JP2017034057A - 圧電デバイス、超音波デバイス、圧電モジュール及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】フレキシブル基板の共通化を図れる圧電デバイス、超音波デバイス、圧電モジュール及び電子機器を提供する。【解決手段】超音波デバイス４は、第１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列ＤＬ１〜ＤＬ８と、複数の超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８のそれぞれに接続され、第１方向に交差する第２方向に沿い、かつ当該第２方向の一端側に位置する第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８と、他端側に位置する第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８と、上記超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８に接続され、上記一端側に引き出された第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８と、上記他端側に引き出された第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ２と、を備える。各コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８及び信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８の配置順、及び、各コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８及び信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８の配置順は、仮想線Ｌ１を境に逆順となる。【選択図】図４
Description
本発明は、圧電デバイス、超音波デバイス、圧電モジュール及び電子機器に関する。
従来、複数の圧電素子を含む圧電デバイスを備え、当該圧電デバイスを、超音波を送受信する超音波デバイスや、当該超音波デバイスを備える超音波測定装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の超音波デバイスは、複数の超音波トランスデューサーがスライス方向に沿って配列されて超音波トランスデューサー列を構成し、当該超音波トランスデューサー列が、スライス方向に交差するスキャン方向に沿って配置されることで、一次アレイ構造に構成されている。
特許文献１に記載の超音波デバイスは、複数の超音波トランスデューサーがスライス方向に沿って配列されて超音波トランスデューサー列を構成し、当該超音波トランスデューサー列が、スライス方向に交差するスキャン方向に沿って配置されることで、一次アレイ構造に構成されている。
また、各超音波トランスデューサー列は、それぞれ、超音波トランスデューサーにコモン電圧を印加するコモン電極線と、駆動信号に応じた電圧を印加する信号電極線と、がスライス方向に沿って設けられる。これらのコモン電極線及び信号電極線は、スキャン方向に沿って交互に配置される。また、これらのコモン電極線及び信号電極線は、スライス方向の両側において、それぞれフレキシブル基板に接続される。すなわち、超音波デバイスは、２つのフレキシブル基板を介して、処理装置に接続されている。
このように、各電極線の両側にフレキシブル基板に接続することにより、片側にのみフレキシブル基板を設ける構成と比べて、電極線の抵抗によるスライス方向に沿った特性差異を低減できる。
このように、各電極線の両側にフレキシブル基板に接続することにより、片側にのみフレキシブル基板を設ける構成と比べて、電極線の抵抗によるスライス方向に沿った特性差異を低減できる。
ところで、上述の超音波デバイスでは、スキャン方向に沿ってコモン電極線及び信号電極線が交互に配置されているため、スライス方向の一端側に配置されるコモン電極及び信号電極の配列順と、他端側コモン電極及び信号電極の配列順とが逆になる。例えば、一端側において偶数番目にコモン電極が位置し、奇数番目に信号電極が位置する場合、他端側において、偶数番目に信号電極が位置し、奇数番目にコモン電極が位置することとなる。
一方、フレキシブル基板においても、信号電極に接続するための信号線と、コモン電極に接続するための信号線とがそれぞれ異なる線で構成する場合がある。例えば、フレキシブル基板において、各コモン電極線に接続される信号線同士を結線して１つの信号線に集約する場合や、コモン電極に接続される信号線と、信号電極に接続される信号線とにおいて、それぞれ異なる電気抵抗値の信号線を用いる場合等が例示できる。このような場合では、スライス方向の一端側のコモン電極及び信号電極の配置順に対応したフレキシブル基板と、他端側コモン電極及び信号電極の配置順に対応したフレキシブル基板と、をそれぞれ用意する必要があった。つまり、フレキシブル基板を共通化することができず、超音波測定装置の製造コストの増大や製造効率の低下といった課題があった。
本発明は、フレキシブル基板の共通化を図れる圧電デバイス、超音波デバイス、圧電モジュール及び電子機器を提供することを目的の一つとする。
本発明の一適用例に係る圧電デバイスは、第１方向に沿って配置される複数の圧電素子部と、複数の前記圧電素子部のそれぞれに接続され、前記第１方向に交差する第２方向に沿い、かつ当該第２方向の両側に引き出された第１端子と、複数の前記圧電素子部のそれぞれに接続され、前記第２方向に沿い、かつ当該第２方向の両側に引き出された第２端子と、を備え、前記第１端子及び前記第２端子の配置順は、前記第２方向に沿う仮想線を境にして逆順となることを特徴とする。
本適用例に係る圧電デバイスでは、第１端子及び第２端子の配置順が、第２方向に沿う仮想線を境に逆順となる。このような構成では、第１方向の一端側と他端側とで、各端子の配置位置を適宜設定することにより、第１方向の一端側における各端子の配置順に対応した信号線が設けられているフレキシブル基板を、第１方向の他端側においても用いることができる。従って、各端子の配置が、仮想線を境に逆順になっておらず、第１方向における一端側と他端側とで異なるフレキシブル基板を用いる場合と比べて、当該圧電デバイスを備える電子機器を製造する際のコストの増大や、製造効率の低下を抑制できる。
本適用例に係る圧電デバイスにおいて、前記第１端子及び前記第２端子は、前記第２方向に沿う仮想線に対して線対称となる位置に配置されることが好ましい。
本適用例に係る圧電デバイスでは、第１端子及び第２端子が、第２方向に沿う仮想線に対して線対称となる位置に配置される。すなわち、第１方向において仮想線を挟む一方の側と、他方の側とで、各端子の配置位置が、当該仮想線に対して線対称の関係を有する。
このような構成では、上述のように第１方向の一端側の端子と、他端側の端子に対して、同一のフレキシブル基板を接続させることができる。従って、上述のように、第１方向における一端側と他端側とで異なるフレキシブル基板を用いる場合と比べて、当該圧電デバイスを備える電子機器を製造する際のコストの増大や、製造効率の低下を抑制できる。
このような構成では、上述のように第１方向の一端側の端子と、他端側の端子に対して、同一のフレキシブル基板を接続させることができる。従って、上述のように、第１方向における一端側と他端側とで異なるフレキシブル基板を用いる場合と比べて、当該圧電デバイスを備える電子機器を製造する際のコストの増大や、製造効率の低下を抑制できる。
本適用例に係る圧電デバイスにおいて、前記仮想線上に前記第２方向に沿って配置され、前記圧電素子部から離間し、所定の基準電位が印加される第１電極線が配置されていることが好ましい。
本適用例に係る圧電デバイスでは、仮想線上に基準電位が印加される第１電極線が配置される。
このような構成では、仮想線を挟むように位置する２つの圧電素子部の間に、第１電極線が配置される。このため、上記２つの圧電素子部の間での電気的クロストークの発生を抑制できる。
このような構成では、仮想線を挟むように位置する２つの圧電素子部の間に、第１電極線が配置される。このため、上記２つの圧電素子部の間での電気的クロストークの発生を抑制できる。
本適用例に係る圧電デバイスにおいて、前記第１端子は、複数の前記圧電素子部に対して基準電位を印加するコモン電極であり、前記第１方向において隣り合う２つの前記圧電素子部の間に配置され、当該２つの前記圧電素子部に接続されていることが好ましい。
本適用例に係る圧電デバイスでは、第１端子は、基準電位が印加されるコモン電極であり、隣り合う２つの圧電素子部の間に配置され、当該２つの圧電素子部に接続されている。
このような構成では、第１端子は、２つの圧電素子部に共有される。すなわち、１つの圧電素子部は、２つの第１端子に連結し、コモン電圧が印加される。従って、一方の第１端子に劣化や断線等の不具合が発生したとしても、他方の第１端子によってコモン電圧を印加することができる。
また、このような構成では、第２端子には、圧電素子部を駆動するための駆動電圧が印加される。この第２端子は、２つの第１端子の間、すなわち、第１端子よりも圧電素子部に近い位置に配置される。従って、第２端子の長さを短くすることができ、第２端子の内部抵抗による電圧降下の影響を抑制でき、第２方向に沿った圧電素子部内における駆動電圧の変化を抑制できる。
このような構成では、第１端子は、２つの圧電素子部に共有される。すなわち、１つの圧電素子部は、２つの第１端子に連結し、コモン電圧が印加される。従って、一方の第１端子に劣化や断線等の不具合が発生したとしても、他方の第１端子によってコモン電圧を印加することができる。
また、このような構成では、第２端子には、圧電素子部を駆動するための駆動電圧が印加される。この第２端子は、２つの第１端子の間、すなわち、第１端子よりも圧電素子部に近い位置に配置される。従って、第２端子の長さを短くすることができ、第２端子の内部抵抗による電圧降下の影響を抑制でき、第２方向に沿った圧電素子部内における駆動電圧の変化を抑制できる。
本適用例に係る圧電デバイスにおいて、前記圧電素子部は、前記第１方向に沿って奇数個設けられ、複数の前記第２端子の一つは、前記仮想線上に設けられることが好ましい。
本適用例に係る圧電デバイスでは、奇数個の圧電素子部が第１方向に沿って配置され、第２端子の１つが仮想線上に設けられる。
このような構成では、仮想線上の第２端子を中心として線対称となる位置に第１端子及び第２端子を配置できる。
このような構成では、仮想線上の第２端子を中心として線対称となる位置に第１端子及び第２端子を配置できる。
本発明の一適用例に係る超音波デバイスは、第１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部と、複数の前記超音波トランスデューサー部のそれぞれに接続され、前記第１方向に交差する第２方向に沿い、かつ当該第２方向の両側に引き出された第１端子と、複数の前記超音波トランスデューサー部のそれぞれに接続され、前記第２方向に沿い、かつ当該第２方向の両側に引き出された第２端子と、を備え、前記第１端子及び前記第２端子の配置順は、前記第２方向に沿う仮想線を境にして逆順となることを特徴とする。
