(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップと、
前記チップの上に設けられた、光源からの光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号を出力する静電容量型トランスデューサと、
前記静電容量型トランスデューサから出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を有する回路基板と、
前記静電容量型トランスデューサと前記電流電圧変換回路とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線と、
静電シールドと、
円筒状のプローブ筐体と、
を有するトランスデューサユニットであって、
前記チップの有する面のうち、前記静電容量型トランスデューサが設けられている面とは逆の面側に、前記回路基板が設けられ、
前記チップ、前記静電容量型トランスデューサ、前記回路基板、及び前記静電シールドが、前記プローブ筐体内に設けられており、
前記回路基板は、前記チップの前記逆の面と前記プローブ筐体の内壁面で囲まれる領域内に設けられており、
前記静電シールドは、前記フレキシブルプリント配線に貼り付けられて一体となって設けられている、トランスデューサユニット。
【請求項２】
前記チップが貫通配線を有しており、前記静電容量型トランスデューサの有する電極に接続された前記貫通配線が、前記チップのうち、前記静電容量型トランスデューサを配置した面と逆の面に引き出されている請求項１に記載のトランスデューサユニット。
【請求項３】
前記フレキシブルプリント配線とリジット基板とが一体化したリジットフレキシブル基板を有し、前記チップの有する面のうち、前記静電容量型トランスデューサを配置した面と逆の面は、前記リジットフレキシブル基板が有するリジット基板の上に設けられた電極と対向した位置に配置され、前記電極と前記静電容量型トランスデューサとが電気的に接続されている請求項２に記載のトランスデューサユニット。
【請求項４】
前記チップの有する面のうち、前記静電容量型トランスデューサを配置した面と逆の面は、前記フレキシブルプリント配線と対向した位置に配置され、前記静電容量型トランスデューサと前記フレキシブルプリント配線とが、電気的に接続されている請求項２に記載のトランスデューサユニット。
【請求項５】
前記チップの面とフレキシブルプリント配線とが異方性導電樹脂を介して接続されている請求項１に記載のトランスデューサユニット。
【請求項６】
前記チップを支持する支持部を有し、前記支持部は前記チップの位置決めをするために前記チップの外形に対応した凹部を有している請求項１乃至５の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項７】
前記チップを支持する支持部を有し、前記支持部は、前記フレキシブルプリント配線を、前記支持部の有する面のうち、前記静電容量型トランスデューサが設けられた面とは逆の面側に引き出すための貫通孔を有している請求項１乃至６の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項８】
前記フレキシブルプリント配線と、前記回路基板との間は、異方性導電樹脂で接続されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項９】
前記フレキシブルプリント配線と、前記回路基板との間は、ハンダで接続していることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項１０】
前記回路基板の上に検出回路が設けられ、前記検出回路は、シールドカバーにより覆われており、前記検出回路と前記シールドカバーとの間はハンダで電気的に接続され、かつ固定されている請求項１乃至９の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項１１】
前記検出回路と前記シールドカバーとの間は、放熱シートが設けられている請求項１０に記載のトランスデューサユニット。
【請求項１２】
前記トランスデューサユニットが筐体を有し、前記シールドカバーは、前記筺体に固定されている請求項１０または１１に記載のトランスデューサユニット。
【請求項１３】
前記回路基板と、外部の装置と接続するためのケーブルとがハンダを用いて接続され、前記ハンダが封止材で囲まれている請求項１乃至１２の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項１４】
前記回路基板に、カードエッジコネクタが接続され、前記回路基板は、前記カードエッジコネクタに接続されたケーブルにより、外部の装置と接続されている請求項１乃至１２の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項１５】
前記トランスデューサユニットが筐体を有し、前記筺体の一部が、前記回路基板を挟むように２つの部品から構成されている請求項１乃至１４の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項１６】
前記トランスデューサユニットが、円筒状の筐体を有する請求項１乃至１５の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項１７】
前記静電容量型トランスデューサの上に、シリコーンゴム層を介して、絶縁フィルムを備えている請求項１乃至１６の何れか１項に記載のトランスデューサユニット。
【請求項１８】
前記請求項１乃至１７の何れか１項に記載のトランスデューサユニットの複数と、複数の貫通孔を有する半球状の表面を有する支持部材を有しており、前記複数のトランスデューサユニットが、前記貫通孔内に、前記半球の中央を向くように固定されている音響波用プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスデューサユニット、及びそれを備えた光音響波用プローブ、及び光音響波用プローブを備えた光音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体に光を照射して、光音響効果により被検体中の測定対象から音響波（典型的には超音波であるが、本明細書中では光音響波と記載する）を発生させ、発生した音響波を半球状の超音波プローブを用いて受信する測定システムがある（特許文献１）。半球状の超音波プローブは、半球表面上に配置した複数の超音波トランスデューサ素子で構成されている。
【０００３】
図２３を用いて、説明する。図２３において、１０は被検体、１１は光源、１２は超音波プローブ、１３は超音波トランスデューサ、２１は光線、２２は光音響波、３０は媒質（音響マッチング材）である。半球状の超音波プローブ１２は、半球状の形状をしており、複数の超音波トランスデューサ１３と、光源１１を備えている。被検体１０は、超音波プローブ１２の半球に一部囲まれるように配置され、被検体１０と超音波プローブ１２との間には、媒質３０が充填される。光源１１から被検体１０に光２１を照射して、被検体で発生した光音響波２２を、超音波プローブ１２が有する複数の超音波トランスデューサ１３で受信して、被検体の画像化を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開２０１１−０３０６８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、支持部材の半球表面に配置する超音波トランスデューサの数を増やすことで、被検体の画像の画質向上が可能であるが、超音波トランスデューサの数を増やすためには、半球表面上に複数の超音波トランスデューサを近接して配置する必要がある。しかし、超音波トランスデューサを近接して配置するための最適な構成はこれまで知られていなかった。
【０００６】
そこで本発明は、支持部材に近接して配置できる小型のトランスデューサユニット、及び近接して配置された複数のトランスデューサユニットを備える光音響波用プローブ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】
【０００７】
本発明に係るトランスデューサユニットは、チップと、前記チップ上に設けられた、光源からの光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号を出力する静電容量型トランスデューサと、前記静電容量型トランスデューサから出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を有する回路基板と、前記静電容量型トランスデューサと前記電流電圧変換回路とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線と、を有するトランスデューサユニットであって、前記チップの有する面のうち、前記静電容量型トランスデューサが設けられている面とは逆の面側に、前記回路基板が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば小型のトランスデューサユニットを提供でき、複数のトランスデューサユニットが支持部材上に近接して配置された光音響波用プローブを提供できるため、被検体の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図８】本発明の第７の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図９】本発明の第８の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１０】本発明の第９の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１１】本発明の第１０の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１２】本発明の第１１の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１３】本発明の第１２の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１４】本発明の第１３の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１５】本発明の第１４の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１６】本発明の第１５の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１７】本発明の第１６の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１８】本発明の第１７の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図１９】本発明の第１８の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図２０】本発明の第１９の実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【図２１】本発明の第２０の実施形態に係る光音響装置の模式図である。
