(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｍ（ｍは１以上の整数）個の第１の超音波素子と、
前記第１のダイアフラムよりも面積の小さい第２のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｎ（ｎはｍより大きい整数）個の第２の超音波素子と、を有し、
前記ｍが２以上の整数の場合、前記ｍ個の第１の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｎ個の第２の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｍ個の第１の超音波素子の前記第１のダイアフラムの面積の総和をＡ、前記ｎ個の第２の超音波素子の前記第２のダイアフラムの面積の総和をＢとしたとき、Ｂ／Ａが、０．９以上１．１以下であることを特徴とする超音波トランスデューサー。
【請求項２】
第１のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｍ（ｍは１以上の整数）個の第１の超音波素子と、
前記第１のダイアフラムよりも面積の小さい第２のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｎ（ｎはｍより大きい整数）個の第２の超音波素子と、を有する超音波素子ユニットが周期的に複数配置された超音波トランスデューサーであって、
前記ｍが２以上の整数の場合、前記ｍ個の第１の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｎ個の第２の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｍ個の第１の超音波素子の前記第１のダイアフラムの面積の総和をＡ、前記ｎ個の第２の超音波素子の前記第２のダイアフラムの面積の総和をＢとしたとき、Ｂ／Ａが、０．９以上１．１以下であることを特徴とする超音波トランスデューサー。
【請求項３】
前記ｎは、３以上の整数であり、
前記ｎ個の第２の超音波素子の各々を電気的に直列に接続する配線において、前記ｎ個の第２の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第２の超音波素子の間の各配線の距離は、同一である請求項１または２に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項４】
前記ｍは、３以上の整数であり、
前記ｎは、４以上の整数であり、
前記ｍ個の第１の超音波素子の各々を電気的に直列に接続する配線において、前記ｍ個の第１の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第１の超音波素子の間の各配線の距離は、同一である請求項１ないし３のいずれかに記載の超音波トランスデューサー。
【請求項５】
前記第２のダイアフラムよりも面積の小さい第３のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｋ（ｋはｍより大きい整数）個の第３の超音波素子を有し、
前記ｋ個の第３の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｋ個の第３の超音波素子の前記第３のダイアフラムの面積の総和をＣとしたとき、Ｃ／Ａが、０．９以上１．１以下である請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波トランスデューサー。
【請求項６】
前記ｋは、４以上の整数であり、
前記ｋ個の第３の超音波素子の各々を電気的に直列に接続する配線において、前記ｋ個の第３の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第３の超音波素子の間の各配線の距離は、同一である請求項５に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項７】
前記ｍは、３以上の整数であり、
前記ｎは、４以上の整数であり、
前記ｋは、５以上の整数であり、
前記ｍ個の第１の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第１の超音波素子の間の各配線の距離と、前記ｎ個の第２の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第２の超音波素子の間の配線の距離と、前記ｋ個の第３の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第３の超音波素子の間の配線の距離とがすべて同一である請求項５または６に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の超音波トランスデューサーと、
前記超音波トランスデューサーが収容された筐体とを有することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれかに記載の超音波トランスデューサーと、
前記超音波トランスデューサーが収容された筐体と、
前記超音波トランスデューサーから送信される信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を有する装置本体とを備えることを特徴とする診断装置。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれかに記載の超音波トランスデューサーと、
前記超音波トランスデューサーが収容された筐体と、
前記超音波トランスデューサーから送信される信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を有する装置本体とを備えることを特徴とする電子機器。
【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、超音波プローブ、診断装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の超音波素子を行列状に配置してなる超音波トランスデューサーが知られている。
この超音波トランスデューサーは、複数の開口を有する基板と、その基板上に設けられ、前記各開口を閉塞する支持膜と、その支持膜の前記各開口に対応する部位上に設けられた圧電素子とを備えている。支持膜のうち、平面視で支持膜の開口と一致している部位である開口対応部位により、ダイアフラムが構成される。そして、ダイアフラムとそのダイアフラム上に設けられた圧電素子とで、超音波素子が構成される。
【０００３】
このような超音波トランスデューサーにおいて、ダイアフラムの面積が互いに異なる２種の超音波素子を設け、互いに異なる周波数で駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１において、ダイアフラムの面積の大きい方の複数の超音波素子は、互いに並列に電気的に接続されているものと思われる。同様に、ダイアフラムの面積の小さい方の複数の超音波素子は、互いに並列に電気的に接続されているものと思われる。
【０００４】
前記２種の超音波素子を比べた場合、ダイアフラムの面積の大きい方の超音波素子は、その共振周波数が低いので、低い周波数で駆動され、低い周波数の超音波を発する。また、ダイアフラムの面積の小さい方の超音波素子は、その共振周波数が高いので、高い周波数で駆動され、高い周波数の超音波を発する。
この超音波トランスデューサーを用いた超音波プローブを有する診断装置では、検査対象である生体の深い部位（遠距離）を診断する場合は、高い周波数の超音波は、深い部位まで届かないので、低い周波数の超音波を用いて診断を行う。また、生体の浅い部位（近距離）を診断する場合は、解像度が大きくなるように、高い周波数の超音波を用いて診断を行う。
