern )の形成の原因となる音波の通常発生する干
渉を乱す音響ビームの空間的な混合を生じさせる。アレ
ー操作のかかる方法が、対向するサブエレメントの同時
動作と比較して、斑紋含有量(speckle content )の少
ない超音波画像の形成を可能としている。
In the embodiment of FIGS. 6 and 7, as in FIG. 5, vertically aligned elements (height aligned elements) are electrically connected together and operate simultaneously. However, if desired, the working electrodes of the vertically aligned elements may be electrically separated, in which case the elements operate independently of each other. This offers the opportunity to gain additional operational benefits from the array. For example, referring to FIG. 7, it is possible to activate the corresponding upwardly extending sub-elements 52, 56 at a slightly different time than the downwardly extending sub-elements 54, 58. This causes acoustic energy from each extension of the sub-elements to reach the focal point and reflect from the in-focus target in a slightly different time and phase relationship. Such time adjustment and phase change are
Speckle pattern (speckl) typical of ultrasonic images
e) causing the spatial mixing of acoustic beams that disturb the normally occurring interference of sound waves that cause the formation of an e pattern). Such a method of array operation enables the formation of ultrasound images with less speckle content compared to the simultaneous operation of opposing sub-elements.

【0021】斑紋含有量を減少させるための第2の方法
が、図5Aに図示されており、図5Aは、図5のアレー
の端面図である。図5Aにおいて、サブアレー32,3
4と36,および38と40は、異なる厚さを有し、周
波数応答のそれぞれ異なるサブアレーを提供する。中央
のサブアレーは、最も高い周波数応答を有し、その両側
のサブアレーは、より低い周波数応答を有し、そして最
も外側のサブアレーは、最も低い周波数応答を有する。
深さが増加し、有効口径に外側のサブアレーが付け加わ
るにつれて、より低周波数のサブアレーが動作して、超
音波信号を発信し受信する。全ての動作しているサブア
レーから形成される電気信号が、集束されてビームを形
成するとき、異なる受信信号の周波数が混ぜ合わされ、
生成ビーム中の斑紋含有量を減少させる。
A second method for reducing mottle content is illustrated in FIG. 5A, which is an end view of the array of FIG. In FIG. 5A, the sub-arrays 32,3
4 and 36, and 38 and 40 have different thicknesses to provide different subarrays of frequency response. The middle subarray has the highest frequency response, the subarrays on either side of it have the lower frequency response, and the outermost subarrays have the lowest frequency response.
As the depth increases and the outer subarray is added to the effective aperture, the lower frequency subarray operates to transmit and receive ultrasonic signals. When the electrical signals formed from all the operating sub-arrays are focused to form a beam, the frequencies of the different received signals are mixed,
Reduce the mottle content in the generated beam.

【0022】以上、本発明を要約すると、本発明は縦方
向平面における電気的焦点合わせ、および高さ方向焦点
合わせができる超音波診断用変換器アレーを提供する。
アレーのエレメントは、高さ方向に分割され、アレーの
中央縦軸までのそれらの距離に比例して変化する縦横比
をサブエレメントに与える。かかる変化が、発信エネル
ギーの強度が中央縦軸に集中するように変化する電気機
械結合係数をサブエレメントに与える。第2の実施例に
おいては、エレメントはアレーの縦方向中心からのそれ
らの位置変化に比例して変化する高さ方向への延長を有
する。当該延長するエレメントは、高さ方向のサブエレ
メントに音響的に分割され、発信音響エネルギーの、高
さ方向での焦点合わせ即ち空間的構成を可能とする。
In summary of the invention thus far described, the present invention provides an ultrasonic diagnostic transducer array capable of electrical focusing in the longitudinal plane as well as height focusing.
The elements of the array are divided in the height direction, giving the sub-elements an aspect ratio that varies in proportion to their distance to the central longitudinal axis of the array. Such a change gives the sub-elements an electromechanical coupling coefficient that changes so that the intensity of the transmitted energy is concentrated on the central vertical axis. In a second embodiment, the elements have height extensions that vary in proportion to their position change from the longitudinal center of the array. The elongate element is acoustically divided into height sub-elements to allow heightwise focusing or spatial organization of the transmitted acoustic energy.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は、縦方向平面での電気的な焦点
合わせ、および高さ方向焦点合わせが可能な超音波診断
用変換器アレーを提供する。本発明のアレーのエレメン
トは、高さ方向に分割されたサブエレメントを有し、こ
のサブエレメントはアレーの中央縦軸からの距離に応じ
て変化する縦横比を有する。かかる縦横比の変化が、発
信エネルギーの強度を中央縦軸上に集中させるようにサ
ブエレメントの電気機械結合係数を変化させる。第2の
実施例においては、エレメントはアレーの縦方向中心か
らのそれらの位置変化に比例して変化する高さ方向への
延長部分を有している。当該延長されたエレメントは、
高さ方向のサブエレメントに音響的に分割され、発信音
響エネルギーの、高さ方向での焦点合わせ即ち空間的集
中を可能とする。
The present invention provides an ultrasonic diagnostic transducer array capable of electrical focusing in the longitudinal plane and focusing in the height direction. The elements of the array of the present invention have height-divided sub-elements having an aspect ratio that varies with distance from the central longitudinal axis of the array. Such a change in aspect ratio changes the electromechanical coupling coefficient of the sub-elements so as to concentrate the intensity of transmitted energy on the central vertical axis. In a second embodiment, the elements have height extensions that vary in proportion to their position change from the longitudinal center of the array. The extended element is
It is acoustically divided into height-wise sub-elements, allowing heightwise focusing or spatial concentration of the transmitted acoustic energy.

