(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波素子アレイと、
第１の方向に沿って配線される第１の配線と、
前記第１の配線の一端に接続される第１のスイッチ回路とを含み、
前記超音波素子アレイは、
各超音波素子列において複数の超音波素子が前記第１の方向に沿って配置される第１の超音波素子列〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の超音波素子列と、
前記第１の方向に沿って配線される第１の駆動電極線〜第ｎの駆動電極線と、
前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って配線される第１のコモン電極線〜第ｍ（ｍは２以上の整数）のコモン電極線とを有し、
前記第１の超音波素子列〜前記第ｎの超音波素子列は、前記第２の方向に沿って配置され、
前記第１の超音波素子列〜前記第ｎの超音波素子列のうちの、第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎである整数）の超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第１の電極は、前記第１の駆動電極線〜前記第ｎの駆動電極線のうちの第ｊの駆動電極線に接続され、
前記第ｊの超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第２の電極は、前記第１のコモン電極線〜前記第ｍのコモン電極線のうちのいずれかに接続され、
前記第１のコモン電極線〜前記第ｍのコモン電極線は、前記第１の配線に共通接続され、
前記第１のスイッチ回路は、
オン状態である場合には、前記第１の配線にコモン電圧を供給し、
オフ状態である場合には、前記第１の配線に前記コモン電圧を非供給にすることを特徴とする超音波装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の超音波素子列〜前記第ｎの超音波素子列の前記各超音波素子列は、
前記複数の超音波素子として、
前記第１の方向に沿って配置される第１の超音波素子〜第ｍの超音波素子を有し、
前記第１の超音波素子〜前記第ｍの超音波素子のうちの第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｍである整数）の超音波素子が有する前記第２の電極は、前記第１のコモン電極線〜前記第ｍのコモン電極線のうちの第ｉのコモン電極線に接続されることを特徴とする超音波装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１の配線の他端に接続される第２のスイッチ回路を含み、
前記第２のスイッチ回路は、
オン状態である場合には、前記第１の配線に前記コモン電圧を供給し、
オフ状態である場合には、前記第１の配線に前記コモン電圧を非供給にすることを特徴とする超音波装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１のスイッチ回路及び前記第２のスイッチ回路のオン・オフを制御するスイッチ信号生成回路を含み、
前記スイッチ信号生成回路は、
第１の状態では、前記第１のスイッチ回路をオン状態にして前記第２のスイッチ回路をオフ状態にし、
第２の状態では、前記第１のスイッチ回路をオフ状態にして前記第２のスイッチ回路をオン状態にすることを特徴とする超音波装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記第１のスイッチ回路は、
前記コモン電圧として第１のコモン電圧を、前記第１の配線に供給する第１のスイッチ素子と、
前記コモン電圧として前記第１のコモン電圧とは異なる第２のコモン電圧を、前記第１の配線に供給する第２のスイッチ素子とを有することを特徴とする超音波装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記第１のスイッチ回路は、
第１の抵抗素子と、
前記第１の抵抗素子と直列に接続される第１のスイッチ素子と、
前記第１の抵抗素子とは異なる抵抗値を有する第２の抵抗素子と、
前記第２の抵抗素子と直列に接続される第２のスイッチ素子とを有することを特徴とする超音波装置。
【請求項７】
超音波素子アレイと、
第１の方向に沿って配線される第１の配線と、
前記第１の配線にコモン電圧を供給するコモン電圧供給回路とを含み、
前記超音波素子アレイは、
各超音波素子列において複数の超音波素子が前記第１の方向に沿って配置される第１の超音波素子列〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の超音波素子列と、
前記第１の方向に沿って配線される第１の駆動電極線〜第ｎの駆動電極線と、
前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って配線される第１のコモン電極線〜第ｍ（ｍは２以上の整数）のコモン電極線とを有し、
前記第１の超音波素子列〜前記第ｎの超音波素子列は、前記第２の方向に沿って配置され、
前記第１の超音波素子列〜前記第ｎの超音波素子列のうちの、第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎである整数）の超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第１の電極は、前記第１の駆動電極線〜前記第ｎの駆動電極線のうちの第ｊの駆動電極線に接続され、
前記第ｊの超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第２の電極は、前記第１のコモン電極線〜前記第ｍのコモン電極線のうちのいずれかに接続され、
前記第１のコモン電極線〜前記第ｍのコモン電極線は、前記第１の配線に共通接続され、
前記コモン電圧供給回路は、
前記第１の配線の両端にコモン電圧を供給する、或いは一端にコモン電圧を供給し、他端にコモン電圧を非供給にすることを特徴とする超音波装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記コモン電圧供給回路は、
前記第１の配線の一端と他端とにそれぞれ異なる電圧のコモン電圧を供給することを特徴とする超音波装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記第１の方向はスライス方向であり、
前記第２の方向は位相走査のスキャン方向であることを特徴とする超音波装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記超音波素子アレイは、アレイ状に配置された複数の開口を有する基板を含み、
前記複数の開口の各開口ごとに設けられる前記各超音波素子は、
前記各開口を塞ぐ振動膜と、
前記振動膜の上に設けられる圧電素子部とを有し、
前記圧電素子部は、
前記振動膜の上に設けられる下部電極と、
前記下部電極の少なくとも一部を覆うように設けられる圧電体膜と、
前記圧電体膜の少なくとも一部を覆うように設けられる上部電極とを有し、
前記第１の電極は、前記上部電極及び前記下部電極の一方であり、
