(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波振動子を用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波探触子と、当該超音波探触子に駆動信号を供給する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する受信手段と、当該受信手段から出力される信号に基づき超音波像を再構成する画像処理手段と、前記超音波像が表示される表示手段を備える超音波撮像装置であって、
前記超音波探触子は、送波用の超音波振動子と受波用の超音波振動子とを有し、
前記送波用の超音波振動子及び前記受波用の超音波振動子は、ｃＭＵＴから成り、超音波ビームを走査する長軸方向と直交する短軸方向に複数のブロックに分割されて配置され、短軸方向同列にある各ブロックはそれぞれ異なる短軸電極に接続され、
前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子とに、それぞれ独立に短軸方向のフレネル束ねを形成し、隣接するフレネル束ねに極性の異なる直流バイアスを印加するバイアス制御手段を具備することを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項２】
前記バイアス制御手段は、
前記送波用の超音波振動子の各ブロックに正負いずれかの直流バイアス電圧を印加する送波バイアス選択スイッチと、
前記受波用の超音波振動子の各ブロックに正負いずれかの直流バイアス電圧を印加する受波バイアス選択スイッチと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
【請求項３】
前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は、更に、前記超音波の送受方向に積層されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波撮像装置。
【請求項４】
前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は、更に、前記超音波の送受方向について重複しないように配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波撮像装置。
【請求項５】
前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は、更に、同一面上に並べて配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波撮像装置。
【請求項６】
前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は複数のブロックに等分割配置され、
前記フレネル束ねの束ねパターンはフォーカス点の深度に応じて変更されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の超音波撮像装置。
【請求項７】
前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は不等分に複数のブロックに分割配置され、所定の周波数及びフォーカス点についてフレネル束ねを形成することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の診断画像として超音波像を撮像する超音波診断装置に関する。詳細には、超音波ビームのフォーカス精度を向上させる超音波撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体の超音波像を撮像する超音波診断装置は、超音波探触子から被検体に超音波を送波し、被検体内で反射したエコーを超音波探触子で受波し、超音波探触子から出力される信号に基づき超音波像を構成して表示する。超音波探触子は、超音波と電気信号とを相互に変換する複数の振動子が配列される。
【０００３】
超音波診断装置で撮像される超音波像は、超音波探触子で送受する超音波ビームのフォーカス点の幅あるいは径（以下、ビーム幅という。）に画像分解能が左右される。すなわち、超音波ビームの送受に際し、ビーム幅を絞ると超音波ビームの方位分解能が高まるため画像分解能が向上する。
