(57)【要約】【課題】電気機械変換エレメント間の静電容量を低減して、エレメント間の信号のクロストークを低減することができる電気機械変換装置を提供する。【解決手段】電気機械変換装置１０では、絶縁部７を介して対向する位置に設けられた第１電極３と第２電極６とを含む電気機械変換エレメント２が半導体基板１の一方の面に形成された絶縁層５上に複数形成されている。第１電極３とは絶縁されて絶縁層５上のエレメント２間に配設された導体配線４と、導体配線４に電圧を印加する第１電圧印加部１２と、導体配線４とは極性の異なる電圧を第１電極３に印加する第２電圧印加部１３が設けられている。半導体基板１の他方の面の一部は接地されている。【選択図】  図１
2012033806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁部を介して対向する位置に設けられた第１電極と第２電極とを含む電気機械変換エレメントが半導体基板の一方の面に形成された絶縁層上に複数形成された電気機械変換装置であって、
前記第１電極とは絶縁されて、前記絶縁層上の前記電気機械変換エレメント間に配設された導体配線と、
前記導体配線に電圧を印加するための第１電圧印加部と、
前記第１電極に前記導体配線とは極性の異なる電圧を印加するための第２電圧印加部と、
を有し、
前記一方の面とは反対側の前記半導体基板の他方の面の一部が接地されている、
ことを特徴とする電気機械変換装置。
【請求項２】
前記絶縁部の一部に少なくとも１つの空隙が存在し、
前記空隙の上部に、上下に振動する振動膜が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換装置。
【請求項３】
前記第１電極は前記電気機械変換エレメント間で電気的に絶縁されており、
前記第２電極は前記電気機械変換エレメント間で電気的に導通されており、
前記第２電極と前記導体配線が電気的に導通している、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気機械変換装置。
【請求項４】
前記半導体基板の２つの面を導通する貫通配線が設けられ、
前記貫通配線は、前記第１電極と電気的に導通し、前記半導体基板と絶縁されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気機械変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載された電気機械変換装置と、
パルス状に光を発生する光源と、
前記電気機械変換装置によって検出された信号を処理する信号処理部と、
で構成され、
前記光源から発せられて検体にあてられた光による光音響効果によって生じる光音響波を前記電気機械変換装置で検出し、該検出された信号を前記信号処理部で処理することで検体内部の物理情報を取得する、
ことを特徴とする検体診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型超音波変換装置などの電気機械変換装置及びそれを用いた検体診断装置などに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波変換装置は、超音波を送信、受信するものであり、例えば、生体内の腫瘍などを診断する診断装置などに用いられている。近年、マイクロマシンニング技術を用いた静電容量型超音波変換装置（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers:ＣＭＵＴ）が研究されている。ＣＭＵＴは、従来の圧電体を利用した超音波変換器と比較して広帯域特性が容易に得られる点で優れている。このＣＭＵＴの特徴は、軽量の振動膜を用いて超音波を送信、受信することである。このＣＭＵＴを利用し、従来の医用診断モダリティより高精度な超音波診断が有望な技術と注目されつつある。
【０００３】
ＣＭＵＴにおいて、その寄生容量がＳ／Ｎ比を低下させる要因となる場合がある。こうした劣化を防ぐ手段として、特許文献１に記載の装置では、半導体基板に、電極と基板間にＰＮジャンクションを形成する為に不純物をドーピングしている。これにより、基板と電極の間のギャップを広げ、低寄生容量化している。また、寄生容量の他に、素子間のクロストークの低減も課題であり、その要因の１つは素子間の静電容量結合である。特許文献２に記載の装置では、複数ある素子のシグナルを基板裏面で取り出す方法として貫通配線基板を用いる構成において、貫通配線部分と基板との間に電位差をつけて反転層を形成し、静電容量結合を低減化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第6836020号
