(57)【要約】【課題】できる限り超音波画像の形成に影響を与えずに高い精度で圧力を測定することができる超音波デバイスを供する。【解決手段】基板５８は複数の第１開口部を有する。第１開口部は基板５８にアレイ状に配置される。第１超音波トランスデューサー素子は、第１開口部ごとに第１開口部を塞ぐ第１面積の第１振動膜上で圧電体を挟む２つの電極を含む。第１開口部がアレイ状に配置されている領域と基板５８の外縁との間に第２開口部８６が配置される。第２開口部８６は第１開口部の開口面積よりも大きい開口面積を有する。第２超音波トランスデューサー素子２４は、第２開口部８６を塞ぎ第１面積よりも大きい第２面積の第２振動膜４５上で圧電体５５を挟む２つの電極５４、５６を含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１開口部、および、前記第１開口部の開口面積よりも大きい開口面積を有する第２開口部を有する基板と、
前記第１開口部ごとに前記第１開口部を塞ぐ第１面積の第１振動膜上に設けられ、かつ圧電体を挟む２つの電極を含む第１超音波トランスデューサー素子と、
前記第２開口部を塞ぎ前記第１面積よりも大きい第２面積の第２振動膜上に設けられ、かつ圧電体を挟む２つの電極を含む第２超音波トランスデューサー素子と、を有し、
前記第１開口部はアレイ状に配置され、かつ、前記第２開口部は、前記第１開口部がアレイ状に配置されている領域と前記基板の外縁との間に配置される
ことを特徴とする超音波デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波デバイスにおいて、前記第２開口部は複数備えられ、前記複数の前記第２開口部に個別に配置される前記第２超音波トランスデューサー素子が備えられることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波デバイスにおいて、前記複数の前記第２開口部は、第１方向に相互に離れる位置と、前記第１方向に交差する第２方向に相互に離れる位置とを含む場所に３つ以上が配置されることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波デバイスにおいて、前記第２開口部は、基板の厚み方向から見た平面視で円形に形成されることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波デバイスにおいて、前記基板に結合されて、前記第２開口部内において前記第２振動膜との間に密閉空間を区画するバッキング材をさらに備えることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波デバイスにおいて、前記第１超音波トランスデューサー素子の前記２つの電極の一方と前記第２超音波トランスデューサー素子の前記２つの電極のうちの一方とに共通に接続される導電体をさらに備えることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波デバイスにおいて、前記第１振動膜および前記第２振動膜は共通する連続膜の１部からそれぞれ形成されることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波デバイスにおいて、前記基板の厚み方向の平面視で、前記第１開口部がアレイ状に配置されている領域と、前記第２開口部が配置されている領域との間に、窪みを形成する表面を規定する音響レンズをさらに備えることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波デバイスにおいて、第１材料から形成され、前記第１超音波トランスデューサー素子を覆っている第１音響レンズと、前記第１材料と異なる第２材料から形成され、前記第２超音波トランスデューサー素子を覆っている第２音響レンズとをさらに備えることを特徴とする超音波デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波デバイスと制御部とを含む超音波トランスデューサー装置であって、前記制御部は、前記第２超音波トランスデューサー素子の共振周波数の変化に基づき接触圧力を算出する演算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１１】
請求項１０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、第１周波数で前記第１超音波トランスデューサー素子を駆動する駆動信号を出力する第１駆動制御部と、前記第１周波数よりも低い第２周波数で前記第２超音波トランスデューサー素子を駆動する駆動信号を出力する第２駆動制御部と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１２】
請求項１１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駆動制御部は、前記第１駆動制御部からの前記駆動信号の出力後の受信期間において前記駆動信号を出力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１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の超音波デバイスまたは超音波トランスデューサー装置と、前記超音波デバイスまたは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１４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の超音波デバイスまたは超音波トランスデューサー装置と、前記超音波デバイスまたは前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波デバイスまたは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１５】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の超音波デバイスまたは超音波トランスデューサー装置と、前記超音波デバイスまたは前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波デバイスまたは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、超音波デバイスおよび超音波トランスデューサー装置、並びに、それら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】
