(57)【要約】【課題】広帯域化と高出力化を両立させた超音波探触子、超音波診断装置および超音波振動子を提供する。【解決手段】互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層１３０を有し、圧電材料層１３０が、そのエレベーション方向における端部を含む端部領域Ｅ１，Ｅ２と、エレベーション方向における中心を含む中心領域Ｃと、に分類されるとき、端部領域Ｅ１，Ｅ２を構成する圧電材料１３０Ｅ（第１圧電材料）は、中心領域Ｃを構成する圧電材料１３０Ｃ（第２圧電材料）とは異なる周波数定数と抗電界を有し、圧電材料１３０Ｅと圧電材料１３０Ｃの厚みは、端部領域Ｅ１，Ｅ２の耐電圧と中央領域Ｃの耐電圧の差を減少させるように決定される。【選択図】図４
2019088605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層を有し、
前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、
前記端部領域を構成する圧電材料である第１圧電材料は、前記中央領域を構成する圧電材料である第２圧電材料とは異なる周波数定数と抗電界を有し、
前記第１圧電材料と前記第２圧電材料の厚みは、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される、
超音波探触子。
【請求項２】
前記第１圧電材料は、前記第２圧電材料より周波数定数が低く、抗電界が小さく、かつ厚みが厚い、
請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記第１方向は、前記超音波振動子のエレベーション方向である、
請求項１または２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記第１圧電材料と前記第２圧電材料がそれぞれ複数種類の圧電材料により構成されている場合に、
前記第１圧電材料は、前記第２圧電材料よりも、周波数定数が低い材料の割合が高い、
請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記端部領域内における前記第１圧電材料の厚みの平均値は、前記中心領域内における前記第２圧電材料の厚みの平均値より大きい、
請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記圧電材料層における超音波の送受信面とは反対側に設けられた音響反射層をさらに有する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記音響反射層は、前記第１方向において、前記圧電材料層の前記端部領域に対応する領域と、前記中心領域に対応する領域とで厚みが異なる、
請求項６に記載の超音波探触子。
【請求項８】
前記圧電材料層における超音波の送受信面側に設けられた音響整合層をさらに有し、
前記音響整合層は、複数の材料が厚さ方向に重ねられて構成される、
請求項１から７のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項９】
前記圧電材料層に最も近い前記音響整合層は、１２Ｍｒａｙｌｓ以上の音響インピーダンスを有する、
請求項８に記載の超音波探触子。
【請求項１０】
互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層を有し、
前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、
前記端部領域を構成する圧電材料である第１圧電材料は、前記中央領域を構成する圧電材料である第２圧電材料とは異なる周波数定数と抗電界を有し、
前記第１圧電材料と前記第２圧電材料のアスペクト比（前記第１方向に沿った長さと前記送受信方向に沿った長さとの比）は、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される、
超音波探触子。
【請求項１１】
互いに異なる圧電特性を有する圧電素子を含む圧電材料層を有し、
前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、
前記端部領域を構成する圧電素子である第１圧電素子は、前記中央領域を構成する圧電素子である第２圧電素子とは異なる周波数定数と抗電界を有し、
前記第１圧電素子と前記第２圧電素子の厚みは、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される、
超音波探触子。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子から被検体に対して超音波送信信号を送信させ、前記被検体からの反射波を受信した前記超音波探触子が生成した超音波受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置本体と、
を有する超音波診断装置。
【請求項１３】
互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層を有し、
前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、
前記端部領域を構成する圧電材料である第１圧電材料は、前記中央領域を構成する圧電材料である第２圧電材料とは異なる周波数定数と抗電界を有し、
前記第１圧電材料と前記第２圧電材料の厚みは、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される、
超音波振動子。
【請求項１４】
互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層を有し、
前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、
前記端部領域を構成する圧電材料である第１圧電材料は、前記中央領域を構成する圧電材料である第２圧電材料とは異なる周波数定数と抗電界を有し、
前記第１圧電材料と前記第２圧電材料のアスペクト比（前記第１方向に沿った長さと前記送受信方向に沿った長さとの比）は、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される、