【特許文献２】特開2006-190761号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
静電容量型超音波変換装置として、平滑な基板上に半導体製造プロセスを用いて形成されるものがある。セルを含むエレメントをアレイ化した際に、エレメント間の容量結合によるクロストークが信号のノイズ源となり、送信波形や受信信号の劣化を引き起こすことがある。基板がガラス等の絶縁物であれば電気的クロストークはほぼ皆無である。しかしながら、プロセス温度の制限や加工精度の観点、半導体製造プロセスの自由度の観点から、シリコン（Ｓｉ）などの半導体ウエハが基板として用いられることが多い。こうした構成では、半導体基板上に絶縁膜を形成し、その上に超音波変換エレメントを作製するが、絶縁膜と半導体基板を介して、エレメント間に容量結合が発生することになる。半導体基板が、使用信号の周波数帯において導体として挙動するのであれば、基板の一部を接地することでエレメント間の電気的容量結合が小さくなる。一方、半導体基板が使用周波数帯で半導体ないし絶縁体として挙動する場合は、エレメント間に容量結合が発生し、クロストークの要因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明の電気機械変換装置では、絶縁部を介して対向する位置に設けられた第１電極と第２電極とを含む電気機械変換エレメントが半導体基板の一方の面に形成された絶縁層上に複数形成されている。そして、前記第１電極とは絶縁されて前記絶縁層上の前記電気機械変換エレメント間に配設された導体配線と、前記導体配線に電圧を印加するための第１電圧印加部と、前記導体配線とは極性の異なる電圧を前記第１電極に印加するための第２電圧印加部を備える。また、前記一方の面とは反対側の前記半導体基板の他方の面の一部が接地されている。
【０００７】
また、上記課題に鑑み、本発明の検体診断装置は、前記電気機械変換装置と、パルス状に光を発生する光源と、前記電気機械変換装置によって検出された信号を処理する信号処理部で構成される。そして、前記光源から発せられて検体にあてられた光による光音響効果によって生じる超音波などの光音響波を前記電気機械変換装置で検出し、該検出された信号を前記信号処理部で処理することで検体内部の物理情報を取得する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電気機械変換装置では、隣接する電気機械変換エレメント間に導体配線が配され、この導体配線とエレメントの第１電極とに夫々異なる極性の電圧が印加される。従って、半導体基板内において、第１電極の近傍と導体配線の近傍に夫々極性の異なる電荷が集まり、エレメント間の静電容量が低減される。これにより、エレメント間の信号のクロストークが低減される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電気機械変換装置の第１の実施形態の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態のエレメント間の静電容量の周波数特性を示すグラフ。
【図３】本発明の電気機械変換装置の第２の実施形態のエレメントの構成例を示す図。
【図４】本発明の電気機械変換装置の第３の実施形態を示す上面構成図。
【図５】本発明の電気機械変換装置の第４の実施形態を示す断面構成図。
【図６】本発明の検体診断装置の実施形態を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の電気機械変換装置の特徴は、半導体基板の一方の面に形成された絶縁層上において、電気機械変換エレメントの第１電極とは絶縁されて、エレメント間に導体配線が配設され、他方、半導体基板の他方の面の一部が接地されていることにある。こうした構成により、エレメント間の静電容量を低減し、エレメント間の信号のクロストーク（隣のエレメントに信号が乗ってしまうこと）を低減することができる。一般に、静電容量は（誘電率）＊（面積）／（ギャップ）で表され、ここでギャップは電極間距離である。よって、ギャップが広がると静電容量が低下する。本発明において、低下させたい静電容量は電気機械変換エレメント間のものである。ギャップは、電極間が真空であれば幾何学的距離と一致し、電極間が誘電体ならば幾何学的距離／比誘電率と一致するが、本発明の様に半導体の場合には、半導体にかかる電場によって変化する。つまり、エレメントの第１電極及び導体配線に夫々印加される逆極性の電圧によって半導体にかかる電場により形成される空乏層や反転層といったものによる電気的ギャップが前記ギャップにあたる。従って、本発明では、上記逆極性の電圧印加によって、少しでも電気的ギャップを広げて、エレメント間の容量を低下しようとする。こうした考え方に基づいて、本発明の電気機械変換装置は、上記課題を解決するための手段のところで述べた様な基本的な構成を有する。
