(57)【要約】【課題】素子サイズを縮小させずに超音波画像の解像度を向上させることができる超音波トランスデューサーデバイス及び超音波測定装置等を提供すること。【解決手段】超音波トランスデューサーデバイス２００は、第１の方向Ｄ１に沿ってジグザグ配置される第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎを含む。第１〜第ｎの超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎの各素子の第１の方向Ｄ１における最大長をＷＸとし、第１の方向Ｄ１に直交する第２の方向Ｄ２における最大長をＷＹとし、第ｋ（ｋは１≦ｋ≦ｎ−１である整数）の素子ＵＥｋと第ｋ＋１の素子ＵＥｋ＋１との第１の方向Ｄ１における配置ピッチをＰＸとし、第２の方向Ｄ２における配置ピッチをＰＹとした場合に、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹである。【選択図】図１
2015062453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対して超音波ビームを送信し、前記対象物からの超音波エコーを受信する超音波トランスデューサーデバイスであって、
第１の方向に沿ってジグザグ配置される第１の超音波トランスデューサー素子〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の超音波トランスデューサー素子を含み、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子の前記第１の方向における最大長をＷＸとし、前記第１の方向に直交する第２の方向における最大長をＷＹとし、
第ｋ（ｋは１≦ｋ≦ｎ−１である整数）の超音波トランスデューサー素子と第ｋ＋１の超音波トランスデューサー素子との前記第１の方向における配置ピッチをＰＸとし、前記第２の方向における配置ピッチをＰＹとした場合に、
０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹであることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記第ｋ＋１の超音波トランスデューサー素子は、前記第ｋの超音波トランスデューサー素子に対して、前記第１の方向に前記配置ピッチＰＸ、前記第２の方向に前記配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置され、
第ｋ＋２の超音波トランスデューサー素子は、前記第ｋ＋１の超音波トランスデューサー素子に対して、前記第１の方向に前記配置ピッチＰＸ、前記第２の方向の反対方向に前記配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置されることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項３】
請求項２において、
前記第ｋ＋１の超音波トランスデューサー素子は、平面視において、前記第ｋの超音波トランスデューサー素子を所定の角度だけ回転させた形状を有することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、矩形の形状を有することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、正方形の形状を有し、
前記各超音波トランスデューサー素子の前記正方形の１つの対角線が前記第１の方向に沿うように、前記各超音波トランスデューサー素子が配置され、
前記各超音波トランスデューサー素子の前記正方形の対角線の長さをＬＡとした場合に、
前記配置ピッチＰＸは、ＰＸ＝０．５×ＷＸ＝０．５×ＬＡであり、前記配置ピッチＰＹは、ＰＹ＝０．５×ＷＹ＝０．５×ＬＡであることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項６】
請求項２において、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、円形の形状を有することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項７】
請求項６において、
前記各超音波トランスデューサー素子の半径の長さをＲＡとした場合に、
前記配置ピッチＰＸは、ＰＸ＝０．５×ＷＸ＝ＲＡであり、
前記配置ピッチＰＹは、ＰＹ＝ＷＹ×ｓｉｎ６０°＝２×ＲＡ×ｓｉｎ６０°であることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項８】
請求項２又は３において、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、三角形の形状を有することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、単一の振動膜を有する薄膜圧電型超音波トランスデューサー素子であることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項１０】
請求項９において、
複数の開口が配置された基板を含み、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、前記複数の開口の各開口ごとに設けられ、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、
前記開口を塞ぐ前記単一の振動膜と、
前記単一の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、
前記単一の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することを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第１の方向に沿って配線されるコモン電極線と、
前記第２の方向に沿って配線される第１の信号電極線〜第ｎの信号電極線とを有し、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の一方は、前記コモン電極線に接続され、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子のうちの第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎである整数）の超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の他方は、前記第１の信号電極線〜前記第ｎの信号電極線のうちの第ｊの信号電極線に接続されることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子が、平面視において、前記矩形の形状を有する場合に、
