JP2002209892A - 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置 - Google Patents
超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置Info
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２次元状に並べられた複数の超音波検出素子
の入出力光を伝送する光ファイバの本数を低減すること
が可能な超音波探触子等を提供する。 【解決手段】 第１の端部から入射した光を複数の第２
の端部に分波して供給すると共に、複数の第２の端部か
ら戻って来る光を合波して第１の端部に供給する光導波
路と、光導波路の複数の第２の端部にそれぞれ形成さ
れ、印加される超音波の音圧に基づいて入射光を変調し
て反射し、光の反射波長特性が互いに異なる複数のファ
イバブラックグレーティングとを具備する。
の入出力光を伝送する光ファイバの本数を低減すること
が可能な超音波探触子等を提供する。 【解決手段】 第１の端部から入射した光を複数の第２
の端部に分波して供給すると共に、複数の第２の端部か
ら戻って来る光を合波して第１の端部に供給する光導波
路と、光導波路の複数の第２の端部にそれぞれ形成さ
れ、印加される超音波の音圧に基づいて入射光を変調し
て反射し、光の反射波長特性が互いに異なる複数のファ
イバブラックグレーティングとを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、印加される超音波
に基づいて入射光を変調する複数の超音波検出素子を用
いた２次元センサアレイを備える超音波探触子に関し、
さらに、そのような超音波探触子を用いて超音波を送受
信することにより医療診断を行うための超音波診断装置
に関する。
に基づいて入射光を変調する複数の超音波検出素子を用
いた２次元センサアレイを備える超音波探触子に関し、
さらに、そのような超音波探触子を用いて超音波を送受
信することにより医療診断を行うための超音波診断装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波を用いて３次元画像を取得
する際には、深度方向の断面についての２次元画像を複
数取得して合成していた。この２次元画像は、位置セン
サ付きの１次元センサアレイをスキャンさせることによ
り得られ、さらに、時系列で取得した複数の２次元画像
を合成することにより、３次元画像が得られる。
する際には、深度方向の断面についての２次元画像を複
数取得して合成していた。この２次元画像は、位置セン
サ付きの１次元センサアレイをスキャンさせることによ
り得られ、さらに、時系列で取得した複数の２次元画像
を合成することにより、３次元画像が得られる。
【０００３】しかしながら、この方式によれば、１次元
センサアレイのスキャン方向にタイムラグがあるため、
異なる時刻における断面像を合成することになるので、
合成画像がぼけたものとなってしまう。従って、生体の
ような、動きを伴う被検体のイメージングには適してい
ない。
センサアレイのスキャン方向にタイムラグがあるため、
異なる時刻における断面像を合成することになるので、
合成画像がぼけたものとなってしまう。従って、生体の
ような、動きを伴う被検体のイメージングには適してい
ない。
【０００４】リアルタイムで３次元画像を取得するため
には、センサアレイをスキャンさせることなく２次元画
像を取得することができる２次元センサアレイが必須で
あり、このようなセンサアレイの開発が望まれている。
には、センサアレイをスキャンさせることなく２次元画
像を取得することができる２次元センサアレイが必須で
あり、このようなセンサアレイの開発が望まれている。
【０００５】超音波診断装置において、超音波の送受信
を行う素子としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）
等のセラミック圧電材やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデ
ン）等の高分子圧電材を材料とする圧電素子を用いるの
が一般的であり、この素子を用いて２次元センサアレイ
を作製する方式が検討されている。しかしながら、この
方式によれば、素子微細化のための加工が難しく、歩留
まりの低下によるコストアップや、多数の微細素子に接
続する配線数の増大を招いてしまう。また、それらが解
決されたとしても、微細配線による電気的インピーダン
スの増大により感度が低下するという課題が残されてい
る。
を行う素子としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）
等のセラミック圧電材やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデ
ン）等の高分子圧電材を材料とする圧電素子を用いるの
が一般的であり、この素子を用いて２次元センサアレイ
を作製する方式が検討されている。しかしながら、この
方式によれば、素子微細化のための加工が難しく、歩留
まりの低下によるコストアップや、多数の微細素子に接
続する配線数の増大を招いてしまう。また、それらが解
決されたとしても、微細配線による電気的インピーダン
スの増大により感度が低下するという課題が残されてい
る。
【０００６】また、微小なコンデンサを含み、印加され
る超音波に基づいて、コンデンサの静電容量を変化させ
る複数の超音波検出素子を用いて２次元センサアレイを
作製する方式（静電容量方式）や、ＰＺＴを材料とする
複数の圧電素子と樹脂材料とを複合化させたものを更に
集積回路と結合させて２次元センサアレイを作製する方
式（ＰＺＴ複合方式）が検討されている。しかしなが
ら、これらの方式によれば、前述のコストアップや電気
的インピーダンスの増大が抑えられるもの、多数の微細
素子に接続する配線数の増大を解決するまでには至らな
い。
る超音波に基づいて、コンデンサの静電容量を変化させ
る複数の超音波検出素子を用いて２次元センサアレイを
作製する方式（静電容量方式）や、ＰＺＴを材料とする
複数の圧電素子と樹脂材料とを複合化させたものを更に
集積回路と結合させて２次元センサアレイを作製する方
式（ＰＺＴ複合方式）が検討されている。しかしなが
ら、これらの方式によれば、前述のコストアップや電気
的インピーダンスの増大が抑えられるもの、多数の微細
素子に接続する配線数の増大を解決するまでには至らな
い。
【０００７】また、光源において発生した光が第１の端
部に入射する複数の光ファイバを含む光ファイバアレイ
と、それぞれの光ファイバの第１の端部と反対側の第２
の端部に形成され、印加される超音波に基づいて、光フ
ァイバを通して入射された光を変調する複数の超音波検
出素子とを用いて２次元センサアレイを作製する方式
（光方式）が検討されている。この方式によれば、超音
波検出素子に圧電素子を用いないため、前述のコストア
ップや電気的インピーダンスの増大が生じることはな
い。しかしながら、複数の超音波検出素子の検出信号を
別々の光ファイバに通すため、画質向上等を目的として
超音波検出素子数を増やすと、光ファイバの本数も増え
てしまう。
部に入射する複数の光ファイバを含む光ファイバアレイ
と、それぞれの光ファイバの第１の端部と反対側の第２
の端部に形成され、印加される超音波に基づいて、光フ
ァイバを通して入射された光を変調する複数の超音波検
出素子とを用いて２次元センサアレイを作製する方式
（光方式）が検討されている。この方式によれば、超音
波検出素子に圧電素子を用いないため、前述のコストア
ップや電気的インピーダンスの増大が生じることはな
い。しかしながら、複数の超音波検出素子の検出信号を
別々の光ファイバに通すため、画質向上等を目的として
超音波検出素子数を増やすと、光ファイバの本数も増え
てしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記の点に鑑
み、本発明は、２次元状に並べられた複数の超音波検出