超音波振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波の送受信を行う超音波探触子、超音波診断装置および超音波振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を被検体内部に照射し、その反射波を受信して解析することにより被検体内部の検査を行う超音波診断装置が普及している。超音波診断装置は、被検体を非破壊、非侵襲で調べることができるので、医療診断や建築構造物内部の検査等、種々の用途に広く用いられている。
【０００３】
超音波診断画像の高画質化のため、超音波を生成するために用いられる超音波振動子に広帯域な音響特性が求められることがある。超音波振動子として圧電素子を用い、振動子の広帯域化を実現するための技術として、例えば特許文献１〜３に開示された技術がある。
【０００４】
特許文献１には、複数の異なる周波数特性を有する複数の圧電体を並列に配置した振動子アレイを有する超音波探触子が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、形状比を変えて複数の周波数定数を有するようにした圧電体素子を並列に並べて構成した複合圧電体が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、配列方向と直行する方向の厚みが、中心領域分では薄く、両端部領域に行くに従って厚くなるように不均一な局面形状を有する圧電素子を有する超音波探触子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−８２３８５号公報
【特許文献２】特開平５−１８３９９５号公報
【特許文献３】特開２００５−１１０１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
超音波振動子の特性として、広帯域化だけではなく高出力化が要望されることがある。高出力化のためには、超音波振動子に高電圧を印加すればよいが、耐電圧（印加できる電圧の最大値）より高い電圧を印加すると超音波振動子が破壊されてしまう。このため、高出力化のためには超音波振動子の耐電圧を高くする必要がある。なお、超音波振動子の耐電圧は圧電材料固有の抗電界（圧電材料の残留分極を打ち消すだけの電界強度）と圧電材料の厚みとによって決定される。
【０００９】
ここで、特許文献１および２に開示された技術のように、複数の圧電材料を用いて超音波振動子を構成した場合、抗電界は材料毎に異なるため、耐電圧にばらつきが生じ、超音波振動子全体で耐電圧を向上させることが難しく、超音波振動子の高出力化が困難である。
【００１０】
また、特許文献３に開示された技術のように、圧電材料の厚みを位置によって変動させた場合、耐電圧は厚みによって変化するため、中心領域と両端部領域とで耐電圧にばらつきが生じ、超音波振動子全体で耐電圧を向上させることが難しく、超音波振動子の高出力化が困難である。
【００１１】
本発明は、広帯域化と高出力化を両立させた超音波探触子、超音波診断装置および超音波振動子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の超音波探触子は、互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層を有し、前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、前記端部領域を構成する圧電材料である第１圧電材料は、前記中央領域を構成する圧電材料である第２圧電材料とは異なる周波数定数と抗電界を有し、前記第１圧電材料と前記第２圧電材料の厚みは、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される。
【００１３】
本発明の超音波探触子は、互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層を有し、前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、前記端部領域を構成する圧電材料である第１圧電材料は、前記中央領域を構成する圧電材料である第２圧電材料とは異なる周波数定数と抗電界を有し、前記第１圧電材料と前記第２圧電材料のアスペクト比（前記第１方向に沿った長さと前記送受信方向に沿った長さとの比）は、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される。
【００１４】
本発明の超音波探触子は、互いに異なる圧電特性を有する圧電素子を含む圧電材料層を有し、前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、前記端部領域を構成する圧電素子である第１圧電素子は、前記中央領域を構成する圧電素子である第２圧電素子とは異なる周波数定数と抗電界を有し、前記第１圧電素子と前記第２圧電素子の厚みは、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される。
【００１５】
本発明の超音波診断装置は、上記の超音波探触子と、前記超音波探触子から被検体に対して超音波送信信号を送信させ、前記被検体からの反射波を受信した前記超音波探触子が生成した超音波受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置本体と、を有する。
【００１６】
本発明の超音波振動子は、互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層を有し、前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、前記端部領域を構成する圧電材料である第１圧電材料は、前記中央領域を構成する圧電材料である第２圧電材料とは異なる周波数定数と抗電界を有し、前記第１圧電材料と前記第２圧電材料の厚みは、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される。
【００１７】
本発明の超音波振動子は、互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層を有し、前記圧電材料層が、超音波の送受信方向に対して垂直な第１方向における端部を含む端部領域と、前記第１方向における中心を含む中心領域と、に分類されるとき、前記端部領域を構成する圧電材料である第１圧電材料は、前記中央領域を構成する圧電材料である第２圧電材料とは異なる周波数定数と抗電界を有し、前記第１圧電材料と前記第２圧電材料のアスペクト比（前記第１方向に沿った長さと前記送受信方向に沿った長さとの比）は、前記端部領域の耐電圧と前記中央領域の耐電圧の差を減少させるように決定される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、広帯域化と高出力化を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】超音波診断装置の全体構成を例示した図