特許文献１に開示されるように、超音波診断装置といった超音波画像装置は一般に知られる。超音波画像の形成にあたって超音波探触子（プローブ）は被検体に押し当てられる。押し当て時の接触圧力は測定される。圧力の測定にはｃＭＵＴ（静電容量型）振動子が用いられる。圧力が加わると、真空ギャップは縮小する。ｃＭＵＴ振動子では真空ギャップの縮小に応じて静電容量が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／１２０３５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ｃＭＵＴ振動子は超音波画像の形成および圧力の測定に兼用されることができる。ｃＭＵＴ振動子は一律に同形状に形成される。接触圧力は全てのｃＭＵＴ振動子に作用することから、超音波受信信号の劣化を小さなものにすると圧力の測定感度を高めることが困難だった。
【０００５】
本発明の少なくとも１つの態様によれば、超音波受信信号の劣化が小さい状態で高い精度で圧力を測定することができる超音波デバイスが提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様は、複数の第１開口部、および、前記第１開口部の開口面積よりも大きい開口面積を有する第２開口部を有する基板と、前記第１開口部ごとに前記第１開口部を塞ぐ第１面積の第１振動膜上に設けられ、かつ圧電体を挟む２つの電極を含む第１超音波トランスデューサー素子と、前記第２開口部を塞ぎ前記第１面積よりも大きい第２面積の第２振動膜上に設けられ、かつ圧電体を挟む２つの電極を含む第２超音波トランスデューサー素子と、を有し、前記第１開口部はアレイ状に配置され、かつ、前記第２開口部は、前記第１開口部がアレイ状に配置されている領域と前記基板の外縁との間に配置される超音波デバイスに関する。
【０００７】
第２振動膜に加わる圧力の大きさに応じて第２振動膜の共振周波数は変化する。共振周波数の変化に応じて圧力の大きさは特定されることができる。このとき、超音波画像の形成に用いられる第１超音波トランスデューサー素子の第１振動膜に比べて第２振動膜は大きいことから、第２超音波トランスデューサー素子の第２振動膜では圧力に対して感度は高められる。こうして圧力測定の精度は高められる。第２超音波トランスデューサー素子は部分的に第１超音波トランスデューサー素子と同様な素子構造を有することから、超音波デバイスの製造にあたって第１超音波トランスデューサー素子の形成と第２超音波トランスデューサー素子の形成とで製造工程を少なくとも部分的に共通化することができる。製造工程の増加をできる限り抑制することができる。
【０００８】
（２）前記第２開口部は複数備えられ、前記複数の前記第２開口部に個別に配置される前記第２超音波トランスデューサー素子が備えられることができる。対象物に基板が押し当てられる際に、個々の第２超音波トランスデューサー素子に加わる圧力が特定されれば、個々の圧力の大きさに応じて、物体に対して超音波デバイスの姿勢を推定することができる。超音波デバイスの姿勢の調整にあたって指標を提供することができる。
【０００９】
（３）前記複数の前記第２開口部は、第１方向に相互に離れる位置と、前記第１方向に交差する第２方向に相互に離れる位置とを含む場所に３つ以上が配置されることができる。３カ所で等しい圧力が特定されると、対象物に対して基板の水平姿勢を確立することができる。
【００１０】
（４）前記第２開口部は、基板の厚み方向から見た平面視で円形に形成されることができる。こうして圧力に対して第２超音波トランスデューサー素子の感度は高められる。
【００１１】
（５）超音波デバイスは、前記基板に結合されて、前記第２開口部内において前記第２振動膜との間に密閉空間を区画するバッキング材をさらに備えることができる。こうして圧力に対して第２超音波トランスデューサー素子の感度は高められる。
【００１２】
（６）超音波デバイスは、前記第１超音波トランスデューサー素子の前記２つの電極の一方と前記第２超音波トランスデューサー素子の前記２つの電極のうちの一方とに共通に接続される導電体をさらに備えることができる。超音波デバイスの製造にあたって第１超音波トランスデューサー素子の１電極と第２超音波トランスデューサー素子の１電極と導電体とは１工程で形成されることができる。製造工程の増加をできる限り抑制することができる。
【００１３】
（７）前記第１振動膜および前記第２振動膜は共通する連続膜の１部からそれぞれ形成されることができる。第１振動膜の表面および第２振動膜の表面は面一で連続することから、第２振動膜で検出される圧力は高い精度で第１振動膜の姿勢を反映することができる。
【００１４】
（８）超音波デバイスは、前記基板の厚み方向の平面視で、前記第１開口部がアレイ状に配置されている領域と、前記第２開口部が配置されている領域との間に、窪みを形成する表面を規定する音響レンズをさらに備えることができる。第１振動膜の超音波振動は音響レンズを伝播する。第２振動膜の超音波振動は同様に音響レンズを伝播する。音響レンズは、第１開口部の領域と第２開口部の領域とで窪みで音響的に分断されることから、第１超音波トランスデューサー素子と第２超音波トランスデューサー素子との間で音響レンズを通じて相互影響を回避することができる。
【００１５】
（９）超音波デバイスは、第１材料から形成され、前記第１超音波トランスデューサー素子を覆っている第１音響レンズと、前記第１材料と異なる第２材料から形成され、前記第２超音波トランスデューサー素子を覆っている第２音響レンズとをさらに備えることができる。第１振動膜の超音波振動は第１音響レンズを伝播する。第２振動膜の超音波振動は第２音響レンズを伝播する。こうして第１振動膜および第２振動膜それぞれの振動に見合った材料の音響レンズは形成されることができる。しかも、第１音響レンズおよび第２音響レンズは第１開口部の領域と第２開口部の領域とで音響的に分断されることから、第１超音波トランスデューサー素子と第２超音波トランスデューサー素子との間で音響レンズを通じて相互影響を回避することができる。
【００１６】
（１０）超音波デバイスと制御部とを含む超音波トランスデューサー装置であって、前記制御部は、前記第２超音波トランスデューサー素子の共振周波数の変化に基づき接触圧力を算出する演算部を備えることができる。こうして演算部は共振周波数の変化に応じて接触圧力の大きさを特定する。高い精度で共振周波数は検出されることができ、その結果、接触圧力の検出感度を高めることができる。
【００１７】