前記第ｊの超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の一方は、前記矩形の端辺部において前記コモン電極に接続され、
前記第ｊの超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の他方は、前記矩形の頂点部において前記第ｊの信号電極線に接続されることを特徴とする超音波トランスデューサーデバイス。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の超音波トランスデューサーデバイスを含むことを特徴とする超音波測定装置。
【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デバイス及び超音波測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波トランスデューサーデバイスには、複数の超音波トランスデューサー素子が一定の配置ピッチで配列されている。この配置ピッチが狭いほど超音波ビームの方位分解能が高くなり、超音波画像の解像度が向上する。しかし配置ピッチを狭くするためには、素子サイズを小さくする必要があり、製造上の負担が大きくなりコストの上昇を招くなどの課題があった。
【０００３】
この課題に対して例えば特許文献１には、スキャン方向に配列された複数の超音波トランスデューサー素子から成る素子列を所定のピッチだけスキャン方向に偏位させて並べる手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらこの手法では、１つの素子列の位置と次の素子列の位置とはスライス方向について素子サイズ分のずれがあるために、ビーム方向のずれが生じ、超音波画像の解像度が低下するなどの問題がある。本発明の幾つかの態様によれば、素子サイズを縮小させずに超音波画像の解像度を向上させることができる超音波トランスデューサーデバイス及び超音波測定装置等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、対象物に対して超音波ビームを送信し、前記対象物からの超音波エコーを受信する超音波トランスデューサーデバイスであって、第１の方向に沿ってジグザグ配置される第１の超音波トランスデューサー素子〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の超音波トランスデューサー素子を含み、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子の前記第１の方向における最大長をＷＸとし、前記第１の方向に直交する第２の方向における最大長をＷＹとし、第ｋ（ｋは１≦ｋ≦ｎ−１である整数）の超音波トランスデューサー素子と第ｋ＋１の超音波トランスデューサー素子との前記第１の方向における配置ピッチをＰＸとし、前記第２の方向における配置ピッチをＰＹとした場合に、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹである超音波トランスデューサーデバイスに関係する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、第１の方向における配置ピッチＰＸを超音波トランスデューサー素子の第１の方向における最大長ＷＸより小さくできるから、超音波ビームの第１の方向における間隔を素子サイズよりも狭くすることができる。さらに、第２の方向における配置ピッチＰＹを超音波トランスデューサー素子の第２の方向における最大長ＷＹより小さくできるから、超音波ビームのスライス方向のずれを小さくすることができる。その結果、素子サイズを縮小させずに超音波画像の解像度を向上させることなどが可能になる。
【０００８】
また本発明の一態様では、前記第ｋ＋１の超音波トランスデューサー素子は、前記第ｋの超音波トランスデューサー素子に対して、前記第１の方向に前記配置ピッチＰＸ、前記第２の方向に前記配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置され、第ｋ＋２の超音波トランスデューサー素子は、前記第ｋ＋１の超音波トランスデューサー素子に対して、前記第１の方向に前記配置ピッチＰＸ、前記第２の方向の反対方向に前記配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置されてもよい。
【０００９】
このようにすれば、複数の超音波トランスデューサー素子を、第１の方向に配置ピッチＰＸ、且つ第２の方向に配置ピッチＰＹで、第１の方向に沿ってジグザグ配置することができる。その結果、複数の超音波トランスデューサー素子を第１の方向に沿って効率良く配置すると共に、素子サイズを縮小させずに超音波画像の解像度をより向上させることなどが可能になる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記第ｋ＋１の超音波トランスデューサー素子は、平面視において、前記第ｋの超音波トランスデューサー素子を所定の角度だけ回転させた形状を有してもよい。
【００１１】
このようにすれば、複数の超音波トランスデューサー素子を、所定の角度だけ回転させて、第１の方向に沿ってジグザグ配置することができる。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、矩形の形状を有してもよい。
【００１３】
このようにすれば、矩形の形状を有する複数の超音波トランスデューサー素子を第１の方向に沿ってジグザグ配置することができる。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、正方形の形状を有し、前記各超音波トランスデューサー素子の前記正方形の１つの対角線が前記第１の方向に沿うように、前記各超音波トランスデューサー素子が配置され、前記各超音波トランスデューサー素子の前記正方形の対角線の長さをＬＡとした場合に、前記配置ピッチＰＸは、ＰＸ＝０．５×ＷＸ＝０．５×ＬＡであり、前記配置ピッチＰＹは、ＰＹ＝０．５×ＷＹ＝０．５×ＬＡであってもよい。
【００１５】
このようにすれば、正方形の形状を有する複数の超音波トランスデューサー素子を、対角線の長さより短い配置ピッチでジグザグ配置することができる。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、円形の形状を有してもよい。
【００１７】
このようにすれば、円形の形状を有する複数の超音波トランスデューサー素子を第１の方向に沿ってジグザグ配置することができる。
【００１８】
また本発明の一態様では、前記各超音波トランスデューサー素子の半径の長さをＲＡとした場合に、前記配置ピッチＰＸは、ＰＸ＝０．５×ＷＸ＝ＲＡであり、前記配置ピッチＰＹは、ＰＹ＝ＷＹ×ｓｉｎ６０°＝２×ＲＡ×ｓｉｎ６０°であってもよい。