前記第２の電極は、前記上部電極及び前記下部電極の他方であることを特徴とする超音波装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の超音波装置を含むことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の超音波装置を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の超音波装置と、
表示用画像データを表示する表示部とを含むことを特徴とする診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波装置、超音波プローブ、電子機器及び診断装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物に向けて超音波を照射し、対象物内部における音響インピーダンスの異なる界面からの反射波を受信するための装置として、例えば人体の内部を検査するための超音波診断装置が知られている。超音波診断装置に用いられる超音波装置（超音波プローブ）として、特許文献１には圧電素子をマトリックスアレイ状に配列して超音波ビームを放射させる手法が開示されている。しかしながらこの手法では、ビームのスキャン方向は１方向に限定されるなどの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４２５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の幾つかの態様によれば、簡素な構成で効率的な走査ができる超音波装置、超音波プローブ、電子機器及び診断装置等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、超音波素子アレイと、第１の方向に沿って配線される第１の配線とを含み、前記超音波素子アレイは、各超音波素子列において複数の超音波素子が前記第１の方向に沿って配置される第１の超音波素子列〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の超音波素子列と、前記第１の方向に沿って配線される第１の駆動電極線〜第ｎの駆動電極線と、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って配線される第１のコモン電極線〜第ｍ（ｍは２以上の整数）のコモン電極線とを有し、前記第１の超音波素子列〜前記第ｎの超音波素子列は、前記第２の方向に沿って配置され、前記第１の超音波素子列〜前記第ｎの超音波素子列のうちの、第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎである整数）の超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第１の電極は、前記第１の駆動電極線〜前記第ｎの駆動電極線のうちの第ｊの駆動電極線に接続され、前記第ｊの超音波素子列を構成する前記複数の超音波素子がそれぞれ有する第２の電極は、前記第１のコモン電極線〜前記第ｍのコモン電極線のうちのいずれかに接続され、前記第１のコモン電極線〜前記第ｍのコモン電極線は、前記第１の配線に共通接続される超音波装置に関係する。
【０００６】
本発明の一態様によれば、超音波素子アレイにおいて、第ｊの超音波素子列を第ｊの駆動電極線によって駆動することができるから、各超音波素子を独立に駆動するよりも配線本数が少なくなり、超音波装置の構成を簡素にすることができる。
【０００７】
また本発明の一態様では、前記第１の超音波素子列〜前記第ｎの超音波素子列の前記各超音波素子列は、前記複数の超音波素子として、前記第１の方向に沿って配置される第１の超音波素子〜第ｍの超音波素子を有し、前記第１の超音波素子〜前記第ｍの超音波素子のうちの第ｉ（ｉは１≦ｉ≦ｍである整数）の超音波素子が有する前記第２の電極は、前記第１のコモン電極線〜前記第ｍのコモン電極線のうちの第ｉのコモン電極線に接続されてもよい。
【０００８】
このようにすれば、複数の超音波素子をｍ行ｎ列のマトリックスアレイ状に配置することができる。そして第ｉ行第ｊ列の超音波素子の第１の電極は第ｊの駆動電極線に接続され、第２の電極は第ｉのコモン電極線に接続されるから、各超音波素子を独立に駆動するよりも配線本数が少なくなり、超音波装置の構成を簡素にすることができる。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記第１の配線の一端に接続される第１のスイッチ回路を含み、前記第１のスイッチ回路は、オン状態である場合には、前記第１の配線にコモン電圧を供給し、オフ状態である場合には、前記第１の配線に前記コモン電圧を非供給にしてもよい。
【００１０】
このようにすれば、第１の配線の一端にコモン電圧を供給し、或いはコモン電圧を非供給にすることができるから、超音波素子を駆動する際のコモン電極線の電圧変動を第１の配線の一端側と他端側とで変化させることができる。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記第１の配線の他端に接続される第２のスイッチ回路を含み、前記第２のスイッチ回路は、オン状態である場合には、前記第１の配線に前記コモン電圧を供給し、オフ状態である場合には、前記第１の配線に前記コモン電圧を非供給にしてもよい。
【００１２】
このようにすれば、第１の配線の他端にコモン電圧を供給し、或いはコモン電圧を非供給にすることができるから、超音波素子を駆動する際のコモン電極線の電圧変動を第１の配線の一端側から他端側に向かって徐々に大きく、又は小さくさせることができる。その結果、列内の超音波素子に印加される電圧を一端側から他端側に向かって徐々に小さく、又は大きくすることができるから、放射される超音波のビームのピーク位置を列の中心から一端側又は他端側へシフトさせることができる。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記第１のスイッチ回路及び前記第２のスイッチ回路のオン・オフを制御するスイッチ信号生成回路を含み、前記スイッチ信号生成回路は、第１の状態では、前記第１のスイッチ回路をオン状態にして前記第２のスイッチ回路をオフ状態にし、第２の状態では、前記第１のスイッチ回路をオフ状態にして前記第２のスイッチ回路をオン状態にしてもよい。
【００１４】
このようにすれば、スイッチ信号生成回路の制御に基づいて、放射される超音波のビームのピーク位置を列の中心から一端側又は他端側へシフトさせることができる。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記第１のスイッチ回路は、前記コモン電圧として第１のコモン電圧を、前記第１の配線に供給する第１のスイッチ素子と、前記コモン電圧として前記第１のコモン電圧とは異なる第２のコモン電圧を、前記第１の配線に供給する第２のスイッチ素子とを有してもよい。
【００１６】
このようにすれば、第１、第２のスイッチ素子をそれぞれオン・オフすることで、第１の配線の一端側から他端側に向かって徐々に電圧が高くなる、又は低くなる電圧勾配が生じる。こうすることで、列内の超音波素子に印加される電圧を一端側から他端側に向かって徐々に小さく、又は大きくすることができるから、放射される超音波のビームのピーク位置を列の中心から一端側又は他端側へシフトさせることができる。
【００１７】
また本発明の一態様では、前記第１のスイッチ回路は、第１の抵抗素子と、前記第１の抵抗素子と直列に接続される第１のスイッチ素子と、前記第１の抵抗素子とは異なる抵抗値を有する第２の抵抗素子と、前記第２の抵抗素子と直列に接続される第２のスイッチ素子とを有してもよい。