（１１）前記制御部は、第１周波数で前記第１超音波トランスデューサー素子を駆動する駆動信号を出力する第１駆動制御部と、前記第１周波数よりも低い第２周波数で前記第２超音波トランスデューサー素子を駆動する駆動信号を出力する第２駆動制御部とを備えることができる。こうして第２超音波トランスデューサー素子で接触圧力に対する感度は高められる。
【００１８】
（１２）前記第２駆動制御部は、前記第１駆動制御部からの前記駆動信号の出力後の受信期間において前記駆動信号を出力することができる。第１超音波トランスデューサー素子の超音波振動に対して第２超音波トランスデューサー素子の超音波振動の影響を最小限に抑制することができる。
【００１９】
（１３）超音波デバイスまたは超音波トランスデューサー装置はプローブに組み込まれて利用されることができる。このとき、プローブは、超音波デバイスまたは超音波トランスデューサー装置と、前記超音波デバイスまたは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ればよい。
【００２０】
（１４）超音波デバイスまたは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。このとき、電子機器は、前記超音波デバイスまたは前記超音波トランスデューサー装置と、前記超音波デバイスまたは前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波デバイスまたは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ればよい。
【００２１】
（１５）超音波デバイスまたは超音波トランスデューサー装置は超音波画像装置に組み込まれて利用されることができる。このとき、超音波画像装置は、前記超音波デバイスまたは前記超音波トランスデューサー装置と、前記超音波デバイスまたは前記超音波トランスデューサー装置に接続されて、前記超音波デバイスまたは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ればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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デバイスの拡大平面図である。
【図４】第２超音波トランスデューサー素子の拡大平面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線に沿った垂直断面図である。
【図６】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７】第２超音波トランスデューサー素子の拡大垂直断面図および関連する回路構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】第１超音波トランスデューサー素子および第２超音波トランスデューサー素子の動作タイミングを概略的に示すチャート図である。
【図９】ディスプレイパネルの画面に映し出される画像の一具体例を概略的に示す図である。
【図１０】超音波プローブに取り付けられた発光素子の一具体例を概略的に示す平面図である。
【図１１】第２実施形態に係る超音波デバイスの拡大平面図である。
【図１２】第３実施形態に係る超音波デバイスの拡大平面図である。
【図１３】変形例に係る回路構成の一部を概略的に示すブロック図である。
【図１４】一具体例に従って第２超音波トランスデューサー素子の配置を概念的に示す超音波デバイスの平面図である。
【図１５】他の具体例に従って第２超音波トランスデューサー素子の配置を概念的に示す超音波デバイスの平面図である。
【図１６】さらに他の具体例に従って第２超音波トランスデューサー素子の配置を概念的に示す超音波デバイスの平面図である。
【図１７】第４実施形態に係る超音波デバイスの拡大平面図である。
【図１８】図７に対応し、第４実施形態で第２超音波トランスデューサー素子の拡大垂直断面図および関連する回路構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（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（超音波画像装置）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。
【００２５】
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内には超音波デバイス１７が収容される。超音波デバイス１７の表面は筐体１６の表面で露出することができる。超音波デバイス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、超音波デバイス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。
【００２６】
（２）第１実施形態に係る超音波デバイスの構成
図３は超音波デバイス１７の平面図を概略的に示す。超音波デバイス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は第１超音波トランスデューサー素子（以下「第１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第１素子２３群は奇数列の第１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。素子アレイ２２の領域と基体２１の外縁との間には第２超音波トランスデューサー素子（以下「第２素子」という）２４が配置される。ここでは、基体２１上に複数の第２素子２４が形成される。
【００２７】
個々の第１素子２３は振動膜（第１振動膜）２５を備える。図３では振動膜２５の膜面に直交する方向の平面視（基板の厚み方向からの平面視。以下、単に「平面視」という）で振動膜２５の輪郭が点線で描かれる。振動膜２５上には圧電素子２６が形成される。圧電素子２６は上電極（電極）２７、下電極（電極）２８および圧電体膜（圧電体）２９で構成される。個々の第１素子２３ごとに上電極２７および下電極２８の間に圧電体膜２９が挟まれる。これらは下電極２８、圧電体膜２９および上電極２７の順番で重ねられる。超音波デバイス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。
【００２８】
