(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極を含む振動膜と、
前記振動膜に対して間隙を介して設けられる、第２の電極と、
を有する静電容量型トランスデューサと、
前記トランスデューサが複数設けられた支持部材と、
を有する超音波プローブであって、
前記支持部材の内壁面は曲面を有し、
前記曲面に、窪んだ平面部が複数設けられ、前記平面部上に平板状の基板を介して前記トランスデューサが設けられていることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記複数の平面部に対するそれぞれの垂線が、前記支持部材の内側の１点で交差していることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記複数のトランスデューサの受信面に対するそれぞれの法線は、前記支持部材の内側の１点で交差していることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記複数の平面部上に設けられている前記トランスデューサの数が１００個以上１００００以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記基板は直方体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記支持部材の内壁面側に、前記トランスデューサを被覆する、絶縁性フィルムが設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記絶縁性フィルムがポリエチレンテレフタラート又はポリイミドを含むことを特徴とする請求項６に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記絶縁性フィルムの厚さが１５μｍ以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の変化によって出力される電流を受信する受信回路を備えていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
前記受信回路が、前記支持部材の外壁面側に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記支持部材を貫通する配線が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
前記貫通する配線と前記支持部材の内壁面に配置した配線とが、前記平板状の基板の裏面に配置したバンプで接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の超音波プローブ。
【請求項１３】
前記トランスデューサと、前記受信回路とは、フレキシブルプリント基板を介して接続していることを特徴とする請求項９または１０に記載の超音波プローブ。
【請求項１４】
前記トランスデューサと前記フレキシブルプリント基板との間とが、異方性導電樹脂を介して接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の超音波プローブ。
【請求項１５】
前記トランスデューサと前記フレキシブルプリント基板とは、前記平板状の基板を貫通する配線を介して接続されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の超音波プローブ。
【請求項１６】
前記受信回路が回路基板の上に設けられ、前記回路基板は、前記支持部材の半球の深さ方向に垂直な方向に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の超音波プローブ。
【請求項１７】
前記回路基板は、前記支持部材の半球の深さ方向に平行な方向に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の超音波プローブ。
【請求項１８】
複数の超音波プローブユニットを組み合わせて、半球面形状の超音波プローブを構成することを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項１９】
分圧抵抗を介して前記第１の電極または前記第２の電極に印加する直流電圧を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至１８の何れか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項２０】
前記第２の電極と前記受信回路とが、コネクタによって接続されていることを特徴とする請求項９に記載の超音波プローブ。
【請求項２１】
前記第２の電極と、前記コネクタとの間に、分圧抵抗を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の超音波プローブ。
【請求項２２】
前記平板状の基板上には、複数の前記トランスデューサが設けられ、そのうちの少なくとも１つが超音波を受信可能なトランスデューサであり、そのうちの少なくとも１つは、超音波を送信可能なトランスデューサであることを特徴とする請求項１乃至２１の何れか１項に記載の超音波プローブ。
【請求項２３】
請求項１乃至２２の何れか１項に記載の超音波プローブと、被検体に光を照射する光源とを有し、前記光源によって前記被検体に照射され光音響効果により発生した前記被検体からの超音波を、前記超音波プローブを用いて受信することを特徴とする情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブと、それを備えた情報取得装置に関する。
【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光音響波（超音波）を発生させ、発生した超音波を半球面形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。半球面形状の超音波プローブは、半球の内壁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１６を用いて、説明する。図１６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（超音波）、３０は音響マッチング材である。超音波プローブ１２は、半球面形状をしており、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、半球面形状の超音波プローブ１２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、音響マッチング材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（超音波）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。【０００４】