【００１９】
このようにすれば、円形の形状を有する複数の超音波トランスデューサー素子を、円の直径より短い配置ピッチでジグザグ配置することができる。
【００２０】
また本発明の一態様では、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、平面視において、三角形の形状を有してもよい。
【００２１】
このようにすれば、三角形の形状を有する複数の超音波トランスデューサー素子を第１の方向に沿ってジグザグ配置することができる。
【００２２】
また本発明の一態様では、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、単一の振動膜を有する薄膜圧電型超音波トランスデューサー素子であってもよい。
【００２３】
このようにすれば、超音波トランスデューサー素子を高密度にジグザグ配置することができる。
【００２４】
また本発明の一態様では、複数の開口が配置された基板を含み、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、前記複数の開口の各開口ごとに設けられ、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子は、前記開口を塞ぐ前記単一の振動膜と、前記単一の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、前記単一の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てもよい。
【００２５】
このようにすれば、超音波トランスデューサー素子の上部電極と下部電極との間に信号電圧を印加させることにより、単一の振動膜を振動させて、超音波ビームを送信することができる。
【００２６】
また本発明の一態様では、前記第１の方向に沿って配線されるコモン電極線と、前記第２の方向に沿って配線される第１の信号電極線〜第ｎの信号電極線とを有し、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の一方は、前記コモン電極線に接続され、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子のうちの第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎである整数）の超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の他方は、前記第１の信号電極線〜前記第ｎの信号電極線のうちの第ｊの信号電極線に接続されてもよい。
【００２７】
このようにすれば、第１〜第ｎの信号電極線を介して、各超音波トランスデューサー素子に対して送信信号を供給することができる。また、第１〜第ｎの信号電極線を介して、各超音波トランスデューサー素子からの受信信号を出力することができる。
【００２８】
また本発明の一態様では、前記第１の超音波トランスデューサー素子〜前記第ｎの超音波トランスデューサー素子の各超音波トランスデューサー素子が、平面視において、前記矩形の形状を有する場合に、前記第ｊの超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の一方は、前記矩形の端辺部において前記コモン電極に接続され、前記第ｊの超音波トランスデューサー素子の前記上部電極及び前記下部電極の他方は、前記矩形の頂点部において前記第ｊの信号電極線に接続されてもよい。
【００２９】
このようにすれば、矩形の形状を有する複数の超音波トランスデューサー素子を高密度にジグザグ配置することができる。
【００３０】
本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の超音波トランスデューサーデバイスを含む超音波測定装置に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】超音波トランスデューサーデバイスの第１の構成例。
【図２】第１の構成例において、超音波トランスデューサー素子を２行設けた場合。
【図３】超音波ビームのスキャン方向及びスライス方向を説明する図。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、比較例における超音波トランスデューサー素子の形状と配置ピッチとの関係を説明する図。
【図５】図５（Ａ）は、超音波トランスデューサーデバイスの第１の構成例における素子の形状及び配置の一例。図５（Ｂ）は、第１の構成例の変形例における素子の形状及び配置の一例。
【図６】図６（Ａ）は、超音波トランスデューサーデバイスの第２の構成例における素子の形状及び配置の一例。図６（Ｂ）は、第２の構成例の変形例における素子の形状及び配置の一例。
【図７】図７（Ａ）は、超音波トランスデューサーデバイスの第３の構成例における素子の形状及び配置の一例。図７（Ｂ）は、第３の構成例の変形例における素子の形状及び配置の一例。
【図８】超音波トランスデューサーデバイスの第１の構成例のレイアウト例。
【図９】超音波トランスデューサーデバイスの第２の構成例のレイアウト例。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、超音波トランスデューサーデバイスの第３の構成例のレイアウト例。
【図１１】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、超音波トランスデューサー素子の構成例。
【図１２】超音波測定装置及び超音波画像装置の基本的な構成例。
【図１３】図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、超音波画像装置の具体的な構成例。図１３（Ｃ）は、超音波プローブの具体的な構成例。
【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．超音波トランスデューサーデバイス
図１に、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第１の構成例を示す。本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００は、第１〜第ｎ（ｎは２以上の整数）の超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎ、第１〜第ｎの信号電極線ＳＬ１〜ＳＬｎ、コモン電極線ＣＬ、信号端子Ｓ１〜Ｓｎ、及びコモン端子ＣＯＭを含む。なお、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００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】
