JP2014124431A - Acoustic lens, head unit, probe, ultrasonic imaging device, and correction member - Google Patents

Acoustic lens, head unit, probe, ultrasonic imaging device, and correction member Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acoustic lens, head unit, probe, ultrasonic imaging device, correction member, etc., by which a desired beam shape can be obtained even if ultrasonic emission timing in a slice direction is not the same.SOLUTION: An acoustic lens 500 comprises: a first member 510 formed with the material of a first sonic speed c; and a second member 520 formed with the material of a second sonic speed cdifferent from the first sonic speed c. A direction vertical to a reference face SS1 is defined as a first direction D1 and a direction corresponding to a slice direction DL as a second direction D2. The first member 510 is installed on the first direction D1 side of the second member 520, with a lens structure possessed which has a lens curved surface formed on the first direction D1 side. The second member 520 is a stair shape in a cross section DNM in the face formed by the first direction D1 and the second direction D2. The height xof the stair of the stair shape is different in the end part and in the center part in the second direction D2.

Description

本発明は、音響レンズ、ヘッドユニット、プローブ、超音波画像装置及び補正部材等に関する。   The present invention relates to an acoustic lens, a head unit, a probe, an ultrasonic imaging apparatus, a correction member, and the like.

一般的な配列型の超音波プローブとして、バルク圧電素子をスキャン方向に1次元的に配列したプローブが知られている。このような超音波プローブでは、一般的に、スキャン方向におけるビーム形状は電子フォーカスにより収束させ、スキャン方向と直交するスライス方向におけるビーム形状は音響レンズ(例えば特許文献1、2)により収束させる。   As a general array type ultrasonic probe, a probe in which bulk piezoelectric elements are arrayed one-dimensionally in a scanning direction is known. In such an ultrasonic probe, generally, the beam shape in the scanning direction is converged by electronic focusing, and the beam shape in the slice direction orthogonal to the scanning direction is converged by an acoustic lens (for example, Patent Documents 1 and 2).

特開昭63−177700号公報JP-A-63-177700 特開平8−24256号公報JP-A-8-24256

さて、超音波トランスデューサー素子(例えば薄膜圧電素子や容量素子等)を2次元アレイ状に配置し、超音波プローブを形成したとする。この場合、スライス方向に沿って複数の素子が並ぶため、その素子列の端部から入力した駆動信号が素子列の中央部に向かって遅延していき、超音波の出射タイミングが素子列の端部と中央部で異なっている。このような超音波プローブに従来の音響レンズを適用すると、上記の出射タイミングの違いによって所望のビーム形状(例えば所望の焦点距離や音圧)が得られないという課題がある。   Now, assume that ultrasonic transducer elements (for example, thin film piezoelectric elements and capacitive elements) are arranged in a two-dimensional array to form an ultrasonic probe. In this case, since a plurality of elements are arranged along the slice direction, the drive signal input from the end of the element array is delayed toward the center of the element array, and the emission timing of the ultrasonic wave is the end of the element array. The center and the center are different. When a conventional acoustic lens is applied to such an ultrasonic probe, there is a problem that a desired beam shape (for example, a desired focal length and sound pressure) cannot be obtained due to the difference in the emission timing.

本発明の幾つかの態様によれば、スライス方向での超音波の出射タイミングが同一でない場合であっても所望のビーム形状を得ることが可能な音響レンズ、ヘッドユニット、プローブ、超音波画像装置及び補正部材等を提供できる。   According to some aspects of the present invention, an acoustic lens, a head unit, a probe, and an ultrasonic imaging apparatus that can obtain a desired beam shape even when the emission timing of ultrasonic waves in the slice direction is not the same. And a correction member etc. can be provided.

本発明の一態様は、第1音速の材料で形成される第1部材と、前記第1音速とは異なる第2音速の材料で形成される第2部材と、を含み、前記第2部材の超音波トランスデューサー素子アレイ側の面を基準面とし、前記基準面に垂直な方向を第1方向とし、前記超音波トランスデューサー素子アレイのスライス方向に対応する方向を第2方向とする場合に、前記第1部材は、前記第2部材の前記第1方向側に設けられ、前記第1方向側にレンズ曲面が形成されるレンズ構造を有し、前記第2部材は、前記第1方向及び前記第2方向がなす面での断面において階段形状であり、前記階段形状の段の高さは、前記第2方向における端部と中央部とで異なる音響レンズに関係する。   One aspect of the present invention includes a first member made of a material having a first sonic velocity and a second member made of a material having a second sonic velocity different from the first sonic velocity. When the surface on the ultrasonic transducer element array side is the reference plane, the direction perpendicular to the reference plane is the first direction, and the direction corresponding to the slice direction of the ultrasonic transducer element array is the second direction, The first member has a lens structure provided on the first direction side of the second member, and a lens curved surface is formed on the first direction side, and the second member includes the first direction and the first direction. The cross section of the surface formed by the second direction has a stepped shape, and the height of the stepped step is related to the acoustic lens that is different between the end portion and the central portion in the second direction.

本発明の一態様によれば、音響レンズは、音速の異なる第1部材と第2部材とを含む。そして、第2部材は、基準面に垂直な第1方向及びスライス方向に対応する第2方向がなす面での断面において階段形状となり、その階段形状の段の高さは、第2方向における第2部材の端部と中央部とで異なった高さとなる。これにより、スライス方向での超音波の出射タイミングが同一でない場合であっても所望のビーム形状を得ることが可能となる。   According to one aspect of the present invention, the acoustic lens includes a first member and a second member having different sound speeds. The second member has a staircase shape in a cross section at a plane formed by a first direction perpendicular to the reference plane and a second direction corresponding to the slice direction, and the height of the step of the staircase shape is the second height in the second direction. The two members have different heights at the end and the center. This makes it possible to obtain a desired beam shape even when the ultrasonic wave emission timings in the slice direction are not the same.

また本発明の一態様では、前記第1音速は、前記第2音速よりも速く、前記階段形状の前記高さは、前記端部から前記中央部に向かって順次低くなってもよい。   In the aspect of the invention, the first sound speed may be higher than the second sound speed, and the height of the staircase shape may gradually decrease from the end toward the center.

このようにすれば、第1部材よりも音速が遅い第2部材の段の高さが、端部から中央部に向かって順次低くなることで、超音波が第1基準面から第2基準面まで到達する時間が短くなる。これにより、スライス方向に沿って異なる遅延時間で超音波が超音波トランスデューサー素子アレイから出射される場合であっても、その遅延を補正することが可能となる。   In this way, the height of the step of the second member having a sound speed slower than that of the first member is sequentially lowered from the end portion toward the center portion, so that the ultrasonic wave is transmitted from the first reference surface to the second reference surface. The time to reach is shortened. Accordingly, even when ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic transducer element array with different delay times along the slice direction, the delay can be corrected.

また本発明の一態様では、前記第1音速は、前記第2音速よりも速く、前記階段形状の前記高さは、前記第2の方向における第1端部から前記第1端部と第2端部の間の中央部に向かって順次低くなり、前記第2方向における前記第2端部から前記中央部に向かって順次低くなってもよい。   In one aspect of the present invention, the first sound velocity is faster than the second sound velocity, and the height of the step shape is from the first end portion to the second end portion in the second direction. It may be gradually lowered toward the central portion between the end portions, and may be sequentially lowered from the second end portion in the second direction toward the central portion.

超音波トランスデューサー素子アレイのスライス方向に沿った超音波トランスデューサー素子列に対して、その両端側から駆動信号を入力した場合には、両端側から中央部に向かって遅延時間が大きくなる。この点、本発明の一態様によれば、第1部材よりも音速が遅い第2部材の段の高さが両端部から中央部に向かって低くなるため、両端側から中央部に向かって大きくなる遅延時間を補正できる。   When drive signals are input from both ends of the ultrasonic transducer array along the slice direction of the ultrasonic transducer array, the delay time increases from both ends toward the center. In this regard, according to one aspect of the present invention, the height of the step of the second member having a sound speed slower than that of the first member becomes lower from both end portions toward the central portion, and thus increases from both end sides toward the central portion. The delay time can be corrected.

また本発明の一態様では、前記第1音速は、前記第2音速よりも遅く、前記階段形状の前記高さは、前記端部から前記中央部に向かって順次高くなってもよい。   In the aspect of the invention, the first sound speed may be slower than the second sound speed, and the height of the step shape may sequentially increase from the end toward the center.

このようにすれば、第1部材よりも音速が速い第2部材の段の高さが、端部から中央部に向かって順次高くなることで、超音波が第1基準面から第2基準面まで到達する時間が短くなる。これにより、スライス方向に沿って異なる遅延時間で超音波が超音波トランスデューサー素子アレイから出射される場合であっても、その遅延を補正することが可能となる。   In this case, the height of the step of the second member having a higher sound speed than the first member is sequentially increased from the end portion toward the central portion, so that the ultrasonic wave is transmitted from the first reference surface to the second reference surface. The time to reach is shortened. Accordingly, even when ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic transducer element array with different delay times along the slice direction, the delay can be corrected.

また本発明の一態様では、前記第1音速は、前記第2音速よりも遅く、前記階段形状の前記高さは、前記第2方向における第1端部から前記第1端部と第2端部の間の中央部に向かって順次高くなり、前記第2方向における前記第2端部から前記中央部に向かって順次高くなってもよい。   In the aspect of the invention, the first sound speed is slower than the second sound speed, and the height of the staircase shape is from the first end in the second direction to the first end and the second end. The height may increase sequentially toward the central portion between the portions, and may increase sequentially from the second end portion toward the central portion in the second direction.

このようにすれば、第1部材よりも音速が速い第2部材の段の高さが両端部から中央部に向かって低くなる。これにより、スライス方向に沿った超音波トランスデューサー素子列の両端側から駆動信号を入力した場合に、両端側から中央部に向かって大きくなる遅延時間を補正できる。   If it does in this way, the height of the step of the 2nd member whose sound speed is quicker than the 1st member will become low toward the center part from both ends. Thereby, when a drive signal is input from both ends of the ultrasonic transducer element array along the slice direction, a delay time that increases from both ends toward the center can be corrected.

また本発明の一態様では、前記超音波トランスデューサー素子アレイは、前記スライス方向に沿って配置される複数の超音波トランスデューサー素子を有し、前記第2部材と前記レンズ曲面との間の、前記基準面に平行な面を第2基準面とする場合に、前記階段形状の段の高さは、前記複数の超音波トランスデューサー素子から互いに遅延しながら出射される超音波の波面が前記第2基準面において揃う高さに設定されてもよい。   Moreover, in one aspect of the present invention, the ultrasonic transducer element array has a plurality of ultrasonic transducer elements arranged along the slice direction, and is between the second member and the lens curved surface. When a plane parallel to the reference plane is used as the second reference plane, the step height of the step shape is such that the wavefronts of the ultrasonic waves emitted from the plurality of ultrasonic transducer elements are delayed from each other. The height may be set to be uniform on the two reference planes.

このようにすれば、スライス方向に沿って配置される複数の超音波トランスデューサー素子の各素子が出射する超音波の遅延を音響レンズの階段形状により補正し、第2基準面で超音波の波面をそろえることができる。これにより、遅延の影響を抑制した所望の超音波ビーム形状を実現できる。   In this way, the delay of the ultrasonic wave emitted from each of the plurality of ultrasonic transducer elements arranged along the slice direction is corrected by the step shape of the acoustic lens, and the wavefront of the ultrasonic wave at the second reference plane Can be arranged. Thereby, the desired ultrasonic beam shape which suppressed the influence of delay is realizable.

また本発明の他の態様は、プローブのヘッドユニットであって、上記のいずれかに記載された音響レンズと、前記スライス方向に沿って配置される複数の超音波トランスデューサー素子を有する前記超音波トランスデューサー素子アレイと、を含み、前記階段形状の各段は、前記複数の超音波トランスデューサー素子の1又は複数の素子に対応して設けられるヘッドユニットに関係する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a head unit of a probe, the ultrasonic wave having the acoustic lens described in any of the above and a plurality of ultrasonic transducer elements arranged along the slice direction. Each step of the step shape relates to a head unit provided corresponding to one or a plurality of elements of the plurality of ultrasonic transducer elements.