特許文献１には、以上で述べた半球面形状の超音波プローブについての開示がある。このような半球面形状の超音波プローブは、平面上の超音波プローブに比べて、ある測定点に受信面を向けられる超音波トランスデューサの数を多くすることができるため、被検体をより高い感度で測定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
一方、被検体から発生する光音響波（超音波）は、互いに異なる周波数成分を含んでいる。これは、被検体内にある光音響波発生源の形状や物性などにより、決まる。そのため、被検体内部を忠実に再現するためには、被検体からの光音響波（超音波）を広い周波数帯域で受信することが、必要となる。【０００７】
ここで、静電容量型トランスデューサ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ、ＣＭＵＴ）は広い周波数帯域の超音波を検出できる。しかし、超音波プローブの感度を高めるためには、なるべく多くの超音波トランスデューサを設ける必要がある。その上、個々の超音波トランスデューサは平面チップ状にするなどする必要があるが、そのようなチップを半球面形状の表面に設ける最適な構成が知られていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る超音波プローブは、第１の電極を含む振動膜と、前記振動膜に対して間隙を介して設けられる、第２の電極と、を有する静電容量型トランスデューサと、前記トランスデューサが複数設けられた、曲面を有する支持部材と、を有する超音波プローブであって、前記支持部材の内壁面は複数の平面部を有し、前記平面部上に平板状の基板を介して前記トランスデューサが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る超音波プローブによれば、広い周波数範囲の光音響波（超音波）を受信できる特性を有する静電容量型トランスデューサを、曲面を有する支持部材の内壁面の複数の平面部に設けることで、広い周波数帯域の光音響波（超音波）を、感度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図である（（ａ）外観図（ｂ）断面図）。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるＣＭＵＴの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る超音波プローブの受信回路を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る超音波プローブの断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る超音波プローブの断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る超音波プローブの断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る超音波プローブの断面図である。
【図９】本発明の第７の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態に係る超音波プローブの印加電圧の調整回路を示す模式図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態に係る超音波プローブの断面図である。
【図１２】本発明の第１０の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図である。
【図１３】本発明の第１１の実施形態に係る超音波プローブを説明する模式図である。
【図１４】本発明の第１２の実施形態に係る被検体情報取得装置を説明する模式図である。
【図１５】本発明の第１２の実施形態に係る被検体情報取得装置を説明する模式図である。
【図１６】従来の超音波プローブを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限られない。
【００１２】
本実施形態に係る超音波プローブは、曲面を有する支持部材の内壁面に静電容量型トランスデューサ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ、ＣＭＵＴ）が複数設けられている。支持部材が有する曲面の内壁面の平面部上に、平板状の基板を介してＣＭＵＴが設けられているため、ある測定点に受信面を向けられるＣＭＵＴの数を多くすることができ、被検体をより高い感度で測定できる。また、ＣＭＵＴを用いるため、広い周波数範囲の超音波を受信できる。
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る超音波プローブの具体構成について詳細に述べる。
【００１４】
（第１の実施形態）
（超音波プローブ）
図１は、本実施形態に係る超音波プローブを説明するための模式図である。図１（ａ）は超音波プローブの外観図、図１（ｂ）は超音波プローブの断面図である。図１において、１００は平板状の基板（チップ）、１０１は曲面を有する支持部材、１０２は支持部材１０１が有する平面部、１０３は光源、２００はＣＭＵＴである。
【００１５】
ここで、支持部材１０１の形状は、曲面を有していること以外は特に限定されない。
【００１６】
例えば、半球面形状（ドーム状）であってもよいし、円錐台形状や、角錐台形状、かまぼこ形状であってもよい。また、半球における、球の中心と球の頂点とを結ぶ線と、球の中心と半球の淵とを結ぶ線とのなす角度ｘが９０°（図１（ｂ））に限定されず、９０°より小さくてもよいし、９０°より大きくてもよい。
【００１７】
なお、本明細書において球面とは真球に限られず、球面と見なせる程度に表面上に凹凸があってもよいし、楕円体であってもよい。
【００１８】
本実施形態及び他の実施形態では支持部材が半球面形状である場合について説明する。
【００１９】
本実施形態に係る超音波プローブは、図１（ａ）で示すように、半球面形状を有する支持部材１０１の内壁面の平面部上に、超音波トランスデューサ２００を設けた平板状の基板１００が複数設けられている。また、支持部材内の被検体に光を照射する光源１０３が適宜設けられる。なお、光源１０３の位置は図１の位置に限られない。
【００２０】
支持部材１０１の半球の直径は、例えば１ｃｍ以上１００ｃｍ以下に設定できる。また、平板状の基板１００の大きさは、１ｍｍ角以上１０ｃｍ角以下に設定できる。
【００２１】