素子の入出力光を伝送する光ファイバの本数を低減する
ことが可能な超音波探触子を提供することを目的とす
る。さらに、本発明は、そのような超音波探触子を用い
た超音波診断装置を提供することを目的とする。
み、本発明は、２次元状に並べられた複数の超音波検出
素子の入出力光を伝送する光ファイバの本数を低減する
ことが可能な超音波探触子を提供することを目的とす
る。さらに、本発明は、そのような超音波探触子を用い
た超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る超音波探触子は、第１の端部から入射
した光を複数の第２の端部に分波して供給すると共に、
複数の第２の端部から戻って来る光を合波して第１の端
部に供給する光導波路と、光導波路の複数の第２の端部
にそれぞれ形成され、印加される超音波の音圧に基づい
て入射光を変調して反射する複数の超音波検出素子であ
って、光の反射波長特性が互いに異なる複数の超音波検
出素子とを具備する。
め、本発明に係る超音波探触子は、第１の端部から入射
した光を複数の第２の端部に分波して供給すると共に、
複数の第２の端部から戻って来る光を合波して第１の端
部に供給する光導波路と、光導波路の複数の第２の端部
にそれぞれ形成され、印加される超音波の音圧に基づい
て入射光を変調して反射する複数の超音波検出素子であ
って、光の反射波長特性が互いに異なる複数の超音波検
出素子とを具備する。
【００１０】また、本発明に係る超音波診断装置は、第
１の端部から入射した光を複数の第２の端部に分波して
供給すると共に、複数の第２の端部から戻って来る光を
合波して第１の端部に供給する光導波路と、光導波路の
複数の第２の端部にそれぞれ形成され、印加される超音
波の音圧に基づいて入射光を変調して反射する複数の超
音波検出素子であって、光の反射波長特性が互いに異な
る複数の超音波検出素子とを含む超音波探触子と、超音
波探触子との間において、複数の波長成分を含む光を光
ファイバを介して送受信する光送受信手段とを具備す
る。
１の端部から入射した光を複数の第２の端部に分波して
供給すると共に、複数の第２の端部から戻って来る光を
合波して第１の端部に供給する光導波路と、光導波路の
複数の第２の端部にそれぞれ形成され、印加される超音
波の音圧に基づいて入射光を変調して反射する複数の超
音波検出素子であって、光の反射波長特性が互いに異な
る複数の超音波検出素子とを含む超音波探触子と、超音
波探触子との間において、複数の波長成分を含む光を光
ファイバを介して送受信する光送受信手段とを具備す
る。
【００１１】本発明によれば、複数の波長成分を含む光
が光ファイバを介して超音波探触子に供給されると、こ
の光ファイバに接続された光導波路において分波され、
光の反射波長特性が互いに異なる複数の超音波検出素子
に入射する。これらの超音波検出素子は、印加される超
音波の音圧に基づいて入射光を変調する。これらの超音
波検出素子によって反射された光は、光導波路において
合波されて、光ファイバに供給される。従って、複数の
変調された光が多重化されるため、超音波探触子に接続
される光ファイバの本数を低減することができる。
が光ファイバを介して超音波探触子に供給されると、こ
の光ファイバに接続された光導波路において分波され、
光の反射波長特性が互いに異なる複数の超音波検出素子
に入射する。これらの超音波検出素子は、印加される超
音波の音圧に基づいて入射光を変調する。これらの超音
波検出素子によって反射された光は、光導波路において
合波されて、光ファイバに供給される。従って、複数の
変調された光が多重化されるため、超音波探触子に接続
される光ファイバの本数を低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明の実施
の形態について説明する。尚、同一の構成要素には同一
の参照番号を付して、説明を省略する。図１は、本発明
の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１に示すように、この超音波診断装置
は、被検体に当接させて用いられる超音波探触子１０を
備えている。超音波探触子１０は、超音波の発生機能を
持った複数の超音波発生素子３０（１）〜３０（Ｎ）
（Ｎは２以上の整数）を１列に並べた複数の１次元送信
アレイ部１１と、超音波の検出機能を持った複数の超音
波検出素子４０（１）〜４０（Ｎ）を１列に並べた複数
の１次元受信アレイ部１２とを含んでいる。超音波探触
子１０においては、複数の１次元送信アレイ部１１と複
数の１次元受信アレイ部１２とを交互に並べることによ
り、２次元センサアレイを実現させている。
の形態について説明する。尚、同一の構成要素には同一
の参照番号を付して、説明を省略する。図１は、本発明
の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１に示すように、この超音波診断装置
は、被検体に当接させて用いられる超音波探触子１０を
備えている。超音波探触子１０は、超音波の発生機能を
持った複数の超音波発生素子３０（１）〜３０（Ｎ）
（Ｎは２以上の整数）を１列に並べた複数の１次元送信
アレイ部１１と、超音波の検出機能を持った複数の超音
波検出素子４０（１）〜４０（Ｎ）を１列に並べた複数
の１次元受信アレイ部１２とを含んでいる。超音波探触
子１０においては、複数の１次元送信アレイ部１１と複
数の１次元受信アレイ部１２とを交互に並べることによ
り、２次元センサアレイを実現させている。
【００１３】また、この超音波診断装置は、タイミング
コントロール部１３の制御の下、駆動信号を発生する複
数の駆動信号発生回路１４を備えている。超音波探触子
１０に含まれる複数の１次元送信アレイ部１１は、対応
する駆動信号発生回路１４が発生する駆動信号に基づい
て複数の超音波発生素子３０（１）〜３０（Ｎ）から超
音波を発生させ、この超音波を被検体に送信する。そし
て、被検体から反射された複数の超音波は、超音波探触
子１０に含まれる複数の１次元受信アレイ部１２に受信
される。
コントロール部１３の制御の下、駆動信号を発生する複
数の駆動信号発生回路１４を備えている。超音波探触子
１０に含まれる複数の１次元送信アレイ部１１は、対応
する駆動信号発生回路１４が発生する駆動信号に基づい
て複数の超音波発生素子３０（１）〜３０（Ｎ）から超
音波を発生させ、この超音波を被検体に送信する。そし
て、被検体から反射された複数の超音波は、超音波探触
子１０に含まれる複数の１次元受信アレイ部１２に受信
される。
【００１４】さらに、この超音波診断装置は、対応する
１次元受信アレイ部１２との間において、光信号を送受
信する複数の光送受信部１５を備えている。この光信号
は、複数の波長成分を含んでいる。光送受信部１５から
１次元受信アレイ部１２に供給された光信号は、複数の
光に分波され、１次元受信アレイ部１２に含まれる複数
の超音波検出素子４０（１）〜４０（Ｎ）にそれぞれ入
射する。これらの超音波検出素子４０（１）〜４０
（Ｎ）は、光の反射波長特性が互いに異なっている。複
数の超音波検出素子４０（１）〜４０（Ｎ）は、超音波
が印加されると、それぞれの反射波長特性が変化して入
射光を変調する。複数の超音波検出素子４０（１）〜４
０（Ｎ）から反射された異なる波長成分の光は、１つの
光に合波され、光送受信部１５に供給される。複数の光
送受信部１５は、対応する１次元受信アレイ部１２から
供給された光信号に基づいて複数の電気信号（検出信
号）を出力する。複数の光送受信部１５の検出信号は、
信号処理手段１６に含まれる信号処理部１７に入力され
る。信号処理部１７は、タイミングコントロール部１３
の制御の下、複数の駆動信号発生回路１４が駆動信号を
発生してから所定の時間経過後に、それぞれの光送受信
部１５の検出信号を取り込む。
１次元受信アレイ部１２との間において、光信号を送受
信する複数の光送受信部１５を備えている。この光信号
は、複数の波長成分を含んでいる。光送受信部１５から
１次元受信アレイ部１２に供給された光信号は、複数の