また本発明の他の態様では、前記超音波トランスデューサー素子アレイが配置される基板と、前記基板に配置される第1の端子及び第2の端子と、前記基板に配置される信号電極線と、を有する超音波トランスデューサーデバイスと、第1の信号線が配置される第1のフレキシブル基板と、第2の信号線が配置される第2のフレキシブル基板と、を含み、前記信号電極線は、前記第1の端子及び前記第2の端子と前記複数の超音波トランスデューサー素子とを接続し、前記第1の信号線は、一端が前記第1の端子に接続され、前記複数の超音波トランスデューサー素子を駆動する駆動信号を前記第1の端子に対して供給し、前記第2の信号線は、一端が前記第2の端子に接続され、前記駆動信号を前記第2の端子に対して供給してもよい。   In another aspect of the present invention, a substrate on which the ultrasonic transducer element array is disposed, a first terminal and a second terminal disposed on the substrate, a signal electrode line disposed on the substrate, A first flexible substrate on which a first signal line is disposed, and a second flexible substrate on which a second signal line is disposed, and the signal electrode line includes: The first terminal and the second terminal are connected to the plurality of ultrasonic transducer elements, and one end of the first signal line is connected to the first terminal, and the plurality of ultrasonic waves is connected to the first terminal. A drive signal for driving a transducer element is supplied to the first terminal. One end of the second signal line is connected to the second terminal, and the drive signal is supplied to the second terminal. May be supplied.

このようにすれば、スライス方向に沿って配置される複数の超音波トランスデューサー素子を、その両端に接続された第1の端子及び第2の端子から供給した駆動信号で駆動できる。この場合、複数の超音波トランスデューサー素子の両端側から中央部に向かって超音波の出射タイミングの遅延が大きくなるが、その遅延を音響レンズにより補正することができる。   In this way, a plurality of ultrasonic transducer elements arranged along the slice direction can be driven with the drive signals supplied from the first terminal and the second terminal connected to both ends thereof. In this case, the delay of the emission timing of the ultrasonic waves increases from both ends of the plurality of ultrasonic transducer elements toward the center, and the delay can be corrected by the acoustic lens.

また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載された音響レンズを含むプローブに関係する。   Still another aspect of the present invention relates to a probe including the acoustic lens described in any of the above.

また本発明の更に他の態様は、上記に記載されたプローブと、表示用画像データを表示する表示部と、を含む超音波画像装置に関係する。   Still another aspect of the present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus including the probe described above and a display unit that displays display image data.

また本発明の更に他の態様は、音響レンズ部材と超音波トランスデューサー素子アレイとの間に設けられる補正部材であって、第1音速の材料で形成される第1部材と、前記第1音速とは異なる第2音速の材料で形成される第2部材と、を含み、前記第2部材の前記超音波トランスデューサー素子アレイ側の面を基準面とし、前記基準面に垂直な方向を第1方向とし、前記超音波トランスデューサー素子アレイのスライス方向に対応する方向を第2方向とする場合に、前記第1部材は、前記第2部材の前記第1方向側に設けられ、前記第2部材は、前記第1方向及び前記第2方向がなす面での断面において階段形状であり、前記階段形状の段の高さは、前記第2方向における端部と中央部とで異なる補正部材に関係する。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a correction member provided between the acoustic lens member and the ultrasonic transducer element array, the first member formed of a material having a first sonic velocity, and the first sonic velocity. A second member made of a material having a second sound velocity different from that of the first member, wherein the surface of the second member on the ultrasonic transducer element array side is a reference plane, and a direction perpendicular to the reference plane is a first The first member is provided on the first direction side of the second member when the direction corresponding to the slice direction of the ultrasonic transducer element array is the second direction, and the second member Is a stepped shape in a cross section at a plane formed by the first direction and the second direction, and the height of the stepped step is related to different correction members at the end and the center in the second direction. To do.

この本発明の他の態様によれば、補正部材は、音速の異なる第1部材と第2部材とを含む。そして、第2部材は、基準面に垂直な第1方向及びスライス方向に対応する第2方向がなす面での断面において階段形状となり、その階段形状の段の高さは、第2方向における第2部材の端部と中央部とで異なった高さとなる。この補正部材を音響レンズ部材と超音波トランスデューサー素子アレイとの間に設けることにより、スライス方向での超音波の出射タイミングが同一でない場合であっても所望のビーム形状を得ることが可能となる。   According to another aspect of the present invention, the correction member includes a first member and a second member having different sound speeds. The second member has a staircase shape in a cross section at a plane formed by a first direction perpendicular to the reference plane and a second direction corresponding to the slice direction, and the height of the step of the staircase shape is the second height in the second direction. The two members have different heights at the end and the center. By providing this correction member between the acoustic lens member and the ultrasonic transducer element array, it is possible to obtain a desired beam shape even when the emission timing of ultrasonic waves in the slice direction is not the same. .

図1(A)〜図1(C)は、超音波素子の構成例。1A to 1C are configuration examples of an ultrasonic element. 超音波トランスデューサーデバイスの構成例。The structural example of an ultrasonic transducer device. 超音波トランスデューサーデバイスと比較例の音響レンズの模式的な断面図。The typical sectional view of the ultrasonic transducer device and the acoustic lens of a comparative example. 超音波の出射タイミングの遅延についての説明図。Explanatory drawing about the delay of the ultrasonic emission timing. 本実施形態の音響レンズの第1構成例。The 1st structural example of the acoustic lens of this embodiment. 本実施形態の音響レンズの第1構成例の断面図。Sectional drawing of the 1st structural example of the acoustic lens of this embodiment. 本実施形態の音響レンズの第2構成例の断面図。Sectional drawing of the 2nd structural example of the acoustic lens of this embodiment. 階段形状の段の高さの例。An example of the height of a staircase. 音響解析のシミュレーション結果。Simulation results of acoustic analysis. 本実施形態の音響レンズの変形構成例。The modification structural example of the acoustic lens of this embodiment. 本実施形態の補正部材の構成例。The structural example of the correction member of this embodiment. ヘッドユニットの構成例。Configuration example of the head unit. 図13(A)〜図13(C)は、ヘッドユニットの詳細な構成例。FIG. 13A to FIG. 13C are detailed configuration examples of the head unit. 図14(A)、図14(B)は、超音波プローブの構成例。FIG. 14A and FIG. 14B are configuration examples of an ultrasonic probe. 超音波画像装置の構成例。1 is a configuration example of an ultrasonic imaging apparatus.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not necessarily.

1.超音波トランスデューサー素子
図1(A)〜図1(C)に、本実施形態の音響レンズが適用される超音波トランスデューサー素子の構成例を示す。この超音波トランスデューサー素子10は、振動膜50(メンブレン、支持部材)と圧電素子部と、を有する。圧電素子部は、第1電極層21(下部電極)、圧電体層30(圧電体膜)、第2電極層22(上部電極)を有する。
1. Ultrasonic Transducer Element FIGS. 1A to 1C show a configuration example of an ultrasonic transducer element to which the acoustic lens of this embodiment is applied. The ultrasonic transducer element 10 includes a vibration film 50 (membrane, support member) and a piezoelectric element part. The piezoelectric element section includes a first electrode layer 21 (lower electrode), a piezoelectric layer 30 (piezoelectric film), and a second electrode layer 22 (upper electrode).

図1(A)は、基板60(シリコン基板)に形成された超音波トランスデューサー素子10の、素子形成面側の基板に垂直な方向から見た平面図である。図1(B)は、図1(A)のAA’に沿った断面を示す断面図である。図1(C)は、図1(A)のBB’に沿った断面を示す断面図である。   FIG. 1A is a plan view of the ultrasonic transducer element 10 formed on the substrate 60 (silicon substrate) as seen from a direction perpendicular to the substrate on the element forming surface side. FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross-section along AA ′ of FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view showing a cross section along BB ′ of FIG.

第1電極層21は、振動膜50の上層に例えば金属薄膜で形成される。この第1電極層21は、図1(A)に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子10に接続される配線であってもよい。   The first electrode layer 21 is formed on the vibration film 50 as a metal thin film, for example. The first electrode layer 21 may be a wiring that extends to the outside of the element formation region and is connected to the adjacent ultrasonic transducer element 10 as shown in FIG.

圧電体層30は、例えばPZT(ジルコン酸チタン酸鉛)薄膜により形成され、第1電極層21の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体層30の材料は、PZTに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛(PbTiO)、ジルコン酸鉛(PbZrO)、チタン酸鉛ランタン((Pb、La)TiO)などを用いてもよい。 The piezoelectric layer 30 is formed of, for example, a PZT (lead zirconate titanate) thin film, and is provided so as to cover at least a part of the first electrode layer 21. The material of the piezoelectric layer 30 is not limited to PZT. For example, lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lead lanthanum titanate ((Pb, La) TiO 3 ), etc. May be used.

第2電極層22は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体層30の少なくとも一部を覆うように設けられる。この第2電極層22は、図1(A)に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子10に接続される配線であってもよい。   The second electrode layer 22 is formed of a metal thin film, for example, and is provided so as to cover at least a part of the piezoelectric layer 30. The second electrode layer 22 may be a wiring that extends to the outside of the element formation region and is connected to the adjacent ultrasonic transducer element 10 as shown in FIG.

振動膜(メンブレン)50は、例えばSiO薄膜とZrO薄膜との2層構造により開口40を塞ぐように設けられる。この振動膜50は、圧電体層30及び第1、第2電極層21、22を支持すると共に、圧電体層30の伸縮に従って振動し、超音波を発生させることができる。 The vibration film (membrane) 50 is provided so as to close the opening 40 by a two-layer structure of, for example, a SiO 2 thin film and a ZrO 2 thin film. The vibration film 50 supports the piezoelectric layer 30 and the first and second electrode layers 21 and 22 and can vibrate according to the expansion and contraction of the piezoelectric layer 30 to generate ultrasonic waves.

開口(空洞領域)40は、シリコン基板60の裏面(素子が形成されない面)側から反応性イオンエッチング(RIE: Reactive Ion Etching)等によりエッチングすることで形成される。この空洞領域40の形成によって振動可能になった振動膜50のサイズによって超音波の共振周波数が決定され、その超音波は圧電体層30側(図1(A)において紙面奥から手前方向)に放射される。   The opening (cavity region) 40 is formed by etching by reactive ion etching (RIE) or the like from the back surface (surface on which no element is formed) side of the silicon substrate 60. The resonance frequency of the ultrasonic wave is determined by the size of the vibrating membrane 50 that can be vibrated by the formation of the cavity region 40, and the ultrasonic wave is on the piezoelectric layer 30 side (from the back to the front in FIG. 1A). Radiated.

超音波トランスデューサー素子10の第1の電極は、第1電極層21により形成され、第2の電極は、第2電極層22により形成される。具体的には、第1電極層21のうちの圧電体層30に覆われた部分が第1の電極を形成し、第2電極層22のうちの圧電体層30を覆う部分が第2の電極を形成する。即ち、圧電体層30は、第1の電極と第2の電極に挟まれて設けられる。   The first electrode of the ultrasonic transducer element 10 is formed by the first electrode layer 21, and the second electrode is formed by the second electrode layer 22. Specifically, a portion of the first electrode layer 21 covered with the piezoelectric layer 30 forms the first electrode, and a portion of the second electrode layer 22 covering the piezoelectric layer 30 is the second electrode. An electrode is formed. That is, the piezoelectric layer 30 is provided between the first electrode and the second electrode.

圧電体層30は、第1の電極と第2の電極との間、即ち第1電極層21と第2電極層22との間に電圧が印加されることで、面内方向に伸縮する。超音波トランスデューサー素子10は、薄手の圧電素子(圧電体層30)と金属板(振動膜50)を貼り合わせたモノモルフ(ユニモルフ)構造を用いており、圧電体層30が面内で伸び縮みすると貼り合わせた振動膜50の寸法はそのままであるため反りが生じる。圧電体層30に交流電圧を印加することで、振動膜50が膜厚方向に対して振動し、この振動膜50の振動により超音波が放射される。この圧電体層30に印加される電圧は、例えば10〜30Vであり、周波数は例えば1〜10MHzである。   The piezoelectric layer 30 expands and contracts in the in-plane direction when a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, that is, between the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22. The ultrasonic transducer element 10 uses a monomorph (unimorph) structure in which a thin piezoelectric element (piezoelectric layer 30) and a metal plate (vibrating film 50) are bonded together, and the piezoelectric layer 30 expands and contracts in the plane. Then, warping occurs because the size of the bonded diaphragm 50 remains the same. By applying an AC voltage to the piezoelectric layer 30, the vibration film 50 vibrates in the film thickness direction, and ultrasonic waves are emitted by the vibration of the vibration film 50. The voltage applied to the piezoelectric layer 30 is, for example, 10 to 30 V, and the frequency is, for example, 1 to 10 MHz.

