Comme nous l'avons vu précédemment, si l'on retarde les ondes issues du centre de l'élément piézo-électrique par rapport à ceux placés sur la périphérie, le front d'onde devient concave. Une calotte concave sphérique permet donc de focaliser le faisceau avec une distance focale égale au rayon de courbure de la calotte (Fig. VII.10.a).

Le même effet est obtenu en utilisant une lentille convexe (Fig. VII.10.b), d'impédance acoustique Z₂ inférieure à l'impédance Z₁ du milieu de propagation. La vitesse des ultrasons dans la lentille est inférieure à la vitesse du milieu (c₂ < c₁). Les ondes acoustiques issues du centre de l'élément piézo-électrique seront retardées, entraînant une concavité du faisceau.

Dans les deux cas, la distance focale est fixée par la courbure de l'élément piézo-électrique ou de la lentille et ne peut être modifiée. Néanmoins, le contact avec la peau d'une lentille convexe est plus doux qu'avec un élément concave.

Fig. VII.11   Résolution latérale d'un faisceau ultrasonore

q » l / 2a

si 2a >> l alors tgq/2 » q/2

q = d/D » l / 2a

d » l.D /2a

Cette dimension définit la résolution latérale de l'élément piézo-électrique. (Fig. VII.11)

On a d'autre part

tg(b/2) = a/D = d/2P Þ P = d.D /(2a)

P » l.[D/(2a)]²

La profondeur de champ P et la résolution latérale d varient dans le même sens.

Un élément piézo-électrique de fréquence de résonance F = 3,85MHz

(l = c/F = 0,4mm  avec c = 1540m/s)

d'ouverture 2a = 10mm

focalisé à une distance D = 50mm aura une tache focale de dimension

d » 2mm et une profondeur de champ P » 10mm

Plus le faisceau est étroit plus la profondeur de champ est faible (Fig. VII.12).

Fig. VII.12  Profondeur de champ d'un faisceau ultrasonore