支持部材１０１の半球の内壁面は、図１（ｂ）で示すように、チップ１００の数に対応して、窪んだ平面部１０２を有しており、平面部１０２の垂線は半球面の内部の特定の点Ｄに向かうように配置されている。点Ｄは、半球面形状の超音波プローブの内部で被検体が配置される位置に対応させて設定される。なお、複数のトランスデューサの受信面に対するそれぞれの法線がその１点で交差することが重要であり、複数の平面部に対するそれぞれの垂線は必ずしも、支持部材の内側の１点で交差していなくてもよい。
【００２２】
しかし、支持部材が有する複数の平面部に対するそれぞれの垂線が、支持部材の内側の１点で交差することが特に好ましい。図１（ｂ）では半球の曲率中心の近傍に点Ｄが設定されているが、それに限定されるものではない。
【００２３】
チップ１００は、図１（ｃ）で示すように、半球面形状を有する支持部材１０１上に、分散して配置されている。なお、図１（ｃ）（ｄ）では、図１（ａ）（ｂ）の２００は省略している。
【００２４】
チップ１００の厚さを均一にすることで、平面部１０２上のチップ１００上に形成したＣＭＵＴ２００の受信面を、全て点Ｄに向けることができる。すなわち、受信面の法線を１つの点（Ｄ）に集中するように構成できる。これにより、点Ｄから複数のＣＭＵＴ２００までの距離はほぼ均一にすることができる。その結果、本実施形態に係る超音波プローブを用いて被検体の画像を取得する際、被検体の画像を形成する際の演算処理を簡素化することができる。
【００２５】
また、平面部１０２は、チップ１００の大きさに合わせて、支持部材より窪んでいるため、チップ１００をその窪みに落とし込むことで、容易にチップの位置を決めることができる。そのため、それぞれのＣＭＵＴの位置を支持部材１０１の半球に対して精度よく配置でき、またＣＭＵＴ毎の位置関係を正確に決めることができる。これにより、複数のＣＭＵＴ２００の相互の位置関係を正確に把握することができるため、その後の画像を形成する際の処理を更に簡素化することができる。
【００２６】
なお、チップ１００の形状は、例えば直方体、円柱、多角柱にすることが可能である。
【００２７】
本実施形態で用いるＣＭＵＴ２００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。しかし、ＣＭＵＴはチップ上に形成するため、平面上に形成することは容易にできるが、曲面などに配置することが困難である。そのため、本実施形態では、受音素子単位毎に形成するチップ１００を分けており、且つ半球面形状の支持部材の内壁面は、チップ１００の形状に合わせた複数の平面部１０２を有している。その上、その平面部１０２にチップ１００をそれぞれ配置する構成を取ることで、複数のＣＭＵＴ２００を曲面上、すなわち半球面形状の支持部材の内壁面に配置することが可能になっている。
【００２８】
つまり、本実施形態に係る超音波プローブは、ＣＭＵＴを用いるため、広い周波数範囲の超音波を受信できる特性を有し、かつ、半球面の内壁面上に複数のＣＭＵＴを配置できるため、感度が高い超音波プローブを提供することができる。
【００２９】
例えば、超音波を受信する際の周波数範囲の例としては、０．５ＭＨｚ以上６ＭＨｚ以下や、１ＭＨｚ以上  ８ＭＨｚ以下の範囲が挙げられる。
【００３０】
本実施形態の変形例として、図１（ｄ）に示すように、ＣＭＵＴ２００を配置したチップ１００の上側に、ＣＭＵＴを被覆するように、絶縁性フィルム１０４を配置する構成を取ることができる。絶縁性フィルム１０４と、チップ１００及びＣＭＵＴとの間には、お互いを接着する接着層１０５が配置されている。絶縁性フィルム１０４としては、光音響波の透過特性に影響のない厚さであるＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＩ（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの樹脂性のフィルムを用いることができる。特に、１５μｍ以下のＰＥＴフィルムを用いることで、超音波の音響特性に影響がより少なく、且つ絶縁信頼性をより高くすることができるので望ましい。接着層１０５としては、シリコーンゴムを用いることが好ましい。なぜならシリコーンゴムは、接着性が高く、超音波の透過特性が優れており、且つ、後述するＣＭＵＴ２００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。接着層１０５の厚さは、１００μｍ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。
【００３１】
また、絶縁フィルム１０４を設けることで、高電圧が電極に印加されるＣＭＵＴ２００の表面と、外部を電気的に絶縁することができるので、被検体に対する安全性を高めることができる。
【００３２】
（ＣＭＵＴ）
図２は、ＣＭＵＴ２００を説明する模式図である。図２において、１００は平板状の基板（チップ）、２０１はメンブレン、２０２は第１の電極、２０３は第２の電極、２０４は支持部、２０５は間隙、３０１は第１の配線、３０２は第２の配線、４０１は受信回路、４０２は直流電圧を印加する電圧印加手段である。以下では、メンブレン２０１と第１の電極２０２とを合わせて振動膜２１０ということがある。なお、図２では平板状の基板上に素子が３つ設けられたＣＭＵＴを示しているが、素子の数は３つより少なくても、３つより多くても良い。
【００３３】
メンブレン２０１は、支持部２０４によりチップ１００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。メンブレン２０１上には第１の電極２０２が配置されており、振動膜２１０は間隙を介して、第２の電極２０３と対向するように配置されている。メンブレン２０１と間隙２０５を挟んで対向した第１の電極２０２と第２の電極２０３を１組として、セルと呼ぶ。
【００３４】
第１の電極２０２は、第１の配線３０１を介してチップ１００外部に引き出され、受信回路４０１に接続され、第２の電極２０３は、第２の配線３０２を介してチップ１００外部に引き出され、電圧印加手段４０２に接続される。電圧印加手段４０２により、第１の電極２０２と第２の電極２０３間には、例えば１Ｖ以上１０００Ｖ以下、数１０Ｖから数１００Ｖの電位差が発生している。メンブレン２０１と第１の電極２０２が振動することにより、第１の電極２０２と第２の電極２０３との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１の電極２０２に接続された、電流を検出する受信回路４０１で、電流から電圧に変換されて出力される。出力された電圧から、超音波の強度を測定できる。
【００３５】
図２のように、チップ１００上には、上記セル（２０１、２０２、２０３、２０５、）が複数配置されている。図２では代表して１つのセルに番号を付しているが、それ以外のセルについても同じ形状のものには同じ番号が付される。