【０００５】
しかしながら、超音波素子の感度は、ダイアフラムの面積の大きいほど高いので、前記従来の超音波トランスデューサーでは、ダイアフラムの面積の小さい方の超音波素子の感度が、ダイアフラムの面積の大きい方の超音波素子の感度よりも低いという問題がある。そして、その感度の相違により、各超音波素子から出力される信号の大きさが異なり、その信号の大きさを合わせるために、回路構成が煩雑化するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７５４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、２種の超音波素子群の感度の差を低減し、複数の周波数の超音波を送受信でき、かつ回路構成の簡素化を図ることができる超音波トランスデューサー、超音波プローブ、診断装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の超音波トランスデューサーは、第１のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｍ（ｍは１以上の整数）個の第１の超音波素子と、
前記第１のダイアフラムよりも面積の小さい第２のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｎ（ｎはｍより大きい整数）個の第２の超音波素子と、を有し、
前記ｍが２以上の整数の場合、前記ｍ個の第１の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｎ個の第２の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｍ個の第１の超音波素子の前記第１のダイアフラムの面積の総和をＡ、前記ｎ個の第２の超音波素子の前記第２のダイアフラムの面積の総和をＢとしたとき、Ｂ／Ａが、０．９以上１．１以下であることを特徴とする。
これにより、２種の超音波素子群の感度の差を低減し、複数の周波数の超音波を送受信でき、かつ回路構成の簡素化を図ることができる。
【０００９】
本発明の超音波トランスデューサーは、第１のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｍ（ｍは１以上の整数）個の第１の超音波素子と、
前記第１のダイアフラムよりも面積の小さい第２のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｎ（ｎはｍより大きい整数）個の第２の超音波素子と、を有する超音波素子ユニットが周期的に複数配置された超音波トランスデューサーであって、
前記ｍが２以上の整数の場合、前記ｍ個の第１の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｎ個の第２の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｍ個の第１の超音波素子の前記第１のダイアフラムの面積の総和をＡ、前記ｎ個の第２の超音波素子の前記第２のダイアフラムの面積の総和をＢとしたとき、Ｂ／Ａが、０．９以上１．１以下であることを特徴とする。
これにより、２種の超音波素子群の感度の差を低減し、複数の周波数の超音波を送受信でき、かつ回路構成の簡素化を図ることができる。
そして、本発明の超音波トランスデューサーを超音波プローブに適用することができる。
【００１０】
本発明の超音波トランスデューサーでは、前記ｎは、３以上の整数であり、
前記ｎ個の第２の超音波素子の各々を電気的に直列に接続する配線において、前記ｎ個の第２の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第２の超音波素子の間の各配線の距離は、同一であることが好ましい。
これにより、ｎ個の第２の超音波素子において、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第２の超音波素子間における超音波の位相の差を同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
【００１１】
本発明の超音波トランスデューサーでは、前記ｍは、３以上の整数であり、
前記ｎは、４以上の整数であり、
前記ｍ個の第１の超音波素子の各々を電気的に直列に接続する配線において、前記ｍ個の第１の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第１の超音波素子の間の各配線の距離は、同一であることが好ましい。
これにより、ｍ個の第１の超音波素子において、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第１の超音波素子間における超音波の位相の差を同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
【００１２】
本発明の超音波トランスデューサーでは、前記第２のダイアフラムよりも面積の小さい第３のダイアフラムを有し、超音波の送受信を行うｋ（ｋはｍより大きい整数）個の第３の超音波素子を有し、
前記ｋ個の第３の超音波素子は、電気的に直列に接続されており、
前記ｋ個の第３の超音波素子の前記第３のダイアフラムの面積の総和をＣとしたとき、Ｃ／Ａが、０．９以上１．１以下であることが好ましい。
これにより、さらに多様な周波数で超音波を送受信することができる。
【００１３】
本発明の超音波トランスデューサーでは、前記ｋは、４以上の整数であり、
前記ｋ個の第３の超音波素子の各々を電気的に直列に接続する配線において、前記ｋ個の第３の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第３の超音波素子の間の各配線の距離は、同一であることが好ましい。
これにより、ｋ個の第３の超音波素子において、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子間における超音波の位相の差を同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
【００１４】
本発明の超音波トランスデューサーでは、前記ｍは、３以上の整数であり、
前記ｎは、４以上の整数であり、
前記ｋは、５以上の整数であり、
前記ｍ個の第１の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第１の超音波素子の間の各配線の距離と、前記ｎ個の第２の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第２の超音波素子の間の配線の距離と、前記ｋ個の第３の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの前記第３の超音波素子の間の配線の距離とがすべて同一であることが好ましい。
【００１５】
これにより、ｍ個の第１の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの第１の超音波素子間の超音波の位相の差と、ｎ個の第２の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの第２の超音波素子間の超音波の位相の差と、ｋ個の第３の超音波素子の互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子間の超音波の位相の差とを同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
【００１６】
本発明の超音波プローブは、本発明の超音波トランスデューサーと、
前記超音波トランスデューサーが収容された筐体とを有することを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有する超音波プローブを提供することができる。
