(57)【要約】【課題】第１圧電体および第２圧電体が効率的に超音波の受発信を実現することができる超音波トランスデューサー装置を提供する。【解決手段】基体２１は振動膜２４を有する。振動膜２４上には圧電素子が配置される。圧電素子は、第１電極膜２９と、第１電極膜２９上に形成される第１圧電体３１と、第１圧電体３１上に形成される第２電極膜２７と、第２電極膜２７上に形成される第２圧電体２８と、第１圧電体２８上に形成される第３電極膜２６とを備える。第２圧電体２８のヤング率は第１圧電体３１のヤング率よりも小さい。【選択図】図４
2014195495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動膜を有する基体と、
前記振動膜上に配置される圧電素子とを備え、
前記圧電素子は、
前記振動膜上に形成される第１電極膜と、
前記第１電極膜上に形成される第１圧電体と、
前記第１圧電体上に形成される第２電極膜と、
前記第２電極膜上に形成され前記第１圧電体のヤング率より小さいヤング率を有する第２圧電体と、
前記第２圧電体上に形成される第３電極膜とを有する
ことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波トランスデューサー装置において、前記第１電極膜および前記第２電極膜に接続されて、前記第１圧電体に発信用の駆動信号を供給する制御部を備えることを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波トランスデューサー装置において、前記制御部は、前記第２電極膜および前記第３電極膜に接続されて、前記第２圧電体から受信信号を受領することを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項４】
請求項２に記載の超音波トランスデューサー装置において、前記制御部は、前記第１電極膜、前記第２電極膜および前記第３電極膜に接続されて、前記第１圧電体および前記第２圧電体から受信信号を受信することを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置において、前記第２圧電体の厚みは前記第１圧電体の厚みよりも大きいことを特徴とする超音波トランスデューサー装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置を支持する筐体とを備えることを特徴とするプローブ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波トランスデューサー装置の出力を処理する処理部とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波トランスデューサー装置の出力を処理し、画像を生成する処理部と、前記画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とする超音波画像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサー装置、並びに、それを利用したプローブ、電子機器および超音波画像装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるバルク型の超音波トランスデューサー装置は一般に知られる。例えば特許文献１に開示されるように、一具体例に係る超音波トランスデューサー装置は圧電性発振素子と音響電気効果受信素子とを備える。圧電性発振素子は第１周波数の超音波を発信する。音響電気効果受信素子は第１周波数から相違する第２周波数の超音波に基づき電気信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１０５３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の超音波トランスデューサー装置は、バッキング層の上に形成された水晶またはジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）からなる発振素子層と、該発振素子層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる受信素子層と最上層のマッチング層とを有しているバルク型の超音波トランスデューサー装置である。しかしながら、バルク型の素子を積層するためにトランスデューサー装置の厚みは厚くなり薄型化することは困難であった。