2.超音波トランスデューサーデバイス
図2に、本実施形態の音響レンズが適用される超音波トランスデューサーデバイスの構成例を示す。以下では、超音波トランスデューサー素子アレイ100が8行64列のマトリックス状のアレイである場合を例に説明するが、本実施形態はこれに限定されず、m行n列のm、nはm=8及びn=64以外の値であってもよい。
2. Ultrasonic Transducer Device FIG. 2 shows a configuration example of an ultrasonic transducer device to which the acoustic lens of this embodiment is applied. In the following, a case where the ultrasonic transducer element array 100 is an array of 8 rows and 64 columns is described as an example, but this embodiment is not limited to this, and m and n of m rows and n columns are m. It may be a value other than = 8 and n = 64.

なお、超音波トランスデューサーデバイス200としては上述したような圧電素子(薄膜圧電素子)を用いるタイプのトランスデューサーを採用できるが、本実施形態はこれに限定されない。例えばc-MUT(Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers)などの容量性素子を用いるタイプのトランスデューサーを採用してもよい。   In addition, as the ultrasonic transducer device 200, a transducer of the type using the piezoelectric element (thin film piezoelectric element) as described above can be adopted, but the present embodiment is not limited to this. For example, a transducer using a capacitive element such as c-MUT (Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers) may be used.

図2に示す方向DSは、超音波ビームのスキャン動作におけるスキャン方向であり、そのスキャン方向DSに交差(例えば直交)する方向DLは、超音波ビームのスキャン動作におけるスライス方向である。   A direction DS shown in FIG. 2 is a scanning direction in the scanning operation of the ultrasonic beam, and a direction DL intersecting (for example, orthogonal to) the scanning direction DS is a slicing direction in the scanning operation of the ultrasonic beam.

超音波トランスデューサーデバイス200は、基板60と、基板60上に配置される超音波トランスデューサー素子アレイ100と、基板60上にスライス方向DLに沿って配線される信号電極線LS1〜LS64と、信号電極線LS1〜LS64の一端に接続される信号端子XA1〜XA64と、信号電極線LS1〜LS64の他端に接続される信号端子XB1〜XB64と、を含む。また超音波トランスデューサーデバイス200は、基板60上にスライス方向DLに沿って配線されるコモン電極線LC1、LC2と、コモン電極線LC1、LC2の一端に接続されるコモン端子XC1、XC2と、コモン電極線LC1、LC2の他端に接続されるコモン端子XC3、XC4と、一端がコモン電極線LC1に接続され、他端がコモン電極線LC2に接続されるコモン電極線LY1〜LY8と、を含む。   The ultrasonic transducer device 200 includes a substrate 60, an ultrasonic transducer element array 100 disposed on the substrate 60, signal electrode lines LS1 to LS64 wired along the slice direction DL on the substrate 60, and a signal. Signal terminals XA1 to XA64 connected to one end of electrode lines LS1 to LS64 and signal terminals XB1 to XB64 connected to the other ends of signal electrode lines LS1 to LS64 are included. The ultrasonic transducer device 200 includes common electrode lines LC1 and LC2 wired along the slice direction DL on the substrate 60, common terminals XC1 and XC2 connected to one end of the common electrode lines LC1 and LC2, and a common Common terminals XC3 and XC4 connected to the other ends of the electrode lines LC1 and LC2, and common electrode lines LY1 to LY8 having one end connected to the common electrode line LC1 and the other end connected to the common electrode line LC2. .

超音波トランスデューサー素子アレイ100は、スキャン方向DSに沿って配置される64列の超音波素子列SRを有し、超音波素子列SRは、スライス方向DLに沿って配置される8個の超音波トランスデューサー素子を有する。即ち、超音波トランスデューサー素子アレイ100には、8行64列のマトリックス状に超音波トランスデューサー素子10が配置されている。第1〜第64列の超音波トランスデューサー素子10の一方の電極(例えば下部電極)には、それぞれ信号電極線LS1〜LS64が接続され、第1〜第8行の超音波トランスデューサー素子10の他方の電極(例えば上部電極)には、それぞれコモン電極線LY1〜LY8が接続される。   The ultrasonic transducer element array 100 includes 64 ultrasonic element arrays SR arranged along the scan direction DS, and the ultrasonic element arrays SR include eight super-element arrays SR arranged along the slice direction DL. It has a sonic transducer element. That is, in the ultrasonic transducer element array 100, the ultrasonic transducer elements 10 are arranged in a matrix of 8 rows and 64 columns. Signal electrodes LS1 to LS64 are connected to one electrode (for example, the lower electrode) of the ultrasonic transducer elements 10 in the first to 64th columns, respectively, and the ultrasonic transducer elements 10 in the first to eighth rows are connected. Common electrode lines LY1 to LY8 are connected to the other electrode (for example, the upper electrode).

この信号電極線LS1〜LS64は、図1(A)〜図1(C)の第1電極層21及び第2電極層22の一方が基板60上に信号端子XA1〜XA64、XB1〜XB64まで延在形成されることにより、形成される。ここで、「基板60上に延在形成される」とは、例えばMEMSプロセスや半導体プロセス等によって基板に導電層(配線層)が積層され、その導電層により少なくとも2点間(例えば超音波トランスデューサー素子から信号端子まで)が接続されていることである。またコモン電極線LY1〜LY8は、第1電極層21及び第2電極層22の他方が基板60上にコモン電極線LC1、LC2まで延在形成されることにより、形成される。   In the signal electrode lines LS1 to LS64, one of the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 in FIGS. 1A to 1C extends on the substrate 60 to the signal terminals XA1 to XA64 and XB1 to XB64. It is formed by being formed. Here, “extendedly formed on the substrate 60” means that a conductive layer (wiring layer) is laminated on the substrate by, for example, a MEMS process or a semiconductor process, and at least two points (for example, an ultrasonic transformer) by the conductive layer. (From the transducer element to the signal terminal) is connected. The common electrode lines LY1 to LY8 are formed by extending the other of the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 on the substrate 60 to the common electrode lines LC1 and LC2.

信号端子XA1〜XA64、XB1〜XB64には、超音波トランスデューサー素子アレイ100を駆動するための駆動信号(例えばパルス信号)が入力される。駆動信号は、例えば図15で後述する送信部332から供給される。同じ超音波素子列SRに接続される信号端子XAi(第1の端子)及びXBi(第2の端子)(iはi≦64の自然数)には、例えば同一のタイミング、位相、振幅の駆動信号が供給される。超音波トランスデューサー素子10がエコーを受信すると、その受信信号は信号端子XA1〜XA64、XB1〜XB64から出力される。この受信信号は、例えば図15で後述する受信部335が受信する。コモン端子XC1〜XC4には、例えば図15で後述する処理装置330からコモン電圧が供給される。   A drive signal (for example, a pulse signal) for driving the ultrasonic transducer element array 100 is input to the signal terminals XA1 to XA64 and XB1 to XB64. The drive signal is supplied from, for example, a transmission unit 332 described later with reference to FIG. The signal terminals XAi (first terminal) and XBi (second terminal) (i is a natural number satisfying i ≦ 64) connected to the same ultrasonic element array SR have, for example, drive signals having the same timing, phase and amplitude. Is supplied. When the ultrasonic transducer element 10 receives the echo, the received signal is output from the signal terminals XA1 to XA64, XB1 to XB64. This reception signal is received by, for example, the receiving unit 335 described later with reference to FIG. For example, a common voltage is supplied to the common terminals XC1 to XC4 from a processing device 330 described later with reference to FIG.

なお図2では、同一信号を送受信する1つのチャンネル(1組の信号端子XAi、XBi)に1つの超音波素子列SRが接続される場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されない。即ち、1つのチャンネルに複数の超音波素子列SRが接続されてもよい。この場合、各超音波素子列に1ラインの信号電極線が接続され、その複数の信号電極線が、共通の信号端子XAi、XBiに接続される。   In FIG. 2, the case where one ultrasonic element array SR is connected to one channel (one set of signal terminals XAi and XBi) for transmitting and receiving the same signal has been described as an example. However, the present embodiment is not limited to this. Not. That is, a plurality of ultrasonic element rows SR may be connected to one channel. In this case, one signal electrode line is connected to each ultrasonic element row, and the plurality of signal electrode lines are connected to the common signal terminals XAi and XBi.

また図2では、各超音波素子列にコモン電極線が共通接続される場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、各チャンネルに対応してコモン端子及びコモン電極線が設けられてもよい。   In FIG. 2, the case where the common electrode line is commonly connected to each ultrasonic element row has been described as an example, but the present embodiment is not limited to this. For example, a common terminal and a common electrode line may be provided corresponding to each channel.

また図2では、超音波トランスデューサー素子アレイ100がm行n列のマトリックス状の配置である場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されず、複数の単位要素(超音波トランスデューサー素子10)が2次元的に規則性を持って配置されたアレイ状の配置であればよい。例えば、超音波トランスデューサー素子アレイ100は千鳥状の配置であってもよい。ここでマトリックス状の配置とは、m行n列の格子状配置であり、格子が矩形状の場合だけでなく、格子が平行四辺形状に変形した場合を含む。千鳥状の配置とは、超音波トランスデューサー素子m個の列と超音波トランスデューサー素子m−1個の列が交互に並び、m個の列の超音波トランスデューサー素子が、(2m−1)行の中の奇数行に配置され、m−1個の列の超音波トランスデューサー素子が、(2m−1)行の中の偶数行に配置される配置である。   FIG. 2 illustrates an example in which the ultrasonic transducer element array 100 is arranged in a matrix of m rows and n columns. However, the present embodiment is not limited to this, and a plurality of unit elements (ultrasonic transducers) are used. Any arrangement may be used as long as the transducer elements 10) are two-dimensionally arranged. For example, the ultrasonic transducer element array 100 may have a staggered arrangement. Here, the matrix arrangement is an m-row / n-column lattice arrangement, and includes not only a case where the lattice is rectangular but also a case where the lattice is deformed into a parallelogram. The staggered arrangement means that m rows of ultrasonic transducer elements and m-1 rows of ultrasonic transducer elements are alternately arranged, and m rows of ultrasonic transducer elements are (2m-1). The ultrasonic transducer elements of m−1 columns arranged in odd rows in the row are arranged in even rows in (2m−1) rows.

3.音響レンズの比較例
図3は、超音波トランスデューサーデバイス200と比較例の音響レンズ550のスライス方向DLに沿った断面を模式的に示したものである。なお深度方向DZは、スキャン方向DS及びスライス方向DLに垂直な方向であり、基板60の超音波出射面の法線方向である。
3. Comparative Example of Acoustic Lens FIG. 3 schematically shows a cross section along the slice direction DL of the ultrasonic transducer device 200 and the acoustic lens 550 of the comparative example. The depth direction DZ is a direction perpendicular to the scan direction DS and the slice direction DL, and is a normal direction of the ultrasonic wave emission surface of the substrate 60.

比較例の音響レンズ550は、スライス方向DLにおけるビーム形成を行う一般的な音響レンズを想定している。このような音響レンズ550では、スライス方向DLの各位置で同一タイミング(同一位相)の超音波が出射されることを前提に設計されている。例えばバルク圧電素子を用いた1次元アレイでは、スライス方向DLでの開口は1つであるため、スライス方向DLではどの位置でも同一位相の超音波が出射される。この場合、音響レンズ550は、超音波ビームBM1を設計された所望の焦点FCPに収束させることができる。   The acoustic lens 550 of the comparative example is assumed to be a general acoustic lens that performs beam formation in the slice direction DL. Such an acoustic lens 550 is designed on the assumption that ultrasonic waves with the same timing (same phase) are emitted at each position in the slice direction DL. For example, in a one-dimensional array using a bulk piezoelectric element, since there is one opening in the slice direction DL, ultrasonic waves having the same phase are emitted at any position in the slice direction DL. In this case, the acoustic lens 550 can converge the ultrasonic beam BM1 to the designed desired focal point FCP.

一方、本実施形態の超音波トランスデューサーデバイス200では、スライス方向DLに複数の超音波トランスデューサー素子(例えば図2のUE1〜UE8)が並び、その両端の信号端子XAi、XBiから駆動信号を供給する。後述するように、駆動信号のタイミング(位相)は、その遅延量が各素子で異なっており、信号端子XAi、XBiに近い素子ほど速いタイミングで超音波を出射する。そのため、音響レンズ550を通過した超音波ビームBM2は、所望の焦点FCPよりも手前で収束し(音圧が最大となり)、その収束点よりも遠方では拡散(正面の音圧が低下)してしまう。   On the other hand, in the ultrasonic transducer device 200 of the present embodiment, a plurality of ultrasonic transducer elements (for example, UE1 to UE8 in FIG. 2) are arranged in the slice direction DL, and drive signals are supplied from the signal terminals XAi and XBi at both ends thereof. To do. As will be described later, the timing (phase) of the drive signal has a different delay amount in each element, and the closer to the signal terminals XAi and XBi, the faster the ultrasonic wave is emitted. Therefore, the ultrasonic beam BM2 that has passed through the acoustic lens 550 converges in front of the desired focal point FCP (sound pressure is maximized), and diffuses farther than the convergence point (sound pressure on the front decreases). End up.