【００１８】
このようにすれば、第１、第２のスイッチ素子をそれぞれオン・オフすることで、第１の配線の一端に接続される抵抗素子の抵抗値を可変に設定することができる。こうすることで、列内の超音波素子に印加される電圧を一端側から他端側に向かって徐々に小さく、又は大きくすることができるから、放射される超音波のビームのピーク位置を列の中心から一端側又は他端側へシフトさせることができる。
【００１９】
また本発明の一態様では、前記第１の配線にコモン電圧を供給するコモン電圧供給回路を含み、前記コモン電圧供給回路は、前記第１の配線の両端にコモン電圧を供給する、或いは一端にコモン電圧を供給し、他端にコモン電圧を非供給にしてもよい。
【００２０】
このようにすれば、列内の超音波素子に印加される電圧を一端側から他端側に向かって徐々に小さく、又は大きくすることができるから、放射される超音波のビームのピーク位置を列の中心から一端側又は他端側へシフトさせることができる。
【００２１】
また本発明の一態様では、前記コモン電圧供給回路は、前記第１の配線の一端と他端とにそれぞれ異なる電圧のコモン電圧を供給してもよい。
【００２２】
このようにすれば、第１の配線の一端側から他端側に向かって徐々に電圧が高くなる、又は低くなる電圧勾配が生じるから、放射される超音波のビームのピーク位置を列の中心から一端側又は他端側へシフトさせることができる。
【００２３】
また本発明の一態様では、前記第１の方向はスライス方向であり、前記第２の方向は位相走査のスキャン方向であってもよい。
【００２４】
このようにすれば、超音波ビームの第１の方向における位置を可変に設定することでスライス面の位置を可変に設定し、設定されたスライス面に沿って第２の方向に超音波ビームをスキャンすることができる。その結果、簡素な構成で２次元的なスキャンなどが可能になる。
【００２５】
また本発明の一態様では、前記超音波素子アレイは、アレイ状に配置された複数の開口を有する基板を含み、前記複数の開口の各開口ごとに設けられる前記各超音波素子は、前記各開口を塞ぐ振動膜と、前記振動膜の上に設けられる圧電素子部とを有し、前記圧電素子部は、前記振動膜の上に設けられる下部電極と、前記下部電極の少なくとも一部を覆うように設けられる圧電体膜と、前記圧電体膜の少なくとも一部を覆うように設けられる上部電極とを有し、前記第１の電極は、前記上部電極及び前記下部電極の一方であり、前記第２の電極は、前記上部電極及び前記下部電極の他方であってもよい。
【００２６】
このようにすれば、第１の電極の電圧と第２の電極の電圧との電圧差が圧電体膜に印加されるから、電圧差を変化させることで圧電体膜が伸縮し、超音波を発生させることができる。
【００２７】
本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の超音波装置を含む超音波プローブに関係する。
【００２８】
本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の超音波装置を含む電子機器に関係する。
【００２９】
本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の超音波装置と、表示用画像データを表示する表示部とを含む診断装置に関係する。
【００３０】
本発明の他の態様によれば、超音波ビームのピーク位置をスライス方向に関して可変に設定することができるから、超音波ビームのスライス面を可変に設定することができる。その結果、簡素な構成で２次元的なスキャンが可能になり、超音波エコー画像を効率的に取得することなどが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、超音波素子の基本的な構成例。
【図２】超音波装置の第１の構成例。
【図３】位相走査を説明する図。
【図４】共通コモン電極線及び超音波素子アレイの等価回路の一例。
【図５】超音波装置の第２の構成例。
【図６】超音波装置の第３の構成例。
【図７】超音波装置の第４の構成例。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）に、列内の超音波素子に印加される電圧のシミュレーション結果。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、音圧分布のシミュレーション結果。
【図１０】超音波プローブ及び診断装置の基本的な構成例。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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。
【００３３】
１．超音波素子
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に本実施形態の超音波装置に含まれる超音波素子ＵＥの基本的な構成例を示す。本実施形態の超音波素子ＵＥは、振動膜（メンブレン、支持部材）ＭＢと、圧電素子部とを有する。圧電素子部は、下部電極（第１電極層）ＥＬ１、圧電体膜（圧電体層）ＰＥ、上部電極（第２電極層）ＥＬ２を有する。なお、本実施形態の超音波素子ＵＥは図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００３４】
図１（Ａ）は、基板（シリコン基板）ＳＵＢに形成された超音波素子ＵＥの、素子形成面側の基板に垂直な方向から見た平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面を示す断面図である。
【００３５】
第１電極層ＥＬ１は、振動膜ＭＢの上層に例えば金属薄膜で形成される。この第１電極層ＥＬ１は、図１（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波素子ＵＥに接続される配線であってもよい。
【００３６】
圧電体膜ＰＥは、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、第１電極層ＥＬ１の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体膜ＰＥの材料は、ＰＺＴに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３）などを用いてもよい。
【００３７】
第２電極層ＥＬ２は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体膜ＰＥの少なくとも一部を覆うように設けられる。この第２電極層ＥＬ２は、図１（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波素子ＵＥに接続される配線であってもよい。
【００３８】
振動膜（メンブレン）ＭＢは、例えばＳｉＯ２薄膜とＺｒＯ２薄膜との２層構造により開口ＣＡＶを塞ぐように設けられる。この振動膜ＭＢは、圧電体膜ＰＥ及び第１、第２電極層ＥＬ１、ＥＬ２を支持すると共に、圧電体膜ＰＥの伸縮に従って振動し、超音波を発生させることができる。
【００３９】
開口（空洞領域）ＣＡＶは、シリコン基板ＳＵＢの裏面（素子が形成されない面）側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によりエッチングすることで形成される。この空洞領域ＣＡＶの開口部ＯＰより超音波が放射される。
