JP2014023022A - アレイ型超音波プローブおよびそれを用いた超音波検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】所定の周波数帯域の超音波を送信し、前記所定の周波数帯域のうち低域の反射波を受信する。
【解決手段】アレイ型超音波プローブが備えるアレイ型圧電センサ３０は、薄い高分子圧電膜４３の一方の面にシグナル電極４５ａが形成され、厚い高分子圧電膜４３の一方の面にシグナル電極４５ｃが形成され、高分子圧電膜４３の他方の面に、グランド電極４２が形成され、シグナル電極４５ａとシグナル電極４５ｃとは交互に配列している。超音波検査装置は、走査位置に対応する各高域用超音波振動子３１に励起信号を出力し、超音波を送信させる複数の信号生成部と、走査位置に対応する低域用超音波振動子３３の受信信号を信号処理する信号処理部と、当該信号処理部の出力信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】アレイ型超音波プローブが備えるアレイ型圧電センサ３０は、薄い高分子圧電膜４３の一方の面にシグナル電極４５ａが形成され、厚い高分子圧電膜４３の一方の面にシグナル電極４５ｃが形成され、高分子圧電膜４３の他方の面に、グランド電極４２が形成され、シグナル電極４５ａとシグナル電極４５ｃとは交互に配列している。超音波検査装置は、走査位置に対応する各高域用超音波振動子３１に励起信号を出力し、超音波を送信させる複数の信号生成部と、走査位置に対応する低域用超音波振動子３３の受信信号を信号処理する信号処理部と、当該信号処理部の出力信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部とを備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、超音波によって被検体を検査するアレイ型超音波プローブおよびそれを用いた超音波検査装置に関する。
超音波検査装置は、超音波プローブを用いて被検体との間で超音波を送受信して得られた反射信号に基づいて被検体内部の画像を生成するものである。これにより、超音波検査装置は、被検体を破壊すること無く、内部の傷や欠陥などの有無を検査することができる。
従来、超音波によって半導体や集積回路などの欠陥（剥離やボイド）の有無を調べるには、単一焦点型の超音波プローブを機械的に二次元で走査する方法が用いられていた。この検査方法は、単一焦点型の超音波プローブによって被検体の検査対象部位を焦点として超音波の送受信を行い、検査対象部位から反射された超音波をゲート処理して強度情報や時間情報を求めるものである。求められた超音波の強度情報や時間情報などを、超音波プローブの走査位置に応じた二次元空間にマッピングすることにより、検査画像情報を生成することができ、この検査画像情報を基に、被検体内部の欠陥の有無を調べることができる。
また近年では、アレイ型超音波プローブを用いた超音波検査手法も用いられている。アレイ型超音波プローブは、列状に配列された複数の超音波振動子を備え、その内の幾つか連接する複数の超音波振動子群で１つの超音波パルスビームを送受信するものである。これら複数の超音波振動子群を構成する各超音波振動子に与える送波信号（励振信号）、および、各超音波振動子で受信した受波信号（超音波の受信信号）に、所定の時間的ずれ（遅延パターン）を与え、いわゆるフェーズドアレイとして機能させることにより、超音波ビームを集束させて、焦点を持った超音波エコーを得ることができる。各超音波振動子の配列方向に直交する方向に曲率をつけることにより、配列方向に直交する方向についても超音波ビームを集束させて、焦点を持った超音波エコーを得ることができる。更に、超音波パルスビームを送信する複数の超音波振動子群を電子的に走査することにより、高速なスキャンが可能となる。
特許文献１には、発明の詳細な説明（明細書第２ページ左下欄３〜１４行目）に「本発明においては、無機圧電体の代わり高分子圧電体あるいは高分子圧電膜を用いるものであり、背面電極と高分子圧電膜と表面電極とからなる積層体が一つの軸線に対して湾曲しており、前記背面電極及び前記表面電極の少なくとも一方が、前記軸線方向に沿って軸線方向に実質的に直角な方向に微小間隔をもって分割されている高分子圧電膜を用いた走査型超音波トランスデューサを提供し、」と記載されている。ここで、超音波トランスデューサとは、アレイ型超音波プローブの超音波振動子のことをいう。
特許文献１には更に、発明の詳細な説明（明細書第４ページ左下欄１１〜２０行目）に、「本発明の高分子圧電膜を用いたトランスデューサによれば、走査方向に多数の振動子を配列し、各々の振動子を結線するに際して、表面電極あるいは背面電極のどちらか一方を、好ましくは背面電極を、通常のプリント基板の配線パターンの加工技術であるエッチングやルーリングなどを用いて、容易に所望形状かつ微細に多数に分割して形成し、これに予め圧電性を付与された高分子圧電膜を単に接着剤を用いて接着すればよいので、」と記載されている。アレイ型超音波プローブを構成する超音波振動子は、例えばこのようにして形成される。
図１１は、比較例に於けるアレイ型圧電センサの一部断面を示す図である。
アレイ型圧電センサ３０Ｂは、表面から順に、このアレイ型圧電センサ３０Ｂを物理的な衝撃などから保護する保護膜４０と、この保護膜４０を下層に接着する接着層４１と、共通のグランド電極４２と、フッ素系共重合体で構成されている高分子圧電膜４３と、高分子圧電膜４３に電圧を印加する複数のシグナル電極４５と、各シグナル電極４５を接着する接着層４４と、ベースフィルム４７と、このベースフィルム４７を接着する接着層４８と、架台４９とを備えている。シグナル電極４５は、図の横方向に配列しているシグナル電極４５−１〜４５−４である。
接着層４４の表面側には、均一な厚さの高分子圧電膜４３が形成され、更にその表面側にはグランド電極４２が形成されて、超音波振動子３４−１〜３４−４を構成している。これら複数の超音波振動子３４−１〜３４−４は、図の横方向に配列している。以下、超音波振動子３４−１〜３４−４を特に区別しないときには、単に超音波振動子３４と記載している場合がある。
アレイ型圧電センサ３０Ｂは、表面から順に、このアレイ型圧電センサ３０Ｂを物理的な衝撃などから保護する保護膜４０と、この保護膜４０を下層に接着する接着層４１と、共通のグランド電極４２と、フッ素系共重合体で構成されている高分子圧電膜４３と、高分子圧電膜４３に電圧を印加する複数のシグナル電極４５と、各シグナル電極４５を接着する接着層４４と、ベースフィルム４７と、このベースフィルム４７を接着する接着層４８と、架台４９とを備えている。シグナル電極４５は、図の横方向に配列しているシグナル電極４５−１〜４５−４である。
接着層４４の表面側には、均一な厚さの高分子圧電膜４３が形成され、更にその表面側にはグランド電極４２が形成されて、超音波振動子３４−１〜３４−４を構成している。これら複数の超音波振動子３４−１〜３４−４は、図の横方向に配列している。以下、超音波振動子３４−１〜３４−４を特に区別しないときには、単に超音波振動子３４と記載している場合がある。
アレイ型圧電センサ３０Ｂに於いて、高分子圧電膜４３は分割されていない。しかし、配列して構成されているシグナル電極４５−１〜４５−４とグランド電極４２に挟まれた高分子圧電膜４３ごとに、ひとつの超音波振動子３４として扱うことができる。連接する超音波振動子３４が送信する複数の超音波により、所定の走査位置を焦点とする超音波ビームを送信することができる。アレイ型圧電センサ３０Ｂは、超音波振動子３４毎にパルス駆動の時間差を設け、前記した超音波ビームの焦点距離や入射角などを変えることができる。
例えば、最初に超音波振動子３４−１〜３４−３で超音波ビームを形成し、被検体を走査する。次には、電子的にシフトした超音波振動子３４−２〜３４−４で超音波ビームを形成し、被検体を走査する。このように、超音波振動子３４のシフトを電子制御することにより、高速なスキャンが可能になる。
例えば、最初に超音波振動子３４−１〜３４−３で超音波ビームを形成し、被検体を走査する。次には、電子的にシフトした超音波振動子３４−２〜３４−４で超音波ビームを形成し、被検体を走査する。このように、超音波振動子３４のシフトを電子制御することにより、高速なスキャンが可能になる。
超音波ビームの焦点でのビームの径は、超音波の周波数が高いほど小さくできる。よって、超音波の周波数を高くすることにより、解像度の高い画像を得ることが可能である。その反面、超音波は、水中や被検体の中で高い周波数ほど減衰するため、受信側の周波数が低いと良い映像が得られる傾向があった。言い換えると、送信側の超音波の周波数と、受信側の周波数が同一であると、良い映像が得られない傾向があった。
特許文献１の超音波トランスデューサ（アレイ型超音波プローブ）や比較例のアレイ型圧電センサは、走査方向に多数の超音波振動子が配列されて構成されている。特許文献１の高分子圧電膜は、特許文献１の図３に示されているように、均一な厚さで形成されている。各超音波振動子は、高分子圧電膜の厚さによって送受信する超音波の周波数帯域が決定されるので、特許文献１の超音波トランスデューサ（アレイ型超音波プローブ）に於いて、送信可能な超音波の周波数帯域と、受信可能な超音波の周波数帯域とは共通している。よって、特許文献１の超音波トランスデューサ（アレイ型超音波プローブ）や比較例のアレイ型圧電センサが送信した超音波の反射波は周波数が減衰し、よって良好な信号対雑音比の超音波画像を得られない虞があった。
高域の超音波を送信し、減衰した低域の超音波を受信したい場合には、高域の超音波を送信するアレイ型超音波プローブと、低域の超音波を受信するアレイ型超音波プローブとを横に配置する必要があった。これにより、超音波プローブ全体の設置寸法が大きくなる虞があった。更に、２つのアレイ型超音波プローブを横に配置した場合には、超音波の被検体への入射角度が大きくなり、被検体の表面で反射されて内部に超音波を入射できない虞があった。これは、音速が速い材料で構成されている被検体では、超音波の屈折率が高いために特に顕著となる。
そこで、本発明は、所定の周波数帯域の超音波を送信し、前記所定の周波数帯域のうち低域の反射波を受信可能なアレイ型超音波プローブおよびそれを用いた超音波検査装置を提供することを課題とする。
前記した課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明では、第１圧電膜の一方の面に第１電極が形成され、前記第１圧電膜よりも厚い第２圧電膜の一方の面に第２電極が形成され、前記第１圧電膜および前記第２圧電膜の他方の面に、対向電極が形成され、前記第１電極と前記第２電極とは交互に配列している、ことを特徴とするアレイ型超音波プローブとした。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