【０００５】
本発明の少なくとも１つの態様によれば、薄く小型であり、かつ、第１圧電体および第２圧電体により受信と送信ともに効率的な超音波の受発信を実現する超音波トランスデューサー装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様は、振動膜を有する基体と、前記振動膜上に配置される圧電素子とを備え、前記圧電素子は、振動膜上に形成される第１電極膜と、前記第１電極膜上に形成される第１圧電体と、前記第１圧電体上に形成される第２電極膜と、前記第２電極膜上に形成され前記第１圧電体のヤング率より小さいヤング率を有する第２圧電体と、前記第２圧電体上に形成される第３電極膜とを有する超音波トランスデューサー装置に関する。
【０００７】
こうした超音波トランスデューサー装置では振動膜の超音波振動に応じて超音波信号が発信され振動膜の超音波振動に応じて超音波が検出される。第１圧電体および第２圧電体には振動膜の振動は発信時でも受信時でも作用する。したがって、第１圧電体および第２圧電体はそれぞれ効率的な受発信の実現に貢献することができる。
【０００８】
このとき、第２圧電体に比べて第１圧電体は硬い。第１圧電体は効率的に振動膜の超音波振動を引き起こす。第２圧電体は同時に振動するものの第１圧電体に比べて柔らかいことから、振動抵抗の増大は防止されることができる。振動膜の超音波振動は第２圧電体だけでなく第１圧電体にも伝わる。第１圧電体および第２圧電体から電気信号は出力されることができる。しかも、第２電極膜は第１圧電体および第２圧電体に共通に機能する。電極がそれぞれ個別に形成される場合に比べてスペース効率は高められることができる。
【０００９】
（２）超音波トランスデューサー装置は、前記第１電極膜および前記第２電極膜に接続されて、前記第１圧電体に発信用の駆動信号を供給する制御部を備えることができる。第１圧電体は第２圧電体に比べて硬いことから、振動膜は効率的に超音波を発信することができる。
【００１０】
（３）前記制御部は、前記第２電極膜および前記第３電極膜に接続されて、前記第２圧電体から受信信号を受領することができる。振動膜から距離が離れた第２圧電体は第１圧電体より大きい変形を受けることになるので、より大きな受信電気信号を第２圧電体から受領することができる。
【００１１】
（４）前記制御部は、前記第１電極膜、前記第２電極膜および前記第３電極膜に接続されて、前記第１圧電体および前記第２圧電体から受信信号を受信することができる。第２圧電体と第１圧電体の両者の変形による大きな受信電気信号を受領することができる。
【００１２】
（５）前記第２圧電体の厚みは前記第１圧電体の厚みよりも大きい。振動膜から距離が離れた第２圧電体の厚みが増大すれば、振動膜の振動に基づきより大きい変形を受けることによる大きな電気信号が第２圧電体から生成される。しかも、第１圧電体は第２圧電体に比べて柔らかいことから、厚みの増大に基づく振動抵抗の増大は抑制されることができる。
【００１３】
（６）いずれの超音波トランスデューサー装置もプローブに組み込まれて利用されることができる。プローブは、超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置を支持する筐体とを備えることができる。
【００１４】
（７）超音波トランスデューサー装置は電子機器に組み込まれて利用されることができる。電子機器は、超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波トランスデューサー装置の出力を処理する処理部とを備えることができる。
【００１５】
（８）超音波トランスデューサー装置は超音波診断装置に組み込まれて利用されることができる。超音波診断装置は、超音波トランスデューサー装置と、前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波トランスデューサー装置の出力を処理し、画像を生成する処理部と、前記画像を表示する表示装置とを備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置を概略的に示す外観図である。