本発明の診断装置は、本発明の超音波トランスデューサーと、
前記超音波トランスデューサーが収容された筐体と、
前記超音波トランスデューサーから送信される信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を有する装置本体とを備えることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有する診断装置を提供することができる。
【００１７】
本発明の電子機器は、本発明の超音波トランスデューサーと、
前記超音波トランスデューサーが収容された筐体と、
前記超音波トランスデューサーから送信される信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を有する装置本体とを備えることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の超音波プローブの実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す超音波プローブの超音波トランスデューサーを示す平面図である。
【図３】図２に示す超音波トランスデューサーの単位ユニットを示す平面図である。
【図４】図２に示す超音波トランスデューサーの一部を拡大して示す平面図である。
【図５】図４中のＡ−Ａ線での断面図である。
【図６】本発明の診断装置の実施形態を示す斜視図である。
【図７】本発明の診断装置の実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の超音波トランスデューサー、超音波プローブ、診断装置および電子機器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜超音波トランスデューサー、超音波プローブの実施形態＞
図１は、本発明の超音波プローブの実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す超音波プローブの超音波トランスデューサーを示す平面図、図３は、図２に示す超音波トランスデューサーの単位ユニットを示す平面図、図４は、図２に示す超音波トランスデューサーの一部を拡大して示す平面図、図５は、図４中のＡ−Ａ線での断面図である。
【００２０】
なお、以下では、図２〜図５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」として説明を行う。
また、図２および図３では、音響整合部、上部電極、下部電極、上部電極用導線、下部電極用導線の一部等の図示を省略し、超音波トランスデューサーを模式的に示している。また、図２および図３では、単位ユニットの輪郭を破線で示している。また、図４では、音響整合部の図示を省略している。
また、各図に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸を想定する。Ｘ軸方向が方位方向に対応し、Ｙ軸方向がスライス方向に対応している。
【００２１】
図１に示すように、超音波プローブ１０は、筐体２００と、筐体２００に収納（収容）された超音波トランスデューサー１とを有している。超音波トランスデューサー１は、筐体２００の先端部（図１中下側）に設置されている。この場合、超音波トランスデューサー１は、その後述する基板２が直接、または、その基板２を支持する図示しない支持部材により、筐体２００に固定されている。この超音波プローブ１０は、例えば、後述する診断装置１００等、各種の診断装置の超音波プローブとして用いることができる。
【００２２】
また、本実施形態では、超音波トランスデューサー１の表面、すなわち後述する音響整合部６の表面は、外部に露出している。この音響整合部６は、超音波プローブ１０および超音波トランスデューサー１の保護層として機能する。音響整合部６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、シリコーンゴム等、音響インピーダンスが生体とほぼ同等の素材が用いられる。なお、音響整合部６の表面が外部に露出しないように構成してもよい。
【００２３】
また、本実施形態では、超音波プローブ１０は、音響整合部６の表面を検査対象である生体に接触（当接）させて使用する接触型のセンサーである。すなわち、検査の際は、超音波プローブ１０は、その音響整合部６の表面を検査対象である生体に当接させて使用する。この場合、超音波トランスデューサー１の後述する超音波素子から音響整合部６に向かって超音波が送出されると、超音波は、音響整合部６を通過して生体内部に伝搬し、生体内の所定の部位で反射した超音波は、音響整合部６を通過して超音波素子に入力される。
【００２４】
また、超音波プローブ１０は、ケーブル２１０を介して、後述する診断装置１００の装置本体３００（図６、図７参照）と電気的に接続される。
図２〜図５に示すように、超音波トランスデューサー１は、基板２と、基板２上に設けられ、超音波の送受信を行う複数（図示の構成では９個）の単位ユニット（超音波素子ユニット）４と、基板２の単位ユニット４側に設けられ、各単位ユニット４を覆う音響整合部６とを備えている。
【００２５】
基板２の形状は、特に限定されないが、図示の構成では、平面視（基板２の厚み方向から見た平面視）で四角形をなしている。なお、基板２の平面視での他の形状としては、例えば、五角形、六角形等の他の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。
また、基板２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体形成素材が用いられる。これにより、エッチング等により容易に加工することができる。
各単位ユニット４は、基板２上に行列状、すなわち２次元的に周期的に配置されている。換言すれば、Ｘ軸方向に沿って複数（図示の構成では３つ）の単位ユニット４が並設され、かつＹ軸方向に沿って複数（図示の構成では３つ）の単位ユニット４が並設されている。
【００２６】
単位ユニット４は、第１のダイアフラム５１ａを有し、超音波の送受信を行うｍ（ｍは１以上の整数）個（図示の構成では１個）の第１の超音波素子（第１の超音波振動子）８ａを備える第１の超音波素子群３ａと、第１のダイアフラム５１ａよりも面積（平面視での面積）の小さい第２のダイアフラム５１ｂを有し、超音波の送受信を行うｎ（ｎはｍより大きい整数）個（図示の構成では４個）の第２の超音波素子（第２の超音波振動子）８ｂを備える第２の超音波素子群３ｂと、第２のダイアフラム５１ｂよりも面積（平面視での面積）の小さい第３のダイアフラム５１ｃ、５１ｄをそれぞれ有し、超音波の送受信を行うｋ（ｋはｍより大きい整数）個（図示の構成では９個）の第３の超音波素子（第２の超音波振動子）を備える２つの第３の超音波素子群３ｃ、３ｄとを有している。なお、第３の超音波素子群の数は、１つでもよい。
【００２７】
以下、第１の超音波素子群３ａ、第２の超音波素子群３ｂおよび第３の超音波素子群３ｃ、３ｄをそれぞれ「超音波素子群」とも言う。また、第１の超音波素子８ａ、第２の超音波素子８ｂおよび第３の超音波素子８ｃ、８ｄをそれぞれ「超音波素子」とも言う。また、第１のダイアフラム５１ａ、第２のダイアフラム５１ｂおよび第３のダイアフラム５１ｃ、５１ｄをそれぞれ「ダイアフラム」とも言う。
【００２８】
第１の超音波素子群３ａは、左上、第２の超音波素子群３ｂは、右下、第３の超音波素子群３ｃは、右上、第３の超音波素子群３ｄは、左下にそれぞれ配置されている。なお、この配置に限定されないことは、言うまでもない。