本発明によれば、所定の周波数帯域の超音波を送信し、前記所定の周波数帯域のうち低域の反射波を受信可能なアレイ型超音波プローブおよびそれを用いた超音波検査装置を提供することが可能となる。
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態のアレイ型超音波プローブおよび超音波検査装置の構成）
図１は、第１の実施形態に於けるアレイ型圧電センサの一部断面を示す図である。
アレイ型圧電センサ３０は、表面側（図の上側）から順に、このアレイ型圧電センサ３０を物理的な衝撃から保護する保護膜４０と、この保護膜４０を下層に接着する接着層４１と、共通のグランド電極４２（対向電極）と、フッ素系共重合体で構成されている高分子圧電膜４３（第１圧電膜、第２圧電膜）と、高分子圧電膜４３に電圧を印加する複数のシグナル電極４５（第１電極、第２電極）と、各シグナル電極４５を絶縁する絶縁層４６と、ベースフィルム４７と、このベースフィルム４７を接着する接着層４８と、架台４９とを備えている。シグナル電極４５の下部には、絶縁層４６が交互に配列して形成されている。
アレイ型圧電センサ３０は、表面側（図の上側）から順に、このアレイ型圧電センサ３０を物理的な衝撃から保護する保護膜４０と、この保護膜４０を下層に接着する接着層４１と、共通のグランド電極４２（対向電極）と、フッ素系共重合体で構成されている高分子圧電膜４３（第１圧電膜、第２圧電膜）と、高分子圧電膜４３に電圧を印加する複数のシグナル電極４５（第１電極、第２電極）と、各シグナル電極４５を絶縁する絶縁層４６と、ベースフィルム４７と、このベースフィルム４７を接着する接着層４８と、架台４９とを備えている。シグナル電極４５の下部には、絶縁層４６が交互に配列して形成されている。
絶縁層４６の上に形成されたシグナル電極４５は、シグナル電極４５ａ−１〜４５ａ−３（第１電極）と記載している場合と、単にシグナル電極４５ａと記載している場合がある。
ベースフィルム４７上に絶縁層４６を介さずに構成されたシグナル電極４５は、シグナル電極４５ｃ−１〜４５ｃ−４（第２電極）と記載している場合と、単にシグナル電極４５ｃと記載している場合がある。
ベースフィルム４７上に絶縁層４６を介さずに構成されたシグナル電極４５は、シグナル電極４５ｃ−１〜４５ｃ−４（第２電極）と記載している場合と、単にシグナル電極４５ｃと記載している場合がある。
シグナル電極４５ａ（第１電極）の上部には、薄い高分子圧電膜４３（第１圧電膜）が形成され、更にその表面側にはグランド電極４２（対向電極）が形成されて、高域用超音波振動子３１−１〜３１−３（第１超音波振動子）を構成している。以下、高域用超音波振動子３１−１〜３１−３を特に区別しないときには、単に高域用超音波振動子３１と記載している場合がある。
すなわち、薄い高分子圧電膜４３（第１圧電膜）の一方の面にシグナル電極４５ａ（第１電極）が形成され、他方の面にグランド電極４２（対向電極）が形成されている。言い換えると、高域用超音波振動子３１は、シグナル電極４５ａ（第１電極）と薄い高分子圧電膜４３（第１圧電膜）とグランド電極４２（対向電極）を備えている。
高域用超音波振動子３１は、シグナル電極４５ａに励起信号が入力されたとき、薄い高分子圧電膜４３の圧電効果により、高域の超音波を発生するものである。更に高域用超音波振動子３１は、シグナル電極４５ａに、受信した高域の超音波に応じた電圧を発生させる。
すなわち、薄い高分子圧電膜４３（第１圧電膜）の一方の面にシグナル電極４５ａ（第１電極）が形成され、他方の面にグランド電極４２（対向電極）が形成されている。言い換えると、高域用超音波振動子３１は、シグナル電極４５ａ（第１電極）と薄い高分子圧電膜４３（第１圧電膜）とグランド電極４２（対向電極）を備えている。
高域用超音波振動子３１は、シグナル電極４５ａに励起信号が入力されたとき、薄い高分子圧電膜４３の圧電効果により、高域の超音波を発生するものである。更に高域用超音波振動子３１は、シグナル電極４５ａに、受信した高域の超音波に応じた電圧を発生させる。
シグナル電極４５ｃ（第２電極）の上部には、シグナル電極４５ａ（第１電極）の上部の高分子圧電膜４３よりも厚い高分子圧電膜４３が形成され、更にその表面側にはグランド電極４２（対向電極）が形成されて、低域用超音波振動子３３−１〜３３−４（第２超音波振動子）を構成している。以下、低域用超音波振動子３３−１〜３３−４を特に区別しないときには、単に低域用超音波振動子３３と記載している場合がある。
すなわち、厚い高分子圧電膜４３の一方の面にシグナル電極４５ｃ（第２電極）が形成され、他方の面にグランド電極４２（対向電極）が形成されている。言い換えると、低域用超音波振動子３３は、シグナル電極４５ｃ（第２電極）と厚い高分子圧電膜４３（第２圧電膜）とグランド電極４２（対向電極）を備えている。
低域用超音波振動子３３は、シグナル電極４５ｃに励起信号が入力されたとき、厚い高分子圧電膜４３の圧電効果により、低域の超音波を発生するものである。更に低域用超音波振動子３３は、シグナル電極４５ｃに、受信した低域の超音波に応じた電圧を発生させる。
すなわち、厚い高分子圧電膜４３の一方の面にシグナル電極４５ｃ（第２電極）が形成され、他方の面にグランド電極４２（対向電極）が形成されている。言い換えると、低域用超音波振動子３３は、シグナル電極４５ｃ（第２電極）と厚い高分子圧電膜４３（第２圧電膜）とグランド電極４２（対向電極）を備えている。
低域用超音波振動子３３は、シグナル電極４５ｃに励起信号が入力されたとき、厚い高分子圧電膜４３の圧電効果により、低域の超音波を発生するものである。更に低域用超音波振動子３３は、シグナル電極４５ｃに、受信した低域の超音波に応じた電圧を発生させる。
シグナル電極４５ａ（第１電極）とシグナル電極４５ｃ（第２電極）とは、交互に配列している、すなわち、高域用超音波振動子３１（第１超音波振動子）と低域用超音波振動子３３（第２超音波振動子）とは、交互に配列している。
図２は、第１の実施形態に於ける超音波検査装置を示す概略の構成図である。
第１の実施形態の超音波検査装置１０は、アレイ型超音波プローブ２０によって、適切に反射波を受信するものである。
超音波検査装置１０は、超音波の送受信を行うアレイ型超音波プローブ２０と、当該超音波検査装置１０を統括制御して超音波映像を表示する映像表示装置５０と、アレイ型超音波プローブ２０との間で電気信号を入出力する送受信装置６０と、アレイ型超音波プローブ２０を機械的に走査するＸ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２と、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置を検知するエンコーダ２１と、Ｘ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２を制御するメカ制御装置７０とを備えている。アレイ型超音波プローブ２０は、Ｘ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２に支えられて、水槽１００に満たされた水１１０に浸漬され、アレイ型圧電センサ３０が被検体１２０に対向するように配置される。
第１の実施形態の超音波検査装置１０は、アレイ型超音波プローブ２０によって、適切に反射波を受信するものである。
超音波検査装置１０は、超音波の送受信を行うアレイ型超音波プローブ２０と、当該超音波検査装置１０を統括制御して超音波映像を表示する映像表示装置５０と、アレイ型超音波プローブ２０との間で電気信号を入出力する送受信装置６０と、アレイ型超音波プローブ２０を機械的に走査するＸ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２と、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置を検知するエンコーダ２１と、Ｘ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２を制御するメカ制御装置７０とを備えている。アレイ型超音波プローブ２０は、Ｘ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２に支えられて、水槽１００に満たされた水１１０に浸漬され、アレイ型圧電センサ３０が被検体１２０に対向するように配置される。
アレイ型超音波プローブ２０は、電気信号と超音波とを相互に変換するアレイ型圧電センサ３０を備えている。アレイ型圧電センサ３０は、交互に配列している高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とを備えている。
映像表示装置５０は、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置を制御する走査制御部５１と、超音波の送受信タイミングを制御するタイミング制御部５３と、超音波画像を生成する画像生成部５４とを備えている。
送受信装置６０は、低域用超音波振動子３３の励起信号を生成する信号生成部６１−１，６１−２と、アレイ型超音波プローブ２０が受信した反射波の受信信号を増幅するアンプ６４−１，６４−２と、当該受信信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６５−１，６５−２と、当該受信信号を信号処理する信号処理部６６とを備えている。
信号生成部６１−１，６１−２，…は、アレイ型超音波プローブ２０が備えている各高域用超音波振動子３１（第１超音波振動子）に、それぞれ並列に接続されている。以下、信号生成部６１−１，６１−２，…を特に区別しないときには、単に信号生成部６１と記載している場合がある。
アンプ６４−１，６４−２，…は、アレイ型超音波プローブ２０が備えている各低域用超音波振動子３３（第２超音波振動子）に、それぞれ並列に接続されている。以下、アンプ６４−１，６４−２，…を特に区別しないときには、単にアンプ６４と記載している場合がある。
Ａ／Ｄ変換器６５−１，６５−２，…は、アンプ６４−１，６４−２，…の出力側に、それぞれ接続されている。以下、Ａ／Ｄ変換器６５−１，６５−２，…を特に区別しないときには、単にＡ／Ｄ変換器６５と記載している場合がある。
