(57)【要約】【課題】  サイドローブが低減された超音波プローブ及びそれの超音波プローブを備えた超音波診断装置を提供することを目的とする。【解決手段】  超音波プローブに備えられた圧電体３の一面には、電極３１が形成されている。電極３１は走査方向に連続で、スライス方向に分割された複数の電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ等から構成されている。圧電体３の中心部から端部に向けて、各電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ等の幅は徐々に狭くなっている。その結果、各電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ等の面積は、中心部に形成された電極３１ａが一番大きく、中心部から端部に向けて面積が徐々に小さくなっている。このように電極を配列することにより、超音波の送受信において、圧電体３の中心部の重み付けを大きくすることができる。【選択図】      図２
2005296127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極が形成された複数の圧電体を走査方向に配列して走査駆動することにより、超音波の送受信を行なう超音波プローブであって、
前記電極は、前記複数の圧電体の上面、下面又は上下両面に形成され、前記電極の面積が前記走査方向に直交する方向に重み付けされ、
前記複数の圧電体は、信号電極を引き出すためのフレキシブル基板又は導電性の整合層に、非導電性の接着材にて圧着して接合されていることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記走査方向に直交する方向の中心に近いほど、前記電極の面積が大きくなっ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】
前記電極は、前記走査方向に直交する方向の幅が重み付けされていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記電極は、前記走査方向の幅が同じで、前記走査方向に直交する方向の中心に近い電極ほど前記走査方向に直交する方向の幅が広くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記電極は、前記走査方向に等間隔に配列され、前記走査方向に直交する方向の中心に近いほど、前記走査方向の幅が広くなっ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６】
電気信号を発生する手段と、
前記電気信号を受けて超音波を被検体に向けて送信し、前記被検体から受けた反射波に応じた受信信号を生成する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の超音波プローブと、
前記超音波プローブが生成した受信信号に応じて、前記被検体の画像を生成する画像処理手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関し、特に、送受信される超音波の強度に重み付けをする超音波プローブ及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体内を超音波で走査し、被検体内からの反射波から生成した受信信号に基づいて、被検体の内部状態を画像化する超音波診断装置が知られている。このような超音波診断装置は、超音波プローブにより被検体内に超音波を送信し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波プローブで受信して受信信号を生成する。
【０００３】
超音波プローブは、送信信号に基づいて振動して超音波を発生し、反射波を受けて受信信号を生成する圧電体を走査方向に複数個、配置している。このような圧電体は、例えば、走査方向に直交する方向（以下、スライス方向）に均一な矩形状の音圧分布を有する超音波を送信し、音響レンズにより遅延差を与えることにより、被検体内の所定の深さで焦点を形成している。
【０００４】
しかしながら、上述した音響レンズによるビーム収集作用には限界があり、送受信波のサイドローブが高くなるという問題があった。そこで、スライス方向のビーム幅のばらつきを少なくし（スライス方向のビーム幅の均一化）、かつ、サイドローブを減少させるために、スライス方向について超音波の音圧に重み付けを与えることが行なわれている。
【０００５】