本適用例に係る超音波デバイスでは、上記適用例の圧電デバイスと同様に、第１端子及び第２端子の配置順が、仮想線を境に逆順となる。
このような構成では、各端子の位置を適宜設定することにより、第１方向における一端側と他端側とにおいて接続されるフレキシブル基板を共通化でき、例えば第１方向における一端側と他端側とで異なるフレキシブル基板を用いる場合と比べて、当該超音波デバイスを備える電子機器を製造する際のコストの増大や、製造効率の低下を抑制できる。
このような構成では、各端子の位置を適宜設定することにより、第１方向における一端側と他端側とにおいて接続されるフレキシブル基板を共通化でき、例えば第１方向における一端側と他端側とで異なるフレキシブル基板を用いる場合と比べて、当該超音波デバイスを備える電子機器を製造する際のコストの増大や、製造効率の低下を抑制できる。
本適用例に係る超音波デバイスにおいて、前記第１端子及び前記第２端子は、前記第２方向に沿う仮想線に対して線対称となる位置に配置されることが好ましい。
本適用例に係る超音波デバイスでは、上記適用例の圧電デバイスと同様に、第１端子及び第２端子が、仮想線に対して線対称となる位置に配置される。
これにより、第１方向における一端側と他端側とにおいて接続されるフレキシブル基板を共通化でき、例えば第１方向における一端側と他端側とで異なるフレキシブル基板を用いる場合と比べて、当該超音波デバイスを備える電子機器を製造する際のコストの増大や、製造効率の低下を抑制できる。
これにより、第１方向における一端側と他端側とにおいて接続されるフレキシブル基板を共通化でき、例えば第１方向における一端側と他端側とで異なるフレキシブル基板を用いる場合と比べて、当該超音波デバイスを備える電子機器を製造する際のコストの増大や、製造効率の低下を抑制できる。
本適用例に係る超音波デバイスにおいて、複数の前記超音波トランスデューサー部は、超音波を送信する送信用素子部と、超音波を受信する受信用素子部と、を有し、前記送信用素子部及び前記受信用素子部は、前記仮想線に対して線対称となる位置に配置されることが好ましい。
本適用例に係る超音波デバイスでは、送信用素子部と受信用素子部とが、それぞれ仮想線に対して対称となる位置に配置される。
このような構成では、フレキシブル基板を超音波デバイスに接続する際に、第１方向における一端側において送信用素子部に接続したフレキシブル基板の信号線を、他端側において、送信用素子部に接続することができる。受信用素子部についても同様である。従って、送信用素子部と受信用素子部とを別々に設ける場合でも、第１方向における一端側と他端側とに同じフレキシブル基板を接続させることができる。
このような構成では、フレキシブル基板を超音波デバイスに接続する際に、第１方向における一端側において送信用素子部に接続したフレキシブル基板の信号線を、他端側において、送信用素子部に接続することができる。受信用素子部についても同様である。従って、送信用素子部と受信用素子部とを別々に設ける場合でも、第１方向における一端側と他端側とに同じフレキシブル基板を接続させることができる。
本発明の一適用例に係る圧電モジュールは、前記第２方向の一方側において、前記第１端子及び前記第２端子のそれぞれに接続する第１フレキシブル基板と、前記第２方向の他方側において、前記第１端子及び前記第２端子のそれぞれに接続する第２フレキシブル基板と、を備えることを特徴とする。
本適用例では、上記適用例の圧電デバイスと同様の効果を得ることができる。
本適用例では、上記適用例の圧電デバイスと同様の効果を得ることができる。
本発明の一適用例に係る圧電モジュールにおいて、前記第１端子は、複数の前記圧電素子部に対して基準電位を印加するコモン電極であり、前記第１フレキシブル基板及び前記第２フレキシブル基板は、複数の前記第１端子のそれぞれに接続される第１信号線を有し、複数の前記第１信号線は、互いに電気的に接続されていることが好ましい。
本発明の一適用例に係る圧電モジュールでは、第１フレキシブル基板及び第２フレキシブル基板は、基準電位が印加される複数の第１端子（コモン電極）のそれぞれに接続される第１信号線を有し、これらの複数の信号線は、互いに接続されている。この互いに接続された第１信号線は、例えば共通の端子を介して基準電位が印加される。このように、基準電位印加用の信号線が内部で連結される第１フレキシブル基板及び第２フレキシブル基板を用いた場合でも、第１フレキシブル基板及び第２フレキシブル基板として同一の構成を有するフレキシブル基板を用いることができる。
本発明の一適用例に係る電子機器は、上記適用例に係る圧電デバイスと、前記圧電デバイスを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
本適用例では、上記適用例の圧電デバイスと同様の効果を得ることができる。
本適用例では、上記適用例の圧電デバイスと同様の効果を得ることができる。
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態の電子機器としての超音波測定装置について、図面に基づいて説明する。
［超音波測定装置の構成］
図１は、本実施形態の超音波測定装置１の概略構成を示す斜視図である。図２は、超音波測定装置１の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の超音波測定装置１は、図１に示すように、超音波プローブ２と、超音波プローブ２にケーブル３を介して電気的に接続された制御装置１０と、を備えている。制御装置１０は、本発明の制御部に相当する。
この超音波測定装置１は、超音波プローブ２を生体（例えば人体）の表面に当接させ、超音波プローブ２から生体内に超音波を送出する。また、生体内の器官にて反射された超音波を超音波プローブ２にて受信し、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態（例えば血流等）を測定したりする。
以下、本発明に係る第一実施形態の電子機器としての超音波測定装置について、図面に基づいて説明する。
［超音波測定装置の構成］
図１は、本実施形態の超音波測定装置１の概略構成を示す斜視図である。図２は、超音波測定装置１の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の超音波測定装置１は、図１に示すように、超音波プローブ２と、超音波プローブ２にケーブル３を介して電気的に接続された制御装置１０と、を備えている。制御装置１０は、本発明の制御部に相当する。
この超音波測定装置１は、超音波プローブ２を生体（例えば人体）の表面に当接させ、超音波プローブ２から生体内に超音波を送出する。また、生体内の器官にて反射された超音波を超音波プローブ２にて受信し、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態（例えば血流等）を測定したりする。
［超音波プローブの構成］
図３は、図１のＡ−Ａ線で切断した超音波プローブ２の概略構成を示す断面図である。
超音波プローブ２は、筐体２１と、超音波センサー２２と、を備える。
［筐体の構成］
筐体２１は、図１示すように、平面視矩形状の箱状に形成され、厚み方向に直交する一面（センサー面２１Ａ）には、センサー窓２１Ｂが設けられており、超音波センサー２２の一部（後述する音響レンズ８）が露出している。また、筐体２１の一部（図１に示す例では側面）には、ケーブル３の通過孔２１Ｃが設けられ、筐体２１の内部に挿入される。このケーブル３は、図示を省略するが、筐体２１の内部にて超音波センサー２２（後述する回路基板７）に接続されている。また、ケーブル３と通過孔２１Ｃとの隙間は、例えば樹脂材等が充填されることで、防水性が確保されている。
なお、本実施形態では、ケーブル３を用いて、超音波プローブ２と制御装置１０とが接続される構成例を示すが、これに限定されず、例えば超音波プローブ２と制御装置１０とが無線通信により接続されていてもよく、超音波プローブ２内に制御装置１０の各種構成が設けられていてもよい。
図３は、図１のＡ−Ａ線で切断した超音波プローブ２の概略構成を示す断面図である。
超音波プローブ２は、筐体２１と、超音波センサー２２と、を備える。
［筐体の構成］
筐体２１は、図１示すように、平面視矩形状の箱状に形成され、厚み方向に直交する一面（センサー面２１Ａ）には、センサー窓２１Ｂが設けられており、超音波センサー２２の一部（後述する音響レンズ８）が露出している。また、筐体２１の一部（図１に示す例では側面）には、ケーブル３の通過孔２１Ｃが設けられ、筐体２１の内部に挿入される。このケーブル３は、図示を省略するが、筐体２１の内部にて超音波センサー２２（後述する回路基板７）に接続されている。また、ケーブル３と通過孔２１Ｃとの隙間は、例えば樹脂材等が充填されることで、防水性が確保されている。
なお、本実施形態では、ケーブル３を用いて、超音波プローブ２と制御装置１０とが接続される構成例を示すが、これに限定されず、例えば超音波プローブ２と制御装置１０とが無線通信により接続されていてもよく、超音波プローブ２内に制御装置１０の各種構成が設けられていてもよい。
［超音波センサーの構成］
超音波センサー２２は、図３に示すように、超音波デバイス４と、フレキシブル基板６と、回路基板７と、音響レンズ８と、を備える。後述するが、回路基板７には、超音波デバイス４を制御するためのドライバ回路等が設けられており、超音波デバイス４は、フレキシブル基板６を介して回路基板７に電気的に接続される。この超音波デバイス４の超音波送受信側の面に、音響レンズ８が配置される。この超音波センサー２２は、音響レンズ８が露出するように筐体２１に収納され、露出部分から超音波を対象に送出し、対象からの反射波を受信する。なお、本発明の圧電モジュールは、超音波デバイス４と、フレキシブル基板６と、を含み構成される。
超音波センサー２２は、図３に示すように、超音波デバイス４と、フレキシブル基板６と、回路基板７と、音響レンズ８と、を備える。後述するが、回路基板７には、超音波デバイス４を制御するためのドライバ回路等が設けられており、超音波デバイス４は、フレキシブル基板６を介して回路基板７に電気的に接続される。この超音波デバイス４の超音波送受信側の面に、音響レンズ８が配置される。この超音波センサー２２は、音響レンズ８が露出するように筐体２１に収納され、露出部分から超音波を対象に送出し、対象からの反射波を受信する。なお、本発明の圧電モジュールは、超音波デバイス４と、フレキシブル基板６と、を含み構成される。
［超音波デバイスの構成］
図４は、超音波デバイス４を音響レンズ８側から見た際の概略構成を示す平面図である。図５は、図４におけるＢ−Ｂ線で切断した超音波デバイス４の断面図である。
以下の説明では、後述するように一次アレイ構造を有する超音波デバイス４のスキャン方向（第１方向）をＸ方向とし、スキャン方向に直交するスライス方向（第２方向）をＹ方向とする。