図4に、超音波の出射タイミングの遅延についての説明図を示す。図4には、スライス方向DLに沿って並ぶ超音波トランスデューサー素子UE1〜UE5を模式的に示す。なお簡単のためm=5とし、コモン電極線は図示を省略する。   FIG. 4 shows an explanatory diagram about the delay of the emission timing of the ultrasonic waves. FIG. 4 schematically shows the ultrasonic transducer elements UE1 to UE5 arranged along the slice direction DL. For simplicity, m = 5 and the common electrode line is not shown.

素子UE1〜UE5の電極間には、圧電体層によって、それぞれ寄生容量C1〜C5が生じる。この容量C1〜C5は、下部電極と上部電極に挟まれた圧電体層の面積に応じて決まる。また、信号電極線LSiには配線抵抗が生じる。信号端子XBiと素子UE1の間の配線抵抗をR0とし、素子UE1〜UE5の各素子間の配線抵抗をR1〜R4とし、素子UE5と信号端子XAiの間の配線抵抗をR5とする。   Parasitic capacitances C1 to C5 are generated between the electrodes of the elements UE1 to UE5 by the piezoelectric layer, respectively. The capacitors C1 to C5 are determined according to the area of the piezoelectric layer sandwiched between the lower electrode and the upper electrode. Further, a wiring resistance is generated in the signal electrode line LSi. The wiring resistance between the signal terminal XBi and the element UE1 is R0, the wiring resistance between the elements UE1 to UE5 is R1 to R4, and the wiring resistance between the element UE5 and the signal terminal XAi is R5.

上記の寄生容量C1〜C5と配線抵抗R0〜R5はRC定数回路を形成しており、信号端子XAi、XBiから入力された駆動信号は、このRC定数回路により遅延する。即ち、駆動信号のパルスが印加されるタイミングは、信号端子XAi、XBiに近い素子UE1、UE5よりも列中央の素子UE3の方が遅くなる。そのため、素子UE3の出射タイミングを基準とした場合、素子UE1、UE5は時間Δt1、Δt5だけ速いタイミングで超音波を出射し、素子UE2、UE3は時間Δt2(<Δt1)、Δt4(<Δt5)だけ速いタイミングで超音波を出射することになる。時間Δt1〜Δt5は、寄生容量C1〜C5と配線抵抗R0〜R5の値によって決まる。   The parasitic capacitors C1 to C5 and the wiring resistors R0 to R5 form an RC constant circuit, and the drive signals input from the signal terminals XAi and XBi are delayed by the RC constant circuit. That is, the timing at which the pulse of the drive signal is applied is slower in the element UE3 in the center of the column than the elements UE1 and UE5 close to the signal terminals XAi and XBi. Therefore, when the emission timing of the element UE3 is used as a reference, the elements UE1 and UE5 emit ultrasonic waves at a timing faster by the times Δt1 and Δt5, and the elements UE2 and UE3 only have the times Δt2 (<Δt1) and Δt4 (<Δt5). Ultrasonic waves are emitted at a fast timing. The times Δt1 to Δt5 are determined by the values of the parasitic capacitances C1 to C5 and the wiring resistances R0 to R5.

このような出射タイミングの違いにより、スライス方向DLに沿った断面での超音波の波面WMは、直線でなく凹型となり、意図しない超音波ビームの収束(変形)を生じさせる。   Due to the difference in the emission timing, the ultrasonic wavefront WM in the cross section along the slice direction DL is not a straight line but a concave shape, which causes unintended convergence (deformation) of the ultrasonic beam.

図9に、深度に対する超音波ビームの音圧特性のシミュレーション結果を示す。ここでは概要のみ説明し、詳細については後述する。なお、横軸の深度は、超音波素子列の中央を基準とする第1方向D1での距離である。   FIG. 9 shows the simulation result of the sound pressure characteristics of the ultrasonic beam with respect to the depth. Only the outline will be described here, and details will be described later. The depth on the horizontal axis is a distance in the first direction D1 with the center of the ultrasonic element array as a reference.

音圧特性A1は、超音波の出射タイミングに遅延が無い場合の特性であり、音圧特性A2は、超音波の出射タイミングに遅延が有る場合の特性である。音圧特性A2では、音圧特性A1に比べて最大音圧となる深度が手前にきており、その最大音圧となる深度よりも遠方では音圧特性A1よりも音圧の低下が大きくなっている。このように、スライス方向DLに沿って複数の超音波トランスデューサー素子を配置し、その端部から駆動信号を供給した場合、従来の音響レンズ550では所望の音場が得られないという課題がある。   The sound pressure characteristic A1 is a characteristic when there is no delay in the ultrasonic wave emission timing, and the sound pressure characteristic A2 is a characteristic when there is a delay in the ultrasonic wave emission timing. In the sound pressure characteristic A2, the depth at which the maximum sound pressure is reached is closer to the front than the sound pressure characteristic A1, and the sound pressure drop is greater than the sound pressure characteristic A1 at a distance farther than the depth at which the maximum sound pressure is obtained. ing. As described above, when a plurality of ultrasonic transducer elements are arranged along the slice direction DL and a drive signal is supplied from an end thereof, the conventional acoustic lens 550 has a problem that a desired sound field cannot be obtained. .

4.本実施形態の音響レンズ
図5、図6に、上記のような課題を解決できる本実施形態の音響レンズの第1構成例を示す。
4). Acoustic Lens of this Embodiment FIGS. 5 and 6 show a first configuration example of an acoustic lens of this embodiment that can solve the above-described problems.

図5は、本実施形態の音響レンズ500を超音波トランスデューサーデバイス200に適用した場合の斜視図である。第1〜第3方向D1〜D3は音響レンズ500における方向を表し、それぞれ超音波トランスデューサーデバイス200の深度方向DZ、スライス方向DL、スキャン方向DSに対応する。なお以下では第1方向D1を「上」とも呼ぶ。   FIG. 5 is a perspective view when the acoustic lens 500 of the present embodiment is applied to the ultrasonic transducer device 200. The first to third directions D1 to D3 represent directions in the acoustic lens 500, and correspond to the depth direction DZ, the slice direction DL, and the scan direction DS of the ultrasonic transducer device 200, respectively. Hereinafter, the first direction D1 is also referred to as “up”.

音響レンズ500は、第1方向D1及び第2方向D2が成す面において超音波を収束させるレンズである。即ち、第1方向D1及び第2方向D2が成す面での断面DNMにおいて、上に凸な曲率をもつレンズ曲面を有している。また、断面DNMにおいて、音響レンズ500は図6で後述する構造を有し、この断面構造は、第3方向D3のどの位置でも同一の構造となるように形成されている。第1方向D1及び第3方向D3が成す面での断面では、レンズ曲面は曲率をもたず、音響レンズ500は超音波を収束させない。   The acoustic lens 500 is a lens that converges ultrasonic waves on the surface formed by the first direction D1 and the second direction D2. That is, in the cross section DNM at the plane formed by the first direction D1 and the second direction D2, the lens has a curved surface with a convex curvature. Further, in the cross section DNM, the acoustic lens 500 has a structure which will be described later with reference to FIG. 6, and this cross sectional structure is formed so as to have the same structure at any position in the third direction D3. In the cross section at the plane formed by the first direction D1 and the third direction D3, the lens curved surface has no curvature, and the acoustic lens 500 does not converge the ultrasonic wave.

なお本実施形態ではこれに限定されず、第1方向D1及び第3方向D3が成す面での断面においても、レンズ曲面が曲率を有してもよい。また本実施形態では、音響レンズ500と超音波トランスデューサーデバイス200との間に、例えば音響整合層等の他の部材が設けられてもよい。   In the present embodiment, the present invention is not limited to this, and the lens curved surface may have a curvature even in a cross section of a surface formed by the first direction D1 and the third direction D3. In the present embodiment, another member such as an acoustic matching layer may be provided between the acoustic lens 500 and the ultrasonic transducer device 200.

図6に、音響レンズ500の断面DNMにおける断面図を示す。音響レンズ500は、第1音速cを有する材料で形成された第1部材510と、第2音速cを有する材料で形成された第2部材520と、を含む。なお以下では、超音波素子列が10個の超音波トランスデューサー素子UE1〜UE10(m=10)で構成される場合を例に説明するが、本実施形態はこれに限定されない。また1素子に階段形状の1段が対応する場合を例に説明するが、複数の素子に階段形状の1段が対応してもよい。 FIG. 6 shows a cross-sectional view of the acoustic lens 500 at the cross section DNM. The acoustic lens 500 includes a first member 510 made of a material having a first sound velocity c 1 and a second member 520 made of a material having a second sound velocity c 2 . In the following description, an example in which the ultrasonic element array includes ten ultrasonic transducer elements UE1 to UE10 (m = 10) will be described, but the present embodiment is not limited to this. Further, a case where one step of a staircase shape corresponds to one element will be described as an example, but one step of a staircase shape may correspond to a plurality of elements.

第1部材510の音速cと第2部材520の音速cは異なる音速である。第1部材510、第2部材520は、例えばシリコン樹脂で形成されており、そのシリコン樹脂に金属粉末を混ぜることにより音速c、cをシリコーン樹脂より高く調整することが可能である。シリコン樹脂では一般的に1000m/s程度の音速であり、例えばシリコン樹脂に混入させる金属の種類や粉末の濃度等によって音速(平均音速)を調整する。また、シリコン樹脂に空気の入ったガラス球やプラスチック球を混ぜることにより音速をシリコン樹脂より低く調整することが可能である。 The sound speed c 1 of the first member 510 and the sound speed c 2 of the second member 520 are different sound speeds. The first member 510 and the second member 520 are made of, for example, silicon resin, and the sound speeds c 1 and c 2 can be adjusted higher than that of the silicone resin by mixing metal powder into the silicon resin. Silicon resin generally has a sound velocity of about 1000 m / s, and the sound velocity (average sound velocity) is adjusted depending on, for example, the type of metal mixed in the silicon resin and the concentration of powder. In addition, the speed of sound can be adjusted to be lower than that of silicon resin by mixing glass sphere or plastic sphere containing air in silicon resin.

第2部材520は、断面DNMにおいて階段形状(階段構造)である。具体的には、超音波トランスデューサー素子UEiに対応する段の基準面SS1からの高さxが、超音波トランスデューサー素子ごとに異なっている。ここで基準面SS1は、第1方向D1に直交する第2部材520の面であり、音響レンズ500を超音波トランスデューサーデバイス200と組み合わせた場合に基板60と向き合う面である。図6の構成例ではc>cであり、この場合には、第2部材520の端部での段の高さx、x10が最も高く、中央部での段の高さx、xに向かって高さxが単調減少する。 The second member 520 has a step shape (step structure) in the cross section DNM. Specifically, the height x i from the reference plane SS1 of stages corresponding to the ultrasonic transducer elements UEi is different for each ultrasonic transducer element. Here, the reference surface SS1 is a surface of the second member 520 orthogonal to the first direction D1, and is a surface facing the substrate 60 when the acoustic lens 500 is combined with the ultrasonic transducer device 200. In the configuration example of FIG. 6, c 1 > c 2 , and in this case, the step heights x 1 and x 10 at the end of the second member 520 are the highest, and the step height x at the center portion. The height x i decreases monotonously toward 5 and x 6 .

より具体的には、段の高さxについて下式(1)が成り立ち、これをxについて解いた下式(2)により段の高さxを設定する。ここでxは、最も高い段の高さであり、図6の例ではx=x(x10)である。またtは、端部の素子UE1(UE10)が超音波を出射するタイミングを基準としたときの、素子UEiが超音波を出射する遅延時間である。tは、基準面SS1から高さx(最も高い段)まで超音波が伝搬する時間である。 More specifically, it holds the following equation (1) the height x i of the step, which sets the height x i of the step by the following equation (2) obtained by solving for x i. Here, x M is the height of the highest step, and in the example of FIG. 6, x M = x 1 (x 10 ). Further, t i is a delay time at which the element UEi emits an ultrasonic wave when the element UE1 (UE10) at the end portion emits an ultrasonic wave as a reference. t M is the time during which the ultrasonic wave propagates from the reference surface SS1 to the height x M (the highest step).