超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎは、例えば薄膜圧電型超音波トランスデューサー素子であって、基板６０上に第１の方向（スキャン方向）Ｄ１に沿ってジグザグ配置される。超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎは、電気信号である送信信号を超音波に変換し、また対象物（被検体）からの超音波エコーを電気信号に変換する。
【００３５】
第１の構成例では、超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎの各素子は、平面視において、矩形（略矩形）の形状を有する。例えば図１では、超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎの各素子は、正方形（略正方形）の形状を有する。各素子の正方形の１つの対角線が第１の方向（スキャン方向）Ｄ１に沿うように、各素子が配置される。即ち、各素子の正方形の各辺が第１の方向Ｄ１と４５°の角度で交差するように、各素子が配置される。ここで平面視とは、基板６０の素子形成面側から素子形成面に対して垂直に見ることをいう。なお、各素子の正方形の各辺と第１の方向Ｄ１との角度は正確に４５°でなくてもよい。
【００３６】
超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎの平面視における形状は、図１に示す矩形に限定されず、円形（略円形）又は三角形（略三角形）であってもよい。超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎの形状及び配置の詳細は、後述する。
【００３７】
なお、超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎは、薄膜圧電型素子に限定されず、例えば容量性微細加工超音波トランスデューサー素子（ＣＭＵＴ：Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer）などであってもよい。
【００３８】
第１〜第ｎの信号電極線ＳＬ１〜ＳＬｎは、第１の方向Ｄ１に直交（略直交）する第２の方向（スライス方向）Ｄ２に沿って配線される。また、コモン電極線ＣＬは、第１の方向Ｄ１に沿って配線される。超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎの各素子の上部電極及び下部電極の一方（第１の電極）は、コモン電極線ＣＬに接続される。超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎのうちの第ｊ（ｊは１≦ｊ≦ｎである整数）の超音波トランスデューサー素子ＵＥｊの上部電極及び下部電極の他方（第２の電極）は、第１〜第ｎの信号電極線ＳＬ１〜ＳＬｎのうちの第ｊの信号電極線ＳＬｊに接続される。例えば、第５の超音波トランスデューサー素子ＵＥ５の第１の電極は、コモン電極線ＣＬに接続され、第２の電極は第５の信号電極線ＳＬ５に接続される。
【００３９】
コモン端子ＣＯＭ及び信号端子Ｓ１〜Ｓｎは、例えば基板６０の端辺部に第１の方向Ｄ１に沿って設けられる。コモン電極線ＣＬはコモン端子ＣＯＭに接続され、第ｊの信号電極線ＳＬｊは第ｊの信号端子Ｓｊに接続される。
【００４０】
スキャン方向とは、例えばセクタースキャンやリニアスキャン等のスキャン動作において超音波ビームをスキャンする方向に対応する。スライス方向とは、スキャン方向に直交（交差）する方向であり、例えば超音波ビームをスキャンして断層画像を得る場合、その断層に直交する方向に対応する。
【００４１】
超音波を出射する送信期間には、後述する送信部１１０が出力する送信信号が、信号端子Ｓ１〜Ｓｎ及び信号電極線ＳＬ１〜ＳＬｎを介して、超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎに供給される。また、超音波エコー信号を受信する受信期間には、超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎからの受信信号が、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬｎ及び信号端子Ｓ１〜Ｓｎを介して、後述する受信部１２０に出力される。
【００４２】
コモン端子ＣＯＭにはコモン電圧が供給される。このコモン電圧は一定の直流電圧であればよく、０Ｖ即ちグランド電位（接地電位）でなくてもよい。
【００４３】
図１に示す超音波トランスデューサーデバイス２００では、信号端子Ｓ１〜Ｓｎは対向する２つの端辺部の両方に設けられているが、いずれか一方の端辺部に設けられてもよい。
【００４４】
図２に、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第１の構成例において、超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎを２行設けた場合を示す。即ち、図２に示す超音波トランスデューサーデバイス２００は、第１行の超音波トランスデューサー素子ＵＥ１ａ〜ＵＥｎａ及び第２行の超音波トランスデューサー素子ＵＥ１ｂ〜ＵＥｎｂを含む。
【００４５】
第ｊ列の超音波トランスデューサー素子ＵＥｊａ、ＵＥｊｂの第１の電極はコモン電極線ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３のいずれかに接続され、第２の電極は第ｊの信号電極線ＳＬｊに接続される。
【００４６】
このように本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００では、ジグザグ配置されたｎ個の超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎを２行又は３行以上設けてもよい。
【００４７】
図３は、超音波トランスデューサーデバイス２００から送信される超音波ビームＵＢのスキャン方向及びスライス方向を説明する図である。スキャン方向とは、例えばセクタースキャンやリニアスキャン等のスキャン動作において超音波ビームＵＢをスキャンする方向である。スライス方向とは、スキャン方向に交差（例えば直交）する方向であり、例えば超音波ビームＵＢをスキャンして断層画像を得る場合、その断層に直交する方向である。
【００４８】
超音波ビームＵＢの間隔は、スキャン方向（第１の方向Ｄ１）に配列された超音波トランスデューサー素子ＵＥ１〜ＵＥｎの配置ピッチに依存する。例えば、スキャン方向の配置ピッチが狭いほど、超音波ビームＵＢの間隔は狭くなる。超音波ビームＵＢの間隔が狭くなるほど、解像度の高い超音波画像（例えばＢモード画像）を得ることができる。
【００４９】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、比較例における超音波トランスデューサー素子の形状と配置ピッチとの関係を説明する図である。なお、以下の説明では、超音波トランスデューサー素子を単に「素子」とも呼ぶ。