映像表示装置５０は、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置を制御する走査制御部５１と、超音波の送受信タイミングを制御するタイミング制御部５３と、超音波画像を生成する画像生成部５４とを備えている。
送受信装置６０は、低域用超音波振動子３３の励起信号を生成する信号生成部６１−１，６１−２と、アレイ型超音波プローブ２０が受信した反射波の受信信号を増幅するアンプ６４−１，６４−２と、当該受信信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６５−１，６５−２と、当該受信信号を信号処理する信号処理部６６とを備えている。
信号生成部６１−１，６１−２，…は、アレイ型超音波プローブ２０が備えている各高域用超音波振動子３１（第１超音波振動子）に、それぞれ並列に接続されている。以下、信号生成部６１−１，６１−２，…を特に区別しないときには、単に信号生成部６１と記載している場合がある。
アンプ６４−１，６４−２，…は、アレイ型超音波プローブ２０が備えている各低域用超音波振動子３３（第２超音波振動子）に、それぞれ並列に接続されている。以下、アンプ６４−１，６４−２，…を特に区別しないときには、単にアンプ６４と記載している場合がある。
Ａ／Ｄ変換器６５−１，６５−２，…は、アンプ６４−１，６４−２，…の出力側に、それぞれ接続されている。以下、Ａ／Ｄ変換器６５−１，６５−２，…を特に区別しないときには、単にＡ／Ｄ変換器６５と記載している場合がある。
走査制御部５１は、メカ制御装置７０（スキャナ）と入出力可能に接続されている。走査制御部５１は、メカ制御装置７０とＸ軸スキャナ７１とＹ軸スキャナ７２（スキャナ）によってアレイ型超音波プローブ２０の走査位置を制御すると共に、メカ制御装置７０からアレイ型超音波プローブ２０の走査位置情報を受信する。
メカ制御装置７０の出力側は、Ｘ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２に接続されている。メカ制御装置７０には、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置を検知するエンコーダ２１の出力側が接続されている。メカ制御装置７０（スキャナ）は、エンコーダ２１の出力信号に基づいて、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置を検知して、Ｘ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２によって、指示された走査位置になるように制御する。メカ制御装置７０は、走査制御部５１からアレイ型超音波プローブ２０の制御指示を受けると共に、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置情報を応答する。
タイミング制御部５３は、走査制御部５１から取得したアレイ型超音波プローブ２０の走査位置情報に基づいて、送受信装置６０に超音波の送受信タイミング信号（情報）を出力するものである。これにより、超音波ビームは、所定の走査位置を焦点として収束する。
メカ制御装置７０の出力側は、Ｘ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２に接続されている。メカ制御装置７０には、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置を検知するエンコーダ２１の出力側が接続されている。メカ制御装置７０（スキャナ）は、エンコーダ２１の出力信号に基づいて、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置を検知して、Ｘ軸スキャナ７１およびＹ軸スキャナ７２によって、指示された走査位置になるように制御する。メカ制御装置７０は、走査制御部５１からアレイ型超音波プローブ２０の制御指示を受けると共に、アレイ型超音波プローブ２０の走査位置情報を応答する。
タイミング制御部５３は、走査制御部５１から取得したアレイ型超音波プローブ２０の走査位置情報に基づいて、送受信装置６０に超音波の送受信タイミング信号（情報）を出力するものである。これにより、超音波ビームは、所定の走査位置を焦点として収束する。
各信号生成部６１−１，６１−２，…は、各高域用超音波振動子３１（第１超音波振動子）に、所定の励起信号（インパルス信号）を出力するものである。これにより、高域用超音波振動子３１は、所定タイミングで高域の周波数の超音波を送信することができる。
アレイ型圧電センサ３０（図１）は、高域用超音波振動子３１（第１超音波振動子）と低域用超音波振動子３３（第２超音波振動子）とが配列されているものである。アレイ型圧電センサ３０は、シグナル電極４５（図１）に励起信号が入力されることにより、高分子圧電膜４３（図１）の圧電効果により、超音波を送信する。更にアレイ型圧電センサ３０は、当該高分子圧電膜４３（図１）が受信した反射波を、前記両電極間に発生する電圧に変換して受信信号とする。アンプ６４−１，６４−２，…は、当該受信信号を増幅して出力するものである。Ａ／Ｄ変換器６５−１，６５−２，…は、増幅された当該受信信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換するものである。
信号処理部６６は、各受信信号を信号処理するものである。信号処理部６６は、走査位置からの距離に応じて、各反射波の受信信号を遅延させ、１画素を構成するために使われる全ての受信信号のタイミングを一致させる。更に、信号処理部６６は、タイミング制御部５３が出力するゲートパルスＶｇａｔｅによって、前記受信信号の所定期間のみを切り出す。信号処理部６６は、所定期間の受信信号の振幅情報、または、所定期間の受信信号の時間情報を、画像生成部５４に出力する。
画像生成部５４は、信号処理部６６の出力信号に基づいて、所定周波数に於ける超音波画像を生成するものである。
画像生成部５４は、信号処理部６６の出力信号に基づいて、所定周波数に於ける超音波画像を生成するものである。
（第１の実施形態のアレイ型超音波プローブおよび超音波検査装置の動作）
図２を参照しつつ、超音波検査装置１０の一連の動作について説明する。
走査制御部５１は、アレイ型超音波プローブ２０を＋Ｘ方向にスキャンし、被検体１２０の超音波画像を取得するよう制御する。走査制御部５１は、アレイ型超音波プローブ２０がＸ方向の端に位置していることを検知したならば、スキャンを終了する。
図２を参照しつつ、超音波検査装置１０の一連の動作について説明する。
走査制御部５１は、アレイ型超音波プローブ２０を＋Ｘ方向にスキャンし、被検体１２０の超音波画像を取得するよう制御する。走査制御部５１は、アレイ型超音波プローブ２０がＸ方向の端に位置していることを検知したならば、スキャンを終了する。
映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、所定のＹ方向の走査位置に対応した複数の信号生成部６１に、それぞれ所定タイミングで励起信号を生成するように指示する。送受信装置６０は、信号生成部６１が生成した各励起信号を、アレイ型超音波プローブ２０に送信する。アレイ型超音波プローブ２０は、各励起信号によってアレイ型圧電センサ３０から、超音波ビームを送信して、所定の焦点に集中させる。
アレイ型超音波プローブ２０は、連接した複数の低域用超音波振動子３３によって反射波を受信し、受信信号を出力する。送受信装置６０は、アンプ６４によって受信信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器６５によって受信信号をデジタル信号に変換し、信号処理部６６によって当該受信信号の焦点からの距離を打ち消すよう遅延処理したのち、ゲートパルスＶｇａｔｅによって信号処理（ゲート処理）して、当該相殺位置に於ける画素情報として、映像表示装置５０に出力する。
映像表示装置５０は、メカ制御装置７０から取得した走査位置の情報と、タイミング制御部５３から取得したＹ方向の走査位置の情報と、送受信装置６０の信号処理部６６が出力した当該走査位置に於ける画素の情報とに基づいて、被検体１２０の内部構造を画像化して表示する。被検体１２０の内部を示す超音波画像は、受信信号の振幅情報によるものでも、受信信号が所定振幅以上になる時間の情報によるものでもよい。
アレイ型超音波プローブ２０は、連接した複数の低域用超音波振動子３３によって反射波を受信し、受信信号を出力する。送受信装置６０は、アンプ６４によって受信信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器６５によって受信信号をデジタル信号に変換し、信号処理部６６によって当該受信信号の焦点からの距離を打ち消すよう遅延処理したのち、ゲートパルスＶｇａｔｅによって信号処理（ゲート処理）して、当該相殺位置に於ける画素情報として、映像表示装置５０に出力する。
映像表示装置５０は、メカ制御装置７０から取得した走査位置の情報と、タイミング制御部５３から取得したＹ方向の走査位置の情報と、送受信装置６０の信号処理部６６が出力した当該走査位置に於ける画素の情報とに基づいて、被検体１２０の内部構造を画像化して表示する。被検体１２０の内部を示す超音波画像は、受信信号の振幅情報によるものでも、受信信号が所定振幅以上になる時間の情報によるものでもよい。
図３は、第１の実施形態に於ける超音波検査装置の走査方法を示す図である。
ここでは、超音波検査装置１０の一部として、Ｘ軸スキャナ７１と、Ｙ軸スキャナ７２と、アレイ型超音波プローブ２０のみが示されている。
Ｘ軸スキャナ７１は、Ｙ軸スキャナ７２を±Ｘ方向に移動させるものである。Ｙ軸スキャナ７２は、被検体１２０の被検体１２０のＹ方向の大きさが、アレイ型超音波プローブ２０のスキャン幅よりも広い場合に、アレイ型超音波プローブ２０を±Ｙ方向に移動させるものである。なお、Ｙ軸スキャナ７２は、被検体１２０の被検体１２０のＹ方向の大きさが、アレイ型超音波プローブ２０のスキャン幅よりも狭い場合には、Ｙ方向のスキャンを行わない。
アレイ型超音波プローブ２０は、ほぼ直方体であり、先端部にアレイ型圧電センサ３０（図１）を備えている。アレイ型超音波プローブ２０は、水槽１００に満たされた水１１０に浸漬されて、被検体１２０の上部Ｚ方向に所定の距離を於いてアレイ型圧電センサ３０（図１、図２）が対向するように配置されている。アレイ型圧電センサ３０の高域用超音波振動子３１（第１超音波振動子）と低域用超音波振動子３３（第２超音波振動子）とは、図のＹ方向に配列している。
ここでは、超音波検査装置１０の一部として、Ｘ軸スキャナ７１と、Ｙ軸スキャナ７２と、アレイ型超音波プローブ２０のみが示されている。