【図２】超音波プローブの拡大正面図である。
【図３】第１実施形態に係る超音波トランスデューサー素子ユニットの拡大平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】超音波診断装置の回路構成を概略的に示すブロック図である。
【図６】図４に対応し、第２実施形態に係る超音波トランスデューサー素子ユニットの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１８】
（１）超音波診断装置の全体構成
図１は本発明の一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置１１の構成を概略的に示す。超音波診断装置１１は装置端末１２と超音波プローブ（プローブ）１３とを備える。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４で相互に接続される。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４を通じて電気信号をやりとりする。装置端末１２にはディスプレイパネル（表示装置）１５が組み込まれる。ディスプレイパネル１５の画面は装置端末１２の表面で露出する。装置端末１２では、後述されるように、超音波プローブ１３で検出された超音波に基づき画像が生成される。画像化された検出結果がディスプレイパネル１５の画面に表示される。
【００１９】
図２に示されるように、超音波プローブ１３は筐体１６を有する。筐体１６内には超音波トランスデューサー素子ユニット（以下「素子ユニット」という）１７が収容される。素子ユニット１７の表面は筐体１６の表面で露出することができる。素子ユニット１７は表面から超音波を出力するとともに超音波の反射波を受信する。その他、超音波プローブ１３は、プローブ本体１３ａに着脱自在に連結されるプローブヘッド１３ｂを備えることができる。このとき、素子ユニット１７はプローブヘッド１３ｂの筐体１６内に組み込まれることができる。
【００２０】
図３は第１実施形態に係る素子ユニット１７の平面図を概略的に示す。素子ユニット１７は基体２１を備える。基体２１には素子アレイ２２が形成される。素子アレイ２２は超音波トランスデューサー素子（以下「素子」という）２３の配列で構成される。配列は複数行複数列のマトリクスで形成される。その他、配列では千鳥配置が確立されてもよい。千鳥配置では偶数列の素子２３群は奇数列の素子２３群に対して行ピッチの２分の１でずらされればよい。奇数列および偶数列の一方の素子数は他方の素子数に比べて１つ少なくてもよい。
【００２１】
個々の素子２３は振動膜２４を備える。振動膜２４の詳細は後述される。図３では振動膜２４の膜面に直交する方向の平面視（基板の厚み方向の平面視）で振動膜２４の輪郭が点線で描かれる。輪郭の内側は振動膜２４の内側領域に相当する。輪郭の外側は振動膜２４の外側領域に相当する。振動膜２４上には圧電素子２５が形成される。圧電素子２５では、後述されるように、上電極（第３電極膜）２６および中間電極（第２電極膜）２７の間に第２圧電体膜（第２圧電体）２８が配置され、中間電極２７および下電極（第１電極膜）２９の間に第１圧電体膜（第１圧電体）３１が配置される。これらは順番に重ねられる。素子ユニット１７は１枚の超音波トランスデューサー素子チップとして構成される。
【００２２】
基体２１の表面には複数本の第１導電体３２が形成される。第１導電体３２は配列の列方向に相互に平行に延びる。１列の素子２３ごとに１本の第１導電体３２が割り当てられる。１本の第１導電体３２は配列の列方向に並ぶ素子２３に共通に配置される。第１導電体３２は個々の素子２３ごとに上電極２６を形成する。第１導電体３２には例えばチタン（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）およびチタン（Ｔｉ）の積層膜が用いられることができる。ただし、第１導電体３２にはその他の導電材が利用されてもよい。
【００２３】