ここで、第１の超音波素子８ａ、第２の超音波素子８ｂ、および第３の超音波素子８ｃ、８ｄについて説明するが、これら超音波素子８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、寸法は異なるものの、基本的な構成は同様であるので、以下では、代表的に、第１の超音波素子８ａについて説明する。なお、図４、図５には、第２の超音波素子群３ｂ、第３の超音波素子群３ｃ、３ｄについて、それぞれ、第１の超音波素子群３ａの各部に対応する各部に対し、括弧書きで、末尾を「ａ」から、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」に変更した符号を記載し、その各部を示す。
【００２９】
図４、図５に示すように、第１の超音波素子８ａは、第１のダイアフラム５１ａと、圧電体（圧電素子）７ａとにより構成されており、基板２上に設けられている。
圧電体７ａの形状は、特に限定されないが、図示の構成では、平面視で円形をなしている。なお、圧電体７ａの平面視での他の形状としては、それぞれ、例えば、四角形（正方形、長方形）、五角形、六角形等の多角形、楕円形等が挙げられる。なお、圧電体７ａおよびその配線については後で述べる。
【００３０】
また、基板２の各第１の超音波素子８ａに対応する部位には、それぞれ、その第１の超音波素子８ａのダイアフラム５１ａを形成するための開口２１が形成されている。
開口２１の形状は、特に限定されないが、図示の構成では、平面視で円形をなしている。なお、開口２１の平面視での他の形状としては、それぞれ、例えば、四角形（正方形、長方形）、五角形、六角形等の多角形、楕円形等が挙げられる。
【００３１】
そして、基板２上には、支持膜５が形成されており、各開口２１は支持膜５により閉塞されている。この支持膜５のうち、開口２１を閉塞する部位（領域）、すなわち、平面視で支持膜５の開口２１と一致している部位（重なっている部位）である開口対応部位により、第１のダイアフラム５１ａが構成される。なお、第１のダイアフラム５１ａ上には、圧電体７ａが設けられている。
【００３２】
支持膜５の構成材料としては、特に限定されないが、支持膜５は、例えば、ＳｉＯ２膜とＺｒＯ２層との積層体（２層構造）、ＳｉＯ２膜等により構成される。ここで、ＳｉＯ２層は、基板２がＳｉ基板である場合、基板２の表面を熱酸化処理することで形成することができる。また、ＺｒＯ２層は、ＳｉＯ２層上に、例えばスパッタリング等の手法により形成することができる。ここで、ＺｒＯ２層は、後述する圧電体７ａの圧電膜７２ａとして例えばＰＺＴを用いる場合に、ＰＺＴを構成するＰｂがＳｉＯ２層に拡散することを防止するための層である。また、ＺｒＯ２層は、圧電膜７２ａの歪みに対する撓み効率を向上させる等の効果も有している。
【００３３】
図５に示すように、圧電体７ａは、第１のダイアフラム５１ａ（支持膜５）上に形成された下部電極７１ａと、下部電極７１ａ上に形成された圧電膜７２ａと、圧電膜７２ａ上に形成された上部電極７３ａとを有している。
また、下部電極７１ａには、例えば図４に示すように、支持膜５上でＹ軸方向に沿って延出する下部電極用導線（配線）７１１ａが接続されている。下部電極用導線７１１ａは、支持膜５および基板２に形成された図示しないスルーホールを介してケーブル２１０に電気的に接続されている。これにより、第１の超音波素子８ａ（第１の超音波素子群３ａ）を独立して駆動することができる。なお、同様に、第２の超音波素子群３ｂ、第３の超音波素子群３ｃ、３ｄもそれぞれ独立して駆動することができるようになっている。
【００３４】
また、第２の超音波素子群３ｂでは、下部電極用導線７１１ｂにより、各第２の超音波素子８ｂが電気的に直列に接続されている。この場合、隣り合う２つの第２の超音波素子８ｂの下部電極７１ｂの間に、下部電極用導線７１１ｂが介在し、その下部電極用導線７１１ｂにより、隣り合う２つの第２の超音波素子８ｂの下部電極７１ｂが電気的に接続されている。
【００３５】
同様に、第３の超音波素子群３ｃでは、下部電極用導線７１１ｃにより、各第３の超音波素子８ｃが電気的に直列に接続されている。この場合、隣り合う２つの第３の超音波素子８ｃの下部電極７１ｃの間に、下部電極用導線７１１ｃが介在し、その下部電極用導線７１１ｃにより、隣り合う２つの第３の超音波素子８ｃの下部電極７１ｃが電気的に接続されている。
【００３６】
同様に、第３の超音波素子群３ｄでは、下部電極用導線７１１ｄにより、各第３の超音波素子８ｄが電気的に直列に接続されている。この場合、隣り合う２つの第３の超音波素子８ｄの下部電極７１ｄの間に、下部電極用導線７１１ｄが介在し、その下部電極用導線７１１ｄにより、隣り合う２つの第３の超音波素子８ｄの下部電極７１ｄが電気的に接続されている。
【００３７】
また、上部電極７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄには、例えば図４および図５に示すように、支持膜５上でＸ軸方向に沿って延出する上部電極用導線７３１ａが接続されている。この上部電極用導線７３１ａは、Ｘ軸方向に並ぶ各第１の超音波素子８ａ（第１の超音波素子群３ａ）、各第２の超音波素子群３ｂ、各第３の超音波素子群３ｃ、各第３の超音波素子群３ｄの共通の導線となり、その端部において、例えばＧＮＤに接続されている。これにより、各超音波素子８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの上部電極７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄがアースされることになる。
なお、前記とは逆に、下部電極用導線７１１ａ、７１１ｂ、７１１ｃ、７１１ｄをＧＮＤに接続してもよい。
【００３８】
これらの下部電極７１ａ、上部電極７３ａ、下部電極用導線７１１ａ、上部電極用導線７３１ａの構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、各種の金属材料等を用いることができる。また、下部電極７１ａ、上部電極７３ａ、下部電極用導線７１１ａ、上部電極用導線７３１ａは、それぞれ、単層であってもよく、また、複数の層を積層してなる積層体であってもよい。具体例としては、例えば、下部電極７１ａおよび下部電極用導線７１１ａとして、それぞれ、Ｔｉ／Ｉｒ／Ｐｔ／Ｔｉ積層膜を用い、上部電極７３ａおよび上部電極用導線７３１ａとして、それぞれ、Ｉｒ膜を用いることができる。
【００３９】
圧電膜７２ａは、例えば、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛：lead zirconate titanate）を膜状に成膜することで形成される。なお、本実施形態では、圧電膜７２ａとしてＰＺＴを用いるが、電圧を印加することで、面内方向に収縮（伸縮）することが可能な素材であれば、いかなる素材を用いてもよく、ＰＺＴの他、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）等を用いてもよい。
【００４０】
このような第１の超音波素子８ａでは、例えば、装置本体３００（図６、図７参照）により、ケーブル２１０を介して、下部電極７１ａと上部電極７３ａとの間に電圧を印加することで、圧電膜７２ａが面内方向に伸縮する。このとき、圧電膜７２ａの一方の面は、下部電極７１ａを介して支持膜５に接合され、他方の面には、上部電極７３ａが形成されている。ここで、上部電極７３ａ上には他の層が形成されないため、圧電膜７２ａの支持膜５側が伸縮しにくく、上部電極７３ａ側が伸縮し易くなる。このため、圧電膜７２ａに電圧を印加すると、開口２１側に凸となる撓みが生じ、第１のダイアフラム５１ａを撓ませる。したがって、圧電膜７２ａに交流電圧を印加することで、第１のダイアフラム５１ａが膜厚方向に対して振動し、この第１のダイアフラム５１ａの振動により超音波が送信（発信）される。
【００４１】
この超音波の送信の際は、圧電膜７２ａに第１の超音波素子８ａの共振周波数と等しいか、またはその共振周波数に近く、共振周波数よりも小さい周波数の交流電圧を印加し、第１の超音波素子８ａを共振駆動する。これにより、第１のダイアフラム５１ａが大きく撓み、高出力の超音波を送信することができる。