【００１１】
図を用いて本発明の実施形態を以下に説明する。
図１に、本発明の電気機械変換装置の第１の実施形態である超音波変換装置１０を示す。図１（a）は上面図であり、（b）は断面図である。図１は、セルを含む電気機械変換エレメント２を１列に３つ並べたものを示しているが、一列でも複数列でも、碁盤の目状でも、千鳥状でも、エレメントの並べ方や数は問わない。この様に、エレメント２は、絶縁部７を介して対向する位置に設けられた下部電極（第１電極）３と上部電極（第２電極）６とを含み、半導体基板１の一方の面に形成された絶縁層５上に複数形成されている。本実施形態では、半導体基板１上に作製された複数の超音波変換用のエレメント２の基板１側の電極３と、エレメント２間に配設された導体配線４に極性の異なる電圧を印加する。ここで、半導体基板１は、一般的な集積回路や光デバイスを作製するために使用されるウエハであってもよく、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの材料が挙げられるが、半導体ならば材料は問わない。半導体基板１の抵抗率は高い方が望ましいが、使用する超音波の周波数帯によって異なる。例えば、３ＭＨｚ程度の周波数を利用する場合には、半導体基板１の抵抗率は１ｋΩｃｍ以上が望ましい。これは、半導体から絶縁体の挙動を示す周波数帯で半導体基板１を用いるためである。このとき、半導体基板１とエレメント２は半導体基板１上に形成された絶縁層５によって絶縁されている。この絶縁層５の材料は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物などが挙げられるが、絶縁体ならば材料は問わない。
【００１２】
本実施形態の電気機械変換エレメント２は、対向する下部電極３及び上部電極６とこれらの電極間の絶縁部７とで容量を形成する静電容量型である。電極３−電極６間にかける駆動電源（図示しない）からの電圧でエレメント２を駆動する。対向する電極間に交流電場を印加することで超音波が発生し、直流電場を印加させたときに超音波を受けると、電場と容量変化に比例した電流出力が得られる。
【００１３】
隣接する電気機械変換エレメント２間には、少なくとも１つの導体配線４が配されている。導体配線４はエレメント２の周囲を囲う様に配されていることが好ましいが、必ずしも閉じている必要はない。導体配線４の材料は、金属やその化合物、金属と半導体の合金などが挙げられるが、導体であれば材料の種類は問わない。この導体配線４と下部電極３には、接地部に対して極性の異なる電位が印加される。半導体基板１の裏面は接地されている。すなわち、絶縁層５が形成された一方の面とは反対側の半導体基板１の他方の面の一部が接地されている。接地部はオーミック接合されていることが望ましく、接合部のみに局所的な低抵抗部８があることが望ましい。この低抵抗部８はキャリア濃度が大きい領域である。導体配線４と下部電極３に夫々の電圧を印加する第１電圧印加部１２と第２電圧印加部１３は電源、電池などである。電圧の大きさは、導体配線４の近傍とエレメントの電極３の近傍のうち、少なくともどちらかの半導体基板１の表面に反転層や空乏層ができる程度であればよい。このとき、半導体基板１の上面側において、絶縁層５を挟んだ導体配線直下部分９とエレメント２の電極直下部分１１とで異なる電荷が集まる。例えば、導体配線４に正、エレメント２の電極３に負の電圧を印加すると、半導体基板１内部では導体配線近傍に負電荷（電子）が、エレメント近傍には正電荷（正孔）が集まる。
【００１４】
図２に、極性の異なる電圧をかけたとき（図２中（１））及び極性の同じ電圧を印加したとき（図２中（２））の、エレメント（素子）間の静電容量ｖｓ周波数の両対数グラフを示す。２つの隣り合うエレメント２間の容量は、異なる極性の電圧印加によって生じる電荷の分布により、エレメント２の電極３間の電気的ギャップが広がり、エレメント２間の静電容量が低下する。
【００１５】