超音波デバイス４は、素子基板４１と、超音波トランスデューサー５１と、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８と、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８と、第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８と、第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８と、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８と、第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８と、を備える。なお、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８、及び第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８は、本発明の第１端子に相当する。また、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８、第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８、及び第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８は、本発明の第２端子に相当する。
図４は、超音波デバイス４を音響レンズ８側から見た際の概略構成を示す平面図である。図５は、図４におけるＢ−Ｂ線で切断した超音波デバイス４の断面図である。
以下の説明では、後述するように一次アレイ構造を有する超音波デバイス４のスキャン方向（第１方向）をＸ方向とし、スキャン方向に直交するスライス方向（第２方向）をＹ方向とする。
超音波デバイス４は、素子基板４１と、超音波トランスデューサー５１と、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８と、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８と、第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８と、第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８と、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８と、第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８と、を備える。なお、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８、及び第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８は、本発明の第１端子に相当する。また、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８、第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８、及び第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８は、本発明の第２端子に相当する。
本実施形態の超音波デバイス４では、複数の超音波トランスデューサー５１が、素子基板４１上の互いに直交するＸＹ方向に沿ってマトリクス状に配置され、超音波トランスデューサーアレイ５０が構成される。超音波トランスデューサーアレイ５０は、Ｘ方向をスキャン方向とする一次アレイ構造を有する。すなわち、超音波トランスデューサーアレイ５０は、Ｘ方向であるスキャン方向に略等間隔に配置される複数の超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８を有する（本実施形態では８列を例示）。各超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８は、Ｙ方向であるスライス方向に沿って略等間隔に配置された複数の超音波トランスデューサー５１（本実施形態では８個を例示）を有する。そして、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８のそれぞれが、一次アレイ構造における１つの送受信チャンネルとして機能する。各超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８は、本発明の圧電素子部及び超音波トランスデューサー部に相当する。
なお、以下の説明では、超音波トランスデューサーアレイ５０が設けられる領域を、以降、アレイ領域Ａｒ１とも称する。また、一次アレイを構成する各チャンネルのそれぞれを、−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって、ＣＨ１〜ＣＨ８とも表記する。
なお、以下の説明では、超音波トランスデューサーアレイ５０が設けられる領域を、以降、アレイ領域Ａｒ１とも称する。また、一次アレイを構成する各チャンネルのそれぞれを、−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって、ＣＨ１〜ＣＨ８とも表記する。
なお、本実施形態では、マトリクス状に配置された６４個の超音波トランスデューサー５１によって８チャンネルの一次アレイ構造が構成されているが、超音波トランスデューサー５１の個数や、チャンネル数はこれに限定されない。例えば、６４チャンネルや２５６チャンネル等のチャンネル数を有する一次アレイ構造を採用してもよい。
（素子基板の構成）
素子基板４１は、図５に示すように、基板本体部４１１と、基板本体部４１１に積層された振動膜４１２と、振動膜４１２に積層された圧電素子４１３と、を備えている。ここで、振動膜４１２及び圧電素子４１３により、超音波トランスデューサー５１が構成されている。
素子基板４１は、図５に示すように、基板本体部４１１と、基板本体部４１１に積層された振動膜４１２と、振動膜４１２に積層された圧電素子４１３と、を備えている。ここで、振動膜４１２及び圧電素子４１３により、超音波トランスデューサー５１が構成されている。
基板本体部４１１は、例えばＳｉ等の半導体基板である。この基板本体部４１１のアレイ領域Ａｒ１内には、各々の超音波トランスデューサー５１に対応した開口部４１１Ａが設けられている。また、各開口部４１１Ａは、基板本体部４１１の背面４１Ａ側に設けられた振動膜４１２により閉塞されている。
振動膜４１２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、基板本体部４１１の背面４１Ａ側全体を覆って設けられている。この振動膜４１２の厚み寸法は、基板本体部４１１に対して十分小さい厚み寸法となる。基板本体部４１１をＳｉにより構成し、振動膜４１２をＳｉＯ２により構成する場合、例えば基板本体部４１１の背面４１Ａ側を酸化処理することで、所望の厚み寸法の振動膜４１２を容易に形成することが可能となる。また、この場合、ＳｉＯ２の振動膜４１２をエッチングストッパとして基板本体部４１１をエッチング処理することで、容易に前記開口部４１１Ａを形成することが可能となる。
（超音波トランスデューサーの構成）
超音波トランスデューサー５１は、図５に示すように、振動膜４１２と、圧電素子４１３とを含み構成される。
圧電素子４１３は、下部電極４１４、圧電膜４１５、及び上部電極４１６の積層体であり、図５に示すように、各開口部４１１Ａを閉塞する振動膜４１２上に設けられる。
この超音波トランスデューサー５１は、上述のように、素子基板４１上にマトリクス状に配置され、一次アレイ構造を有する超音波トランスデューサーアレイ５０が構成される（図４参照）。超音波トランスデューサーアレイ５０に含まれる超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８は、一次アレイを構成する各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ８のそれぞれに対応する。
超音波トランスデューサー５１は、図５に示すように、振動膜４１２と、圧電素子４１３とを含み構成される。
圧電素子４１３は、下部電極４１４、圧電膜４１５、及び上部電極４１６の積層体であり、図５に示すように、各開口部４１１Ａを閉塞する振動膜４１２上に設けられる。
この超音波トランスデューサー５１は、上述のように、素子基板４１上にマトリクス状に配置され、一次アレイ構造を有する超音波トランスデューサーアレイ５０が構成される（図４参照）。超音波トランスデューサーアレイ５０に含まれる超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８は、一次アレイを構成する各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ８のそれぞれに対応する。
このような超音波トランスデューサー５１では、下部電極４１４及び上部電極４１６の間に所定周波数の矩形波電圧が印加されることで、開口部４１１Ａの開口領域内の振動膜４１２を振動させて超音波を送出できる。また、対象物から反射された超音波により振動膜４１２が振動されると、圧電膜４１５の上下で電位差が発生する。従って、下部電極４１４及び上部電極４１６間に発生する前記電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
超音波トランスデューサー５１を構成する下部電極４１４は、Ｙ方向に沿う直線状に形成され、各超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８において、複数の超音波トランスデューサー５１に跨って設けられる。従って、Ｙ方向に並ぶ超音波トランスデューサー５１では、下部電極４１４は同電位となる。
この下部電極４１４は、下部電極本体４１４Ａと、下部電極線４１４Ｂと、を有し、後述するように信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８によって、対応する第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８及び第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８に接続され、駆動電圧が印加される。
下部電極本体４１４Ａは、圧電膜４１５と振動膜４１２との間に位置し、超音波トランスデューサー５１のそれぞれに設けられる。
下部電極線４１４Ｂは、隣り合う下部電極本体４１４Ａを連結する。
この下部電極４１４は、下部電極本体４１４Ａと、下部電極線４１４Ｂと、を有し、後述するように信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８によって、対応する第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８及び第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８に接続され、駆動電圧が印加される。