【００３６】
チップ１００上の第１の電極２０２同士はお互いに電気的に接続されており、チップ１００上の第２の電極２０３同士はお互いに電気的に接続されている。チップ１００上の第１の電極２０２は、チップ毎に異なる受信回路４０１に接続されている。本実施形態に係る超音波プローブでは、受信回路４０１をチップ１００と同じ数だけ備えており、複数のＣＭＵＴ２００は配置しているチップ１００ごとに独立した受音素子（受音素子の単位をエレメントと呼ぶ）として、機能している。受音素子の大きさは、例えば１００μｍ以上１０ｍｍ以下と設定でき、受音素子は、特に限定されないが１００以上１００００個以下、設けることができる。
【００３７】
上記では、第１の電極２０２はメンブレン２０１上に、第２の電極２０３は基板１００上に配置された構成について説明した。しかし、本実施形態はこの構成に限られず、第１の電極２０２が受信回路４０１と接続され、第２の電極２０３が電圧印加手段４０２に接続された構成でもよい。また、本実施形態における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することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態とは、チップ１００上のＣＭＵＴ２００と、受信回路４０１との間の接続方法のみ異なる。ここでは、第１の実施形態と異なる点について述べ、共通する事項については説明を省略する。
【００３９】
図３（ａ）は、本実施形態に係る超音波プローブの断面の模式図である。本実施形態では、支持部材１０１を貫通する配線（貫通配線１２１）が設けられ、支持部材１０１の平面部１０２側（内壁面側）から外壁面側まで電気的に接続することができる。貫通配線１２１は、チップ１００毎に２本設けられている。支持部材１０１の外壁面上には、コネクタ４１１が配置されており、貫通配線１２１とコネクタ４１１を接続する配線（不図示）が配置されている。コネクタ４１１には、回路基板４００が接続されている。回路基板４００上には、複数の受信回路４０１が配置されており、それぞれのチップ１００上に設けられたＣＭＵＴ２００（不図示）と、コネクタ４１１及び貫通配線１２１を介して接続されている。なお、チップ１００と受信回路４０１を接続する配線について、コネクタ４１１と貫通配線１２１以外は不図示である。受信回路４０１からの出力は、ケーブル５００を介して外部に出力される（受信回路４０１からケーブル５００までの配線は、不図示）。
【００４０】
回路基板４００上に複数の受信回路４０１を配置し、回路基板４００とコネクタ４１１、コネクタ４１１と複数のＣＭＵＴとを接続する構成とすることで、コネクタ４１１の数を、ＣＭＵＴの数と同じだけ備える必要がないため、部品点数や設置面積を削減できる。そのため、ＣＭＵＴの数が多い構成でも、製造しやすい。
【００４１】
また、１枚の回路基板４００が備える受信回路４０１からの出力信号と、電圧印加手段４０２に接続される配線は、束ねられ１本のケーブルとして、外部と接続される。そのため、超音波プローブ全体のケーブルの数を減らすことができるので、超音波プローブ内での配線をコンパクトにすることができる。
【００４２】
図３（ａ）の、ＣＭＵＴ周辺の拡大図である図３（ｂ）を用いて、チップ１００と貫通配線１２１とを接続する構成の詳細を説明する。チップ１００の表面の第１の電極２０２、第２の電極２０３に接続された配線３０１、３０２は、チップ１００を貫通する配線（貫通配線３１１）を介して、チップの裏面に引き出されている。チップ１００の裏面と、支持部材１０１の平面部１０２との間は、バンプ１１１を介して接続されている。バンプ１１１は、半田バンプや金バンプなどを用いて容易に設けることができる。バンプ１１１を用いることで、電気的に接続性が優れた接続を行うことができる。
【００４３】
配線３０１、３０２は、更に支持部材１０１が有する貫通配線１２１を介して、支持部材１０１の有する半球面の外壁面側の表面に引き出されている。チップ１００が貫通配線３１１を有しており、裏面をバンプで接続していることで、配線の引き出し部を小さくすることができ、チップの大きさをＣＭＵＴ２００の素子サイズに近づけることができる。そのため、ＣＭＵＴ２００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。
【００４４】
また、支持部材１０１の平面部１０２と、チップ１００との間は、アンダーフィル材１３１により、充填される構成にすることができる。これにより、バンプ１１１部の電気接続性の信頼性を向上させることができる。
【００４５】
図３（ｃ）は、超音波プローブを測定対象側（図３（ａ）のＡの方向）から見た模式図である。回路基板４００は、半球の中心から放物線上に配置されている。
【００４６】
本実施形態では、それぞれの素子に接続した受信回路４０１を備える回路基板４００を、複数に分割して（図３（ｃ）では８分割）配置している。そのため、回路基板４００を全く分割しない場合に比べて、ＣＭＵＴ２００から受信回路４０１までの配線長を短くすることができる。ＣＭＵＴ２００は、静電容量の変化を検出して、超音波の受信動作を行うため、配線長が長くなると受信特性が劣化する。
【００４７】
そのため、本実施形態に係る超音波プローブは、ＣＭＵＴ２００から受信回路４０１間の配線の寄生容量の影響による受信特性の劣化が少ない。
【００４８】
超音波を受信する際、超音波プローブと被検体の間に、気体の層が介在して音響的な不整合が発生しないように、液体の媒質（音響マッチング材）を配置して、使用する。本実施形態に係る超音波プローブは、支持部材１０１内の電気接続には貫通配線１２１を用いるため、配線を介して信号のやり取りはできるが、支持部材１０１の内壁面側から外壁面側には、液体が侵入しない構造とする。そのような構成とすることで、回路基板４００側に液体が侵入して、回路や配線の特性を劣化させることがなく、信頼性の高い超音波プローブを提供することができる。
【００４９】
次に、受信回路４０１の回路の詳細を、図４を用いて説明する。図４（ａ）は抵抗とＦＥＴを用いたトランスインピーダンス回路であり、図４（ｂ）はオペアンプを用いたトランスインピーダンス回路である。図４（ａ）において、４０３、４０４は抵抗、４０５はＦＥＴ、図４（ｂ）において、４０６、４０７は抵抗、４０８、４０９はコンデンサ、４１０はオペアンプ、VCC、V＋、V-は電源端子、VOUTは出力端子である。
【００５０】
図４（ａ）では、ＧＮＤ（基準電位）に対して配置された抵抗４０３において電圧を電流に変換し、ＦＥＴ４０５で電圧増幅とインピーダンス変換をして、電圧を出力する機能を有している。このような簡単な回路構成で、電圧電流変換を行うことができるので、小型な受信回路４０１を実現することができ、回路基板４００の大きさを小さくすることができ、超音波プローブ自体を小型化することができる。