基体２１の表面には複数本の第１導電体３１が形成される。第１導電体３１は配列の行方向に相互に平行に延びる。１行の第１素子２３ごとに１本の第１導電体３１が割り当てられる。１本の第１導電体３１は配列の行方向に並ぶ第１素子２３の圧電体膜２９に共通に接続される。第１導電体３１は個々の第１素子２３ごとに上電極２７を形成する。第１導電体３１の両端は１対の引き出し配線３２にそれぞれ接続される。引き出し配線３２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１導電体３１は同一長さを有する。こうしてマトリクス全体の第１素子２３に共通に上電極２７は接続される。第１導電体３１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１導電体３１にはその他の導電材が利用されてもよい。
【００２９】
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列の第１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第１素子２３の圧電体膜２９に共通に配置される。第２導電体３３は個々の第１素子２３ごとに下電極２８を形成する。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。
【００３０】
列ごとに第１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リニアスキャンやセクタースキャンは実現される。１列の第１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２７および下電極２８の役割は入れ替えられてもよい。すなわち、マトリクス全体の第１素子２３に共通に下電極が接続される一方で、配列の列ごとに共通に第１素子２３に上電極が接続されてもよい。
【００３１】
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３４ａ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３４ｂが配置される。第１端子アレイ３４ａ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３４ｂ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３４ａは１対の上電極端子３５および複数の下電極端子３６で構成される。同様に、第２端子アレイ３４ｂは１対の上電極端子３７および複数の下電極端子３８で構成される。１本の引き出し配線３２の両端にそれぞれ上電極端子３５、３７は接続される。引き出し配線３２および上電極端子３５、３７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２導電体３３の両端にそれぞれ下電極端子３６、３８は接続される。第２導電体３３および下電極端子３６、３８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。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。矩形や正方形、台形では第２素子２４は個々の角ごとに割り当てられる。
【００３２】
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）３９が連結される。第１配線板３９は第１端子アレイ３４ａに覆い被さる。第１配線板３９の一端には上電極端子３５および下電極端子３６に個別に対応して導電線すなわち第１信号線４１が形成される。第１信号線４１は上電極端子３５および下電極端子３６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）４２が覆い被さる。第２配線板４２は第２端子アレイ３４ｂに覆い被さる。第２配線板４２の一端には上電極端子３７および下電極端子３８に個別に対応して導電線すなわち第２信号線４３が形成される。第２信号線４３は上電極端子３７および下電極端子３８に個別に向き合わせられ個別に接合される。
【００３３】
個々の第２素子２４は振動膜（第２振動膜）４５を備える。図３では平面視で振動膜４５の輪郭が点線で描かれる。振動膜４５の面積（第２面積）は振動膜２５の面積（第１面積）よりも大きい。振動膜４５上には圧電素子４６が形成される。圧電素子４６には第３導電体４７および第４導電体４８が接続される。第３導電体４７および第４導電体４８は基体２１の表面に形成される。第３導電体４７は検出端子５２に接続される。検出端子５２は第１端子アレイ３４ａおよび第２端子アレイ３４ｂの１構成要素として形成される。個々の検出端子５２はそれぞれ第１配線板３９の第１信号線４１または第２配線板４２の第２信号線４３に対応付けられる。検出端子５２は対応の第１信号線４１または第２信号線４３に向き合わせられそれらに個別に接合される。第３導電体４７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３導電体４７にはその他の導電材が利用されてもよい。第４導電体４８は引き出し配線３２に接続される。第４導電体４８、引き出し配線３２、第１導電体３１および上電極２７は連続膜で形成される。
【００３４】
図４に示されるように、圧電素子４６は上電極（電極）５４、圧電体膜（圧電体）５５および下電極（電極）５６で構成される。後述されるように、個々の第２素子２４ごとに上電極５４および下電極５６の間に圧電体膜５５が挟まれる。これらは下電極５７、圧電体膜５５および上電極５４の順番で重ねられる。第３導電体４７は個々に対応の下電極５６に接続される。第４導電体４８は個々に対応の上電極５４に接続される。
【００３５】
図５に示されるように、基体２１は基板５８および可撓膜（連続膜）５９を備える。基板５８の表面に可撓膜５９が一面に形成される。基板５８には個々の第１素子２３ごとに第１開口部６１が形成される。第１開口部６１は基板５８に対してアレイ状に配置される。第１開口部６１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。隣り合う２つの第１開口部６１の間には仕切り壁６２が区画される。隣り合う第１開口部６１は仕切り壁６２で仕切られる。仕切り壁６２の壁厚みは第１開口部６１の間隔に相当する。仕切り壁６２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。基板５８は例えばシリコン基板で形成されればよい。
【００３６】