【図２】超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図
【図３】超音波振動子の構成を模式的に示すための図
【図４】圧電材料層の構成について説明するための図
【図５Ａ】凹みに音響反射層が設けられた例を示す図
【図５Ｂ】凹みに音響反射層が設けられた例を示す図
【図６】変形例１における圧電材料層の構成について説明するための図
【図７】変形例２における圧電材料層の構成について説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。
【００２１】
なお、以下において説明および参照される図面は、当業者が本発明を理解するために提供されるものであって、本発明の請求の範囲を限定するためのものではない。
【００２２】
＜超音波診断装置の構成＞
図１は、超音波診断装置２００の全体構成を例示した図である。図１に示すように、超音波診断装置２００は、超音波診断装置本体２１０と、超音波探触子２２０と、ケーブル２３０と、操作部２４０と、表示部２５０と、を有する。
【００２３】
超音波探触子２２０は、図示しない生体等の被検体内に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体内で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。
【００２４】
超音波診断装置本体２１０は、超音波探触子２２０とケーブル２３０を介して接続され、電気信号の駆動信号を超音波探触子２２０に対して送信することによって、超音波探触子２２０に超音波送信信号を送信させる。そして、被検体内からの反射波を受信した超音波探触子２２０が生成した超音波受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。
【００２５】
操作部２４０は、例えばスイッチ、ボタン、キーボード、マウス、タッチパネル等の操作デバイスであり、超音波診断装置２００のユーザである医師や検査技師等の操作を受け付ける。
【００２６】
表示部２５０は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や有機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスであり、超音波診断装置本体２１０が生成した超音波画像を表示したり、超音波診断装置２００の状態に応じた種々の表示画面を表示したりする。
【００２７】
次に、図２を参照して、超音波診断装置２００の機能を実現する構成要素について説明する。図２は、超音波診断装置２００のブロック図である。
【００２８】
超音波診断装置本体２１０は、図２に示すように、操作部２４０に接続されている制御部２１１と、制御部２１１およびケーブル２３０に接続されている送信部２１２および受信部２１３と、受信部２１３および制御部２１１のそれぞれと接続されている画像処理部２１４と、を有する。また、制御部２１１および画像処理部２１４は、それぞれ表示部２５０と接続されている。
【００２９】
制御部２１１は、例えば、マイクロプロセッサや記憶素子、その周辺回路等を備えて構成され、超音波探触子２２０、操作部２４０、送信部２１２、受信部２１３、画像処理部２１４および表示部２５０を、それぞれの機能に応じて制御することによって超音波診断装置２００の全体の制御を行う回路である。
【００３０】
送信部２１２は、例えば、制御部２１１からの信号を超音波探触子２２０に送信する。受信部２１３は、例えば、超音波探触子２２０からの信号を受信して制御部２１１または画像処理部２１４へ出力する。
【００３１】
画像処理部２１４は、例えば、制御部２１１の制御に従い、受信部２１３で受信した信号に基づいて被検体内の内部状態を表す画像（超音波画像）を形成する回路である。例えば、画像処理部２１４は、被検体の超音波画像を生成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）、および、当該ＤＳＰで処理された信号をデジタル信号からアナログ信号へ変換するデジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ回路）等を有している。
【００３２】
例えば、超音波診断装置２００では、制御部２１１が生体等の被検体に対して超音波を送信させる信号（送信信号）を送信部２１２に出力するとともに、被検体内からの反射波に基づいて超音波探触子２２０が生成した電気信号（受信信号）を受信部２１３に受信させる。受信部２１３で受信した受信信号は、画像処理部２１４によって画像信号に処理される。画像信号は、表示部２５０に送られて、画像が表示部２５０に表示される。表示部２５０は、また、操作部２４０から入力された、制御部２１１を介して送られる情報に基づく画像および操作（文字の表示、表示された画像の移動や拡大等）も表示する。
【００３３】
なお、超音波診断装置２００は、医療用の超音波診断装置に適用される。超音波診断装置２００は、この他にも、魚群探知機（ソナー）や非破壊検査用の探傷機等の、超音波による探査結果を画像や数値等で表示する装置に適用され得る。
【００３４】
＜超音波探触子の構成＞
次に、超音波探触子２２０について説明する。超音波探触子２２０は、ケース内部に超音波を生成するための超音波振動子１００を有する。以下では、まず超音波振動子１００について説明する。図３は、超音波振動子１００の構成を模式的に示すための図である。超音波振動子１００は、バッキング層１１０、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１２０、圧電材料層１３０、溝１４０、１４１、充填材１５０、音響整合層１６０、音響レンズ１７０および接着剤層１８０を有する。
【００３５】
バッキング層１１０は、圧電材料層１３０を支持し、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。すなわち、バッキング層１１０は、圧電材料層１３０の被検体に超音波を送受信する面とは反対の面（裏面：図３における下側の面）に装着され、被検体の方向の反対側に発生する超音波を吸収する。