【００５１】
一方、図４（ｂ）では、オペアンプ４１０の負帰還部に抵抗４０６とコンデンサ４０８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、入力の配線にある寄生容量が、電流電圧の変換効率に及ぼす影響を小さくできる。そのため、素子２００の直近に受信回路４０１を配置する場合（配線の寄生容量が極めて小さい場合）に比べて、電流電圧変換の劣化が少なく、優れた超音波の受信特性を得られる。
【００５２】
本実施形態の別の形態として、コネクタ４１１にエッジコネクタソケットを用いてもよい。回路基板４００は、基板を直接コネクタに挿入して電気的接続を取ることができる形状を有した基板（カードエッジコネクタ）である。回路基板４００を、コネクタ４１１に直接挿入して固定することができるので、支持部材１０１と回路基板４００との位置関係を固定することができる。そのため、超音波プローブ内部の構造を簡易化することができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第１、第２の実施形態とは、チップ１００上のＣＭＵＴ２００と、受信回路４０１との間の接続方法が異なる。以下、第１、第２の実施形態と異なる事項のみ説明し、共通事項は説明を省略する。
【００５４】
本実施形態に係る超音波プローブの断面図である図５を用いて、具体的な説明を行う。図５（ｂ）は図５（ａ）のうち、支持部材１０１、平面部１０２、光源１０３、貫通孔１４１のみを示した図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）の拡大図である。
【００５５】
図５（ａ）、（ｂ）において、１３２は封止剤、１３３は接着剤、１４１は貫通孔、１５１はフレキシブルプリント基板（フレキ）、４１２はフレキシブルプリント基板用コネクタである。
【００５６】
本実施形態では、チップ１００上のＣＭＵＴ２００と、受信回路４０１とを、フレキシブルプリント基板１５１を介して接続している。図５（ｂ）で示すように、支持部材１０１は、平面部１０２毎に貫通孔１４１を備えている。図５（ｃ）で示すように、チップ１００は、支持部材１０１が備える平面１０２上に接着剤１３３により、接着されている。ＣＭＵＴ２００を構成する第１の電極２０２と接続された配線１１２は、フレキシブルプリント基板１５１と電気的に接続されている。配線１１２とフレキシブルプリント基板１５１との接続部１１３は、異方性導電樹脂や、導電性ペーストなどを用いることで容易に設けることができる。
【００５７】
特に、異方性導電樹脂を用いることで、電気的な接続と、チップ１００とフレキシブルプリント基板１５１の物理的な接着の機能を持たすことができるため、構成が簡素化され、小型化ができるため望ましい。チップ１００上の配線２０２、２０３に接続されたフレキシブルプリント基板１５１は、支持部材１０１が有する貫通孔１４１を通り、支持部材１０１の半球面の外壁面側に引き出されている。貫通孔１４１内は、封止剤１３２が充填されており、支持部材１０１の半球の内壁面側から外壁面側に液体が侵入しないようになっている。
【００５８】
本実施形態において異方性導電樹脂とは、微小な数マイクロメートル程度（１μｍ以上１０μｍ以下）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、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）などが挙げられる。
【００５９】
また、本実施形態において導電性ペーストとは導電粉を樹脂などの中に混入したものであり、例えば銀や、ハンダ粒子などを熱硬化樹脂中に分散した形態が挙げられる。
【００６０】
本実施形板において回路基板４００は、回路基板４００が有する受信回路４０１と同じ数だけ、フレキシブルプリント基板用コネクタ４１２を備えている。貫通孔１４１を通り支持部材１０１の半球の外壁面側に引き出された、フレキシブルプリント基板１５１は、フレキシブルプリント基板用コネクタ４１２に接続され、回路基板４００上の受信回路４０１に繋がっている。
【００６１】
本実施形態では、第２の実施形態の図３の接続方法に比べて、素子２００と受信回路４０１との間をより直線的に短距離で接続できるので、配線上の寄生容量をより小さくできる。そのため、受信特性が更に優れた超音波トランスデューサを提供できる。
【００６２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第３の実施形態とは、チップ１００上のＣＭＵＴ２００と、受信回路４０１との間の接続方法が異なる。第３の実施形態と異なる事項について説明する。
【００６３】
図６（ａ）は本実施形態に係る超音波プローブの断面図である。本実施形態では、チップ１００が貫通配線３１１を有しており、チップ１００とフレキシブルプリント基板１５１との間が、チップ１００の裏面の電気接続部１１３により接続されている。電気接続部１１３は、半田バンプ、金バンプ、導電ペーストなどを用いて容易に実現することができる。チップ１００の裏面と、フレキシブルプリント基板１５１との間は、絶縁性樹脂である封止剤１３２により充填されている。また、チップ１００と一体化したフレキシブルプリント基板１５１は、支持部材１０１が有する平面部１０２に接着剤１３３により固定されている。
【００６４】
本実施形態では、実施形態３とは異なり、チップ１００上にフレキシブルプリント基板１５１と接続するための接続部１１３を配置する領域を設ける必要がないため、チップの大きさをＣＭＵＴ２００の素子サイズに近づけることができる。そのため、ＣＭＵＴ同士の間隔を近くすることができ、素子の数を増やすことができ、あるいは同じ数のＣＭＵＴを設ける場合であればより小さな径の半球面形状の支持部材を用いることができる。
【００６５】
本実施形態の変形例として、図６（ｃ）のように、チップ１００とフレキシブルプリント基板１５１との間に異方性導電樹脂１１４を設ける構成とすることができる。異方性導電樹脂（ＡＣＦ）１１４は、微細な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る。電極で挟み圧力を加えて電極間のギャップを導電性金属粒子の径以下にして硬化することで、上下に配置した電極間を電気的に接続することができる。一方、同じ平面に配置された電極間は、微細な導電性金属粒子より十分広い距離を取っているので、絶縁性の熱硬化性樹脂内に微細な導電性金属粒子が分散して配置された状態で、絶縁が保たれている。このように、異方性導電樹脂１１４は、チップ１００とフレキシブルプリント基板１５１間の電気的な接続と、チップ１００とフレキシブルプリント基板１５１との間の固定との、２つの機能をもつ。そのため、電気的接続と接着を一度の工程で行うことができ、実装工程を簡略化することができ、構成要素が少なくなるため、歩留まりを高めることができる。また、チップ裏面での電気接続部を、外部から電気的に絶縁することができるため、信頼性を高めることができる。