可撓膜５９は、基板５８の表面に積層される酸化シリコン（ＳｉＯ２）層６３と、酸化シリコン層６３の表面に積層される酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層６４とで構成される。可撓膜５９は第１開口部６１に接する。こうして第１開口部６１の輪郭に対応して可撓膜５９の一部が振動膜２５を形成する。振動膜２５は、可撓膜５９のうち、第１開口部６１に臨むことから基板５８の厚み方向に膜振動することができる部分である。振動膜２５は第１開口部６１を塞ぐ。酸化シリコン層６３の膜厚は共振周波数に基づき決定されることができる。酸化シリコン層６３はシリコン基板の加熱酸化に基づき形成されればよい。酸化ジルコニウム層６４は例えばスパッタリングなどで酸化シリコン層６３の表面に一様に形成されることができる。
【００３７】
振動膜２５の表面に下電極２８、圧電体膜２９および上電極２７が順番に積層される。圧電体膜２９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。圧電体膜２９にはその他の圧電材料が用いられてもよい。ここでは、第１導電体３１の下で圧電体膜２９は完全に第２導電体３３を覆う。圧電体膜２９の働きで第１導電体３１と第２導電体３３との間で短絡は回避されることができる。
【００３８】
基体２１の表面には音響整合層６５が積層される。音響整合層６５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３４ａ、３４ｂ、第１および第２配線板３９、４２は音響整合層６５で覆われる。音響整合層６５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。音響整合層６５は、素子アレイ２２の構造や、第１端子アレイ３４ａおよび第１配線板３９の接合、第２端子アレイ３４ｂおよび第２配線板４２の接合を保護する。
【００３９】
音響整合層６５上には音響レンズ６６が積層される。音響レンズ６６は音響整合層６５の表面に密着する。音響レンズ６６の外表面は部分円筒面で形成される。部分円筒面は第１導電体３１に平行な母線を有する。部分円筒面の曲率は、１筋の第２導電体３３に接続される１列の第１素子２３から発信される超音波の焦点位置に応じて決定される。音響レンズ６６は例えばシリコーン樹脂から形成される。
【００４０】
基体２１の裏面にはバッキング板（バッキング材）６７が固定される。バッキング板６７の表面に基体２１の裏面が重ねられる。バッキング板６７は超音波デバイス１７の裏面で第１開口部６１を閉じる。バッキング板６７はリジッドな基材を備えることができる。ここでは、仕切り壁６２はバッキング板６７に結合される。バッキング板６７は個々の仕切り壁６２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。
【００４１】
（３）超音波診断装置の回路構成
図６に示されるように、超音波診断装置１１は超音波デバイス１７に電気的に接続される集積回路チップ６８を備える。集積回路チップ６８はマルチプレクサー６９および送受信回路７１を備える。マルチプレクサー６９は超音波デバイス１７側のポート群６９ａと送受信回路７１側のポート群６９ｂとを備える。超音波デバイス１７側のポート群６９ａには配線７２経由で第１信号線４１および第２信号線４３が接続される。こうしてポート群６９ａは素子アレイ２２に繋がる。ここでは、送受信回路７１側のポート群６９ｂには集積回路チップ６８内の規定数の信号線７３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第１素子２３の列数に相当する。マルチプレクサー６９はケーブル１４側のポートと超音波デバイス１７側のポートとの間で相互接続を管理する。集積回路チップ６８および超音波デバイス１７は実施形態に係る超音波トランスデューサー装置を構成する。
【００４２】
送受信回路７１は規定数の切り替えスイッチ７４を備える。個々の切り替えスイッチ７４はそれぞれ個別に対応の信号線７３に接続される。送受信回路７１は個々の切り替えスイッチ７４ごとに送信経路７５および受信経路７６を備える。切り替えスイッチ７４には送信経路７５と受信経路７６とが並列に接続される。切り替えスイッチ７４はマルチプレクサー６９に選択的に送信経路７５または受信経路７６を接続する。送信経路７５にはパルサー（第１駆動制御部）７７が組み込まれる。パルサー７７は振動膜２５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７６にはアンプ７８、ローパスフィルター（ＬＰＦ）７９およびアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）８１が組み込まれる。個々の第１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。
【００４３】
集積回路チップ６８は駆動／受信回路８２を備える。送信経路７５および受信経路７６は駆動／受信回路８２に接続される。駆動／受信回路８２はスキャンの形態に応じて同時にパルサー７７を制御する。駆動／受信回路８２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８２は制御線８３でマルチプレクサー６９に接続される。マルチプレクサー６９は駆動／受信回路８２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。
【００４４】
装置端末１２には処理回路８４が組み込まれる。処理回路８４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８４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８４は駆動／受信回路８２を制御する。処理回路８４は第１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。
【００４５】
装置端末１２には描画回路８５が組み込まれる。描画回路８５は処理回路８４に接続される。描画回路８５にはディスプレイパネル１５が接続される。描画回路８５は処理回路８４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。
【００４６】
図７に示されるように、基板５８には個々の第２素子２４ごとに第２開口部８６が形成される。可撓膜５９は第２開口部８６に接する。こうして第２開口部８６の輪郭に対応して可撓膜５９の一部が振動膜４５を形成する。振動膜４５は、可撓膜５９のうち、第２開口部８６に臨むことから基板５８の厚み方向に膜振動することができる部分である。振動膜４５は第２開口部８６を塞ぐ。ここでは、振動膜４５およびバッキング板６７で第２開口部８６の空間は密閉される。
【００４７】