【００５０】
図４（Ａ）は、平面視において矩形の形状を有する素子ＵＥ１〜ＵＥｎを第１の方向Ｄ１に沿って配置した場合を示す。素子の第１の方向Ｄ１における最大長をＷＸとし、第２の方向Ｄ２における最大長をＷＹとすると、スキャン方向における配置ピッチＰＸはＷＸに等しくなる。従って、スキャン方向における配置ピッチＰＸを素子サイズより小さくすることができない。
【００５１】
図４（Ｂ）は、平面視において矩形の形状を有する素子ＵＥ１〜ＵＥｎを第１の方向Ｄ１に沿ってジグザグ配置した場合を示す。各素子は、各素子の矩形の一辺が第１の方向Ｄ１に平行になるように配置される。偶数番目の素子は、奇数番目の素子に対して第１の方向Ｄ１にＷＸの１／２だけ変位した位置に配置される。この場合には、スキャン方向における配置ピッチＰＸは０．５×ＷＸであり、スライス方向における配置ピッチＰＹはＷＹに等しい。
【００５２】
図４（Ｂ）に示す配置では、スキャン方向における配置ピッチＰＸが０．５×ＷＸになるから、配置ピッチＰＸをＷＸより小さくすることができる。しかし、奇数番目の素子の位置と偶数番目の素子の位置とがスライス方向においてＷＹだけ変位しているから、奇数番目の素子から送信された超音波ビームＵＢと偶数番目の素子から送信された超音波ビームＵＢとの間で、ビーム方向のずれが生じてしまう。このビーム方向のずれは、得られる超音波画像の解像度を低下させる原因になる。
【００５３】
図４（Ｃ）は、平面視において正６角形の形状を有する素子ＵＥ１〜ＵＥｎを第１の方向Ｄ１に沿ってジグザグ配置した場合を示す。各素子は、各素子の正６角形の一辺が第１の方向Ｄ１に平行になるように配置される。偶数番目の素子は、奇数番目の素子に対して第１の方向Ｄ１に０．７５×ＷＸだけ変位し、第２の方向Ｄ２に０．５×ＷＹだけ変位した位置に配置される。スキャン方向における配置ピッチＰＸは０．７５×ＷＸであり、スライス方向における配置ピッチＰＹは０．５×ＷＹである。
【００５４】
図４（Ｃ）に示す配置では、スライス方向における配置ピッチＰＹが０．５×ＷＹになるから、奇数番目の素子から送信された超音波ビームＵＢと偶数番目の素子から送信された超音波ビームＵＢとの間のビーム方向のずれを小さくすることができる。しかし、スキャン方向における配置ピッチＰＸが０．７５×ＷＸであるから、超音波ビームＵＢの間隔を図４（Ｂ）に示す場合ほど狭くすることはできない。
【００５５】
本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示した比較例における課題を解決するものである。即ち、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００によれば、スキャン方向における配置ピッチＰＸ及びスライス方向における配置ピッチＰＹについて、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹを満たすように各素子を配置することができる。
【００５６】
以下では、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第１、第２、第３の構成例における素子の形状及び配置について詳細に説明する。なお、素子の形状とは、１個の素子を配置するために必要な領域の形状であって、例えば振動膜や圧電素子を形成する領域だけでなく、隣接する素子との分離に必要な領域も含む形状である。
【００５７】
図５（Ａ）に、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第１の構成例における素子の形状及び配置の一例を示す。第１の構成例では、各素子ＵＥ１〜ＵＥｎは平面視において矩形（略矩形）の形状を有し、スキャン方向Ｄ１に沿ってジグザグ配置される。例えば図５（Ａ）では、各素子ＵＥ１〜ＵＥｎは正方形（略正方形）の形状を有する。各素子ＵＥ１〜ＵＥｎの正方形の１つの対角線がスキャン方向Ｄ１に沿うように、各素子が配置される。
【００５８】
各素子ＵＥ１〜ＵＥｎのスキャン方向における最大長をＷＸ、スライス方向Ｄ２における最大長をＷＹとし、第ｋ（ｋは１≦ｋ≦ｎ−１である整数）の素子ＵＥｋと第ｋ＋１の素子ＵＥｋ＋１とのスキャン方向における配置ピッチをＰＸ、スライス方向における配置ピッチをＰＹとし、各素子の正方形の対角線の長さをＬＡとする。各素子の形状が正方形である場合には、ＷＸ＝ＷＹ＝ＬＡである。
【００５９】
ＵＥｋ＋１は、ＵＥｋに対して、スキャン方向Ｄ１に配置ピッチＰＸ、スライス方向Ｄ２に配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置される。そして、ＵＥｋ＋２は、ＵＥｋ＋１に対して、スキャン方向Ｄ１に配置ピッチＰＸ、スライス方向Ｄ２の反対方向に配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置される。
【００６０】
図５（Ａ）から分かるように、ＰＸ＝０．５×ＷＸ＝０．５×ＬＡ、且つ、ＰＹ＝０．５×ＷＹ＝０．５×ＬＡである。即ち、ＰＸ、ＷＸ及びＰＹ、ＷＹは、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹを満たす。なお、ＰＸは正確にＷＸの０．５倍でなくてもよく、ＰＹは正確にＷＹの０．５倍でなくてもよい。
【００６１】
図５（Ｂ）に、第１の構成例の変形例における素子の形状及び配置の一例を示す。図５（Ｂ）に示す素子ＵＥ１〜ＵＥｎは、図５（Ａ）と同様に、平面視において矩形（略矩形）の形状を有し、スキャン方向Ｄ１に沿ってジグザグ配置される。また、各素子ＵＥ１〜ＵＥｎの正方形の１つの対角線がスキャン方向Ｄ１に沿うように、各素子が配置される。但し、図５（Ａ）の場合と異なり、隣接する２つの素子の互いに接する辺の位置がずれている。
【００６２】
図５（Ｂ）から分かるように、スキャン方向における配置ピッチＰＸは０．５×ＷＸより大きく、スライス方向における配置ピッチＰＹは０．５×ＷＹより小さい。この場合であっても、ＰＸ、ＷＸ及びＰＹ、ＷＹは、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹを満たすように配置することができる。
【００６３】
図６（Ａ）に、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第２の構成例における素子の形状及び配置の一例を示す。第２の構成例では、各素子ＵＥ１〜ＵＥｎは平面視において円形（略円形）の形状を有し、スキャン方向Ｄ１に沿ってジグザグ配置される。
【００６４】
各素子ＵＥ１〜ＵＥｎのスキャン方向における最大長をＷＸ、スライス方向Ｄ２における最大長をＷＹとし、第ｋの素子ＵＥｋと第ｋ＋１の素子ＵＥｋ＋１とのスキャン方向における配置ピッチをＰＸ、スライス方向における配置ピッチをＰＹとし、各素子の半径の長さをＲＡとする。
【００６５】