【００６６】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、第１、第２の実施形態とは回路基板４００の配置が異なる。以下、第１、第２の実施形態と異なる事項についてのみ説明する。図７は本実施形態に係る超音波プローブの断面図である。
【００６７】
本実施形態におけるコネクタ４１１は、図７で示すように、半球の深さ方向（図７のＡ’方向）に垂直な方向（図７のＡ’’方向）に配置されている。回路基板４００の向きも、半球の深さ方向に垂直な方向（図７のＡ’’方向）に配置されている。このような構成とすることにより、半球の深さ方向を半球の深さとほぼ同じにすることができる。そのため、本実施形態に係る超音波プローブの、回路基板４００があることによる、Ａ’方向の配置の制約が少なくなる。
【００６８】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、第５の実施形態とは、コネクタ４１３及び回路基板４００を配置する向きが異なる。以下、第５の実施形態と異なる事項についてのみ説明する。図８は本実施形態に係る超音波プローブの断面図である。  本実施形態でのコネクタ４１３は、支持部材１０１の半球の深さ方向（図８のＡ’方向）に向かって配置されていることが特徴である。回路基板４００の向きも、半球の深さ方向（図８のＡ’方向）に沿って配置されている。
【００６９】
本実施形態に係る超音波プローブは、回路基板４００が半球の深さ方向と平行な方向に向かって配置されているので、超音波プローブの外形回路基板を被検体側から見た半球面形状の領域内に収めることができる。そのため、本実施形態に係る超音波プローブの、回路基板４００があることによる、Ａ’’方向の配置の制約が少なくなる。
【００７０】
（第７の実施形態）
第７の実施形態は、第１から第６の実施形態とは、半球面形状のプローブが、複数の分割されたプローブユニットを組み合わせて構成される点が異なる。以下、第１から６の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００７１】
図９（ａ）に、本実施形態に係る超音波プローブの模式図を示す。図９（ａ）では、１２個の超音波プローブユニットを組み合わせて、１つの超音波プローブを構成している。なお、図９（ａ）では、ＣＭＵＴ２００や基板１００は図示していないが、図１（ａ）と同様に配置されている。図９（ｂ）に、超音波プローブユニット６００を示す。超音波プローブユニット６００は、それぞれに回路基板４００（不図示）とケーブル５００を有しており、筺体内に収められている。複数の超音波プローブユニット間を接着、またはお互いを固定することで、容易に超音波プローブを構成することができる。
【００７２】
本実施形態に係る超音波プローブは、複数のプローブユニットを組み合わせて構成するので、一体型で超音波プローブを作製する場合に比べて、歩留まりを向上させることができる。
【００７３】
（第８の実施形態）
第８の実施形態では、 第１から第７の実施形態とは、第２の電極２０３に直流電圧を印加する回路構成が異なる。以下、第１から７の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００７４】
図１０（ａ）において、４５１は印加電圧の調整手段である。本実施形態では、直流電圧を印加する電圧印加手段４０１と第２の配線３０２との間に、印加電圧の調整手段４５１を備えていることが特徴である。印加電圧の調整手段４５１は、電圧印加手段４０１から出力された電位Ｖｂを、第２の配線３０２に接続される第２の電極２０３に印加する端子では、Ｖｂとは異なるＶｏに調整する機能を有している。
【００７５】
ＣＭＵＴは、メンブレン２０１の厚さばらつきや、間隙２０５のばらつきにより、セルや複数のセルを有する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のセルやエレメント毎に、最適な直流電圧Ｖｏを印加する機能を有している。図１０（ａ）を用いて、印加電圧の調整手段４５１の回路構成を説明する。
【００７６】
印加電圧の調整手段４５１は、３つの分圧抵抗により構成される。電圧印加手段４０１と第２の電極２０３との間には、第１の分圧抵抗４６１が挿入されている。さらに第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に接続される配線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。このとき、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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
本実施形態の別の形態として、図１０（ｂ）で示すように、コネクタ４１１（または４１２）により第２の電極２０３寄りに、第２の分圧抵抗４６２を配置させる構成にすることができる。第１の分圧抵抗４６１と第３の分圧抵抗４６３は、回路基板４００に配置している。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、コネクタに挿す素子（エレメント）を取り変えても、回路基板４００に実装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、支持部材１０１（または、フレキシブルプリント基板１５１）上に、素子の数だけ配置することができる。
【００８２】
コネクタで回路基板４００と接続する配線は、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、コネクタより第１の電極２０２寄りに第２の分圧抵抗４６２を配置しても、ＣＭＵＴに印加する電圧Ｖｏを調整することができる。
【００８３】
本実施形態の別の形態に係る超音波プローブでは、異なるＣＭＵＴに交換する場合でも、コネクタを差し替えるだけで、それぞれの素子に最適な直流電圧を印加することができる。そのため、交換が容易であり、ＣＭＵＴの特性が均一な超音波プローブを提供することができる。
【００８４】
（第９の実施形態）
第９の実施形態では、第１から第８の実施形態とは、超音波を受信するＣＭＵＴ２００だけでなく、超音波の送信を行うＣＭＵＴ１９９を備えていることが異なる。以下、第１から第８の実施形態と異なる点について説明する。
【００８５】
本実施形態に係る超音波プローブは、平板状の基板上に複数の前記トランスデューサが設けられ、そのうちの少なくとも１つが超音波を受信可能なトランスデューサであり、そのうちの少なくとも１つは、超音波を送信可能なトランスデューサである。