例えば、スライス方向に沿って圧電体に溝を加工し、その溝に樹脂を入れ、圧電体の密度に重み付けをした超音波プローブが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、スライス方向に電気的に分割した圧電体に複数の送信回路を接続し、駆動電圧に重み付けをした超音波プローブが知られている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−９２８８号公報（段落［００１９］−［００２６］、図２）
【特許文献２】特開平５−２３３３１号公報（段落［００１６］−［００１９］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている超音波プローブでは、スライス方向に複数の溝を形成するため、製造コストが高くなってしまう。また、圧電体の熱膨張率と樹脂の熱膨張率との差により、機械的な信頼性や電極との密着強度も悪化してしまう問題があった。
【０００９】
一方、特許文献２に記載されている超音波プローブでは、実際に実施することが可能な電極数においては、重み付けのピッチが粗いため、サイドローブが高くなる問題があった。また、分割された個々の圧電体に電極を配置する必要があるため、製造工程数が増加し、更に、送信回路の規模が大きくなってしまい、その結果、超音波プローブの製造コストが高くなるといった問題があった。更に、超音波プローブ及び送信回路の構造が複雑になるため、超音波診断装置全体の信頼性の向上が困難となり、装置全体の製造コストが高くなるといった問題もあった。
【００１０】
本発明は上記の問題を解決するものであり、圧電体自体に加工を施さないことにより、超音波プローブの構造を簡素化し、信頼性を確保した上で、スライス方向のビーム幅を均一にし、かつ、サイドローブを低減することが可能な超音波プローブ及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、電極が形成された複数の圧電体を走査方向に配列して走査駆動することにより、超音波の送受信を行なう超音波プローブであって、前記電極は、前記複数の圧電体の上面、下面又は上下両面に形成され、前記電極の面積が前記走査方向に直交する方向に重み付けされ、前記複数の圧電体は、信号電極を引き出すためのフレキシブル基板又は導電性の整合層に、非導電性の接着材にて圧着して接合されていることを特徴とするものである。
【００１２】
係る超音波プローブによると、圧電体の表面に形成されている電極の面積が、走査方向に直交する方向（スライス方向）に重み付けされているため、スライス方向に重み付けがされた超音波の送受信が行なわれる。また、非導電性の接着材で圧電体とフレキシブル基板又は整合層を圧着して接合することにより、余分な接着材が各電極間の隙間に充填され、電極とフレキシブル基板又は整合層とで導通をとることが可能となる。そして、フレキシブル基板に電圧を印加した際に、電極が形成されている部分のみに電場が形成される。その結果、所定の重み付けに従った超音波の送信又は受信が行なわれる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波プローブであって、前記走査方向に直交する方向の中心に近いほど、前記電極の面積が大きくなっていることを特徴とするものである。
【００１４】
係る超音波プローブによると、スライス方向の中心に近いほど、電極の面積が大きくなるため、超音波の送受信において、スライス方向の中心部の重み付けを大きくすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波プローブであって、前記電極は、前記走査方向に直交する方向の幅が重み付けされていることを特徴とするものである。
【００１６】
係る超音波プローブによると、圧電体の表面に形成された電極は、スライス方向の幅が、所定の重み付けに従って形成されているため、スライス方向に重み付けがされた超音波の送受信が行なわれる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波プローブであって、前記電極は、前記走査方向の幅が同じで、前記走査方向に直交する方向の中心に近い電極ほど前記走査方向に直交する方向の幅が広くなっていることを特徴とするものである。
【００１８】
係る超音波プローブによると、スライス方向の中心に近いほど、スライス方向の幅が広くなっているため、圧電体のスライス方向の中心部に形成された電極の面積（＝走査方向の幅×スライス方向の幅）が一番大きくなり、端部に向けて小さくすることで、超音波の送受信において、スライス方向の中心部の重み付けを大きくすることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の超音波プローブであって、前記電極は、前記走査方向に等間隔に配列され、前記走査方向に直交する方向の中心に近いほど、前記走査方向の幅が広くなっていることを特徴とするものである。