光に分波され、１次元受信アレイ部１２に含まれる複数
の超音波検出素子４０（１）〜４０（Ｎ）にそれぞれ入
射する。これらの超音波検出素子４０（１）〜４０
（Ｎ）は、光の反射波長特性が互いに異なっている。複
数の超音波検出素子４０（１）〜４０（Ｎ）は、超音波
が印加されると、それぞれの反射波長特性が変化して入
射光を変調する。複数の超音波検出素子４０（１）〜４
０（Ｎ）から反射された異なる波長成分の光は、１つの
光に合波され、光送受信部１５に供給される。複数の光
送受信部１５は、対応する１次元受信アレイ部１２から
供給された光信号に基づいて複数の電気信号（検出信
号）を出力する。複数の光送受信部１５の検出信号は、
信号処理手段１６に含まれる信号処理部１７に入力され
る。信号処理部１７は、タイミングコントロール部１３
の制御の下、複数の駆動信号発生回路１４が駆動信号を
発生してから所定の時間経過後に、それぞれの光送受信
部１５の検出信号を取り込む。
【００１５】信号処理部１７の出力信号は、後段のＡ／
Ｄ変換器１８においてデジタル信号に変換される。Ａ／
Ｄ変換器１８には１次記憶部１９が接続されており、取
得された複数枚の面データを記憶する。それらのデータ
に基づいて、画像処理部２０が、２次元データ又は３次
元データを再構成する。再構成されたデータは、補間、
レスポンス変調処理、階調処理等の処理を受け、画像表
示部２１に表示される。さらに、画像処理部２０におい
て処理されたデータは、２次記憶部２２に記憶される。
Ｄ変換器１８においてデジタル信号に変換される。Ａ／
Ｄ変換器１８には１次記憶部１９が接続されており、取
得された複数枚の面データを記憶する。それらのデータ
に基づいて、画像処理部２０が、２次元データ又は３次
元データを再構成する。再構成されたデータは、補間、
レスポンス変調処理、階調処理等の処理を受け、画像表
示部２１に表示される。さらに、画像処理部２０におい
て処理されたデータは、２次記憶部２２に記憶される。
【００１６】図２（ａ）は、図１に示す超音波診断装置
に含まれる超音波探触子の構成を示す斜視図であり、図
２（ｂ）は、この超音波探触子に用いられる超音波発生
素子及び超音波検出素子の配置例を示す図であり、図２
（ｃ）は、別の配置例を示す図である。図２（ａ）に示
すように、この超音波探触子においては、複数の１次元
送信アレイ部１１と複数の１次元受信アレイ部１２とが
交互に並ぶように配置されている。尚、複数の１次元送
信アレイ部によって超音波送信用の探触子を構成し、複
数の１次元受信アレイ部によって超音波受信用の探触子
を構成するようにしても良い。複数の１次元送信アレイ
部１１は、１列に並んだ複数の超音波発生素子３０
（１）〜３０（Ｎ）を含んでいる。複数の超音波発生素
子３０（１）〜３０（Ｎ）は、ＰＺＴ等を材料とする圧
電素子を含み、対応する駆動信号発生回路（図１参照）
から入力した駆動信号に基づいて超音波を発生する。一
方、複数の１次元受信アレイ部１２は、１列に並んだ複
数の超音波検出素子４０（１）〜４０（Ｎ）を含んでい
る。
に含まれる超音波探触子の構成を示す斜視図であり、図
２（ｂ）は、この超音波探触子に用いられる超音波発生
素子及び超音波検出素子の配置例を示す図であり、図２
（ｃ）は、別の配置例を示す図である。図２（ａ）に示
すように、この超音波探触子においては、複数の１次元
送信アレイ部１１と複数の１次元受信アレイ部１２とが
交互に並ぶように配置されている。尚、複数の１次元送
信アレイ部によって超音波送信用の探触子を構成し、複
数の１次元受信アレイ部によって超音波受信用の探触子
を構成するようにしても良い。複数の１次元送信アレイ
部１１は、１列に並んだ複数の超音波発生素子３０
（１）〜３０（Ｎ）を含んでいる。複数の超音波発生素
子３０（１）〜３０（Ｎ）は、ＰＺＴ等を材料とする圧
電素子を含み、対応する駆動信号発生回路（図１参照）
から入力した駆動信号に基づいて超音波を発生する。一
方、複数の１次元受信アレイ部１２は、１列に並んだ複
数の超音波検出素子４０（１）〜４０（Ｎ）を含んでい
る。
【００１７】本実施形態においては、図２（ａ）に示す
ように、複数の１次元送信アレイ部１１と複数の１次元
受信アレイ部１２とが、超音波の送信方向に対して直角
な１つの方向に関して交互に配置されている。このた
め、この超音波探触子を超音波の送受信側から見ると、
図２（ｂ）に示すように、複数の超音波発生素子（白い
正方形）と複数の超音波検出素子（黒い正方形）とが、
それぞれ２次元アレイを形成している。尚、超音波発生
素子数を超音波検出素子数よりも少なくし、図２（ｃ）
に示すように、複数の超音波発生素子をクロスに配置さ
せても良い。
ように、複数の１次元送信アレイ部１１と複数の１次元
受信アレイ部１２とが、超音波の送信方向に対して直角
な１つの方向に関して交互に配置されている。このた
め、この超音波探触子を超音波の送受信側から見ると、
図２（ｂ）に示すように、複数の超音波発生素子（白い
正方形）と複数の超音波検出素子（黒い正方形）とが、
それぞれ２次元アレイを形成している。尚、超音波発生
素子数を超音波検出素子数よりも少なくし、図２（ｃ）
に示すように、複数の超音波発生素子をクロスに配置さ
せても良い。
【００１８】図３（ａ）は、図２に示す超音波探触子に
含まれる１次元受信アレイ部の構成を示す斜視図であ
り、図３（ｂ）は、この１次元受信アレイ部の投影図で
ある。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、この１次元受
信アレイ部は、導波路長の異なる逆Ｌ字状の複数の光導
波路５０（１）〜５０（Ｎ）を含んでいる。これらの光
導波路５０（１）〜５０（Ｎ）は、それぞれの断面が１
列に並ぶようにシリコン基板５３上に形成されている。
複数の光導波路５０（１）〜５０（Ｎ）の先端部には、
所定の波長を有する光を反射することにより超音波検出
素子として働くファイバブラックグレーティング（ＦＢ
Ｇ）５１（１）〜５１（Ｎ）が形成されている。
含まれる１次元受信アレイ部の構成を示す斜視図であ
り、図３（ｂ）は、この１次元受信アレイ部の投影図で
ある。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、この１次元受
信アレイ部は、導波路長の異なる逆Ｌ字状の複数の光導
波路５０（１）〜５０（Ｎ）を含んでいる。これらの光
導波路５０（１）〜５０（Ｎ）は、それぞれの断面が１
列に並ぶようにシリコン基板５３上に形成されている。
複数の光導波路５０（１）〜５０（Ｎ）の先端部には、
所定の波長を有する光を反射することにより超音波検出
素子として働くファイバブラックグレーティング（ＦＢ
Ｇ）５１（１）〜５１（Ｎ）が形成されている。
【００１９】ここで、複数のＦＢＧ５１（１）〜５１
（Ｎ）について詳細に説明する。ＦＢＧとは、屈折率の
異なる２種類の材料層（光伝搬媒質）を、ブラックの反
射条件を満たすピッチで屈折率が周期的に変化するよう
に、数千層交互に重ねたものである。各層の周期構造の
ピッチをｄ、入射光の波長をλ、入射角をθとすると、
ブラックの反射条件は、次の式（１）によって表され
る。 ２ｄｓｉｎθ＝Ｎλ…（１） 特に、入射角が９０゜であるときには、式（１）が更に
次の式（２）に書き換えられる。 ２ｄ＝Ｎλ…（２） ＦＢＧは、ブラック反射の作用により、式（２）の条件
を満たす波長（ブラック波長）の光を選択的に反射し、
ブラック波長以外の波長の光を透過させる。
（Ｎ）について詳細に説明する。ＦＢＧとは、屈折率の
異なる２種類の材料層（光伝搬媒質）を、ブラックの反
射条件を満たすピッチで屈折率が周期的に変化するよう
に、数千層交互に重ねたものである。各層の周期構造の
ピッチをｄ、入射光の波長をλ、入射角をθとすると、
ブラックの反射条件は、次の式（１）によって表され
る。 ２ｄｓｉｎθ＝Ｎλ…（１） 特に、入射角が９０゜であるときには、式（１）が更に
次の式（２）に書き換えられる。 ２ｄ＝Ｎλ…（２） ＦＢＧは、ブラック反射の作用により、式（２）の条件
を満たす波長（ブラック波長）の光を選択的に反射し、