【００８６】
図１１で、１９９は超音波の送信を行うＣＭＵＴ、４１１は直流電圧を印加する第２の電圧印加手段、４１２は駆動手段である。図１１は、１つのチップ１００上に配置されたＣＭＵＴ１９９、２００を模式図である。チップ１００上には、ＣＭＵＴ１９９とＣＭＵＴ２００が１素子（エレメント）ずつ配置されている。ＣＭＵＴ１９９は、超音波の送信に適した特性を有している。第２の電圧印加手段４１１は、超音波の送信効率が最も適したものになる印加電圧に設定されている。また、駆動手段４１２は、第２の電極に高電圧のパルスを印加することができる。ＣＭＵＴ１９９の第１の電極２０２は、チップ１００毎に駆動手段４１２と電気的に接続されている。これにより、駆動手段４１２により、第１の電極２０２と第２の電極２０３との間に発生する静電引力が変化して、それによりメンブレン２０１が振動し、超音波が送信される。
【００８７】
一方、ＣＭＵＴ２００は、超音波に加えて、超音波の受信に適した構成となっており、光音響波（超音波）を受けて、メンブレン２０１が振動し、検出回路４０１で振動を検出することができる。
【００８８】
本実施形態では、超音波イメージングデータ像の形成時には、ＣＭＵＴ１９９から超音波を被検体に向けて送信し、被検体で反射した超音波をＣＭＵＴ２００により受信する。一方、超音波イメージング像の取得時には、光源１０３により被検体で発生した超音波をＣＭＵＴ２００により受信する。
【００８９】
本実施形態に係る超音波プローブを用いれば、超音波の受信と、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、超音波の送信に適したＣＭＵＴ１９９と、光音響波（超音波）の受信に適したＣＭＵＴ２００を分けている。そのため、優れた超音波の送信特性と、優れた受信特性を両立させることができるため、高画質な画像を取得することができる。更に、超音波の送受信と超音波の受信に用いるＣＭＵＴ１９９、２００を同じチップ１００上に形成しているため、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が少ない画像を得ることができる。
【００９０】
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態は、第１から第８までの実施形態とは、ＣＭＵＴ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。以下、第１から第８の実施形態と異なる点について説明する。
【００９１】
図１２（ａ）（ｂ）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１２（ａ）は、１つのチップ１００上に配置されたＣＭＵＴ１９８の模式図である。１つのチップ上には、ＣＭＵＴ１９８が１素子（エレメント）配置されており、ＣＭＵＴ１９８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。
【００９２】
図１２（ｂ）は、駆動検出回路４２１の詳細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４３６、４３７がそれぞれ接続されている。高耐圧ダイオード４３８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。
【００９３】
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４３８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４３８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。
【００９４】
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４３８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。
【００９５】
本実施形態に係る超音波プローブによると、超音波の受信と、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、光音響波や超音波の受信に用いるＣＭＵＴ１９８を１つで行うことができるため、チップ１００のサイズを小さくすることができる。そのため、ＣＭＵＴ１９８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。
【００９６】
（第１１の実施形態）
第１１の実施形態は、第９の実施形態とは、超音波の送信に用いるセル数と、超音波の受信に用いるセル数を変えることが異なる以下、第９の実施形態と異なる点について説明する。
【００９７】
図１３において、１９７は第１のＣＭＵＴ、１９６は第２のＣＭＵＴである。
【００９８】
本実施形態では、超音波の受信に、第２のＣＭＵＴ１９６を用いて、超音波の送受信には第１のＣＭＵＴ１９７のみを用いることが特徴である。図１３（ａ）は、本実施形態の第１のＣＭＵＴ１９７と、第２のＣＭＵＴ１９６の断面図である。第１のＣＭＵＴ１９７と、第２のＣＭＵＴ１９６は、１つのチップ１００上に配置されている。
【００９９】
第１のＣＭＵＴ１９７の第１の電極２０２は、駆動検出回路４２２の第１の端子４４１と接続されている。第２のＣＭＵＴ１９６の第２の電極２０３は、駆動検出回路４２２の第２の端子４４２と接続されている。駆動検出回路４２２は、第１０の実施形態で説明した回路に、更にオペアンプを用いた電流電圧変換回路（トランスインピーダンス回路）と加算器４３９が追加された構成となっている。以下、第１０の実施形態と異なる点のみを説明する。
【０１００】
図１３（ｂ）は、本実施形態に係る超音波プローブの駆動検出回路４２２を説明する回路図である。超音波を受信する際には、高耐圧ダイオード４３８はOFFとしており、オペアンプの前後の配線はONとしているので、第１のＣＭＵＴ１９７からの電流は電圧に変換される。第１のＣＭＵＴ１９７の電圧信号と、第２のＣＭＵＴ１９６から電流を電圧変換した受信信号を、加算回路４３９で合算した信号５０１を、受信信号として用いる。これにより、第１のＣＭＵＴ１９７と第２のＣＭＵＴ１９６全体で超音波を受信することができる。
【０１０１】
一方、超音波の送受信を行う際は、超音波の駆動信号を５３１として、駆動検出回路４２２に入力する。高電圧が印加された際は、オペアンプは高電圧から保護され、高耐圧ダイオード４３８はONとされるので、配線３２１に接続された第１のＣＭＵＴ１９７のみに、駆動電圧が印加され、振動膜から超音波が送信される。被検体（測定対象）で反射した超音波により、振動膜が振動した際には、超音波の送信（駆動）信号５３１は印加されていない。そのため、高耐圧ダイオード４３８はOFFとしており、オペアンプの前後の配線はONとしているので、電流電圧変換を行い、超音波の受信信号５３１として出力される。