【図２２】本発明の第２１の実施形態に係る光音響装置の模式図である。
【図２３】従来の光音響装置を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係るトランスデューサユニットは、チップと、前記チップ上に設けられた、光源からの光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号を出力する静電容量型トランスデューサとを有する。そして、静電容量型トランスデューサから出力される電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を有する回路基板と、静電容量型トランスデューサと電流電圧変換回路とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線と、を有する。そして、チップの有する面のうち、静電容量型トランスデューサが設けられている面とは逆の面側（裏面側）に、前記回路基板が設けられていることを特徴とする。以下、詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、図１を用いて、本実施形態の光音響波用プローブ１００を説明する。図１において、９９はプローブ筐体、１０１は半球状の支持部材、１０２は貫通孔、１０３は超音波トランスデューサユニット（以下、単にトランスデューサユニットと略すことがある）、１０４はケーブル、１０５はコネクタ、１０６は光源である。そして、１１０は静電容量型トランスデューサ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ、以下ＣＭＵＴと略す）である。図１（ａ）は、本実施形態に係る光音響波用プローブ１００の外観の模式図、図１（ｂ）は、光音響波用プローブ１００断面を説明するための模式図である。
【００１２】
半球状の支持部材１０１は、ＣＭＵＴ１１０を配置する位置に対応した位置に、複数の貫通孔１０２を有している。トランスデューサユニット１０３は、貫通孔１０２の形状と対応した外形をしており、それぞれの貫通孔１０２に、挿入固定されている。トランスデューサユニット１０３は、ＣＭＵＴ１１０を備えており、ＣＭＵＴ１１０が、半球の中央付近を向くように配置されている。本実施形態では、貫通孔１０２の形状は、真円状であり、ＣＭＵＴ１１０は、トランスデューサユニット１０３の中央に配置されている構成で説明する。
【００１３】
光源１０６は、半球状の支持部の中央に配置されている。光源１０６は、固体レーザやや気体レーザ、半導体レーザ、ＬＥＤなど光を出射することができるものであれば、用いることができる。外部に配置した発光部から光ファイバーを用いて、光を導波させる構成も用いることができる。本明細書では、半球の中央に光源１０６を配置している構成で説明するが、本発明はこれに限らない。半球の支持部材１０１で、トランスデューサユニット１０３が配置されていない領域であれば、任意の位置に単数または複数の光源１０６を配置することができる。
【００１４】
本実施形態によると、支持部材１０１の貫通孔１０２に、別体のトランスデューサユニット１０３を取り付ける構成にしている。そのため、支持部材１０１の構成を、半球状の部材に穴をあけるだけの非常に単純な形状とすることができる。また、支持部材１０１と、トランスデューサユニット１０３を別体とするため、動作が確認済みのトランスデューサユニット１０３を選択して用いることができるので、超音波プローブ１００の歩留まりを容易に向上させることもできる。更に、トランスデューサユニット１０３が故障した際に、交換を容易に行うことができる。また、支持部材１０１での貫通孔１０２の配置を変えるだけで、異なるセンサ間隔の超音波プローブ１００を容易に提供することができる。同様に、半球の半径が異なるプローブも、異なる半径を持つ支持部材１０１を用意するだけで、同じトランスデューサユニット１０３で構成することができる。
【００１５】
本実施形態の超音波トランスデューサ１１０にはＣＭＵＴ１１０を用いていることが特徴である。
【００１６】
次に、図１（ｃ）を用いて、本実施形態で用いるＣＭＵＴ１１０を備えたトランスデューサユニット１０３を説明する。図１（ｃ）で、１２０はチップ、１３０は筺体、１４０は支持部材、１８０はケーブル、１９０はコネクタである。
【００１７】
トランスデューサユニット１０３は、円筒状の筺体１３０を有しており、支持部材１４０を介して支持されたチップ１２０を備えている。チップ１２０上には、ＣＭＵＴ１１０が形成されている。このＣＭＵＴ１１０は、トランスデューサユニット１０３を、貫通孔を有する半球状の支持部材１０１に取り付けた時、半球の中央側に向くように、チップ１２０が配置されている。また、複数のトランスデューサユニット１０３を半球において、スパイラル状に配置できる。これにより、被検体に対して様々な角度から見て、トランスデューサの間隔が均一に配置されるため、被検体情報を画像化した際に、トランスデューサ間隔が均一で無いために発生するアーチファクト（虚像）が発生し難くなる。そのため、より詳細な被検体情報を取得することができる。このＣＭＵＴ１１０の表面は、筺体１３０により覆われておらず、トランスデューサユニット１０３の外部からの音響波が到達する構成となっている。また、もう一方の底面からは、外部と接続するためのケーブル１８０が引き出されている。
【００１８】
また、各トランスデューサユニット１０３から出ているケーブル１８０は、各ケーブル１８０の接続先（基板など）までの長さに応じて互いに異なる長さとしてもよい。これにより、ケーブルの長さを配置が必要な長さに最適化することができ、不要なケーブル（長さが余るケーブル）の発生を極力低減して、外部に信号を引き出すことができる。そのため、プローブ全体を小型化、軽量化することができる。また、それぞれのケーブルの色を変えることで、半球状の支持部材への組付け時の作業性向上や、誤認識による接続間違いを減らすことができる。特に、また、長さの異なるケーブルは、互いに異なる色とすることで、ケーブルの長さの誤認を減らせる。また、各トランスデューサユニットの長さを、支持部材１０１の位置によって異なるようにしてもよい。これにより、周辺の部材と干渉することを避けることができる。また、交互に長さを変えることで、組立時に短いトランスデューサユニットを組付けて、その後長いトランスデューサユニットを組付けることで、配置密度が高い領域でも、作業性をそれほど悪化させることなく、組付けることができる。さらに、長さが互いに異なるケーブル１８０に接続するコネクタの色は互いに異なるようにしてもよい。これにより、半球状の支持部材への組付け時の作業性向上や、誤認識による接続間違いを減らすことができる。
【００１９】
また、1本のケーブルから分岐したそれぞれのケーブルを、複数のトランスデューサユニット１０３に接続し、その１本に束ねたケーブルを外部の装置に接続してもよい。それにより、外部の装置に接続するケーブルの太さを細くしたり、本数を少なくすることができる。また、各トランスデューサユニット１０３が１本のケーブルにシリアルに接続されていてもよい。これにより、トランスデューサユニットに共通で印加数ル検出回路の電源や、直流電圧の線を共通化出来、外部の装置に接続するケーブルの太さをより細くしたり、本数をより少なくすることができる。また、ピンの数や種類を互いに異なるようにしても良いし、各貫通孔の孔の径や形を互いに異なるようにしてもよい。配置する位置に対応して変えることで、半球状の支持部材への組付け時の作業性向上や、誤認識による接続間違いを減らすことができる。
【００２０】
また、支持部材１０１の半球状に沿ったＰＣＢ（リジットフレキシブル配線基板）を設け、各トランスデューサユニット１０３から出るケーブルをＰＣＢの中でまとめ、外部と接続するケーブルが引き出された構成とすることができる。このような構成で、外部に引き出されるケーブルの数を少なくできる。また、支持部材１０１の近接した領域までケーブルを引き回すだけでよいため、ケーブル自体の長さを大幅に身近することができ、プローブの小型化、軽量化することができる。なお、ケーブルを束ねる結束構造が設けられていても良い。
【００２１】
また、支持部材１０１に差し込まれたトランスデューサユニット１０３がＬ字型に曲がった構成とすることができる。このような構成とすることで、被検体側から見たときに、トランスデューサユニット１０３の、支持部材１０１からの放射状の広がりを小さくでき、音響波用プローブの占める領域を小さくできる。なお、ここでいうＬ字型とは、垂直に限られない。
【００２２】
また、各ケーブルを用いず、ＣＭＵＴの検出信号をトランスデューサユニット内でデジタル信号に変換し、無線で外部の信号処理装置に送り、その信号を信号処理装置で処理し被検体の画像を得ても良い。これにより、外部の装置に信号を取り出す配線が不要になるため、プローブの小型化、軽量化することができる。
【００２３】
また、支持部材１０１が、被検体をモニタするカメラ（不図示）を備える場合、被検体に光を照射するようにＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を設けることできる。ＬＥＤは１つでも、複数でも良くトランスデューサユニット１０３ごとに設ける構成であってもよい。これにより、被検体全体に均一に光を照射することができ、被検体の状態をより正確にカメラでモニタすることができる。
【００２４】
また、図１では、トランスデューサユニット１０３が離間して設けた例を示しているが、複数のトランスデューサユニット１０３同士を束ねて、凹部を有する形状になるように設けてもよい。そのような場合、トランスデューサユニット１０３を高密度に配置できる利点を有する。
【００２５】
図１（ｂ）（ｃ）では、トランスデューサユニット１０３は、筒型として説明したが、本実施形態はこれに限らない。図１（ｄ）（ｅ）で示すように、ケーブル取り付け側の太さが、貫通孔１０２の径より大きくなっている形状のものを用いることができる。これにより、支持部材１０１に対して、トランスデューサユニット１０３の位置を簡易な構成で、精度よく決めることができる。そのため、容易な構成で、半球状に複数の超音波トランスデューサ１１０を精度よく配置することができ、被検体からの情報を正確に取得することが可能になる。
【００２６】
ＣＭＵＴは、半導体プロセスを応用したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）プロセスを用いて、シリコンのチップ上に作製される。図２を用いて説明する。
【００２７】