【０００４】
ビーム幅を絞る技術として、音響レンズやフレネルフォーカス制御がある。音響レンズは、超音波ビームを収束させるレンズである。フレネルフォーカス制御では、複数の振動子が１つあるいは隣接する複数の振動子からなる振動子群に束ねられる（フレネル束ね）。各振動子群のフォーカス点までの距離差に基づき、振動子群単位で異なる位相が付与される。各振動子群単位で送受する超音波が位相整合されてフォーカス点におけるビーム幅が絞られる（例えば、［特許文献１］参照。）。
【０００５】
また、ｃＭＵＴ（Ｃａｐａｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を送信用及び受信用に専用に設け、それぞれ最適化した構造として積層化し、下層と上層とで配列方向を直交させ、直交するビーム走査を行うことが提案されている（例えば、［特許文献２］参照。）。
また、超音波が生体を伝播するに伴い生体の非線形性により発生する高調波をイメージングするＴＨＩ技術（ティッシュハーモニックイメージング）がある。
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１６０１４４号明細書
【特許文献２】米国特許第６３１４０５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、音響レンズによる短軸方向（超音波ビームを走査する方向と直交する方向）のフォーカス処理によるフォーカス点は、固定焦点であるという問題点がある。
また、フレネルフォーカス制御の場合、音響レンズの場合と同様に深部に行くにつれ超音波ビームが劣化するという問題点がある。
また、音響レンズとフレネルフォーカス制御とを組み合わせ短軸方向の超音波ビームを改善することもできる。しかしながら、ＴＨＩ技術では、送波周波数の２倍の周波数の高調波を受波するので、フレネルフォーカス制御におけるフレネル束ねを送波と受波とで同一にした場合、短軸方向のフレネルフォーカス点の位置が一致しなくなるという問題点がある。
また、送波直後にフォーカス切替を行うとノイズが生じたり、印加直流バイアスが安定するまで時間を要するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、送波と受波とで短軸方向のフレネルフォーカス点の位置を自由に設定することを可能とする超音波撮像装置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】
【０００９】
前述した目的を達成するために第１の発明は、複数の超音波振動子を用いて被検体との間で超音波の送受を行う超音波探触子と、当該超音波探触子に駆動信号を供給する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する受信手段と、当該受信手段から出力される信号に基づき超音波像を再構成する画像処理手段と、前記超音波像が表示される表示手段を備える超音波撮像装置であって、前記超音波探触子は、送波用の超音波振動子と受波用の超音波振動子とを有し、前記送波用の超音波振動子及び前記受波用の超音波振動子は、ｃＭＵＴから成り、超音波ビームを走査する長軸方向と直交する短軸方向に複数のブロックに分割されて配置され、短軸方向同列にある各ブロックはそれぞれ異なる短軸電極に接続され、前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子とに、それぞれ独立に短軸方向のフレネル束ねを形成し、隣接するフレネル束ねに極性の異なる直流バイアスを印加するバイアス制御手段を具備することを特徴とする超音波撮像装置である。
【００１０】
第１の発明では、超音波探触子は、送波用の超音波振動子（送波振動子）及び受波用の超音波探触子（受波振動子）を備え、それぞれ、短軸方向に複数のブロックに分割されて配置され、短軸方向同列にある各ブロックはそれぞれ異なる短軸電極に接続されている。また、バイアス制御手段によって、送波振動子と受波振動子とを独立に短軸方向のフレネル束ねを形成し、隣接するフレネル束ねに極性の異なる直流バイアスを印加するよう制御するため、送波と受波とで独立に短軸方向のフレネルフォーカス制御を行える。すなわち、送受それぞれ独自に短軸方向のフレネルフォーカス点を設定できる。従って、ＴＨＩ技術のように送波周波数と受波周波数とが異なる場合であってもフレネルフォーカス点の位置を送波と受波とで一致させることができ、超音波像の画質を向上させることができる。