【００４０】
超音波素子ＵＥの第１の電極は、第１電極層ＥＬ１により形成され、第２の電極は、第２電極層ＥＬ２により形成される。具体的には、第１電極層ＥＬ１のうちの圧電体膜ＰＥに覆われた部分が第１の電極を形成し、第２電極層ＥＬ２のうちの圧電体膜ＰＥを覆う部分が第２の電極を形成する。即ち、圧電体膜ＰＥは、第１の電極と第２の電極に挟まれて設けられる。
【００４１】
圧電体膜ＰＥは、第１の電極と第２の電極との間、即ち第１電極層ＥＬ１と第２電極層ＥＬ２との間に電圧が印加されることで、面内方向に伸縮する。圧電体膜ＰＥの一方の面は第１電極層ＥＬ１を介して振動膜ＭＢに接合されているが、他方の面には第２電極層ＥＬ２が形成されるものの、第２電極層ＥＬ２上には他の層が形成されない。そのため圧電体膜ＰＥの振動膜ＭＢ側が伸縮しにくく、第２電極層ＥＬ２側が伸縮し易くなる。従って、圧電体膜ＰＥに電圧を印加すると、空洞領域ＣＡＶ側に凸となる撓みが生じ、振動膜ＭＢを撓ませる。圧電体膜ＰＥに交流電圧を印加することで、振動膜ＭＢが膜厚方向に対して振動し、この振動膜ＭＢの振動により超音波が開口部ＯＰから放射される。圧電体膜ＰＥに印加される電圧は、例えば１０〜３０Ｖであり、周波数は例えば１〜１０ＭＨｚである。
【００４２】
２．超音波装置
図２に、本実施形態の超音波装置２００の第１の構成例を示す。第１の構成例の超音波装置２００は、超音波素子アレイ１００、第１の配線ＣＣＬ、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２、及びスイッチ信号生成回路１１０を含む。超音波素子アレイ１００は、基板ＳＵＢ、第１の超音波素子列〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の超音波素子列ＵＥＣ１〜ＵＥＣｎ、第１〜第ｎの駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬｎ、第１〜第ｍ（ｍは２以上の整数）のコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬｍを含む。図２では、例としてｍ＝８、ｎ＝１２の場合を示すが、これ以外の値であってもよい。なお、本実施形態の超音波装置２００は図２の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００４３】
基板ＳＵＢは、図１に示したように、アレイ状に配置された複数の開口ＣＡＶを有する。
【００４４】
第１〜第ｎの超音波素子列ＵＥＣ１〜ＵＥＣｎは、複数の開口の各開口ごとに、第１の方向Ｄ１に沿って配置される複数の超音波素子ＵＥをそれぞれ有する。具体的には、各超音波素子列ＵＥＣは、複数の超音波素子が第１の方向Ｄ１に沿って配置される第１の超音波素子〜第ｍの超音波素子を有する。
【００４５】
超音波素子ＵＥは、例えば図１（Ａ）、図２（Ｂ）に示した構成とすることができる。なお、以下の説明において、超音波素子ＵＥのアレイ内での位置を特定する場合には、例えば第４行第６列に位置する超音波素子をＵＥ４６と表記する。例えば第６の超音波素子列ＵＥＣ６は、ＵＥ１６、ＵＥ２６、・・・ＵＥ７６、ＵＥ８６の８個の超音波素子を含む。
【００４６】
第１〜第８（広義には第ｍ）のコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８は、超音波素子アレイ１００において第１の方向Ｄ１に交差する第２の方向Ｄ２に沿って配線される。第ｊの超音波素子列ＵＥＣｊを構成する複数の超音波素子がそれぞれ有する第２の電極は、第１〜第ｍのコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬｍのうちのいずれかに接続される。具体的には、例えば図２に示すように、第１〜第８のコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８のうちの第ｉ（ｉは１≦ｉ≦８である整数）のコモン電極線ＣＬｉは、各超音波素子列ＵＥＣの第ｉの超音波素子ＵＥが有する第２の電極に接続される。
【００４７】
第１〜第１２（広義には第ｎ）の駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２は、超音波素子アレイ１００において第１の方向Ｄ１に沿って配線される。第１〜第１２の駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２のうちの第ｊ（ｊは１≦ｊ≦１２である整数）の駆動電極線ＤＬｊは、第ｊの超音波素子列ＵＥＣｊを構成する複数の超音波素子がそれぞれ有する第１の電極に接続される。
【００４８】
具体的には、例えば図２に示す超音波素子ＵＥ１１については、第１の電極が第１の駆動電極線ＤＬ１に接続され、第２の電極が第１のコモン電極線ＣＬ１に接続される。また、例えば図２に示す超音波素子ＵＥ４６については、第１の電極が第６の駆動電極線ＤＬ６に接続され、第２の電極が第４のコモン電極ＣＬ４に接続される。
【００４９】
超音波素子ＵＥの配置は、図２に示すｍ行ｎ列のマトリックス配置に限定されない。例えば奇数番目の超音波素子列にｍ個の超音波素子が配置され、偶数番目の超音波素子列にｍ−１個の超音波素子が配置される、いわゆる千鳥配置であってもよい。
【００５０】
第１の配線ＣＣＬは、第１〜第８のコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８に共通接続され、第１の方向Ｄ１に沿って配線される。なお、以下の説明では、第１の配線ＣＣＬを共通コモン電極線ともよぶ。
【００５１】
第１のスイッチ回路ＳＷ１は、共通コモン電極線（第１の配線）ＣＣＬの一端に接続され、オン状態である場合には、共通コモン電極線ＣＣＬにコモン電圧ＶＣＯＭを供給し、オフ状態である場合には、共通コモン電極線ＣＣＬにコモン電圧ＶＣＯＭを非供給にする。例えば図２では、スイッチ回路ＳＷ１は共通コモン電極線ＣＣＬの一端（ＣＬ１に近い方の端）に接続され、オン状態時に共通コモン電極線ＣＣＬにコモン電圧ＶＣＯＭを供給する。
【００５２】
また第２のスイッチ回路ＳＷ２は、共通コモン電極線ＣＣＬの他端に接続され、オン状態である場合には、共通コモン電極線ＣＣＬにコモン電圧ＶＣＯＭを供給し、オフ状態である場合には、共通コモン電極線ＣＣＬにコモン電圧ＶＣＯＭを非供給にする。例えば図２では、第２のスイッチ回路ＳＷ２は共通コモン電極線ＣＣＬの他端（ＣＬ８に近い方の端）に接続され、オン状態時に共通コモン電極線ＣＣＬにコモン電圧ＶＣＯＭを供給する。
【００５３】
図２に示す構成例では、第１、第２のスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２が超音波装置２００に含まれているが、超音波装置２００と分離して設けてもよい。例えば、後述する図１０の超音波ヘッドユニット２２０、或いは超音波プローブ３００に設けてもよい。
【００５４】
スイッチ信号生成回路１１０は、第１のスイッチ回路ＳＷ１及び第２のスイッチ回路ＳＷ２のオン・オフを制御する。具体的には、スイッチ信号生成回路１１０は、第１の状態では、第１のスイッチ回路ＳＷ１をオン状態にして第２のスイッチ回路ＳＷ２をオフ状態にし、第２の状態では、第１のスイッチ回路ＳＷ１をオフ状態にして第２のスイッチ回路ＳＷ２をオン状態にする。さらに第３の状態では、第１のスイッチ回路ＳＷ１及び第２のスイッチ回路ＳＷ２の両方をオン状態にする。スイッチ信号生成回路１１０は、例えばＣＭＯＳロジック回路などにより実現することができる。