まず、ＣＭＵＴ１０３について、説明する。図２（ａ）は、ＣＭＵＴ１０３の模式図である。図２において、１２０はチップ（基板）、２０１は振動膜、２０２は第１の電極、２０３は第２の電極、２０４は支持部、２０５は空隙、３０１は第１の配線、３０２は第２の配線、４０１は直流電圧発生手段、４０２は検出回路である。
【００２８】
振動膜２０１は、支持部２０４によりチップ１２０上に支持されており、超音波を受けて振動する構成となっている。振動膜２０１上には第１の電極２０２が配置されており、チップ１２０上の第１の電極２０２に対向する位置には第２の電極２０３が配置されている。振動膜２０１と空隙２０５を挟んで対抗した第１の電極２０２と第２の電極２０３を１組として、セル２００と呼ぶ。
【００２９】
第１の電極２０２は、第１の配線３０１を介してチップ１２０外部に引き出され、直流電圧発生手段４０１に接続され、第２の電極２０３には、第２の配線３０２を介してチップ１２０外部に引き出され、検出回路４０２に接続されている。直流電圧発生手段４０１を用いることにより、第１の電極２０２と第２の電極２０３間には、数十ボルトから数百ボルトの電位差が発生している。印加される電位差の値は、直流電圧発生手段４０１によって調節可能に構成されている。振動膜２０１と第１の電極２０１が振動することにより、第１の電極２０１と第２の電極２０３間の距離が変化して、電極間の静電容量が変化する。電極間には電位差があるため、容量変化に対応して、微小な電流が発生する。微小電流は、第２の電極２０３に接続された検出回路４０２で、電流から電圧に変換されて出力される。
【００３０】
本実施形態で用いるＣＭＵＴ１１０は、現在広く用いられているピエゾ型の超音波トランスデューサに比べて、超音波受信時の応答性が良く、周波数の帯域が広いという特徴がある。
【００３１】
（トランスデューサユニット）
本実施形態では、ＣＭＵＴ１１０を備えたチップ１２０に対して、検出回路３０２を備えた回路基板１６０が垂直に配置されていることが大きな特徴である。図２（ｂ）（ｃ）を用いて、具体的な構成を説明する。
【００３２】
図２（ｃ）に、トランスデューサユニット１０３内においてのチップ１２０と回路基板１６０の位置関係を説明する模式図を示す。
【００３３】
ＣＭＵＴ１１０の素子が配置されたチップ１２０は、リジット基板１５０により保持されている。また、リジット基板１５０は、支持部材１４０上に接着剤１４１で固定されている。チップ１２０上の配線３０１、３０２に接続された電極２０７と、リジット基板１５０上の配線間は、ワイヤー１２１により電気的に接続されている。ワイヤー１２１は、封止材１２２により保護されている。チップ１２０を保持しているリジット基板１５０の表面には、パターニングを有した薄膜の電極層１２３を備えており、基板内に備えたビア（不図示）により内部の導電層（不図示）に接続されている。リジット基板１５０は、フレキシブルプリント配線１５１と一体化して形成され、リジット基板１５０内部の配線を、フレキシブルプリント配線１５１を介して、フレキシブルプリント配線用コネクタ１６１で接続した回路基板１６０に引き出せる。リジット基板１５０、フレキシブル配線基板１５１は、リジットフレキシブル基板の作製技術を用いることで容易に一体化したものを実現することができる。なお、チップ１２０の有する面のうち、ＣＭＵＴ１１０を配置した面と逆の面は、リジットフレキシブル基板が有するリジット基板１５０上に設けられた電極と対向した位置に配置され、その電極とＣＭＵＴ１１０とが電気的に接続された構成をとることができる。また、チップの有する面のうち、ＣＭＵＴ１１０を配置した面と逆の面が、フレキシブルプリント配線１５１と対向した位置に配置され、ＣＭＵＴ１１０とフレキシブルプリント配線１５１とが、電気的に接続された構成をとることができる。これらの構成を取ることで、ワイヤー１２１で接続するための領域が不要になるため、電気接続部による必要領域を最小限にすることができる。また、ワイヤー１２１や封止材１２１が不要になるため、基板１２０表面にＣＭＵＴより突出した部分が無くなるため、光音響波（超音波）の受信時に音響特性への影響を受けることがなくなる。
【００３４】
本実施形態では、チップ１２０から検出回路４０２までの配線に、フレキシブルプリント配線１５１を用いているので、チップ１２０の面方向に対して垂直方向に配線を引き出すことが可能になる。そのため、チップ１２０と検出回路４０２の接続部を極小化して、小型なトランスデューサユニットを提供することが可能になる。
【００３５】
ＣＭＵＴ１１０を駆動するためには、数十ボルトから百数十ボルトもの高電圧の直流電圧を印加する必要がある。また、ＣＭＵＴ１１０は、光音響波（超音波）による電圧変化量を、電流変化量として読みだすために電流電圧変換回路を含む回路基板１６０を必要とする。そこで、ＣＭＵＴ１１０と回路基板１６０とを電気的に接続するためにフレキシブルプリント配線１５１が用いられる。
【００３６】
ここで、フレキシブルプリント配線１５１の絶縁耐圧を超えないようにするために、フレキシブルプリント配線１５１において、ＣＭＵＴ１１０に電圧印加するための配線の間隔は広くする必要がある。そして、フレキシブルプリント配線１５１を回路基板１６０に接続するための電極間隔も広くする必要があるため、電極間隔を広くできるように、回路基板１６０の面積は広くする必要がある。もし、回路基板１６０をＣＭＵＴ１１０が設けられるチップ（基板）１２０の面方向に設けると、ＣＭＵＴ１１０の占める面積に加えて、回路基板１６０の占める面積が加わり、トランスデューサユニット１０３の径は大きくなってしまう。その結果、支持部材１０１に多くのトランスデューサユニット１０３を設けることが困難になる。
【００３７】
そこで、本実施形態では、基板１２０の有する面のうち、ＣＭＵＴ１１０が設けられている面とは逆の面側に、回路基板１６０が設けられている。そのため、トランスデューサユニット１６０の径を大きくすることがなく、小型化を実現できる。その結果、支持部材１０１に多くのトランスデューサユニット１０３を設けることができ、多くのＣＭＵＴで光音響信号を受信できるため、被検体の画像の高画質化を実現できる。
【００３８】
支持部材１４０は、フレキシブルプリント配線１５１を通すことができる貫通孔１４４を有している。これにより、支持部材１４０がチップ１２０を配置している面と逆の面側の領域に配線を引き出し、回路基板１６０を配置することができる。また、図示していないが、貫通孔１４４内は封止材で密閉されていることが望ましい。これにより、トランスデューサ側の超音波ゲルなどが、回路基板１６０側に流れ込むことを防ぐことができ、電気信頼性を高めることができる。
【００３９】
回路基板１６０上には、検出回路４０２を備えており、チップ１２０と垂直になるように配置されている。本実施形態において回路基板１６０の外形は、直方体であるが本発明はこれに限られない。また、回路基板１６０は、一方の端部にフレキシブルプリント配線１５１との接続部（コネクタ１６１）を配置しており、もう一方の端部にケーブル１８０との接続部（コネクタ１６２）を備えている。
【００４０】
ここで、図２（ｂ）に、トランスデューサユニット１０３内でのフレキシブルプリント配線１５１と回路基板１６０、ケーブル１８０間の配線と回路の模式図を示す。
【００４１】
検出回路４０２は、オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路で構成することができる。オペアンプ４１１を用いたトランスインピーダンス回路は、オペアンプの負帰還部に抵抗４１２とコンデンサ４１３がパラレルに配置されており、帰還部で入力された電流が電圧に変換される。オペアンプの帰還特性があるため、広帯域なオペアンプを用いることで、電流電圧変換効率が入力の配線にある寄生容量の影響を小さくすることができる。そのため、広い周波数幅を持つ受信特性をＣＭＵＴについて、受信感度の低下が少ない優れた受信特性を得られる。
【００４２】
本実施形態によると、検出回路４０２にオペアンプ４１１を用いたトランスインピーダンスの回路構成を用いているので、検出回路４０２の入力端子に寄生する容量の影響を受けにくい。そのため、寄生容量による、受信特性の劣化が少ない光音響波用プローブを提供できる。
【００４３】
検出回路４０２の電源には、回路を駆動するための電流を安定に供給する必要がある。ケーブル１８０に配線抵抗があると、回路４０２に供給している電流が不安定になり、検出回路４０２での電流−電圧変換特性に影響を与えることがある。本実施形態では、検出回路の電源用の安定化回路４３０を有するので、検出回路４０２に必要な電流を安定して供給でき、検出回路４０２で所望の電流−電圧変換特性を得られる。本実施形態における安定化回路４３０は、図２（ｂ）で示すように、コンデンサ４３１と、コイル４３２により容易に構成することができる。
【００４４】
検出回路４０２の出力端子と配線３１０との間に、配線３１０とのインピーダンス整合抵抗４４１が接続されていることが特徴である。検出回路４０２からの出力信号を装置側に出力する配線３１０は、同軸ケーブル１８１を用いていることが望ましい。同軸ケーブル１８１を用いることで、外部からのノイズが信号に重畳することを防ぐことができるが、配線が長くなると配線内で反射などが発生して、信号の特性を劣化させることがある。図２（ｂ）では、同軸ケーブルである配線１８１が持つ配線インピーダンスと、マッチングが取れたインピーダンス整合抵抗４４１を備えている。そのため、回路基板１６０と同軸ケーブル１８１との間のインピーダンスの不整合により、出力信号の劣化の発生を低減することができる。そのため、複数の配線を束ねるケーブル１８０で検出信号の劣化が少ないトランスデューサユニット１０３を提供できる。
【００４５】
また、検出回路４０２の出力端子と配線３１０との間に、コンデンサ４４２が接続されている。ＣＭＵＴ１１０は、光音響波を受信するため、一定の周波数（数百キロヘルツから数メガヘルツ）以上の信号を検出できればいい。図２（ｂ）では、検出回路４０２の出力端子にコンデンサ４４２を備えているので、出力電圧の直流成分をカットできる。出力電圧に直流成分があると、常時配線内に電流が流れるため消費電力が大きくなる、図２（ｂ）の回路構成では、直流電圧をカットしているので、常時流れる電流を無くすことができ、消費電力を下げることができる。そのため、消費電力の小さいトランスデューサユニット１０３を提供することができる。
【００４６】
更に、回路基板１６０上に、直流電圧用の安定化回路４２０を備えている構成が望ましい。本実施形態のケーブル１８０内には、同軸ケーブル１８１と、電流‐電圧変換回路用の電源供給線１８２、１８３と、配線３１０を１組として備えている。
【００４７】
半球状の支持部材１０１に分散して配置されているトランスデューサユニット１０３から、外部の装置（不図示）と接続するコネクタ１９０までは、距離が離れているため、その間を繋ぐケーブル１８０は、一定の長さを有する。そのため、ケーブル１８０内の配線が有する配線抵抗により、回路基板１４０側での直流電圧Ｖｂ１が、装置側のコネクタでの直流電圧Ｖｂ０と異なってしまう。ＣＭＵＴ１１０は、第１の電極２０２と第２の電極２０３に印加される電位差により、受信特性が大きく影響を受ける。そのため、ＣＭＵＴ１１０に印加される直流電圧Ｖｂ１が、直流電圧発生手段４０１で生成する直流電圧Ｖｂ０と異なると、所望の受信特性が得られなくなってしまう。