図３は、本発明の第２の実施形態の電気機械変換エレメント２の構造を示す。本実施形態では、図１で説明したエレメント２の有する絶縁部７が少なくとも１つの空隙１４を内在し、空隙１４の上部に、上下に振動可能な振動膜１５が配されている。空隙１４は、大気圧より低い圧力であることが望ましい。こうすれば、超音波を発振するときに振動膜１５が上下に大きく振動する分、小さな駆動電圧で大きな発生力が生じる。また、超音波を受信するときにも電極（３、６）間距離が大きく変化するため、大きな出力電流が得られる。図３（a）中の空隙１４は絶縁部７の内部にあるが、空隙１４の下面若しくは上面、またはその両方が、電極（３、６）に対して露出していてもよい（図３（ｂ）の変形例参照）。振動膜１５の支持部を除いて、空隙１４が絶縁部７の一部となる。この様に、本実施形態の静電容量型の電気機械変換装置では、絶縁部７の一部に少なくとも１つの空隙１４が存在し、空隙１４の上部に、上下に振動する振動膜１５が設けられている。
【００１６】
振動膜１５は単層でもよいが複数膜の層でもよい。密度が小さく、剛性が高いものが望ましく、弱い圧縮応力から引張応力を有することが望ましい。材料としては、ダイヤモンド、シリコン（Ｓｉ）、ＳｉＣ、ＳｉＮ、酸化アルミニウム、ポリイミドなどが挙げられるが、材料の種類は問わない。振動膜が導体であれば単層でもよいが、絶縁体若しくは比較的抵抗率の大きい半導体であれば振動膜の一部に電極として導体膜が必要となる。このときの導体膜は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｃｒなどの金属若しくはその化合物、その合金、低抵抗の半導体（例えば高濃度不純物を有するＳｉ）等でもよいが、その抵抗率は０．０１Ωｃｍ以下であることが望ましい。図３（a）中の振動膜１５は絶縁体の上に電極６がある構成であるが、電極６のみの単層でもよい。また、図３（ｂ）に示す様に、電極６の上に、電極６とは異なる材料の層１６が１層以上あっても構わない。
【００１７】
１つの電気機械変換エレメント２において、振動膜１５は複数あるのが一般的であり、振動膜１５上の上部電極６及びそれに対向する下部電極３は各エレメント２の中では夫々導通している。つまり、このエレメント２は電気的には１つのキャパシタであり、機械的には複数の振動膜１５と振動膜１５の下の空隙１４とで構成されている。電極６と電極３は図３（a）ではエレメント２の全面についているが、図３（b）の様に、何れかが各一部（エレメント中の各セル）あってもよい。振動膜１５の形状は、円形、矩形、多角形等の何れであっても構わない。
【００１８】
図４に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態では、電気機械変換エレメント２の空隙より上側の上部電極６と、エレメント２間に配設された導体配線４とが電気的に導通している。ここでは、エレメント間容量の低減のための一方の電源とエレメント２を駆動する為の直流電源を共通にしている。つまり、第１電極である下部電極３はエレメント間で電気的に絶縁されており、第２電極である上部電極６はエレメント間で電気的に導通されている。そして、上部電極６と導体配線４が電気的に導通している。
【００１９】
図５に本発明の第４の実施形態を示す。本実施形態では、半導体基板１が１つ以上の貫通配線２０を有し、電気機械変換エレメント２の基板側の下部電極３と貫通配線２０が導通している。貫通配線２０と半導体基板１は絶縁層５により絶縁されている。こうした構成では、超音波受信時の電流信号を半導体基板１の裏面に引き出すことで、エレメント２の配置を最密化できる効果がある。この貫通配線２０の材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗなどの金属やＳｉなどの半導体などが挙げられるが、抵抗率が０．０１Ωｃｍ以下であれば材料は問わない。貫通配線２０と半導体基板１とを絶縁する絶縁層５は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物などが挙げられるが、絶縁体ならば材料は問わない。
【００２０】
ところで、医療分野では、光イメージング技術の１つとして、Photoacoustic Tomography（ＰＡＴ：光音響トモグラフィー）が提案されている。ＰＡＴとは、光源から発生したパルス光を被検体に照射し、検体内で伝播・拡散した光のエネルギーを吸収した検体組織から発生した音響波を複数の個所で検出し、それらの信号を解析処理し、検体内部の光学特性値に関連した情報を可視化する技術である。これにより、検体内の光学特性値分布、特に光エネルギー吸収密度分布を得ることができる。上述した電気機械変換装置は、こうした技術に基づく検体診断装置に用いることができる。図６はその実施形態の構成を示す。光源４０から発せられた光４１が検体４２内部の光吸収体４６にあたることによって、光音響効果により光音響波と呼ばれる超音波４３などが発せられる。超音波４３は液体４７を通り、電気機械変換装置１０で検出される。電流・電圧増幅された信号は信号線４４を介して信号処理部４５に送られる。検出された信号は信号処理部４５で信号処理され、検体情報が抽出される。
