JP2001502871A - 表面―マイクロ技術による超音波変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ドープされた領域（５）をその内部に有するシリコン基板（１）の上に、そのなかにエッチング除去された空所（８）を有する間隔層（７）と、空所を覆って間隔層の上に配置されるダイアフラム（２）とが位置しており、その際にドープされた範囲およびダイアフラムが接続接触部（４、６）を介して、同じく基板（１）のなかに集積されている電子的構成要素（１３）と電気的に接続されている。電子的構成要素は、ダイアフラムの駆動およびダイアフラム振動の評価のためにも使用される作動回路の構成部分である。集積は、マイクロメカニックな変換器構成要素を、位相調整アレイとして電子的に駆動されるアレイとして配置することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 表面‐マイクロ技術による超音波変換器 本発明は表面‐マイクロメカニック（表面‐マイクロ加工）の手段により製 造されている超音波変換器に関する。 １９９５年に開催のＩＥＥＥ超音波シンポジューム、第５０１〜５０４頁の I．Ladabaumほかの刊行物：“マイクロ加工された超音波トランスデューサ（Ｍ ＵＴ）”には、表面‐マイクロメカニックの方法により製造された超音波変換器 が記載されている。放射するダイアフラムはシリコン基板の上に設けた１μｍの 厚みの酸化物層をエッチング除去することにより製造される。 本発明の課題は、改良されたすなわち広範囲な集積のために使用可能な超音 波変換器を提供することである。 この課題は、請求項１の特徴を有する超音波変換器により解決される。本発 明の実施態様は従属請求項にあげられている。 本発明による超音波変換器は、マイクロメカニックな構成要素を駆動エレク トロニクスと一緒に１つのチップの上に集積するために、ＶＬＳＩプロセス、特 にＣＭＯＳプロセスの範囲内で使用されるような表面‐マイクロメカニックスの 方法を使用する。超音波変換器のダイアフラムとしては、好ましくはポリシリコ ンであるが，たとえば少なくとも層部分のなかでシリコン窒化物であってもよい 薄い層が使用される。この層は補助層の上に、補助層のエッチング除去によりダ イアフラムと基板との間のわずかな中間空間が形成されるように製造される。超 音波振動の励起は、ダイアフラムが（ポリシリコンのドーピングまたは伝導性の 層の被覆により）電気伝導性に製造され、また基板のなかに電気伝導性の領域が ドーピングにより形成されることによって、静電的に行われる。原理的には、こ れまで超音波変換器に対して使用された電子回路がここでも使用され得る。マイ クロメカニックな変換器は、電子的な駆動要素と一緒に同じ基板の上に集積され 得るという利点を有する。これにより、従来の集積化されていない解決策と対比 してコスト的に望ましく、かつ回路技術的に高い信頼性をもって実現すべき新し い応用可能性が生ずる。好ましい実施例は、敏感な構成要素が過電圧に対して保 護されるように、変換器の作動回路を駆動‐または評価回路から脱結合する追加 的な保護措置を講じられている。代替的な実施例では、ダイアフラムの伝導性ま たは剛性を適応させる追加的な保護措置が講じられている。本発明による変換器 はアレイとして、すなわち必要に応じて個々にまたは群として駆動される多数の 個別変換器のラスター配置として特によく適している。本発明による超音波変換 器の広範囲の集積は、このようなアレイを比較的簡単な仕方で電子回路に接続す ることを可能にする。変換器自体のマイクロメカニックな構成のゆえに変換器は 多数の実施例で、特に十分に微細化された寸法で製造される。基板上への必要な 駆動‐および評価回路の集積により外部からの擾乱の影響が最小化され、複雑な 電気配線が省略され、外部からの駆動を一層簡単化するようにチップ上でのセン サ固有の信号処理が可能であり、また変換器が大量生産でコスト的に望ましく、 またわずかな製造許容差で製造可能である。 以下、図１ないし６により本発明を一層詳細に説明する。 図１は集積された電子的構成要素を有する本発明による変換器の断面図を示 す。 図２はマイクロメカニックな構成要素の代替的な形態を示す。 図３は多くの変換器の配置の概要を断面図で示す。 図４は変換器アレイのラスターを平面図で示す。 図５は送信作動の回路図と一緒にマイクロメカニックな構成要素を断面図で 示す。 図６は受信作動の回路図と一緒にマイクロメカニックな構成要素を断面図で 示す。 