この場合、第１の超音波素子８ａに印加する交流電圧の周波数は、その第１の超音波素子８ａの共振周波数の０．５倍以上０．９倍以下であることが好ましい。前記交流電圧の周波数が第１の超音波素子８ａの共振周波数の０．５倍よりも小さいと、他の条件によっては、送信する超音波の出力が小さくなり、また、超音波の波形も乱れ易い。また、前記交流電圧の周波数が第１の超音波素子８ａの共振周波数の０．９倍よりも大きいと、他の条件によっては、第１の超音波素子８ａが壊れ易い。
【００４２】
また、第１の超音波素子８ａで超音波を受信する場合、超音波が第１のダイアフラム５１ａに入力されると、第１のダイアフラム５１ａが膜厚方向に振動する。第１超音波素子８ａでは、この第１ダイアフラム５１ａの振動により、圧電膜７２ａの下部電極７１ａ側の面と上部電極７３ａ側の面とで電位差が発生し、上部電極７３ａおよび下部電極７１ａから圧電膜７２ａの変位量に応じた受信信号（検出信号）（電流）が出力される。この信号は、ケーブル２１０を介して装置本体３００（図６、図７参照）に送信され、装置本体３００において、その信号に基づいて所定の信号処理等がなされる。これにより、装置本体３００において、超音波画像（電子画像）が形成され、表示される。
【００４３】
また、このような超音波プローブ１０では、Ｘ軸方向に沿って並設された各単位ユニット４から超音波を発信させるタイミングを遅延させてずらすことで、所望の方向に超音波の平面波を送信することが可能となる。
ここで、第１の超音波素子８ａの第１のダイアフラム５１ａの面積をＳ１、第２の超音波素子８ｂの第２のダイアフラム５１ｂの面積をＳ２、第３の超音波素子８ｃ、８ｄの第３のダイアフラム５１ｃ、５３ｄの面積をＳ３としたとき、前述したようにＳ１＞Ｓ２＞Ｓ３であればよいが、Ｓ２／Ｓ１は、０．２以上０．８以下であることが好ましく、０．３以上０．６以下であることがより好ましい。また、Ｓ３／Ｓ１は、０．１以上０．５以下であることが好ましく、０．２以上０．４以下であることがより好ましい。
【００４４】
また、第１の超音波素子８ａの共振周波数をＦ１、第２の超音波素子８ｂの共振周波数をＦ２、第３の超音波素子８ｃ、８ｄの共振周波数の共振周波数をＦ３としたとき（Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３）、好ましくは、Ｆ３がＦ１とＦ２の最小公倍数となるように、Ｓ１、Ｓ２およびＳ３をそれぞれ設定することが好ましい。
また、第２の超音波素子群３ｂの第２の超音波素子８ｂの数は、第１の超音波素子群３ａの第１の超音波素子８ａの数よりも多い。本実施形態では、第２の超音波素子群３ｂは、３つ以上、具体的には４つの第２の超音波素子８ｂを有している。
【００４５】
また、第３の超音波素子群３ｃ、３ｄの第３の超音波素子８ｃ、３ｄの数は、それぞれ、第２の超音波素子群３ｂの第２の超音波素子８ｂの数よりも多い。本実施形態では、第３の超音波素子群３ｃ、３ｄ、それぞれ、４つ以上、具体的には９つの超音波素子８ｃ、３ｄを有している。
なお、第２の超音波素子群３ｂの第２の超音波素子８ｂの数は、第１の超音波素子群３ａの第１の超音波素子８ａの数よりも多ければ、特に限定されないが、４以上６以下であることが好ましい。
【００４６】
また、第３の超音波素子群３ｃ、３ｄの第３の超音波素子８ｃ、８ｄの数は、それぞれ、第２の超音波素子群３ｂの第２の超音波素子８ｂの数よりも多ければ、特に限定されないが、５以上１０以下であることが好ましい。
また、第１の超音波素子群３ａの第１のダイアフラム５１ａの面積の総和をＡ、第２の超音波素子群３ｂの第２のダイアフラム５１ｂの面積の総和をＢとしたとき、Ｂ／Ａは、０．９以上１．１以下である。超音波素子８ａの感度は、ダイアフラム５１ａの面積に依存するため、これにより、第１の超音波素子群３ａの感度と、第２の超音波素子群３ｂの感度とを略同一にすることができる。このため、前記感度が異なる場合に信号の大きさを合わせるたに必要であった回路を省略することができ、回路構成を簡素化することができる。
【００４７】
なお、Ｂ／Ａは、０．９５以上１．０５以下であることが好ましい。この場合には、第１の超音波素子群３ａのノイズレベルと第２の超音波素子群３ｂのノイズレベルの差が小さいので、断層画像を表示するときにそれぞれの信号を比較できるように微調整する必要がなくなるので回路構成をより簡素化することができる。
また、第３の超音波素子群３ｃ、３ｄの第３のダイアフラム５１ｃ、５１ｄの面積の総和をＣとしたとき、Ｃ／Ａは、０．９以上１．１以下である。これにより、第１の超音波素子群３ａの感度と、第３の超音波素子群３ｃ、３ｄの感度とを略同一にすることができる。このため、前記感度が異なる場合に信号の大きさを合わせるたに必要であった回路を省略することができ、回路構成を簡素化することができる。
【００４８】
なお、Ｃ／Ａは、０．９５以上１．０５以下であることが好ましい。この場合には、第１の超音波素子群３ａのノイズレベルと第３の超音波素子群３ｃのノイズレベルの差が小さいので、断層画像を表示するときにそれぞれの信号を比較できるように微調整する必要がなくなるので回路構成をより簡素化することができる。
また、第２の超音波素子群３ｂの各第２の超音波素子８ｂを電気的に直列に接続する配線である下部電極用導線７１１ｂは、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第２の超音波素子８ｂの間の下部電極用導線７１１ｂの距離Ｌｂの総和が最短になるように設けられていることが好ましい。これにより、下部電極用導線７１１ｂにおける電圧降下を減少させることができる。
【００４９】
本実施形態では、第２の超音波素子群３ｂの各第２の超音波素子８ｂは、下部電極用導線７１１ｂにより、図３に示すように接続されており、前記距離Ｌｂの総和が最短という要件を満足している。
同様に、第３の超音波素子群３ｃの各第３の超音波素子８ｃを電気的に直列に接続する配線である下部電極用導線７１１ｃは、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｃの間の下部電極用導線７１１ｃの距離Ｌｃの総和が最短になるように設けられていることが好ましい。これにより、下部電極用導線７１１ｃにおける電圧降下を減少させることができる。
【００５０】
本実施形態では、第３の超音波素子群３ｃの各第３の超音波素子８ｃは、下部電極用導線７１１ｃにより、図３に示すように、ジグザグ状に接続されており、前記Ｌｃ距離の総和が最短という要件を満足している。
同様に、第３の超音波素子群３ｄの各第３の超音波素子８ｄを電気的に直列に接続する配線である下部電極用導線７１１ｄは、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｄの間の下部電極用導線７１１ｄの距離Ｌｄの総和が最短になるように設けられていることが好ましい。これにより、下部電極用導線７１１ｄにおける電圧降下を減少させることができる。
【００５１】
本実施形態では、第３の超音波素子群３ｄの各第３の超音波素子８ｄは、下部電極用導線７１１ｄにより、図３に示すようにジグザグ状に接続されており、前記距離Ｌｄの総和が最短という要件を満足している。
なお、前記距離Ｌｃ、Ｌｄの総和が最短となる下部電極用導線７１１ｃ、７１１ｄのパターンとしては、前記の他、例えば、渦巻き状等が挙げられる。
【００５２】
また、第２の超音波素子群３ｂの各第２の超音波素子８ｂを電気的に直列に接続する配線である下部電極用導線７１１ｂにおいて、第２の超音波素子群３ｂの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第２の超音波素子８ｂの間の各下部電極用導線７１１ｂの距離Ｌｂは、すべて同一であることが好ましい。これにより、第２の超音波素子群３ｂにおいて、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第２の超音波素子８ｂ間における超音波の位相の差を同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