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

【図1】 従来の圧電性変換器エレメントのリニア・ア
レーの平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a linear array of conventional piezoelectric transducer elements.

【図2】 図2は、各エレメントが、細分化(subdice
d)されている圧電性変換器エレメントのリニア・アレ
ーの平面図である。そして図2Aは、図2の細分化アレ
ーの拡大端面図である。
FIG. 2 shows that each element is subdivided (subdice).
FIG. 6 is a plan view of a linear array of piezoelectric transducer elements being d). 2A is an enlarged end view of the subdivided array of FIG.

【図3】 本発明の、高さ方向に焦点合わせ可能な変換
器アレーの平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a height-focusable transducer array of the present invention.

【図4】 図3の変換器アレーの側面図である。FIG. 4 is a side view of the transducer array of FIG.

【図5】は、本発明によって高さ方向に焦点合わせをさ
れた変換器アレーの第2の実施例の平面図である。そし
て図5Aは、厚さを変化させた場合の、図5のアレーを
製造するための1つの方法の端面図である。
FIG. 5 is a plan view of a second embodiment of a transducer array focussed in the height direction according to the present invention. And FIG. 5A is an end view of one method for manufacturing the array of FIG. 5 with varying thickness.

【図6】 図5のアレーの変換器配置形状の変形例の平
面図である。
FIG. 6 is a plan view of a modified transducer arrangement shape of the array of FIG.

【図7】 図6の変換器アレーの焦点合わせ効果を説明
するための斜視図である。
7 is a perspective view for explaining the focusing effect of the transducer array of FIG.

【図8】 図5および6の変換器アレーの高さ方向にお
ける発信音響ビームの形状を示している。
FIG. 8 shows the shape of the transmitted acoustic beam in the height direction of the transducer array of FIGS.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01S 15/89 H04R 17/00 332 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G01S 15/89 H04R 17/00 332 B