Ｘ軸スキャナ７１は、Ｙ軸スキャナ７２を±Ｘ方向に移動させるものである。Ｙ軸スキャナ７２は、被検体１２０の被検体１２０のＹ方向の大きさが、アレイ型超音波プローブ２０のスキャン幅よりも広い場合に、アレイ型超音波プローブ２０を±Ｙ方向に移動させるものである。なお、Ｙ軸スキャナ７２は、被検体１２０の被検体１２０のＹ方向の大きさが、アレイ型超音波プローブ２０のスキャン幅よりも狭い場合には、Ｙ方向のスキャンを行わない。
アレイ型超音波プローブ２０は、ほぼ直方体であり、先端部にアレイ型圧電センサ３０（図１）を備えている。アレイ型超音波プローブ２０は、水槽１００に満たされた水１１０に浸漬されて、被検体１２０の上部Ｚ方向に所定の距離を於いてアレイ型圧電センサ３０（図１、図２）が対向するように配置されている。アレイ型圧電センサ３０の高域用超音波振動子３１（第１超音波振動子）と低域用超音波振動子３３（第２超音波振動子）とは、図のＹ方向に配列している。
図４は、第１の実施形態に於けるアレイ型超音波プローブの三面図である。
アレイ型超音波プローブ２０は、上部筐体２３と下部筐体２４と、この下部筐体２４の下側に配置されたアレイ型圧電センサ３０とを備えている。上部筐体２３と下部筐体２４とは防水機能を備え、アレイ型圧電センサ３０や、それに接続されている信号線などが水１１０（図１）に浸らないように保護している。上部筐体２３には、支持部２２が片側に形成されている。アレイ型超音波プローブ２０は、この支持部２２によってＹ軸スキャナ７２（図１、図３）に固定される。
アレイ型超音波プローブ２０は、上部筐体２３と下部筐体２４と、この下部筐体２４の下側に配置されたアレイ型圧電センサ３０とを備えている。上部筐体２３と下部筐体２４とは防水機能を備え、アレイ型圧電センサ３０や、それに接続されている信号線などが水１１０（図１）に浸らないように保護している。上部筐体２３には、支持部２２が片側に形成されている。アレイ型超音波プローブ２０は、この支持部２２によってＹ軸スキャナ７２（図１、図３）に固定される。
図５（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に於けるアレイ型圧電センサの動作を示す図である。
図５（ａ）は、最初の走査位置１２１−１に於けるアレイ型圧電センサ３０の動作を示す図である。以下、走査位置１２１−１，…を特に区別しないときには、単に走査位置１２１と記載している場合がある。
被検体１２０は、表面１２０ｓが形成され、その内部に測定境界面１２０ｆが形成されている。測定境界面１２０ｆは、例えば被検体１２０が集積回路の場合には、回路面やボンディング面などである。アレイ型圧電センサ３０と被検体１２０との間には、水１１０が満たされている。
高域用超音波振動子３１−１〜３１−３は、走査位置１２１−１が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。高域用超音波振動子３１−１が最も早く超音波を送信し、以降順番に、高域用超音波振動子３１−２が超音波を送信し、その後に高域用超音波振動子３１−３が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１−１に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１−１かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−５〜３３−７に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０（図２）は、走査位置１２１−１に応じた位置である低域用超音波振動子３３−５〜３３−７の受信信号を、焦点からの距離の差を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１−１に於ける画素を算出する。ここで、送受信装置６０の信号処理部６６（図２）は、例えば、低域用超音波振動子３３−５の受信信号に大きな遅延を加え、低域用超音波振動子３３−６の受信信号に中程度遅延を加え、低域用超音波振動子３３−７の受信信号に小さな遅延を加え、各受信信号の焦点に於ける信号タイミングが一致するように遅延処理して、各受信信号を加算し、更にゲートパルスＶｇａｔｅによって所定期間の受信信号のみを取り出し、この所定期間の受信信号の振幅情報や時刻情報などを出力する。送受信装置６０は、走査位置に応じて電子的に選択した低域用超音波振動子３３で反射波を受信しているので、短時間でスキャンすることができる。
このように、アレイ型圧電センサ３０が超音波を送信する超音波振動子と、超音波を受信する超音波振動子とは、必ずしも同じでなくてもよい。
図５（ａ）は、最初の走査位置１２１−１に於けるアレイ型圧電センサ３０の動作を示す図である。以下、走査位置１２１−１，…を特に区別しないときには、単に走査位置１２１と記載している場合がある。
被検体１２０は、表面１２０ｓが形成され、その内部に測定境界面１２０ｆが形成されている。測定境界面１２０ｆは、例えば被検体１２０が集積回路の場合には、回路面やボンディング面などである。アレイ型圧電センサ３０と被検体１２０との間には、水１１０が満たされている。
高域用超音波振動子３１−１〜３１−３は、走査位置１２１−１が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。高域用超音波振動子３１−１が最も早く超音波を送信し、以降順番に、高域用超音波振動子３１−２が超音波を送信し、その後に高域用超音波振動子３１−３が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１−１に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１−１かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−５〜３３−７に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０（図２）は、走査位置１２１−１に応じた位置である低域用超音波振動子３３−５〜３３−７の受信信号を、焦点からの距離の差を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１−１に於ける画素を算出する。ここで、送受信装置６０の信号処理部６６（図２）は、例えば、低域用超音波振動子３３−５の受信信号に大きな遅延を加え、低域用超音波振動子３３−６の受信信号に中程度遅延を加え、低域用超音波振動子３３−７の受信信号に小さな遅延を加え、各受信信号の焦点に於ける信号タイミングが一致するように遅延処理して、各受信信号を加算し、更にゲートパルスＶｇａｔｅによって所定期間の受信信号のみを取り出し、この所定期間の受信信号の振幅情報や時刻情報などを出力する。送受信装置６０は、走査位置に応じて電子的に選択した低域用超音波振動子３３で反射波を受信しているので、短時間でスキャンすることができる。
このように、アレイ型圧電センサ３０が超音波を送信する超音波振動子と、超音波を受信する超音波振動子とは、必ずしも同じでなくてもよい。
高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とは、規則的に配列されている。相互の位置関係が明確なので、超音波検査装置１０は、超音波ビームの焦点である走査位置１２１−１を正確に決定することができる。
また、高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とは、同じアレイ型圧電センサ３０の中に配列して構成されている。これにより、超音波検査装置１０は、超音波ビームの入射角度を斜角にして、表面１２０ｓによって全てが反射されることなく、測定境界面１２０ｆに入射させることができる。超音波ビームの斜角入射は、測定境界面１２０ｆに垂直なキズを検出する場合に有効な手段である。
また、高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とは、同じアレイ型圧電センサ３０の中に配列して構成されている。これにより、超音波検査装置１０は、超音波ビームの入射角度を斜角にして、表面１２０ｓによって全てが反射されることなく、測定境界面１２０ｆに入射させることができる。超音波ビームの斜角入射は、測定境界面１２０ｆに垂直なキズを検出する場合に有効な手段である。
図５（ｂ）は、２番目の走査位置１２１−２に於けるアレイ型圧電センサ３０の動作を示す図である。
高域用超音波振動子３１−２〜３１−４は、走査位置１２１−２が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。このように、当該走査位置１２１−２に対応して高域用超音波振動子３１を電子的にシフトしている。高域用超音波振動子３１−２が最も早く超音波を送信し、以降順番に、高域用超音波振動子３１−３が超音波を送信し、その後に高域用超音波振動子３１−４が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１−２に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１−２かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−６〜３３−８に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０（図２）は、走査位置１２１−２に応じた位置である低域用超音波振動子３３−６〜３３−８の受信信号を、焦点からの距離の差を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１−２に於ける画素を算出する。
高域用超音波振動子３１−２〜３１−４は、走査位置１２１−２が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。このように、当該走査位置１２１−２に対応して高域用超音波振動子３１を電子的にシフトしている。高域用超音波振動子３１−２が最も早く超音波を送信し、以降順番に、高域用超音波振動子３１−３が超音波を送信し、その後に高域用超音波振動子３１−４が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１−２に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１−２かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−６〜３３−８に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０（図２）は、走査位置１２１−２に応じた位置である低域用超音波振動子３３−６〜３３−８の受信信号を、焦点からの距離の差を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１−２に於ける画素を算出する。