【００２０】
係る超音波プローブによると、複数の電極を走査方向に等間隔で配列し、スライス方向の中心部における走査方向の幅を最も広くし、端部に向けて幅を狭くすることで、超音波の送受信において、スライス方向の中心部の重み付けを大きくすることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、電気信号を発生する手段と、前記電気信号を受けて超音波を被検体に向けて送信し、前記被検体から受けた反射波に応じた受信信号を生成する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の超音波プローブと、前記超音波プローブが生成した受信信号に応じて、前記被検体の画像を生成する画像処理手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。
【００２２】
係る超音波診断装置によると、超音波プローブに電圧を印加した際に、電極が形成されている部分のみに電場が形成され、所定の重み付けに従った超音波の送信又は受信が行なわれる。そして、その重み付けがされた超音波を被検体に送信し、反射波を受信して被検体の画像を生成する。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の超音波プローブによれば、圧電体の表面に形成されている電極の面積が、スライス方向に重み付けされているため、スライス方向に重み付けがされた超音波の送受信が行なわれる。その結果、スライス方向のビーム幅が均一化し、かつ、サイドローブが減少した送受信音圧分布を得ることができ、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。更に、圧電体に溝等の加工を施さず、圧電体の表面の電極に重み付けを付けることにより、超音波プローブの構成を単純化することができる。その結果、製造コストも低くすることができ、信頼性を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、非導電性の接着材で圧電体とフレキシブル基板又は整合層を圧着して結合することにより、容易にそれらを結合することができ、圧着することにより、電極とフレキシブル基板又は整合層とで導通をとることが可能となる。更に、圧電体に電圧を印加した際に、電極が形成されている部分のみに電場が形成され、所定の重み付けに従った超音波の送受信が行なわれる。
【００２５】
また、請求項２に記載の超音波プローブによれば、スライス方向の中心に近いほど、電極の面積が大きくなっているため、超音波の送受信において、スライス方向の中心部の重み付けを大きくすることができる。その結果、スライス方向のビーム幅が均一化し、かつ、サイドローブが減少した送受信音圧分布を得ることができ、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。
【００２６】
また、請求項３に記載の超音波プローブによれば、圧電体の表面に形成されている電極は、スライス方向の幅が、所定の重み付けに従って形成されているため、スライス方向の幅の重み付けに応じて重み付けがされた超音波の送受信が行なわれる。その結果、スライス方向のビーム幅が均一化し、かつ、サイドローブが減少した送受信音圧分布を得ることができ、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。
【００２７】
更に、請求項４に記載の超音波プローブによれば、圧電体のスライス方向の中心部に形成された電極の面積を一番大きくし、端部に向けて小さくすることにより、超音波の送受信において、圧電体の中心部の重み付けを大きくすることができる。その結果、スライス方向のビーム幅が均一化し、かつ、サイドローブが減少した送受信音圧分布を得ることができ、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。
【００２８】
また、請求項５に記載の超音波プローブによれば、スライス方向の中心部における走査方向の幅を最も広くし、端部に向けて幅を狭くすることにより、超音波の送受信において、圧電体の中心部の重み付けを大きくすることができる。その結果、スライス方向のビーム幅が均一化し、かつ、サイドローブが減少した送受信音圧分布を得ることができ、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。
【００２９】