【００３６】
バッキング層１１０の材料の例には、天然ゴム、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、および、これらの材料の少なくともいずれかと酸化タングステンや酸化チタン、フェライト等の粉末との混合物をプレス成形した樹脂系複合材、が含まれる。上記熱可塑性樹脂の例には、塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、ポリエチレングリコール、および、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレングリコール共重合体、が含まれる。中でも樹脂系複合材、その中でも特にゴム系複合材料またはエポキシ樹脂系複合材が好ましい。また、バッキング層１１０の形状は、圧電材料層１３０の平面形状や超音波振動子１００、これを含む超音波探触子等の形状に応じて、適宜に決めることができる。
【００３７】
ＦＰＣ１２０は、例えば、圧電材料層１３０が有する一対の電極（図示せず）と接続される、圧電材料層１３０に対応したパターンの配線を有するプリント基板である。例えば、ＦＰＣ１２０は、一方の電極となる信号引き出し配線と、図示しない他方の電極に接続されるグランド引き出し配線とを有する。ＦＰＣ１２０は、上記の適当なパターンを有していれば、市販品であってもよい。
【００３８】
上記電極の材料の例には、金、白金、銀、パラジウム、銅、アルミニウム、ニッケル、スズ、および、これらの金属元素を含む合金、が含まれる。例えば、電極は、まず、チタンやクロム等の下地金属をスパッタ法により０．００２〜１．０μｍの厚さに形成し、次いで、上記材料を、さらには必要に応じて絶縁材料を部分的に、スパッタ法、蒸着法その他の適当な方法で０．０２〜１０μｍの厚さに形成することによって作製される。電極は、微粉末の金属粉末と低融点ガラスを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法によって当該導電ペーストの層を形成することによって作製することも可能である。
【００３９】
ＦＰＣ１２０は、各圧電素子（後述）の信号性を絶縁するため、絶縁層を有している。絶縁層は、ポリイミド等の絶縁性の高い材料を使用する。それらを接着する材料として、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等が使用される。
【００４０】
なお、バッキング層１１０とＦＰＣ１２０とは、絶縁性の接着剤等で接着され得る。
【００４１】
圧電材料層１３０は、圧電材料で構成される層であって、図示しない一対の電極を有する。圧電材料層１３０は、超音波診断装置本体２１０からの駆動電圧（送信信号）が電極を介して印加されたときに振動して超音波を発生させる。また、圧電材料層１３０は、被検体内で反射した超音波を受信して電圧（受信信号）に変換する。圧電材料層１３０が発生した超音波は、圧電材料層１３０の音響整合層１６０側の面（表面：図３における上側の面）から照射される。
【００４２】
圧電材料の例には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、圧電セラミック、チタン酸亜鉛酸ニオブ酸鉛（ＰＺＮＴ）、および、マグネシウム酸ニオブ酸チタン酸（ＰＭＮＴ）、が含まれ、これらの単結晶が好適である。圧電セラミックの例には、リラクサ系セラミック、ニオブ酸鉛系セラミック、およびチタン酸鉛系セラミックが含まれる。圧電材料層１３０の厚さは、例えば０．０５〜０．４ｍｍである。
【００４３】
溝１４０は、圧電材料層１３０の表面からバッキング層１１０に至る深さを有し、溝１４１は、圧電材料層１３０の表面から圧電材料層１３０内に至る深さを有している。溝１４０が圧電材料層１３０を区画することで圧電素子の主素子が構成される。換言すれば、隣接する２つの溝１４０によって区画された圧電材料層１３０が圧電素子（主素子）である。また、溝１４１が１つの主素子を区画することで、１主素子中に並列する複数の副素子が構成される。
【００４４】
溝１４０，１４１は、いずれも、例えばダイシングソーによる溝切り加工によって形成されており、その幅は、例えば１５〜３０μｍである。なお、上記主素子におけるピッチ（溝１４０の中心間距離）は、例えば０．１５〜０．３０ｍｍであり、上記副素子におけるピッチ（隣り合う溝（溝１４１または溝１４０）の中心間距離）は、例えば０．０５〜０．１５ｍｍである。
【００４５】
充填材１５０は、溝１４０および１４１に充填されている。また、充填材１５０は、圧電材料層１３０と音響整合層１６０との間にも介在しているが、図３ではその存在を強調しており、圧電材料層１３０と音響整合層１６０との間では、実際は両者を接着するための接着剤として機能する程度の厚さで存在している。
【００４６】
充填材１５０は例えば高分子材であって、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン、ポリウレタン、天然ゴムおよびこれらの混合物等である。上記エポキシ樹脂は、例えば、エポキシ樹脂のプレポリマーと、当該プレポリマー間に架橋ネットワークを形成するための硬化剤とを含有するプレポリマー組成物の硬化物として構成される。
【００４７】
このように圧電材料層１３０は、圧電材料と溝１４０，１４１に充填された充填材１５０とによって、複合圧電層として形成されている。すなわち、圧電材料層１３０は、被検体へ超音波を放射する方向に対して垂直方向に、圧電材料と高分子材とが交互に配置されて一体化されたものである。このため、圧電材料と概ね同等の電気機械結合係数を有する一方で、音響インピーダンスを圧電材料のみで構成する場合と比較して下げることができる。これにより、圧電材料層１３０と後述する音響整合層１６０との音響インピーダンス差を小さくすることができ、圧電材料層１３０の共振周波数特性を、広い周波数帯域とすることができる。
【００４８】
音響整合層１６０は、圧電材料層１３０と後述の音響レンズ１７０との音響特性を整合させるための層である。音響整合層１６０は、圧電材料層１３０と後述する音響レンズ１７０との概ね中間の音響インピーダンスを有し、圧電材料層１３０の被検体側（表面側）に、例えば、上記一対の電極の一方を介して配置される。
【００４９】