【００５５】
コモン電圧ＶＣＯＭは、一定の直流電圧であって、必ずしも接地電位（グランド電位、０Ｖ）である必要はない。
【００５６】
図２に示す構成例では、スイッチ信号生成回路１１０が超音波装置２００に含まれているが、超音波装置２００と分離して設けてもよい。例えば、後述する図１０の超音波ヘッドユニット２２０、或いは超音波プローブ３００に設けてもよい。
【００５７】
駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２には、図示していない駆動回路により、所定の周波数で電圧が変化する駆動信号がそれぞれ供給される。駆動信号電圧とコモン電圧ＶＣＯＭとの差の電圧が各超音波素子ＵＥに印加され、所定の周波数の超音波が放射される。例えば、図２の超音波素子ＵＥ１１には、駆動電極線ＤＬ１に供給される駆動信号電圧Ｖ（ＤＬ１）とコモン電圧ＶＣＯＭとの差Ｖ（ＤＬ１）−ＶＣＯＭが印加される。同様に、超音波素子ＵＥ４６には、駆動電極線ＤＬ６に供給される駆動信号電圧Ｖ（ＤＬ６）とコモン電圧ＶＣＯＭとの差Ｖ（ＤＬ６）−ＶＣＯＭが印加される。
【００５８】
駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２に供給される１２の駆動信号の位相が一致している場合には、各超音波素子からそれぞれ放射される超音波が合成されて、超音波素子アレイ１００に垂直な方向（アレイ面の法線方向）に放射される超音波が形成される。一方、駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２に供給される１２の駆動信号が互いに位相差をもつ場合には、合成された超音波は位相差に応じてアレイ面の法線方向からずれた方向に放射される。この現象を利用すれば、各駆動信号の位相差を変化させることで超音波の放射方向を変化させることができる。各駆動信号の位相差を制御することで、超音波の放射方向（ビーム方向）を走査することを「位相走査」と呼ぶ。
【００５９】
図３は、位相走査を説明する図である。簡単にするために、図３では４個の超音波素子ＵＥ１〜ＵＥ４について説明する。ＵＥ１〜ＵＥ４は、等間隔ｄで配置されている。そして供給される駆動信号の位相はＵＥ１が最も早く、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４の順に所定の位相差だけ位相が遅くなる。即ち、駆動信号は、ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４の順に所定の時間差を伴って供給される。
【００６０】
図３には、各超音波素子ＵＥ１〜ＵＥ４から放射された超音波の或る時刻における波面Ｗ１〜Ｗ４を示す。各超音波素子から放射された超音波は合成されて、合成された超音波の波面ＷＴを形成する。この波面ＷＴの放線方向ＤＴが合成された超音波の放射方向（ビーム方向）となる。ビーム方向ＤＴとアレイ面の法線方向との成す角度θｓは、
ｓｉｎθｓ＝ｃ×Δｔ／ｄ      （１）
で与えられる。ここでｃは音速、Δｔは駆動信号の時間差、ｄは素子間隔である。
【００６１】
このように位相走査、即ち各超音波素子に供給する駆動信号の位相差（時間差）を変化させることで、ビーム方向を変化させることができる。具体的には、例えば図２に示す構成例では、駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２のそれぞれに供給する駆動信号の位相差（時間差）を変化させることで、ビーム方向を第２の方向Ｄ２に沿って走査（スキャン）させることができる。即ち、第２の方向Ｄ２は位相走査のスキャン方向であり、第１の方向Ｄ１はスライス方向である。
【００６２】
次に、共通コモン電極線ＣＣＬの一端及び他端に接続されるスイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２の効果について説明する。
【００６３】
図４に、共通コモン電極線ＣＣＬ及び超音波素子アレイ１００の等価回路の一例を示す。共通コモン電極線ＣＣＬの一端のノードをＮＡ、他端のノードをＮＢとする。
【００６４】
図４に示すように、共通コモン電極線ＣＣＬは配線抵抗ＲＥ１、ＲＥ２、Ｒ１〜Ｒ７を含む。ＲＥ１は一端のノードＮＡとコモン電極線ＣＬ１の接続ノードとの間の配線抵抗を示し、ＲＥ２は他端のノードＮＢとコモン電極線ＣＬ８との間の配線抵抗を示す。Ｒ１〜Ｒ７はコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８との各接続ノード間の配線抵抗を示す。また、各超音波素子ＵＥは電気的にはキャパシターＣＥとみなすことができる。
【００６５】
供給されるコモン電圧ＶＣＯＭは一定の電圧に保持されているから、直流的にはコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧は同一の電圧ＶＣＯＭに保持されている。しかし駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬ１２に供給される駆動信号は交流成分を含むから、その電圧変動が超音波素子ＵＥのキャパシターＣＥを介してコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧を一時的に変動させる。ノードＮＡ（又はノードＮＢ）からそのコモン電極線との接続ノードまでの配線抵抗値が大きいほど、コモン電極線の電圧変動は大きくなる。
【００６６】
例えば、ＳＷ１がオン状態、ＳＷ２がオフ状態である場合には、ノードＮＡにコモン電圧ＶＣＯＭが供給され、ノードＮＢにはコモン電圧ＶＣＯＭが供給されないから、ＣＬ１の電圧変動よりもＣＬ８の電圧変動の方が大きくなる。具体的には、例えば駆動電極線ＤＬ１の電圧が上昇することで、ＤＬ１に接続されるキャパシターＣＥ（超音波素子ＵＥ）を介してコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧も一時的に上昇するが、その変動量はＣＬ１からＣＬ８に向かって徐々に大きくなる。同様にＤＬ１の電圧が降下する時には、ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧も一時的に降下するが、その変動量はＣＬ１からＣＬ８に向かって徐々に大きくなる。
【００６７】
超音波素子に印加される電圧は、駆動信号電圧とコモン電極線電圧との差であるから、ＤＬ１に接続された８個の超音波素子のうち、ＣＬ１に接続されたＵＥ１１に印加される電圧が最も大きく、ＣＬ８に接続された超音波素子ＵＥ８１に印加される電圧が最も小さくなる。超音波素子ＵＥに印加される電圧が大きいほど、放射される超音波の強度が大きくなるから、ＵＥ１１から放射される超音波強度が最も大きく、ＵＥ８１に向かって超音波強度が徐々に小さくなる。その結果、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対する強度のピーク（ビームのピーク）は中心からＣＬ１側にシフトすることになる。
【００６８】
上記とは反対に、ＳＷ１がオフ状態、ＳＷ２がオン状態である場合には、ノードＮＢにコモン電圧ＶＣＯＭが供給され、ノードＮＡにはコモン電圧ＶＣＯＭが供給されないから、ＵＥ１１から放射される超音波強度が最も小さく、ＵＥ８１に向かって超音波強度が徐々に大きくなる。その結果、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対するビームのピークは中心からＣＬ８側にシフトすることになる。