ブラック波長以外の波長の光を透過させる。
【００２０】本実施形態においては、ＦＢＧ５１（１）
を構成する各層の周期構造のピッチｄは、式（２）に基
づいて、ブラック波長がλ1となるように決められる。
また、ＦＢＧ５１（２）を構成する各層の周期構造のピ
ッチｄは、式（２）に基づいて、ブラック波長がλ
2（≠λ1）となるように決められる。残りのＦＢＧ５１
（３）〜５１（Ｎ）についても同様である。従って、Ｆ
ＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）の反射波長特性は互いに異
なっている。複数のＦＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）は、
超音波が印加されると超音波の音圧方向に伸縮する。こ
れにより、それぞれのＦＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）を
構成する各層の周期構造のピッチｄが変化し、それぞれ
のブラック波長を変える。従って、超音波の受信中にそ
れぞれのＦＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）に入射する光
は、印加される超音波に基づいて変調される。
を構成する各層の周期構造のピッチｄは、式（２）に基
づいて、ブラック波長がλ1となるように決められる。
また、ＦＢＧ５１（２）を構成する各層の周期構造のピ
ッチｄは、式（２）に基づいて、ブラック波長がλ
2（≠λ1）となるように決められる。残りのＦＢＧ５１
（３）〜５１（Ｎ）についても同様である。従って、Ｆ
ＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）の反射波長特性は互いに異
なっている。複数のＦＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）は、
超音波が印加されると超音波の音圧方向に伸縮する。こ
れにより、それぞれのＦＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）を
構成する各層の周期構造のピッチｄが変化し、それぞれ
のブラック波長を変える。従って、超音波の受信中にそ
れぞれのＦＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）に入射する光
は、印加される超音波に基づいて変調される。
【００２１】光導波路５０（１）の末端部は、光ファイ
バ６５を介して、対応する光送受信部（図１参照）と接
続されている。一方、光導波路５０（２）の末端部は、
ビームスプリッタとして働くスリット５２（１）を介し
て、光導波路５０（１）の末端部と接続されている。ま
た、光導波路５０（３）の末端部は、ビームスプリッタ
として働くスリット５２（２）を介して、光導波路５０
（２）の末端部と接続されている。残りの光導波路５０
（４）〜５０（Ｎ）についても同様である。本実施形態
においては、複数の光導波路５０（１）〜５０（Ｎ）を
このように接続することにより、プレーナ光波回路（Ｐ
ＬＣ：Planar Lightwave Circuit）が実現されている。
バ６５を介して、対応する光送受信部（図１参照）と接
続されている。一方、光導波路５０（２）の末端部は、
ビームスプリッタとして働くスリット５２（１）を介し
て、光導波路５０（１）の末端部と接続されている。ま
た、光導波路５０（３）の末端部は、ビームスプリッタ
として働くスリット５２（２）を介して、光導波路５０
（２）の末端部と接続されている。残りの光導波路５０
（４）〜５０（Ｎ）についても同様である。本実施形態
においては、複数の光導波路５０（１）〜５０（Ｎ）を
このように接続することにより、プレーナ光波回路（Ｐ
ＬＣ：Planar Lightwave Circuit）が実現されている。
【００２２】ここで、図３に示す１次元受信アレイ部の
動作について説明する。複数の波長成分（λ1、λ2、
…、λN）を含む光ＬMULは、この１次元受信アレイ部に
供給されると、図３（ｂ）に示すように、複数のスリッ
ト５２（１）〜５２（Ｎ−１）を通過するごとに分波さ
れる。光導波路５０（１）に入射した光Ｌ 1（波長：
λ1）は、ＦＢＧ５１（１）により光導波路５０（１）
に向けて反射され、ＦＢＧ５１（１）に印加される超音
波に基づいて光Ｌ1′に変調される。また、光導波路５
０（２）に入射した光Ｌ2（波長：λ2）は、ＦＢＧ５１
（２）により光導波路５０（２）に向けて反射され、Ｆ
ＢＧ５１（２）に印加される超音波に基づいて光Ｌ2′
に変調される。光ＬMULに含まれる残りの光Ｌ3（波長：
λ3）〜ＬN（波長：λN）についても同様である。それ
ぞれのＦＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）の出射光Ｌ1′〜
ＬN′は、対応するスリット５２（１）〜５２（Ｎ）に
おいて順に合波され、光ファイバ６５を介して、対応す
る光送受信部（図１参照）に供給される。
動作について説明する。複数の波長成分（λ1、λ2、
…、λN）を含む光ＬMULは、この１次元受信アレイ部に
供給されると、図３（ｂ）に示すように、複数のスリッ
ト５２（１）〜５２（Ｎ−１）を通過するごとに分波さ
れる。光導波路５０（１）に入射した光Ｌ 1（波長：
λ1）は、ＦＢＧ５１（１）により光導波路５０（１）
に向けて反射され、ＦＢＧ５１（１）に印加される超音
波に基づいて光Ｌ1′に変調される。また、光導波路５
０（２）に入射した光Ｌ2（波長：λ2）は、ＦＢＧ５１
（２）により光導波路５０（２）に向けて反射され、Ｆ
ＢＧ５１（２）に印加される超音波に基づいて光Ｌ2′
に変調される。光ＬMULに含まれる残りの光Ｌ3（波長：
λ3）〜ＬN（波長：λN）についても同様である。それ
ぞれのＦＢＧ５１（１）〜５１（Ｎ）の出射光Ｌ1′〜
ＬN′は、対応するスリット５２（１）〜５２（Ｎ）に
おいて順に合波され、光ファイバ６５を介して、対応す
る光送受信部（図１参照）に供給される。
【００２３】次に、図４を参照しながら、１次元受信ア
レイ部の製造プロセスの一例について説明する。先ず、
図４（ａ）に示すように、火炎堆積法（Flame Hydrolys
is Deposition）により、シリコン基板１００上にＳｉ
Ｏ2ガラス微粒子を成分とするＳｉＯ2下部クラッド層１
０１と、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラス微粒子を成分とするＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2コア層１０２とを順に形成する。さら
に、シリコン基板１００を加熱してＳｉＯ2下部クラッ
ド層１０１とＳｉＯ2−ＧｅＯ2コア層１０２とを溶融す
ることにより、図４（ｂ）に示すように、それぞれを透
明化してクラッディング層１０３とコア層１０４とを形
成する。
レイ部の製造プロセスの一例について説明する。先ず、
図４（ａ）に示すように、火炎堆積法（Flame Hydrolys
is Deposition）により、シリコン基板１００上にＳｉ
Ｏ2ガラス微粒子を成分とするＳｉＯ2下部クラッド層１
０１と、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラス微粒子を成分とするＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2コア層１０２とを順に形成する。さら
に、シリコン基板１００を加熱してＳｉＯ2下部クラッ
ド層１０１とＳｉＯ2−ＧｅＯ2コア層１０２とを溶融す
ることにより、図４（ｂ）に示すように、それぞれを透
明化してクラッディング層１０３とコア層１０４とを形
成する。
【００２４】次に、図４（ｃ）に示すように、１次元受
信アレイ部に含まれる光導波路のコアパターンに対応す
るレジスト膜１０５をコア層１０４上に形成する。さら
に、レジスト膜１０５を介してコア層１０４に反応性イ