また、前記バイアス制御手段は、前記送波用の超音波振動子の各ブロックに正負いずれかの直流バイアス電圧を印加する送波バイアス選択スイッチと、前記受波用の超音波振動子の各ブロックに正負いずれかの直流バイアス電圧を印加する受波バイアス選択スイッチと、を備える。このように、スイッチ回路を用いて印加電流バイアスの極性を反転させることにより超音波の極性を反転させて、フレネルフォーカス制御を行うことができる。また、正負２種のバイアス電源とスイッチ回路によってバイアス制御を行うことができるため、回路構成を簡素化できる。
【００１１】
また、前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は、更に、前記超音波の送受方向に積層することが望ましい。
このように、送波用の超音波振動子と受波用の超音波振動子とを積層構成とすることにより、超音波探触子及び超音波送受信面の肥大化を抑制することができる。
【００１２】
また、前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は、更に、前記超音波の送受方向について重複しないように配置することが望ましい。
これにより、送波用の超音波振動子と受波用の超音波振動子との相互間における電界やセンサギャップや膜の影響を軽減することができる。
【００１３】
また、前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は、更に、同一面上に並べて配置することが望ましい。
これにより、送波用の超音波振動子と受波用の超音波振動子との相互間における電界やセンサギャップや膜の影響を軽減することができる。また、同一平面上の１つの層に送波用の超音波振動子と受波用の超音波振動子とが配置されるので、超音波の送受方向について超音波探触子の大きさを小さくすることができる。
【００１５】
また、前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は複数のブロックに等分割配置され、前記フレネル束ねの束ねパターンはフォーカス点の深度に応じて変更されることが望ましい。分割数を増やすことによりフレネル束ね精度及び感度が向上でき、また自由度が向上する。
【００１６】
また、前記送波用の超音波振動子と前記受波用の超音波振動子は不等分に複数のブロックに分割配置され、所定の周波数及びフォーカス点についてフレネル束ねを形成するようにしてもよい。深度方向に周波数を高周波から低周波へ受信信号の帯域をスイープすることでフォーカス点が深部へと移動する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、送波と受波とで短軸方向のフレネルフォーカス点の位置を自由に設定することを可能とする超音波撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波撮像装置の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１９】
（１．超音波撮像装置１の構成）
最初に、図１を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る超音波撮像装置１について説明する。
図１は、超音波撮像装置１の構成図である。
超音波撮像装置１は、装置本体３及び超音波探触子５及び表示部７から構成される。
超音波撮像装置１は、超音波探触子５により被検体９に対して超音波を送受信し、装置本体３において画像処理を行い、表示部７に被検体９の撮像画像を出力する。
【００２０】
装置本体３は、制御部２０、バイアス制御回路２１、送受信回路２２、加算回路２３、画像処理部２４を備える。装置本体３は、画像処理部２４を介してディスプレイ等の表示部７に接続される。
【００２１】
制御部２０は、バイアス制御回路２１及び送受信回路２２及び画像処理部２４の動作制御を行う。