【００６９】
また、ＳＷ１、ＳＷ２が共にオン状態である場合には、ノードＮＡとノードＮＢの両方にコモン電圧ＶＣＯＭが供給されるから、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧変動量はＣＬ１側とＣＬ８側で対称となるから、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対するビームのピークは中心に位置する。
【００７０】
このように本実施形態の超音波装置２００の第１の構成例（図２）によれば、スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２をオン状態又はオフ状態にすることで、スライス方向Ｄ１に対するビームのピーク位置を中心、或いは中心からＣＬ１側又はＣＬ８側へシフトした位置に設定することができる。こうすることで、超音波ビームのピーク位置をスライス方向に関して可変に設定することができるから、超音波ビームのスライス面を可変に設定することができる。
【００７１】
図５に、本実施形態の超音波装置２００の第２の構成例を示す。第２の構成例の超音波装置２００は、超音波素子アレイ１００、第１の配線ＣＣＬ、スイッチ回路ＳＷ１、抵抗素子ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３、ＲＢ及びスイッチ信号生成回路１１０を含む。図５では、例としてｍ＝８、ｎ＝１２の場合を示すが、これ以外の値であってもよい。なお、本実施形態の超音波装置２００は図５の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００７２】
超音波素子アレイ１００及び第１の配線（共通コモン電極線）ＣＣＬは、第１の構成例（図２）と同じであるから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７３】
第２の構成例では、スイッチ回路ＳＷ１は複数のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を含み、それぞれが異なる抵抗値を有する複数の抵抗素子ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３と直列に接続される。スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をそれぞれオンすることで、抵抗素子ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３を介してコモン電圧ＶＣＯＭが共通コモン電極線ＣＣＬの一端のノードＮＡにそれぞれ供給される。
【００７４】
抵抗素子ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３は、互いに抵抗値が異なり、各抵抗素子の一端はスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３にそれぞれ接続され、他端は共通コモン電極線ＣＣＬの一端のノードＮＡに共通接続される。抵抗素子ＲＢは、一端がコモン電圧ノードＶＣＯＭに、他端が共通コモン電極線ＣＣＬの他端のノードＮＢに接続される。
【００７５】
スイッチ信号生成回路１１０は、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のオン・オフを制御する。図示していないが、スイッチ信号生成回路１１０からスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３へオン・オフ制御のための制御信号が出力される。
【００７６】
例えば各抵抗素子の抵抗値が、ＲＡ１＜ＲＡ２＜ＲＡ３、ＲＢ＝ＲＡ２である場合について、第２の構成例の動作を説明する。
【００７７】
Ｓ２がオンであり、Ｓ１、Ｓ３がオフである場合には、ノードＮＡとノードＮＢには同じ抵抗値の抵抗素子を介してコモン電圧ＶＣＯＭが供給される。従って、上述したようにコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧変動量はＣＬ１側とＣＬ８側で対称となるから、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対するビームのピークは中心に位置する。
【００７８】
Ｓ１がオンであり、Ｓ２、Ｓ３がオフである場合には、ノードＮＢにはノードＮＡよりも高い抵抗値の抵抗素子を介してＶＣＯＭが供給される。従って、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧変動量はＣＬ１からＣＬ８に向かって徐々に大きくなる。その結果、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対する強度のピーク（ビームのピーク）は中心からＣＬ１側にシフトする。
【００７９】
反対に、Ｓ３がオンであり、Ｓ１、Ｓ２がオフである場合には、ノードＮＡにはノードＮＢよりも高い抵抗値の抵抗素子を介してＶＣＯＭが供給される。従って、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧変動量はＣＬ８からＣＬ１に向かって徐々に大きくなる。その結果、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対する強度のピーク（ビームのピーク）は中心からＣＬ８側にシフトする。
【００８０】
このように本実施形態の超音波装置２００の第２の構成例によれば、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をオン・オフすることで、スライス方向Ｄ１に対するビームのピーク位置を中心、或いは中心からＣＬ１側又はＣＬ８側にシフトした位置に設定することができる。
【００８１】
なお、図５の構成例では、第１のスイッチ回路ＳＷ１が複数のスイッチ素子を含むが、第２のスイッチ素子ＳＷ２が複数のスイッチ素子を含む構成にしてもよい。
【００８２】
図６に、本実施形態の超音波装置２００の第３の構成例を示す。第３の構成例の超音波装置２００は、超音波素子アレイ１００、第１の配線ＣＣＬ、スイッチ回路ＳＷ１及びスイッチ信号生成回路１１０を含む。図６では、例としてｍ＝８、ｎ＝１２の場合を示すが、これ以外の値であってもよい。なお、本実施形態の超音波装置２００は図６の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００８３】
超音波素子アレイ１００及び第１の配線（共通コモン電極線）ＣＣＬは、第１の構成例（図２）と同じであるから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８４】
第３の構成例では、スイッチ回路ＳＷ１は複数のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を含み、電圧の異なるコモン電圧ＶＣＯＭ１、ＶＣＯＭ２、ＶＣＯＭ３をそれぞれ供給する。スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をそれぞれオンすることで、コモン電圧ＶＣＯＭ１、ＶＣＯＭ２、ＶＣＯＭ３が共通コモン電極線ＣＣＬの一端のノードＮＡに供給される。