【００５３】
同様に、第３の超音波素子群３ｃの各第３の超音波素子８ｃを電気的に直列に接続する配線である下部電極用導線７１１ｃにおいて、第３の超音波素子群３ｃの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｃの間の各下部電極用導線７１１ｃの距離Ｌｃは、すべて同一であることが好ましい。これにより、第３の超音波素子群３ｃにおいて、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｃ間における超音波の位相の差を同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
【００５４】
同様に、第３の超音波素子群３ｄの各第３の超音波素子８ｄを電気的に直列に接続する配線である下部電極用導線７１１ｄにおいて、第３の超音波素子群３ｄの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｄの間の各下部電極用導線７１１ｄの距離Ｌｄは、すべて同一であることが好ましい。これにより、第３の超音波素子群３ｄにおいて、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｄ間における超音波の位相の差を同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
【００５５】
また、距離Ｌｃと距離Ｌｄとは、同一であることが好ましい。これにより、第３の超音波素子群３ｃの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｃ間の超音波の位相の差と、第３の超音波素子群３ｄの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｄ間の超音波の位相の差とを同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
【００５６】
また、距離Ｌｂと、距離Ｌｃ、Ｌｄとは、同一であることが好ましい。これにより、第２の超音波素子群３ｂの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第２の超音波素子８ｂ間の超音波の位相の差と、第３の超音波素子群３ｃの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｃ間の超音波の位相の差と、第３の超音波素子群３ｄの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｄ間の超音波の位相の差とを同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
ここで、前述した「距離が同一」には、完全に一致しいている場合のみならず、略同一である場合や、実質的に同一である場合も含まれる。
【００５７】
次に、超音波プローブ１０を後述する診断装置１００に適用した場合の使用例について説明する。
この場合、第３の超音波素子群３ｄは、使用せず、超音波の送信において、第１の超音波素子群３ａと、第２の超音波素子群３ｂと、第３の超音波素子群３ｃとのうちからいずれか１つを選択して使用し、超音波の受信において、第１の超音波素子群３ａと、第２の超音波素子群３ｂと、第３の超音波素子群３ｃとのうちからいずれか１つを選択して使用し、表示モードとして、Ｂ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ：輝度）モードと、ハーモニックモードとのいずれかを用いる場合について説明する。なお、第３の超音波素子群３ｃに替えて、第３の超音波素子群３ｄを使用してもよい。また、第３の超音波素子群３ｃと、第３の超音波素子群３ｄとの両方を使用してもよい。
Ｂモードは、受信した超音波の強度を輝度に変更して（輝度変調を行って）画像表示を行う表示モードである。
【００５８】
また、超音波が生体内を進行する際は、その生体を進行する超音波の速度の違いにより波形が歪み、送信した超音波に対する高調波成分が生じる。ハーモニックモードは、その送信した超音波に対する高調波を受信して、画像表示を行う表示モードである。通常は、ハーモニックモードでは、送信する超音波である基本波の２倍の周波数を有する第２高調波または３倍の周波数を有する第３高調波を受信する。なお、遠距離の部位を診断する場合は、高調波が生成され難いので、ハーモニックモードは、使用しない。このハーモニックモードにおいては、高調波を受信するので、感度を向上させることができ、良好な超音波画像を得る。
【００５９】
また、第１の超音波素子群３ａの共振周波数は、１．００ＭＨｚ、第２の超音波素子群３ｂの共振周波数は、１．５０ＭＨｚ、第３の超音波素子群３ｃ、３ｄの共振周波数は、それぞれ、３．００ＭＨｚとする。
なお、第１の超音波素子群３ａの共振周波数の０．５倍〜０．９倍は、０．５０ＭＨｚ〜０．９０ＭＨｚである。また、第２の超音波素子群３ｂの共振周波数の０．５倍〜０．９倍は、０．７５ＭＨｚ〜１．３５ＭＨｚである。また、第３の超音波素子群３ｃ、３ｄの共振周波数の０．５倍〜０．９倍は、それぞれ、１．５ＭＨｚ〜２．７０ＭＨｚである。
【００６０】
また、下記の説明において、遠距離とは、２００ｍｍより大きく、３００ｍｍ以下であり、中距離とは、５０ｍｍより大きく、２００ｍｍ以下であり、近距離とは、５０ｍｍ以下である。
まず、この超音波プローブ１０では、超音波を送信する超音波素子群と、超音波を受信する超音波素子群との組み合わせを変更することで、多様な周波数で超音波を送受信することができ、多くの周波数の超音波を用いた多様な超音波画像を得ることができる。このため、近距離、中距離、遠距離の部位を診断において、それぞれ、超音波プローブ１０を交換することなく、その超音波プローブ１０を用いて診断を行うことができる。これにより、操作者の手間を軽減することができる。
【００６１】
近距離の部位を診断する際は、例えば、周波数の高い超音波を発生することができる第３の超音波素子群３ｃにより超音波を送信し、その第１の超音波素子群３ｃにより超音波を受信する。これにより、解像度が向上し、良好な近距離の部位の画像を得ることができる。
また、遠距離の部位を診断する際は、例えば、第１の超音波素子群３ａまたは第２の超音波素子群３ｂにより超音波を送信し、第１の超音波素子群３ａ、第２の超音波素子群３ｂまたは第３の超音波素子群３ｃにより超音波を受信する。これにより、良好な遠距離の部位の画像を得ることができる。
また、例えば、ハーモニックモードを使用し、第２の超音波素子群３ｂまたは第３の超音波素子群３ｃにより超音波を受信することにより、良好な中距離、遠距離の部位の画像を得ることができる。
次に、下記表１に基づいて、具体例を説明する。
【００６２】
【表１】
0005928151.tif 000002
【００６３】
前記表１に示すように、構成１は、Ｂモードであり、第１の超音波素子群３ａで超音波を送信し、第１の超音波素子群３ａで超音波を受信する。これは、遠距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、０．６０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、０．６０ＭＨｚである。
構成２は、Ｂモードであり、第１の超音波素子群３ａで超音波を送信し、第１の超音波素子群３ａで超音波を受信する。これは、遠距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、０．７５ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、０．７５ＭＨｚである。