バイアス制御回路２１は、送波バイアス選択スイッチ５１及び受波バイアス選択スイッチ５３を備える。バイアス制御回路２１は、超音波探触子５の振動子の電極に直流バイアスを印加する。尚、送波バイアス選択スイッチ５１及び受波バイアス選択スイッチ５３については、図８を用いて後述する。
【００２２】
送受信回路２２は、送波整相回路６１、送波回路６２、受波整相回路６３、増幅回路６４、送受分離回路６５を備える。送受信回路２２は、超音波探触子５の振動子毎に設けられる。あるいは、最大口径分の送受信回路２２を設け、当該送受信回路２２と振動子との間にスイッチを挿入して口径選択や口径移動を行う構成としてもよい。送波整相回路６１及び受波整相回路６３は、それぞれ、超音波ビーム形成処理を行う。受波整相回路６３の出力は、加算回路２３で束ねられ画像処理部２４に入力されて画像化される。
画像処理部２４は、イメージプロセッサを備える。画像処理部２４は、超音波探触子５から出力される信号に基づいて超音波像（例えば、被検体９の断層像）を再構成する。
【００２３】
超音波探触子５は、送波短軸電極１１、送波センサ部１２、受波短軸電極１３、受波センサ部１４、長軸電極１５を備える。尚、超音波探触子５については、図２等を用いて後述する。
【００２４】
（２．超音波探触子５の構成）
次に、図２〜図７を参照しながら超音波探触子５の構成について説明する。
図２は、超音波探触子５の斜視図である。
図３は、超音波探触子５の電極及びセンサ部の積層を示す図である。
図４は、超音波探触子５を短軸方向から見た図である。
図５は、超音波探触子５を長軸方向から見た図である。
尚、長軸方向は、超音波ビームを走査する方向である。短軸方向は、超音波ビームを走査する方向と直交する方向である。
【００２５】
（２−１．送波振動子３１及び受波振動子３３の積層）
超音波探触子５は、送波短軸電極１１、送波センサ部１２、受波短軸電極１３、受波センサ部１４、長軸電極１５、音響レンズ１６、マッチング層１７が半導体基板１８上に積層されて構成される。図２では、送波短軸電極１１及び送波センサ部１２が下側に積層され、受波短軸電極１３及び受波センサ部１４が上側に積層されるが、上下逆に積層するようにしてもよい。
【００２６】
送波振動子３１は、送波短軸電極１１及び送波センサ部１２及び長軸電極１５から構成される（図４及び図５参照）。送波振動子３１は、被検体９に送信する超音波を発生する振動子である。受波振動子３３は、受波短軸電極１３及び受波センサ部１４及び長軸電極１５から構成される（図４及び図５参照）。受波振動子３３は、被検体９から受信する超音波を検出する振動子である。尚、長軸電極１５は、送波振動子３１及び受波振動子３３に共用される。
【００２７】
送波短軸電極１１及び受波短軸電極１３は、それぞれ、長軸方向に延びる電極であり複数の電極が平行配置される。長軸電極１５は、短軸方向に延びる電極であり複数の電極が平行配置される。すなわち、送波短軸電極１１及び受波短軸電極１３と長軸電極１５とは、互いに直交する方向に配置される。
送波センサ部１２及び受波センサ部１４は、それぞれ、送波振動子３１及び受波振動子３３のセンサ部として機能するものであり、例えば、センサギャップ等の空間やダイヤフラム膜である。
音響レンズ１６は、短軸方向の超音波ビームを収束させるレンズである。
マッチング層１７は、超音波の伝送効率を上げる層である。
【００２８】
直流バイアス電圧が印加された送波短軸電極１１に対応する位置の送波振動子３１が駆動信号に基づいて振動し、超音波が発生する。バイアス電圧が印加された受波短軸電極１３に対応する位置の受波振動子３３が被検体９からの反射エコーを受信して振動し、超音波の検出が行われる。
【００２９】
（２−２．ｃＭＵＴ４０）
図６は、ｃＭＵＴ４０を用いた送波振動子３１を示す図である。
図７は、ｃＭＵＴ４０の構成図である。
【００３０】
送波振動子３１及び受波振動子３３としては、電気・音響変換効率が電極間の電界強度に依存する素子を用いることができる。例えば、容量型マイクロマシン超音波振動子であるｃＭＵＴ（Ｃａｐａｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を用いることができる。
【００３１】