【００８５】
スイッチ信号生成回路１１０は、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のオン・オフを制御する。図示していないが、スイッチ信号生成回路１１０からスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３へオン・オフ制御のための制御信号が出力される。
【００８６】
コモン電圧ＶＣＯＭ１、ＶＣＯＭ２、ＶＣＯＭ３の電圧値が、ＶＣＯＭ１＜ＶＣＯＭ２＜ＶＣＯＭ３である場合について、第３の構成例の動作を説明する。
【００８７】
Ｓ１がオンであり、Ｓ２、Ｓ３がオフである場合には、ノードＮＡにはＶＣＯＭ１が供給され、ノードＮＢにはＶＣＯＭ１より高い電圧ＶＣＯＭ２が供給される。従って、ＣＬ１からＣＬ８に向かって徐々に電圧が高くなる電圧勾配が生じる。超音波素子ＵＥに印加される電圧は駆動信号電圧とコモン電極線電圧との差であるから、ＣＬ８側よりもＣＬ１側の方が超音波素子ＵＥに印加される電圧が大きくなる。その結果、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対する強度のピーク（ビームのピーク）は中心からＣＬ１側にシフトする。
【００８８】
一方、Ｓ３がオンであり、Ｓ１、Ｓ２がオフである場合には、ノードＮＡにはＶＣＯＭ３が供給され、ノードＮＢにはＶＣＯＭ１より低い電圧ＶＣＯＭ２が供給される。従って、ＣＬ１からＣＬ８に向かって徐々に電圧が低くなる電圧勾配が生じて、ＣＬ１側よりもＣＬ８側の方が超音波素子ＵＥに印加される電圧が大きくなる。その結果、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対する強度のピーク（ビームのピーク）は中心からＣＬ８側にシフトする。
【００８９】
またＳ２がオンであり、Ｓ１、Ｓ３がオフである場合には、ノードＮＡとノードＮＢには同じ電圧のコモン電圧ＶＣＯＭ２が供給される。コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧はＣＬ１側とＣＬ８側とで同一であるから、超音波素子ＵＥに印加される電圧もＣＬ１側とＣＬ８側とで同一になる。その結果、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対するビームのピークは中心に位置する。
【００９０】
このように本実施形態の超音波装置２００の第３の構成例によれば、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をオン・オフすることで、スライス方向Ｄ１に対するビームのピーク位置を中心、或いは中心からＣＬ１側又はＣＬ８側にシフトした位置に設定することができる。
【００９１】
なお、図６の構成例では、第１のスイッチ回路ＳＷ１が複数のスイッチ素子を含むが、第２のスイッチ素子ＳＷ２が複数のスイッチ素子を含む構成にしてもよい。
【００９２】
図７に、本実施形態の超音波装置２００の第４の構成例を示す。第４の構成例の超音波装置２００は、超音波素子アレイ１００、第１の配線ＣＣＬ及びコモン電圧供給回路１２０を含む。図７では、例としてｍ＝８、ｎ＝１２の場合を示すが、これ以外の値であってもよい。なお、本実施形態の超音波装置２００は図７の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００９３】
超音波素子アレイ１００及び第１の配線（共通コモン電極線）ＣＣＬは、第１の構成例（図２）と同じであるから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００９４】
第４の構成例では、共通コモン電極線ＣＣＬにコモン電圧ＶＣＯＭを供給するコモン電圧供給回路１２０を含む。コモン電圧供給回路１２０は、共通コモン電極線ＣＣＬの両端（ノードＮＡ及びノードＮＢ）にコモン電圧ＶＣＯＭを供給する、或いは一端にコモン電圧ＶＣＯＭを供給し、他端にコモン電圧ＶＣＯＭを非供給にすることができる。また、コモン電圧供給回路１２０は、共通コモン電極線ＣＣＬの一端（ノードＮＡ）と他端（ノードＮＢ）とにそれぞれ異なる電圧のコモン電圧ＶＣＯＭ１、ＶＣＯＭ２を供給することもできる。
【００９５】
ノードＮＡとノードＮＢに共に同じ電圧のコモン電圧ＶＣＯＭを供給する場合には、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の電圧はＣＬ１側とＣＬ８側とで同一であるから、超音波素子ＵＥに印加される電圧もＣＬ１側とＣＬ８側とで同一になる。その結果、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対するビームのピークは中心に位置する。
【００９６】
ノードＮＡにコモン電圧ＶＣＯＭを供給し、ノードＮＢにはコモン電圧ＶＣＯＭを供給しない場合には、上述した第１の構成例においてＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフに設定する場合と同様になる。従って、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対する強度のピーク（ビームのピーク）は中心からＣＬ１側にシフトする。
【００９７】
一方、ノードＮＢにコモン電圧ＶＣＯＭを供給し、ノードＮＡにはコモン電圧ＶＣＯＭを供給しない場合には、上述した第１の構成例においてＳＷ１をオフ、ＳＷ２をオンに設定する場合と同様になる。従って、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対するビームのピークは中心からＣＬ８側にシフトする。
【００９８】
また、ノードＮＡにＶＣＯＭ１を供給し、ノードＮＢにＶＣＯＭ１より高い電圧ＶＣＯＭ２を供給する場合には、ＣＬ１からＣＬ８に向かって徐々に電圧が高くなる電圧勾配が生じる。その結果、第３の構成例で説明したように、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対する強度のピーク（ビームのピーク）は中心からＣＬ１側にシフトする。
【００９９】
一方、ノードＮＡにＶＣＯＭ１を供給し、ノードＮＢにＶＣＯＭ１より低い電圧ＶＣＯＭ２を供給する場合には、ＣＬ１からＣＬ８に向かって徐々に電圧が低くなる電圧勾配が生じる。その結果、第３の構成例で説明したように、合成された超音波のスライス方向Ｄ１に対する強度のピーク（ビームのピーク）は中心からＣＬ８側にシフトする。
【０１００】
このように本実施形態の超音波装置２００の第４の構成例によれば、スライス方向Ｄ１に対するビームのピーク位置を中心、或いは中心からＣＬ１側又はＣＬ８側にシフトした位置に設定することができる。さらに２つのコモン電圧ＶＣＯＭ１、ＶＣＯＭ２の一方又は両方の電圧を可変に設定することで、ビームのピーク位置を可変に設定することができる。
【０１０１】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）には、列内の超音波素子に印加される電圧のシミュレーション結果を示す。このシミュレーションは、１列に１０個の超音波素子が配置される場合について、駆動周波数３．５ＭＨｚで行った。図８（Ａ）は共通コモン電極線ＣＣＬの両端からコモン電圧ＶＣＯＭを供給する場合、図８（Ｂ）は共通コモン電極線ＣＣＬの一端からコモン電圧ＶＣＯＭを供給し、他端にはコモン電圧ＶＣＯＭを供給しない場合を示す。