請求項６に記載の超音波診断装置によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の超音波プローブを備えることにより、スライス方向に重み付けがされた超音波の送受信が行なわれる。その結果、スライス方向のビーム幅が均一化し、かつ、サイドローブが減少した送受信音圧分布が得られ、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。そのことにより、近距離から遠距離まで均一な音場が得られるため、従来技術と比較して高画質の超音波像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本願発明の実施形態について図１乃至図８を参照しつつ説明する。
【００３１】
［第１の実施の形態］
本願発明の第１の実施形態に係る超音波プローブについて、図１乃至図６を参照しつつ説明する。
【００３２】
（構成）
本願発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの構成について図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す斜視図である。超音波プローブは、ヘッド側とケーブル側とかなり、図１には超音波プローブのヘッド側が示されている。
【００３３】
同図に示すように、本実施形態に係る超音波プローブ１は、背面材２と、その背面材２の上に操作方向に配列された複数の圧電体３と、その圧電体３の上に走査方向に配列された複数の導電性の整合層４と、その整合層４の上に設けられた音響レンズ５とからなる。また、整合層４は、第１整合層４ａと、その第１整合層４ａの上に設けられた第２整合層４ｂとからなる。尚、ケーブル側の説明は省略する。
【００３４】
背面材２は、圧電体３から発振された超音波振動や受信時の超音波振動のうち、超音波診断装置の画像抽出にとって必要でない超音波振動成分を減衰吸収する。
【００３５】
圧電体３には例えば、チタン酸ジリコン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）等のセラミック材料からなる。
【００３６】
また、圧電体３の表面には、背面材２と接する面に電極３１が形成されており、整合層４と接する面には電極３２が形成されている。この電極により圧電振動を起こさせるための電圧が圧電振動子３に印加され、圧電現象の発生により機械的な振動に変換される。この電極は所定の重み付けに従って配列されている。この電極の配列については、後で詳述する。
【００３７】
また、整合層４を複数の層構造にすることで、音響レンズ５とあいまって被検体の体表との音響インピーダンスの差分による信号ロスの発生を抑えている。この整合層４は、導電性の材料、例えば、カーボングラファイトからなる。そして、整合層４と圧電体３とは、電極３２を介して、非導電性の接着剤により接着している。
【００３８】
音響レンズ５は、被検体の体表面に接触して超音波の送受信の仲介を行なう。この音響レンズ５により、体表より所定の深さにスライス方向の音響的な焦点を結ぶ。また、走査方向の音響的な焦点は、走査方向に短冊状に配置された複数の圧電体３の送信／受信のタイミングを切り替え制御することにより結ばれる。
【００３９】
圧電体３及び整合層４は、走査方向に複数に分割されて配列されている。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、１次元アレイ超音波プローブである。
【００４０】
また、背面材２と圧電体３との間に電極３１を介して、全面にＣｕ箔が形成された信号電極引き出し用のフレキシブル基板６ａが接着されている。このフレキシブル基板６ａは、非導電性の接着材により接着されている。更に、整合層４と音響レンズ５との間にアース引き出し用のフレキシブル基板６ｂが設けられている。尚、フレキシブル基板６ａは、リード線の役割を果たす。
【００４１】
そして、圧電体３に電圧を印加することで圧電現象により超音波を発生させ、その超音波を被検体の診断対象部位に向けて照射する。この照射された超音波は、それぞれ音響インピーダンスが異なる複数の境界面から反射される。この反射された超音波を圧電体３によって受信して電気信号に変換することにより、診断対象部位の内部状態を画像として抽出する。
【００４２】
次に、本実施形態に係る圧電体３に形成されている電極３１、３２の配列について、図２を参照しつつ説明する。図２は、圧電体３の平面図である。同図に示すように、圧電体３の表面には電極３１が形成されているが、この電極３１は、走査方向に連続で、かつ、スライス方向に分割された複数の電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ・・・から構成されている。尚、図２は背面材２の方向から見た圧電体３が示されている。電極３１が形成されている面の反対の面には、電極３２が形成されおり、電極３２も電極３１と同じようにスライス方向に分割された複数の電極から構成されている。