【００６４】
構成３は、Ｂモードであり、第１の超音波素子群３ａで超音波を送信し、第１の超音波素子群３ａで超音波を受信する。これは、中距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、０．９０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、０．９０ＭＨｚである。
構成４は、ハーモニックモードであり、第１の超音波素子群３ａで超音波を送信し、第２の超音波素子群３ｂで超音波を受信する。これは、遠距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、０．６０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、１．２０ＭＨｚである。
【００６５】
構成５は、ハーモニックモードであり、第１の超音波素子群３ａで超音波を送信し、第２の超音波素子群３ｂで超音波を受信する。これは、中距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、０．７５ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、１．５０ＭＨｚである。
構成６は、ハーモニックモードであり、第１の超音波素子群３ａで超音波を送信し、第３の超音波素子群３ｃで超音波を受信する。これは、遠距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、０．６０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、１．８０ＭＨｚである。
【００６６】
構成７は、Ｂモードであり、第２の超音波素子群３ｂで超音波を送信し、第２の超音波素子群３ｂで超音波を受信する。これは、中距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、０．９０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、０．９０ＭＨｚである。
構成８は、Ｂモードであり、第２の超音波素子群３ｂで超音波を送信し、第１の超音波素子群３ａで超音波を受信する。これは、中距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、０．９０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、０．９０ＭＨｚである。
【００６７】
構成９は、Ｂモードであり、第２の超音波素子群３ｂで超音波を送信し、第２の超音波素子群３ｂで超音波を受信する。これは、中距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、１．２０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、１．２０ＭＨｚである。
構成１０は、Ｂモードであり、第２の超音波素子群３ｂで超音波を送信し、第２の超音波素子群３ｂで超音波を受信する。これは、中距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、１．３５ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、１．３５ＭＨｚである。
【００６８】
構成１１は、ハーモニックモードであり、第２の超音波素子群３ｂで超音波を送信し、第３の超音波素子群３ｃで超音波を受信する。これは、遠距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、１．２０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、２．４０ＭＨｚである。
構成１２は、ハーモニックモードであり、第２の超音波素子群３ｂで超音波を送信し、第３の超音波素子群３ｃで超音波を受信する。これは、遠距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、１．３５ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、２．７０ＭＨｚである。
【００６９】
構成１３は、ハーモニックモードであり、第２の超音波素子群３ｂで超音波を送信し、第３の超音波素子群３ｃで超音波を受信する。これは、遠距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、１．００ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、３．００ＭＨｚである。
構成１４は、Ｂモードであり、第３の超音波素子群３ｃで超音波を送信し、第３の超音波素子群３ｃで超音波を受信する。これは、近距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、１．８０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、１．８０ＭＨｚである。
【００７０】
構成１５は、Ｂモードであり、第３の超音波素子群３ｃで超音波を送信し、第３の超音波素子群３ｃで超音波を受信する。これは、近距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、２．４０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、２．４０ＭＨｚである。
構成１６は、Ｂモードであり、第３の超音波素子群３ｃで超音波を送信し、第３の超音波素子群３ｃで超音波を受信する。これは、近距離の部位を診断する場合に用いる。送信する超音波の周波数は、例えば、２．７０ＭＨｚであり、受信する超音波の周波数は、例えば、２．７０ＭＨｚである。
【００７１】
なお、前記では、超音波の送信において、第１の超音波素子群３ａと、第２の超音波素子群３ｂと、第３の超音波素子群３ｃとのうちからいずれか１つを選択して使用し、超音波の受信において、第１の超音波素子群３ａと、第２の超音波素子群３ｂと、第３の超音波素子群３ｃとのうちからいずれか１つを選択して使用する場合について説明したが、これに限らず、超音波の送信において、第１の超音波素子群３ａと、第２の超音波素子群３ｂと、第３の超音波素子群３ｃとのうちからいずれか２つを選択して使用してもよく、また、全部を使用してもよい。また、超音波の受信において、第１の超音波素子群３ａと、第２の超音波素子群３ｂと、第３の超音波素子群３ｃとのうちからいずれか２つを選択して使用してもよく、また、全部を使用してもよい。
【００７２】
＜超音波トランスデューサーの変形例＞
前述した実施形態の超音波トランスデューサー１では、第１の超音波素子群３ａの第１の超音波素子８ａの数は、１つであったが、その数は、２つでもよく、また、３つ以上であってもよい。ここでは、超音波トランスデューサー１の第１の超音波素子群３ａの第１の超音波素子８ａの数が３つ以上の場合について説明する。
【００７３】
まず、第１の超音波素子群３ａの各第１の超音波素子８ａを電気的に直列に接続する配線である下部電極用導線７１１ａは、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第１の超音波素子８ａの間の下部電極用導線７１１ａの距離の総和が最短になるように設けられていることが好ましい。これにより、下部電極用導線７１１ａにおける電圧降下を減少させることができる。
【００７４】