下部電極本体４１４Ａは、圧電膜４１５と振動膜４１２との間に位置し、超音波トランスデューサー５１のそれぞれに設けられる。
下部電極線４１４Ｂは、隣り合う下部電極本体４１４Ａを連結する。
一方、上部電極４１６は、上部電極本体４１６Ａ（図５参照）と、上部電極線４１６Ｂ（図４参照）と、を有し、後述するようにコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８によって、対応する第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８及び第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８に接続され、コモン電圧が印加され基準電位に設定される。
上部電極本体４１６Ａは、圧電膜４１５上に積層され、超音波トランスデューサー５１のそれぞれに設けられる。
上部電極線４１６Ｂは、上部電極本体４１６Ａと、当該上部電極本体４１６Ａが属するチャンネルに対応するコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８と、を連結する。
上部電極本体４１６Ａは、圧電膜４１５上に積層され、超音波トランスデューサー５１のそれぞれに設けられる。
上部電極線４１６Ｂは、上部電極本体４１６Ａと、当該上部電極本体４１６Ａが属するチャンネルに対応するコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８と、を連結する。
（電極線及び端子の構成）
信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８は、図４に示すように、対応するチャンネルの超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８におけるＹ方向の両端から、素子基板４１の基板外周部に向かって、Ｙ方向に沿って設けられる。
すなわち、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の＋Ｙ側に設けられる信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の＋Ｙ側に位置する超音波トランスデューサー５１の下部電極本体４１４Ａと、対応する第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８とをそれぞれ連結する。
同様に、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の−Ｙ側に設けられる信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の−Ｙ側に位置する超音波トランスデューサー５１の下部電極本体４１４Ａと、対応する第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８とをそれぞれ連結する。
信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８は、図４に示すように、対応するチャンネルの超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８におけるＹ方向の両端から、素子基板４１の基板外周部に向かって、Ｙ方向に沿って設けられる。
すなわち、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の＋Ｙ側に設けられる信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の＋Ｙ側に位置する超音波トランスデューサー５１の下部電極本体４１４Ａと、対応する第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８とをそれぞれ連結する。
同様に、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の−Ｙ側に設けられる信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の−Ｙ側に位置する超音波トランスデューサー５１の下部電極本体４１４Ａと、対応する第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８とをそれぞれ連結する。
第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の＋Ｙ側における素子基板４１の基板外周部に、Ｘ方向に沿って配置される。この第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８は、フレキシブル基板６によって、回路基板７側に設けられた対応する信号端子に連結される。
第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の−Ｙ側における素子基板４１の基板外周部に、Ｘ方向に沿って配置される。この第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８は、フレキシブル基板６によって、回路基板側に設けられた対応する信号端子に連結される。
第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の−Ｙ側における素子基板４１の基板外周部に、Ｘ方向に沿って配置される。この第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８は、フレキシブル基板６によって、回路基板側に設けられた対応する信号端子に連結される。
コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８は、各超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８に沿って、すなわちＹ方向に沿って設けられ、＋Ｙ側で第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８に連結し、−Ｙ側で第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８に連結する。
本実施形態では、１ＣＨ〜４ＣＨに対応するコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ４は、同一のチャンネルに属する超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ４の−Ｘ側に配置される。一方、５ＣＨ〜８ＣＨに対応するコモン電極線ＣＬ５〜ＣＬ８は、同一のチャンネルに属する超音波トランスデューサー列ＤＬ５〜ＤＬ８の＋Ｘ側に配置される。
本実施形態では、１ＣＨ〜４ＣＨに対応するコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ４は、同一のチャンネルに属する超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ４の−Ｘ側に配置される。一方、５ＣＨ〜８ＣＨに対応するコモン電極線ＣＬ５〜ＣＬ８は、同一のチャンネルに属する超音波トランスデューサー列ＤＬ５〜ＤＬ８の＋Ｘ側に配置される。
第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の＋Ｙ側における素子基板４１の基板外周部に、Ｘ方向に沿って配置される。この第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８は、フレキシブル基板６によって、回路基板側に設けられた対応する信号端子に連結される。
第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の−Ｙ側における素子基板４１の基板外周部に、Ｘ方向に沿って配置される。この第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８は、フレキシブル基板６によって、回路基板側に設けられた対応する信号端子に連結される。
第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８は、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８の−Ｙ側における素子基板４１の基板外周部に、Ｘ方向に沿って配置される。この第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８は、フレキシブル基板６によって、回路基板側に設けられた対応する信号端子に連結される。
（各配線及び端子の配置位置の対称性）
ここで、図４に示すように、各信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８と、各コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８とは、アレイ領域Ａｒ１の中心を通り、Ｙ軸に平行な仮想線Ｌ１に対して線対称の関係となる位置に配置される。
すなわち、仮想線Ｌ１よりも−Ｘ側に位置する（１ＣＨ〜４ＣＨに対応する）コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ４は、同一のチャンネルに属する各信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ４よりも−Ｘ側に位置する。一方、仮想線Ｌ１よりも＋Ｘ側に位置する（５ＣＨ〜８ＣＨに対応する）コモン電極線ＣＬ５〜ＣＬ８は、同一のチャンネルに属する各信号電極線ＳＬ５〜ＳＬ８よりも＋Ｘ側に位置する。
そして、信号電極線ＳＬ１＋ｋと信号電極線ＳＬ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される（但し、ｋ＝０〜３）。また、各コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８も同様であり、コモン電極線ＣＬ１＋ｋとコモン電極線ＣＬ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される。
ここで、図４に示すように、各信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８と、各コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８とは、アレイ領域Ａｒ１の中心を通り、Ｙ軸に平行な仮想線Ｌ１に対して線対称の関係となる位置に配置される。