Figure 2014124431
Figure 2014124431

Figure 2014124431
上式(1)、(2)によれば、素子UE1〜UE10から出射された超音波は、高さxの違いによって遅延時間tが補正され、基準面SS2に同一タイミングで到達する。ここで基準面SS2は、基準面SS1に平行な面であり、例えば第2部材520の最も高い段に接する面である。c>cの場合には、第2部材520の方が音速が遅いため、端部ほど超音波の通過時間が長くなり、中央部ほど超音波の通過時間が短くなる。そのため、出射タイミングが速い端部と出射タイミングが遅い中央部との遅延時間が相殺され、基準面SS2で波面が平坦になる。これにより、基準面SS2よりも上では従来の音響レンズ(例えば図3の音響レンズ550)と同様に考えることができ、波面がそろっているものとして設計したレンズ曲率で所望のビーム形状(例えば図3の超音波ビームBM1)を得ることができる。
Figure 2014124431
The above equation (1), according to (2), ultrasonic wave emitted from the device UE1~UE10, the delay time t i the difference in height x i is the correction, reached at the same timing reference surface SS2. Here, the reference surface SS2 is a surface parallel to the reference surface SS1, for example, a surface in contact with the highest step of the second member 520. In the case of c 1 > c 2 , since the second member 520 has a slower sound speed, the ultrasonic wave passage time becomes longer at the end portion and the ultrasonic wave passage time becomes shorter at the central portion. For this reason, the delay time between the end portion with the fast emission timing and the central portion with the slow emission timing is offset, and the wavefront becomes flat at the reference surface SS2. Thus, above the reference surface SS2, it can be considered in the same way as a conventional acoustic lens (for example, the acoustic lens 550 in FIG. 3), and a desired beam shape (for example, FIG. 3) with a lens curvature designed to have a uniform wavefront. 3 ultrasonic beams BM1) can be obtained.

上記ではc>cの場合を例に説明したが、c<cとしてもよい。図7に、c<cの場合の構成例として、音響レンズ500の第2構成例を示す。c<cの場合には、第2部材520の中央部での段の高さx、xが最も高く、端部での段の高さx、xに向かって高さxが単調減少する。具体的にはx=x(x)であり、上式(2)により段の高さxを設定する。この場合にもスライス方向DLでの超音波の遅延が補正され、基準面SS2で波面を平坦にすることができる。 In the above description, the case of c 1 > c 2 has been described as an example, but c 1 <c 2 may be used. FIG. 7 shows a second configuration example of the acoustic lens 500 as a configuration example in the case of c 1 <c 2 . In the case of c 1 <c 2 , the step heights x 5 and x 6 at the center portion of the second member 520 are the highest, and the step heights x 1 and x 1 at the end portions are increased toward the height. x i decreases monotonously. Specifically, x M = x 5 (x 6 ), and the step height x i is set by the above equation (2). Also in this case, the delay of the ultrasonic wave in the slice direction DL is corrected, and the wavefront can be flattened at the reference plane SS2.

図8に、c>c(図6)の場合における階段形状の段の高さxの例を示す。図8では、スライス方向DLに20個の超音波素子UE1〜UE20が配置されており、レンズ曲面を有する第1部材510は音速1000m/sの材料で形成され、階段形状の第2部材520は音速800m/sの材料で形成されている。最も高い段の高さはx=0.5mmである。 Figure 8 shows an example of a height x i of the step staircase shape when c 1> c 2 (FIG. 6). In FIG. 8, 20 ultrasonic elements UE1 to UE20 are arranged in the slice direction DL, the first member 510 having a curved lens surface is formed of a material having a sound velocity of 1000 m / s, and the step-shaped second member 520 is It is made of a material having a speed of sound of 800 m / s. The height of the highest step is x M = 0.5 mm.

遅延時間は、端部の素子UE1(UE20)を基準とした、各素子に駆動信号が到達するタイミングの遅延時間tである。遅延時間tは、回路シミュレーションにより算出した値である。到達時間は、端部の素子UE1(UE20)において超音波が基準面SS2に到達するのに要する時間tであり、音速800m/sの超音波が0.5mmを通過するのに要する時間625nsである。第2部材520の高さxは、これらの値を上式(2)に代入して求めた値であり、各素子において基準面SS1から基準面SS2まで超音波が伝搬するのに要する時間(上式(1)の第2項+第3項)と遅延時間tとの和が、到達時間tとなるような高さとなっている。 Delay time, elements of the end UE1 to (UE 20) as the reference, the delay time t i of the timing of the drive signal reaches the respective elements. Delay time t i is the value calculated by the circuit simulation. The arrival time is a time t M required for the ultrasonic wave to reach the reference plane SS2 in the end element UE1 (UE20), and a time 625 ns required for the ultrasonic wave having a speed of 800 m / s to pass 0.5 mm. It is. Height x i of the second member 520 is a value obtained by substituting these values into the above equation (2), the time required for ultrasonic waves from the reference surface SS1 to the reference plane SS2 is propagated in each element The sum of (the second term + the third term in the above equation (1)) and the delay time t i is such a height that the arrival time t M is obtained.

図9に、図8の階段形状を有する音響レンズ500で行った音響解析のシミュレーション結果を示す。音響レンズ500の外では、音速1500m/sの水中を超音波ビームが伝搬するものとする。横軸の深度は、超音波素子列の中央(UE10とUE11の中央)を基準とする第1方向D1(深度方向DZ)での距離である。   FIG. 9 shows a simulation result of acoustic analysis performed by the acoustic lens 500 having the step shape of FIG. Outside the acoustic lens 500, it is assumed that the ultrasonic beam propagates in water at a sound velocity of 1500 m / s. The depth on the horizontal axis is the distance in the first direction D1 (depth direction DZ) with reference to the center of the ultrasonic element array (the center of UE10 and UE11).

音圧特性A1は、図8の遅延時間tが発生しておらず(t=0)、本実施形態の遅延補正構造を用いずに基準面SS2より上のレンズ構造でビーム収束させた場合の特性である。音圧特性A2は、図8の遅延時間tが発生しているときに、本実施形態の遅延補正構造を用いずに基準面SS2より上のレンズ構造でビーム収束させた場合の特性である。音圧特性A2では、理想的な音圧特性A1に比べて、最大音圧の深度よりも深い深度での音圧が低下していることが分かる。 In the sound pressure characteristic A1, the delay time t i of FIG. 8 does not occur (t i = 0), and the beam is converged by the lens structure above the reference plane SS2 without using the delay correction structure of the present embodiment. The case characteristics. The sound pressure characteristic A2 is a characteristic when the beam is converged by a lens structure above the reference plane SS2 without using the delay correction structure of the present embodiment when the delay time t i of FIG. 8 occurs. . In the sound pressure characteristic A2, it can be seen that the sound pressure at a depth deeper than the depth of the maximum sound pressure is lower than the ideal sound pressure characteristic A1.

音圧特性A3は、図8の遅延時間tが発生しており、図8の遅延補正構造を用いた本実施形態の音響レンズ500でビーム収束させた場合の特性である。音圧特性A3では、最大音圧の深度よりも深い深度での音圧が向上しており、理想的な音圧特性A1とほぼ一致する特性が得られている。 Sound pressure characteristic A3 is generated the delay time t i of FIG. 8 is a characteristic in the case where is the beam converged by the acoustic lens 500 of the present embodiment using the delay compensation structure of FIG. In the sound pressure characteristic A3, the sound pressure at a depth deeper than the depth of the maximum sound pressure is improved, and a characteristic that substantially matches the ideal sound pressure characteristic A1 is obtained.

以上の実施形態によれば、音響レンズ500は、第1音速cの材料で形成される第1部材510と、第1音速cとは異なる第2音速cの材料で形成される第2部材520と、を含む。第2部材520の超音波トランスデューサー素子アレイ100側の面を基準面SS1とし、基準面SS1に垂直な方向を第1方向D1とし、超音波トランスデューサー素子アレイ100のスライス方向DLに対応する方向を第2方向D2とする。この場合に、第1部材510は、第2部材520の第1方向D1側に設けられ、第1方向D1側にレンズ曲面が形成されるレンズ構造を有する。第2部材520は、第1方向D1及び第2方向D2がなす面での断面DNMにおいて階段形状である。階段形状の段の高さxは、第2方向D2における端部(例えば図6の素子UE1に対応する段)と中央部(素子UE5に対応する段)とで異なる。 According to the above embodiments, the acoustic lens 500 includes a first member 510 formed of a first acoustic velocity c 1 material, first the first sound velocity c 1 is formed with a different second sound velocity c 2 material Two members 520. The surface of the second member 520 on the ultrasonic transducer element array 100 side is the reference plane SS1, the direction perpendicular to the reference plane SS1 is the first direction D1, and the direction corresponds to the slice direction DL of the ultrasonic transducer element array 100. Is the second direction D2. In this case, the first member 510 has a lens structure provided on the first direction D1 side of the second member 520 and having a lens curved surface formed on the first direction D1 side. The second member 520 has a step shape in a cross section DNM on a surface formed by the first direction D1 and the second direction D2. Height x i of the step of the staircase shape is different de end in the second direction D2 (e.g. stages corresponding to elements UE1 in FIG. 6) the central portion (stages corresponding to elements UE 5).

このようにすれば、音速の異なる2種類の部材が異なる高さで組み合わされるため、各素子から出射した超音波が基準面SS1から基準面SS2まで到達する時間を異ならせることができる。この時間の違いにより、図3や図4で説明した超音波の波面の湾曲が補正され、基準面SS2で超音波の波面を平坦にでき、図9で説明したようにプローブ正面での音圧低下を抑制できる。   In this way, since two types of members having different sound velocities are combined at different heights, the time required for the ultrasonic waves emitted from the respective elements to reach the reference surface SS2 from the reference surface SS1 can be varied. Due to the difference in time, the curvature of the ultrasonic wavefront described with reference to FIGS. 3 and 4 is corrected, and the ultrasonic wavefront can be flattened at the reference surface SS2, and the sound pressure at the front of the probe as described with reference to FIG. Reduction can be suppressed.

さて、仮に第2部材520が階段形状でなく滑らかに湾曲した形状である場合、超音波が面を斜めに通過して屈折するため、基準面SS2で波面が平坦にならない可能性がある。この点、本実施形態では、第2部材520が階段形状であるため、各素子から出射した超音波が段の面を垂直に通過する。これにより、基準面SS2で波面を平坦にできる。   If the second member 520 has a smoothly curved shape rather than a stepped shape, the ultrasonic wave passes through the surface obliquely and is refracted, so that the wavefront may not be flat at the reference surface SS2. In this regard, in the present embodiment, since the second member 520 has a staircase shape, the ultrasonic wave emitted from each element passes through the step surface vertically. Thereby, the wavefront can be flattened at the reference plane SS2.

ここで、基準面SS1とは、第2部材520の面であり、音響レンズ500と超音波トランスデューサーデバイス200とを組み合わせた場合に、超音波トランスデューサーデバイス200の超音波を出射する面と向き合う面である。また第2基準面SS2とは、第2部材520と第1部材510のレンズ曲面との間の面であり、基準面SS1の第1方向D1側で基準面SS1に平行な面である。例えば、基準面SS1から距離x(階段形状の最も高い段の高さ)の面である。また、階段形状とは、段の高さx(基準面SS1から段までの距離)が各段で異なっている形状であり、例えば段の高さxが順次増加又は順次減少する形状である。或は、段の高さxが増加する区間(図6では素子UE6〜UE10)と減少する区間(素子UE1〜UE5)が組み合わされたものであってもよい。 Here, the reference surface SS1 is the surface of the second member 520, and faces the surface of the ultrasonic transducer device 200 that emits ultrasonic waves when the acoustic lens 500 and the ultrasonic transducer device 200 are combined. Surface. The second reference plane SS2 is a plane between the second member 520 and the lens curved surface of the first member 510, and is a plane parallel to the reference plane SS1 on the first direction D1 side of the reference plane SS1. For example, the surface is a distance x M (the height of the highest step of the staircase shape) from the reference surface SS1. Further, the staircase shape is a shape in which the step height x i (distance from the reference plane SS1 to the step) is different in each step. For example, the step height x i is sequentially increased or decreased. is there. Alternatively, a section in which the step height x i increases (elements UE6 to UE10 in FIG. 6) and a section in which the step height x i decreases (elements UE1 to UE5) may be combined.