また、第１の超音波素子群３ａの各第１の超音波素子８ａを電気的に直列に接続する配線である下部電極用導線７１１ａにおいて、第１の超音波素子群３ａの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第１の超音波素子８ａの間の各下部電極用導線７１１ａの距離は、すべて同一であることが好ましい。これにより、第１の超音波素子群３ａにおいて、互いに電気的に接続される隣り合う２つの第１の超音波素子８ａ間における超音波の位相の差を同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
【００７５】
また、第１の超音波素子群３ａの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第１の超音波素子８ａの間の各下部電極用導線７１１ａの距離と、距離Ｌｂと、距離Ｌｃと、距離Ｌｄとは、同一であることが好ましい。これにより、第１の超音波素子群３ａの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第２の超音波素子８ａ間の超音波の位相の差と、第２の超音波素子群３ｂの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第２の超音波素子８ｂ間の超音波の位相の差と、第３の超音波素子群３ｃの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｃ間の超音波の位相の差と、第３の超音波素子群３ｄの互いに電気的に接続される隣り合う２つの第３の超音波素子８ｄ間の超音波の位相の差とを同一にすることができ、これによって設計を容易に行うことができる。
以上説明したような超音波プローブ１０や超音波トランスデューサー１は、例えば、診断装置等の各種電子機器に好適に適用することができる。以下、電子機器の実施形態として、代表的に、診断装置の実施形態について説明する。
【００７６】
＜診断装置（電子機器）の実施形態＞
図６は、本発明の診断装置の実施形態を示す斜視図、図７は、本発明の診断装置の実施形態を示すブロック図である。
図６および図７に示すように、診断装置１００は、前述した超音波プローブ１０と、超音波プローブ１０とケーブル２１０を介して電気的に接続される装置本体３００とを備えている。
【００７７】
装置本体３００は、制御部（制御手段）３１０と、駆動信号発生部３２０と、検出信号処理部３３０と、画像信号処理部３４０と、画像表示部（表示手段）３５０とを備えている。なお、検出信号処理部３３０および画像信号処理部３４０により、信号処理部が構成される。
制御部３１０は、例えば、マイクロコンピュータ等で構成され、駆動信号発生部３２０、画像信号処理部３４０等、装置本体３００全体の制御を行う。また、画像表示部３５０は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ等のディスプレイ装置で構成されている。
【００７８】
次に、診断装置１００の動作について説明する。
検査の際は、超音波プローブ１０の音響整合部６の表面を検査対象である生体に当接し、診断装置１００を作動させる。
まず、制御部３１０が駆動信号発生部３２０に送信命令を出力すると、駆動信号発生部３２０は、各超音波素子８に対して、それぞれ、所定のタイミングで、その超音波素子８を駆動する駆動信号を送信する。これにより、各超音波素子８が、それぞれ、所定のタイミングで駆動する。これによって、超音波プローブ１０の超音波トランスデューサー１から超音波が発信される。
【００７９】
発信された超音波は、生体内部に伝搬し、生体内の所定の部位で反射した超音波は、超音波プローブ１０の超音波トランスデューサー１に入力される。
そして、超音波トランスデューサー１からは、入力した超音波に応じた検出信号が出力される。この検出信号は、ケーブル２１０を介して装置本体３００の検出信号処理部３３０に送信され、検出信号処理部３３０において、所定の信号処理が施され、検出信号処理部３３０に含まれている図示しないＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換される。
【００８０】
検出信号処理部３３０から出力されたディジタル信号は、画像信号処理部３４０に入力され、フレームタイミング信号に同期して、画像信号処理部３４０に含まれている図示しない１次記憶部に面データとして順次記憶される。画像信号処理部３４０は、各面データに基づいて、２次元または３次元の画像データを再構成するととともに、画像データに対して、例えば、補間、レスポンス強調処理、階調処理等の画像処理を施す。画像処理が施された画像データは、画像信号処理部３４０に含まれている図示しない２次記憶部に記憶される。
【００８１】
そして、画像処理が施された画像データは、画像信号処理部３４０の２次記憶部から読みだされ、画像表示部３５０に入力される。画像表示部３５０は、画像データに基づいて画像を表示する。医師等の医療従事者は、前記画像表示部３５０に表示された画像を見て、診断等を行う。
以上、本発明の超音波トランスデューサー、超音波プローブ、診断装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【００８２】
なお、前記実施形態では、単位ユニットが２次元的に配置されているが、本発明では、これに限らず、単位ユニットが、例えば、１次元的に配置されていてもよい。
また、前記実施形態では、単位ユニットの数は、複数であるが、本発明では、これに限らず、単位ユニットの数は、単数であってもよい。
また、前記実施形態では、単位ユニットは、ダイアフラムの面積の異なる３種（３つの大きさ）の超音波素子群を有しているが、本発明では、これに限らず、単位ユニットは、例えば、ダイアフラムの面積の異なる２種（２つの大きさ）の超音波素子群を有していてもよく、また、ダイアフラムの面積の異なる４種以上（４つ以上の大きさ）の超音波素子群を有していてもよい。
【００８３】
また、前記実施形態では、第１の超音波素子群の超音波素子の数は、単数であったが、本発明では、これに限らず、第１の超音波素子群の超音波素子の数は、複数であってもよい。この場合は、第１の超音波素子群の各第１の超音波素子は、電気的に直列に接続される。
また、本発明では、超音波トランスデューサー（超音波プローブ）は、検査対象に接触させて使用する接触型のセンサーに限らず、検査対象に非接触で使用する近接センサーのような非接触型のセンサーに適用することもできる。
【符号の説明】
【００８４】
１…超音波トランスデューサー  ２…基板  ２１…開口  ３ａ…第１の超音波素子群  ３ｂ…第２の超音波素子群  ３ｃ、３ｄ…第３の超音波素子群  ４…単位ユニット  ５…支持膜  ５１ａ…第１のダイアフラム  ５１ｂ…第２のダイアフラム  ５１ｃ、５１ｄ…第３のダイアフラム  ６…音響整合部  ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ…圧電体  ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ…下部電極  ７１１ａ、７１１ｂ、７１１ｃ、７１１ｄ…下部電極用導線  ７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ…圧電膜  ７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ…上部電極  ７３１ａ…上部電極用導線  ８ａ…第１の超音波素子  ８ｂ…第２の超音波素子  ８ｃ、８ｄ…第３の超音波素子  １０…超音波プローブ  １００…診断装置  ２００…筐体  ２１０…ケーブル  ３００…装置本体  ３１０…制御部  ３２０…駆動信号発生部  ３３０…検出信号処理部  ３４０…画像信号処理部  ３５０…画像表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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