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 その中央縦軸を含む平面内に音響ビーム
を発信する超音波変換器エレメントからなるアレーにお
いて、高さ方向に配列するサブエレメントであって、そ
の電気機械結合係数が該中央縦軸からの距離に対応して
変わるように、変化する縦横比を有するサブエレメント
からなる、縦方向に配列する複数のエレメントを含み、
これにより高さ方向に強度が変化する音響ビームを形成
する超音波変換器エレメントからなる、高さ方向焦点合
わせ可能な超音波診断用変換器アレー。
1. An array of ultrasonic transducer elements for emitting an acoustic beam in a plane including a central longitudinal axis thereof, wherein the subelements are arranged in the height direction and have an electromechanical coupling coefficient of the central longitudinal axis. Comprising a plurality of elements arranged in a longitudinal direction, the sub-elements having sub-elements with varying aspect ratios, which vary according to the distance from the axis,
A transducer array for ultrasonic diagnosis capable of focusing in the height direction, which is composed of ultrasonic transducer elements that form an acoustic beam whose intensity changes in the height direction.
【請求項2】 該中央縦軸により近いサブエレメント
が、該中心縦軸からさらに離れたサブエレメントよりも
大きな電気機械結合係数を有するように、該サブエレメ
ントの縦横比が変化する、請求項1に記載の超音波変換
器エレメントからなるアレー。
2. The aspect ratio of the subelements is varied such that the subelements closer to the central longitudinal axis have a greater electromechanical coupling coefficient than subelements further away from the central longitudinal axis. An array of ultrasonic transducer elements as described in 1.
【請求項3】 高さ方向のある特定の列に並ぶ全てのサ
ブエレメントが、縦方向には共通の厚さ、共通の幅を、
そして高さ方向には異なる長さを示す、請求項2に記載
の超音波変換器エレメントからなるアレー。
3. All the sub-elements arranged in a certain row in the height direction have a common thickness and a common width in the vertical direction.
An array of ultrasonic transducer elements according to claim 2 and exhibiting different lengths in the height direction.
【請求項4】 アレーの各エレメントが、高さ方向に配
列するサブエレメントの複数の前記列からなる、請求項
3に記載の超音波変換器エレメントからなるアレー。
4. The array of ultrasonic transducer elements of claim 3, wherein each element of the array comprises a plurality of said rows of sub-elements arranged in a height direction.
【請求項5】 該サブエレメントが圧電性セラミック物
質からなり、そして該サブエレメントの間の隙間に非圧
電性物質が充填されている複合アレーからなるアレーで
ある請求項1に記載の超音波変換器エレメントからなる
アレー。
5. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the sub-element is an array made of a piezoelectric ceramic material, and a composite array in which a gap between the sub-elements is filled with a non-piezoelectric material. Array consisting of vessel elements.
【請求項6】 該非圧電性物質がエポキシ素材である請
求項5に記載の超音波変換器エレメントからなるアレ
ー。
6. The array of ultrasonic transducer elements according to claim 5, wherein the non-piezoelectric material is an epoxy material.
【請求項7】 高さ方向に並ぶサブエレメントの1つの
列の電気機械結合係数が、前記中央縦軸からさらに遠い
サブエレメントよりも前記中央縦軸にさらに近接して位
置してより大きな電気機械結合係数を有するサブエレメ
ントと共に、前記中央縦軸からの距離の関数として変化
し、これにより、高さ方向の端よりも該アレーの高さ方
向中央において、より大きな強度を有する音響ビームを
該アレーが形成する、請求項1に記載の超音波変換器エ
レメントからなるアレー。
7. The electromechanical coupling coefficient of one row of sub-elements aligned in the height direction is larger and located closer to the central longitudinal axis than sub-elements farther from the central longitudinal axis. Together with the sub-elements having a coupling coefficient, it varies as a function of the distance from the central longitudinal axis, which results in an acoustic beam having a greater intensity at the height center of the array than at the height edges. An array of ultrasonic transducer elements according to claim 1, formed by:
【請求項8】 該アレーのエレメントの全てのサブエレ
メントが、該サブエレメントの相対する表面上に位置す
る第1および第2の電極を有し、該第1の電極が、電気
的に互いに接続され、かつ該第2の電極が、電気的に互
いに接続されている請求項1に記載の超音波変換器エレ
メントからなるアレー。
8. All sub-elements of the elements of the array have first and second electrodes located on opposite surfaces of the sub-elements, the first electrodes electrically connected to each other. And an array of ultrasonic transducer elements according to claim 1, wherein the second electrodes are electrically connected to each other.
【請求項9】 該第1の電極が、該サブエレメントの発
信面上に位置し、そして参照電位に接続し、そして該第
2の電極が、前記サブエレメントの相対する面上に位置