振動膜４５の表面に下電極５６、圧電体膜５５および上電極５４が順番に積層される。下電極５６および上電極５４には自励発振回路（第２駆動制御部）８８が接続される。自励発振回路８８は自励信号を出力する。自励信号の供給に応じて振動膜４５は固有振動数に対応する周波数で発振する。振動膜４５の共振は確立される。自励発振回路８８は集積回路チップ６８上に形成されればよい。下電極２８、第２導電体３３、下電極端子３６、３８、下電極５６、第４導電体４８および検出端子５２はフォトリソグラフィ技術に基づき一様な導電材のべた膜から形成されることができる。圧電体膜５５および圧電体膜２９は同様にフォトリソグラフィ技術に基づき一様な圧電体のべた膜から形成されることができる。上電極２７、第１導電体３１、引き出し配線３２、上電極端子３５、３７、上電極５４および第３導電体４７は同様にフォトリソグラフィ技術に基づき一様な導電材のべた膜から形成されることができる。
【００４８】
自励発振回路８８には圧力演算回路９１が接続される。圧力演算回路９１は振動膜４５の共振に応じて圧力を特定する。圧力の特定にあたって圧力演算回路９１は振動膜４５の共振周波数を特定する。圧力演算回路９１では振動膜４５の共振周波数に従って圧力値が算出されることができる。圧力演算回路９１では予め振動膜４５の共振周波数と圧力値との相関関係が特定される。こうした相関関係は数式といった関係式で特定されてもよくルックアップテーブルといった形で特定されてもよい。圧力演算回路９１は圧力値信号を出力する。圧力値信号で圧力値は特定される。圧力値信号は例えば処理回路８４に供給される。こうして個々の第２素子２４ごとに圧力は計測される。圧力演算回路９１は集積回路チップ６８上に形成されればよい。
【００４９】
（４）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。超音波画像の形成にあたって超音波プローブ１３は被検体に押し付けられる。音響レンズ６６と被検体との間には例えばゲルといった音響結合材が挟まれる。処理回路８４は駆動／受信回路８２に超音波の送信および受信を指示する。駆動／受信回路８２はマルチプレクサー６９に制御信号を供給するとともに個々のパルサー７７に駆動信号を供給する。パルサー７７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６９は制御信号の指示に従ってポート群６９ｂのポートにポート群６９ａ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下電極端子３６、３８および上電極端子３５、３７を通じて列ごとに第１素子２３に供給される。個々の第１素子２３では上電極２７および下電極２８の間で圧電体膜２９に電界が作用する。圧電体膜２９は超音波で振動する。圧電体膜２９の振動は振動膜２５に伝わる。こうして振動膜２５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。
【００５０】
超音波の送信後、切り替えスイッチ７４は切り替えられる。マルチプレクサー６９はポートの接続関係を維持する。切り替えスイッチ７４は送信経路７５および信号線７３の接続に代えて受信経路７６および信号線７３の接続を確立する。超音波の反射波は振動膜２５を振動させる。その結果、第１素子２３から出力信号が出力される。上電極２７および下電極２８の間で圧電体膜２９は変形に応じて電位を生成する。こうして上電極２７および下電極２８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８２に送り込まれる。
【００５１】
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６９はポートの接続関係を変更する。その結果、リニア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８４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。
【００５２】
図８に示されるように、パルサー７７のパルス信号９３は決められた周期Ｐｄで発信される。第１素子２３は列９２ごとに同時に超音波振動する。パルス信号９３の供給は列９２ごとに微妙にずらされて焦点の形成に利用されることができる。パルス信号９３の発信後に切り替えスイッチ７４の切り替えに応じて受信期間Ｒｐが確保される。振動膜２５は超音波の反射波で振動する。受信期間Ｒｐの終了前に個々の第２素子２４に自励発振回路８８から自励信号９４が供給される。このとき、音響レンズ６６は被検体に押し付けられることから、第２素子２４では振動膜４５の共振周波数が上昇する。自励信号の周波数は上昇する。圧力演算回路９１は特定された共振周波数に応じて接触圧力の圧力値を特定する。こうして個々の第２素子２４ごとに接触圧力は計測される。
【００５３】
処理回路８４は圧力値信号を受信する。例えば、４つの第２素子２４で等しい圧力値が検出されると、処理回路８４は超音波プローブ１３の直立姿勢を認定する。被検体の表面に垂直な断面で超音波画像は撮像されることができる。その他、処理回路８４は圧力値信号に基づき超音波プローブ１３の姿勢制御を支援することができる。例えば、図９に示されるように、ディスプレイパネル１５の画面には超音波プローブ１３の平面像９５が表示される。平面像９５には個々の第２素子２４に対応して点画像９６が配置される。特定の第２素子２４で残りの第２素子２４よりも低い圧力が検出されると、図９に示されるように、処理回路８４は特定の第２素子２４に対応する点画像９６で明度を高める。超音波診断装置１１の操作者は点画像９６の点灯に応じて該当する位置で押し付け力を増加させることができる。こうして操作者は点画像９６の点灯に支援されて超音波プローブ１３の直立姿勢を確立することができる。処理回路８４は検出される圧力値の平衡を確認した上で点画像９６の点灯を終了することができる。処理回路８４は超音波画像の形成に先立って第２素子２４で圧力値を測定してもよい。この場合には、超音波プローブ１３の直立姿勢が確認されると、処理回路８４はディスプレイパネル１５の画面上に超音波画像９７を映し出してもよい。直立姿勢が確認されるまで超音波画像９７が映し出されなければ、操作者は超音波画像９７の有無に応じて超音波プローブ１３の直立姿勢を確認することができる。
【００５４】
こうした画像表示に代えてＬＥＤ（発光素子）といった発光体が用いられてもよい。図１０に示されるように、超音波プローブ１３の筐体１６には第２素子２４に対応する位置で例えばＬＥＤ９８が取り付けられることができる。同様に、特定の第２素子２４で低い圧力が検出されると、処理回路８４は対応するＬＥＤ９８を点灯させる。操作者はＬＥＤ９８の点灯に支援されて超音波プローブ１３の直立姿勢を確立することができる。