ｃＭＵＴ４０は、シリコン（Ｓｉ）等の基板４５、基板４５の表面に形成される可撓性の薄膜４３、薄膜４３の周囲を支持する窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の絶縁材料４２、基板４５〜薄膜４３間に形成される真空ギャップ層４４、下部電極４６、上部電極４１により構成される。
【００３２】
上部電極４１と下部電極４６との間に適切な電圧信号を印加すると、ｃＭＵＴ４０は、容量型超音波トランスデューサセルとして機能する。超音波送信時には、ｃＭＵＴ４０は印加電圧信号に従って超音波を生成する。超音波受信時には、ｃＭＵＴ４０は電気的にバイアスされる。超音波エコー信号を薄膜４３の運動エネルギー変化として捕捉しこれに伴う電流値変化を検知することによって受信電気信号が得られる。
【００３３】
送波センサ部１２は、短冊状の送波センサ部１２−１、１２−２、…に短軸方向に分割される。各送波センサ部１２−１、１２−２は、それぞれ、複数のｃＭＵＴ４０のセンサ部（薄膜４３や真空ギャップ層４４等）により構成される。
各ｃＭＵＴ４０の上部電極４１は、各送波センサ部１２−１、１２−２、…毎に結線されてそれぞれ長軸電極１５−１、１５−２、…を構成する。各ｃＭＵＴ４０の下部電極４６は、送波短軸電極１１−１、１１−２、…に接続される。送波短軸電極１１−１、１１−２、…は、送波センサ部１２を挟んで長軸電極１５−１、１５−２、…に直交する方向に設けられる。
【００３４】
送波短軸電極１１−１、１１−２、…のいずれか１つの電極と長軸電極１５−１、１５−２、…のいずれか１つの電極との交差位置に対応する複数のｃＭＵＴ４０により、１素子（１ブロック）の送波振動子３１が構成される。
フォーカス点までの距離に応じて送波短軸電極１１−１、１１−２、…に異なる位相（例えば、逆位相）の波形を印加することにより、短軸方向のフォーカス制御を行い所望の位置にフォーカス点を形成することができる。
尚、図６では、送波振動子３１について説明したが、受波振動子３３についても同様である。
【００３５】
（３．超音波探触子５の動作制御）
次に、図８〜図１２を参照しながら、超音波探触子５の動作制御について説明する。
【００３６】
（３−１．駆動回路）
図８は、超音波探触子５の駆動回路を示す図である。
送波バイアス選択スイッチ５１は、送波短軸電極１１に印加するバイアス電圧を選択するスイッチである。受波バイアス選択スイッチ５３は、受波短軸電極１３に印加するバイアス電圧を選択するスイッチである。送波バイアス選択スイッチ５１及び受波バイアス選択スイッチ５３は、共に、直流バイアス電圧（Ｖｄｃ＋）５４または直流バイアス電圧（Ｖｄｃ−）５５を選択することができる。
【００３７】
送波バイアス選択スイッチ５１及び受波バイアス選択スイッチ５３は、送波短軸電極１１毎及び受波短軸電極１３毎に設けるようにしてもよいし、中心軸に対して対称位置にある電極を束ねて設けるようにしてもよい。
これにより、送波と受波とを独立に短軸方向について束ねパターンを設定することができる。尚、短軸方向の束ねパターンについては、図９〜図１１等を用いて後述する。
また、スイッチ回路を用いて印加バイアスの極性を反転させることにより超音波の極性を反転させて、フレネルフォーカス制御を行うことができる（後述する）。また、正負２種類のバイアス電源とスイッチ回路を設けることによりバイアス制御を行うことができるので、回路構成を簡素化することができる。
【００３８】
（３−２．短軸方向のフレネルフォーカス制御）
図９は、送波振動子３１毎に行われる短軸方向のフレネルフォーカス制御を示す図である。尚、送波について説明するが受波についても同様である。
【００３９】
中央位置の送波振動子３１−１からフォーカス点７０（Ｐ）までの距離を「Ｌ１」とし、隣接する送波振動子３１−２からフォーカス点７０までの距離を「Ｌ２」とする。フォーカス点７０における、送波振動子３１−１からの超音波と送波振動子３１−２からの超音波との間の位相差「φ」は、φ＝２πｆ（Ｌ２−Ｌ１）／ｃ、である。尚、「ｃ」は音速、「ｆ」は超音波周波数、である。
【００４０】
フォーカス点７０において送波強度を最大とするには、各送波振動子３１−１、３１−２、…から送波される波形の位相が一致すればよい。理想的には隣接する送波振動子３１毎に「φ」の位相差を持って送信タイミングをずらすと、フォーカス点７０への送波超音波は同相となり足し合わされて強め合う。