基体２１の表面には複数本の第２導電体３３が形成される。第２導電体３３は配列の列方向に相互に平行に延びる。１列の素子２３ごとに１本の第２導電体３３が割り当てられる。１本の第２導電体３３は配列の列方向に並ぶ素子２３に共通に配置される。第２導電体３３は個々の素子２３ごとに中間電極２７を形成する。第１導電体３２および第２導電体３３は圧電素子２５の外側では基体２１の表面に並列に配置される。こうして第１導電体３２および第２導電体３３は相互に分離して配置される。第１導電体３２および第２導電体３３の間で短絡は阻止される。第２導電体３３には例えばチタン（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）およびチタン（Ｔｉ）の積層膜が用いられることができる。ただし、第２導電体３３にはその他の導電材が利用されてもよい。
【００２４】
基体２１の表面には複数本の第３導電体３４が形成される。第３導電体３４は配列の行方向に相互に平行に延びる。１行の素子２３ごとに１本の第３導電体３４が割り当てられる。１本の第３導電体３４は配列の行方向に並ぶ素子２３に共通に接続される。第３導電体３４は個々の素子２３ごとに下電極２９を形成する。第３導電体３４の両端は１対の引き出し配線３５にそれぞれ接続される。引き出し配線３５は配列の列方向に相互に平行に延びる。したがって、全ての第３導電体３４は同一長さを有する。こうしてマトリクス全体の素子２３に共通に下電極２９は接続される。第３導電体３４は例えばイリジウム（Ｉｒ）で形成されることができる。ただし、第３導電体３４にはその他の導電材が利用されてもよい。
【００２５】
列ごとに素子２３の通電は切り替えられる。こうした通電の切り替えに応じてラインスキャンやセクタースキャンは実現される。１列の素子２３は同時に超音波を出力することから、１列の個数すなわち配列の行数は超音波の出力レベルに応じて決定されることができる。行数は例えば１０〜１５行程度に設定されればよい。図中では省略されて５行が描かれる。配列の列数はスキャンの範囲の広がりに応じて決定されることができる。列数は例えば１２８列や２５６列に設定されればよい。図中では省略されて８列が描かれる。上電極２６および下電極２９の役割は入れ替えられてもよい。すなわち、マトリクス全体の素子２３に共通に上電極が接続される一方で、配列の列ごとに共通に下電極が接続されてもよい。
【００２６】
基体２１の輪郭は、相互に平行な１対の直線で仕切られて対向する第１辺２１ａおよび第２辺２１ｂを有する。第１辺２１ａと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第１端子アレイ３６ａが配置される。第２辺２１ｂと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第２端子アレイ３６ｂが配置される。第１端子アレイ３６ａは第１辺２１ａに平行に１ラインを形成することができる。第２端子アレイ３６ｂは第２辺２１ｂに平行に１ラインを形成することができる。第１端子アレイ３６ａは１対の下電極端子３７および複数の上電極端子３８および中間電極端子３９で構成される。同様に、第２端子アレイ３６ｂは１対の下電極端子４１および複数の上電極端子４２および中間電極端子４３で構成される。１本の引き出し配線３５の両端にそれぞれ下電極端子３７、４１は接続される。引き出し配線３５および下電極端子３７、４１は素子アレイ２２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。１本の第１導電体３２の両端にそれぞれ上電極端子３８、４２は接続される。１本の第２導電体３３の両端にそれぞれ中間電極端子３９、４３が接続される。ここでは、基体２１の輪郭は矩形に形成される。基体２１の輪郭は正方形であってもよく台形であってもよい。
【００２７】
基体２１には第１フレキシブルプリント配線板（以下「第１配線板」という）４５が連結される。第１配線板４５は第１端子アレイ３６ａに覆い被さる。第１配線板４５の一端には下電極端子３７、上電極端子３８および下電極端子３９に個別に対応して導電線すなわち第１信号線４６が形成される。第１信号線４６は下電極端子３７、上電極端子３８および習慣電極端子３９に個別に向き合わせられ個別に接合される。同様に、基体２１には第２フレキシブルプリント配線板（以下「第２配線板」という）４７が覆い被さる。第２配線板４７は第２端子アレイ３６ｂに覆い被さる。第２配線板４７の一端には下電極端子４１、上電極端子４２および中間電極端子４３に個別に対応して導電線すなわち第２信号線４８が形成される。第２信号線４８は下電極端子４１、上電極端子４２および中間電極端子４３に個別に向き合わせられ個別に接合される。