図５（ｃ）は、３番目の走査位置１２１−３に於けるアレイ型圧電センサ３０の動作を示す図である。
高域用超音波振動子３１−３〜３１−５は、走査位置１２１−３が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。このように、当該走査位置１２１−３に対応して高域用超音波振動子３１を電子的にシフトしている。高域用超音波振動子３１−３が最も早く超音波を送信し、以降順番に、高域用超音波振動子３１−４が超音波を送信し、その後に高域用超音波振動子３１−５が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１−３に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−７〜３３−９に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０（図２）は、走査位置１２１−３に応じた位置である低域用超音波振動子３３−７〜３３−９の受信信号を、焦点からの距離の差を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１−３に於ける画素を算出する。
高域用超音波振動子３１−３〜３１−５は、走査位置１２１−３が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。このように、当該走査位置１２１−３に対応して高域用超音波振動子３１を電子的にシフトしている。高域用超音波振動子３１−３が最も早く超音波を送信し、以降順番に、高域用超音波振動子３１−４が超音波を送信し、その後に高域用超音波振動子３１−５が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１−３に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−７〜３３−９に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０（図２）は、走査位置１２１−３に応じた位置である低域用超音波振動子３３−７〜３３−９の受信信号を、焦点からの距離の差を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１−３に於ける画素を算出する。
送受信装置６０は、走査位置１２１−１〜１２１−３に応じて電子的に選択した高域用超音波振動子３１で超音波を送信し、その反射波を、電子的に選択した低域用超音波振動子３３で受信しているので、短時間でスキャンすることができる。
更に、高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とを配列させて形成しているので、２つのアレイ型圧電センサ３０を横に配置するよりも設置寸法を小さくできると共に、送信用の高域用超音波振動子３１に対して正確な相対位置にある受信用の低域用超音波振動子３３を選択できるので、好適に反射波を受信することができる。
更に、高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とを配列させて形成しているので、２つのアレイ型圧電センサ３０を横に配置するよりも設置寸法を小さくできると共に、送信用の高域用超音波振動子３１に対して正確な相対位置にある受信用の低域用超音波振動子３３を選択できるので、好適に反射波を受信することができる。
《オペレータによる超音波検査装置１０の操作手順》
図２を適宜参照して、オペレータによる超音波検査装置１０の操作手順を説明する。
被検体１２０の超音波検査を行うにあたり、オペレータは、被検体１２０を水槽１００の底部に設置する。オペレータは、被検体１２０の目的とする測定境界面１２０ｆを超音波検査装置１０に設定し、図６に示す画像化処理を開始する。オペレータは、画像化処理によって得られた超音波画像に基づき、被検体１２０の内部の欠陥などを評価する。
図２を適宜参照して、オペレータによる超音波検査装置１０の操作手順を説明する。
被検体１２０の超音波検査を行うにあたり、オペレータは、被検体１２０を水槽１００の底部に設置する。オペレータは、被検体１２０の目的とする測定境界面１２０ｆを超音波検査装置１０に設定し、図６に示す画像化処理を開始する。オペレータは、画像化処理によって得られた超音波画像に基づき、被検体１２０の内部の欠陥などを評価する。
《画像化処理》
図６は、第１の実施形態に於ける画像化処理を示すフローチャートである。図６の画像化処理は、被検体１２０のＹ方向の大きさが、アレイ型超音波プローブ２０のスキャン幅よりも狭い場合である。
画像化処理を開始すると、ステップＳ１０に於いて、映像表示装置５０の走査制御部５１は、＋Ｘ方向にアレイ型超音波プローブ２０の走査を開始する。
ステップＳ１１に於いて、映像表示装置５０の走査制御部５１は、Ｘ方向の走査位置を判断する。走査制御部５１は、Ｘ方向位置が所定位置に達する前ならば、ステップＳ１１の判断を繰り返し、Ｘ方向位置が所定の画素位置ならば、ステップＳ１２の処理を行い、Ｘ方向位置がＸ方向の終端ならば、ステップＳ１８の処理を行う。
画像化処理を開始すると、ステップＳ１０に於いて、映像表示装置５０の走査制御部５１は、＋Ｘ方向にアレイ型超音波プローブ２０の走査を開始する。
ステップＳ１１に於いて、映像表示装置５０の走査制御部５１は、Ｘ方向の走査位置を判断する。走査制御部５１は、Ｘ方向位置が所定位置に達する前ならば、ステップＳ１１の判断を繰り返し、Ｘ方向位置が所定の画素位置ならば、ステップＳ１２の処理を行い、Ｘ方向位置がＸ方向の終端ならば、ステップＳ１８の処理を行う。
ステップＳ１２〜Ｓ１７に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、全Ｙ方向の走査範囲（ライン）について処理を繰り返す。ここでＹ方向とは、アレイ型圧電センサ３０の高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とが配列している方向である。
ステップＳ１３に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する高域用超音波振動子３１から超音波を送信する。すなわち、タイミング制御部５３は、信号生成部６１に対して、励起信号を高域用超音波振動子３１に出力させるように制御する。これにより、高域用超音波振動子３１は、超音波を送信する。
ステップＳ１４に於いて、送受信装置６０は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する低域用超音波振動子３３で超音波を受信し、受信信号を出力する。受信信号は、送受信装置６０の各アンプ６４によって増幅され、各Ａ／Ｄ変換器６５によってデジタル信号に変換されて、信号処理部６６に入力される。
ステップＳ１５に於いて、送受信装置６０の信号処理部６６は、タイミング制御部５３のゲートパルスに基づいて、受信信号を信号処理する。
ステップＳ１６に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、当該走査位置の画素を算出する。
ステップＳ１３に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する高域用超音波振動子３１から超音波を送信する。すなわち、タイミング制御部５３は、信号生成部６１に対して、励起信号を高域用超音波振動子３１に出力させるように制御する。これにより、高域用超音波振動子３１は、超音波を送信する。
ステップＳ１４に於いて、送受信装置６０は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する低域用超音波振動子３３で超音波を受信し、受信信号を出力する。受信信号は、送受信装置６０の各アンプ６４によって増幅され、各Ａ／Ｄ変換器６５によってデジタル信号に変換されて、信号処理部６６に入力される。
ステップＳ１５に於いて、送受信装置６０の信号処理部６６は、タイミング制御部５３のゲートパルスに基づいて、受信信号を信号処理する。
ステップＳ１６に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、当該走査位置の画素を算出する。
ステップＳ１７に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、全Ｙ方向の走査範囲（ライン）について繰り返したか否かを判断する。タイミング制御部５３は、当該判断条件が成立しなかったならば、ステップＳ１２の処理に戻り、当該判断条件が成立したならば、ステップＳ１０の処理に戻る。
ステップＳ１８に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、全ての画素に基づき、画像を生成する。ステップＳ１８の処理が終了すると、映像表示装置５０は、図６の処理を終了する。
ステップＳ１８に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、全ての画素に基づき、画像を生成する。ステップＳ１８の処理が終了すると、映像表示装置５０は、図６の処理を終了する。
（第１の実施形態の効果）
以上説明した第１の実施形態では、次の（Ａ）〜（Ｃ）のような効果がある。
以上説明した第１の実施形態では、次の（Ａ）〜（Ｃ）のような効果がある。
（Ａ） 高域用超音波振動子３１で超音波を送信して、当該超音波の反射波を低域用超音波振動子３３で受信して電気信号に変換している。これにより、水１１０や被検体１２０により周波数が減衰した反射波を、好適に受信することができると共に、良好な信号対雑音比の超音波画像を得ることができる。
（Ｂ） アレイ型超音波プローブ２０に、高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とを配列させて形成している。これにより、超音波の被検体１２０への入射角度を小さくすることができるので、超音波検査装置１０は、超音波を被検体１２０の内部に入射させることができ、例えば測定境界面１２０ｆに垂直なキズを容易に検出することができる。