【００５５】
第２素子２４の振動膜４５に加わる圧力の大きさに応じて振動膜４５の共振周波数は変化する。共振周波数の変化に応じて圧力の大きさは特定される。このとき、超音波画像の形成に用いられる第１素子２３の振動膜２５に比べて振動膜４５は大きいことから、第２素子２４の振動膜４５では圧力に対して感度は高められる。こうして圧力測定の精度は高められる。第２素子２４は第１素子２３と同様な素子構造を有することから、超音波デバイス１７の製造にあたって第１素子２３の形成と第２素子２４の形成とで製造工程は共通化されることができる。製造工程の増加は回避されることができる。
【００５６】
超音波デバイス１７では複数の第２開口部８６に個別に第２素子２４が配置される。被検体に超音波デバイス１７が押し当てられる際に、個々の第２素子２４に加わる圧力が特定されれば、個々の圧力の大きさに応じて、被検体に対して超音波デバイス１７の姿勢は推定されることができる。超音波デバイス１７の姿勢の調整にあたって指標は提供されることができる。特に、第２開口部８６は、第１方向に素子アレイ２２の領域を挟む位置と、第１方向に交差する第２方向に素子アレイ２２の領域を挟む位置とで３カ所以上に配置される。３カ所で等しい圧力が特定されると、被検体に対して基板５８の水平姿勢（超音波プローブ１３の直立姿勢）が確立されることができる。
【００５７】
第２開口部８６は、基板５８の厚み方向から見た平面視で円形に形成される。こうして圧力に対して第２素子２４の感度は高められる。同様に、バッキング板６７は、第２開口部８６内に振動膜４５との間に密閉空間を区画する。こうして圧力に対して第２素子２４の感度は高められる。
【００５８】
超音波デバイス１７では第１素子２３の上電極２７と第２素子２４の上電極５４とに第４導電体４８が共通に接続される。超音波デバイス１７の製造にあたって第１素子２３の上電極２７と第２素子２４の上電極５４と導電体３１、４８とは１工程で形成されることができる。製造工程の増加はできる限り抑制されることができる。
【００５９】
前述のように、振動膜２５および振動膜４５は共通する連続膜の１部からそれぞれ形成される。振動膜２５の表面および振動膜４５の表面は面一で連続することから、振動膜４５で検出される圧力は高い精度で振動膜２５の姿勢を反映することができる。こうして超音波デバイス１７の姿勢は高い精度で検出されることができる。
【００６０】
集積回路チップ６８の圧力演算回路９１は、第２素子２４の共振周波数の変化に基づき接触圧力を算出する。圧力演算回路９１は共振周波数の変化に応じて接触圧力の大きさを特定する。高い精度で共振周波数は検出されることができ、その結果、接触圧力の検出感度は高められることができる。
【００６１】
集積回路チップ６８のパルサー７７は、第１周波数で第１素子２３を駆動する駆動信号を出力する。集積回路チップ６８の自励発振回路８８は、第１周波数よりも低い第２周波数で第２素子２４を駆動する駆動信号を出力する。こうして第２素子２４で接触圧力に対する感度は高められる。
【００６２】
自励発振回路８８は、パルサー７７からの駆動信号の出力後の受信期間において駆動信号を出力する。第１素子２３の超音波振動に対して第２素子２４の超音波振動の影響は最小限に抑制されることができる。
【００６３】
（５）第２実施形態に係る超音波デバイスの構成
図１１は第２実施形態に係る超音波デバイス１７ａの部分垂直断面図を概略的に示す。超音波デバイス１７ａでは音響レンズ６６ａは窪み９９を形成する表面を規定する。窪み９９は平面視で素子アレイ２２の領域ＦＳと第２開口部８６が配置される領域ＳＳとの間に配置される。窪み９９は、２つの領域ＦＳ、ＳＳを分断すればよく、線状凹部、Ｖ字溝、Ｕ字溝その他であればよい。接触圧力の検出にあたって第２素子２４の振動膜４５の超音波振動は音響レンズ６６ａを伝播する。第１素子２３の振動膜２５の超音波振動は同様に音響レンズ６６ａを伝播する。音響レンズ６６ａは第１開口部６１の領域ＦＳと第２開口部８６の領域ＳＳとで窪み９９で音響的に分断されることから、第１素子２３と第２素子２４との間で音響レンズ６６ａを通じて相互影響は回避されることができる。その他の構成は第１実施形態の超音波デバイス１７と同様である。
【００６４】
（６）第３実施形態に係る超音波デバイスの構成
図１２は第３実施形態に係る超音波デバイス１７ｂの部分垂直断面図を概略的に示す。超音波デバイス１７ｂでは音響レンズ６６ａは第１音響レンズ６６ｂおよび第２音響レンズ６６ｃに分割される。第１音響レンズ６６ｂは第１材料から形成される。第１音響レンズ６６ｂは平面視で素子アレイ２２の領域ＦＳで第１素子２３に被さる。第２音響レンズ６６ｃは、第１材料から相違する第２材料から形成される。第２音響レンズ６６ｃは、第２素子２４の領域ＳＳで第２素子２４に被さる。接触圧力の検出にあたって第１素子２３の振動膜２５の超音波振動は第１音響レンズ６６ｂを伝播する。第２素子２４の振動膜４５の超音波振動は第２音響レンズ６６ｃを伝播する。こうして振動膜２５および振動膜４５それぞれの振動に見合った材料の音響レンズ６６ｂ、６６ｃは形成されることができる。しかも、第１音響レンズ６６ｂと第２音響レンズ６６ｃとで音響インピーダンスが相違すれば、第１音響レンズ６６ｂおよび第２音響レンズ６６ｃは第１素子２３の領域ＦＳと第２素子２４の領域ＳＳとで音響的に分断され、第１素子２３と第２素子２４との間で音響レンズ６６ａを通じて相互影響は回避されることができる。その他の構成は第１実施形態の超音波デバイス１７と同様である。
【００６５】
その他、超音波デバイス１７、１７ａ、１７ｂでは信号処理で第２素子２４の超音波振動は第１素子２３の受信信号から取り除かれてもよい。こうした場合には、図１３に示されるように、受信経路７６にハイパスフィルター（ＨＰＦ）１０１が接続されればよい。ＨＰＦ１０１は受信信号から第１素子２３の共振周波数よりも低い周波数の信号を除去することができる。こうして第１素子２３に対する第２素子２４の影響は排除されることができる。
【００６６】
図１４に示されるように、第２素子２４は、第１方向ＤＲ１に相互に離れる位置と、第１方向ＤＲ１に交差する第２方向ＤＲ２に相互に離れる位置とで３カ所以上に配置される。３カ所で等しい圧力が特定されると、被検体に対して超音波プローブ１３の直立姿勢すなわち基板５８の水平姿勢が確立されることができる。第２素子２４は、平面視で素子アレイ２２の領域ＦＳの外側で、超音波プローブ１３の押し当て時に必ず被検体に接触する範囲で、相互に最大限に離れる位置に配置されることが望まれる。第２素子２４は、図１５に示されるように、第１方向ＤＲ１および第２方向ＤＲ２に素子アレイ２２の領域ＦＳを挟む２対の位置に配置されてもよく、図１６に示されるように、相互に最大限に離れる位置の間で中間位置に第２素子２４が追加されてもよい。