【００２８】
図４に示されるように、基体２１は基板４９および可撓膜５１を備える。基板４９の表面に可撓膜５１が一面に形成される。基板４９には個々の素子２３ごとに開口５２が形成される。開口５２は基板４９に対してアレイ状に配置される。開口５２が配置される領域の輪郭は素子アレイ２２の輪郭に相当する。隣接する２つの開口５２の間には仕切り壁５３が区画される。隣接する開口５２は仕切り壁５３で仕切られる。仕切り壁５３の壁厚みは開口５２の間隔に相当する。仕切り壁５３は相互に平行に広がる平面内に２つの壁面を規定する。壁厚みは２つの壁面の距離に相当する。すなわち、壁厚みは壁面に直交して壁面の間に挟まれる垂線の長さで規定されることができる。
【００２９】
可撓膜５１は、基板４９の表面に積層される酸化シリコン（ＳｉＯ２）層５４と、酸化シリコン層５４の表面に積層される酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層５５とで構成される。可撓膜５１は開口５２に接する。こうして開口５２の輪郭に対応して可撓膜５１の一部が振動膜２４を形成する。振動膜２４は、可撓膜５１のうち、開口５２に臨むことから基板４９の厚み方向に膜振動することができる部分である。酸化シリコン層５４の膜厚は共振周波数に基づき決定されることができる。
【００３０】
振動膜２４の表面に下電極２９、第１圧電体膜３１、中間電極２７、第２圧電体膜２８および上電極２６が順番に積層される。第１圧電体膜３１には第２圧電体膜２８と異なる物性を有する。ここでは、第１圧電体膜３１のヤング率は第２圧電体膜２８のヤング率よりも大きい。第１圧電体膜３１は例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されることができる。第２圧電体膜２８は酸化亜鉛（ＺｎＯ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成されることができる。第２圧電体膜２８には、ＰＺＴに１〜１０原子％でランタン（Ｌａ）が添加されたものや、ＰＺＴに５〜３０原子％でマグネシウム（Ｍｇ）またはニオブ（Ｎｂ）またはマンガン（Ｍｎ）またはニッケル（Ｎｉ）が添加されたものが用いられてもよい。その他、ジルコニウム５２対チタン４８の組成比で形成されるＰＺＴが第１圧電体膜３１に用いられる場合には、第２圧電体膜２８にはジルコニウム３０対チタン７０のＰＺＴが用いられることができる。第２圧電体膜２８の膜厚は第１圧電体膜３１の膜厚よりも大きい。なお、ヤング率は成膜条件に応じて調整されることができる。
【００３１】
基体２１の表面には保護膜５６が積層される。保護膜５６は例えば全面にわたって基体２１の表面に覆い被さる。その結果、素子アレイ２２や第１および第２端子アレイ３６ａ、３６ｂ、第１および第２配線板４５、４７は保護膜５６で覆われる。保護膜５６には例えばシリコーン樹脂膜が用いられることができる。保護膜５６は、素子アレイ２２の構造や、第１端子アレイ３６ａおよび第１配線板４５の接合、第２端子アレイ３６ｂおよび第２配線板４７の接合を保護する。
【００３２】
基体２１の裏面には補強板５７が固定される。補強板５７の表面に基体２１の裏面が重ねられる。補強板５７は素子ユニット１７の裏面で開口５２を閉じる。補強板５７はリジッドな基材を備えることができる。補強板５７は例えばシリコン基板から形成されることができる。基体２１の板厚は例えば１００μｍ程度に設定され、補強板５７の板厚は例えば１００〜１５０μｍ程度に設定される。ここでは、仕切り壁５３は補強板５７に結合される。補強板５７は個々の仕切り壁５３に少なくとも１カ所の接合域で接合される。接合にあたって接着剤は用いられることができる。
【００３３】
（２）超音波診断装置の回路構成