ＵＥｋ＋１は、ＵＥｋに対して、スキャン方向Ｄ１に配置ピッチＰＸ、スライス方向Ｄ２に配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置される。そして、ＵＥｋ＋２は、ＵＥｋ＋１に対して、スキャン方向Ｄ１に配置ピッチＰＸ、スライス方向Ｄ２の反対方向に配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置される。
【００６６】
図６（Ａ）から分かるように、配置ピッチＰＸは、ＰＸ＝０．５×ＷＸ＝ＲＡであり、配置ピッチＰＹは、ＰＹ＝ＷＹ×ｓｉｎ６０°＝２×ＲＡ×ｓｉｎ６０°である。即ち、ＰＸ、ＷＸ及びＰＹ、ＷＹは、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹを満たす。なお、ＰＸは正確にＷＸの０．５倍でなくてもよく、ＰＹは正確にＷＹのｓｉｎ６０°倍でなくてもよい。
【００６７】
図６（Ｂ）に、第２の構成例の変形例における素子の形状及び配置の一例を示す。図６（Ｂ）に示す素子ＵＥ１〜ＵＥｎは、図６（Ａ）と同様に、平面視において円形（略円形）の形状を有し、スキャン方向Ｄ１に沿ってジグザグ配置される。但し、図６（Ａ）の場合と異なり、ＵＥｋとＵＥｋ＋２とは接していない。
【００６８】
図６（Ｂ）から分かるように、スキャン方向における配置ピッチＰＸは０．５×ＷＸより大きく、スライス方向における配置ピッチＰＹはＷＹ×ｓｉｎ６０°より小さい。この場合であっても、ＰＸ、ＷＸ及びＰＹ、ＷＹは、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹを満たすように配置することができる。
【００６９】
図７（Ａ）に、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第３の構成例における素子の形状及び配置の一例を示す。第３の構成例では、各素子ＵＥ１〜ＵＥｎは平面視において三角形（略三角形）の形状を有し、スキャン方向Ｄ１に沿ってジグザグ配置される。例えば図７（Ａ）では、各素子ＵＥ１〜ＵＥｎは正三角形（略正三角形）の形状を有する。ＵＥｋ＋１は、平面視において、ＵＥｋを１８０°（広義には所定の角度）だけ回転させた形状を有する。
【００７０】
各素子ＵＥ１〜ＵＥｎのスキャン方向における最大長をＷＸ、スライス方向Ｄ２における最大長をＷＹとする。ＷＸは三角形の底辺の長さに相当し、ＷＹは三角形の高さに相当する。各素子の三角形の重心の位置によって、配置ピッチＰＸ、ＰＹを定義する。これは、三角形の振動膜が振動する際に、三角形の重心部分が最も振動振幅が大きいと考えられるからである。
【００７１】
ＵＥｋ＋１は、ＵＥｋに対して、スキャン方向Ｄ１に配置ピッチＰＸ、スライス方向Ｄ２に配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置される。そして、ＵＥｋ＋２は、ＵＥｋ＋１に対して、スキャン方向Ｄ１に配置ピッチＰＸ、スライス方向Ｄ２の反対方向に配置ピッチＰＹだけ変位した位置に配置される。
【００７２】
図７（Ａ）から分かるように、配置ピッチＰＸは、ＰＸ＝０．５×ＷＸであり、配置ピッチＰＹは、ＰＹ＝１／３×ＷＹである。即ち、ＰＸ、ＷＸ及びＰＹ、ＷＹは、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹを満たす。なお、ＰＸは正確にＷＸの０．５倍でなくてもよく、ＰＹは正確にＷＹの１／３倍でなくてもよい。
【００７３】
図７（Ｂ）に、第３の構成例の変形例における素子の形状及び配置の一例を示す。図７（Ｂ）に示す素子ＵＥ１〜ＵＥｎは、図７（Ａ）と同様に、平面視において正三角形（広義には三角形）の形状を有し、スキャン方向Ｄ１に沿ってジグザグ配置される。ＵＥｋ＋１は、平面視において、ＵＥｋを１８０°（広義には所定の角度）だけ回転させた形状を有する。但し、図７（Ａ）の場合と異なり、隣接する２つの素子の互いに接する辺の位置がずれている。
【００７４】
図７（Ｂ）から分かるように、スキャン方向における配置ピッチＰＸは０．５×ＷＸより大きく、スライス方向における配置ピッチＰＹは１／３×ＷＹより小さい。この場合であっても、ＰＸ、ＷＸ及びＰＹ、ＷＹは、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹを満たすように配置することができる。
【００７５】
図５（Ａ）〜図７（Ｂ）に示したように、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第１、第２、第３の構成例及びこれらの変形例によれば、第ｋの超音波トランスデューサー素子ＵＥｋと第ｋ＋１の超音波トランスデューサー素子ＵＥｋ＋１とのスキャン方向における配置ピッチをＰＸとし、スライス方向における配置ピッチをＰＹとした場合に、０．５×ＷＸ≦ＰＸ＜０．７５×ＷＸ、且つ、ＰＹ＜ＷＹとすることができる。
【００７６】
このようにすることで、スキャン方向の配置ピッチＰＸを素子のサイズより狭くすることができるから、超音波ビームの間隔をより狭くすることができる。また、併せてスライス方向の配置ピッチＰＹも素子のサイズより狭くすることができるから、超音波ビームのスライス方向のずれをより小さくすることができる。その結果、素子サイズを縮小させずに超音波画像の解像度を向上させることが可能になる。
【００７７】
さらに、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第１、第２、第３の構成例の各変形例（図５（Ｂ）、図６（Ｂ）、図７（Ｂ））によれば、スキャン方向の配置ピッチＰＸとスライス方向の配置ピッチＰＹとの組み合わせを、要求される解像度に応じて設計することができる。その結果、用途や目的に応じた解像度の超音波画像を取得するための超音波トランスデューサーデバイスを実現することができる。
【００７８】
図８に、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第１の構成例のレイアウト例を示す。図８には、矩形（略矩形）の形状を有する各素子の素子配置領域ＡＲ、下部電極層２１及び上部電極層２２を示す。図示していないが、下部電極層２１と上部電極層２２とに挟まれる領域には圧電体膜が設けられる。素子配置領域ＡＲは、１個の素子を配置するために必要となる領域であって、例えば振動膜や圧電素子を形成する領域だけでなく、隣接する素子との分離に必要な領域も含む。従って、素子配置領域ＡＲは、振動膜や圧電素子を形成する領域よりもさらに外側に広がっている。
【００７９】
下部電極層２１は、圧電素子の下部電極を形成すると共に、コモン電極線ＣＬを形成する。上部電極層２２は、圧電素子の上部電極を形成すると共に、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬｎを形成する。第ｊの素子ＵＥｊの下部電極は、矩形の端辺部においてコモン電極線ＣＬに接続される。また、第ｊの素子ＵＥｊの上部電極は、矩形の頂点部において第ｊの信号電極線ＳＬｊに接続される。このようにレイアウトすることで、矩形の形状を有する複数の超音波トランスデューサー素子を高密度にジグザグ配置することができる。