音響整合層１６０は、単層でも積層でもよいが、音響特性の調整の観点から、音響インピーダンスが異なる複数の層の積層体であることが好ましく、例えば２層以上、より好ましくは４層以上である。音響整合層１６０が積層である場合、圧電材料層１３０に最も近い層の音響インピーダンスが例えば１２Ｍｒａｙｌｓ以上であることが好ましい。また、音響整合層１６０の厚さは、λ／４であることが好ましい。λは、超音波の波長である。音響整合層１６０は、例えば、種々の材料で構成することが可能である。
【００５０】
好適には、音響整合層１６０の音響インピーダンスは、音響レンズに向けて音響レンズのＺａに、段階的または連続的により近づくように設定される。音響整合層１６０の音響インピーダンスは、例えば、音響整合層１６０を構成する材料の添加剤の種類および含有量によって調整することが可能である。
【００５１】
音響整合層１６０の材料の例には、アルミニウム、アルミニウム合金（例えばＡｌ−Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイトおよび樹脂が含まれる。当該樹脂の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン６やナイロン６６等のナイロン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂およびウレタン樹脂が含まれる。上記添加剤の例には、酸化亜鉛、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン、ガラス繊維およびシリコーン粒子が含まれる。
【００５２】
さらに好適には、音響整合層１６０の音響インピーダンスを調整する観点から、例えば、音響整合層１６０の表面部は、エポキシ樹脂で構成されているとともにシリコーン粒子を含有する。後述するように、音響レンズ１７０の材料であるシリコーンを音響整合層１６０の基材中に分散して存在させると、音響整合層１６０の音響インピーダンスを音響レンズ１７０の音響インピーダンスに近づけることが可能である。なお、音響整合層１６０の各層は、例えば、エポキシ系接着剤等で接着されている。
【００５３】
音響レンズ１７０は、例えば、被検体と音響整合層１６０との中間の音響インピーダンスを有する軟質の高分子材料により構成される。当該高分子材料の例には、シリコーン系ゴム、ブタジエン系ゴム、ポリウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、および、エチレンとプロピレンとを共重合させてなるエチレン−プロピレン共重合体ゴム、が含まれる。中でも、上記高分子材料は、シリコーン系ゴムおよびブタジエン系ゴムからなることが好ましい。
【００５４】
音響レンズ１７０を構成するシリコーン系ゴムの例には、シリコーンゴムおよびフッ素シリコーンゴムが含まれ、音響レンズ１７０の特性の観点から、特にシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとは、Ｓｉ−Ｏ結合により構成される分子骨格を有し、そのＳｉ原子に複数の有機基が主結合したオルガノポリシロキサンであり、通常は、その主成分はメチルポリシロキサンで、その全体の有機基のうち９０％以上がメチル基である。シリコーンゴムは、その構成要素としてのメチルポリシロキサンのメチル基の少なくとも一部が、水素原子、フェニル基、ビニル基またはアリル基に置き換わっていてもよい。
【００５５】
音響レンズ１７０を構成するシリコーンゴムは、例えば、高重合度のオルガノポリシロキサンに過酸化ベンゾイル等の硬化剤（加硫剤）を混練し、加熱加硫し硬化させることにより得ることができる。音響レンズ１７０における音速の調整や密度の調整等の目的に応じ、シリカやナイロン粉末等の有機または無機の充填材や、硫黄や酸化亜鉛等の加硫助剤等がさらに添加されてもよい。
【００５６】
接着剤層１８０は、シリコーン系接着剤の層である。前述したように、音響レンズ１７０は、シリコーン系ゴムを含む。このため、当該シリコーン系接着剤によって接着剤層１８０を構成することが、音響整合層１６０と音響レンズ１７０との接着性を高める観点から好適である。
【００５７】
シリコーン系接着剤とは、シリコーンを基材に含む硬化性の化合物または組成物である。シリコーン系接着剤は、音響整合層１６０および音響レンズ１７０の両方に対する親和性を高めるための添加剤や、音響整合層１６０と音響レンズ１７０との両者の音響特性を整合させるための添加剤等の種々の添加剤をさらに含有していてもよい。
【００５８】
シリコーン系接着剤は、室温で硬化する液状ゴム（ＲＴＶゴム）でもよいし、加熱によって硬化させる液状ゴムであってもよい。また、上記シリコーン系接着剤は、一液型であってもよいし、二液型であってもよい。シリコーン系接着剤の例には、ＫＥ−４４１、ＫＥ−４４５、ＫＥ−４７１Ｗ、ＫＥ−１６００、ＫＥ−１６０４、ＫＥ−１８８４、ＫＥ−１８８５、ＫＥ−１８８６、ＫＥ−４８９５、ＫＥ−４８９６、ＫＥ−４８９７およびＫＥ−４８９８（いずれも信越化学工業株式会社製）や、ＴＮ３００５、ＴＮ３３０５、ＴＮ３７０５、ＴＳＥ３９７６−Ｂ、ＥＣＳ０６００およびＥＣＳ０６０１（いずれもモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）等が含まれる。
【００５９】
なお、図３では図示を省略したが、圧電材料層１３０の裏面（図３における圧電材料層１３０の下側）には、後述する音響反射層３００（図５Ａおよび図５Ｂ参照）を設置してもよい。音響反射層３００は、圧電材料層１３０で発生した超音波を反射する反射層である。音響反射層３００の一方の面は圧電材料層１３０の裏面と接合され、他方の面はＦＰＣ１２０を介してバッキング層１１０と接合される。
【００６０】
音響反射層３００は、被検体方向と反対方向に圧電材料層１３０から照射される超音波を、被検体方向へ反射させ、被検体に入射する超音波のパワーを増加させる。このため、音響反射層３００の例は、タングステンやタンタル等、圧電材料層１３０より大きな音響インピーダンスを有する材料である。
【００６１】
＜圧電材料層の構成＞
次に、圧電材料層１３０の構成について詳細に説明する。図４は、圧電材料層１３０の構成について説明するための図である。
【００６２】
図４は、エレベーション方向に沿った圧電材料層１３０の断面図である。なお、エレベーション方向とは、超音波振動子１００の走査断面に対して垂直な方向である。
【００６３】