図５に示されるように、超音波診断装置１１は素子ユニット１７に電気的に接続される集積回路チップ５８を備える。集積回路チップ５８はマルチプレクサー５９および送受信回路６１を備える。マルチプレクサー５９は素子ユニット１７側のポート群５９ａと送受信回路６１側のポート群５９ｂとを備える。素子ユニット１７側のポート群５９ａには配線６２経由で第１信号線４６および第２信号線４８が接続される。こうしてポート群５９ａは素子アレイ２２に繋がる。ここでは、送受信回路６１側のポート群５９ｂには集積回路チップ５５内の規定数の信号線６３が接続される。規定数はスキャンにあたって同時に出力される素子２３の列数に相当する。マルチプレクサー５９はケーブル１４側のポートと素子ユニット１７側のポートとの間で相互接続を管理する。
【００３４】
送受信回路６１は規定数の切り替えスイッチ６４を備える。個々の切り替えスイッチ６４はそれぞれ個別に対応の信号線６３に接続される。送受信回路６１は個々の切り替えスイッチ６４ごとに送信経路６５および受信経路６６を備える。切り替えスイッチ６４には送信経路６５と受信経路６６とが並列に接続される。切り替えスイッチ６４はマルチプレクサー５９に選択的に送信経路６５または受信経路６６を接続する。送信経路６５にはパルサー６７が組み込まれる。パルサー６７は振動膜２４の共振周波数に応じた周波数でパルス信号を出力する。受信経路６６にはアンプ６８、ローパスフィルター（ＬＰＦ）６９およびアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）７１が組み込まれる。個々の素子２３の出力信号は増幅されてデジタル信号に変換される。
【００３５】
送受信回路６１は駆動／受信回路７２を備える。送信経路６５および受信経路６６は駆動／受信回路７２に接続される。駆動／受信回路７２はスキャンの形態に応じて同時にパルサー６７を制御する。駆動／受信回路７２はスキャンの形態に応じて出力信号のデジタル信号を受信する。駆動／受信回路７２は制御線７３でマルチプレクサー５９に接続される。マルチプレクサー５９は駆動／受信回路７２から供給される制御信号に基づき相互接続の管理を実施する。
【００３６】
装置端末１２には処理回路７４が組み込まれる。処理回路７４は例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）やメモリーを備えることができる。超音波診断装置１１の全体動作は処理回路７４の処理に従って制御される。ユーザーから入力される指示に応じて処理回路７４は駆動／受信回路７２を制御する。処理回路７４は素子２３の出力信号に応じて画像を生成する。画像は描画データで特定される。
【００３７】
装置端末１２には描画回路７５が組み込まれる。描画回路７５は処理回路７４に接続される。描画回路７５にはディスプレイパネル１５が接続される。描画回路７５は処理回路７４で生成された描画データに応じて駆動信号を生成する。駆動信号はディスプレイパネル１５に送り込まれる。その結果、ディスプレイパネル１５に画像が映し出される。
【００３８】
（３）超音波診断装置の動作
次に超音波診断装置１１の動作を簡単に説明する。処理回路７４は駆動／受信回路７２に超音波の送信および受信を指示する。駆動／受信回路７２はマルチプレクサー５９に制御信号を供給するとともに個々のパルサー６７に駆動信号を供給する。パルサー６７は駆動信号の供給に応じてパルス信号を出力する。マルチプレクサー５９は制御信号の指示に従ってポート群５９ｂのポートにポート群５９ａのポートを接続する。パルス信号はポートの選択に応じて中間電極端子３９、４３および下電極端子３７、４１を通じて列ごとに素子２３に供給される。個々の素子２３では中間電極２７および下電極２９の間で第１圧電体膜３１に電界が作用する。第１圧電体膜３１は超音波で振動する。第１圧電体膜３１の振動は振動膜２４に伝わる。こうして振動膜２４は超音波で振動する。その結果、対象物（例えば人体の内部）に向けて所望の超音波ビームは発せられる。
【００３９】
超音波の送信後、切り替えスイッチ６４は切り替えられる。マルチプレクサー５９はポートの接続関係を維持する。切り替えスイッチ６４は送信経路６５および信号線６３の接続に代えて受信経路６６および信号線６３の接続を確立する。超音波の反射波は振動膜２４を振動させる。その結果、素子２３から出力信号が出力される。ここでは、上電極２６および下電極２９の間で第２圧電体膜２８および第１圧電体膜３１は変形に応じて電位を生成する。こうして上電極２６および下電極２９で出力信号は取り出される。出力信号はデジタル信号に変換されて駆動／受信回路７２に送り込まれる。
【００４０】