また本実施形態では、第1音速cは、第2音速cよりも速く、階段形状の段の高さxは、端部(例えば図6の素子UE1に対応する段)と中央部(素子UE5に対応する段)に向かって順次低くなる。より具体的には、階段形状の段の高さxは、第2の方向D2における第1端部(素子UE1に対応する段)から中央部に向かって順次低くなり、第2方向D2における第2端部(素子UE10に対応する段)から中央部に向かって順次低くなる。中央部は、第1端部と第2端部の間の部分(素子UE5、UE6に対応する段)である。 In this embodiment also, the first acoustic velocity c 1 is faster than the second speed of sound c 2, the height x i of the step of the staircase shape, the central portion ends (e.g., stages corresponding to elements UE1 in FIG. 6) It becomes lower sequentially toward (the stage corresponding to the element UE5). More specifically, the height x i of the step staircase shape becomes successively lower first end portion in the second direction D2 from (stages corresponding to elements UE1) toward the center portion, in the second direction D2 It becomes lower sequentially from the second end (the stage corresponding to the element UE10) toward the center. The central portion is a portion between the first end portion and the second end portion (the stage corresponding to the elements UE5 and UE6).

図4で説明したように、両端の端子XAi、XBiから駆動信号を入力した場合には、超音波素子列の両端から中央部に向かって遅延が大きくなる。本実施形態によれば、音速の遅い第2部材520の段の高さxが、端部及び第2端部から中央部に向かって順次低くなるため、中央部に近いほど第2基準面SS2に到達する時間が短くなり、上記の遅延を補正できる。 As described with reference to FIG. 4, when drive signals are input from the terminals XAi and XBi at both ends, the delay increases from both ends of the ultrasonic element array toward the center. According to this embodiment, the height x i of the slow stage of the second member 520 of sound velocity, it becomes successively lower toward the center from the end and a second end, the second reference plane closer to the central portion The time to reach SS2 is shortened, and the above delay can be corrected.

また本実施形態では、第1音速cは、第2音速cよりも遅く、階段形状の段の高さxは、端部(例えば図7の素子UE1に対応する段)と中央部(素子UE5に対応する段)に向かって順次高くなってもよい。より具体的には、階段形状の段の高さxは、第2の方向D2における第1端部(素子UE1に対応する段)から中央部に向かって順次高くなり、第2方向D2における第2端部(素子UE10に対応する段)から中央部に向かって順次低くなってもよい。中央部は、第1端部と第2端部の間の部分(素子UE5、UE6に対応する段)である。 In the present embodiment, the first acoustic velocity c 1 is slower than the second speed of sound c 2, the height x i of the step of the staircase shape, the central portion ends (e.g., stages corresponding to elements UE1 in FIG. 7) The height may increase sequentially toward (the stage corresponding to the element UE5). More specifically, the height x i of the step of the staircase shape is sequentially increased first end in the second direction D2 from (stages corresponding to elements UE1) toward the center portion, in the second direction D2 The second end portion (the step corresponding to the element UE10) may be gradually lowered toward the central portion. The central portion is a portion between the first end portion and the second end portion (the stage corresponding to the elements UE5 and UE6).

このようにすれば、音速の速い第2部材520の段の高さxが、端部及び第2端部から中央部に向かって順次高くなるため、中央部に近いほど第2基準面SS2に到達する時間が短くなり、中央部に近いほど大きくなる遅延を補正できる。 In this way, the height x i fast stage of the second member 520 of sound velocity, it becomes successively higher toward the center from the end and a second end, the second reference surface SS2 closer to the center portion It is possible to correct a delay that becomes shorter as it reaches the center and becomes closer to the center.

なお以上の実施形態では階段形状の段の高さxが端部及び第2端部から中央部に向かって順次低く(又は高く)なる場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されない。即ち、図10に示すように、段の高さxは、端部(素子UE1に対応する段)から中央部(素子UE5に対応する段)に向かって順次低く(又は高く)なり、更に中央部から第2端部(素子UE10に対応する段)に向かって順次低く(又は高く)なってもよい。 Note above the height x i of the step of the staircase shape in the embodiment but has been described an example in which sequentially becomes lower (or higher) toward the center from the end and a second end, the present embodiment in this It is not limited. That is, as shown in FIG. 10, the height x i stages, gradually decrease from the end (stages corresponding to elements UE1) towards (stage corresponding to element UE 5) central portion (or higher) will further It may be lower (or higher) sequentially from the center toward the second end (the stage corresponding to the element UE10).

この場合、図2に示す超音波トランスデューサーデバイス200の一端側の信号端子XB1〜XB64にのみ駆動信号を供給する。図10において一端の素子UE1側から駆動信号を供給した場合、駆動信号の遅延は素子UE1からUE10に向かって大きくなる。そのため、音速の遅い第2部材520の段の高さxが、端部(UE1側)から第2端部(UE10側)に向かって順次低くなることで、第2端部に近いほど第2基準面SS2に到達する時間が短くなり、基準面SS2で波面を平坦となるように遅延を補正できる。 In this case, a drive signal is supplied only to the signal terminals XB1 to XB64 on one end side of the ultrasonic transducer device 200 shown in FIG. In FIG. 10, when a drive signal is supplied from the element UE1 side at one end, the delay of the drive signal increases from the element UE1 toward the UE10. Therefore, the height x i of the slow stage of the second member 520 of sound velocity, that become successively lower towards the end of (UE1 side) to the second end (UE 10 side), the closer to the second end 2 The time to reach the reference plane SS2 is shortened, and the delay can be corrected so that the wavefront becomes flat at the reference plane SS2.

5.補正部材
以上の実施形態では音響レンズ500が遅延補正構造を有する場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されず、補正部材と音響レンズ部材とを別体に構成してもよい。図11に、この場合における補正部材の構成例を示す。
5. Correction Member In the above embodiment, the case where the acoustic lens 500 has a delay correction structure has been described as an example. However, the present embodiment is not limited to this, and the correction member and the acoustic lens member may be configured separately. . FIG. 11 shows a configuration example of the correction member in this case.

補正部材530は、音響レンズ部材540と超音波トランスデューサーデバイス200との間に設けられる。補正部材530は、第1音速cの材料で形成される第1部材510と、第1音速cとは異なる第2音速cの材料で形成される第2部材520と、を含む。そして、第1部材510は、第2部材520の第1方向D1側に設けられる。第2部材520は、第1方向D1及び第2方向D2がなす面での断面において階段形状であり、その階段形状の段の高さxは、第2方向D2における端部(例えば素子UE1に対応する段)と中央部(素子UE5に対応する段)とで異なる。 The correction member 530 is provided between the acoustic lens member 540 and the ultrasonic transducer device 200. Correcting member 530 includes a first member 510 formed of a first acoustic velocity c 1 material, and the second member 520 includes a first acoustic velocity c 1 is formed with a different second sound velocity c 2 material. The first member 510 is provided on the first direction D1 side of the second member 520. The second member 520 is a stepped shape in cross section in the plane first direction D1 and the second direction D2 forms, the height x i of the step of the staircase shape, the end of the second direction D2 (e.g., device UE1 And a central portion (a step corresponding to the element UE5).

第1部材510と第2部材520は、上述した音響レンズ500の構成例と同様に例えばシリコン樹脂を材料として形成される。階段形状の段の高さxは、上式(2)で説明した手法により設定され、各素子が出射した超音波の波面が第2基準面SS2で平坦となるように設定される。ここで第2基準面SS2は、補正部材530の第1方向D1側の面である。例えば補正部材530と音響レンズ部材540とを直接貼り合わせる場合には、その貼り合わせる面が第2基準面SS2である。なお図11では段の高さxが両端部から中央部に向かって低くなる場合を図示したが、これに限定されず、段の高さxが両端部から中央部に向かって高くなってもよいし、一端から他端に向かって低く(高く)なってもよい。 The first member 510 and the second member 520 are formed using, for example, a silicon resin as in the configuration example of the acoustic lens 500 described above. Height x i of the step of the staircase shape is set by the method described in the above equation (2), the wavefront of the ultrasonic wave each element emitted is set to be flat in the second reference plane SS2. Here, the second reference surface SS2 is a surface of the correction member 530 on the first direction D1 side. For example, when the correction member 530 and the acoustic lens member 540 are directly bonded together, the bonded surface is the second reference surface SS2. Although FIG. 11 illustrates the case where the step height x i decreases from both ends toward the center, the present invention is not limited to this, and the step height x i increases from both ends toward the center. It may be lower (higher) from one end to the other end.

音響レンズ部材540は、第3音速の材料(例えばシリコン樹脂)で形成され、第1方向D1側にレンズ曲面を有する。レンズ曲面の曲率は、第2基準面SS2で波面がそろっている場合に所望の焦点距離を実現するように設定される。第3音速は、例えば第1部材510の第1音速cと同一であり、この場合には音響レンズ部材540の形状は、図6の第1部材510の第2基準面SS2よりも上の形状と同一にできる。なお、第3音速は第1音速cと異なる音速であってもよい。また音響レンズ部材540と補正部材530との間に他の層(例えば音響整合層)が設けられてもよい。 The acoustic lens member 540 is formed of a third sonic material (for example, silicon resin), and has a curved lens surface on the first direction D1 side. The curvature of the lens curved surface is set so as to realize a desired focal length when the wavefronts are aligned on the second reference surface SS2. The third sound speed is, for example, the same as the first sound speed c 1 of the first member 510. In this case, the shape of the acoustic lens member 540 is higher than the second reference surface SS2 of the first member 510 of FIG. Can be the same shape. The third acoustic velocity may be sound velocity different from the first acoustic velocity c 1. Further, another layer (for example, an acoustic matching layer) may be provided between the acoustic lens member 540 and the correction member 530.

以上のように補正部材530と音響レンズ部材540とを別体に構成した場合にも、音速の異なる部材で階段形状を形成した補正部材530により超音波の遅延を補正することができる。   As described above, even when the correction member 530 and the acoustic lens member 540 are configured separately, the ultrasonic wave delay can be corrected by the correction member 530 having a stepped shape formed of members having different sound speeds.

6.ヘッドユニット
図12に、本実施形態の音響レンズが適用されるヘッドユニット220の構成例を示す。図12に示すヘッドユニット220は、超音波トランスデューサーデバイス200(以下では「素子チップ」とも呼ぶ)、接続部210、支持部材250を含む。
6). Head Unit FIG. 12 shows a configuration example of a head unit 220 to which the acoustic lens of this embodiment is applied. A head unit 220 shown in FIG. 12 includes an ultrasonic transducer device 200 (hereinafter also referred to as “element chip”), a connection portion 210, and a support member 250.

素子チップ200は、図2で説明した超音波トランスデューサーデバイスに対応する。素子チップ200は、超音波トランスデューサー素子アレイ100と、第1の端子XAiを含む第1の端子群XA1〜XA64と、第2の端子XBiを含む第2の端子群XB1〜XB64と、コモン端子XC1〜XC4と、を含む。素子チップ200は、接続部210を介してプローブ本体が有する処理装置(例えば図15の処理装置330)と電気的に接続される。   The element chip 200 corresponds to the ultrasonic transducer device described in FIG. The element chip 200 includes an ultrasonic transducer element array 100, a first terminal group XA1 to XA64 including a first terminal XAi, a second terminal group XB1 to XB64 including a second terminal XBi, and a common terminal. XC1 to XC4. The element chip 200 is electrically connected to a processing apparatus (for example, the processing apparatus 330 in FIG. 15) included in the probe main body via the connection unit 210.

接続部210は、プローブ本体とヘッドユニット220とを電気的に接続するものである。接続部210は、第1のコネクター421と、第2のコネクター422と、第1のフレキシブル基板130と、第2のフレキシブル基板140と、第1のフレキシブル基板130に設けられる第1の集積回路装置110と、第2のフレキシブル基板140に設けられる第2の集積回路装置120と、を有する。   The connection part 210 electrically connects the probe main body and the head unit 220. The connection unit 210 includes a first connector 421, a second connector 422, a first flexible substrate 130, a second flexible substrate 140, and a first integrated circuit device provided on the first flexible substrate 130. 110 and the second integrated circuit device 120 provided on the second flexible substrate 140.

端子群XA1〜XA64は、素子チップ200の第1の辺側に設けられる。フレキシブル基板130には、端子群XA1〜XA64とコネクター421の端子群とを接続する第1の信号線群が形成される。第1の信号線群は、第1の端子XAiに接続される第1の信号線を含む。第1の信号線群には、集積回路装置110の第1の送信端子群が接続される。   The terminal groups XA1 to XA64 are provided on the first side of the element chip 200. On the flexible substrate 130, a first signal line group for connecting the terminal groups XA1 to XA64 and the terminal group of the connector 421 is formed. The first signal line group includes a first signal line connected to the first terminal XAi. A first transmission terminal group of the integrated circuit device 110 is connected to the first signal line group.