しかしながら、実際にこの送波振動子３１毎の微小遅延を行うと、送波振動子３１毎にフォーカスデータを保持する必要があり、メモリ容量や処理速度等の面で望ましくない。
【００４１】
図１０は、送波振動子群７１毎に行われる短軸方向のフレネルフォーカス制御を示す図である。尚、送波について説明するが受波についても同様である。
振動子群７１−１及び振動子群７１−２は、少なくとも１つの送波振動子３１から構成される。
【００４２】
図９では、送波振動子３１毎に遅延処理が行われフレネルフォーカス制御が行れるが、図１０では、送波振動子群７１毎に同位相あるいは逆位相の２通りの位相を用いてフレネルフォーカス制御が行われる。
【００４３】
中央位置の送波振動子３１−１に対して位相差「φ」が、０≦φ＜π、となる送波振動子３１が同位相の送波振動子群７１−１として束ねられ、また、中央位置の送波振動子３１−１に対して位相差「φ」が、π≦φ＜２π、となる送波振動子３１が逆位相の送波振動子群７１−２として束ねられる。
【００４４】
制御部２０は、隣接する送波振動子群７１に対してフォーカス点までの距離差が半波長以下なら同位相で整相し、半波長を越えたら逆位相すなわち振幅を反転して整相する。すなわち、制御部２０は、隣接する振動子群７１毎に、バイアス電圧を反転させて送波短軸電極１１に印加することにより、短軸方向のフレネルフォーカス制御を行う。
【００４５】
図９に示す送波振動子３１毎の位相差を考慮する場合と比較して、図１０に示すフォーカス制御の整相精度は低下するが、フォーカスデータとして、送波振動子３１とフォーカス点７０との距離差に基づくあらゆる位相データを保持する必要はなく、同位相及び逆位相の２通りの位相データを保持するのみでよい。従って、制御部２０における処理負担の軽減やメモリ容量の節約や迅速処理を図ることができる。
尚、図９及び図１０では、送波について説明したが、受波についても同様にフォーカス制御が行われる。
【００４６】
（３−３．送波と受波との独立フォーカス制御）
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、それぞれ、送波振動子３１及び受波振動子３３の短軸方向の分割パターン７２及び分割パターン７３を示す図である。
図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）は、それぞれ、送波周波数「ｆ０」における送波束ねパターン７４及び受波周波数「２ｆ０」における受波束ねパターン７５を示す図である。この場合、送波と受波でフォーカス点が一致する。
図１１（ｅ）及び図１１（ｆ）は、それぞれ、送波周波数「ｆ０」における送波束ねパターン７６及び受波周波数「２ｆ０」における受波束ねパターン７７を示す図である。この場合、送波と受波でフォーカス点が異なる。
【００４７】
超音波探触子５は、送波用の送波振動子３１と受波用の受波振動子３３とを有する。送波振動子３１の送波短軸電極１１と受波振動子３３の送波短軸電極１３とをそれぞれ独立してバイアス電圧を印加可能である。
ＴＨＩ技術のように、送波周波数と受波周波数とが異なる場合には、制御部２０は、送波周波数や受波周波数に対応させて送波振動子や受波振動子を束ね、送波と受波とを独立して短軸方向のフレネルフォーカス制御を行う。
【００４８】
図１２（ａ）は、送波束ねパターンと受波束ねパターンとが同一である場合の送波フォーカス点及び受波フォーカス点を示す図である。
図１２（ｂ）は、送波束ねパターン７４（図１１（ｃ））と受波束ねパターン７５（図１１（ｄ））とを独立して設定した場合の送波フォーカス点及び受波フォーカス点を示す図である。
【００４９】
送波束ねパターンと受波束ねパターンとが同一である場合、送波周波数「ｆ０」の送波フォーカス点８１と受波周波数「２ｆ０」の受波フォーカス点８２とは一致しないので、フォーカス点では、超音波像の画質が送受フォーカスが同一点に比べ低下する。
一方、送波束ねパターン７４と受波束ねパターン７５とを独立して設定した場合、送波周波数「ｆ０」の送波フォーカス点８３と受波周波数「２ｆ０」の受波フォーカス点８４とがほぼ一致するので、超音波像の画質が向上する。