【００８０】
なお、図８のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’に沿った断面の構造を、後述する図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す。素子構造については、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）で詳細に説明する。
【００８１】
図９に、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第２の構成例のレイアウト例を示す。図９には、円形（略円形）の形状を有する各素子の素子配置領域ＡＲ、下部電極層２１及び上部電極層２２を示す。下部電極層２１は、圧電素子の下部電極を形成すると共に、コモン電極線ＣＬを形成する。上部電極層２２は、圧電素子の上部電極を形成すると共に、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬｎを形成する。図９のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’に沿った断面の構造を、後述する図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す。
【００８２】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス２００の第３の構成例のレイアウト例を示す。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）には、三角形（略三角形）の形状を有する各素子の素子配置領域ＡＲ、下部電極層２１及び上部電極層２２を示す。下部電極層２１は、圧電素子の下部電極を形成すると共に、コモン電極線ＣＬを形成する。上部電極層２２は、圧電素子の上部電極を形成すると共に、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬｎを形成する。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’に沿った断面の構造を、後述する図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す。
【００８３】
２．超音波トランスデューサー素子
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に、本実施形態の超音波トランスデューサー素子ＵＥ（ＵＥ１〜ＵＥｎ）の構成例を示す。この超音波トランスデューサー素子ＵＥは、振動膜（メンブレン、支持部材）５０と圧電素子部とを有する。圧電素子部は、下部電極層（下部電極）２１、圧電体層（圧電体膜）３０、上部電極層（上部電極）２２を有する。なお、本実施形態の超音波トランスデューサー素子ＵＥは図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）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。
【００８４】
図１１（Ａ）は、図８、図９、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）のＡ−Ａ’に沿った断面を示す断面図である。図１１（Ｂ）は、図８、図９、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）のＢ−Ｂ’に沿った断面を示す断面図である。
【００８５】
超音波トランスデューサー素子ＵＥは、基板６０に設けられた複数の開口４５の各開口ごとに設けられる。基板６０は、例えばシリコン基板である。
【００８６】
素子配置領域ＡＲは、１個の素子を配置するために必要となる領域であって、例えば振動膜や圧電素子を形成する領域だけでなく、隣接する素子との分離に必要な領域も含む。従って、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように、素子配置領域ＡＲは、振動膜や圧電素子を形成する領域よりもさらに外側に広がっている。
【００８７】
下部電極層２１は、振動膜５０の上層に例えば金属薄膜で形成される。この下部電極層２１は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように素子配置領域ＡＲの外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子ＵＥに接続される。
【００８８】
圧電体層３０は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、下部電極層２１の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体層３０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。
【００８９】
上部電極層２２は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体層３０の少なくとも一部を覆うように設けられる。この上部電極層２２は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように素子配置領域ＡＲの外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子ＵＥに接続される。
【００９０】
振動膜（メンブレン）５０は、例えばＳｉＯ２薄膜とＺｒＯ２薄膜との２層構造により空洞領域４０を塞ぐように設けられる。１個の素子が有する振動膜５０は単一の振動膜であって、複数の振動膜の集合体ではない。単一の振動膜とは、連続した１つの振動膜であって、他の振動膜とは独立に１つの圧電素子によって振動する振動膜である。この振動膜５０は、圧電体層３０、下部電極層２１及び上部電極層２２を支持すると共に、圧電体層３０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。
【００９１】
空洞領域４０は、基板６０（シリコン基板）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４０の形成によって振動可能になった振動膜５０のサイズによって超音波の共振周波数が決定され、その超音波は圧電体膜３０側に放射される。
【００９２】
超音波トランスデューサー素子ＵＥの下部電極は、下部電極層２１により形成され、上部電極は、上部電極層２２により形成される。具体的には、下部電極層２１のうちの圧電体層３０に覆われた部分が下部電極を形成し、上部電極層２２のうちの圧電体層３０を覆う部分が上部電極を形成する。即ち、圧電体層３０は、下部電極と上部電極に挟まれて設けられる。