【００４８】
本実施形態では、直流電圧用の安定化回路４２０を有しているので、ＣＭＵＴ１１０に印加される直流電圧Ｖｂ１を、直流電圧発生手段４０１で生成する直流電圧Ｖｂ０と一致させることができる。そのため、ケーブル１８０の有する配線抵抗により、ＣＭＵＴ１１０の受信特性が受ける影響を低減することができる。
【００４９】
本実施形態の直流電圧用の安定化回路４２０は、直流電圧用安定化回路４２０での入力インピーダンスが、ケーブル１８０が有する配線抵抗より十分小さいものであればよい。具体的には、図２（ｂ）で示すように、高耐圧コンデンサ４２１と、抵抗４２２により容易に構成できる。本実施形態は、図２（ｂ）に示す回路構成に限るものではなく、回路基板１６０側での直流電圧Ｖｂ１と、装置側のコネクタでの直流電圧Ｖｂ０との値を近くできる回路であればよい。
【００５０】
本実施形態の回路基板１６０の外形は、直方体であり、回路基板１６０は、一方の端部にフレキシブルプリント配線１５１との接続部（コネクタ１６１）を配置しており、もう一方の端部にケーブル１８０との接続部（コネクタ１６２）を備える。このような構成により、ＣＭＵＴ１１０と検出回路４０２との間の接続を、回路基板１６０の一方の端部に集中させることができる。また、外部の装置と接続するためのケーブル１８０と検出回路４０２との間の接続を、回路基板１６０のもう一方の端部に集中することができる。加えて、図２（ｃ）で示した配線や回路を、回路基板１６０のＸ方向に沿って配置することで、回路基板１６０内での配線を最も効率よく配置することができ、回路基板１６０の幅を狭くすることができる。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る光音響波用プローブによると、フレキシブルプリント配線１５１を用いて、細長い回路基板１６０をチップ１２０と垂直に配置している。そのため、チップ１２０側から見た検出回路４０２の配置に必要な投影面積を小さくすることができ、小型なトランスデューサユニット１０３を提供できる。
【００５２】
本実施形態の光音響波用プローブ１００は、半球状の支持部材１０１の有する貫通孔１０２に、超音波トランスデューサ１０３を半球の中央付近から放射線状になるように挿入固定して構成する。そのため、トランスデューサユニット１０３の長さが長くなっても、トランスデューサユニット１０３間の配置間隔には影響しない。そのため、トランスデューサユニット１０３間の配置間隔を狭くすることができ、超音波トランスデューサ１１０が高密度に配置された光音響波用プローブを提供することができる。
【００５３】
ここで、本実施形態の別の形態を、図２（ｄ）を用いて説明する。チップ１２０は貫通配線１２４を有しており、ＣＭＵＴ１１０を配置した面から、逆の面に配線を引き出すことができる。裏面に引き出した配線は、ハンダバンプ１２５を介して、リジット基板１５０上の電極１２５と電気的に接続されている。チップ１２０とリジット基板１５０間は、アンダーフィル材１５３により充填されている。
【００５４】
本実施形態の別の形態によると、チップ１２０とリジット基板１５０間の電気的な接続部を小さくすることができるため、小型なトランスデューサユニット１０３を提供することができる。そのため、トランスデューサ１１０間の間隔がより狭い光音響波用プローブを提供することができる。
【００５５】
尚、図２（ｄ）では、ハンダバンプを用いて説明したが、別の実施形態はこれに限らない。ハンダバンプ２１１の代わりに、金バンプを用いて接続する構成も取ることができる。これにより、ハンダバンプを用いることなく、複数の超音波トランスデューサの配置間隔を狭く配置することができる光音響用プローブを提供することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、チップ１２０とフレキシブルプリント配線１５１の接続形態に関する。それ以外は、第１の実施形態と同じである。
【００５７】
図３は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【００５８】
本実施形態では、チップ１２０の裏面に、フレキシブルプリント配線１５１を直接接続していることが特徴である。
【００５９】
静電容量型トランスデューサ１０３を形成しているチップは、貫通配線１２４を有している。そして、チップ表面（静電容量型トランスデューサの形成面）の電極２０２、２０３に接続した配線が、チップ裏面（静電容量型トランスデューサを形成していない面）の電極１２５に引き出されている。本実施形態では、チップ上に配置した静電容量トランスデューサ１０３は、絶縁膜で覆われており、内部の電極からの配線も、貫通配線１２４でチップ裏面に引き出されている。そのため、チップ表面では、静電容量トランスデューサ１０３が有する電極と、外部は完全に絶縁されている。そのため、高電圧が印加される電極が、被検体と導通して高電圧が被検体に印加されることを防ぐことができ、安全な静電容量型トランスデューサ１０３を提供することができる。
【００６０】
次に、チップ１２０裏面とフレキシブルプリント配線１５１の電気接続部について説明する。フレキシブルプリント配線の導電層２３２は、チップ裏面の電極の位置に対応して露出しており、チップとフレキシブルプリント配線の電極間は、異方性導電樹脂１５３により電気的に接続されている。異方導電性樹脂１５３は、微細は数マイクロメートル程度の導電性金属粒子を含有している絶縁性の熱硬化性樹脂であり、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電ペーストなどを用いることができる。チップ１２０上の電極１２５と、フレキシブル部１５１上の電極１２６間の距離は、微細な金属粒子より狭くなった状態で加熱硬化しており、電極１２５、１２６間は異方導電性樹脂１５３で電気的に接続されている。一方、チップ１２０平面上や、フレキシブル部１５１上の電極間は、微細な金属粒子より広くなっており、異方導電性樹脂１５３の絶縁性により電気的に絶縁されている。異方性導電樹脂１５３があることにより、湿気などにより、電気接続部への不良発生の影響を減らすことができ、電気接続信頼性を高めることができる。チップ１２０裏面で電気的に接続したフレキシブルプリント配線１５１は、支持部材１４０上に接着剤１４１を介して固定されている。
【００６１】
本実施形態では、硬いチップ１２０に対して、柔らかいフレキシブルプリント基板１５１を加圧した状態で、加熱して異方導電性樹脂を硬化させている。そのため、柔らかいフレキシブルプリント基板１５１は、チップ１２０の裏面の形状に沿って変形するので、電極の間隔を確実に、微細な金属粒子の大きさ以下にすることができる。また、異方性導電樹脂を用いて、電極間を接続すると同時に、電極や配線と外部との電気的な絶縁を確保することができる。電気接続と絶縁を別に行う構成では、絶縁を確保するためのアンダーフィル材を別途注入して、硬化させる必要がある。チップの裏面に注入したアンダーフィル材が、チップ側面を這い上がり、チップ表面のＣＭＵＴ１０３上に流れ込んでしまうと、ＣＭＵＴ１０３の受信特性を大幅に劣化させてしまう。これを防ぐためには、製造上に大きな制約を与えることとなり、製造工程の複雑化や歩留まりの低下を招く。本実施形態を用いることで、このようなＣＭＵＴ１０３の受信特性の劣化の発生を容易に防ぐことができる。
【００６２】
上記のように本実施形態を用いると、電極間の電気接続を確実に行い、且つ外部との絶縁を確実に行うことができ、受信特性の劣化がないＣＭＵＴ１０３を提供することができる。
【００６３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、チップとフレキシブルプリント配線の接続形態に関する。それ以外は、第２の実施形態と同じである。
【００６４】
図４は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【００６５】
本実施形態では、図４（ａ）で示すように、貫通配線１２４を介して、チップ１２４裏面からフレキシブルプリント配線間をハンダバンプ１２７で接続していることが特徴である。
【００６６】
静電容量トランスデューサを形成しているチップ１２０は、貫通配線１２４を有している。そして、チップ表面（静電容量トランスデューサの形成面）の電極２０２、２０３に接続した配線が、チップ裏面（静電容量トランスデューサを形成していない面）の電極に引き出されている。フレキシブルプリント配線の導電層は、チップ裏面の電極の位置に対応して露出しており（不図示）、チップとフレキシブルプリント配線の電極間は、ハンダバンプ１２７により電気的に接続されている。チップとフレキシブルプリント配線の間には、アンダーフィル材１５４で充填されている。アンダーフィル材１５４があることにより、湿気などにより、電気接続部への不良発生の影響を減らすことができ、電気接続信頼性を高めることができる。
【００６７】
本実施形態によると、ハンダバンプ１２７でチップとフレキシブルプリント配線１５１間を電気的に接続するので、簡易な方法で、電気信頼性の高い電気的接続を行うことができる。
【００６８】
本実施形態のハンダバンプ１２７の代わりに、図９（ｅ）で示すように、金バンプ１２８を用いて接続する構成も取ることができる。
【００６９】
フレキシブルプリント配線１５１はチップ１２０の形状に沿って曲がることができるので、チップ１２０に若干の反りが発生した場合でも、フレキシブルプリント配線１５１が変形することによって、金バンプ２１３での電気接続部での接続不良が発生しにくい。そのため、ハンダバンプ１２７以外のフリップチップ実装技術に用いる金バンプ１２８や、金バンプ‐ハンダを用いることができ、使用するバンプの制約を減らすことができ、最適な電気接続方法を選択することができる。
【００７０】
本実施形態によると、ハンダバンプを用いることなく、複数の超音波トランスデューサの配置間隔を狭く配置することができる光音響用プローブを提供することができる。
【００７１】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、チップとフレキシブルプリント配線の接続形態に関する。それ以外は、第１の実施形態と同じである。
【００７２】
図５は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【００７３】
本実施形態では、チップ表面に配置したフレキシブルプリント配線により、検出回路との電気接続を行っていることを特徴とする。
【００７４】