以下の説明において、圧電材料層１３０は、エレベーション方向における両端部を含む領域である端部領域Ｅ１，Ｅ２と、中心を含む領域である中心領域Ｃと、の２つの領域に分類されるとする。図４に示すように、本実施の形態では、各領域は複数の圧電材料を分割する複数の高分子材等の充填材１５０によって構成されている。詳細は後述するが、端部領域Ｅ１，Ｅ２を構成する圧電材料と中心領域Ｃを構成する圧電材料とは異なる材料であり、以下の説明では、端部領域Ｅ１，Ｅ２を構成する圧電材料を圧電材料１３０Ｅ、中心領域Ｃを構成する圧電材料を圧電材料１３０Ｃと記載する。なお、エレベーション方向は本発明の第１方向の一例である。但し、第１方向はエレベーション方向ではなく、アジマス方向（走査方向）でもよい。
【００６４】
なお、「端部領域Ｅ１，Ｅ２」がそれぞれ具体的に圧電材料層１３０の両端からどこまでの範囲を含む領域であるか、については本発明では特に限定しない。同様に、「中心領域Ｃ」が具体的に圧電材料層１３０の中心からどこまでの範囲を含む領域であるか、についても本発明では特に限定しない。例えば、端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとは、それぞれ１主素子（溝１４０に充填された充填材１５０で区画された圧電材料層１３０の区画分）により構成されてもよいし、端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとが１主素子内に含まれてもよい。また、端部領域Ｅ１，Ｅ２および中心領域Ｃのエレベーション方向に沿った長さ（幅）は、端部領域Ｅ１，Ｅ２および中心領域Ｃを構成する圧電材料が有する特性（例えば、周波数定数）や超音波診断装置２００（図１参照）の使用目的、対象の被検体、診断の種類（低深度または高深度等）等に基づいて予め設定されればよい。
【００６５】
圧電材料層１３０は、端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとで異なる圧電材料を用いて構成される。なお、圧電材料１３０Ｅは本発明の第１圧電材料に、圧電材料１３０Ｃは本発明の第２圧電材料に、それぞれ対応する。
【００６６】
また、端部領域Ｅ１，Ｅ２を構成する圧電材料１３０Ｅと、中心領域Ｃを構成する圧電材料１３０Ｃとは、それぞれ異なる厚みを有するように形成される。その理由は、以下の通りである。
【００６７】
端部領域Ｅ１，Ｅ２に比較的低周波数の超音波の送受信に適した（比較的周波数定数が低い）圧電材料１３０Ｅを、中心領域Ｃに比較的高周波数の超音波の送受信に適した（比較的周波数定数が高い）圧電材料１３０Ｃを、それぞれ用いることで、以下のような効果が得られる。すなわち、このような構成により、端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとに周波数特性が異なる材料が配置されることになるため、超音波振動子１００の広帯域化を図ることができる。
【００６８】
ところで、圧電素子（圧電材料層１３０が溝１４０，１４１に充填された充填材１５０で区画されて構成された素子）を高出力とするためには、圧電素子に印加する電圧をできるだけ高くすればよいが、圧電素子に対して耐電圧を超える電圧を印加すると、分極方向が変わり分極が打ち消され、圧電素子の性能が低下してしまう。このため、圧電素子を高出力とするためには、耐電圧を高くする必要がある。
【００６９】
ここで、低周波の送受信に適した圧電材料は、高周波の送受信に適した圧電材料より小さい抗電界を有する場合がある。抗電界とは、圧電材料の残留分極を打ち消すだけの電界強度を意味しており、材料固有の値である。耐電圧は抗電界に圧電材料の厚さを乗算して求められるため、比較的低周波の送受信に適した圧電材料１３０Ｅを用いた端部領域Ｅ１，Ｅ２の耐電圧をできるだけ高くするためには、圧電材料１３０Ｅの厚みをできるだけ厚くすればよい。このため、圧電材料層１３０は、端部領域Ｅ１，Ｅ２の圧電材料１３０Ｅの厚みｔＥが中心領域Ｃの圧電材料１３０Ｃの厚みｔＣよりも厚くなるように形成されている。なお、本実施の形態では、対称性のため、端部領域Ｅ１における圧電材料１３０Ｅの厚みと端部領域Ｅ２における圧電材料１３０Ｅの厚みは同一であるとしたが、本発明はこれに限定されず、端部領域Ｅ１における圧電材料１３０と端部領域Ｅ２における圧電材料１３０とは適宜異なる材料、異なる厚みで構成されてもよい。
【００７０】
本実施の形態では、このように、圧電材料１３０Ｅの厚みｔＥを圧電材料１３０Ｃの厚みｔＣよりも厚くすることにより、抗電界が比較的低い圧電材料１３０Ｅを用いた端部領域Ｅ１，Ｅ２の耐電圧が高くなり、抗電界が比較的高い圧電材料１３０Ｃを用いた中心領域Ｃの耐電圧の値に近づく。これにより、超音波振動子１００の出力を比較的高出力とすることができる。
【００７１】
ただし、端部領域Ｅ１，Ｅ２における圧電材料１３０Ｅの厚みｔＥを厚くしすぎると、以下のような問題が生じる。すなわち、圧電材料が有する共振周波数は、圧電材料の厚みに反比例する（（共振周波数）＝（材料固有の周波数定数）／（厚み））ため、圧電材料１３０Ｅの厚みｔＥを厚くしすぎると、端部領域Ｅ１，Ｅ２における共振周波数の値が小さくなり、中心領域Ｃにおける共振周波数とのずれが大きくなり過ぎてしまうという問題である。
【００７２】
圧電素子の好ましい共振周波数は、超音波診断装置２００（図１参照）の使用目的、対象の被検体、診断の種類（低深度または高深度等）等に基づいて決まる所定の範囲内に収まるように設定される。このため、圧電材料１３０Ｅの厚みｔＥは、共振周波数が上記所定の範囲を逸脱しない範囲内で耐電圧ができるだけ高くなるように設定されることで、このような問題を回避することができるとともに、圧電材料層１３０全体の耐電圧をできるだけ高くする（元々耐電圧が比較的高い中心領域の値に比較的低い端部領域の耐電圧を近づける）ことで高出力を得ることができるようになる。換言すれば、本実施の形態では、端部領域Ｅ１，Ｅ２における圧電材料１３０Ｅの厚みｔＥと、中心領域Ｃにおける圧電材料１３０Ｃの厚みｔＣとを、端部領域Ｅ１，Ｅ２に求められる共振周波数と中心領域Ｃに求められる共振周波数とに基づいて、適宜重み付けを行って決定することで、超音波振動子１００の広帯域化と高出力化とを両立させることができる。
【００７３】