【０１０２】
図８（Ａ）から分かるように、共通コモン電極線ＣＣＬの両端からコモン電圧ＶＣＯＭを供給する場合では、超音波素子に印加される電圧は中央の素子を中心として対称になる。
一方、図８（Ｂ）から分かるように、共通コモン電極線ＣＣＬの一端からコモン電圧ＶＣＯＭを供給し、他端にはコモン電圧ＶＣＯＭを供給しない場合では、印加電圧は一端側で最も大きく他端側に向かって減少する。
【０１０３】
図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、１列１０個の超音波素子から放射される超音波（周波数３．５ＭＨｚ）の音圧分布のシミュレーション結果である。図９（Ａ）は共通コモン電極線ＣＣＬの両端からコモン電圧ＶＣＯＭを供給する場合、図９（Ｂ）は共通コモン電極線ＣＣＬの一端からコモン電圧ＶＣＯＭを供給し、他端にはコモン電圧ＶＣＯＭを供給しない場合を示す。
【０１０４】
図９（Ａ）から分かるように、両端からＶＣＯＭを供給する場合では、音圧のピークは列の中央に位置している。一方、図８（Ｂ）から分かるように、一端からＶＣＯＭを供給し、他端にはコモン電圧ＶＣＯＭを供給しない場合では、音圧のピークは列の中央から一端側にシフトしている。
【０１０５】
以上説明したように、本実施形態の超音波装置２００によれば、放射される超音波のビームのピーク位置をスライス方向に関して可変に設定することができる。こうすることで、ビームのスライス面を可変に設定することができるから、例えば超音波診断装置等に用いた場合に、簡素な構成で２次元的なスキャンが可能になる。その結果、超音波エコー画像を効率的に取得することなどが可能になる。
【０１０６】
本実施形態の超音波装置２００によらずに２次元的なスキャンを実現しようとすると、超音波素子アレイの各超音波素子を個別に駆動する必要があるため、素子数の多いアレイでは駆動電極線の配線が困難になる。例えばｍ行ｎ列のアレイの場合にはｍ×ｎ本の駆動電極線が必要であり、アレイ内で素子を迂回しながら配線を引き回すことはレイアウト上の大きな問題となる。これに対して、本実施形態の超音波装置２００では、上述したようにｎ本の駆動電極線でよいから、上記の問題は生じない。
【０１０７】
３．超音波プローブ及び診断装置
図１０に、本実施形態の超音波装置２００を含む超音波プローブ３００及び診断装置（電子機器）４００の基本的な構成例を示す。超音波プローブ３００は、超音波ヘッドユニット２２０、マルチプレクサーＭＵＸ、駆動信号発生器ＨＶ＿Ｐ、制御回路ＣＮＴＬ、送受信切換スイッチＴ／Ｒ＿ＳＷ、アナログフロントエンドＡＦＥを含む。超音波ヘッドユニット２２０は、超音波装置２００及び接続部２１０を含む。
【０１０８】
超音波ヘッドユニット２２０は、接続部２１０を介して脱着可能であり、診断対象に合わせて交換することができる。接続部２１０は、超音波ヘッドユニット２２０と超音波ヘッドユニット２２０本体とを電気的に接続するためのものであって、例えばフレキシブル基板とコネクターなどで構成することができる。
【０１０９】
マルチプレクサーＭＵＸは、駆動信号及び受信信号のチャネル切換を行う。例えば駆動信号発生器ＨＶ＿Ｐ、送受信切換スイッチＴ／Ｒ＿ＳＷ及びアナログフロントエンドＡＦＥが８チャネル分の信号に対応する構成である場合には、マルチプレクサーＭＵＸがこの８チャネル分の信号を超音波素子アレイ１００の駆動電極線ＤＬ１〜ＤＬｎに分配する。
【０１１０】
駆動信号発生器ＨＶ＿Ｐは、制御回路ＣＮＴＬの制御に基づいて、超音波素子ＵＥを駆動するための信号（パルス）を生成する。
【０１１１】
送受信切換スイッチＴ／Ｒ＿ＳＷは、送信時及び受信時の信号の切換を行う。受信時にはマルチプレクサーＭＵＸとアナログフロントエンドＡＦＥとを電気的に接続して、超音波ヘッドユニット２２０からの受信信号をアナログフロントエンドＡＦＥに出力する。送信時には、マルチプレクサーＭＵＸとアナログフロントエンドＡＦＥとを電気的に非接続にして、駆動信号がアナログフロントエンドＡＦＥに入力することを防止する。
【０１１２】
アナログフロントエンドＡＦＥは、受信信号の増幅、ゲイン設定、周波数設定、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）などを行い、検出データ（検出情報）として処理部３２０に出力する。アナログフロントエンドＡＦＥは、例えば低雑音増幅器、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーターなどで構成することができる。
【０１１３】
制御回路ＣＮＴＬは、駆動信号発生器ＨＶ＿Ｐに対して駆動信号の位相、周波数の制御を行い、アナログフロントエンドＡＦＥに対して受信信号の周波数設定の制御を行う。制御回路ＣＮＴＬは、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で実現することができる。
【０１１４】
診断装置４００は、超音波プローブ３００、制御部３１０、処理部３２０、ＵＩ（ユーザーインターフェース）部３３０、表示部３４０を含む。
【０１１５】
制御部３１０は、超音波プローブ３００に対して超音波の送受信制御を行い、処理部３２０に対して検出データの画像処理等の制御を行う。処理部３２０は、アナログフロントエンドＡＦＥからの検出データを受けて、必要な画像処理や表示用画像データの生成などを行う。ＵＩ（ユーザーインターフェース）部３３０は、ユーザーの行う操作（例えばタッチパネル操作など）に基づいて制御部３１０に必要な命令（コマンド）を出力する。表示部３４０は、例えば液晶ディスプレイ等であって、処理部３２０からの表示用画像データを表示する。
【０１１６】
なお、以上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。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又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ることができる。また超音波装置、超音波プローブ、電子機器及び診断装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１００  超音波素子アレイ、１１０  スイッチ信号生成回路、
１２０  コモン電圧供給回路、２００  超音波装置、２１０  接続部、
２２０  超音波ヘッドユニット、３００  超音波プローブ、３１０  制御部、
３２０  処理部、３３０  ＵＩ部、３４０  表示部、
ＵＥ  超音波素子、ＣＬ１〜ＣＬ８  コモン電極線、ＤＬ１〜ＤＬ１２  駆動電極線、
ＣＣＬ  第１の配線（共通コモン電極線）、ＶＣＯＭ  コモン電圧
【図２】
0005948951.tif 000002
【図３】
0005948951.tif 000003
【図４】
0005948951.tif 000004
【図５】
0005948951.tif 000005
【図６】
0005948951.tif 000006
【図７】
0005948951.tif 000007
【図８】
0005948951.tif 000008
【図９】
0005948951.tif 000009
【図１０】
0005948951.tif 000010
【図１】
0005948951.tif 000011