オンエッチング（Reactive Ion Etching）を施すことに
より、図４（ｄ）に示すように、複数のコア１０６がク
ラッディング層１０３上に形成される。
信アレイ部に含まれる光導波路のコアパターンに対応す
るレジスト膜１０５をコア層１０４上に形成する。さら
に、レジスト膜１０５を介してコア層１０４に反応性イ
オンエッチング（Reactive Ion Etching）を施すことに
より、図４（ｄ）に示すように、複数のコア１０６がク
ラッディング層１０３上に形成される。
【００２５】次に、図４（ｅ）に示すように、火炎堆積
法により、クラッディング層１０３及び複数のコア１０
６の上に、ＳｉＯ2ガラス微粒子を成分とするＳｉＯ2上
部クラッド層１０７を形成する。さらに、シリコン基板
１００を加熱してＳｉＯ2上部クラッド層１０７を溶融
することにより、図４（ｆ）に示すように、これを透明
化してクラッディング層１０８を形成する。
法により、クラッディング層１０３及び複数のコア１０
６の上に、ＳｉＯ2ガラス微粒子を成分とするＳｉＯ2上
部クラッド層１０７を形成する。さらに、シリコン基板
１００を加熱してＳｉＯ2上部クラッド層１０７を溶融
することにより、図４（ｆ）に示すように、これを透明
化してクラッディング層１０８を形成する。
【００２６】次に、図４（ｇ）に示すように、１次元受
信アレイ部に含まれる光導波路のクラッドパターンに対
応するレジスト膜１０９をクラッディング層１０８上に
形成する。さらに、レジスト膜１０９を介してクラッデ
ィング層１０８に反応性イオンエッチングを施すことに
より、図４（ｈ）に示すように、複数のクラッド１１０
が形成されて、複数の光導波路５０（１）、５０
（２）、…が完成する。
信アレイ部に含まれる光導波路のクラッドパターンに対
応するレジスト膜１０９をクラッディング層１０８上に
形成する。さらに、レジスト膜１０９を介してクラッデ
ィング層１０８に反応性イオンエッチングを施すことに
より、図４（ｈ）に示すように、複数のクラッド１１０
が形成されて、複数の光導波路５０（１）、５０
（２）、…が完成する。
【００２７】次に、それぞれの光導波路５０（１）、５
０（２）、…の先端部のコア１０６に、図４（ｉ）に示
すように、反射波長特性の異なるＦＢＧ５１（１）、５
１（２）、…を形成する。尚、ＦＢＧの形成方法の詳細
については、例えば、金森弘雄氏による「ファイバグレ
ーティング」（電子情報通信学会誌 Vol. 82 No. 7pp.
731-739 1999年7月）等を参照されたい。そして、図４
（ｊ）に示すように、シリコン基板１００における複数
のＦＢＧ５１（１）、５１（２）、…側の端部をエッチ
ングして取り除くことにより、１次元受信アレイ部が完
成する。
０（２）、…の先端部のコア１０６に、図４（ｉ）に示
すように、反射波長特性の異なるＦＢＧ５１（１）、５
１（２）、…を形成する。尚、ＦＢＧの形成方法の詳細
については、例えば、金森弘雄氏による「ファイバグレ
ーティング」（電子情報通信学会誌 Vol. 82 No. 7pp.
731-739 1999年7月）等を参照されたい。そして、図４
（ｊ）に示すように、シリコン基板１００における複数
のＦＢＧ５１（１）、５１（２）、…側の端部をエッチ
ングして取り除くことにより、１次元受信アレイ部が完
成する。
【００２８】図５は、図１に示す超音波診断装置に含ま
れる光送受信部の構成例を示す図である。図５に示すよ
うに、この光送受信部は、発振波長の異なる複数のレー
ザ発振器６０（１）〜６０（Ｎ）を含んでいる。レーザ
発振器６０（１）は、中心波長がλ1の光Ｌ1を発生し、
レーザ発振器６０（２）は、中心波長がλ2の光Ｌ2を発
生する。残りのレーザ発振器６０（３）〜６０（Ｎ）に
ついても同様である。このようなレーザ発振器として
は、例えば、半導体レーザが用いられる。
れる光送受信部の構成例を示す図である。図５に示すよ
うに、この光送受信部は、発振波長の異なる複数のレー
ザ発振器６０（１）〜６０（Ｎ）を含んでいる。レーザ
発振器６０（１）は、中心波長がλ1の光Ｌ1を発生し、
レーザ発振器６０（２）は、中心波長がλ2の光Ｌ2を発
生する。残りのレーザ発振器６０（３）〜６０（Ｎ）に
ついても同様である。このようなレーザ発振器として
は、例えば、半導体レーザが用いられる。
【００２９】それぞれのレーザ発振器６０（１）〜６０
（Ｎ）には、対応する光ファイバ６１（１）〜６１
（Ｎ）を介して、波長の異なる複数の光を合波する合波
器６２が接続されている。合波器６２は、複数の光ファ
イバ６１（１）〜６１（Ｎ）から入射した光Ｌ1〜ＬNを
合波する。これにより、合波器６２からは、複数の光Ｌ
1〜ＬNが多重化した光ＬMULが出射される。
（Ｎ）には、対応する光ファイバ６１（１）〜６１
（Ｎ）を介して、波長の異なる複数の光を合波する合波
器６２が接続されている。合波器６２は、複数の光ファ
イバ６１（１）〜６１（Ｎ）から入射した光Ｌ1〜ＬNを
合波する。これにより、合波器６２からは、複数の光Ｌ
1〜ＬNが多重化した光ＬMULが出射される。
【００３０】合波器６２には、光ファイバ６３を介し
て、光の進行方向をその入射方向に応じて切り替えるサ
ーキュレータ６４が接続されている。合波器６２から出
射された光ＬMULは、サーキュレータ６４において光フ
ァイバ６５に入射し、対応する１次元受信アレイ部（図
１参照）に供給される。この１次元受信アレイ部から光
ファイバ６５に供給された光ＬMUL′は、サーキュレー
タ６４において光ファイバ６６に入射する。
て、光の進行方向をその入射方向に応じて切り替えるサ
ーキュレータ６４が接続されている。合波器６２から出
射された光ＬMULは、サーキュレータ６４において光フ
ァイバ６５に入射し、対応する１次元受信アレイ部（図
１参照）に供給される。この１次元受信アレイ部から光
ファイバ６５に供給された光ＬMUL′は、サーキュレー
タ６４において光ファイバ６６に入射する。
【００３１】サーキュレータ６４には、光ファイバ６６
を介して、複数の波長成分を含む光を所定の波長成分別
に分波する分波器６７が接続されている。分波器６７
は、光ファイバ６６から入射した光ＬMUL′を複数の光
Ｌ1′〜ＬN′に分波する。分波器６７には、検出する波
長帯域の異なる複数の光検出器６９（１）〜６９（Ｎ）
が、対応する光ファイバ６８（１）〜６８（Ｎ）を介し
て接続されている。複数の光検出器６９（１）〜６９
（Ｎ）は、対応する光ファイバ６８（１）〜６８（Ｎ）
から入射した光Ｌ1′〜ＬN′に基づいて検出信号（電気
信号）を出力する。複数の光検出器６９（１）〜６９
（Ｎ）の検出信号は、図１に示す信号処理手段の信号処
理部に入力される。
を介して、複数の波長成分を含む光を所定の波長成分別
に分波する分波器６７が接続されている。分波器６７
は、光ファイバ６６から入射した光ＬMUL′を複数の光
Ｌ1′〜ＬN′に分波する。分波器６７には、検出する波
長帯域の異なる複数の光検出器６９（１）〜６９（Ｎ）
が、対応する光ファイバ６８（１）〜６８（Ｎ）を介し
て接続されている。複数の光検出器６９（１）〜６９
（Ｎ）は、対応する光ファイバ６８（１）〜６８（Ｎ）
から入射した光Ｌ1′〜ＬN′に基づいて検出信号（電気
信号）を出力する。複数の光検出器６９（１）〜６９
（Ｎ）の検出信号は、図１に示す信号処理手段の信号処
理部に入力される。
【００３２】図６（ａ）は、図５に示す光送受信部に含
まれる光検出器の検出特性を示す図であり、図６（ｂ）
は、この光検出器に対応するＦＢＧの反射波長特性を示
す図である。図５に示す光送受信部に含まれる複数の光
検出器は、図６（ａ）に示すように、一定の波長を中心
とし、一定の波長帯域に亘る検出特性を示す。一方、そ
れぞれの光検出器に対応するＦＢＧの反射波長特性は、
印加される超音波に基づいて変化する。すなわち、図６
（ｂ）に示すように、ＦＢＧの反射波長特性は、加えら
れる音圧が負となると、実線で表す特性から一点鎖線で
表す特性に変化し、加えられる音圧が正となると、実線
で表す特性から二点鎖線で表す特性に変化する。これに
より、光検出器の検出信号の信号レベルが変化し、この