し、スイッチで作動する電位に接続している請求項8に
記載の超音波変換器エレメントからなるアレー。
9. The first electrode is located on the emitting surface of the sub-element and is connected to a reference potential, and the second electrode is located on the opposite surface of the sub-element, 9. An array of ultrasonic transducer elements according to claim 8 connected to a switch actuated potential.
【請求項10】 アレーの中央縦軸から延びる平面内に
音響ビームを発信する該アレーの縦方向に配列する超音
波変換器エレメントからなるアレーであって、 第1のエレメントの群が、該アレーの縦方向中央に位置
し、近接および遠隔領域への音響エネルギー発信の作動
が可能であり、 第2および第3のエレメント群が、縦方向におけるエレ
メントの前記第1の群に相対する側に位置し、前記第2
および第3の群のエレメントは、該第1のエレメント群
よりも、前記中央縦軸から高さ方向により大きく広がっ
ており、ここにエレメントの第2および第3の群は、第
1のエレメント群と協調して動作可能であり、遠隔領域
での高さ方向の焦点合わせを可能とする超音波変換器エ
レメントからなる高さ方向焦点合わせ可能な超音波診断
用変換器アレー。
10. An array of longitudinally arranged ultrasonic transducer elements for emitting acoustic beams in a plane extending from a central longitudinal axis of the array, the first group of elements being the array. Centrally in the longitudinal direction of the element, capable of actuation of acoustic energy transmission to near and distant regions, the second and third element groups being located on the side of the element in the longitudinal direction opposite the first group. And the second
And the elements of the third group spread more in the height direction from the central longitudinal axis than the first group of elements, wherein the second and third groups of elements are the first group of elements. A transducer array for ultrasonic diagnostics capable of focusing in the height direction, which is operable in cooperation with the ultrasonic transducer element and is capable of focusing in the height direction in a remote area.
【請求項11】 エレメントの第2および第3の群の各
々が、高さ方向に互いに相対するサブエレメントの第1
および第2の群からなり、かつ互いに音響的に分離され
ている請求項10に記載の超音波変換器エレメントから
なるアレー。
11. A first and a second group of sub-elements, each of which comprises a second and a third group of elements which are vertically opposed to each other.
And an array of ultrasonic transducer elements according to claim 10, comprising a second group and acoustically isolated from each other.
【請求項12】 サブエレメントの前記第1および第2
の群の相対するサブエレメントが、一致して動作する、
請求項11に記載の超音波変換器エレメントからなるア
レー。
12. The first and second sub-elements
Opposite sub-elements of a group of
An array of ultrasonic transducer elements according to claim 11.
【請求項13】 該エレメントおよびサブエレメント
が、前記平面の縦方向において、該ビームの操作および
焦点合わせを縦方向に互いに独立して作動可能な請求項
12に記載の超音波変換器エレメントからなるアレー。
13. The ultrasonic transducer element according to claim 12, wherein said elements and sub-elements are operable longitudinally independent of each other in the longitudinal direction of said plane to steer and focus said beam. Array.
【請求項14】 第1群のエレメントが、サブエレメン
トの第1および第2群の前記サブエレメントよりも、高
さ方向においてより大きい長さを有する請求項11に記
載の超音波変換器エレメントからなるアレー。
14. The ultrasonic transducer element of claim 11, wherein the elements of the first group have a greater length in the height direction than the subelements of the first and second groups of subelements. Become an array.
【請求項15】 エレメントの該第2および第3の群の
各々のサブエレメントの該第1の群が、高さ方向におけ
る該中央縦軸の一角に段をつけられている該アレーの第
2の縦軸に位置し、そしてエレメントの該第2および第
3の群の各々のサブエレメントの前記第2の群が、該第
2の縦軸のものから高さ方向に該中央縦軸の相対する側
に段をつけられている該アレーの第3の縦軸に位置する
請求項11に記載の超音波変換器エレメントからなるア
レー。
15. A second of said array wherein said first group of sub-elements of each of said second and third groups of elements is stepped in one corner of said central longitudinal axis in the height direction. The second group of sub-elements of each of the second and third groups of elements is located relative to the central longitudinal axis in a height direction from that of the second longitudinal axis. An array of ultrasonic transducer elements as claimed in claim 11 located on a third longitudinal axis of the array which is stepped on the side to be processed.
【請求項16】 該第2および第3の縦軸が中央縦軸に
対して対称に段をつけられている請求項15に記載の超
音波変換器エレメントからなるアレー。