ところで、上記した構成により、図４に示すように中心領域Ｃの裏面側（図４の下側）に凹みＤが生じる。図３に示すように、圧電材料層１３０の下部にはＦＰＣ１２０およびバッキング層１１０が設けられるが、圧電材料層１３０の凹みＤはこれらのＦＰＣ１２０およびバッキング層１１０によって充填される。あるいは、圧電材料層１３０の凹みＤには、上記した音響反射層３００が設けられてもよい。図５Ａおよび図５Ｂは、凹みＤに音響反射層３００が設けられた例を示す図である。図５Ａに示すように、音響反射層３００は、圧電材料層１３０の中心領域Ｃと端部領域Ｅ１，Ｅ２の両方の裏面側に設けられてもよいし、図５Ｂに示すように、中心領域Ｃの裏面側にのみ設けられてもよい。図４における音響反射層３００のさらに下側には、上記したようにバッキング層１１０が設けられる（図４では図示を省略）。このように圧電材料層１３０の端部領域Ｅ１，Ｅ２および中心領域Ｃに対応して音響反射層３００の厚さを変化させることにより、超音波振動子１００の広帯域化と高出力化を両立させることができる。
【００７４】
図５Ａおよび図５Ｂでは１層のみの音響反射層３００を設けた例について示したが、音響反射層３００は、複数の異なる材料（それぞれ異なる音響インピーダンスを有する）を用いて形成されてもよい。
【００７５】
＜実施例＞
以下では、上記説明した圧電材料層１３０の実施例について説明する。表１は、以下説明する実施例１〜３および比較例１〜３の詳細を記載した表である。
【００７６】
【表１】
2019088605.tif 000003
【００７７】
［実施例１］
実施例１では、圧電材料層１３０のエレベーション方向における中心領域に株式会社富士セラミックス製のＣ−６を用い、両端部領域にＪＦＥミネラル株式会社製のＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）を用いた。中心領域の周波数定数Ｎ３３（縦振動モードにおける周波数定数）は１３４５［Ｈｚ・ｍ］であり、端部領域の周波数定数Ｎ３３は７６３［Ｈｚ・ｍ］であった。これにより、中心領域より端部領域の方が低周波の送受信に適した材料となっている。また、中心領域の抗電界Ｅｃは１．０５［ｋＶ／ｍｍ］であり、端部領域の抗電界Ｅｃは０．２７［ｋＶ／ｍｍ］であった。すなわち、比較的低周波の送受信に適した材料であるＰＭＮ−ＰＴの抗電界は、比較的高周波の送受信に適した材料であるＣ−６の抗電界より小さかった。
【００７８】
実施例１では、中心領域の厚みを１２０［μｍ］、端部領域の厚みを中心領域より厚い１４０［μｍ］とした。これにより、中心領域において、共振周波数は１１．２［ＭＨｚ］、耐電圧は１２６［Ｖ］となった。一方、端部領域において、共振周波数は５．５［ＭＨｚ］、耐電圧は３８［Ｖ］となった。
【００７９】
［実施例２］
実施例２では、圧電材料層１３０のエレベーション方向における中心領域に株式会社富士セラミックス製のＣ−６を用い、両端部領域に株式会社富士セラミックス製のＣ−８４を用いた。中心領域の周波数定数Ｎ３３は１３４５［Ｈｚ・ｍ］であり、端部領域の周波数定数Ｎ３３は１２８８［Ｈｚ・ｍ］であった。これにより、中心領域より端部領域の方が低周波の送受信に適した材料となっている。また、中心領域の抗電界Ｅｃは１．０５［ｋＶ／ｍｍ］であり、端部領域の抗電界Ｅｃは０．９１［ｋＶ／ｍｍ］であった。すなわち、比較的低周波の送受信に適した材料であるＣ−８４の抗電界は、比較的高周波の送受信に適した材料であるＣ−６の抗電界より小さかった。
【００８０】
実施例２では、実施例１と同様に、中心領域の厚みを１２０［μｍ］、端部領域の厚みを中心領域より厚い１４０［μｍ］とした。これにより、中心領域において、共振周波数は１１．２［ＭＨｚ］、耐電圧は１２６［Ｖ］となった。一方、端部領域において、共振周波数は９．２［ＭＨｚ］、耐電圧は１２７［Ｖ］となった。
【００８１】
［実施例３］
実施例３では、圧電材料層１３０のエレベーション方向における中心領域に株式会社富士セラミックス製のＣ−８４を用い、両端部領域にＪＦＥミネラル株式会社製のＰＭＴ−ＰＴを用いた。これにより、中心領域の周波数定数Ｎ３３は１２８８［Ｈｚ・ｍ］であり、端部領域の周波数定数Ｎ３３は７６３［Ｈｚ・ｍ］であった。これにより、中心領域より端部領域の方が低周波の送受信に適した材料となっている。また、中心領域の抗電界Ｅｃは０．９１［ｋＶ／ｍｍ］であり、端部領域の抗電界Ｅｃは０．２７［ｋＶ／ｍｍ］であった。すなわち、比較的低周波の送受信に適した材料であるＰＭＮ−ＰＴの抗電界は、比較的高周波の送受信に適した材料であるＣ−８４の抗電界より小さかった。
【００８２】
実施例３では、中心領域の厚みを２００［μｍ］、端部領域の厚みを中心領域より厚い４００［μｍ］とした。これにより、中心領域において、共振周波数は６．４［ＭＨｚ］、耐電圧は１８２［Ｖ］となった。一方、端部領域において、共振周波数は１．９［ＭＨｚ］、耐電圧は１０８［Ｖ］となった。
【００８３】
［比較例１］
比較例１は、中心領域と端部領域とで厚みを均一（１２０μｍ）とした点を除いて実施例１と同じ条件である。これにより、比較例１では、端部領域において、共振周波数は６．４［ＭＨｚ］、耐電圧は３２［Ｖ］であった。中心領域における共振周波数と耐電圧の値は実施例１と同一である。
【００８４】
［比較例２］
比較例２は、中心領域と端部領域とで厚みを均一（１２０μｍ）とした点を除いて実施例２と同じ条件である。これにより、比較例２では、端部領域において、共振周波数は１０．７［ＭＨｚ］、耐電圧は１０９［Ｖ］であった。中心領域における共振周波数と耐電圧の値は実施例２と同一である。
【００８５】
［比較例３］
比較例３は、中心領域と端部領域とで厚みを均一（２００μｍ）とした点を除いて実施例３と同じ条件である。これにより、比較例３では、端部領域において、共振周波数は３．８［ＭＨｚ］、耐電圧は５４［Ｖ］であった。中心領域における共振周波数と耐電圧の値は実施例３と同一である。
【００８６】
［実施例と比較例との比較］
実施例１〜３および比較例１〜３では、端部領域に比較的低周波の送受信に適した材料を用い、中心領域に比較的高周波の送受信に適した材料を用いることで、超音波振動子１００の広帯域化を実現できた。さらに、実施例１〜３では、端部領域の厚みを中心領域より厚くしたことにより、比較例１〜３と比較して端部領域の耐電圧が向上し、中心領域の耐電圧の値に近づいた。すなわち、比較例１〜３と比較して端部領域と中心領域とで耐電圧の差を減少させることができた。このため、比較例１〜３と比較して超音波振動子１００の高出力化を実現できた。以上のことから、実施例１〜３では、超音波振動子１００の広帯域化と高出力化とを両立させることができた。
【００８７】
特に、実施例２では、中心領域における耐電圧の値と端部領域における耐電圧の値がほぼ同じ値となった。このような場合、高出力化の観点からすれば非常に好適である。
【００８８】
＜作用・効果＞