【００４３】
尚、各電極の間、例えば電極３１ａと電極３１ｂとの間や、電極３１ｂと電極３１ｃとの間には、圧電体３とフレキシブル基板６ａ並びに整合層４とを接着する際に使用される非導電性の接着材が充填される。つまり、圧電体３とフレキシブル基板６ａ（整合層４）とは非導電性の接着材で接着されているが、圧着して結合することにより、余分な接着材は各電極間の隙間に充填されることとなる。そのことにより、電極３１とフレキシブル基板６ａとで導通をとることができる。同じように、電極３２と整合層４とで導通をとることができる。
【００４４】
分割された各電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ等は、所定の重み付けに従って形成されている。本実施形態においては、走査方向の幅は、一定に形成されているが、スライス方向の幅は、所定の重み付け関数（例えばガウス関数）に従って、重み付けがされている。この重み付けについて図３を参照しつつ説明する。図３において、横軸は圧電体３のスライス方向の幅を示しており、縦軸は走査方向を示している。
【００４５】
図３に示すように、圧電体３の中心部に形成された電極３１ａのスライス方向の幅が一番広く、電極３１ａの両側に形成された電極３１ｂのスライス方向の幅が２番目に広く、電極３１ｂの隣に形成された電極３１ｃのスライス方向の幅が３番目に広くなっている。従って、圧電体３の中心部から端部に向けて、各電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ等の幅は徐々に狭くなっている。その結果、各電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ等の面積は、中心部に形成された電極３１ａが一番大きく、次に電極３１ｂ、電極３１ｃと続き、中心部から端部に向けて面積が徐々に小さくなっている。尚、電極３２も電極３１と同じ重み付けがされている。
【００４６】
このように、圧電体３の中心部に形成された電極の面積を一番大きくし、端部に向けて徐々に電極の面積を小さくすることで、超音波の送受信において、圧電体３の中心部の重み付けを大きくすることができる。すなわち、圧電体３が送信又は受信する超音波の音場のスライス方向の重み付けに応じて、電極３１（３２）のスライス方向の幅が決定されている。
【００４７】
尚、本実施形態においては、電極３１及び電極３２の両方が同じように重み付けされている例について説明したが、本願発明はその例に限らない。電極３１又は電極３２のいずれか一方の電極が、重み付けされていればよい。
【００４８】
（作用）
以上のような圧電体３を備えた超音波プローブ１によれば、次のような好適な作用が奏されることとなる。
【００４９】
まず、圧電体３とフレキシブル基板６ａ及び６ｂとの電気的な接合について、図４を参照しつつ説明する。図４は、圧電体３とフレキシブル基板６ａ及び６ｂとを接合したときの、それらの断面図である。
【００５０】
図４に示すように、電極３１ａ、３１ｂ（３２ａ、３２ｂ）が形成されている部分のみ、フレキシブル基板６と電気的に接合し、電極３１（３２）が形成されていない部分では、非導電性の接着剤３５を介しているため、直接接合していない。すなわち、フレキシブル基板６ａに電圧を印加した際に、電極３１ａ、３１ｂ（３２ａ、３２ｂ）が形成されている部分のみに電場が形成され、非導電性の接着材３５が充填さている部分には電場が形成されないこととなる。
【００５１】
本実施形態においては、圧電体３の中心部に形成された電極の面積が一番大きく、端部に向けて徐々に電極の面積を小さくすることで、圧電体３の中心部の電場の大きさが大きく、端部に向けて徐々に電場の大きさが小さくなる。その結果、超音波の送受信において中心部の重み付けを大きくし、端部の重み付けを小さくすることが可能となる。
【００５２】
本実施形態の超音波プローブ１に、超音波の送信方向に電気信号を印加することにより、電極３１、３２の面積重み付けに従って、送信する超音波の音圧、又は、受信する超音波の音圧に重みが付けられる。
【００５３】
この作用について、図５及び図６を参照しつつ説明する。図５は、本願発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの送信音圧分布を示すグラフであり、図６は、重み付けがされていない従来技術の超音波プローブの送信音圧分布を示すグラフである。
【００５４】
図５及び図６において、横軸は被検体の体表面からの深さを示しており、縦軸は送信された超音波のスライス方向のビーム幅を示している。また、両図には、−３［ｄＢ］〜−２０［ｄＢ］の音圧分布が示されている。