このように、送波と受波で、フォーカス点を変えて全体的にフォーカスを良くすることもできるし（図１１（ｅ）及び図１１（ｆ）参照）、送受をほぼ一致させて、フォーカス点近傍をより良くすることが選択できる（図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）参照）。
【００５０】
（４．効果）
このように、第１の実施の形態に係る超音波探触子５は、送波用の送波振動子３１及び受波用の受波振動子３３が積層されて構成され、それぞれ、独立して制御可能である。すなわち、送受それぞれ独自に短軸方向のフレネルフォーカス点を設定できる。
従って、ＴＨＩ技術のように送波周波数と受波周波数とが異なる場合であってもフレネルフォーカス点の位置を送波と受波とで一致させることができ、超音波像の画質を向上させることができる。
また、音響レンズを組み合わせることにより超音波ビームをより高精度に改善することができる。
また、送波振動子と受波振動子とを積層構成とすることにより、超音波探触子及び超音波送受信面の肥大化を抑制することができる。
【００５１】
（５．第２の実施の形態）
次に、図１３及び図１４を参照しながら、第２の実施の形態に係る超音波探触子５ａについて説明する。
図１３は、超音波探触子５ａを短軸方向から見た図である。
図１４は、超音波探触子５ａの駆動回路を示す図である。
【００５２】
第１の実施の形態の超音波探触子５では、上下方向（超音波送受方向）から見て同一位置に送波振動子３１と受波振動子３３とが積層されるものとして説明したが、送波振動子３１と受波振動子３３とを独立に駆動可能であれば、配置位置に制限はない。
【００５３】
超音波探触子５ａでは、送波振動子３１ａ及び受波振動子３３ａは、それぞれ、短軸方向に列をなす。送波振動子３１ａの列及び受波振動子３３ａの列は、短軸方向と平行に交互に配置される。送波振動子３１ａは下層に配置され受波振動子３３ａは上層に配置されるが、送波振動子３１ａと受波振動子３３ａとは上下方向で重ならない。
【００５４】
送波バイアス選択スイッチ５１ａにより、送波短軸電極１１ａに印加するバイアス電圧を選択し、受波バイアス選択スイッチ５３ａにより、受波短軸電極１３ａに印加するバイアス電圧を選択することができる。
【００５５】
このように、第２の実施の形態では、送波振動子３１ａと受波振動子３３ａとは上下方向で重ならない位置に配置されるので、送波振動子３１ａと受波振動子３３ａとの相互間における電界やセンサギャップや膜の影響を軽減することができる。
尚、送波振動子３１ａ及び受波振動子３３ａを、それぞれ、長軸方向に列をなすようにし、送波振動子３１ａの列及び受波振動子３３ａの列を、長軸方向と平行に交互に配置するようにしてもよい。また、上下方向から見て送波振動子３１ａと受波振動子３３ａとを千鳥構成の位置に配置するようにしてもよい。
【００５６】
（６．第３の実施の形態）
次に、図１５及び図１６を参照しながら、第３の実施の形態に係る超音波探触子５ｂついて説明する。
図１５は、超音波探触子５ｂを長軸方向から見た図である。
図１６は、超音波探触子５ｂの駆動回路を示す図である。
【００５７】
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、上下方向（超音波送受方向）に送波振動子３１と受波振動子３３とが積層されるものとして説明したが、送波振動子３１と受波振動子３３とを独立に駆動可能であればよく、送波振動子３１と受波振動子３３とを積層せずに１層のまま配置するようにしてもよい。
【００５８】
超音波探触子５ｂでは、送波振動子３１ｂ及び受波振動子３３ｂは、それぞれ、長軸方向に列をなす。送波振動子３１ｂの列及び受波振動子３３ｂの列は、長軸方向と平行に交互に配置される。送波振動子３１ｂと受波振動子３３ｂとは積層構成ではなく同一層に配置される。送波振動子３１ｂと受波振動子３３ｂとは上下方向で重ならない。
【００５９】
送波バイアス選択スイッチ５１ｂにより、送波短軸電極１１ｂに印加するバイアス電圧を選択し、受波バイアス選択スイッチ５３ｂにより、受波短軸電極１３ｂに印加するバイアス電圧を選択することができる。
【００６０】