図１には本発明による変換器の構成が横断面図で示されている。好ましくは シリコンから成る基板１のなかにドープされた領域５が形成されている。ダイア フラム２が間隔層７の上に位置しており、この間隔層のなかには空所８が形成さ れている。この空所はドープされた範囲５とダイアフラム２との間に中間空間を 形成し、またたとえばダイアフラム２のなかに製造されたエッチング孔９を通し て最初に補助層または犠牲層として製造される間隔層７の材料がエッチング除去 されることにより製造される。この犠牲層がシリコン酸化物から、たとえばシリ コン表面の局部的酸化（ＬＯＣＯＳ）により製造されるときには、エッチング材 料としてＨＦの水溶液が適している。プラズマエッチングも応用応用可能である 。エッチング孔９は閉鎖層により閉鎖される。製造は、このような閉鎖層として 電子的構成要素の覆いとしても使用されるプレーナー化層１１が使用されること により簡単化される。好ましくはプレーナー化層１１に対して熱的経過の際に、 平滑な表面を供給するＢＰＳＧ（ホウ燐酸シリケートガラス）が使用される。基 板１のなかに例として図１中にはＭＯＳＦＥＴ１３が相補性のＭＯＳＦＥＴとし てＣＭＯＳプロセスの枠内で製造される構成要素として示されている。従って、 本発明による超音波変換器を完全に、駆動エレクトロニクスに対して必要な構成 要素と一緒に集積することが可能である。 電気的接続は、プレーナー化層１１のなかに存在している垂直な導電性の接 続体により行われる。これらの導体は、たとえば接触孔がエッチングされ、また これらの接触孔が適当な金属で満たされることによって製造される。層１１の表 面の上に第１の金属化平面が、場合によっては接触孔充満と同一の方法過程で被 覆され、また構造化される。次いで、多くの金属化平面を実現するため、別の中 間酸化物層１２が被覆される。図１の実施例ではダイアフラムは、たとえばトラ ンジスタのゲート電極として予定されているポリシリコンストリップと一緒に被 覆されるドープされたポリシリコン層から製造されている。ダイアフラム２のこ のドープされたポリシリコンは接続接触部４を設けられている。ドープされた範 囲５には、ダイアフラムへの対向電極として接触部６が設けられている。プレー ナー化層１１およびその上にデポジットされた別の層の残りの部分は、この実施 例ではダイアフラム２の上に凸部１０として残されている。この凸部によりエッ チング孔９が塞がれ、また同時にダイアフラム２の強化が行われる。この凸部の 厚みは当該の要求に応じて選ばれる。 変換器の作動中にダイアフラムとして機能する層または層列（ダイアフラム ２および場合によっては別の層、たとえば凸部１０）の厚みは、好ましい実施例 では典型的に約０．５μｍないし５μｍであり、このことは個々にたとえば凸部 １０のようなダイアフラムの追加的な強化の使用に関係している。超音波変換器 に使用されるダイアフラムはさまざまな形状（たとえば正方形、長方形、六角形 、八角形、丸形）を有し得る。典型的な寸法は２０ないし２００μｍの範囲内に ある（ダイアフラム層の超音波放射のために予定されている部分の最大の広がり ）。 図２には、基板１、ダイアフラム２、ドープされた領域３、その上に被覆さ れた接触部６、間隔層７、空所８、エッチング孔９、プレーナー化層１１および および中間酸化物層１２に追加して、表面の上のパッシベーション層１４と、ダ イアフラムの上のたとえばアルミニウムから成っていてよいカバー層１５と、ダ イアフラム２およびカバー層１５を互いに伝導性に接続する接続接触部１６とが 記入されている１つの実施例が示されている。この実施例ではダイアフラム２は 非常に薄く製造可能であり、その際に同時にダイアフラムの十分な機械的な安定 性および剛性が被覆されたカバー層１５によりもたらされている。カバー層１５ は直接にダイアフラム２の上に被覆されていてもよいし、図示されているように 下側のプレーナー化層１１の上に被覆されていてもよい。カバー層１５は、その 場合にたとえば第１の金属層と一緒に、接触孔の充満処理に続いて被覆される。 すなわちカバー層は導体帯の構造化のために使用される第１の金属化平面の構成 部分であってよい。変換器の静電容量性の作動のためにドープされた領域５およ び（たとえば金属から成る）伝導性のカバー層１５が使用されるならば、ダイア フラム２は電気伝導性である必要はなく、また接触部１６は省略され得る。図２ の実施例ではアルミニウムから成るカバー層が直接に第１の導体帯平面に接続さ れ、また接触部１６は省略される。 