【００６７】
（７）第４実施形態に係る超音波デバイスの構成
図１７は第４実施形態に係る超音波デバイス１７ｃの構成を概略的に示す。超音波デバイス１７ｃでは第２素子２４の圧電素子４６に第３導電体４７および第４導電体４８に加えて第５導電体１０３が接続される。第５導電体１０３は基体２１の表面に形成される。第５導電体１０３は駆動端子１０４に接続される。駆動端子１０４は第１端子アレイ３４ａおよび第２端子アレイ３４ｂの１構成要素として形成される。個々の駆動端子１０４はそれぞれ第１配線板３９の第１信号線４１または第２配線板４２の第２信号線４３に対応付けられる。駆動端子１０４は対応の第１信号線４１または第２信号線４３に向き合わせられそれらに個別に接合される。第５導電体１０３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５導電体１０３にはその他の導電材が利用されてもよい。
【００６８】
図１８に示されるように、圧電素子４６は上電極（電極）１０５、第１圧電体膜（圧電体）１０６、中間電極（電極）１０７、第２圧電体膜（圧電体）１０８および下電極（電極）１０９で構成される。上電極１０５および中間電極１０７の間に第１圧電体膜１０６が挟まれ、中間電極１０７および下電極１０９の間に第２圧電体膜１０８が挟まれる。これらは下電極１０９、第２圧電体膜１０８、中間電極１０７、第１圧電体膜１０６および上電極１０５の順番で重ねられる。第３導電体４７は個々に対応の上電極１０５に接続される。第４導電体４８は個々に対応の中間電極１０７に接続される。第５導電体１０３は個々に対応の下電極１０９に接続される。
【００６９】
下電極１０９および中間電極１０７には自励信号回路（第２駆動制御部）１１１が接続される。自励信号回路１１１は自励信号を出力する。自励信号の供給に応じて振動膜４５は指定の周波数で振動する。自励信号回路１１１は集積回路チップ６８上に形成されればよい。下電極２８、第２導電体３３、下電極端子３６、３８、下電極１０９、第３導電体４７および検出端子５２はフォトリソグラフィ技術に基づき一様な導電材のべた膜から形成されることができる。第２圧電体膜１０８および圧電体膜２９は同様にフォトリソグラフィ技術に基づき一様な圧電体のべた膜から形成されることができる。上電極２７、第１導電体３１、引き出し配線３２、上電極端子３５、３７、中間電極１０７および第４導電体４８は同様にフォトリソグラフィ技術に基づき一様な導電材のべた膜から形成されることができる。
【００７０】
中間電極１０７および上電極１０５にはゲイン測定回路１１２が接続される。ゲイン測定回路１１２は振動膜４５の振動ゲインを測定する。ゲイン測定回路１１２は共振時の振動ゲインを抽出する。振動膜４５で共振が確立されると、振動ゲインは最大値を示す。ゲイン測定回路１１２は自励信号回路１１１に制御信号を供給する。制御信号は自励信号の周波数を特定する。ゲイン測定回路１１２は自励信号回路１１１をフィードバック制御して振動膜４５の共振を確立する。ゲイン測定回路１１２は集積回路チップ６８上に形成されればよい。
【００７１】
ゲイン測定回路１１２には圧力演算回路１１３が接続される。圧力演算回路１１３は振動膜４５の共振に応じて圧力を特定する。圧力演算回路１１３では振動膜４５の共振周波数に従って圧力値が算出されることができる。圧力演算回路１１３では予め振動膜４５の共振周波数と圧力値との相関関係が特定される。こうした相関関係は数式といった関係式で特定されてもよくルックアップテーブルといった形で特定されてもよい。圧力演算回路１１３は圧力値信号を出力する。圧力値信号で圧力値は特定される。圧力値信号は例えば処理回路８４に供給される。こうして個々の第２素子２４ごとに圧力は計測される。圧力演算回路１１３は集積回路チップ６８上に形成されればよい。その他の構成は前述の実施形態と同様である。
【００７２】
音響レンズ６６が被検体に押し付けられると、第２素子２４では振動膜４５の共振周波数が上昇する。振動膜４５の共振周波数が自励信号９４の周波数から乖離することから、振動膜４５の振動ゲインは低下する。振動ゲインの低下を受けてゲイン測定回路１１２は自励信号回路１１１に制御信号を供給する。制御信号はそれまでよりも高い周波数を特定する。こうして自励信号９４の周波数は高められる。最大値の振動ゲインは検出される。最大値の振動ゲインは共振時の振動ゲインに該当する。こうして共振周波数はゲイン測定回路１１２で特定される。圧力演算回路１１３は特定された共振周波数に応じて接触圧力の圧力値を特定する。こうして個々の第２素子２４ごとに接触圧力は計測される。
【００７３】
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、装置端末１２や超音波プローブ１３、ディスプレイパネル１５、集積回路チップ６８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】
【００７４】
１１  電子機器としての超音波画像装置（超音波診断装置）、１２  処理部（装置端末）、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  超音波デバイス、１７ａ  超音波デバイス、１７ｂ  超音波デバイス、２３  第１超音波トランスデューサー素子、２４  第２超音波トランスデューサー素子、２５  第１振動膜（振動膜）、２７  電極（上電極）、２８  電極（下電極）、２９  圧電体（圧電体膜）、４５  第２振動膜（振動膜）、５４  電極（上電極）、５５  圧電体（圧電体膜）、５６  電極（下電極）、５８  基板、５９  連続膜（可撓膜）、６１  第１開口部、６６ａ  音響レンズ、６６ｂ  第１音響レンズ、６６ｃ  第２音響レンズ、６７  バッキング材（バッキング板）、６８  制御部（集積回路チップ）、７７  第１駆動制御部（パルサー）、８６  第２開口部、９１  演算部（圧力演算回路）、８８  第２駆動制御部（自励発振回路）、９９  窪み、１０５  電極（上電極）、１０６  圧電体（第１圧電体膜）、１０７  電極（中間電極）、１０８  圧電体（第２圧電体膜）、１０９  電極（下電極）、１１１  第２駆動制御部（自励信号回路）、１１３  演算部（圧力演算回路）、ＦＳ  領域、Ｒｐ  受信期間。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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