【００５５】
図６に示すように、従来技術に係る超音波プローブにおいては、各音圧分布のスライス方向のビーム幅にばらつきがあり、不均一である。更に、大きなサイドローブが発生し、超音波を細く絞ることができていないため、超音波のビーム径は、全体的に広がったものとなってしまう。
【００５６】
一方、図５に示すように、本願発明の実施形態１に係る超音波プローブにおいては、各音圧分布のスライス方向のビーム幅は、従来技術と比較してばらつきが少なくなり均一となっている。更に、従来技術において発生したような大きなサイドローブの発生がなく、サイドローブを減少させることが可能となる。その結果、超音波を細く絞ることができるため、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係る超音波プローブ１は、従来の矩形状の電場を印加して送信された超音波と比べて、スライス方向のビーム幅が均一で、かつ、サイドローブが低い超音波が得られる。その結果、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。更に、電極３１（３２）に重み付けしているため、従来技術のように圧電体３自体に溝等の加工を施す必要がなくなる。その結果、超音波プローブの構成を単純化することができるため、製造コストを低くすることができ、信頼性を向上させることが可能となる。
【００５８】
尚、本実施形態においては、電極３１及び電極３２の両方が、同じように重み付けされている例について説明したが、本願発明はその例に限られない。電極３１又は電極３２のいずれか一方の電極が、重み付けされていれば本願発明の作用及び効果を奏することが可能である。例えば、電極３１のみが重み付けされており、電極３２が重み付けされていない場合であっても、本願発明の作用及び効果を奏することができる。また、その逆として、電極３２のみが重み付けされており、電極３１が重み付けされていない場合であっても、同様の作用及び効果を奏する。
【００５９】
（製造方法）
次に、電極３１、３２の作製方法について説明する。まず、圧電セラミックスや圧電単結晶の製造方法により作製された圧電体３の上下面に、めっき又はスパッタによりＡｕ等の金属を形成する。そして、図３に示す電極のパターンに従ってレジスト等のマスクを形成し、エッチングすることにより、マスクが形成されていない部分の電極を取り除き、重み付けがされた電極３１、３２を形成する。また、エッチングの他、ダイシングによってパターニングを行い、重み付けがされた電極３１、３２を形成することもできる。
【００６０】
尚、圧電体の両面の電極に重み付けを付けるときは、圧電体３の両面に形成された電極をパターニングして、重み付けがされた電極３１、３２を形成する。一方、圧電体３の片面のみに重み付けをつけるときは、圧電体３の上面又は下面のどちらか一方の面の電極をパターニングすることにより、一方の面には、重み付けがされ電極を形成し、他方の面には重み付けがされていない電極を形成する。例えば、圧電体３の下面に形成された電極のみをパターニングした場合、電極３１は重み付けがされるが、電極３２は重み付けがされないこととなる。また、その逆であっても構わない。
【００６１】
そして、この圧電体３の下面（電極３１が形成されている面）に、全面にＣｕ箔が形成されたフレキシブル基板６ａを、エポキシ接着材等の非導電性の接着剤３５を用いて圧着して接合する。このとき、非導電性の接着剤３５の厚さを薄くして圧着することにより、電極３１とフレキシブル基板６ａとで導通をとることが可能となる。つまり、圧着することで、電極３１とフレキシブル基板６ａとの間の接着材３５の厚さは薄くなり、電極３１とフレキシブル基板６ａとで導通をとることができる。そして、圧着によりはみ出した接着材３５は、電極３１の間、例えば電極３１ａと電極３１ｂとの間に充填されることとなる。
【００６２】
また、圧電体３の上面（電極３２が形成されている面）に、例えばカーボングラファイト等の導電性の整合層４を非導電性の接着材３５を用いて圧着して結合する。そして、その整合層４の上にフレキシブル基板６ｂを接合することで、整合層４を介してフレキシブル基板６ｂと電気的に接合する。圧電体３と整合層４とを接合する場合も、上述したフレキシブル基板６ａと接合する場合と同様に、圧着することで、電極３２と整合層４との間の接着材３５の厚さを薄くすることができ、圧電体３と整合層４とで導通をとることができる。そして、圧着によりはみ出した接着材３５は、電極３２の間に充填されることとなる。
【００６３】
接合された圧電体３、フレキシブル基板６ａ、６ｂ及び整合層４を、走査方向の素子ピッチに従ってダイシングにより削り、音響レンズ５を装着することで本実施形態の超音波プローブ１が形成される。