十分に微細化された構成および電子的構成要素との完全な集積は、本発明に よる超音波変換器を個別構成要素としてアレイ、すなわち多数のこのような個別 構成要素の配置のなかに設けることを可能にする。原理的にこのような配置が断 面図で図３に示されている。そこには多くの個別変換器１７が概要を断面図で記 入されている。これらの変換器はたとえば図４にその一部分を平面図で示されて いる正方形のラスターのなかに配置されていてよい。個別変換器３１の放射面は そこに正方形状に記入されている。個別変換器のダイアフラムの放射面はその代 わりに他の幾何学的形状、たとえば前記の幾何学的形状の１つを有していてもよ い。アレイの特に適した実施例は六角形のラスターおよび放射面としての規則的 な六角形である。 放射面はすべて等しくなくてもよく、相異なる形状および大きさを有し得る 。ラスター状の配置の側部に、図示されている例では、電子的構成要素に対して 設けられている範囲３２が位置している。個別変換器３１間の中間空間のなかに も電子的構成要素が配置されていることは、個別変換器と電子的構成要素との間 の電気的接続を短縮かつ簡単化するために有利である。ラスターとしての配置は 特に周期的である必要はなく、ラスターの各点に個別変換器が存在している必要 はない。多数の個別変換器から成り、また全く周期性を有していない配置が特定 の応用に対しては有利である。 アレイにおいて変換器は、たとえば電子回路と一緒に集積化されているマル チプレクサ配置を介して個々にまたは群として駆動回路の１つまたは多くの入力 端または出力端に接続可能である。このような交互の接続は、たとえば相補性の ＭＯＳＦＥＴにより形成されている電子的スイッチにより最も良く実現される。 このようなアレイの作動は、非常に種々の仕方で、また種々の応用目的に対 して相異なって行われ得る。個別構成要素が導体帯を介して固定的に電気的に互 いに接続されていてよい目的において、すべての個別変換器が同時に作動させら れるときには、拡大された放射面積および放射パワーにおいてマイクロメカニッ クに製造された個別変換器の利点を有する超音波変換器が得られる。その代わり に、それぞれ配置のラスターの複数個の相続く行および列の駆動により、それぞ れ予め定められた大きさの１つのサブグループに属する個別変換器が能動化され る。たとえば正方形のラスターの際には、それぞれ両方向に相続く特定の数の個 別変換器が能動化さる（たとえば３×３または１０×１０の個別変換器の正方形 の部分アレイ）。これらの部分アレイは上位のラスターのなかに固定的に設定さ れていてよく、または部分アレイの選択が、個別変換器の選択されたサブグルー プの１つの側において変換器が不能動化され、すなわちスイッチオフされ、また 他の側で個別変換器の１つの行または列がスイッチオンされることによって、浮 動的に設定されていてよい。相応のことが他のラスター形状に対して、また一般 的に個別変換器の他の配置に対して当てはまる。 追加的な利点が擬似ランダムな変換器配置、いわゆるランダム‐アレイに よって得られる。これによって比較的少数の個別変換器を使用して、際立った主 ローブおよび非常に低いサイドローブを有する指向ダイアグラムが発生される。 このような変換器配置はたとえば、変換器がラスターのなかに配置され、またそ の際に擬似ランダムな選択規範に従って決定される個々のラスター点が抜かされ ることにより得られる。その場合にラスターが占有する間隙のなかに電子的構成 要素が配置されていてよい。個別変換器の不規則的な分布は、放射面の相異なる 大きさおよび形状を有する個別変換器を設けるためにも利用され得る。 機械的および／または電気的な構成により、たとえばダイアフラムの厚み ならびに剛性と、放射面の大きさならびに形状のようなパラメータとの適当な選 択により、さまざまな共振振動数を持った本発明による変換器が実現される。特 にアレイ中の変換器の共振振動数は互いに異なっていてよい。ラスターの上、分 割されたラスター（ランダム‐アレイ）の上または完全に非周期的な配置の中の 相異なる共振振動数の個別変換器の不規則的な分布は、特に空気中の放射の際に 望まれることがあるような本質的により大きい帯域幅を有するアレイを与える。 本発明によるアレイの１つの実施例は、たとえば１００×１００のアレイ から成る正方形の配置を、その際に１０×１０の個別変換器から成る１０×１０ の正方形の配置に分割し得る。その場合にそれぞれ１００の個別変換器から成る これらの部分アレイは、互いに無関係に同時に能動化され得るし、またはこれら の部分アレイの各々のなかで、たとえば正方形のなかに配置されたそれぞれ４つ の個別変換器の浮動的な駆動を行うことも可能である。