【００２１】
以下、より具体的な実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
図１と図３を用いて、本発明の電気機械変換装置の実施例１である超音波変換装置を説明する。図１において、半導体基板１は、例えば、単結晶シリコン基板を用いる。半導体基板１の厚さは、使用する超音波の周波数によって制限されるが、作製工程も勘案し、２００乃至４００μｍ程度がよい。半導体基板１上の絶縁層５は、例えば、シリコン酸化膜であり、熱酸化、ＣＶＤ等で成膜される。この厚さは１μｍ程度でよい。
【００２２】
電気機械変換エレメント２と導体配線４は、絶縁層５を成膜した半導体基板１上に形成される。エレメント２は、電極（３、６）と絶縁部７で形成される容量型の超音波変換エレメントである。絶縁部７の構成は、図３の様に空隙１４を有する構成であると、電気機械変換効率が大きくなる。エレメント２の大きさは様々であるが、数百μｍ角程度〜数ｍｍ角であり、図３に示す様に、その中に複数の空隙１４及び振動膜１５がある構成である。エレメント２を上から見た形は、正方形、長方形などである。エレメント２の下部電極３は低抵抗の導体であればよいが、金属のスパッタリング等で成膜する場合は、あまり厚いと表面状態が悪くなり、その上に形成されるエレメント２の性能を劣化させる。よって、この場合は１００ｎｍ以下であることが望ましい。半導体基板１上の絶縁層５が熱酸化膜、電極３を単結晶シリコンとした構成の場合、つまり、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハを利用した構造であれば、電極３は平滑であるため厚さは問わない。絶縁部７のうち、振動膜１５の支持部を除くと、上部電極６と下部電極３の平行平板キャバシタ構造となる。このとき、絶縁部７に求められるのは絶縁耐圧であり、絶縁部の絶縁強度が数ＭＶ／ｃｍであることから１００Ｖ程度のバイアス電圧をかけるため、その厚さは数百ｎｍ以上とする。振動膜１５の構成主材料は、シリコン（Ｓｉ）が最良であり、ＳｉＮ、ＳｉＣなどでもよい。厚さは０.５乃至２.０μｍ程度である。
【００２３】
振動膜１５の材料の抵抗値が高い場合には、振動膜１５上に導体膜を形成する必要がある。導体膜は振動膜の特性に影響するが、影響を小さく抑えるために厚さは０．１μｍ程度である。この導体膜の材料は金属、例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｃｕである。或いは、それらの合金で、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＴｉＮなどであってもよい。また、図３（ｂ）の様に電極６の上に層１６を形成してもよい。空隙１４の深さは０．１乃至０．３μｍ程度である。空隙１４の圧力は、電気機械変換エレメント２の作製工程に依存するところであるが、大気圧の１０分の１以下であればよい。空隙１４を封止する工程において、例えばプラズマＣＶＤのＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜の成膜で封止するのであれば、２００Ｐａ以下の空隙１４を作製できる。
【００２４】
導体配線４は、電気機械変換エレメント２の周囲を囲む様に、かつ、下部電極３とは絶縁されている様に配される。導体配線４の幅は１０乃至１００μｍ程度である。また、例えば、導体配線４がエレメント２間に複数あってもよく、その場合は、例えば、配線幅が１０乃至３０μｍのものが２、３本で構成される。半導体基板１の裏面の一部は接地されており、オーミック接合となる様に、低抵抗部８を不純物、例えば、リン、ホウ素等のドーピングで形成する。
【００２５】
作製された超音波変換装置１０の上面図は図１（a）の様になる。例えば、各電気機械変換エレメント２に電圧印加部１３から正の電圧を印加し、導体配線４に電圧印加部１２から負の電圧を印加したとき、半導体基板１内の電極直下部分１１には電子が、導体配線直下部分９には正孔が集中する。このときの印加電圧は、電圧印加部（１２、１３）の両方とも数Ｖ程度でよい。このとき、半導体基板１が半導体から絶縁体の特性を示す周波数帯域において、エレメント２同士の間の半導体基板１内部を通る結合部に、（マイナス）−（プラス）−（マイナス）という電荷分布による電気的ギャップが広がる。電圧印加部（１２、１３）の印加電圧の極性を逆にしてもよく、その場合は、半導体基板１内の電荷分布は（プラス）−（マイナス）−（プラス）となる。このときの電気機械変換エレメント２間の静電容量を表したグラフが図２の（１）である。一方、半導体基板１が導体の特性を示す周波数帯域では、基板が導体であるため、上記の様な電荷分離は関係なく、絶縁層５のみの容量結合を示す。半導体基板１が裏面で接地されていれば半導体基板１全体が接地されていることになるため、電気機械変換エレメント２間の容量結合は生じない。