すなわち、仮想線Ｌ１よりも−Ｘ側に位置する（１ＣＨ〜４ＣＨに対応する）コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ４は、同一のチャンネルに属する各信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ４よりも−Ｘ側に位置する。一方、仮想線Ｌ１よりも＋Ｘ側に位置する（５ＣＨ〜８ＣＨに対応する）コモン電極線ＣＬ５〜ＣＬ８は、同一のチャンネルに属する各信号電極線ＳＬ５〜ＳＬ８よりも＋Ｘ側に位置する。
そして、信号電極線ＳＬ１＋ｋと信号電極線ＳＬ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される（但し、ｋ＝０〜３）。また、各コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８も同様であり、コモン電極線ＣＬ１＋ｋとコモン電極線ＣＬ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される。
また、第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８と、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８とも、同様に、仮想線Ｌ１に対して線対称の関係となる位置に配置される。
すなわち、仮想線Ｌ１よりも−Ｘ側に位置する第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ４は、同一のチャンネルに属する第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ４の−Ｘ側に配置される。また、仮想線Ｌ１よりも＋Ｘ側に位置する第１コモン端子ＣＡ５〜ＣＡ８は、同一のチャンネルに属する第１信号端子ＳＡ５〜ＳＡ８の＋Ｘ側に配置される。
そして、第１信号端子ＳＡ１＋ｋと第１信号端子ＳＡ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される。また、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８も同様であり、第１コモン端子ＣＡ１＋ｋと第１コモン端子ＣＡ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される。
すなわち、仮想線Ｌ１よりも−Ｘ側に位置する第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ４は、同一のチャンネルに属する第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ４の−Ｘ側に配置される。また、仮想線Ｌ１よりも＋Ｘ側に位置する第１コモン端子ＣＡ５〜ＣＡ８は、同一のチャンネルに属する第１信号端子ＳＡ５〜ＳＡ８の＋Ｘ側に配置される。
そして、第１信号端子ＳＡ１＋ｋと第１信号端子ＳＡ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される。また、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８も同様であり、第１コモン端子ＣＡ１＋ｋと第１コモン端子ＣＡ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される。
また、第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８と、第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８とも、同様である。すなわち、第２信号端子ＳＢ１＋ｋと第１信号端子ＳＢ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される。また、第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８も同様であり、第２コモン端子ＣＢ１＋ｋと第２コモン端子ＣＢ８−ｋとが、仮想線Ｌ１に対して線対称の位置に配置される。
［フレキシブル基板の構成］
図６は、超音波センサー２２の要部の概略構成を示す平面図である。
フレキシブル基板６は、複数の信号線を有し、当該信号線を介して超音波デバイス４と回路基板７とを接続する。
ここで、フレキシブル基板６のうち、図６に示す超音波デバイス４の＋Ｙ側に位置する第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８及び第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８に接続する第１フレキシブル基板６Ａと、−Ｙ側に位置する第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８及び第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８に接続する第２フレキシブル基板６Ｂとは、基本的に同様の構成を有する。以下、第１フレキシブル基板６Ａについて主に説明する。
図６は、超音波センサー２２の要部の概略構成を示す平面図である。
フレキシブル基板６は、複数の信号線を有し、当該信号線を介して超音波デバイス４と回路基板７とを接続する。
ここで、フレキシブル基板６のうち、図６に示す超音波デバイス４の＋Ｙ側に位置する第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８及び第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８に接続する第１フレキシブル基板６Ａと、−Ｙ側に位置する第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８及び第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８に接続する第２フレキシブル基板６Ｂとは、基本的に同様の構成を有する。以下、第１フレキシブル基板６Ａについて主に説明する。
第１フレキシブル基板６Ａは、信号線として、駆動信号線ＦＳ１〜ＦＳ８と、第１コモン信号線ＦＣ１〜ＦＣ５と、第２コモン信号線ＦＣ６〜ＦＣ１０とを備える。
第１駆動信号線ＦＳ１〜ＦＳ８は、一端側において第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８のうちの対応する端子に接続し、他端側において回路基板７側に設けられた駆動信号端子ＢＳ１〜ＢＳ８のうちの対応する端子に接続する。なお、第１フレキシブル基板６Ａでは、駆動信号線ＦＳ１は、第１信号端子ＳＡ１及び駆動信号端子ＢＳ１に接続し、駆動信号線ＦＳ８は、第１信号端子ＳＡ８及び駆動信号端子ＢＳ８に接続する。
この駆動信号線ＦＳ１〜ＦＳ４及び駆動信号線ＦＳ５〜ＦＳ８の少なくとも一端側は、Ｙ方向に沿う仮想線Ｌ２に対して線対称となる位置に配置される。
第１駆動信号線ＦＳ１〜ＦＳ８は、一端側において第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ８のうちの対応する端子に接続し、他端側において回路基板７側に設けられた駆動信号端子ＢＳ１〜ＢＳ８のうちの対応する端子に接続する。なお、第１フレキシブル基板６Ａでは、駆動信号線ＦＳ１は、第１信号端子ＳＡ１及び駆動信号端子ＢＳ１に接続し、駆動信号線ＦＳ８は、第１信号端子ＳＡ８及び駆動信号端子ＢＳ８に接続する。
この駆動信号線ＦＳ１〜ＦＳ４及び駆動信号線ＦＳ５〜ＦＳ８の少なくとも一端側は、Ｙ方向に沿う仮想線Ｌ２に対して線対称となる位置に配置される。
第１コモン信号線ＦＣ１〜ＦＣ５のうちの第１コモン信号線ＦＣ１〜ＦＣ４（第１信号線）は、一端側において第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ４のうちの対応する端子に接続し、他端側において第１コモン信号線ＦＣ５に接続する。第１コモン信号線ＦＣ５は、回路基板７側に設けられたコモン端子ＢＣ１に接続する。
また、同様に、第２コモン信号線ＦＣ６〜ＦＣ１０のうちの第２コモン信号線ＦＣ６〜ＦＣ９（第１信号線）は、一端側において第１コモン端子ＣＡ５〜ＣＡ８のうちの対応する端子にそれぞれ接続し、他端側において第２コモン信号線ＦＣ１０に接続する。第２コモン信号線ＦＣ１０は、回路基板７側に設けられたコモン端子ＢＣ２に接続する。
第１コモン信号線ＦＣ１〜ＦＣ４及び第２コモン信号線ＦＣ６〜ＦＣ９の少なくとも一端側は、Ｙ方向に沿う仮想線Ｌ２に対して線対称となる位置に配置される。
また、同様に、第２コモン信号線ＦＣ６〜ＦＣ１０のうちの第２コモン信号線ＦＣ６〜ＦＣ９（第１信号線）は、一端側において第１コモン端子ＣＡ５〜ＣＡ８のうちの対応する端子にそれぞれ接続し、他端側において第２コモン信号線ＦＣ１０に接続する。第２コモン信号線ＦＣ１０は、回路基板７側に設けられたコモン端子ＢＣ２に接続する。
第１コモン信号線ＦＣ１〜ＦＣ４及び第２コモン信号線ＦＣ６〜ＦＣ９の少なくとも一端側は、Ｙ方向に沿う仮想線Ｌ２に対して線対称となる位置に配置される。
第２フレキシブル基板６Ｂは、上述のように、第１フレキシブル基板６Ａと同様に構成される。
この第２フレキシブル基板６Ｂの駆動信号線ＦＳ１〜ＦＳ８は、一端側において第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８のうちの対応する端子にそれぞれ接続し、他端側において回路基板７側に設けられた駆動信号端子ＢＳ９〜ＢＳ１６のうちの対応する端子にそれぞれ接続する。なお、第２フレキシブル基板６Ｂでは、駆動信号線ＦＳ１は、第２信号端子ＳＢ８及び駆動信号端子ＢＳ１６に接続し、駆動信号線ＦＳ８は、第２信号端子ＳＢ１及び駆動信号端子ＢＳ９に接続する。
また、第１コモン信号線ＦＣ１〜ＦＣ４は、第１コモン信号線ＦＣ５を介して、回路基板７側に設けられたコモン端子ＢＣ４に接続する。第２コモン信号線ＦＣ６〜ＦＣ９は、第２コモン信号線ＦＣ１０を介して、回路基板７側に設けられたコモン端子ＢＣ３に接続する。
なお、駆動信号端子ＢＳ１〜ＢＳ１６は、駆動信号端子ＢＳｎ及び駆動信号端子ＢＳ８＋ｎ（ｎ＝１〜８）が、超音波デバイス４のＣＨｎに接続する。
この第２フレキシブル基板６Ｂの駆動信号線ＦＳ１〜ＦＳ８は、一端側において第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８のうちの対応する端子にそれぞれ接続し、他端側において回路基板７側に設けられた駆動信号端子ＢＳ９〜ＢＳ１６のうちの対応する端子にそれぞれ接続する。なお、第２フレキシブル基板６Ｂでは、駆動信号線ＦＳ１は、第２信号端子ＳＢ８及び駆動信号端子ＢＳ１６に接続し、駆動信号線ＦＳ８は、第２信号端子ＳＢ１及び駆動信号端子ＢＳ９に接続する。
また、第１コモン信号線ＦＣ１〜ＦＣ４は、第１コモン信号線ＦＣ５を介して、回路基板７側に設けられたコモン端子ＢＣ４に接続する。第２コモン信号線ＦＣ６〜ＦＣ９は、第２コモン信号線ＦＣ１０を介して、回路基板７側に設けられたコモン端子ＢＣ３に接続する。