その代わりにラスターの 固定的な分割は放棄される。特定の応用に対しては、たとえば正方形のなかに配 置されたそれぞれ１００の個別変換器から成る部分ラスターが能動化され、その 際にそれぞれこのアレイの１つの外側の行または列がスイッチオフされ、またそ の代わりに他の側において４１０の個別変換器から成る１つの別の行または列が 部分アレイにスイッチオンされることが有利である。この仕方で全アレイの空間 的な放射が制御される。主放射方向はそれぞれ配置の平面上に垂直に位置してい る。正方形のラスターでは、放射時の最大音圧はほぼ当該の部分アレイの中心に 位置している。従ってアレイの浮動的な駆動は放射される音圧の最大（“二次ロ ーブ”）を空間的に変化させる。 個別変換器または個別変換器の小さいサブグループの行ごとまたは列ごと の駆動により、それ自体は公知の位相調整アレイの、実際上すべての応用が実現 される。位相調整アレイの原理は、多くの超音波変換器が、位相位置または時間 的位置および／または振幅を制御される信号により励起されることに基づいてい る。与えられる信号がたとえば配置の１つの方向に特定の位相差だけ互いにずら されることによって、多数の変換器が同時に作動させられる。これにより超音波 ビームが送信作動の際に揺動され、定められた指向ダイアグラムが発生され、ま たビームが特定の空間点に焦点を合わされ得る。同じ可能性が計算により受信信 号の重畳によっても実現され得る。それによって送信作動の際の指向作用も、受 信時の超音波の入射方向の検出も可能である。従って適当な評価回路が、超音波 受信の際にこのようなアレイにより検出され得るすべての情報の決定を許す。 位相調整アレイとして作動させられる変換器配置の駆動は、たとえば非常に 目的にかなった仕方で図４中に記入されているように、本来のアレイの横に境を 接している範囲３２のなかに配置されていてよいシフトレジスタによりアナログ 的にまたはディジタル的に実現され得る。送信作動のためにシフトレジスタを使 用する際には、送信信号はシフトレジスタの入力端に与えられる。シフトレジス タの出力はアレイのなかの行または列に導かれる。シフトレジスタ中のクロック 周波数の変更により、それぞれ共通にアドレス指定される変換器の間の位相差、 従ってまた空間のなかの放射角度が変更され得る。個別変換器を回転対称的に配 置したアレイでは、配置の対称中心に対して同心のリング上に配置されている個 別変換器は同相で作動させられ、さらに外側に位置しているリングの上の変換器 は、信号のより大きい行程長さを配置の中心点を越える１つの点に合わせるため 、先に走る。それによって放射される超音波の焦点の距離も設定可能である。 本発明による超音波変換器の他の改良は、改良された作動回路により得られ る。ダイアフラム２の下における空所８の高さ（図１を見よ）が十分に小さくな され得ない場合には、比較的高いバイアス電圧がダイアフラムとドープされた範 囲５との間に必要である。このようなバイアス電圧は変換器の感度を高める。好 ましくはこのようなバイアス電圧は１０ボルトないし２００ボルトの範囲内に選 ばれる。ダイアフラム寸法が５０μｍないし１００μｍである１つの典型的な値 は１００ボルトである。変換器の感度は種々のパラメータに関係する。ダイアフ ラムの厚みおよび剛性は重要である。放射面の寸法も同じく重要である。空所８ のなかに閉じ込められている気体はダイアフラムの剛性を高める。超音波が空気 中に放射されるべきであれば、１００μｍないし２００μｍのダイアフラムの大 きさが放射面の最大寸法として好ましい。空所８の高さが大きいほど、バイアス 電圧の値は、変換器の無雑音の作動を可能にするために大きく選ばれなければな らない。高い直流電圧を必要とするので、駆動回路の電子的な構成要素の保護が 必要である。 図５および６には送信作動および受信作動のためのこのような特殊な回路が 示されている。直流電圧Ｕ=がダイアフラム（または伝導性のカバー層）とドー プされた領域の端子との間にバイアス電圧として与えられる。送信作動中も受信 作動中も、変換器の感度はコンデンサ電極の間（説明されている実施例ではダイ アフラムとドープされた範囲との間）の電界の強さを高くすることにより改善さ れる。最大許容される電界強度は、使用される材料の物理的な特性または許容さ れる最大の偏れにより制限される。バイアス電圧の目的は可能なかぎり大きい電 気機械的な結合係数、従ってまた変換器の可能なかぎり高い感度を達成すること である。