本発明の超音波振動子１００は、互いに異なる２種類以上の圧電材料を含む圧電材料層１３０を有し、圧電材料層１３０が、そのエレベーション方向における端部を含む端部領域Ｅ１，Ｅ２と、エレベーション方向における中心を含む中心領域Ｃと、に分類されるとき、端部領域Ｅ１，Ｅ２を構成する圧電材料１３０Ｅ（第１圧電材料）は、中心領域Ｃを構成する圧電材料１３０Ｃ（第２圧電材料）より周波数定数が低く、抗電界が小さく、かつ厚みが厚い。
【００８９】
このような構成により、端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとに周波数特性が異なる材料が配置されることになるため、超音波振動子１００の広帯域化を図ることができる。そして、端部領域Ｅ１，Ｅ２における圧電材料１３０Ｅの厚みｔＥを中心領域Ｃにおける圧電材料１３０Ｃの厚みｔＣよりも厚くすることにより、抗電界が比較的低い圧電材料１３０Ｅを用いた端部領域Ｅ１，Ｅ２の耐電圧が高くなり、抗電界が比較的高い圧電材料１３０Ｃを用いた中心領域Ｃの耐電圧の値に近づく。これにより、超音波振動子１００の出力を比較的高出力とすることができる。
【００９０】
＜変形例＞
上記実施の形態において、圧電材料層１３０の端部領域の厚みを中心領域より厚くすることにより、端部領域の耐電圧を向上させ、中心領域の耐電圧の値に近づけていた。しかしながら、本発明はこのような形態に限定されない。
【００９１】
［変形例１］
例えば、図６に示すように、端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとで圧電材料１３０Ｅ，１３０Ｃのアスペクト比（配列方向の長さと厚み方向の長さとの比、より詳細にはエレベーション方向の長さ（＝幅）と高さ方向の長さ（＝厚み）との比）を変化させることにより、端部領域Ｅ１，Ｅ２の耐電圧を向上させ、中心領域Ｃの耐電圧の値に近づけるようにしてもよい。この場合、端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとの厚みを均一とすると、圧電材料１３０Ｅの幅と圧電材料１３０Ｃの幅を変化させることになる。なお、この場合の圧電材料の幅とは、充填材１５０によって区画された圧電材料の１区画分の幅を意味する。
【００９２】
より具体的には、変形例１では、図６に示すように、端部領域Ｅ１，Ｅ２における圧電材料１３０Ｅの幅が中心領域Ｃにおける圧電材料１３０Ｃの幅より広くなるようにすればよい。このような構成によっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
なお、上記変形例１では端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとで圧電材料１３０Ｅ，１３０Ｃの幅を変える例について説明したが、例えば圧電材料層１３０のエレベーション方向における端部から中心に向かうにつれて、圧電材料の幅が徐々に狭くなるようにしてもよい。
【００９４】
［変形例２］
上記した実施の形態では、図４に示すように、端部領域Ｅ１，Ｅ２および中心領域Ｃのそれぞれの領域内において、圧電材料層１３０は均一な厚みを有することが想定されていた。しかしながら、本発明はこれに限定されず、端部領域Ｅ１，Ｅ２または中心領域Ｃが圧電材料の複数区画で構成される場合に、当該区画毎に厚みを変化させるようにしてもよい。図７は、変形例２における圧電材料層１３０の構成について説明するための図である。この場合、例えば端部領域Ｅ１，Ｅ２を構成する複数区画の厚みの平均値が、端部領域Ｅ１，Ｅ２を構成する複数区画の厚みの平均値より厚くなるようにすることで、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
［変形例３］
上記した実施の形態では、図４に示すように、圧電材料層１３０をエレベーション方向に沿って端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとに分類したが、本発明はこれに限定されず、例えばアジマス方向に沿って端部を含む領域と中心を含む領域とに分類してもよい。
【００９６】
［変形例４］
上記した実施の形態では、圧電材料層１３０の端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとはそれぞれ同一の圧電材料１３０Ｅ，１３０Ｃで構成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、端部領域Ｅ１，Ｅ２と中心領域Ｃとをそれぞれ複数種類の圧電材料で構成し、端部領域Ｅ１，Ｅ２を構成する複数の圧電材料の方が中心領域Ｃを構成する複数の圧電材料より周波数定数が低い材料の割合が多くなるようにしてもよい。このような構成により、上記実施の形態と同様に、超音波振動子１００を広帯域化させることができる。
【００９７】
［変形例５］
上記した実施の形態では、中心領域Ｃの圧電材料１３０Ｃより端部領域Ｅ１，Ｅ２の圧電材料１３０Ｅの方が厚くなるように構成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、端部領域Ｅ１，Ｅ２の圧電材料１３０Ｅより中心領域Ｃの圧電材料１３０Ｃの方が厚くなるように構成されてもよい。このような構成によっても、圧電材料層１３０の広帯域化と高出力化との両立を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、超音波探触子、超音波診断装置および超音波振動子に好適である。
【符号の説明】
【００９９】
１００  超音波振動子
１１０  バッキング層
１２０  ＦＰＣ
１３０  圧電材料層
１３０Ｅ，１３０Ｃ  圧電材料
１４０，１４１  溝
１５０  充填材
１６０  音響整合層
１７０  音響レンズ
１８０  接着剤層
２００  超音波診断装置
２１０  超音波診断装置本体
２１１  制御部
２１２  送信部
２１３  受信部
２１４  画像処理部
２２０  超音波探触子
２３０  ケーブル
２４０  操作部
２５０  表示部
３００  音響反射層
Ｄ  凹み
【図１】
2019088605.tif 000004
【図２】
2019088605.tif 000005
【図３】
2019088605.tif 000006
【図４】
2019088605.tif 000007
【図５Ａ】
2019088605.tif 000008
【図５Ｂ】
2019088605.tif 000009
【図６】
2019088605.tif 000010
【図７】
2019088605.tif 000011