【００９３】
圧電体膜３０は、下部電極と上部電極との間、即ち下部電極層２１と上部電極層２２との間に電圧が印加されることで、面内方向に伸縮する。超音波トランスデューサー素子ＵＥは、薄手の圧電素子部と振動膜５０を貼り合わせたモノモルフ（ユニモルフ）構造を用いており、圧電素子部が面内で伸び縮みすると貼り合わせた振動膜５０の寸法はそのままであるため反りが生じる。従って、圧電体膜３０に交流電圧を印加することで、振動膜５０が膜厚方向に対して振動し、この振動膜５０の振動により超音波が放射される。圧電体膜３０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。
【００９４】
バルクの超音波トランスデューサー素子の駆動電圧がピークからピークで１００Ｖ程度であるのに対して、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すような薄膜圧電型超音波トランスデューサー素子では、駆動電圧をピークからピークで１０〜３０Ｖ程度に小さくすることができる。
【００９５】
３．超音波測定装置
図１２に、本実施形態の超音波測定装置１００及び超音波画像装置４００の基本的な構成例を示す。本実施形態の超音波測定装置１００は、超音波トランスデューサーデバイス２００、送信部１１０、受信部１２０、処理部１３０を含む。また、超音波画像装置４００は、超音波測定装置１００及び表示部４１０を含む。なお、本実施形態の超音波測定装置１００及び超音波画像装置４００は図１２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。
【００９６】
送信部１１０は、超音波ビームの送信処理を行う。具体的には、送信部１１０が処理部１３０の制御に基づいてパルス信号を生成・増幅し、超音波トランスデューサーデバイス２００に対して電気信号である送信信号（駆動信号）を出力する。超音波トランスデューサーデバイス２００が電気信号である送信信号を超音波に変換して、超音波を送信する。送信部１１０は、例えばパルス発生器、増幅器などで構成することができる。
【００９７】
受信部１２０は、超音波ビームが被検体により反射されたものである超音波エコーの受信処理を行う。具体的には、超音波トランスデューサーデバイス２００が被検体（対象物）からの超音波エコーを電気信号に変換して、受信部１２０に対して出力する。受信部１２０は、超音波トランスデューサーデバイス２００からの電気信号である受信信号（アナログ信号）に対して増幅、検波、Ａ／Ｄ変換、位相合わせなどの受信処理を行い、受信処理後の信号である受信信号（デジタルデータ）を処理部１３０に対して出力する。受信部１２０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。
【００９８】
処理部１３０は、送信部１１０及び受信部１２０の制御処理や受信部１２０からの受信信号に基づいて超音波画像を生成する処理を行う。処理部１３０は、例えば専用のデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）で構成してもよいし、汎用のマイクロプロセッサー（ＭＰＵ）で構成してもよい。或いは、処理部１３０が実行する処理の一部をパーソナルコンピューター（ＰＣ）で実行させてもよい。
【００９９】
表示部４１０は、例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスであって、処理部１３０により生成された表示用画像データを受け取って表示する。この表示用画像データは、例えば超音波画像（Ｂモード画像）、或いはユーザーに対する報知情報などを含む。
【０１００】
４．超音波画像装置
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に、本実施形態の超音波画像装置４００の具体的な構成例を示す。図１３（Ａ）は携帯型の超音波画像装置４００を示し、図１３（Ｂ）は据置型の超音波画像装置４００を示す。
【０１０１】
携帯型及び据置型の超音波画像装置４００は共に、超音波測定装置１００、超音波プローブ３００、ケーブル３５０及び表示部４１０を含む。超音波プローブ３００は、超音波トランスデューサーデバイス２００を含み、ケーブル３５０により超音波測定装置１００に接続される。表示部４１０は、表示用画像データを表示する。
【０１０２】
超音波測定装置１００が有する送信部１１０、受信部１２０及び処理部１３０の少なくとも一部を超音波プローブ３００に設けることもできる。
【０１０３】
図１３（Ｃ）に、超音波プローブ３００の具体的な構成例を示す。超音波プローブ３００はプローブヘッド３１５及びプローブ本体３２０を含み、図１３（Ｃ）に示すように、プローブヘッド３１５はプローブ本体３２０と脱着可能である。
【０１０４】
プローブヘッド３１５は、超音波トランスデューサーデバイス２００、プローブ基体３１１、プローブ筐体３１２、プローブヘッド側コネクター３１３を含む。
【０１０５】
プローブ本体３２０は、プローブ本体側コネクター３２３を含む。プローブ本体側コネクター３２３は、プローブヘッド側コネクター３１３と接続される。プローブ本体３２０は、ケーブル３５０により超音波測定装置１００に接続される。なお、超音波測定装置１００が有する送信部１１０、受信部１２０の少なくとも一部をプローブ本体３２０に設けることもできる。
【０１０６】
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。また超音波トランスデューサーデバイス及び超音波測定装置の構成、動作等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】
【０１０７】
２１  下部電極層（下部電極）、２２  上部電極層（上部電極）、
３０  圧電体膜（圧電体層）、４０  空洞領域、４５  開口、５０  振動膜、
６０  基板、
１００  超音波測定装置、１１０  送信部、１２０  受信部、１３０  処理部、
２００  超音波トランスデューサーデバイス、
３００  超音波プローブ、３１１  プローブ基体、３１２  プローブ筐体、
３１３  プローブヘッド側コネクター、３１５  プローブヘッド、
３２０  プローブ本体、３２３  プローブ本体側コネクター、
３５０  ケーブル、４００  超音波画像装置、４１０  表示部、
ＵＥ１〜ＵＥｎ  超音波トランスデューサー素子、ＣＬ  コモン電極線、
ＣＯＭ  コモン端子、ＳＬ１〜ＳＬｎ  信号電極線、Ｓ１〜Ｓｎ  信号端子
【図１】
2015062453.tif 000003
【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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