端子群XB1〜XB64は、素子チップ200の第2の辺側に設けられる。フレキシブル基板140には、端子群XB1〜XB64とコネクター422の端子群とを接続する第2の信号線群が形成される。第2の信号線群は、第2の端子XBiに接続される第2の信号線を含む。第2の信号線群には、集積回路装置120の第2の送信端子群が接続される。   The terminal groups XB1 to XB64 are provided on the second side of the element chip 200. On the flexible substrate 140, a second signal line group for connecting the terminal groups XB1 to XB64 and the terminal group of the connector 422 is formed. The second signal line group includes a second signal line connected to the second terminal XBi. The second transmission terminal group of the integrated circuit device 120 is connected to the second signal line group.

集積回路装置110は、第1の送信端子群及び第1の信号線群を介して端子群XA1〜XA64へ駆動信号を出力する第1の送信回路群を有する。集積回路装置120は、第2の送信端子群及び第2の信号線群を介して端子群XB1〜XB64へ駆動信号を出力する第2の送信回路群を有する。これらの駆動信号は、処理装置(例えば図15の処理装置330)からの制御信号に基づいて出力される。   The integrated circuit device 110 includes a first transmission circuit group that outputs a drive signal to the terminal groups XA1 to XA64 via the first transmission terminal group and the first signal line group. The integrated circuit device 120 includes a second transmission circuit group that outputs a drive signal to the terminal groups XB1 to XB64 via the second transmission terminal group and the second signal line group. These drive signals are output based on a control signal from a processing device (for example, the processing device 330 in FIG. 15).

コネクター421は第1の接続端子群を有する。その接続端子群には、フレキシブル基板130の第1の信号線群を介して端子群XA1〜XA64からの受信信号が出力される。コネクター422は第2の接続端子群を有する。その接続端子群には、フレキシブル基板140の第2の信号線群を介して、端子群XB1〜XB64からの受信信号が出力される。   The connector 421 has a first connection terminal group. Reception signals from the terminal groups XA <b> 1 to XA <b> 64 are output to the connection terminal group via the first signal line group of the flexible substrate 130. The connector 422 has a second connection terminal group. Reception signals from the terminal groups XB <b> 1 to XB <b> 64 are output to the connection terminal group via the second signal line group of the flexible substrate 140.

なお接続部210は、図12に示す構成に限定されるものではない。例えば、接続部210を、素子チップ200の第1の辺側のみに設けてもよい。或は、接続部210は、コネクター421、422を省略し、第1の端子群XA1〜XA64からの受信信号を出力する第1の接続端子群と、第2の端子群XB1〜XB64からの受信信号を出力する第2の接続端子群と、を有してもよい。   Note that the connecting portion 210 is not limited to the configuration shown in FIG. For example, the connection part 210 may be provided only on the first side of the element chip 200. Alternatively, the connection unit 210 omits the connectors 421 and 422 and receives the first connection terminal group that outputs the reception signals from the first terminal groups XA1 to XA64 and the reception from the second terminal groups XB1 to XB64. And a second connection terminal group that outputs a signal.

接続部210を設けることで、プローブ本体とヘッドユニット220とを電気的に接続することができ、さらにヘッドユニット220をプローブ本体に脱着可能にすることができる。   By providing the connection portion 210, the probe main body and the head unit 220 can be electrically connected, and the head unit 220 can be attached to and detached from the probe main body.

支持部材250は、素子チップ200を支持する部材である。なお、素子チップ200、接続部210及び支持部材250の具体的な構造については後述する。   The support member 250 is a member that supports the element chip 200. The specific structures of the element chip 200, the connection part 210, and the support member 250 will be described later.

図13(A)〜図13(C)に、ヘッドユニット220の詳細な構成例を示す。図13(A)は支持部材250の第2の面SF2側を示し、図13(B)は支持部材250の第1の面SF1側を示し、図13(C)は支持部材250の側面側を示す。なお、本実施形態のヘッドユニット220は、図13(A)〜図13(C)の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。   13A to 13C show detailed configuration examples of the head unit 220. FIG. 13A shows the second surface SF2 side of the support member 250, FIG. 13B shows the first surface SF1 side of the support member 250, and FIG. 13C shows the side surface side of the support member 250. Indicates. The head unit 220 of the present embodiment is not limited to the configuration shown in FIGS. 13A to 13C, and some of the components may be omitted or replaced with other components. Various modifications such as adding components are possible.

支持部材250の第1の面SF1側には、コネクター421、422が設けられる。コネクター421、422には、フレキシブル基板130、140の一端がそれぞれ接続される。フレキシブル基板130、140には、集積回路装置110、120が設けられる。コネクター421、422は、プローブ本体側の対応するコネクターに脱着可能である。   Connectors 421 and 422 are provided on the first surface SF1 side of the support member 250. One end of each of the flexible boards 130 and 140 is connected to the connectors 421 and 422, respectively. Integrated circuit devices 110 and 120 are provided on the flexible substrates 130 and 140. The connectors 421 and 422 are detachable from the corresponding connectors on the probe main body side.

支持部材250の第1の面SF1の裏面である第2の面SF2側には、素子チップ200が支持される。素子チップ200の端子にはフレキシブル基板130、140の他端が接続される。固定用部材260は、支持部材250の各コーナー部に設けられ、ヘッドユニット220をプローブ筐体に固定するために用いられる。   The element chip 200 is supported on the second surface SF2 side that is the back surface of the first surface SF1 of the support member 250. The other ends of the flexible substrates 130 and 140 are connected to the terminals of the element chip 200. The fixing member 260 is provided at each corner portion of the support member 250 and is used to fix the head unit 220 to the probe housing.

ここで支持部材250の第1の面側とは、支持部材250の第1の面SF1の法線方向側であり、支持部材250の第2の面側とは、支持部材250の第1の面SF1の裏面である第2の面SF2の法線方向側である。   Here, the first surface side of the support member 250 is the normal direction side of the first surface SF1 of the support member 250, and the second surface side of the support member 250 is the first surface side of the support member 250. This is the normal direction side of the second surface SF2, which is the back surface of the surface SF1.

図13(C)に示すように、素子チップ200の表面(図1(B)において圧電体層30が形成される面)には、素子チップ200を保護する保護部材(保護膜)270が設けられる。なお、音響レンズ500が保護部材270を兼ねてもよい。   As shown in FIG. 13C, a protective member (protective film) 270 for protecting the element chip 200 is provided on the surface of the element chip 200 (the surface on which the piezoelectric layer 30 is formed in FIG. 1B). It is done. The acoustic lens 500 may also serve as the protection member 270.

7.超音波プローブ
図14(A)、図14(B)に、上記のヘッドユニット220が適用される超音波プローブ300の構成例を示す。図14(A)はヘッドユニット220(プローブヘッド)がプローブ本体320に装着された場合を示し、図14(B)はヘッドユニット220がプローブ本体320から分離された場合を示す。
7). Ultrasonic Probe FIGS. 14A and 14B show a configuration example of an ultrasonic probe 300 to which the head unit 220 is applied. 14A shows a case where the head unit 220 (probe head) is attached to the probe main body 320, and FIG. 14B shows a case where the head unit 220 is separated from the probe main body 320.

ヘッドユニット220は、素子チップ200、支持部材250、保護部材270、フレキシブル基板130、140(図示省略)、集積回路装置110、120(図示省略)、ヘッドユニット側コネクター425、音響レンズ500、ヘッドユニット220の構成要素を格納する筐体240を含む。   The head unit 220 includes an element chip 200, a support member 250, a protection member 270, flexible substrates 130 and 140 (not shown), integrated circuit devices 110 and 120 (not shown), a head unit side connector 425, an acoustic lens 500, and a head unit. A housing 240 for storing 220 components is included.

プローブ本体320は、処理装置330、プローブ本体側コネクター426、プローブ本体320の構成要素を格納する筐体340を含む。処理装置330は、受信部335(アナログフロントエンド部)、送受信制御部334を含む。受信部335や送受信制御部334は、例えばリジッド基板に設けられた集積回路装置により実現される。   The probe main body 320 includes a processing device 330, a probe main body side connector 426, and a housing 340 that stores components of the probe main body 320. The processing device 330 includes a receiving unit 335 (analog front end unit) and a transmission / reception control unit 334. The receiving unit 335 and the transmission / reception control unit 334 are realized by, for example, an integrated circuit device provided on a rigid board.

受信部335は、超音波トランスデューサー素子からの超音波エコー信号(受信信号)の受信処理を行う。送受信制御部334は、集積回路装置110、120や受信部335の制御を行う。プローブ本体側コネクター426は、ヘッドユニット側コネクター425と接続される。プローブ本体320は、ケーブル350により電子機器(例えば超音波画像装置)本体に接続される。   The reception unit 335 performs reception processing of an ultrasonic echo signal (reception signal) from the ultrasonic transducer element. The transmission / reception control unit 334 controls the integrated circuit devices 110 and 120 and the reception unit 335. The probe main body side connector 426 is connected to the head unit side connector 425. The probe main body 320 is connected to an electronic device (for example, an ultrasonic imaging apparatus) main body by a cable 350.

なお、図12〜図13(C)で説明した構成ユニットは筐体240に格納されているが、その構成ユニットを筐体240から取り外し可能としてもよい。こうすることで、その構成ユニットだけを交換することができる。或いは、筐体240に格納された状態のヘッドユニット220を交換することもできる。   Note that although the constituent units described in FIGS. 12 to 13C are stored in the housing 240, the constituent units may be removable from the housing 240. In this way, only the constituent unit can be exchanged. Alternatively, the head unit 220 stored in the housing 240 can be replaced.

8.超音波画像装置
図15に、超音波画像装置の構成例を示す。超音波画像装置は、超音波プローブ300、電子機器本体400を含む。超音波プローブ300は、超音波ヘッドユニット220、処理装置330を含む。電子機器本体400は、制御部410、処理部420、ユーザーインターフェース部430、表示部440を含む。
8). Ultrasonic Imaging Device FIG. 15 shows a configuration example of an ultrasonic imaging device. The ultrasonic imaging apparatus includes an ultrasonic probe 300 and an electronic device main body 400. The ultrasonic probe 300 includes an ultrasonic head unit 220 and a processing device 330. The electronic device main body 400 includes a control unit 410, a processing unit 420, a user interface unit 430, and a display unit 440.

超音波画像装置としては例えば医療用の超音波診断装置が想定される。或は、建築物等の内部を非破壊検査する診断機器や、ユーザーの指の動きを超音波の反射により検出するユーザーインターフェース機器等が想定される。   For example, a medical ultrasonic diagnostic apparatus is assumed as the ultrasonic imaging apparatus. Alternatively, a diagnostic device that performs nondestructive inspection of an interior of a building or the like, a user interface device that detects movement of a user's finger by reflection of ultrasonic waves, and the like are assumed.

処理装置330は、送受信制御部334、受信部335(アナログフロントエンド部)を含む。超音波ヘッドユニット220は、素子チップ200(超音波トランスデューサーデバイス)と、素子チップ200を回路基板(例えばリジッド基板)に接続する接続部210(コネクター部)と、を含む。回路基板には、送受信制御部334、受信部335が実装されている。接続部210は、集積回路装置390を含む。集積回路装置390は、送信部332(パルサー)を含む。   The processing device 330 includes a transmission / reception control unit 334 and a reception unit 335 (analog front end unit). The ultrasonic head unit 220 includes an element chip 200 (ultrasonic transducer device) and a connection part 210 (connector part) that connects the element chip 200 to a circuit board (for example, a rigid board). A transmission / reception controller 334 and a receiver 335 are mounted on the circuit board. Connection unit 210 includes an integrated circuit device 390. The integrated circuit device 390 includes a transmission unit 332 (pulser).

超音波を送信する場合には、送受信制御部334が送信部332に対して送信指示を行い、送信部332がその送信指示を受けて駆動信号を高電圧に増幅して駆動電圧を出力する。受信部335は不図示のリミッター回路を有しており、そのリミッター回路が駆動電圧を遮断する。超音波の反射波を受信する場合には、素子チップ200により検出された反射波の信号を受信部335が受信する。受信部335は、送受信制御部334からの受信指示に基づいて、反射波の信号を処理(例えば増幅処理や、A/D変換処理等)し、処理後の信号を処理部420に送信する。送受信におけるスキャン手法については、例えばリニアスキャンやセクタースキャン等、種々の手法を採用できる。処理部420は、その信号を映像化して表示部440に表示させる。   When transmitting an ultrasonic wave, the transmission / reception control unit 334 issues a transmission instruction to the transmission unit 332, and the transmission unit 332 receives the transmission instruction, amplifies the drive signal to a high voltage, and outputs the drive voltage. The receiving unit 335 has a limiter circuit (not shown), and the limiter circuit cuts off the drive voltage. When receiving the reflected wave of the ultrasonic wave, the receiving unit 335 receives the reflected wave signal detected by the element chip 200. Based on the reception instruction from the transmission / reception control unit 334, the reception unit 335 processes the reflected wave signal (for example, amplification processing or A / D conversion processing) and transmits the processed signal to the processing unit 420. As a scanning method in transmission / reception, various methods such as linear scanning and sector scanning can be employed. The processing unit 420 visualizes the signal and displays it on the display unit 440.