なお、駆動信号端子ＢＳ１〜ＢＳ１６は、駆動信号端子ＢＳｎ及び駆動信号端子ＢＳ８＋ｎ（ｎ＝１〜８）が、超音波デバイス４のＣＨｎに接続する。
［回路基板の構成］
回路基板７は、図６に示す、駆動信号端子ＢＳ１〜ＢＳ１６と、コモン端子ＢＣ１〜ＢＣ４とを備え、フレキシブル基板６によって超音波デバイス４が接続される。また、回路基板７は、ケーブル３を介して制御装置１０に接続されている。
この回路基板７は、超音波デバイス４を駆動させるためのドライバ回路等が設けられている。具体的には、回路基板７は、図２に示すように、選択回路７１、送信回路７２、及び受信回路７３を備えている。
回路基板７は、図６に示す、駆動信号端子ＢＳ１〜ＢＳ１６と、コモン端子ＢＣ１〜ＢＣ４とを備え、フレキシブル基板６によって超音波デバイス４が接続される。また、回路基板７は、ケーブル３を介して制御装置１０に接続されている。
この回路基板７は、超音波デバイス４を駆動させるためのドライバ回路等が設けられている。具体的には、回路基板７は、図２に示すように、選択回路７１、送信回路７２、及び受信回路７３を備えている。
選択回路７１は、制御装置１０の制御に基づいて、超音波デバイス４と送信回路７２とを接続する送信接続、及び超音波デバイス４と受信回路７３とを接続する受信接続を切り替える。
送信回路７２は、制御装置１０の制御により送信接続に切り替えられた際に、選択回路７１を介して超音波デバイス４に超音波を送信させる旨の送信信号を出力する。
受信回路７３は、制御装置１０の制御により受信接続に切り替えられた際に、選択回路７１を介して超音波センサー２２から入力された受信信号を制御装置１０に出力する。受信回路７３は、例えば低雑音増幅回路、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、受信信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施した後、処理後の受信信号を制御装置１０に出力する。
送信回路７２は、制御装置１０の制御により送信接続に切り替えられた際に、選択回路７１を介して超音波デバイス４に超音波を送信させる旨の送信信号を出力する。
受信回路７３は、制御装置１０の制御により受信接続に切り替えられた際に、選択回路７１を介して超音波センサー２２から入力された受信信号を制御装置１０に出力する。受信回路７３は、例えば低雑音増幅回路、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、受信信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施した後、処理後の受信信号を制御装置１０に出力する。
［音響レンズの構成］
音響レンズ８は、超音波デバイス４から送信された超音波を測定対象である生体に効率よく伝搬させ、また、生体内で反射した超音波を効率よく超音波デバイス４に伝搬させる。この音響レンズ８は、超音波デバイス４が超音波を送受信する面に沿って配置される。なお、図示を省略するが、超音波デバイス４と音響レンズ８との間には、音響整合層が設けられる。これら、音響レンズ８及び音響整合層は、素子基板４１の超音波トランスデューサー５１の音響インピーダンスと、生体の音響インピーダンスとの中間の音響インピーダンスに設定されている。
音響レンズ８は、超音波デバイス４から送信された超音波を測定対象である生体に効率よく伝搬させ、また、生体内で反射した超音波を効率よく超音波デバイス４に伝搬させる。この音響レンズ８は、超音波デバイス４が超音波を送受信する面に沿って配置される。なお、図示を省略するが、超音波デバイス４と音響レンズ８との間には、音響整合層が設けられる。これら、音響レンズ８及び音響整合層は、素子基板４１の超音波トランスデューサー５１の音響インピーダンスと、生体の音響インピーダンスとの中間の音響インピーダンスに設定されている。
［制御装置の構成］
制御装置１０は、図２に示すように、例えば、操作部１１と、表示部１２と、記憶部１３と、演算部１４と、を備えて構成されている。この制御装置１０は、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いてもよく、超音波プローブ２を操作するための専用端末装置であってもよい。
操作部１１は、ユーザーが超音波測定装置１を操作するためのＵＩ（user interface）であり、例えば表示部１２上に設けられたタッチパネルや、操作ボタン、キーボード、マウス等により構成することができる。
表示部１２は、例えば液晶ディスプレイ等により構成され、画像を表示させる。
記憶部１３は、超音波測定装置１を制御するための各種プログラムや各種データを記憶する。
演算部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路や、メモリー等の記憶回路により構成されている。そして、演算部１４は、記憶部１３に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、送信回路７２に対して送信信号の生成及び出力処理の制御を行い、受信回路７３に対して受信信号の周波数設定やゲイン設定などの制御を行う。
制御装置１０は、図２に示すように、例えば、操作部１１と、表示部１２と、記憶部１３と、演算部１４と、を備えて構成されている。この制御装置１０は、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いてもよく、超音波プローブ２を操作するための専用端末装置であってもよい。
操作部１１は、ユーザーが超音波測定装置１を操作するためのＵＩ（user interface）であり、例えば表示部１２上に設けられたタッチパネルや、操作ボタン、キーボード、マウス等により構成することができる。
表示部１２は、例えば液晶ディスプレイ等により構成され、画像を表示させる。
記憶部１３は、超音波測定装置１を制御するための各種プログラムや各種データを記憶する。
演算部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路や、メモリー等の記憶回路により構成されている。そして、演算部１４は、記憶部１３に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、送信回路７２に対して送信信号の生成及び出力処理の制御を行い、受信回路７３に対して受信信号の周波数設定やゲイン設定などの制御を行う。
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波デバイス４では、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８及びコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、アレイ領域Ａｒ１の中心を通り、Ｙ方向に沿う仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置される。そして、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８及び第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８が、Ｙ方向に沿う仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置される。
このような構成では、＋Ｙ側における信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８及びコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の配置に対応した信号線が設けられているフレキシブル基板６を、−Ｙ側においても用いることができる。
ここで、各信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８及びコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、上述のように線対称となるように配置されておらず、例えば、信号電極線とコモン電極線が交互に配置されている場合、Ｙ方向における一端側と他端側とで異なるフレキシブル基板を用いる必要がある。このような場合と比べて、本実施形態では、超音波デバイス４を備える超音波測定装置１を製造する際のコストの増大や、製造効率の低下を抑制できる。
本実施形態の超音波デバイス４では、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８及びコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、アレイ領域Ａｒ１の中心を通り、Ｙ方向に沿う仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置される。そして、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８及び第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８が、Ｙ方向に沿う仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置される。
このような構成では、＋Ｙ側における信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８及びコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８の配置に対応した信号線が設けられているフレキシブル基板６を、−Ｙ側においても用いることができる。
ここで、各信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８及びコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、上述のように線対称となるように配置されておらず、例えば、信号電極線とコモン電極線が交互に配置されている場合、Ｙ方向における一端側と他端側とで異なるフレキシブル基板を用いる必要がある。このような場合と比べて、本実施形態では、超音波デバイス４を備える超音波測定装置１を製造する際のコストの増大や、製造効率の低下を抑制できる。
なお、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８は、対応する超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８を駆動するための駆動電圧が印加される。この信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８は、２つのコモン電極線の間に配置され、すなわちコモン電極線よりも超音波トランスデューサー列に近い位置に配置される。従って、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８の長さを短くすることができ、信号電極線ＳＬ１〜ＳＬ８における内部抵抗による電圧降下の影響を抑制でき、スライス方向に沿った超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８内における駆動電圧の変化を抑制できる。