このように、第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、送波振動子３１ｂと受波振動子３３ｂとは上下方向で重ならない位置に配置されるので、送波振動子３１ｂと受波振動子３３ｂとの相互間における電界やセンサギャップや膜の影響を軽減することができる。
また、第３の実施の形態では、同一平面上の１つの層に送波振動子３１ｂと受波振動子３３ｂとが配置されるので、超音波探触子５ｂの上下方向の大きさを小さくすることができる。
尚、送波振動子３１ｂ及び受波振動子３３ｂを、それぞれ、短軸方向に列をなすようにし、送波振動子３１ｂの列及び受波振動子３３ｂの列を、短軸方向と平行に交互に配置するようにしてもよい。また、上下方向から見て送波振動子３１ｂと受波振動子３３ｂとを千鳥構成の位置に配置するようにしてもよい。
【００６１】
（６．その他）
以上、第１の実施の形態〜第３の実施の形態について説明したが、これに限られるものではない。超音波ビームの短軸方向の方位分解能を中心に説明したが、長軸方向の方位分解を改善する場合にも適用することができる。
【００６２】
また、送波振動子及び受波振動子を等分割配置する場合、分割数を増やすことにより、フレネル束ね精度及び感度が向上する。また、フレネルフォーカス点の深度に応じてフレネル束ねを変更することができるので、自由度が向上する。また、長軸方向と同様に短軸方向の分割によるグレーティングが生じるが、グレーティングの角度を大きくすることができる。また、電源の種類を増やすことにより重み付けも可能となる。
また、送波振動子及び受波振動子を不等分割配置する場合、所定の周波数及びフォーカス点についてフレネル分割するようにしてもよい。深度方向に周波数を高周波から低周波へ受信信号の帯域をスイープすることでフォーカス点が深部へと移動する。
【００６３】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波撮像装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】超音波撮像装置１の構成図
【図２】超音波探触子５の斜視図
【図３】超音波探触子５の電極及びセンサ部の積層を示す図
【図４】超音波探触子５を短軸方向から見た図
【図５】超音波探触子５を長軸方向から見た図
【図６】ｃＭＵＴ４０を用いた送波振動子３１を示す図
【図７】ｃＭＵＴ４０の構成図
【図８】超音波探触子５の駆動回路を示す図
【図９】送波振動子３１毎に行われる短軸方向のフレネルフォーカス制御を示す図
【図１０】送波振動子群７１毎に行われる短軸方向のフレネルフォーカス制御を示す図
【図１１】送波振動子３１及び受波振動子３３の短軸方向の分割パターン及び送波束ねパターン及び受波束ねパターンを示す図。
【図１２】送波フォーカス点及び受波フォーカス点を示す図
【図１３】超音波探触子５ａを短軸方向から見た図
【図１４】超音波探触子５ａの駆動回路を示す図
【図１５】超音波探触子５ｂを長軸方向から見た図
【図１６】超音波探触子５ｂの駆動回路を示す図
【符号の説明】
【００６５】
１………超音波撮像装置
３………装置本体
５、５ａ、５ｂ………超音波探触子
７………表示部
９………被検体
１１、１１ａ、１１ｂ………送波短軸電極
１２………送波センサ部
１３、１３ａ、１３ｂ………受波短軸電極
１４………受波センサ部
１５………長軸電極
１６………音響レンズ
１７………マッチング層
１８………半導体基板
２１………バイアス制御回路
２２………送受信回路
２３………加算回路
２４………画像処理部
３１、３１ａ、３１ｂ………送波振動子
３３、３３ａ、３３ｂ………受波振動子
４０………ｃＭＵＴ
５１、５１ａ、５１ｂ………送波バイアス選択スイッチ
５３、５３ａ、５３ｂ………受波バイアス選択スイッチ
６１………送波整相回路
６２………送波回路
６３………受波整相回路
６４………増幅回路
６５………送受分離回路
７０………フォーカス点
７１………送波振動子群
７４………送波束ねパターン
７５………受波束ねパターン
８１、８３………送波フォーカス点（送波周波数：ｆ０）
８２、８４………受波フォーカス点（受波周波数：２ｆ０）
【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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