超音波の送信および受信は繰り返される。繰り返しにあたってマルチプレクサー５９はポートの接続関係を変更する。その結果、ラインスキャンやセクタースキャンは実現される。スキャンが完了すると、処理回路７４は出力信号のデジタル信号に基づき画像を形成する。形成された画像はディスプレイパネル１５の画面に表示される。
【００４１】
こうした素子ユニット１７では振動膜２４の超音波振動に応じて超音波信号が発信され振動膜２４の超音波振動に応じて超音波が検出される。第２圧電体膜２８および第１圧電体膜３１には振動膜２４の振動は発信時でも受信時でも作用する。したがって、第２圧電体膜２８および第１圧電体膜３１はそれぞれ効率的な受発信の実現に貢献することができる。
【００４２】
前述のように、第１圧電体膜３１のヤング率は第２圧電体膜２８のヤング率よりも大きい。第２圧電体膜２８に比べて第１圧電体膜３１は硬い。したがって、第１圧電体膜３１は効率的に振動膜２４の超音波振動を引き起こす。第２圧電体膜２８は同時に振動するものの第１圧電体膜３１に比べて柔らかいことから、振動抵抗の増大は防止されることができる。振動膜２４の超音波振動は第２圧電体膜２８だけでなく第１圧電体膜３１にも伝わる。第２圧電体膜２８および第１圧電体膜３１から電気信号は出力されることができる。こうして効率的に超音波振動は電気信号に変換されることができる。
【００４３】
しかも、第２圧電体膜２８の膜厚は第１圧電体膜３１の膜厚よりも大きい。こうして第２圧電体膜２８の膜厚が増大すれば、振動膜２４の超音波振動に基づきより大きい電気信号が第２圧電体膜２８から生成されることができる。このとき、第２圧電体膜２８は第１圧電体膜３１に比べて柔らかいことから、厚みの増大に基づく振動抵抗の増大は抑制されることができる。
【００４４】
素子ユニット１７では第１圧電体膜３１は振動膜２４および第２圧電体膜２８の間に挟まれる。第１圧電体膜３１は振動膜２４の表面に重ねられる。第１圧電体膜３１は振動膜２４に密着する。振動膜２４には第１圧電体膜３１から直接に効率的に超音波振動は伝達される。
【００４５】
加えて、第２圧電体膜２８および第１圧電体膜３１の間には中間電極２７が挟まれる。中間電極２７は第２圧電体膜２８および第１圧電体膜３１に共通に機能する。電極がそれぞれ個別に形成される場合に比べてスペース効率は高められることができる。配線は簡素化されることができる。
【００４６】
（４）第２実施形態に係る素子ユニット
図６は第２実施形態に係る素子ユニット１７を概略的に示す。この素子ユニット１７では第２導電体３３に下電極２９が形成される。第３導電体３４に中間電極２７が形成される。したがって、超音波ビームの発信時には、前述と同様に、個々の素子２３では中間電極２７および下電極２９の間で第１圧電体膜３１に電界が作用する。その一方で、振動膜２４の超音波振動は第２圧電体膜２８および第１圧電体膜３１に伝達されるものの、第２圧電体膜２８の電位のみが上電極２６および中間電極２７から取り出される。その他の構成は前述の第１実施形態と同様である。
【００４７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、超音波診断装置１１、超音波プローブ１３、プローブヘッド１３ｂ、素子ユニット１７、素子２３、集積回路チップ５８等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１１  電子機器および超音波画像装置としての超音波診断装置、１３  プローブ（超音波プローブ）、１５  表示装置（ディスプレイパネル）、１６  筐体、１７  超音波トランスデューサー装置の一部を構成する超音波トランスデューサー素子ユニット、２１  基体、２４  振動膜、２５  圧電素子、２６  第３電極膜（上電極）、２７  第２電極（中間電極）、２８  第２圧電体（第２圧電体膜）、２９  第１電極膜（下電極）、３１  第１圧電体（第１圧電体膜）、７４  処理部としての処理回路。
【図１】
2014195495.tif 000003
【図２】
2014195495.tif 000004
【図３】
2014195495.tif 000005
【図４】
2014195495.tif 000006
【図５】
2014195495.tif 000007
【図６】
2014195495.tif 000008