フレキシブルプリント配線１５１の端部には、片面が絶縁膜２１１に覆われていなく導電層２１２が露出した接続用電極１２６を備えている。チップ１２０上には、ＣＭＵＴ１０３の電極に接続された接続用電極２０９が配置されている。チップ１２０上の接続用電極２０９に対向するように、フレキシブル部１５１の接続用電極１２６が配置されている。接続用電極２０９と接続用電極１２６間は、異方性導電樹脂１５３により、電気的に接続されている。また、チップ１２０とフレキシブル部１５１は、異方性導電樹脂１５３により、機械的に固定されている。本実施形態は、チップ表面からフレキシブルプリント配線１５１を用いて配線を引き出しているので、被検体側への配線の高さを低くすることができる。そのため、配線部からＣＭＵＴ１０３の受信特性へ与える影響を、極力少なくすることができる。
【００７５】
本実施形態では、チップ１２０に接続したフレキシブルプリント配線１５１は、チップ１２０にほぼ垂直方向に折れ曲がっており、チップ１２０の垂直方向に配線３０１、３０２が引き出されている。そのため、被検体側から見て、チップ１２０の大きさに対して、ほとんど配置領域を広げることなく、ＣＭＵＴ１０３からの配線３０２を検出回路４０２に接続させることができる。
【００７６】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、チップを支持している部材に関する。それ以外は、第１から第４の何れかの実施形態と同じである。
【００７７】
図６は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【００７８】
本実施形態では、図６（ａ）で示すように、チップ１２０を保持するベース（支持部）１４０に、凹部１４２を有していることが特徴である。ベース１４０の凹部１４２は、チップ１２０の外周（外形）に対応した形状となっている。ベース１４０上の凹部１４２には、ＣＭＵＴ１１０を備えたチップ１２０を接着により配置させる。ベース１４０が凹部１４２を有することで、チップ１２０を配置する位置を高い精度で配置させることができる。
【００７９】
本実施形態によると、トランスデューサユニット１０３に対して、ＣＭＵＴ１１０の位置を高い精度で配置した光音響用プローブを提供することができる。
【００８０】
本実施形態の別の形態を、図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）では、ベース１４０と筺体１３０の先端部が一体になった部品である、ヘッド部品１３１となっていることが特徴である。ヘッド部品１３１は、凹部１４３と貫通孔１４４を有している。凹部１４３には、チップ１２０が配置され、チップ１２０の位置決めを行うために機能している。また、貫通孔１４４は、チップ１２０に接続されたフレキシブルプリント配線１５１を通すことができる。フレキシブルプリント配線１５１は、ヘッド部品１３１の裏側（チップ１２０を配置した逆の面側）に引き出され、回路基板１６０に接続されている。
【００８１】
本実施形態の別の形態によると、トランスデューサユニット１０３の先端部を、１つの一体型部品で構成している。そのため、トランスデューサユニット１０３の先端部を、チップ１２０に対して最小限の大きさにすることができ、ＣＭＵＴ１１０をより近接して配置することができる。
【００８２】
また、ユニット１０３の先端の筺体とチップを保持するベースを一体化しているので、ユニット１０３の外形に対して、チップ１２０をより高精度に配置することができる。
【００８３】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、チップと回路基板を接続するフレキシブルプリント配線の構成に関する。それ以外は、第１から第５の何れかの実施形態と同じである。
【００８４】
図７は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。  本実施形態では、トランスデューサユニットは静電シールドを有する構成である。具体的には、フレキシブルプリント配線１５１が静電シールド１７０で覆われていることが特徴である。図７では省略しているが、静電シールド１７０は、検出回路が有するグランドなどの電位に接続されている。また、静電シールド１７０が、フレキシブルプリント配線１５１に貼り付けられて一体となっている構成をとることができる。
【００８５】
本実施形態の支持部材１０１は、機械強度を確保する目的と、貫通孔１０２の加工精度を確保する目的で、金属により構成することが望ましい。しかし、ＣＭＵＴ１１０は、電位を有した部材が、電極２０２と検出回路４０２間の配線３０２に近接していると、部材の電位がノイズとして検出信号に重畳されてしまう。超音波トランスデューサ１１０を近接して配置して小径化した際には、フレキシブルプリント配線１６０は、支持部材１０１の貫通孔１０２の側面との距離が大幅に狭くなってしまう。金属で構成した支持部材１０１は表面積が大きいため、周囲の装置などの影響を受けて、ある電位を必ず有してしまう。そのため、超音波トランスデューサ１１０を近接して配置する際には、支持部材１０１が有する電位から、フレキシブルプリント配線１５１に重畳されるノイズが、トランスデューサの受信特性に大きく影響を与える。
【００８６】
本実施形態によると、フレキシブルプリント配線１５１は、支持部材１０１との間に静電シールド１７０で遮蔽されているので、超音波トランスデューサ１１０を近接して配置しても、受信特性の劣化が少ない光音響波用プローブを提供することができる。
【００８７】
（第７の実施形態）
第７の実施形態は、チップと回路基板を接続するフレキシブルプリント配線の構成に関する。それ以外は、第１から第６の何れかの実施形態と同じである。
【００８８】
図８は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【００８９】
図８（ａ）には、本実施形態のフレキシブルプリント配線１５１と回路基板１６０の接続部の拡大図を示している。本実施形態では、図８（ａ）で示すように、フレキシブルプリント配線１５１に、静電シールド１７１が一体化されていることを特徴とする。本実施形態のフレキシブルプリント配線１５１は、同じ形状をした静電シールド１７１が、固定部材１７２と接着剤により接着固定されている。静電シールド１７１は、フレキシブルプリント配線と同じ作成方法、断面形状で構成されており、フレキシブルプリント配線１５１と重なる形状となっている。そのため、本実施形態の静電シールド１７１は、フレキシブルプリント配線１５１に沿って、折れ曲がることができる。
【００９０】
この静電シールド１７１は、内部の導電層がパターンを有しておらず、フレキシブルプリント配線１５１を導電層で覆う形態になっている。本実施形態の静電シールド１７１は、フレキシブルプリント配線１５１と接着されて一体化されているので、フレキシブルプリント配線１５１と静電シールド１７１を位置合わせする必要がない。
【００９１】
また、本実施形態の回路基板１７０が備えたフレキブルプリント配線用コネクタ１６１により、フレキシブルプリント配線１５１と、静電シールド１６２の端部で、回路基板１６０内の配線に電気的に接続されている。静電シールド１７１の導電層の電位は、回路基板１７０内で検出回路の有する基準電位ＧＮＤに接続されている。
【００９２】
本実施形態によると、静電シールドを別に設ける必要がないため、トランスデューサユニット１０３の先端部を大きくすることなく、支持部材１０１との間を静電シールド１７１で遮蔽することができる。そのため、超音波トランスデューサ１１０を近接して配置しても、受信特性の劣化が少ない、小型な光音響波用プローブを提供することができる。
【００９３】
本実施形態の別の形態を、図８（ｂ）を用いて説明する。別の形態では、フレキシブルプリント配線１５１と静電シールド部１７１が、同じフレキシブルプリント配線１７３により構成されていることが特徴である。具体的には、静電シールド部１７５を、折り返してフレキシブルプリント配線部１７４に接着された構成となっている。
【００９４】
本実施形態の別の形態によると、フレキシブルプリント配線部１７４と静電シールド部１７５を同じフレキシブルプリント配線１７３から形成しているので、構成部品の数を減らすことができる。また、回路基板１６０との電気的に接続を確実に行うことができる。
【００９５】
（第８の実施形態）
第８の実施形態は、フレキシブルプリント配線の接続部に関する。それ以外は、第１から第７の何れかの実施形態と同じである。
【００９６】
図９は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【００９７】
本実施形態では、図９（ａ）で示すように、フレキシブルプリント配線１５１と回路基板１６０との間は、異方性導電樹脂により電気的に接続されていることが特徴である。静電容量型トランスデューサ１１０には、数十ボルトから百数十ボルトの高電圧の直流電圧を印加する必要があるため、フレキシブルプリント配線１５１には、高電圧を印加する必要がある。そのため、フレキシブルプリント配線用のコネクタ１６１は、耐圧を確保するために電極間隔が広くする必要があり、小型化することが難しい。そのため、回路基板１６０の幅を狭くすることが困難で、超音波トランスデューサ１１０を近接して配置する際の制約となる。
【００９８】
本実施形態によると、フレキシブルプリント配線１５１と回路基板１６０間を、異方性導電樹脂１６４により電気的に接続している。同時に、隣接する電極間は、異方性導電樹脂１６４により電気的に絶縁が保たれている。そのため、絶縁樹脂の異方性導電樹脂があることで、露出した端子を用いるコネクタ１６１より、隣接する電極の間隔を大幅に狭くすることができる。そのため、本実施形態によると、回路基板１６０の幅が狭くすることができ、超音波トランスデューサ１１０を近接して配置することが可能な光音響波用プローブを提供することができる。また、フレキシブルプリント配線１５１と回路基板１６０の電気接続部の高さを、ほぼフレキシブルプリント配線１５１の厚さ程度までに低くすることができる。そのため、超音波トランスデューサ１１０の小径化を行うことが容易になる。
【００９９】
本実施形態では、フレキシブルプリント配線１５１の回路基板１６０間は、異方性導電樹脂により電気的に接続した構成で説明したが、本発明はこれに限らない。樹脂の内部にハンダ粒子を分散させて、熱を印加することで、電極間にハンダを集結させてハンダ接続する構成を取ることもできる、また、フレキシブルプリント配線と回路基板との間はハンダで接続することができる。具体的には図９（ｂ）、（ｃ）で示すように、電極同士をずらして上向きに配置し、電極間をハンダ１６６でブリッジさせて接続して、封止材１６７で囲む構成なども、同様に用いることができる。これらを用いることで、高い信頼性の電気接続部を得ることができる。
【０１００】
（第９の実施形態）
第９の実施形態は、チップと回路基板を接続するフレキシブルプリント配線の構成に関する。それ以外は、第１から第８の何れかの実施形態と同じである。
【０１０１】
図１０は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【０１０２】