［第一実施形態に係る変形例］
次に、第一実施形態の一変形例（変形例１）について図面に基づいて説明する。
図７は、変形例１における超音波デバイスを模式的に示す平面図である。
第一実施形態では、各チャンネルにおいて、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８よりも、仮想線Ｌ１と反対側に配置されていた。
これに対して、図７に示す変形例１に係る超音波デバイス４Ａでは、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８よりも、仮想線Ｌ１側に配置される。
また、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ４及び第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ４は、Ｘ方向に沿って交互に配置され、仮想線Ｌ１側に第１コモン端子ＣＡ４が配置される。同様に、第１コモン端子ＣＡ５〜ＣＡ８及び第１信号端子ＳＡ５〜ＳＡ８は、Ｘ方向に沿って交互に配置され、仮想線Ｌ１側に第１コモン端子ＣＡ５が配置される。
なお、第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８及び第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８についても同様である。
次に、第一実施形態の一変形例（変形例１）について図面に基づいて説明する。
図７は、変形例１における超音波デバイスを模式的に示す平面図である。
第一実施形態では、各チャンネルにおいて、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８よりも、仮想線Ｌ１と反対側に配置されていた。
これに対して、図７に示す変形例１に係る超音波デバイス４Ａでは、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８よりも、仮想線Ｌ１側に配置される。
また、第１コモン端子ＣＡ１〜ＣＡ４及び第１信号端子ＳＡ１〜ＳＡ４は、Ｘ方向に沿って交互に配置され、仮想線Ｌ１側に第１コモン端子ＣＡ４が配置される。同様に、第１コモン端子ＣＡ５〜ＣＡ８及び第１信号端子ＳＡ５〜ＳＡ８は、Ｘ方向に沿って交互に配置され、仮想線Ｌ１側に第１コモン端子ＣＡ５が配置される。
なお、第２コモン端子ＣＢ１〜ＣＢ８及び第２信号端子ＳＢ１〜ＳＢ８についても同様である。
このような構成では、仮想線Ｌ１を挟むように位置する２つの超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間に、コモン電極線ＣＬ４，ＣＬ５が配置される。これにより、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間での電気的クロストークの発生を好適に抑制できる。
なお、図７に示す変形例１では、仮想線Ｌ１を挟む超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間には、コモン電極線ＣＬ４，ＣＬ５を配置するためのスペースを設ける必要がある。
一方、上記第一実施形態の超音波デバイス４では、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間に、上記スペースを設ける必要があるという制限がない。このため、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間の距離を含め、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８のうち隣りあう素子列間の距離を略均一となるように構成するのが容易である。
一方、上記第一実施形態の超音波デバイス４では、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間に、上記スペースを設ける必要があるという制限がない。このため、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間の距離を含め、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８のうち隣りあう素子列間の距離を略均一となるように構成するのが容易である。
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
なお、以降の説明にあたり、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図８は、第二実施形態に係る超音波デバイスの概略構成を示す平面図である。
上述の第一実施形態では、各チャンネルにおいて、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８よりも、仮想線Ｌ１と反対側に配置されていた。そして、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５とは、Ｘ方向に所定距離だけ離間して配置されている。
これに対して、図８に示す、第二実施形態に係る超音波デバイス４Ｂは、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間の仮想線Ｌ１上にダミー電極ＣＬ９（第１電極線）が配置される。
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
なお、以降の説明にあたり、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図８は、第二実施形態に係る超音波デバイスの概略構成を示す平面図である。
上述の第一実施形態では、各チャンネルにおいて、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８よりも、仮想線Ｌ１と反対側に配置されていた。そして、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５とは、Ｘ方向に所定距離だけ離間して配置されている。
これに対して、図８に示す、第二実施形態に係る超音波デバイス４Ｂは、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間の仮想線Ｌ１上にダミー電極ＣＬ９（第１電極線）が配置される。
ダミー電極ＣＬ９は、基本的に、コモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８と同様に構成され、素子基板４１上にＹ方向に沿って設けられる。ダミー電極ＣＬ９の＋Ｙ方向の端部には、第１コモン端子ＣＡ９が設けられる。また、−Ｙ方向の端部には、第２コモン端子ＣＢ９が設けられる。これら各コモン端子ＣＡ９，ＣＢ９は、他のコモン端子ＣＡ１〜ＣＡ８，ＣＢ１〜ＣＢ８と同様に、フレキシブル基板６を介して回路基板７に接続され、コモン電圧が印加される。
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、上記第一実施形態による効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、仮想線Ｌ１を挟むように位置する２つの超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間に、ダミー電極ＣＬ９が配置される。このダミー電極ＣＬ９は、他の超音波トランスデューサー列ＤＬ４，ＤＬ５から離間し、コモン電圧が印加される。これにより、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間での電気的クロストークの発生を好適に抑制できる。
本実施形態によれば、上記第一実施形態による効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、仮想線Ｌ１を挟むように位置する２つの超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間に、ダミー電極ＣＬ９が配置される。このダミー電極ＣＬ９は、他の超音波トランスデューサー列ＤＬ４，ＤＬ５から離間し、コモン電圧が印加される。これにより、超音波トランスデューサー列ＤＬ４と超音波トランスデューサー列ＤＬ５との間での電気的クロストークの発生を好適に抑制できる。
［第三実施形態］
次に、本発明に係る第三実施形態について説明する。
図９は、第三実施形態に係る超音波デバイスの概略構成を示す平面図である。
上述の第一実施形態では、超音波デバイス４は、偶数個の超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８を備え、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８のそれぞれに対して、個別にコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が設けられていた。
これに対して、図９に示す、第三実施形態係る超音波デバイス４Ｃは、コモン電極線が、Ｘ方向（スキャン方向）に隣り合う超音波トランスデューサー列にて共有される。また、第三実施形態では、奇数個の超音波トランスデューサー列を含む超音波デバイス４Ｃを例示する。
次に、本発明に係る第三実施形態について説明する。
図９は、第三実施形態に係る超音波デバイスの概略構成を示す平面図である。
上述の第一実施形態では、超音波デバイス４は、偶数個の超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８を備え、超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８のそれぞれに対して、個別にコモン電極線ＣＬ１〜ＣＬ８が設けられていた。
これに対して、図９に示す、第三実施形態係る超音波デバイス４Ｃは、コモン電極線が、Ｘ方向（スキャン方向）に隣り合う超音波トランスデューサー列にて共有される。また、第三実施形態では、奇数個の超音波トランスデューサー列を含む超音波デバイス４Ｃを例示する。
超音波デバイス４Ｃは、奇数個（図示例では７個）の超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７と、各超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７のそれぞれに設けられた信号電極線ＳＬ１１〜ＳＬ１７と、コモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１８と、第１信号端子ＳＡ１１〜ＳＡ１７と、第２信号端子ＳＢ１１〜ＳＢ１７と、第１コモン端子ＣＡ１１〜ＣＡ１８と、第２コモン端子ＣＢ１１〜ＣＢ１８と、を含み構成される。