16. The array of ultrasonic transducer elements of claim 15, wherein the second and third longitudinal axes are stepped symmetrically with respect to the central longitudinal axis.
【請求項17】 さらにエレメントの前記第2および第
3の群の相対する側に位置するエレメントの第4および
第5の群からなり、それぞれ、第4および第5の群のそ
れぞれは、高さ方向に互いに相対するサブエレメントの
第1および第2の群からなり、ここに、エレメントの第
4および第5の群の各々のサブエレメントの前記第1の
群は、前記第2の縦軸よりも、より大きい度合いで高さ
方向に前記中央縦軸の一側で段をつけられている前記ア
レーの第4の縦軸に位置しており、そしてエレメントの
前記第4および第5の群の各々のサブエレメントの第2
の群が、前記第3の縦軸よりも大きい度合いで前記第4
の縦軸のそれから高さ方向に前記中央縦軸の相対する側
に段をつけられている前記アレーの第5の縦軸に位置し
ている請求項15に記載の超音波変換器エレメントから
なるアレー。
17. Further comprising fourth and fifth groups of elements located on opposite sides of said second and third groups of elements, each of said fourth and fifth groups having a height of A first and a second group of sub-elements facing each other in a direction, wherein the first group of sub-elements of each of the fourth and fifth groups of elements is from the second longitudinal axis. Also located to a greater extent in the fourth longitudinal axis of the array stepped to one side of the central longitudinal axis in the height direction, and of the fourth and fifth groups of elements. The second of each sub-element
Of the fourth group to a degree greater than the third vertical axis.
16. The ultrasonic transducer element of claim 15 located on a fifth longitudinal axis of the array which is stepped in a height direction from that of a longitudinal axis of the central longitudinal axis. Array.
【請求項18】 サブエレメントの前記群の各々のサブ
エレメントが、エレメントの前記第1の群の縦側から外
側に縦方向に角度付けされており、そしてエレメントの
前記第1の群から外側に延びるに従って、前記中央縦軸
からより大きな距離をとるように角度付けされている前
記アレーの平面内のそれぞれの線に沿って位置している
請求項11に記載の超音波変換器エレメントからなるア
レー。
18. A sub-element of each of said groups of sub-elements is longitudinally angled outwardly from a longitudinal side of said first group of elements, and outwardly from said first group of elements. 12. An array of ultrasonic transducer elements according to claim 11 located along respective lines in the plane of the array that are angled to extend greater distances from the central longitudinal axis as they extend. .
【請求項19】 前記エレメントおよびサブエレメント
が、前記ビームを前記平面の縦方向において、操作し焦
点合わせするために、そして発信音響エネルギーを空間
的に混合するために、縦方向および高さ方向に互いに独
立に動作可能な請求項11に記載の超音波変換器エレメ
ントからなるアレー。
19. The elements and sub-elements are longitudinally and vertically oriented to steer and focus the beam in the longitudinal direction of the plane and spatially mix transmitted acoustic energy. An array of ultrasonic transducer elements according to claim 11, which are operable independently of each other.
【請求項20】 エレメントの前記第1の群が、エレメ
ントの前記第2および第3の群よりも高い周波数応答を
有し、これにより異なる周波数内容の信号が、遠隔領域
におけるエレメントの異なる群によって受信される請求
項10に記載の超音波変換器エレメントからなるアレ
ー。
20. The first group of elements has a higher frequency response than the second and third groups of elements, whereby signals of different frequency content are produced by different groups of elements in a remote area. An array of ultrasonic transducer elements according to claim 10 received.
【請求項21】 エレメントの前記第1の群が、エレメ
ントの第2および第3の群よりも、発信方向における厚
さがより小さい、請求項20に記載の超音波変換器エレ
メントからなるアレー。
21. The array of ultrasonic transducer elements of claim 20, wherein the first group of elements has a smaller thickness in the transmit direction than the second and third groups of elements.
【請求項22】 アレーの中央縦軸から延びる平面に音
響ビームを発信する前記アレーの縦方向に配列された超
音波変換器エレメントからなるアレーであって、該アレ
ーの縦方向中心からの前記エレメントの位置変化に対応
して変化する高さ方向への延長を有する多数の超音波変
換器エレメントからなる高さ方向焦点合わせ可能な超音
波診断用変換器アレー。
22. An array of ultrasonic transducer elements arranged in a longitudinal direction of the array that emits an acoustic beam in a plane extending from a central longitudinal axis of the array, wherein the elements are from a longitudinal center of the array. A transducer array for ultrasonic diagnostics which can be focused in the height direction and is composed of a number of ultrasonic transducer elements having an extension in the height direction which changes in response to the change of the position.
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