本実施形態では、回路基板１６０上の検出回路４０２は、シールドカバー１７６により覆われていることが特徴である。そして、検出回路４０２とシールドカバーとの間は半田で電気的に接続され、かつ固定されている。また、検出回路４０２とシールドカバー１７６との間には、放熱シート１７７が配置されている。
【０１０３】
本実施形態によると、検出回路４０２がシールド１７６で覆われているので、電流−電圧変換時に支持部材の電位からの影響を受けにくく、優れた受信特性を得ることができる。そのため、超音波トランスデューサ１１０を近接して配置しても、受信特性の劣化が少ない、小型な光音響波用プローブを提供することができる。
【０１０４】
また、検出回路４０２は、放熱シート１７７を介して、シールドカバー１７６に熱的に接続されているので、検出回路４０２で発生した熱を、シールドカバー１７６に伝達することができる。検出回路４０２が有する表面積に対して、シールドカバー１７６が有する表面積は大きいため、トランスデューサユニット１０３の放熱特性を向上させることができる。そのため、トランスデューサユニット１０３を小型化した場合でも、ユニット１０３の温度上昇を抑制することができるため、小型化した際の発熱による検出回路４０２の受信特性への影響を少なくすることができる。
【０１０５】
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態は、回路基板とシールドの構成に関する。それ以外は、第１から第９の何れかの実施形態と同じである。
【０１０６】
図１１は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。図１１（ａ）に、トランスデューサユニットの断面の模式図を、図１１（ｂ）に、回路基板１６０を裏側から見た模式図を示す。
【０１０７】
本実施形態では、回路基板１６０は、四隅に凹部１６４を有しており、シールド１７８も凹部に対応した突起１７９があり、突起１７９は折り曲げられている。回路基板１６０は、シールド１７８によりハンダで固定されている。また、シールド１７８は、筺体１３０にネジ１３３で固定されており、シールド１７８により回路基板１６０が筺体１３０に固定されている。
【０１０８】
本実施形態によると、回路基板１６０は、トランスデューサユニットが有する筺体１３０に対して位置を高い精度で決めることができるので、トランスデューサユニット１０３を小型化することができる。
【０１０９】
また、回路基板１６０は、シールド１７８を介して、筺体１３０に固定されている。そのため、回路基板１６０が振動などにより動くことで、回路基板１６０に接続されているフレキシブルプリント配線１５１やケーブル１８０に負荷がかかることを無くすことができる。そのため、回路基板１６０と筺体１３０の間隔を狭くしても、電気接続信頼性が高い、小型なトランスデューサユニットを提供することができる。
【０１１０】
（第１１の実施形態）
第１１の実施形態は、回路基板とケーブルの電気接続部に関する。それ以外は、第１から第１０の何れかの実施形態と同じである。
【０１１１】
図１２は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【０１１２】
本実施形態では、回路基板１６０と、外部の装置（不図示）と接続するためのケーブル１８０との間は、回路基板１６０上の電極に、ケーブル１８０が直接ハンダ１６７で接続されている。ハンダの接続部は、封止材１６８により覆われており、外部と絶縁が保たれている。
【０１１３】
ＣＭＵＴ１１０には、数十ボルトから百数十ボルトの高電圧の直流電圧を印加する必要があるため、回路基板１６０には、ケーブル１８０から高電圧を印加する必要がある。そのため、ケーブル１８０用のコネクタ１６２は、耐圧を確保するために電極間隔が広くする必要があり、小型化することが難しい。そのため、回路基板１６０の幅を狭くすることが困難で、超音波トランスデューサ１１０を近接して配置する際の制約となる。
【０１１４】
本実施形態によると、回路基板１６０とケーブル１８０との接続に、コネクタ１６２を用いる必要がない。そのため露出した端子を用いるコネクタ１６２より、隣接する電極の間隔を大幅に狭くすることができる。そのため、本実施形態によると、回路基板１６０の幅が狭くすることができ、超音波トランスデューサ１１０を近接して配置することが可能な光音響波用プローブを提供することができる。
【０１１５】
（第１２の実施形態）
第１２の実施形態は、回路基板１６０とケーブル１８０との電気接続部に関する。それ以外は、第１から第１０の何れかの実施形態と同じである。
【０１１６】
図１３は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【０１１７】
本実施形態では、回路基板１６０の一部は、筺体１３０外に露出していることが特徴である。具体的には、筺体１３０の外部に出ている回路基板１６０上には、電極１８１が形成されている。回路基板１６０上の電極１８１は、カードエッジコネクタ１８２が接続されている。それぞれの超音波プローブユニット１０３のカードエッジコネクタ１８２間は、配線１８０で接続されている。本実施形態では、回路基板１６０にカードエッジコネクタ１８２が接続され、回路基板１６０は、カードエッジコネクタ１８２に接続されたケーブル１８０により、外部の装置と接続された構成をとることができる。
【０１１８】
本実施形態によると、超音波プローブユニット１０３と、ユニットへの配線を容易に脱着することができるので、メンテナンス性の高い光音響波用プローブを提供することができる。
【０１１９】
（第１３の実施形態）
第１３の実施形態は、筺体の形状に関する。それ以外は、第１から第１２の何れかの実施形態と同じである。
【０１２０】
図１４は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【０１２１】
本実施形態では、筺体１３０が、前記回路基板を挟むように設けられた第１の筐体カバー１３４、及び第２の筺体カバー１３５の２つの部品に加えて、ユニット先端部品１３３の計３点の部品から構成されていることが特徴である。尚、図１４では、フレキシブルプリント配線１５１や回路基板１６０、ケーブル１８０は省略している。
【０１２２】
本実施形態の構成によると、チップ１２０を備えるユニット先端部品１３３と、回路基板１６０やケーブル１８０を備える筺体カバー部が、別体で構成される。そのため、チップ１２０を実装したユニット先端部品１３３の良品のみを選別して、トランスデューサユニットの組み立てに用いることができるので、不良率を低減することができる。
【０１２３】
また、ユニット先端部１３３に第１の筺体カバー１３４を取り付けた後、回路基板１６０やケーブル１８０を第１の筺体カバーに接着などにより固定する作業が容易になる。また、接着を行う際に、接着部を広く取ることができるので、高い信頼性を有した接着を行うことができる。その後、第２の筺体カバー１３５を接着などにより、ユニット先端部１３３と第１の筺体カバー１３４に固定することで、簡易な工程で、信頼性の高いトランスデューサユニットを実現することができる。
【０１２４】
更に、本実施形態のトランスデューサによると、筺体カバーを分割して構成しているため、筺体カバーの内側の形状をフレキシブルプリント配線１５１や、回路基板１６０、ケーブル１８０の形状と対応させた構成にすることができる。そのため、筺体カバーの径を小さくすることができ、より小さな超音波トランスデューサを提供することができる。
【０１２５】
（第１４の実施形態）
第１４の実施形態は、筺体の形状に関する。それ以外は、第１から第１２の何れかの実施形態と同じである。
【０１２６】
図１５は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【０１２７】
本実施形態では、筺体１３０が、ユニット先端部品１３６、筺体カバー１３７、キャップ１３８の３点の部品から構成されていることが特徴である。尚、図１５では、フレキシブルプリント配線１５１や回路基板１６０、ケーブル１８０は省略している。
【０１２８】
本実施形態の構成によると、チップ１２０を備えるユニット先端部品１３６と、筺体カバー部が、別体で構成される。そのため、チップ１２０を実装したユニット先端部品１３６の良品のみを選別して、トランスデューサユニットの組み立てに用いることができるので、不良率を低減することができる。
【０１２９】
本実施形態の構成では、チップ１２０を備えるユニット先端部品１３６に、回路基板１６０やケーブル１８０が接続された状態で、筺体カバー１３７を差し込むだけで組み立てられるため、組立の工程数を減らすことができる。また、トランスデューサユニットの筺体内に、ポッティングを行う際には、チップ１２０面を下側に向けて、筒型の筺体カバー１３７内に、ポッティング材を注入することで容易にポッティング材を注入することができる。また、キャップ１３８を備えていることにより、ケーブル１８０に外部から負荷がかかっても、回路基板１６０との電気接続部に影響を与えることなく、電気信頼性の高いトランスデューサユニットを提供することができる。
【０１３０】
更に、本実施形態によると、筒型の筺体カバー１３７を用いているので、筺体の機械強度が高い構成のため、トランスデューサユニットを小径化しても、強度が高く、信頼性の高いトランスデューサユニットを提供することができる。
【０１３１】
（第１５の実施形態）
本実施形態は、ＣＭＵＴ１１０の表面に配置する部材に関する。それ以外は、第１から第３の何れかと同じである。
【０１３２】
図１６は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。図１６において、２６０は絶縁フィルム、２６１はシリコーンゴム層である。
【０１３３】
本実施形態では、ＣＭＵＴ上に、シリコーンゴム層２６１を介して絶縁フィルム２６０を配置していることが特徴である。
【０１３４】
絶縁フィルム２６０は、薄膜の絶縁フィルムにより構成することができ、材質はＰＥＴ、ＰＩ、ＰＥ、ＴＰＸなど薄膜に形成出来るものであれば用いることができる。絶縁フィルム４０３の厚さは、使用する超音波の波長に対して十分薄い厚さであれば用いることができ、数マイクロメータから十数マイクロメータの厚さであることがより望ましい。
【０１３５】
シリコーンゴム層２６１は、音響波の透過特性が優れており、且つ絶縁フィルム２６０とチップ１２０間を強く接着することができる。ここで、絶縁フィルム２６０と接着するＣＭＵＴ１１０側の振動膜２０１は薄く、振動膜２０１上に配置している部材の影響を大きくうける。そのため、一般的なエポキシ系などの硬化後の硬度が高い接着剤を用いると、振動膜２０１特性が影響を受けて、受信感度が大幅に劣化してしまう。シリコーンゴムは硬化後の硬度が低いので、シリコーンゴムをＣＭＵＴ１１０の表面に配置することで、ＣＭＵＴ１１０の振動膜２０１の振動特性に影響を与えにくいという特性を得ることができる。また、シリコーンゴム層２６１の厚さは、数十マイクロメータ以下であれば、超音波の透過特性に与える影響が少ないため、より望ましい。また、チップ１２０と絶縁フィルム２６０の間隔は、あまり狭いと振動膜２０１の光音響波（超音波）の受信特性が影響を受けるため、シリコーンゴム層２６１の厚さは二十マイクロメータ以上であることが望ましい。これらの理由から、光音響波用プローブで用いることを想定すると、本実施形態のシリコーンゴム層２６１の厚さは、二十マイクロメータから四十マイクロメータの間であることが特に望ましい。