（Ｃ） 単一のアレイ型圧電センサ３０に、高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とを配列させて形成している。これにより、２つのアレイ型圧電センサ３０を横に配置するよりも設置寸法を小さくできると共に、送信用の高域用超音波振動子３１と受信用の低域用超音波振動子３３の相対位置を正確に選択し、好適に反射波を受信することができる。
（第２の実施形態のアレイ型超音波プローブおよび超音波検査装置の構成）
図７は、第２の実施形態に於ける超音波検査装置を示す概略の構成図である。
第２の実施形態の超音波検査装置１０Ａは、第１の実施形態の超音波検査装置１０（図２）とは異なる送受信装置６０Ａを備え、それ以外は第１の実施形態と同様に構成されている。
第２の実施形態の送受信装置６０Ａは、第１の実施形態の送受信装置６０（図２）に加えて更に、各低域用超音波振動子３３に励起信号を出力する信号生成部６２−１，６２−２を備え、それ以外は第１の実施形態と同様に構成されている。
信号生成部６２−１，６２−２，…は、タイミング制御部５３の出力側が接続されている。更に信号生成部６２−１，６２−２，…の出力側は、アレイ型超音波プローブ２０が備えている各低域用超音波振動子３３に、それぞれ並列に接続されている。以下、信号生成部６２−１，６２−２，…を特に区別しないときには、単に信号生成部６２と記載している場合がある。
第２の実施形態の超音波検査装置１０Ａは、第１の実施形態の超音波検査装置１０（図２）とは異なる送受信装置６０Ａを備え、それ以外は第１の実施形態と同様に構成されている。
第２の実施形態の送受信装置６０Ａは、第１の実施形態の送受信装置６０（図２）に加えて更に、各低域用超音波振動子３３に励起信号を出力する信号生成部６２−１，６２−２を備え、それ以外は第１の実施形態と同様に構成されている。
信号生成部６２−１，６２−２，…は、タイミング制御部５３の出力側が接続されている。更に信号生成部６２−１，６２−２，…の出力側は、アレイ型超音波プローブ２０が備えている各低域用超音波振動子３３に、それぞれ並列に接続されている。以下、信号生成部６２−１，６２−２，…を特に区別しないときには、単に信号生成部６２と記載している場合がある。
（第２の実施形態のアレイ型超音波プローブおよび超音波検査装置の動作）
図８（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に於けるアレイ型圧電センサの動作を示す図である。
図８（ａ）は、高域画像の走査位置１２１ａ−１に於けるアレイ型圧電センサ３０の動作を示す図である。
第２の実施形態の被検体１２０は、第１の実施形態の被検体１２０（図５）と同様に構成されている。アレイ型圧電センサ３０と被検体１２０との間には、水１１０が満たされている。
高域用超音波振動子３１−１〜３１−３は、走査位置１２１ａ−１が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。高域用超音波振動子３１−１，３１−３が最も早く超音波を送信し、その後に、高域用超音波振動子３１−２が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１ａ−１に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１ａ−１かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−１〜３３−４に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０Ａ（図７）は、走査位置１２１ａ−１に応じた位置である低域用超音波振動子３３−１〜３３−４の受信信号を、焦点からの距離を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１ａ−１に於ける高域画像の画素を算出する。
第２の実施形態の被検体１２０は、第１の実施形態の被検体１２０（図５）と同様に構成されている。アレイ型圧電センサ３０と被検体１２０との間には、水１１０が満たされている。
高域用超音波振動子３１−１〜３１−３は、走査位置１２１ａ−１が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。高域用超音波振動子３１−１，３１−３が最も早く超音波を送信し、その後に、高域用超音波振動子３１−２が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１ａ−１に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１ａ−１かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−１〜３３−４に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０Ａ（図７）は、走査位置１２１ａ−１に応じた位置である低域用超音波振動子３３−１〜３３−４の受信信号を、焦点からの距離を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１ａ−１に於ける高域画像の画素を算出する。
図８（ｂ）は、低域画像の走査位置１２１ｂ−１に於けるアレイ型圧電センサ３０の動作を示す図である。
低域用超音波振動子３３−２〜３３−４は、走査位置１２１ｂ−１が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。低域用超音波振動子３３−２，３３−４が最も早く超音波を送信し、その後に、低域用超音波振動子３３−３が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１ｂ−１に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１ｂ−１かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−２〜３３−４に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０Ａ（図７）は、走査位置１２１ｂ−１に応じた位置である低域用超音波振動子３３−２〜３３−４の受信信号を、焦点からの距離を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１ｂ−１に於ける低域画像の画素を算出する。
低域用超音波振動子３３−２〜３３−４は、走査位置１２１ｂ−１が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。低域用超音波振動子３３−２，３３−４が最も早く超音波を送信し、その後に、低域用超音波振動子３３−３が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１ｂ−１に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１ｂ−１かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−２〜３３−４に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０Ａ（図７）は、走査位置１２１ｂ−１に応じた位置である低域用超音波振動子３３−２〜３３−４の受信信号を、焦点からの距離を打ち消すよう遅延処理したのちに信号処理して、当該走査位置１２１ｂ−１に於ける低域画像の画素を算出する。
図８（ｃ）は、高域画像の走査位置１２１ａ−２に於けるアレイ型圧電センサ３０の動作を示す図である。
高域用超音波振動子３１−２〜３１−４は、走査位置１２１ａ−２が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。高域用超音波振動子３１−２，３１−４が最も早く超音波を送信し、その後に、高域用超音波振動子３１−３が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１ａ−２に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１ａ−２かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−２〜３３−５に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０Ａ（図７）は、走査位置１２１ａ−２に応じた位置である低域用超音波振動子３３−２〜３３−５の受信信号を、焦点からの距離の差を打ち消すよう遅延処理したのち信号処理して、当該走査位置１２１ａ−２に於ける高域画像の画素を算出する。
このようにすることで、第２の実施形態の超音波検査装置１０Ａは、一度のスキャンで、周波数の異なる超音波画像を取得することができる。
高域用超音波振動子３１−２〜３１−４は、走査位置１２１ａ−２が焦点になるよう、それぞれ予め決められたタイミングで超音波を送信する。高域用超音波振動子３１−２，３１−４が最も早く超音波を送信し、その後に、高域用超音波振動子３１−３が超音波を送信する。これにより、被検体１２０の表面１２０ｓの内部に超音波ビームが到達し、走査位置１２１ａ−２に焦点を結ぶ。
超音波ビームは、走査位置１２１ａ−２かつ測定境界面１２０ｆで反射する。超音波の反射波は、それぞれ低域用超音波振動子３３−２〜３３−５に所定のタイミングで到達し、電気信号（受信信号）に変換される。送受信装置６０Ａ（図７）は、走査位置１２１ａ−２に応じた位置である低域用超音波振動子３３−２〜３３−５の受信信号を、焦点からの距離の差を打ち消すよう遅延処理したのち信号処理して、当該走査位置１２１ａ−２に於ける高域画像の画素を算出する。
このようにすることで、第２の実施形態の超音波検査装置１０Ａは、一度のスキャンで、周波数の異なる超音波画像を取得することができる。
超音波が反射される反射源の寸法は、超音波の波長の１／１０程度である。よって、高い周波数の超音波でスキャンすると、より微小な反射源を測定することができる。微小なキズ（反射源）を検出するには、波長が短い高域の周波数の超音波が必要である。しかし、高域の周波数の超音波は、被検体１２０の結晶粒によって散乱を生じ、内部まで超音波が伝わらない虞がある。そのため、超音波の周波数は、被検体１２０の材質および検出したいキズの寸法に応じて決められる。