【００２６】
本実施例では、半導体基板１上に形成した電気機械変換エレメント２間で、周波数帯域に係らず静電容量が小さくなり、クロストークが低減する効果が奏される。
【００２７】
（実施例２）
本発明の実施例２である電気機械変換装置１０を説明する。本実施例は実施例１の変形例である。図５は本実施例を表し、ここでは図１の半導体基板１に、その２つの面を導通する貫通配線２０が形成されている。貫通配線２０は、半導体基板１とは絶縁層５で絶縁されており、電気機械変換エレメント２の下部電極３と導通している。貫通配線２０の材質はＣｕ、Ｎｉ、Ｗ等の金属である、或いは、低抵抗の半導体等でもよい。
【００２８】
実施例１と同様に電圧印加部（１２、１３）で電圧を印加すると、半導体基板１内部の貫通配線２０の近傍１１に電荷集中部が生じる。これにより、半導体基板１が半導体から絶縁体の特性を示す周波数帯域において、エレメント２同士の間の半導体基板１内部を通る結合部で、（マイナス）−（プラス）−（マイナス）という電荷分布による電気的ギャップが広がる。ここでも、電圧印加部（１２、１３）の印加電圧の極性を逆にしてもよく、その場合は、半導体基板１内の電荷分布は（プラス）−（マイナス）−（プラス）となる。このときの電気機械変換エレメント２間の静電容量を表したグラフが図２の（１）である。
【００２９】
一方、半導体基板１が導体の特性を示す周波数帯域では、基板が導体であるため、上記の様な電荷分離は関係なく、絶縁層５のみの容量結合を示す。このとき、エレメント２の電極３と半導体基板１との間では寄生容量があり、ノイズの要因となる。本実施例の構造では、半導体基板１上に形成した複数のエレメント２間で、貫通配線２０が下部電極３に導通している場合でも、クロストークを低減することができる。同時に、電極３−半導体基板１間の寄生容量も低減化できる。その結果、半導体基板１の裏側に各電気機械変換エレメント２の電気信号を取り出すことで、複数のエレメント２を二次元的に、かつ、密に並べられるため、より多数のエレメントの信号取得が可能となる。
【００３０】
（実施例３）
図６を用いて、本発明の実施例３である検体診断装置を説明する。本実施例は、上述した電気機械変換装置１０を用いた検体診断装置である。光源４０は、例えば、レーザ光の光源であり、光４１は例えばパルス状のレーザ光である。光４１が検体４２内部の光吸収体４６にあたることによって、光音響波とよばれる超音波４３が発せられる。ここでは、この超音波４３の周波数は光吸収体４６を構成する物質や個体の大きさによって異なるが、３００ｋＨｚ乃至１０ＭＨｚ程度である。超音波４３は、その伝播の良好な液体４７を通り、電気機械変換装置１０で検出される。液体４７は、検体４２と音響インピーダンスの整合が取れている。音響インピーダンスの整合が取れているということの意味するところは、２つの異なる物質の音響インピーダンスの値の差が２０％以下であることを意味する。電流電圧増幅された信号は、信号線４４を介して信号処理部４５に送られる。検出された信号は、信号処理部４５で信号処理され、検体情報が抽出される。信号処理部４５は主に計算機であるが、一部は集積回路になっていてもよく、２次元や３次元のイメージの再構成が可能なものである。
【００３１】
本実施例では、隣接するエレメント２間のクロストークの小さいことで、鮮明な検体の物理情報が多次元で抽出できる。
【符号の説明】
【００３２】
１…半導体基板、２…電気機械変換エレメント、３…下部電極（第１電極）、４…導体配線、５…絶縁層、６…上部電極（第２電極）、７…絶縁部、８…低抵抗部（半導体基板の他方の面の一部）、１０…電気機械変換装置、１２…第１電圧印加部、１３…第２電圧印加部
【図１】
2012033806.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012033806.tif 000005
【図４】
2012033806.tif 000006
【図５】
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【図６】
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