変化に基づいて、被検体に関する情報が取得される。
まれる光検出器の検出特性を示す図であり、図６（ｂ）
は、この光検出器に対応するＦＢＧの反射波長特性を示
す図である。図５に示す光送受信部に含まれる複数の光
検出器は、図６（ａ）に示すように、一定の波長を中心
とし、一定の波長帯域に亘る検出特性を示す。一方、そ
れぞれの光検出器に対応するＦＢＧの反射波長特性は、
印加される超音波に基づいて変化する。すなわち、図６
（ｂ）に示すように、ＦＢＧの反射波長特性は、加えら
れる音圧が負となると、実線で表す特性から一点鎖線で
表す特性に変化し、加えられる音圧が正となると、実線
で表す特性から二点鎖線で表す特性に変化する。これに
より、光検出器の検出信号の信号レベルが変化し、この
変化に基づいて、被検体に関する情報が取得される。
【００３３】図７は、図５に示す光送受信部に含まれる
分波器の構成例を示す図である。図７においては、分波
器として、プレーナ光波回路の一種であるアレイ導波路
格子（ＡＷＧ：Arrayed-Wavelength Grating）を用いた
分波回路が示されている。この分波回路は、１本の入力
導波路７０が接続された入力側スラブ導波路７１と、複
数の出力導波路７２（１）〜７２（Ｎ）が接続された出
力側スラブ導波路７３との間を、一定の導波路長差を持
たされた複数のアレイ導波路７４（１）〜７４（Ｎ）に
より接続した構成となっている。
分波器の構成例を示す図である。図７においては、分波
器として、プレーナ光波回路の一種であるアレイ導波路
格子（ＡＷＧ：Arrayed-Wavelength Grating）を用いた
分波回路が示されている。この分波回路は、１本の入力
導波路７０が接続された入力側スラブ導波路７１と、複
数の出力導波路７２（１）〜７２（Ｎ）が接続された出
力側スラブ導波路７３との間を、一定の導波路長差を持
たされた複数のアレイ導波路７４（１）〜７４（Ｎ）に
より接続した構成となっている。
【００３４】入力側スラブ導波路７１は、入力導波路７
０の端部を曲率中心とする扇形をしており、出力側スラ
ブ導波路７３は、複数の出力導波路７２（１）〜７２
（Ｎ）の端部を曲率中心とする扇形をしている。複数の
アレイ導波路７４（１）〜７４（Ｎ）は、それぞれの光
軸が入力側スラブ導波路７１及び出力側スラブ導波路７
３の両方の曲率中心を通るように放射状に配置されてい
る。これにより、入力側スラブ導波路７１及び出力側ス
ラブ導波路７３がレンズと同等の動作を実現する。
０の端部を曲率中心とする扇形をしており、出力側スラ
ブ導波路７３は、複数の出力導波路７２（１）〜７２
（Ｎ）の端部を曲率中心とする扇形をしている。複数の
アレイ導波路７４（１）〜７４（Ｎ）は、それぞれの光
軸が入力側スラブ導波路７１及び出力側スラブ導波路７
３の両方の曲率中心を通るように放射状に配置されてい
る。これにより、入力側スラブ導波路７１及び出力側ス
ラブ導波路７３がレンズと同等の動作を実現する。
【００３５】複数の波長成分（λ1、λ2、…、λN）を
含む光は、入力導波路７０に入射すると、入力側スラブ
導波路７１において回折により広がり、複数のアレイ導
波路７４（１）〜７４（Ｎ）を同位相で励振する。それ
ぞれの励振光は、対応するアレイ導波路７４（１）〜７
４（Ｎ）を通過する際に導波路長差に応じた位相差が与
えられ、出力側スラブ導波路７３に達する。出力側スラ
ブ導波路７３に入射した複数の光は、レンズ作用により
互いに干渉し合いながら、複数の出力導波路７２（１）
〜７２（Ｎ）を配置した側の１点に集光し、同相条件が
成立する方向に回折する。尚、図７に示す分波回路にお
ける入力側と出力側とを入れ替えれば、図５に示す光送
受信部に含まれる合波器が実現される。
含む光は、入力導波路７０に入射すると、入力側スラブ
導波路７１において回折により広がり、複数のアレイ導
波路７４（１）〜７４（Ｎ）を同位相で励振する。それ
ぞれの励振光は、対応するアレイ導波路７４（１）〜７
４（Ｎ）を通過する際に導波路長差に応じた位相差が与
えられ、出力側スラブ導波路７３に達する。出力側スラ
ブ導波路７３に入射した複数の光は、レンズ作用により
互いに干渉し合いながら、複数の出力導波路７２（１）
〜７２（Ｎ）を配置した側の１点に集光し、同相条件が
成立する方向に回折する。尚、図７に示す分波回路にお
ける入力側と出力側とを入れ替えれば、図５に示す光送
受信部に含まれる合波器が実現される。
【００３６】図８は、図１に示す超音波診断装置に含ま
れる光送受信部の別の構成例を示す図である。図８に示
す光送受信部においては、複数のレーザ発振器及び合波
器の代わりに、広帯域の光（広帯域光）を発生する広帯
域光源（ブロードバンド光源）８０が用いられており、
広帯域光源８０には、サーキュレータ６４が光ファイバ
８１を介して接続されている。広帯域光源８０において
発生した光ＬBROは、サーキュレータ６４において光フ
ァイバ６５に入射し、対応する１次元受信アレイ部（図
１参照）に供給され、超音波の印加に基づく光ＬBRO′
に変調される。この１次元受信アレイ部から光ファイバ
６５に供給された光ＬBRO′は、サーキュレータ６４に
おいて光ファイバ６６に入射する。
れる光送受信部の別の構成例を示す図である。図８に示
す光送受信部においては、複数のレーザ発振器及び合波
器の代わりに、広帯域の光（広帯域光）を発生する広帯
域光源（ブロードバンド光源）８０が用いられており、
広帯域光源８０には、サーキュレータ６４が光ファイバ
８１を介して接続されている。広帯域光源８０において
発生した光ＬBROは、サーキュレータ６４において光フ
ァイバ６５に入射し、対応する１次元受信アレイ部（図
１参照）に供給され、超音波の印加に基づく光ＬBRO′
に変調される。この１次元受信アレイ部から光ファイバ
６５に供給された光ＬBRO′は、サーキュレータ６４に
おいて光ファイバ６６に入射する。
【００３７】図９（ａ）は、図８に示す光送受信部に含
まれる広帯域光源のスペクトル特性を示す図であり、図
９（ｂ）は、対応する１次元受信アレイ部に含まれる複
数のＦＢＧの反射波長特性を示す図である。尚、図９
（ｂ）は、図８に示す光送受信部に含まれる分波器の分
波特性も示している。図８に示す光送受信部に含まれる
広帯域光源８０は、図９（ａ）に示すように、波長λ1
から波長λNに至る波長帯域を含む広いスペクトル特性
を示す。一方、対応する１次元受信アレイ部に用いられ
る複数のＦＢＧの反射波長特性は、図９（ｂ）に示すよ
うに、対応する波長λ1〜λNを中心とする反射波長特性
を示す。これらＦＢＧの反射波長特性は、周囲の音圧に
応じて変化し、対応する光検出器の出力信号の信号レベ
ルを変化させるため、この変化に基づいて、被検体に関
する情報が取得される。
まれる広帯域光源のスペクトル特性を示す図であり、図
９（ｂ）は、対応する１次元受信アレイ部に含まれる複
数のＦＢＧの反射波長特性を示す図である。尚、図９
（ｂ）は、図８に示す光送受信部に含まれる分波器の分
波特性も示している。図８に示す光送受信部に含まれる
広帯域光源８０は、図９（ａ）に示すように、波長λ1
から波長λNに至る波長帯域を含む広いスペクトル特性
を示す。一方、対応する１次元受信アレイ部に用いられ
る複数のＦＢＧの反射波長特性は、図９（ｂ）に示すよ
うに、対応する波長λ1〜λNを中心とする反射波長特性
を示す。これらＦＢＧの反射波長特性は、周囲の音圧に
応じて変化し、対応する光検出器の出力信号の信号レベ
ルを変化させるため、この変化に基づいて、被検体に関
する情報が取得される。
【００３８】図１０は、図８に示す光送受信部に含まれ
る広帯域光源の構成例を示す図である。図１０において
は、広帯域光源として、ＡＳＥ（Amplified Spontaneou
s Emission：増幅された自然放出光）光源の一例が示さ
れている。このＡＳＥ光源は、広帯域光増幅器（Broadb
and Optical Fiber Amplifier）の構造を、増幅された
自然放出光を出射できるように変えたものであり、光増
幅用の光ファイバ９０を含んでいる。尚、広帯域光増幅
器の詳細については、例えば、大越 春喜氏による「広