被検体１２０に好適な周波数は、初めて検査するものに対しては未知である。そのため、オペレータは、異なる周波数のプローブを交換しながら最適なものを選択しなければならず、検査の手間と時間とが必要となっていた。
被検体１２０に好適な周波数は、初めて検査するものに対しては未知である。そのため、オペレータは、異なる周波数のプローブを交換しながら最適なものを選択しなければならず、検査の手間と時間とが必要となっていた。
《オペレータによる超音波検査装置１０Ａの操作手順》
図７を適宜参照して、オペレータによる超音波検査装置１０Ａの操作手順を説明する。
第１の実施形態と同様に、被検体１２０の超音波検査を行うにあたり、オペレータは、被検体１２０を水槽１００の底部に設置する。オペレータは、被検体１２０の目的とする測定境界面１２０ｆを超音波検査装置１０Ａに設定し、図９に示す画像化処理を開始する。オペレータは、画像化処理によって得られた高域の第１の超音波画像と低域の第２の超音波画像のうち好適なものを選択し、被検体１２０の内部の欠陥などを評価する。
図７を適宜参照して、オペレータによる超音波検査装置１０Ａの操作手順を説明する。
第１の実施形態と同様に、被検体１２０の超音波検査を行うにあたり、オペレータは、被検体１２０を水槽１００の底部に設置する。オペレータは、被検体１２０の目的とする測定境界面１２０ｆを超音波検査装置１０Ａに設定し、図９に示す画像化処理を開始する。オペレータは、画像化処理によって得られた高域の第１の超音波画像と低域の第２の超音波画像のうち好適なものを選択し、被検体１２０の内部の欠陥などを評価する。
図９は、第２の実施形態に於ける画像化処理を示すフローチャートである。図９の画像化処理は、被検体１２０のＹ方向の大きさが、アレイ型超音波プローブ２０のスキャン幅よりも狭い場合である。
画像化処理を開始すると、ステップＳ２０に於いて、映像表示装置５０の走査制御部５１は、＋Ｘ方向に超音波プローブの走査を開始する。
ステップＳ２１に於いて、映像表示装置５０の走査制御部５１は、Ｘ方向の走査位置を判断する。走査制御部５１は、Ｘ方向位置が所定位置に達する前ならば、ステップＳ２１の判断を繰り返し、Ｘ方向位置が所定の画素位置ならば、ステップＳ２２の処理を行い、Ｘ方向位置がＸ方向の終端ならば、ステップＳ３２の処理を行う。
画像化処理を開始すると、ステップＳ２０に於いて、映像表示装置５０の走査制御部５１は、＋Ｘ方向に超音波プローブの走査を開始する。
ステップＳ２１に於いて、映像表示装置５０の走査制御部５１は、Ｘ方向の走査位置を判断する。走査制御部５１は、Ｘ方向位置が所定位置に達する前ならば、ステップＳ２１の判断を繰り返し、Ｘ方向位置が所定の画素位置ならば、ステップＳ２２の処理を行い、Ｘ方向位置がＸ方向の終端ならば、ステップＳ３２の処理を行う。
ステップＳ２２〜Ｓ３１に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、全Ｙ方向の走査範囲（ライン）について処理を繰り返す。ここでＹ方向とは、アレイ型圧電センサ３０の高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とが配列している方向である。
ステップＳ２３に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する高域用超音波振動子３１から超音波を送信する。すなわち、タイミング制御部５３は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する信号生成部６１に対して、励起信号を高域用超音波振動子３１に出力させるように制御する。これにより、当該Ｙ方向の走査位置に該当する高域用超音波振動子３１は、超音波を送信する。
ステップＳ２４に於いて、送受信装置６０Ａは、当該Ｙ方向の走査位置に該当する低域用超音波振動子３３で超音波を受信し、受信信号に変換する。受信信号は、送受信装置６０Ａの各アンプ６４によって増幅され、各Ａ／Ｄ変換器６５によってデジタル信号に変換されて、信号処理部６６に入力される。
ステップＳ２５に於いて、送受信装置６０Ａの信号処理部６６は、各受信信号に遅延処理を行ったのち、タイミング制御部５３のゲートパルスに基づいて信号処理する。
ステップＳ２６に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、信号処理部６６の出力信号によって、当該走査位置の高域用の画素を算出する。
ステップＳ２３に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する高域用超音波振動子３１から超音波を送信する。すなわち、タイミング制御部５３は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する信号生成部６１に対して、励起信号を高域用超音波振動子３１に出力させるように制御する。これにより、当該Ｙ方向の走査位置に該当する高域用超音波振動子３１は、超音波を送信する。
ステップＳ２４に於いて、送受信装置６０Ａは、当該Ｙ方向の走査位置に該当する低域用超音波振動子３３で超音波を受信し、受信信号に変換する。受信信号は、送受信装置６０Ａの各アンプ６４によって増幅され、各Ａ／Ｄ変換器６５によってデジタル信号に変換されて、信号処理部６６に入力される。
ステップＳ２５に於いて、送受信装置６０Ａの信号処理部６６は、各受信信号に遅延処理を行ったのち、タイミング制御部５３のゲートパルスに基づいて信号処理する。
ステップＳ２６に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、信号処理部６６の出力信号によって、当該走査位置の高域用の画素を算出する。
ステップＳ２７に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する低域用超音波振動子３３から超音波を送信する。すなわち、タイミング制御部５３は、当該Ｙ方向の走査位置に該当する信号生成部６２に対して、励起信号を低域用超音波振動子３３に出力させるよう制御する。これにより、当該Ｙ方向の走査位置に該当する低域用超音波振動子３３は、超音波を送信する。
ステップＳ２８に於いて、送受信装置６０Ａは、当該Ｙ方向の走査位置に該当する低域用超音波振動子３３で超音波を受信し、受信信号に変換する。受信信号は、送受信装置６０Ａの各アンプ６４によって増幅され、各Ａ／Ｄ変換器６５によってデジタル信号に変換されて、信号処理部６６に入力される。
ステップＳ２９に於いて、送受信装置６０Ａの信号処理部６６は、各受信信号に遅延処理を行ったのち、タイミング制御部５３のゲートパルスに基づいて信号処理する。
ステップＳ３０に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、信号処理部６６の出力信号によって、当該走査位置の低域用の画素を算出する。
ステップＳ３１に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、全Ｙ方向の走査範囲（ライン）について繰り返したか否かを判断する。タイミング制御部５３は、当該判断条件が成立しなかったならば、ステップＳ２２の処理に戻り、当該判断条件が成立したならば、ステップＳ２０の処理に戻る。
ステップＳ２８に於いて、送受信装置６０Ａは、当該Ｙ方向の走査位置に該当する低域用超音波振動子３３で超音波を受信し、受信信号に変換する。受信信号は、送受信装置６０Ａの各アンプ６４によって増幅され、各Ａ／Ｄ変換器６５によってデジタル信号に変換されて、信号処理部６６に入力される。
ステップＳ２９に於いて、送受信装置６０Ａの信号処理部６６は、各受信信号に遅延処理を行ったのち、タイミング制御部５３のゲートパルスに基づいて信号処理する。
ステップＳ３０に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、信号処理部６６の出力信号によって、当該走査位置の低域用の画素を算出する。
ステップＳ３１に於いて、映像表示装置５０のタイミング制御部５３は、全Ｙ方向の走査範囲（ライン）について繰り返したか否かを判断する。タイミング制御部５３は、当該判断条件が成立しなかったならば、ステップＳ２２の処理に戻り、当該判断条件が成立したならば、ステップＳ２０の処理に戻る。
ステップＳ３２に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、高域用の全ての画素に基づき、第１の超音波画像を生成する。
ステップＳ３３に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、低域用の全ての画素に基づき、第２の超音波画像を生成する。ステップＳ３３の処理が終了すると、映像表示装置５０は、図９の処理を終了する。
ステップＳ３３に於いて、映像表示装置５０の画像生成部５４は、低域用の全ての画素に基づき、第２の超音波画像を生成する。ステップＳ３３の処理が終了すると、映像表示装置５０は、図９の処理を終了する。
（第２の実施形態の効果）
以上説明した第２の実施形態では、次の（Ｄ）のような効果がある。
以上説明した第２の実施形態では、次の（Ｄ）のような効果がある。
（Ｄ） オペレータは、アレイ型超音波プローブ２０を交換せずに、異なる周波数の超音波画像を一度のスキャンで取得することができる。これにより、オペレータは、交換の手間を省いて検査時間を短縮することができる。
（第３の実施形態のアレイ型超音波プローブの構成）
図１０は、第３の実施形態に於けるアレイ型圧電センサの一部断面を示す図である。
第３の実施形態のアレイ型圧電センサ３０Ａは、第１の実施形態のアレイ型圧電センサ３０（図１）に加えて更に、中間の厚みを持つ絶縁層４６と、当該絶縁層４６の表面側に構成されたシグナル電極４５ｂ−１，４５ｂ−２，…とを備えている。以下、シグナル電極４５ｂ−１，４５ｂ−２，…を特に区別しないときには、単にシグナル電極４５ｂと記載している場合がある。
シグナル電極４５は、直接にベースフィルム４７上に形成されたシグナル電極４５ｃと、薄い絶縁層４６の上に形成されたシグナル電極４５ｂと、厚い絶縁層４６の上に形成されたシグナル電極４５ａとに分類される。
シグナル電極４５ａ−１〜４５ａ−３の上部には、高分子圧電膜４３が薄く形成され、更にその表面側にはグランド電極４２が形成されて、高域用超音波振動子３１−１〜３１−３を構成している。
シグナル電極４５ｂ−１，４５ｂ−２の上部には、高分子圧電膜４３が中程度の厚みに形成され、更にその表面側にはグランド電極４２が形成されて、中域用超音波振動子３２−１，３２−２を構成している。以下、中域用超音波振動子３２−１，３２−２，…を特に区別しないときには、単に中域用超音波振動子３２と記載している場合がある。