なお以上の実施形態では集積回路装置390が送信部332のみを含む場合を例に説明したが、本実施形態ではこれに限定されず、例えば集積回路装置390が受信部335や送受信制御部334を含んでもよい。   In the above embodiment, the case where the integrated circuit device 390 includes only the transmission unit 332 has been described as an example. However, the present embodiment is not limited to this. For example, the integrated circuit device 390 includes the reception unit 335 and the transmission / reception control unit 334. May be included.

ここで、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また音響レンズ、超音波トランスデューサーデバイス、ヘッドユニット、超音波プローブ、超音波画像装置の構成・動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。   Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be readily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. . Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. All combinations of the present embodiment and the modified examples are also included in the scope of the present invention. Further, the configurations and operations of the acoustic lens, the ultrasonic transducer device, the head unit, the ultrasonic probe, and the ultrasonic imaging apparatus are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications can be made.

10 超音波トランスデューサー素子、21 第1電極層、22 第2電極層、
30 圧電体層、40 開口、40 空洞領域、45 開口部、50 振動膜、
60 基板、100 超音波トランスデューサー素子アレイ、
110 第1の集積回路装置、120 第2の集積回路装置、
130 第1のフレキシブル基板、140 第2のフレキシブル基板、
200 超音波トランスデューサーデバイス、210 接続部、
220 ヘッドユニット、240 筐体、250 支持部材、
260 固定用部材、270 保護部材、300 超音波プローブ、
320 プローブ本体、330 処理装置、332 送信部、
334 送受信制御部、335 受信部、340 筐体、350 ケーブル、
390 集積回路装置、400 電子機器本体、410 制御部、
420 処理部、421,422 コネクター、
425 ヘッドユニット側コネクター、426 プローブ本体側コネクター、
430 ユーザーインターフェース部、440 表示部、500 音響レンズ、
510 第1部材、520 第2部材、530 補正部材、
540 音響レンズ部材、550 音響レンズ、
BM1,BM2 超音波ビーム、C1〜C5 寄生容量、
D1〜D3 第1〜第3方向、DL スライス方向、DNM 断面、
DS スキャン方向、DZ 深度方向、FCP 焦点、
LC1,LC2 コモン電極線、LS1〜LS64 信号電極線、
LY1〜LY8 コモン電極線、R0〜R5 配線抵抗、SR 超音波素子列、
SS1 第1基準面、SS2 第2基準面、
UE1〜UE10 超音波トランスデューサー素子、WM 波面、
XA1〜XA64,XB1〜XB64 信号端子、XC1〜XC4 コモン端子、
第1音速、c 第2音速、x 段の高さ
10 ultrasonic transducer elements, 21 first electrode layer, 22 second electrode layer,
30 piezoelectric layer, 40 aperture, 40 cavity region, 45 aperture, 50 vibrating membrane,
60 substrates, 100 ultrasonic transducer element arrays,
110 first integrated circuit device, 120 second integrated circuit device,
130 first flexible substrate, 140 second flexible substrate,
200 ultrasonic transducer device, 210 connection,
220 head unit, 240 housing, 250 support member,
260 fixing member, 270 protective member, 300 ultrasonic probe,
320 probe body, 330 processing device, 332 transmitter,
334 Transmission / reception control unit, 335 reception unit, 340 housing, 350 cable,
390 integrated circuit device, 400 electronic device main body, 410 control unit,
420 processing unit, 421, 422 connector,
425 Head unit side connector, 426 Probe body side connector,
430 User interface unit, 440 display unit, 500 acoustic lens,
510 first member, 520 second member, 530 correction member,
540 acoustic lens member, 550 acoustic lens,
BM1, BM2 ultrasonic beam, C1-C5 parasitic capacitance,
D1 to D3, first to third directions, DL slice direction, DNM cross section,
DS scan direction, DZ depth direction, FCP focus,
LC1, LC2 common electrode lines, LS1 to LS64 signal electrode lines,
LY1 to LY8 common electrode line, R0 to R5 wiring resistance, SR ultrasonic element array,
SS1 first reference plane, SS2 second reference plane,
UE1-UE10 ultrasonic transducer element, WM wavefront,
XA1 to XA64, XB1 to XB64 signal terminals, XC1 to XC4 common terminals,
c 1 first sound speed, c 2 second sound speed, height of xi stage

Claims (11)

第1音速の材料で形成される第1部材と、
前記第1音速とは異なる第2音速の材料で形成される第2部材と、
を含み、
前記第2部材の超音波トランスデューサー素子アレイ側の面を基準面とし、前記基準面に垂直な方向を第1方向とし、前記超音波トランスデューサー素子アレイのスライス方向に対応する方向を第2方向とする場合に、
前記第1部材は、前記第2部材の前記第1方向側に設けられ、前記第1方向側にレンズ曲面が形成されるレンズ構造を有し、
前記第2部材は、前記第1方向及び前記第2方向がなす面での断面において階段形状であり、
前記階段形状の段の高さは、前記第2方向における端部と中央部とで異なることを特徴とする音響レンズ。
A first member formed of a first sound velocity material;
A second member formed of a second sound velocity material different from the first sound velocity;
Including
The surface of the second member on the ultrasonic transducer element array side is a reference plane, a direction perpendicular to the reference plane is a first direction, and a direction corresponding to the slice direction of the ultrasonic transducer element array is a second direction. If
The first member is provided on the first direction side of the second member, and has a lens structure in which a lens curved surface is formed on the first direction side,
The second member has a step shape in a cross section in a plane formed by the first direction and the second direction,
The acoustic lens according to claim 1, wherein a height of the step of the step shape is different between an end portion and a center portion in the second direction.
請求項1において、
前記第1音速は、前記第2音速よりも速く、
前記階段形状の前記高さは、前記端部から前記中央部に向かって順次低くなることを特徴とする音響レンズ。
In claim 1,
The first sound speed is faster than the second sound speed,
The acoustic lens according to claim 1, wherein the height of the staircase shape is gradually decreased from the end portion toward the central portion.
請求項1において、
前記第1音速は、前記第2音速よりも速く、
前記階段形状の前記高さは、前記第2の方向における第1端部から前記第1端部と第2端部の間の中央部に向かって順次低くなり、前記第2方向における前記第2端部から前記中央部に向かって順次低くなることを特徴とする音響レンズ。
In claim 1,
The first sound speed is faster than the second sound speed,
The height of the staircase shape decreases sequentially from the first end in the second direction toward the center between the first end and the second end, and the second in the second direction. An acoustic lens characterized by lowering sequentially from an end toward the center.
請求項1において、
前記第1音速は、前記第2音速よりも遅く、
前記階段形状の前記高さは、前記端部から前記中央部に向かって順次高くなることを特徴とする音響レンズ。
In claim 1,
The first sound speed is slower than the second sound speed,
The acoustic lens according to claim 1, wherein the height of the staircase shape is sequentially increased from the end toward the center.
請求項1において、
前記第1音速は、前記第2音速よりも遅く、
前記階段形状の前記高さは、前記第2方向における第1端部から前記第1端部と第2端部の間の中央部に向かって順次高くなり、前記第2方向における前記第2端部から前記中央部に向かって順次高くなることを特徴とする音響レンズ。
In claim 1,
The first sound speed is slower than the second sound speed,
The height of the staircase shape sequentially increases from the first end in the second direction toward the center between the first end and the second end, and the second end in the second direction. An acoustic lens characterized by increasing in order from the center toward the center.
請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記超音波トランスデューサー素子アレイは、前記スライス方向に沿って配置される複数の超音波トランスデューサー素子を有し、
前記第2部材と前記レンズ曲面との間の、前記基準面に平行な面を第2基準面とする場合に、前記階段形状の段の高さは、前記複数の超音波トランスデューサー素子から互いに遅延しながら出射される超音波の波面が前記第2基準面において揃う高さに設定されていることを特徴とする音響レンズ。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The ultrasonic transducer element array has a plurality of ultrasonic transducer elements arranged along the slice direction;
When a plane parallel to the reference plane between the second member and the lens curved surface is used as the second reference plane, the height of the step-shaped step is determined from the plurality of ultrasonic transducer elements. An acoustic lens, wherein the wavefront of the ultrasonic wave emitted while being delayed is set to a height at which the second reference plane is aligned.
プローブのヘッドユニットであって、
請求項1乃至6のいずれかに記載された音響レンズと、
前記スライス方向に沿って配置される複数の超音波トランスデューサー素子を有する前記超音波トランスデューサー素子アレイと、
を含み、
前記階段形状の各段は、前記複数の超音波トランスデューサー素子の1又は複数の素子に対応して設けられることを特徴とするヘッドユニット。
A probe head unit,
An acoustic lens according to any one of claims 1 to 6;
The ultrasonic transducer element array having a plurality of ultrasonic transducer elements arranged along the slice direction;
Including
Each step of the staircase shape is provided corresponding to one or a plurality of elements of the plurality of ultrasonic transducer elements.
請求項7において、
前記超音波トランスデューサー素子アレイが配置される基板と、前記基板に配置される第1の端子及び第2の端子と、前記基板に配置される信号電極線と、を有する超音波トランスデューサーデバイスと、
第1の信号線が配置される第1のフレキシブル基板と、
第2の信号線が配置される第2のフレキシブル基板と、
を含み、
前記信号電極線は、前記第1の端子及び前記第2の端子と前記複数の超音波トランスデューサー素子とを接続し、
前記第1の信号線は、一端が前記第1の端子に接続され、前記複数の超音波トランスデューサー素子を駆動する駆動信号を前記第1の端子に対して供給し、
前記第2の信号線は、一端が前記第2の端子に接続され、前記駆動信号を前記第2の端子に対して供給することを特徴とするヘッドユニット。
In claim 7,
An ultrasonic transducer device comprising: a substrate on which the ultrasonic transducer element array is disposed; first and second terminals disposed on the substrate; and a signal electrode line disposed on the substrate; ,
A first flexible substrate on which a first signal line is disposed;
A second flexible substrate on which a second signal line is disposed;
Including
The signal electrode line connects the first terminal and the second terminal and the plurality of ultrasonic transducer elements,
The first signal line has one end connected to the first terminal, and supplies a driving signal for driving the plurality of ultrasonic transducer elements to the first terminal;
One end of the second signal line is connected to the second terminal, and the drive signal is supplied to the second terminal.
請求項1乃至6のいずれかに記載された音響レンズを含むことを特徴とするプローブ。   A probe comprising the acoustic lens according to claim 1. 請求項9に記載されたプローブと、
表示用画像データを表示する表示部と、
を含むことを特徴とする超音波画像装置。
A probe according to claim 9;
A display unit for displaying image data for display;
An ultrasonic imaging apparatus comprising:
音響レンズ部材と超音波トランスデューサー素子アレイとの間に設けられる補正部材であって、
第1音速の材料で形成される第1部材と、
前記第1音速とは異なる第2音速の材料で形成される第2部材と、
を含み、
前記第2部材の前記超音波トランスデューサー素子アレイ側の面を基準面とし、前記基準面に垂直な方向を第1方向とし、前記超音波トランスデューサー素子アレイのスライス方向に対応する方向を第2方向とする場合に、
前記第1部材は、前記第2部材の前記第1方向側に設けられ、
前記第2部材は、前記第1方向及び前記第2方向がなす面での断面において階段形状であり、
前記階段形状の段の高さは、前記第2方向における端部と中央部とで異なることを特徴とする補正部材。
A correction member provided between the acoustic lens member and the ultrasonic transducer element array,
A first member formed of a first sound velocity material;
A second member formed of a second sound velocity material different from the first sound velocity;
Including
The surface of the second member on the ultrasonic transducer element array side is a reference plane, a direction perpendicular to the reference plane is a first direction, and a direction corresponding to the slice direction of the ultrasonic transducer element array is a second direction. If the direction
The first member is provided on the first direction side of the second member,
The second member has a step shape in a cross section in a plane formed by the first direction and the second direction,
The height of the step of the staircase shape is different between the end portion and the center portion in the second direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016034100A (en) * 2014-07-31 2016-03-10 セイコーエプソン株式会社 Ultrasonic device, probe, and electronic equipment
US20160107195A1 (en) * 2014-10-15 2016-04-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic generator
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