結合係数は、ダイアフラムがバイアス電圧により非線形な静電的作用に より条件付けられる不安定点に向かって偏らされるときに、その最大の値１に到 達する。バイアス電圧により条件付けられる偏れの最大値は、ダイアフラム（可 変の板間隔を有する板コンデンサ）の共面の偏れの場合には３３％であり、また 偏れの際に湾曲される本発明による変換器のダイアフラムの際には相応にそれを 越えている。作動中の安定な動作挙動の際の良好な効率は、バイアス電圧により 条件付けられる１％ないし２０％の静的な偏れの際に生ずる。 送信作動のために用いられる交流電圧Ｕ‐は、両端子の一方、図５の例では ダイアフラムの端子に与えられる。ダイオード１８、１９を介してこの端子は電 子回路の作動電位−Ｕ_Bおよび＋Ｕ_Bと接続されている。たとえば電荷担体の作用 により高い直流電圧Ｕ=の立ち上がりおよび立ち下がりの結果としてそこに電位 が発生しても、こうして作動電位の１つに向けて短絡される。直流電圧Ｕ=は、 交流電圧Ｕ-の予定されている振幅が少なくともダイアフラム振動の予定されて いる振幅を生じさせるように高く選ばれる。 図６は受信作動のために用いる回路を示す。接続すべき交流電圧は、そこで は図６中に演算増幅器回路２０によりシンボル化されている適当なトランジスタ -前置増幅器回路により置換されている。可能なかぎり高い感度を達成するため 、また回路技術的に条件付けられるキャパシタンスまたは寄生的なキャパシタン スの影響を消去するため、この回路は入力側が可能なかぎり低抵抗の電流増幅器 として構成されている。しかし、帯域幅を広くするためには、回路の入力抵抗Ｒ を直流電圧Ｕ=の値と結び付けて、機械的構成要素の制動が最適に行われるよう に設定することも有利である。受信作動のための直流電圧は、好ましくは１０ボ ルトと２００ボルトとの間である。直流電圧は、ダイアフラムの予じめ定められ た最大の偏れが少なくともこの直流電圧の値の予定されている変化および（また は）少なくとも予定されている電流の強さを有する惹起される電流を生じさせる ように高く選ばれる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シャイター、トーマス ドイツ連邦共和国 デー―82041 オーバ ーハッヒング フレーサーヴェーク 13 (72)発明者 フォシーク、マルチン ドイツ連邦共和国 デー―80789 ミュン ヘン アーデルハイトシュトラーセ 10 (72)発明者 ケルピン、トーマス ドイツ連邦共和国 デー―92224 アンベ ルク マリエンシュトラーセ 19

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基板（１）の上に設けられた超音波変換器において、 −基板のなかにドープされた領域（５）が構成されており、 −間隔層（７）の上にこの範囲に対して間隔をおいてマイクロメカニックなダイ アフラム（２）が配置されており、 −ドープされた領域とダイアフラムとの間に、基板に向けてダイアフラムの予定 されている最大の偏れを可能にする空所（８）が存在しており、 −ダイアフラムが電気的に伝導性であり、またはダイアフラム面の範囲内に配置 されている電気的に伝導性の層（１５）と機械的に接続されており、 −ダイアフラムまたはそれと接続されている電気的に伝導性の層およびドープさ れた範囲が各１つの接続接触部（４、６）を設けられており、 −電子的構成要素が基板上に集積されており、また −これらの構成要素が、ダイアフラムに超音波振動を励起させ、またはダイアフ ラムに存在する超音波振動を検出することを可能にする作動‐および駆動回路 が形成されるように、互いにまた接続接触部と接続されている ことを特徴とする超音波変換器。 ２．ダイアフラムがシリコンまたはポリシリコンであり、またはシリコンまたは ポリシリコンから成る層部分を有することを特徴とする請求項１記載の超音波変 換器。 ３．ダイアフラムが少なくとも超音波変換器の作動のために予定されている面の 上にシリコンとは異なる材料から成るカバー層（１５）を設けられていることを 特徴とする請求項１または２記載の超音波変換器。 ４．ステンプル状の凸部（１０）が超音波変換器の作動のために予定されている ダイアフラムの面の中央部分のなかに存在していることを特徴とする請求項１な いし３の１つに記載の超音波変換器。 ５．電子的構成要素として相補性のＭＯＳＦＥＴまたは（および）バイポーラト ランジスタが存在していることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の超 音波変換器。 ６．駆動回路が送信作動のために構想され、また接続接触部（４、６）に直流電 圧（Ｕ=）および超音波振動の励起のために予定されている交流電圧（Ｕ-）を与 えるために予定されており、また 直流電圧（Ｕ=）が、交流電圧（Ｕ-）の予定されている振幅が少なくともダイ アフラム振動の予定されている振幅を生じさせるように高く選ばれることを特徴 とする請求項１ないし５の１つに記載の超音波変換器。 ７．駆動回路が受信作動のために構想され、また接続接触部（４、６）に直流電 圧（Ｕ=）を与えるために予定されており、この直流電圧（Ｕ=）が、ダイアフラ ムの予じめ定められた最大の偏れが少なくともこの直流電圧の値の予定されてい る変化および／または少なくとも１つの予定されている電流の強さを有する惹起 される電流を生じさせるように高く選ばれ、また 接続接触部（４）が駆動回路の増幅器（２０）として予定されている部分と接 続されていることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の超音波変換器。 ８．増幅器（２０）の入力抵抗（Ｒ）が、それによって受信器の予定されている 帯域幅が生ぜしめられているように設定されていることを特徴とする請求項７記 載の超音波変換器。 ９．接続接触部がダイオード（１８、１９）を介して供給電圧の作動電位と、こ の接続接触部に与えられており、これらの作動電位により境される間隔の外側に 位置している電位が作動電位の１つに向けて短絡されるように接続されているこ とを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載の超音波変換器。 10．駆動回路が交互の送信‐および受信作動のためにマルチプレクサとして構想 されており、また スイッチが送信‐および受信作動の間の切換を可能にする駆動回路の構成部分 として存在していることを特徴とする請求項１ないし９の１つに記載の超音波変 換器。 11．同一の基板上の請求項１ないし10による多くの超音波変換器の配置であって 、 駆動回路が、超音波変換器を互いにコーディネートされて送信‐または受信作 動させるように構成されていることを特徴とする配置。 12．駆動回路が、超音波変換器を予め定められた時間的順序で個別にまたは群と して作動させまたは停止させるように構成されていることを特徴とする請求項11 記載の配置。 13．存在している超音波変換器の全体が固定的に超音波変換器の群に分割されて おり、また 駆動回路が、各群の超音波変換器を同時に作動または停止させるように構成 されていることを特徴とする請求項11または12記載の配置。 14．駆動回路が、超音波変換器の全体からの時間的に変化する群を作動させ、そ の際にこの群が、予め定められた時間間隔で作動せしめられた超音波変換器の部 分が遮断され、また別の超音波変換器の部分が作動せしめられるような仕方で変 更されることを特徴とする請求項１１または１２記載の配置。 15．駆動回路が、超音波変換器を、個々の超音波変換器に供給される信号の相対 的位相または時間的順序により放射される超音波の指向作用が生ぜしめられるよ うに送信作動で動作するように構成されていることを特徴とする請求項11記載の 配置。 16．駆動回路が、超音波変換器を、個々の超音波変換器により受信される信号の 相対的位相または時間的順序の計算による重畳により受信された超音波の方向認 識が行われるように受信作動で動作するように構成されていることを特徴とする 請求項11記載の配置。 17．駆動回路が少なくとも１つのシフトレジスタを含んでいることを特徴とする 請求項15または16記載の配置。 18．超音波変換器が少なくとも１つの方向に周期的な平らなラスターのなかに、 またこのラスターを満たして配置されていることを特徴とする請求項11ないし17 の１つに記載の配置。 19．超音波変換器が少なくとも１つの方向に周期的な平らなラスターのなかに配 置されており、また それぞれ共通に作動せしめられる超音波変換器の群がラスターからのそのつど の部分を満たすことを特徴とする請求項13または14記載の配置。 20．超音波変換器が、平面の無間隙の寄せ木張りを形成する正方形または規則的 な六角形のなかに配置されており、また 超音波変換器の作動のために予定されているダイアフラムの面がそれぞれ正方 形または六角形であることを特徴とする請求項11ないし17の１つに記載の配置。 21．超音波変換器が各方向に向かう配置において、周期性が避けられているよう に配置されていることを特徴とする請求項11ないし17の１つに記載の配置。