【０１３６】
本実施形態では、絶縁フィルム２６０を備えていることで、高電圧が電極に印加されるＣＭＵＴ１１０の表面と、外部を電気的に絶縁することができる。そのため、被検体に対する安全性が高い光音響波用プローブを提供することができる。
【０１３７】
また、本実施形態の構成では、絶縁フィルム２６０とチップ１２０との間にシリコーンゴム層２６１を配置している。そのため、チップ１２０に対して絶縁フィルム２６０の接着力を確保したまま、光音響波（超音波）の受信特性をほとんど劣化させることがない光音響波用プローブを提供することができる。
【０１３８】
本実施形態では、容易に配線を取り出すことができ、ＣＭＵＴ表面において、外部との高い絶縁性が確保された光音響用プローブを提供することができる。
【０１３９】
（第１６の実施形態）
第１６の実施形態では、静電容量型超音波トランデューサの直流電圧発生手段に関する。それ以外は、第１から第１５の何れかと同じである。
【０１４０】
図１７（ａ）において、４６１は印加電圧の調整手段である。本実施形態では、直流電圧発生手段４０１と第２の電極２０３の間に、印加電圧の調整手段４６０を備えていることが特徴である。印加電圧調整手段４６０は、直流電圧発生手段４０１から出力されたＶｂを、第２の電極２０３に印加する端子では、Ｖｏに調整する機能を有している。
【０１４１】
ＣＭＵＴは、振動膜２０１の厚さばらつきや、空隙２０５のばらつきにより、素子（エレメント）毎に印加する直流電圧の最適値が異なる。本実施形態に係る超音波プローブでは、ＣＭＵＴの素子（エレメント）毎に、最適な直流電圧Ｖｏを印加する機能を有している。図１７（ｂ）を用いて、印加電圧の調整手段４６０の回路構成を説明する。
【０１４２】
印加電圧の調整手段４６０は、３つの抵抗により構成される。直流電圧発生手段４０１と第２の電極２０３の間には、第１の分圧抵抗４６１が挿入されている。第２の分圧抵抗４６２と、第３の分圧抵抗４６３が直列に接続され、第２の電極２０３側の配線３０２と、ＧＮＤ端子間に配置されている。ここで、第１の分圧抵抗４６１の抵抗値をＲ１、第２の分圧抵抗４６２の抵抗値をＲ２、第３の分圧抵抗４６３の抵抗値をＲ３とする。そのとき、第２の電極２０３側の配線３０２に印加される電圧値Ｖｏは、Ｖｏ＝（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｖｂとでき、素子毎に異なる最適な電圧をＣＭＵＴに印加することができる。
【０１４３】
本実施形態では、Ｒ２の値をＲ３の値より小さくしていることが特徴である。それにより、第２の分圧抵抗４６２での降下電圧は、第３の分圧抵抗４６３での電圧降下より小さくなる。そのため、第１の分圧抵抗４６１と、第３の分圧抵抗４６３は、高い耐圧（数十ボルトから数百ボルト）である必要があるが、第２の分圧抵抗４６２は、それに比べて低い耐圧を用いることができる。第１の分圧抵抗４６１と、第３の分圧抵抗４６３は、高い耐圧の抵抗であるため大きな部品となってしまうが、第２の分圧抵抗４６２は小型な部品を用いることができる。
【０１４４】
第２の分圧抵抗があることで、第１の分圧抵抗４６１と第３の分圧抵抗４６３の抵抗値を固定していても、第２の分圧抵抗４６２の抵抗値を変更するだけで、印加電圧を変更できる。第２の分圧抵抗４６２は、素子毎に対応した印加電圧になるような抵抗値に設定すればよく、第２の分圧抵抗４６２は、小型な部品であるため交換が容易である。
【０１４５】
また、第１の高圧コンデンサ４６４、第２の高耐圧コンデンサ４６５は、各端子の電圧の変動や、外部からのノイズの混入を抑える目的で、配置されている。
【０１４６】
本実施形態に係る超音波プローブでは、素子毎に最適な直流電圧を印加することができるので、ＣＭＵＴの特性を均一にすることができ、高精度なデータの取得を行うことができる。そのため、本実施形態に係る超音波プローブを用いると、高画質な画像を取得することができる。
【０１４７】
本実施形態では、第１の分圧抵抗４６１と第３の分圧抵抗４６３は、装置本体９９９内に配置している。第２の分圧抵抗４６２は、回路基板１６０上に配置されており、素子毎に対応した印加電圧になるような抵抗値に設定されており、素子毎に異なる値が用いられている。そのため、支持部材に配置する超音波トランスデューサユニットを変更しても、装置本体９９９が有する抵抗の値を変えることなく、素子毎に最適な印加電圧に設定できる。また、第２の分圧抵抗４６２は、耐圧が小さく、小型の部品であるので、回路基板１６０上に、小さな実装面積で配置することができる。
【０１４８】
支持部材とフレキシブル部とを接続する配線は、第１の電極２０２と接続する第１の配線３０１と、第２の電極２０３に接続する第２の配線３０３に加えて、第２の分圧抵抗４６２に接続された第３の配線３０３を有している。これにより、回路基板１６０上に配置した第２の分圧抵抗４６２により、ＣＭＵＴに印加する電圧Ｖｏを調整することができる。
【０１４９】
本実施形態によると、曲面表面に複数の超音波トランスデューサを備えたプローブについて、それぞれの素子と外部と接続するための配線を簡易な構成で実現でき、受信周波数特性が均一で優れている、小型なプローブを提供することができる。
【０１５０】
（第１７の実施形態）
第１７の実施形態は、検出回路４０２の配置に関する。それ以外は、第１から第１６の何れかの実施形態と同じである。
【０１５１】
図１８は、本実施形態に係る光音響用プローブのトランスデューサユニットを説明する模式図である。  本実施形態では、回路基板１６０の基板内部に検出回路が有するチップ部品が配置されていることが特徴である。ＣＭＵＴが超音波を受信した際の電流を検出する検出回路４０２は、図１８（ａ）で示すように、オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路で構成することができる。オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路（トランスインピーダンスアンプ）は、オペアンプの負帰還部に抵抗とコンデンサがパラレルに配置されており、帰還部で入力された電流を電圧に変換される。オペアンプの帰還特性があるため、広帯域なオペアンプを用いることで、電流電圧変換効率が入力の配線にある寄生容量の影響を小さくすることができる。そのため、広い周波数幅を持つ受信特性をＣＭＵＴについて、受信感度の低下が少ない優れた受信特性を得ることができる。本実施形態では、オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路が有する部品の一部が、回路基板に内蔵された構成をとることができる。また、オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路が有するオペアンプも、回路基板内に内蔵された構成をとることができる。すなわち、図１８（ｂ）で示すように、検出回路の抵抗や、容量などのチップ部品を、リジット部の内部に備えていることが特徴である。回路基板の内部に部品を配置する構成は、部品内蔵基板の作製技術を用いて、容易に実現することができる。また、検出回路のチップ部品以外のオペアンプは、回路基板の裏面に配置されている。図１８（ｂ）の構成では、チップ抵抗を回路基板に内蔵しているので、検出回路４０２の実装面積を小さくすることができる。そのため、ＣＭＵＴや、チップの大きさを小さくした際にも、検出回路の実装面積が律側になり、それぞれの間隔を狭くできないということを避けることができる。
【０１５２】
本実施形態によると、容易に配線を取り出すことができ、受信周波数特性が優れている超音波トランスデューサの検出回路を高い密度で配置した光音響用プローブを提供することができる。
【０１５３】
本実施形態の別の形態を、図１８（ｃ）を用いて説明する。別の形態では、検出回路４０２全体が、回路基板の内部に配置されていることが特徴である。これにより、回路の全体がエポキシ樹脂である回路基板により覆われているので、湿気などによる電気接続部の不良や、オペアンプの不良の発生を低減することができる。
【０１５４】
本実施形態の別の形態によると、容易に配線を取り出すことができ、受信周波数特性が優れている超音波トランスデューサの検出回路が高い信頼性を有する光音響用プローブを提供することができる。
【０１５５】
（第１８の実施形態）
第１８の実施形態では、ＣＭＵＴ２００が超音波の送受信を行う機能も有していることが、異なる。すなわち、本実施形態に係るトランスデューサユニットは、チップ上に、光音響波の受信と、超音波の送受信をおこなうための駆動検出回路とが接続したＣＭＵＴが配置された構成である。
【０１５６】
その他は、第１から第１７までの何れかの実施形態と同じである。図１９を用いて説明する。
【０１５７】
図１９において、４２１は駆動検出回路、４３１はオペアンプ、４３２は帰還抵抗、４３３は帰還容量、４３４、４３５は高耐圧スイッチ、４３６、４３７はダイオード、４３８は高耐圧ダイオードである。図１９（ａ）は、１つのチップ１００上に配置された静電トランスデューサ１９８を模式図である。１つのチップ上には、静電トランスデューサ１９８が１素子（エレメント）配置されており、静電トランスデューサ１９８の第１の電極２０２は、駆動検出回路４２１と接続されている。駆動検出回路４２１は、装置側から超音波の送信に用いる高電圧パルスをＣＭＵＴ１９８に印加し、ＣＭＵＴ１９８からの微小電流を検出信号とし装置側に出力する機能を有している。
【０１５８】
図１９（ｂ）は、駆動検出回路４２１を説明するための回路図である。オペアンプ４３１の負帰還部に、帰還抵抗４３２と帰還容量４３３が並列に配置されており、電流電圧変換を行う機能を有している。オペアンプの入力と出力端子には、高耐圧スイッチ４３４、４３５と、ダイオード４３７、４３８がそれぞれ接続されている。高耐圧ダイオード４３９は、端子間に所定の電圧（１ボルト弱）以下の場合は、端子間の配線接続が切断される。また、高耐圧スイッチ４３４、４３５は、所定の電圧（数ボルト程度）より高い電圧が印加されると、スイッチの入出力端子間の配線が切断される。
【０１５９】
送信のための高電圧パルスが印加されていない時、高耐圧ダイオード４３９は、端子間にはほとんど電位差がないため、高耐圧ダイオード４３９では入出力端子での配線は切断されている状態になっている。一方、高耐圧スイッチ４３４、４３５は、外部から高い電圧が印加されていないので、スイッチ間の配線が接続されている。そのため、トランスデューサからの微小電流をオペアンプで電流電圧変換して、外部に接続した装置（不図示）に検出信号を出力することができる。