【００６４】
［第２の実施の形態］
次に、本願発明の第２の実施形態に係る超音波プローブについて説明する。この第２の超音波プローブは、上述した第１の実施形態に係る超音波プローブ１とほぼ同じ構成を有している。しかし、圧電体３の表面に形成されている電極の配置が、第１の実施形態に係る電極３１、３２の配置と異なり、重み付けの仕方が電極３１、３２と異なっている。尚、電極以外の構成は第１の実施形態に係る超音波プローブ１と同じであるため、説明は省略する。
【００６５】
本実施形態に係る超音波プローブに用いられる圧電体３の構成について、図７を参照しつつ説明する。図７は、圧電体３の平面図である。同図に示すように、圧電体３の表面には走査方向に等間隔に分割され、かつ、スライス方向に連続に複数の電極３３が形成されている。分割された各電極３３はほぼ同じ形状をしており、その面積もほぼ同じである。尚、図７は、背面材２の方向から見た圧電体３が示されている。電極３３が形成されている面の反対の面には、電極３４が形成されており、電極３４も電極３３と同じように走査方向に等間隔に分割された複数の電極から構成されている。また、走査方向の間隔は、素子のダイシングピッチと一致している。尚、電極３３、３４の作製方法は、上述した第１の実施形態に係る電極３１（３２）の作製方法と同じである。
【００６６】
分割された各電極３３（３４）は、所定の重み付けに従って形成されている。具体的には、各圧電体３３（３４）は、その走査方向の幅が、圧電体３（各電極３３、３４）の中心部で一番広く、端部に向けて徐々に狭くなっている。
【００６７】
このように、圧電体３の中心部の幅を一番広くし、端部に向けて徐々に幅を狭くすることで、超音波の送受信において中心部の重み付けを大きくすることができる。すなわち、圧電体３が送信又は受信する超音波の音場のスライス方向の重み付けに応じて、電極３３（３４）の走査方向の幅が決定されている。
【００６８】
第１の実施形態と同様に、圧電体３の下面（電極３３が形成されている面）に、全面にＣｕ箔が形成されたフレキシブル基板６ａを、エポキシ接着材等の非導電性の接着材３５を用いて圧着して接合する。このとき、非導電性の接着剤３５の厚さを薄くして、圧着することにより、電極３３とフレキシブル基板６ａとで導通をとることが可能となる。
【００６９】
また、圧電体３の上面（電極３４が形成されている面）に、例えばカーボングラファイト等の導通性の整合層４を非導電性の接着材３５を用いて圧着して結合する。このとき、非導電性の接着材３５の厚さを薄くして、圧着することにより、電極３４と整合層４とで導通をとることが可能となる。そして、その整合層４を介してフレキシブル基板６ｂと電気的に接合する。
【００７０】
そして、接合された圧電体３、フレキシブル基板６ａ、６ｂ及び整合層４を、電極３３、３４のパターンに沿ってダイシングにより削り、更に、音響レンズ５を装着することで本実施形態の超音波プローブが形成される。尚、ダイシングピッチが判別できるように、電極３３、３４の位置に対応して、圧電体３の側面に電極を配してもよい。
【００７１】
また、圧電体３と、走査方向に素子のダイシングピッチと一致する間隔でＣｕ箔が形成されたフレキシブル基板６ａ、６ｂとを圧着して接合し、フレキシブル基板６ａ、６ｂに形成されたＣｕ箔の間隔に合わせてダイシングした後、音響レンズ５を接着して超音波プローブを形成してもよい。このようにすることで、ダイシングの位置を正確に判別することができる。
【００７２】
以上のような圧電体３を備えた超音波プローブに、超音波の送信方向に電気信号を印加することにより、電極３３（３４）の面積重み付けに従って、送信する超音波の音圧、又は、受信する超音波の音圧に重みが付けられる。そして、従来の超音波プローブと比べて、スライス方向のビーム幅が均一で、かつ、サイドローブが低い超音波が得られ、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。更に、電極３３（３４）に重み付けをしているため、従来技術のように圧電体３自体に溝等の加工を施す必要がなくなる。その結果、超音波プローブの構成を単純化することができるため、製造コストを低くすることができ、信頼性を向上させることが可能となる。
【００７３】
尚、本実施形態においては、電極３３及び電極３４の両方が同じように重み付けされている例について説明したが、本願発明はその例に限られない。電極３３又は電極３４の何れか一方の電極が、重み付けされていればよい。例えば、電極３３のみが重み付けされており、電極３４が重み付けされていない場合であっても、本願発明の作用及び効果を奏することが可能である。また、その逆として、電極３４のみが重み付けされており、電極３３が重み付けされていない場合であっても、同様の作用及び効果を奏する。