シグナル電極４５ｃ−１，４５ｃ−２の上部には、高分子圧電膜４３が最も厚く形成され、更にその表面側にはグランド電極４２が形成されて、低域用超音波振動子３３−１，３３−２を構成している。
図１０は、第３の実施形態に於けるアレイ型圧電センサの一部断面を示す図である。
第３の実施形態のアレイ型圧電センサ３０Ａは、第１の実施形態のアレイ型圧電センサ３０（図１）に加えて更に、中間の厚みを持つ絶縁層４６と、当該絶縁層４６の表面側に構成されたシグナル電極４５ｂ−１，４５ｂ−２，…とを備えている。以下、シグナル電極４５ｂ−１，４５ｂ−２，…を特に区別しないときには、単にシグナル電極４５ｂと記載している場合がある。
シグナル電極４５は、直接にベースフィルム４７上に形成されたシグナル電極４５ｃと、薄い絶縁層４６の上に形成されたシグナル電極４５ｂと、厚い絶縁層４６の上に形成されたシグナル電極４５ａとに分類される。
シグナル電極４５ａ−１〜４５ａ−３の上部には、高分子圧電膜４３が薄く形成され、更にその表面側にはグランド電極４２が形成されて、高域用超音波振動子３１−１〜３１−３を構成している。
シグナル電極４５ｂ−１，４５ｂ−２の上部には、高分子圧電膜４３が中程度の厚みに形成され、更にその表面側にはグランド電極４２が形成されて、中域用超音波振動子３２−１，３２−２を構成している。以下、中域用超音波振動子３２−１，３２−２，…を特に区別しないときには、単に中域用超音波振動子３２と記載している場合がある。
シグナル電極４５ｃ−１，４５ｃ−２の上部には、高分子圧電膜４３が最も厚く形成され、更にその表面側にはグランド電極４２が形成されて、低域用超音波振動子３３−１，３３−２を構成している。
（第３の実施形態の効果）
以上説明した第３の実施形態では、次の（Ｅ），（Ｆ）のような効果がある。
以上説明した第３の実施形態では、次の（Ｅ），（Ｆ）のような効果がある。
（Ｅ） 中域用超音波振動子３２は、励起信号がシグナル電極４５ｂに入力されたとき、高分子圧電膜４３の厚みに応じた中域の周波数の超音波を送信する。これにより、当該アレイ型圧電センサ３０Ａを備えた超音波検査装置１０は、一度のスキャンによって、３通りの周波数の超音波画像を生成することができる。
（Ｆ） 更に、当該アレイ型圧電センサ３０Ａを備えた超音波検査装置１０は、高域用超音波振動子３１で超音波を送信し、低域用超音波振動子３３と中域用超音波振動子３２とで受信して超音波画像を生成するなどの方法により、最も適切な組合せによる超音波画像を短時間で取得することができる。
（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｆ）のようなものがある。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｆ）のようなものがある。
（ａ） 超音波振動子が備える高分子圧電膜４３は、２種類や３種類の厚みには限定されず、任意のｎ種類（ｎは自然数）の厚みであってもよい。
（ｂ） 第１の実施形態のアレイ型圧電センサ３０は、高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とが交互に形成されている。しかし、これに限られず、例えば、連接した複数の高域用超音波振動子３１と、連接した複数の低域用超音波振動子３３とが交互に形成されていてもよく、更に、他のパターンで高域用超音波振動子３１と低域用超音波振動子３３とが形成されていてもよい。
（ｃ） 上記実施形態に於いて、超音波検査装置１０，１０Ａが検査する被検体１２０は、半導体や集積回路などである。しかし、これに限られず、本発明は、非破壊試験を行う一般的な超音波検査装置や、医療用の超音波診断装置などに適用してもよい。
（ｄ） 第１の実施形態の超音波検査装置１０は、メカ制御装置７０と、Ｘ軸スキャナ７１と、Ｙ軸スキャナ７２とを備え、自動でアレイ型超音波プローブ２０を走査（スキャン）している。しかし、これに限られず、オペレータが、超音波プローブを手作業で走査（スキャン）して超音波画像を生成する超音波検査装置に適用してもよい。
（ｅ） 上記実施形態のアレイ型圧電センサ３０は、フッ素系共重合体で構成された高分子圧電膜４３を備えている。しかし、これに限られず、ウェットエッチング等の手法で圧電材料およびグランド電極４２をシグナルごとに分離することにより、ジルコンチタン酸鉛、チタン酸鉛、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、リチウムテトラボレート、ニオブ酸ナトリウムカリウム、ビスマスフェライト、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマスナトリウム、窒化アルミニウム、リン酸ガリウム、ガリウム砒素などの材料も使うことができるので、これらの圧電材料による圧電層を備えていてもよい。これにより、高分子材圧電材料では動作できない環境条件に対応することができる。
（ｆ） 上記実施形態のアレイ型圧電センサ３０は、高域用超音波振動子３１で超音波を送信して、低域用超音波振動子３３または高域用超音波振動子３１で超音波を受信している。しかし、これに限られず、アレイ型圧電センサ３０は、低域用超音波振動子３３で超音波を送信して、高域用超音波振動子３１で超音波を受信してもよい。
１０，１０Ａ 超音波検査装置
２０ アレイ型超音波プローブ
２１ エンコーダ
３０，３０Ａ，３０Ｂ アレイ型圧電センサ
３１ 高域用超音波振動子 （第１超音波振動子）
３２ 中域用超音波振動子 （第３超音波振動子）
３３ 低域用超音波振動子 （第２超音波振動子）
３４ 超音波振動子
４０ 保護膜
４１ 接着層
４２ グランド電極 （対向電極）
４３ 高分子圧電膜 （第１圧電膜、第２圧電膜、第３圧電膜）
４４ 接着層
４５ シグナル電極
４５ａ シグナル電極 （第１電極）
４５ｂ シグナル電極 （第３電極）
４５ｃ シグナル電極 （第２電極）
４６ 絶縁層
４７ ベースフィルム
４８ 接着層
４９ 架台
５０ 映像表示装置
５１ 走査制御部
５３ タイミング制御部
５４ 画像生成部
６０，６０Ａ 送受信装置
６１，６２ 信号生成部
６４ アンプ
６５ Ａ／Ｄ変換器
６６ 信号処理部
７０ メカ制御装置
７１ Ｘ軸スキャナ
７２ Ｙ軸スキャナ
１００ 水槽
１１０ 水
１２０ 被検体
１２０ｓ 表面
１２０ｆ 測定境界面
１２１ 走査位置
２０ アレイ型超音波プローブ
２１ エンコーダ
３０，３０Ａ，３０Ｂ アレイ型圧電センサ
３１ 高域用超音波振動子 （第１超音波振動子）
３２ 中域用超音波振動子 （第３超音波振動子）
３３ 低域用超音波振動子 （第２超音波振動子）
３４ 超音波振動子
４０ 保護膜
４１ 接着層
４２ グランド電極 （対向電極）
４３ 高分子圧電膜 （第１圧電膜、第２圧電膜、第３圧電膜）
４４ 接着層
４５ シグナル電極
４５ａ シグナル電極 （第１電極）
４５ｂ シグナル電極 （第３電極）
４５ｃ シグナル電極 （第２電極）
４６ 絶縁層
４７ ベースフィルム
４８ 接着層
４９ 架台
５０ 映像表示装置
５１ 走査制御部
５３ タイミング制御部
５４ 画像生成部
６０，６０Ａ 送受信装置
６１，６２ 信号生成部
６４ アンプ
６５ Ａ／Ｄ変換器
６６ 信号処理部
７０ メカ制御装置
７１ Ｘ軸スキャナ
７２ Ｙ軸スキャナ
１００ 水槽
１１０ 水
１２０ 被検体
１２０ｓ 表面
１２０ｆ 測定境界面
１２１ 走査位置
Claims (7)
- 第１圧電膜の一方の面に第１電極が形成され、
前記第１圧電膜よりも厚い第２圧電膜の一方の面に第２電極が形成され、
前記第１圧電膜および前記第２圧電膜の他方の面に、対向電極が形成され、
前記第１電極と前記第２電極とは交互に配列している、
ことを特徴とするアレイ型超音波プローブ。 - 請求項１に記載のアレイ型超音波プローブは更に、
前記第１圧電膜よりも厚く、かつ、前記第２圧電膜よりも薄い第３圧電膜の一方の面に第３電極が形成され、
前記第３圧電膜の他方の面には、前記対向電極が形成され、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極とは交互に配列している、
ことを特徴とするアレイ型超音波プローブ。 - 前記第１圧電膜と前記第２圧電膜とは、フッ素系共重合体で構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のアレイ型超音波プローブ。 - 前記第１圧電膜と前記第２圧電膜とは、ジルコンチタン酸鉛、チタン酸鉛、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、リチウムテトラボレート、ニオブ酸ナトリウムカリウム、ビスマスフェライト、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマスナトリウム、窒化アルミニウム、リン酸ガリウム、ガリウム砒素のいずれかで構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のアレイ型超音波プローブ。 - 前記第１電極と前記対向電極と前記第１圧電膜を備えた第１超音波振動子と、
前記第２電極と前記対向電極と前記第２圧電膜を備えた第２超音波振動子と、
をそれぞれ複数備え、
前記第１超音波振動子と前記第２超音波振動子とは交互に配列している、
ことを特徴とする請求項１に記載のアレイ型超音波プローブ。 - 請求項５に記載のアレイ型超音波プローブと、
所定走査位置に対応する前記第１超音波振動子に信号を出力し、超音波を送信させる信号生成部と、
前記所定走査位置に対応する前記第２超音波振動子が受信した受信信号を信号処理する信号処理部と、
前記信号処理部の出力信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
を備えることを特徴とする超音波検査装置。 - 請求項５に記載のアレイ型超音波プローブと、
所定走査位置に対応する前記第１超音波振動子と前記第２超音波振動子とに交互に信号を出力し、それぞれ超音波を送信させる信号生成部と、
前記第１超音波振動子が送信した超音波による第１の受信信号と、前記第２超音波振動子が送信した超音波による第２の受信信号とを、それぞれ信号処理する信号処理部と、
前記第１の受信信号による第１の超音波画像と、前記第２の受信信号による第２の超音波画像とを、それぞれ生成する画像生成部と、
を備えることを特徴とする超音波検査装置。
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