帯域光増幅器」（電子情報通信学会誌 Vol. 82 No. 7
pp. 718-724 1999年 7月）を参照されたい。光ファイバ
９０の一方の端部には、レンズ９１が取り付けられてお
り、他方の端部には、励起光反射用のＦＢＧ９２が形成
されている。レンズ９１の左側には、レーザ発振器９３
が励起光源として配置されている。レーザ発振器９３に
おいて発生した光は、レンズ９１を介して光ファイバ９
０に入射し増幅され、増幅された光の一部は、自然放出
光としてＦＢＧ９２を透過する。尚、ＡＳＥ光源の替わ
りにブロードバンドファイバ光源を用いても良い。
る広帯域光源の構成例を示す図である。図１０において
は、広帯域光源として、ＡＳＥ（Amplified Spontaneou
s Emission：増幅された自然放出光）光源の一例が示さ
れている。このＡＳＥ光源は、広帯域光増幅器（Broadb
and Optical Fiber Amplifier）の構造を、増幅された
自然放出光を出射できるように変えたものであり、光増
幅用の光ファイバ９０を含んでいる。尚、広帯域光増幅
器の詳細については、例えば、大越 春喜氏による「広
帯域光増幅器」（電子情報通信学会誌 Vol. 82 No. 7
pp. 718-724 1999年 7月）を参照されたい。光ファイバ
９０の一方の端部には、レンズ９１が取り付けられてお
り、他方の端部には、励起光反射用のＦＢＧ９２が形成
されている。レンズ９１の左側には、レーザ発振器９３
が励起光源として配置されている。レーザ発振器９３に
おいて発生した光は、レンズ９１を介して光ファイバ９
０に入射し増幅され、増幅された光の一部は、自然放出
光としてＦＢＧ９２を透過する。尚、ＡＳＥ光源の替わ
りにブロードバンドファイバ光源を用いても良い。
【００３９】本実施形態によれば、複数の波長成分を含
む光が光ファイバを介して超音波探触子に供給される
と、この光ファイバに接続された光導波路において分波
され、光の反射波長特性が互いに異なる複数のＦＢＧに
入射する。これらのＦＢＧは、印加される超音波の音圧
に基づいて入射光を変調する。これらのＦＢＧによって
反射された光は、光導波路において合波されて、光ファ
イバに供給される。従って、複数の変調された光が多重
化されるため、超音波探触子に接続される光ファイバの
本数を低減することができる。
む光が光ファイバを介して超音波探触子に供給される
と、この光ファイバに接続された光導波路において分波
され、光の反射波長特性が互いに異なる複数のＦＢＧに
入射する。これらのＦＢＧは、印加される超音波の音圧
に基づいて入射光を変調する。これらのＦＢＧによって
反射された光は、光導波路において合波されて、光ファ
イバに供給される。従って、複数の変調された光が多重
化されるため、超音波探触子に接続される光ファイバの
本数を低減することができる。
【００４０】尚、本実施形態によれば、ＰＺＴやＰＶＤ
Ｆを材料とする圧電素子の替わりにＦＢＧを用いて２次
元センサアレイを作製し、光を用いて超音波の検出を行
うため、歩留まりの低下によるコストアップや、微細配
線による電気的インピーダンスの増大による感度低下を
招くことはなく、感度向上や広帯域特性化、インピーダ
ンスフリーの実現を期待できる。
Ｆを材料とする圧電素子の替わりにＦＢＧを用いて２次
元センサアレイを作製し、光を用いて超音波の検出を行
うため、歩留まりの低下によるコストアップや、微細配
線による電気的インピーダンスの増大による感度低下を
招くことはなく、感度向上や広帯域特性化、インピーダ
ンスフリーの実現を期待できる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２次元状に並べられた複数の超音波検出素子の入出力光
を伝送する光ファイバの本数を低減した超音波探触子や
超音波診断装置を提供することができる。
２次元状に並べられた複数の超音波検出素子の入出力光
を伝送する光ファイバの本数を低減した超音波探触子や
超音波診断装置を提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す超音波診断装置に含まれ
る超音波探触子の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、
この超音波探触子に用いられる超音波発生素子及び超音
波検出素子の配置例を示す図であり、（ｃ）は、別の配
置例を示す図である。
る超音波探触子の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、
この超音波探触子に用いられる超音波発生素子及び超音
波検出素子の配置例を示す図であり、（ｃ）は、別の配
置例を示す図である。
【図３】（ａ）は、図２に示す超音波探触子に含まれる
１次元受信アレイ部の構成を示す斜視図であり、（ｂ）
は、この１次元受信アレイ部の投影図である。
１次元受信アレイ部の構成を示す斜視図であり、（ｂ）
は、この１次元受信アレイ部の投影図である。
【図４】（ａ）〜（ｊ）は、図３に示す１次元受信アレ
イ部の製造プロセスを示す図である。
イ部の製造プロセスを示す図である。
【図５】図１に示す超音波診断装置に含まれる光送受信
部の構成例を示す図である。
部の構成例を示す図である。
【図６】（ａ）は、図５に示す光送受信部に含まれる光
検出器の検出特性を示す図であり、（ｂ）は、この光検
出器に対応するファイバブラックグレーティングの反射
波長特性を示す図である。
検出器の検出特性を示す図であり、（ｂ）は、この光検
出器に対応するファイバブラックグレーティングの反射
波長特性を示す図である。
【図７】図５に示す光送受信部に含まれる分波器の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図８】図１に示す超音波診断装置に含まれる光送受信
部の別の構成例を示す図である。
部の別の構成例を示す図である。
【図９】（ａ）は、図８に示す光送受信部に含まれる広
帯域光源のスペクトル特性を示す図であり、（ｂ）は、
対応する１次元受信アレイ部に含まれる複数のファイバ
ブラックグレーティングの反射波長特性を示す図であ
る。
帯域光源のスペクトル特性を示す図であり、（ｂ）は、
対応する１次元受信アレイ部に含まれる複数のファイバ
ブラックグレーティングの反射波長特性を示す図であ
る。
【図１０】図８に示す光送受信部に含まれる広帯域光源
の構成例を示す図である。
の構成例を示す図である。
１０ 超音波探触子 １１ １次元送信アレイ部 １２ １次元受信アレイ部 １４ 駆動信号発生回路 １５ 光送受信部 ３０（１）〜３０（Ｎ） 超音波発生素子 ４０（１）〜４０（Ｎ） 超音波検出素子 ５０（１）〜５０（Ｎ） 光導波路 ５１（１）〜５１（Ｎ） ファイバブラックグレーティ
ング ５２（１）〜５２（Ｎ−１） スリット ６０（１）〜６０（Ｎ） レーザ発振器 ６２ 合波器 ６４ サーキュレータ ６７ 分波器 ６９（１）〜６９（Ｎ） 光検出器 ８０ 広帯域光源
ング ５２（１）〜５２（Ｎ−１） スリット ６０（１）〜６０（Ｎ） レーザ発振器 ６２ 合波器 ６４ サーキュレータ ６７ 分波器 ６９（１）〜６９（Ｎ） 光検出器 ８０ 広帯域光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２ Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｆ Ｆターム(参考） 2G047 EA14 EA16 GD00 2H047 KA04 KB09 LA03 LA16 LA19 MA07 NA05 RA01 TA01 TA11 4C301 EE15 EE17 GA20 GB02 GB09 GB40 JA03 JB29 5D019 AA07 BB04 BB19 CC09 FF04 5J083 AA02 AB17 AC29 AC40 CA13 CA50
Claims (15)
- 【請求項１】 第１の端部から入射した光を複数の第２
の端部に分波して供給すると共に、前記複数の第２の端