【０１０２】
本実施形態に係る超音波プローブは、超音波の受信に用いるＣＭＵＴの大きさと、超音波の送受信に用いるＣＭＵＴの大きさとが異なっていてもよい。そのため、それぞれの信号取得に適した大きさの素子で、超音波の受信と超音波の送受信を行うことができるので、高画質な光音響イメージング像、超音波イメージング像を生成するために必要なデータを取得することができる。
【０１０３】
また、本実施形態では、超音波の送受信に用いるＣＭＵＴ（１９７）より、超音波の受信に用いるＣＭＵＴ（１９７＋１９６）の方が大きい。超音波の受信では、ＣＭＵＴの大きさが大きいため、同じ周波数で使用する場合、受信する超音波の指向性を高くすることができる。一方、超音波の送受信では、小さな径のＣＭＵＴを用いても、ＣＭＵＴの送信時の指向性と、ＣＭＵＴの受信時の指向性の掛け合わせとなる。そのため、受信だけを行う同じ径のＣＭＵＴに比べて、送受信後の指向性を高くすることができる。そのため、本実施形態に係る超音波プローブを用いると、光音響イメージング像と超音波イメージング像の解像度がより近い画像を得ることができる。
【０１０４】
本実施形態の別の形態として、図１３（ｃ）で示す駆動検出回路４２２を用いることができる。本実施形態の駆動検出回路４２２は、第２のＣＭＵＴ１９６に接続されたオペアンプ４３１と、加算器４３９の間に、スイッチ４４０を有していることが特徴である。スイッチ４４０は、スイッチの制御信号５４０によりON、OFFが制御される。具体的には、超音波の送受信時にOFF、超音波の受信時にONするように制御信号５４０が入力される。このスイッチ４４０は、低電圧のアナログスイッチを用いることで、容易に実現することができる。
【０１０５】
本実施形態では、超音波の送受信信号５３１と超音波の出力信号５０１を、１本の配線で兼用することができ、プローブのケーブル内の配線数を削減することができる。なお、スイッチの制御信号５４０は、必ずしも外部の装置から入力される必要はない。超音波プローブ内に駆動信号である高電圧パルスが印加されたことを検出して、一定期間の間  スイッチのOFF信号を生成する手段を有することで、外部からの信号入力を無くすことができる。
【０１０６】
本実施形態の他の例として、図１３（ｄ）で示すように、超音波の受信に第１のＣＭＵＴ１９７のみを用いて、超音波の送受信には第１のＣＭＵＴ１９７と第２のＣＭＵＴ１９６を用いる構成としてもよい。
【０１０７】
これにより、送受信に用いる素子サイズが大きく、より大きな超音波を送信することができ、また受信感度も高くすることができるので、高精度な送受信信号を取得することができる。本実施形態では、送受信に用いる超音波の中心周波数を、超音波の受信信号の中心周波数より高く設定して使用する。これにより、光音響イメージング像と超音波イメージング像の解像度がより近く、超音波イメージング像がより高精度である画像を得ることができる。
【０１０８】
（第１２の実施形態）
第１から第８の何れかの実施形態に記載の超音波プローブは、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、それを備えた被検体情報取得装置に適用することができる。
【０１０９】
図１４を用いて、本実施形態の被検体情報取得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１０３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、時間の情報が超音波受信信号７０４として情報処理部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、光音響信号の情報処理部８０３に記憶される。光音響信号の情報処理部８０３では、超音波受信信号７０４と発光情報を基に測定対象物８００の画像信号を生成して、光音響信号による被検体の画像情報７０５として出力する。画像表示部８０４では、光音響信号による被検体の画像情報７０５を基に、被検体８００を画像として表示する。
【０１１０】
本実施形態に係る超音波プローブは、広い周波数範囲の超音波を受信できる特性を有しているため、超音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。
【０１１１】
（第１３の実施形態）
本実施形態は、第９から第１１実施形態の何れかの超音波探触子を、第１２の実施形態の被検体情報取得装置に用いたものである。
【０１１２】
図１５に、本実施形態に係わる画像形成装置の模式図を示す。図１５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被検体の画像情報である。
【０１１３】
本実施形態の画像形成装置は、超音波の受信に加えて、パルスエコー（超音波の送受信）を行い、画像を形成する。超音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。超音波は光音響波と言い換えることもできるため、被検体情報取得装置は、光音響装置と言い換えることもできる。
【０１１４】
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、情報処理部８０３で記憶される。情報処理部８０３では、超音波受信信号７０６と超音波送信情報を基に被検体８００の画像信号を生成して、超音波送受信の被検体の画像情報７０９として出力する。
【０１１５】
画像表示部８０４では、光音響信号による被検体の画像情報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、被検体８００を画像として表示する。
本実施形態によると、広い周波数範囲の超音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。
【０１１６】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の思想及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１００  平板状の基板（チップ）
１０１  支持部材
１０２  平面部
２００  静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ）
２０２  第１の電極
２０３  第２の電極
２０５  空隙
２１０  振動膜
【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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