【０１６０】
一方、送信のための高電圧パルスが装置（不図示）側から印加されると、高耐圧ダイオード４３９内部の配線は接続され、高耐圧スイッチ４３４、４３５には、所定の電圧（数ボルト程度）より高い電圧が印加される。そのため、高耐圧スイッチ４３４、４３５は、スイッチ内部の配線を切断する。そのため、オペアンプへ高電圧が印加されてオペアンプが破損することを防ぐことができる。オペアンプからの信号出力は、高耐圧スイッチ４３５でカットされるために、送信のために印加した高電圧パルスに影響を与えることがない。そのため、トランスデューサの第１の電極に、超音波を送信するための高電圧パルスを印加することができる。
【０１６１】
本実施形態に係る超音波プローブによると、光音響波の受信と、超音波の送受信を１つのプローブで行うことができる。そのため、検出したデータを元に光音響イメージング像、超音波イメージング像を形成することができる。また、超音波の送信と、超音波や光音響波の受信に用いるＣＭＵＴ１９８を１つで行うことができるため、チップ１２０のサイズを小さくすることができる。そのため、素子１９８間をより近接して配置することができ、素子の数を増やすことができ、あるいは同じ素子数であればより小さな径の半球を実現することができる。また、ＣＭＵＴ１９８を兼用しているので、光音響イメージング像、超音波イメージング像の位置ズレをより少ない画像を得ることができる。
【０１６２】
（第１９の実施形態）
第１９の実施形態は、チップ１２０上のＣＭＵＴ１１０と、接続される駆動検出回路４０２に関する。すなわち、トランスデューサユニットがＣＭＵＴを複数有し、それら複数のＣＭＵＴは少なくとも１つのＣＭＵＴを備える複数の領域に分割されている。そして、分割された領域における各々のＣＭＵＴが駆動検出回路を備えており、超音波の送受信時または光音響波の受信時には、１つのＣＭＵＴとして機能する構成である。それ以外は、第１から第１８の何れかと同じである。
【０１６３】
図２０は、本実施形態に係る光音響波用プローブの模式図である。
【０１６４】
本実施形態では、チップ１２０上に、複数の領域に分割されたＣＭＵＴ１１５、１１６を備えていることが特徴である。具体的には、チップ１２０上には、ＣＭＵＴ１１０の第２の電極２０３同士が電気的に接続されているグループが複数配置されている。それぞれのグループの第２の電極２０３からの配線は、インターポーザ１４０上に配置された駆動検出回路４８０の異なる入力端子に接続されている。超音波の送信時には、外部装置からの高電圧駆動信号が、駆動検出回路４０３内の複数の送信ダイオードを介して、それぞれの端子からＣＭＵＴ１１０の第１の電極２０２に印加される。
【０１６５】
一方、受信時には、それぞれの第２の電極２０３からの信号をオペアンプ４１１で増幅して、各オペアンプからの電圧として出力される。それぞれの出力電圧は、加算器４８３で電圧信号を合算して、ケーブル１６０内の配線３１０から出力される。
【０１６６】
ここで、それぞれのオペアンプの入力端子に接続できる容量の最大値は、帰還部の抵抗やコンデンサの大きさと、オペアンプのゲイン周波数特性により決まる。本実施形態では、ＣＭＵＴ１１０を分割して、それぞれにオペアンプを接続しているので、各オペアンプに接続されたＣＭＵＴの容量の大きさを小さくすることができる。これにより、オペアンプの帰還部のパラメータをより最適に設定することができ、受信の周波数帯域を広くすることができ、帯域が広いＣＭＵＴ１１０の特徴をより生かすことができる。
【０１６７】
また、オペアンプを用いたトランスインピーダンス回路では、オペアンプの入力端子に接続された容量によって、出力ノイズが変化する。本実施形態では、ＣＭＵＴ１１０を分割して、それぞれにオペアンプを接続しているので、１つの電流−電圧変換回路での出力ノイズを低減することができる。それぞれのオペアンプからの出力を加算器４８１で加算した際には、出力ノイズは分割数Ｘとすると１／√Ｘ程度に減らすことができるので、全体として出力ノイズを低減して、高精度な受信信号の検出を行うことができる。
【０１６８】
このように、本実施形態の回路構成を用いることで、外部からの制御信号なしで、ＣＭＵＴから超音波の送信と受信を行うことができる。そのため、受信時の電流−電圧変換の周波数特性が優れており、出力信号のノイズが少ない受信動作が優れた超音波プローブを提供することができる。
【０１６９】
また、本実施形態の別の形態として、図２０（ｃ）で示すように、検出回路４０２を複数備え、出力を加算器４５４で合算して出力する構成も取ることができる。図２０（ｂ）と同様に、出力ノイズを低減して、高精度な受信信号の検出を行う効果を得ることができる。
【０１７０】
（第２０の実施形態）
第１から第１９の何れかの実施形態に記載の音響波用プローブは、光音響効果を利用した光音響波（超音波）の受信に用いることができ、それを備えた光音響装置に適用することができる。具体的には上記で説明した本発明の各実施形態に係るトランスデューサユニットの複数と、複数の貫通孔を有する半球状の表面を有する支持部材を有し、複数のトランスデューサユニットが半球の中央を向くように、各々の貫通孔内に固定された構成である。この音響波用プローブを用いて、光音響効果により発生した光音響波を受信するように構成されている。なお、音響波用プローブは、超音波（光音響波）の受信に用いられる光音響波用プローブと、超音波の送受信が可能な超音波プローブの両方を含む概念である。
【０１７１】
図２１を用いて、本実施形態の超音波測定装置の動作を具体的に説明する。まず、発光指示信号７０１に基づいて、光源８０５から光７０２（パルス光）を発生させることにより、測定対象物８００に光７０２を照射する。測定対象物８００では光７０２の照射により光音響波（超音波）７０３が発生し、この超音波７０３を超音波プローブが有する複数のＣＭＵＴ８０２で受信する。受信信号の大きさや形状、時間の情報が光音響波受信信号７０４として画像情報生成装置８０３に送られる。一方、光源１０３で発生させた光７０３の大きさや形状、時間の情報（発光情報）が、光音響信号の画像情報生成装置８０３に記憶される。光音響信号の画像情報生成装置８０３では、光音響波受信信号７０３と発光情報を基に測定対象物８００の画像信号を生成して、光音響信号による再現画像情報７０５として出力する。画像表示器８０４では、光音響信号による再現画像情報７０５を基に、測定対象物８００を画像として表示する。
【０１７２】
本実施形態に係る音響波用プローブは、広い周波数範囲の光音響波を受信できる特性を有しているため、光音響波から多くの情報を取得できるため、高画質な画像を生成することができる。
【０１７３】
（第２１の実施形態）
本実施形態は、第１８から第１９の何れかの超音波の送信を行うことができる超音波プローブを、第２０の実施形態の光音響装置に用いたものである。
【０１７４】
図２２に、本実施形態に係わる光音響装置の模式図を示す。図２２において、７０６は超音波の送受信信号、７０７は送信した超音波、７０８は反射した超音波、７０９は超音波の送受信による再現画像情報である。
【０１７５】
本実施形態では、音響波用プローブを用いて、光音響効果により発生した光音響波の受信と、超音波の送受信を、行うように構成されている。すなわち、本実施形態の光音響装置は、光音響波の受信に加えて、パルスエコー（超音波の送受信）を行い、画像を形成する。光音響波の受信については、第１２の実施形態と同じであるため、ここではパルスエコー（超音波の送受信）について説明する。
【０１７６】
超音波の送信号７０６を元にして、複数のＣＭＵＴ８０２から、測定対象物８００に向かって超音波７０６が出力（送信）される。測定対象物８００の内部において、内在する物体の固有音響インピーダンスの差により、超音波が反射する。反射した超音波７０８は、複数のＣＭＵＴ８０２で受信され、受信信号の大きさや形状、時間の情報が超音波受信信号７０６として画像情報生成装置８０３に送られる。一方、送信超音波の大きさや形状、時間の情報は超音波送信情報として、画像情報生成装置８０３で記憶される。画像情報生成装置８０３では、超音波受信信号７０６と超音波送信情報を基に測定対象７００の画像信号を生成して、超音波送受信の再現画像情報７０９として出力する。
【０１７７】
画像表示器８０４では、光音響信号による再現画像情報７０５と、超音波送受信による再現画像情報７０８の２つの情報を基に、測定対象物８００を画像として表示する。
【０１７８】
本実施形態によると、広い周波数範囲の光音響波を受信できる特性を超音波プローブ用いて、異なる測定方法の受信情報を取得して画像を形成するため、より情報量の多い画像を取得、表示することができる。
【０１７９】
本明細書中では、第１の電極２０２は振動膜２０１上に、第２の電極２０３は基板１００上に配置されていたが、本発明はこの構成に限らず、振動膜２０１上に第２の電極２０３が、基板１００上に第１の電極２０２が配置された構成でも良い。
【符号の説明】
【０１８０】
１０  被検体
１１  光源
１２  超音波プローブ
１３  超音波トランスデューサ
２１  光線
２２  光音響波
３０  媒質
９９  筺体
１００  超音波プローブ
１０１  半球状の支持部材
１０２  貫通孔
１０３  トランスデューサユニット
１０４  ケーブル
１０５  コネクタ
１０６  光源
１１０  ＣＭＵＴ
１２０  チップ（基板）
１２１  ワイヤー
１２２  封止材
１２３  電極
１２４  貫通配線
１２５  電極
１２６  電極
１２７  ハンダバンプ
１２８  金バンプ
【図１】
0006590601.tif 000002
【図２】
0006590601.tif 000003
【図３】
0006590601.tif 000004
【図４】
0006590601.tif 000005
【図５】
0006590601.tif 000006
【図６】
0006590601.tif 000007
【図７】
0006590601.tif 000008
【図８】
0006590601.tif 000009
【図９】
0006590601.tif 000010
【図１０】
0006590601.tif 000011
【図１１】
0006590601.tif 000012
【図１２】
0006590601.tif 000013
【図１３】
0006590601.tif 000014
【図１４】
0006590601.tif 000015
【図１５】
0006590601.tif 000016
【図１６】
0006590601.tif 000017
【図１７】
0006590601.tif 000018
【図１８】
0006590601.tif 000019
【図１９】
0006590601.tif 000020
【図２０】
0006590601.tif 000021
【図２１】
0006590601.tif 000022
【図２２】
0006590601.tif 000023
【図２３】
0006590601.tif 000024