部から戻って来る光を合波して前記第１の端部に供給す
る光導波路と、 前記光導波路の前記複数の第２の端部にそれぞれ形成さ
れ、印加される超音波の音圧に基づいて入射光を変調し
て反射する複数の超音波検出素子であって、光の反射波
長特性が互いに異なる前記複数の超音波検出素子と、を
具備する超音波探触子。 - 【請求項２】 複数の光導波路を具備し、前記複数の超
音波検出素子が２次元状に配列されていることを特徴と
する請求項１記載の超音波探触子。 - 【請求項３】 前記複数の超音波検出素子の各々が、フ
ァイバブラックグレーティングを含むことを特徴とする
請求項１又は２記載の超音波探触子。 - 【請求項４】 入力される駆動信号に基づいて超音波を
発生する複数の超音波発生素子をさらに具備する請求項
１〜３のいずれか１項記載の超音波探触子。 - 【請求項５】 第１の端部から入射した光を複数の第２
の端部に分波して供給すると共に、前記複数の第２の端
部から戻って来る光を合波して前記第１の端部に供給す
る光導波路と、前記光導波路の前記複数の第２の端部に
それぞれ形成され、印加される超音波の音圧に基づいて
入射光を変調して反射する複数の超音波検出素子であっ
て、光の反射波長特性が互いに異なる前記複数の超音波
検出素子とを含む超音波探触子と、 前記超音波探触子との間において、複数の波長成分を含
む光を光ファイバを介して送受信する光送受信手段と、
を具備する超音波診断装置。 - 【請求項６】 前記超音波探触子が複数の光導波路を具
備し、前記複数の超音波検出素子が２次元状に配列され
ており、前記複数の光導波路に対応した複数の光送受信
手段を具備する請求項５記載の超音波診断装置。 - 【請求項７】 前記複数の超音波検出素子の各々が、フ
ァイバブラックグレーティングを含むことを特徴とする
請求項５又は６記載の超音波診断装置。 - 【請求項８】 前記超音波探触子が、入力される駆動信
号に基づいて超音波を発生する複数の超音波発生素子を
さらに含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１
項記載の超音波診断装置。 - 【請求項９】 前記光送受信手段が、 互いに波長の異なる光を発生する複数の光源と、 前記複数の光源において発生した光を合波する合波手段
と、 複数の波長成分を含む光を所定の波長成分ごとに分波す
る分波手段と、 前記合波手段から出力された光を光ファイバに供給し、
前記光ファイバを介して供給された光を前記分波手段に
出力する切替手段と、 前記分波手段から出射された複数の光を検出する複数の
光検出手段と、を含むことを特徴とする請求項５〜８の
いずれか１項記載の超音波診断装置。 - 【請求項１０】 前記複数の光源が、発振波長が互いに
異なる複数のレーザ発振器をそれぞれ含むことを特徴と
する請求項９記載の超音波診断装置。 - 【請求項１１】 前記合波手段及び前記分波手段の内の
少なくとも一方が、アレイ導波路回折格子を含むことを
特徴とする請求項９又は１０記載の超音波診断装置。 - 【請求項１２】 前記光送受信手段が、 複数の波長成分を含むスペクトル特性を示す光を発生す
る光源と、 複数の波長成分を含む光を所定の波長成分ごとに分波す
る分波手段と、 前記光源において発生した光を光ファイバに供給し、前
記光ファイバを介して供給された光を前記分波手段に出
力する切替手段と、 前記分波手段から出射された複数の光を検出する複数の
光検出手段と、を含むことを特徴とする請求項５〜８の
いずれか１項記載の超音波診断装置。 - 【請求項１３】 前記光源が、ブロードバンド光源と、
ブロードバンドファイバ光源と、ＡＳＥ（Amplified Sp
ontaneous Emission）光源との内の１つを含むことを特
徴とする請求項１２記載の超音波診断装置。 - 【請求項１４】 前記分波手段が、アレイ導波路回折格
子を含むことを特徴とする請求項１２又は１３記載の超
音波診断装置。 - 【請求項１５】 前記切替手段が、サーキュレータを含
むことを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項記載
の超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001011363A JP2002209892A (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001011363A JP2002209892A (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002209892A true JP2002209892A (ja) | 2002-07-30 |
Family
ID=18878507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001011363A Withdrawn JP2002209892A (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002209892A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013015407A (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-24 | Fujitsu Ltd | 検査装置及び検査方法 |
| JP2015031595A (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | アンリツ株式会社 | 物理量測定システム及び物理量測定方法 |
| CN105980928A (zh) * | 2014-10-28 | 2016-09-28 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 使用超声波深度感测的rgb-d成像系统和方法 |
-
2001
- 2001-01-19 JP JP2001011363A patent/JP2002209892A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013015407A (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-24 | Fujitsu Ltd | 検査装置及び検査方法 |
| JP2015031595A (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | アンリツ株式会社 | 物理量測定システム及び物理量測定方法 |
| CN105980928A (zh) * | 2014-10-28 | 2016-09-28 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 使用超声波深度感测的rgb-d成像系统和方法 |
| JP2017514330A (ja) * | 2014-10-28 | 2017-06-01 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | Ｒｇｂ−ｄ画像化システム及び超音波深度検知を使用するｒｇｂ−ｄ画像化方法 |
| US9843788B2 (en) | 2014-10-28 | 2017-12-12 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | RGB-D imaging system and method using ultrasonic depth sensing |
| CN105980928B (zh) * | 2014-10-28 | 2020-01-17 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 使用超声波深度感测的rgb-d成像系统和方法 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080401 |