【００７４】
また、本願発明に係る超音波プローブの電極は、圧電体の中心ほどその面積が大きくなればよいため、電極の形状及び配列は、第１及び第２の実施形態に係る電極の形状及び配列に限られない。例えば、第１の実施形態においては、電極３１（３２）は走査方向に連続に形成されているが、走査方向に分割されていてもよい。また、第２の実施形態においても、電極３３（３４）がスライス方向に分割されていてもよい。更に、第１の実施形態においては、電極３１（３２）は走査方向に平行に形成されており、第２の実施形態においては、電極３３（３４）はスライス方向に平行に形成されているが、それぞれ斜めに形成されていても構わない。
【００７５】
［第３の実施の形態］
次に、本願発明の超音波プローブを備えた超音波診断装置について、図８を参照しつつ説明する。図８は、本願発明の実施形態に係る超音波診断装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【００７６】
この超音波診断装置７０には、超音波プローブ７１と、送受信回路７２と、送受信制御回路７３と、画像データ変換回路７４と、表示制御回路７５と、制御回路７７とからなる。
【００７７】
超音波プローブ７１には、本願発明の超音波プローブが使用され、患者等の被検体に対して超音波を送信し、被検体で反射した超音波をエコー信号として受信する。
【００７８】
送受信回路７２は、超音波プローブ７１に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、超音波プローブ７１が受信したエコー信号を受信する。送受信制御回路７３は、送受信回路７２の送受信制御を行なう。
【００７９】
画像データ変換回路７４は、送受信回路７２が受信したエコー信号を被検体の超音波画像データに変換する。表示制御回路７５は、画像データ変換回路７４によって変換された超音波画像データを、モニタ７６を制御して表示する。また、制御回路７７は、超音波診断装置７０全体の制御を行なう。
【００８０】
制御回路７７には、送受信制御回路７３、画像データ変換回路７４及び表示制御回路７５が接続されており、制御回路７７はこれら各部の動作を制御している。
【００８１】
そして、超音波プロー７１の各圧電体に電気信号を印加して被検体に対して超音波を送信し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波プローブ７１で受信する。
【００８２】
尚、送受信回路７２が本発明の「電気信号を発生する手段」に相当し、画像データ変換回路７４が本発明の「画像処理手段」に相当する。
【００８３】
本願発明の超音波プローブを備えた超音波診断装置によれば、スライス方向のビーム幅が均一で、かつ、サイドローブが減少した音圧分布を有する超音波が得られ、超音波のビーム径を全体的に細めることが可能となる。その結果、近距離から遠距離まで均一な音場が得られるため、従来技術と比較して画質が向上した超音波像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本願発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す斜視図である。
【図２】本願発明の第１の実施形態に係る超音波プローブに備えられた圧電体の平面図である。
【図３】本願発明の第１の実施形態に係る重み付け関数を示したグラフである。
【図４】本願発明の第１の実施形態に係る超音波プローブとフレキシブル基板との電気的接合を示す断面図である。
【図５】本願発明の第１の実施形態に係る超音波プローブの送信音圧分布を示すグラフである。
【図６】従来技術に係る超音波プローブの送信音圧分布を示すグラフである。
【図７】本願発明の第２の実施形態に係る超音波プローブに備えられた圧電体の上面図である。
【図８】本願発明の超音波プローブが備えられた超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  超音波プローブ
２  背面材
３  圧電体
３１、３２、３３、３４  電極
３５  非導電性の接着材
４  整合層
５  音響レンズ
６  フレキシブル基板
７０  超音波診断装置
【図１】
2005296127.tif 000003
【図２】
2005296127.tif 000004
【図３】
2005296127.tif 000005
【図４】
2005296127.tif 000006
【図５】
2005296127.tif 000007
【図６】
2005296127.tif 000008
【図７】
2005296127.tif 000009
【図８】
2005296127.tif 000010