超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７及びコモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１８は、Ｘ方向に沿って配列される。
コモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１８は、＋Ｙ側の端部にて第１コモン端子ＣＡ１１〜ＣＡ１８に、−Ｙ側の端部にて第２コモン端子ＣＢ１１〜ＣＢ１８に連結する。
超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７は、コモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１８の間に配置される。
コモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１８は、＋Ｙ側の端部にて第１コモン端子ＣＡ１１〜ＣＡ１８に、−Ｙ側の端部にて第２コモン端子ＣＢ１１〜ＣＢ１８に連結する。
超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７は、コモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１８の間に配置される。
超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７の各列において、複数の超音波トランスデューサー５１は、隣り合うコモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１８のうち隣接する２つのコモン電極線のうちの少なくともいずれか一方に連結する。本実施形態では、図９に示すように、複数の超音波トランスデューサー５１は、２つのコモン電極線の一方に連結し、Ｙ方向に沿って隣りあう超音波トランスデューサー５１は、互いに異なるコモン電極線に連結する。
信号電極線ＳＬ１１〜ＳＬ１７は、各超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７のＹ方向の両側から、素子基板４１の基板外周部に向かうように設けられる。信号電極線ＳＬ１１〜ＳＬ１７は、＋Ｙ側の端部にて第１信号端子ＳＡ１１〜ＳＡ１７に、−Ｙ側の端部にて第２信号端子ＳＢ１１〜ＳＢ１７に連結する。
このように構成された超音波デバイス４Ｃでは、超音波トランスデューサー列ＤＬ１４と、信号電極線ＳＬ１４と、第１信号端子ＳＡ１４と、第２信号端子ＳＢ１４とが、仮想線Ｌ１上に配置される。
また、超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７が、仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置されている。また、信号電極線ＳＬ１１〜ＳＬ１７、及びコモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１８の各配線も、同様に、それぞれの種類毎に線対称となる位置に配置されている。また、第１信号端子ＳＡ１１〜ＳＡ１７、第２信号端子ＳＢ１１〜ＳＢ１７、第１コモン端子ＣＡ１１〜ＣＡ１８、及び第２コモン端子ＣＢ１１〜ＣＢ１８の各端子も、同様に、それぞれの種類毎に線対称となる位置に配置されている。
また、超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７が、仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置されている。また、信号電極線ＳＬ１１〜ＳＬ１７、及びコモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１８の各配線も、同様に、それぞれの種類毎に線対称となる位置に配置されている。また、第１信号端子ＳＡ１１〜ＳＡ１７、第２信号端子ＳＢ１１〜ＳＢ１７、第１コモン端子ＣＡ１１〜ＣＡ１８、及び第２コモン端子ＣＢ１１〜ＣＢ１８の各端子も、同様に、それぞれの種類毎に線対称となる位置に配置されている。
［第三実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、上記第一実施形態による効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、仮想線Ｌ１上に、信号電極線ＳＬ１４と、第１信号端子ＳＡ１４と、第２信号端子ＳＢ１４とが配置される。そして、上述のように、各配線や各端子が、それぞれの種類毎に、仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置されている。
このような構成では、奇数個の超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７を含む、すなわち奇数チャンネルの一次アレイ構造を有する超音波デバイスにおいても、各配線や各端子を、それぞれの種類毎に、仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置できる。
本実施形態によれば、上記第一実施形態による効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、仮想線Ｌ１上に、信号電極線ＳＬ１４と、第１信号端子ＳＡ１４と、第２信号端子ＳＢ１４とが配置される。そして、上述のように、各配線や各端子が、それぞれの種類毎に、仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置されている。
このような構成では、奇数個の超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１７を含む、すなわち奇数チャンネルの一次アレイ構造を有する超音波デバイスにおいても、各配線や各端子を、それぞれの種類毎に、仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置できる。
［第三実施形態の変形例］
次に、第三実施形態の一変形例（変形例２）について図面に基づいて説明する。
図１０は、変形例２における超音波デバイスを模式的に示す平面図である。
第三実施形態では、奇数チャンネルの一次アレイ構造を有する超音波デバイス４Ｃを例示した。
これに対して、図１０に示す変形例２に係る超音波デバイス４Ｄは、偶数チャンネルの一次アレイ構造を有する。
超音波デバイス４Ｄは、偶数個（図示例では８個）の超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１８と、信号電極線ＳＬ１１〜ＳＬ１８と、コモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１９と、第１信号端子ＳＡ１１〜ＳＡ１８と、第２信号端子ＳＢ１１〜ＳＢ１８と、第１コモン端子ＣＡ１１〜ＣＡ１９と、第２コモン端子ＣＢ１１〜ＣＢ１９と、を含み構成される。
次に、第三実施形態の一変形例（変形例２）について図面に基づいて説明する。
図１０は、変形例２における超音波デバイスを模式的に示す平面図である。
第三実施形態では、奇数チャンネルの一次アレイ構造を有する超音波デバイス４Ｃを例示した。
これに対して、図１０に示す変形例２に係る超音波デバイス４Ｄは、偶数チャンネルの一次アレイ構造を有する。
超音波デバイス４Ｄは、偶数個（図示例では８個）の超音波トランスデューサー列ＤＬ１１〜ＤＬ１８と、信号電極線ＳＬ１１〜ＳＬ１８と、コモン電極線ＣＬ１１〜ＣＬ１９と、第１信号端子ＳＡ１１〜ＳＡ１８と、第２信号端子ＳＢ１１〜ＳＢ１８と、第１コモン端子ＣＡ１１〜ＣＡ１９と、第２コモン端子ＣＢ１１〜ＣＢ１９と、を含み構成される。
超音波デバイス４Ｄでは、コモン電極線ＣＬ１５と、第１コモン端子ＣＡ１５と、第２コモン端子ＣＢ１５とが、仮想線Ｌ１上に配置される。そして、第三実施形態の超音波デバイス４Ｃと同様に、各配線や各端子が、それぞれの種類毎に、仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置されている。
［第四実施形態］
次に、本発明に係る第四実施形態について説明する。
図１１は、第四実施形態に係る超音波センサーの要部の概略構成を示す平面図である。
上述の第一実施形態では、超音波デバイス４の各チャンネル、すなわち超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８のそれぞれを用いて超音波の送信と受信とを行っていた。
これに対して、図１１に示す、第四実施形態に係る超音波センサー２２Ｅにおける超音波デバイス４Ｅは、本発明の送信用素子部に相当する送信用の超音波トランスデューサー列（送信用チャンネルＴ）と、本発明の受信用素子部に相当する受信用の超音波トランスデューサー列（受信用チャンネルＲ）とを備え、送信用チャンネルＴと受信用チャンネルＲとが、それぞれ仮想線Ｌ１に対して対称となる位置に配置される。図１１に示す例では、仮想線Ｌ１からＸ方向に沿って離れるにしたがって、受信用チャンネルＲと送信用チャンネルＴとが交互に配置される。なお、仮想線Ｌ１を挟み、２つの受信用チャンネルＲが隣り合うように配置される。
次に、本発明に係る第四実施形態について説明する。
図１１は、第四実施形態に係る超音波センサーの要部の概略構成を示す平面図である。
上述の第一実施形態では、超音波デバイス４の各チャンネル、すなわち超音波トランスデューサー列ＤＬ１〜ＤＬ８のそれぞれを用いて超音波の送信と受信とを行っていた。
これに対して、図１１に示す、第四実施形態に係る超音波センサー２２Ｅにおける超音波デバイス４Ｅは、本発明の送信用素子部に相当する送信用の超音波トランスデューサー列（送信用チャンネルＴ）と、本発明の受信用素子部に相当する受信用の超音波トランスデューサー列（受信用チャンネルＲ）とを備え、送信用チャンネルＴと受信用チャンネルＲとが、それぞれ仮想線Ｌ１に対して対称となる位置に配置される。図１１に示す例では、仮想線Ｌ１からＸ方向に沿って離れるにしたがって、受信用チャンネルＲと送信用チャンネルＴとが交互に配置される。なお、仮想線Ｌ１を挟み、２つの受信用チャンネルＲが隣り合うように配置される。
超音波センサー２２Ｅでは、第１フレキシブル基板６Ａ及び第２フレキシブル基板６Ｂのいずれも、駆動信号線ＦＳ１，ＦＳ３，ＦＳ６，ＦＳ８、第１コモン信号線ＦＣ１，ＦＣ３、及び第２コモン信号線ＦＣ７，ＦＣ９が、送信用チャンネルＴに接続される。また、駆動信号線ＦＳ２，ＦＳ４，ＦＳ５，ＦＳ７、第１コモン信号線ＦＣ２，ＦＣ４、及び第２コモン信号線ＦＣ６，ＦＣ８が、受信用チャンネルＲに接続される。
［第四実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、上記第一実施形態による効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、送信用チャンネルＴと受信用チャンネルＲとが、それぞれ仮想線Ｌ２に対して対称となる位置に配置される。このため、第１フレキシブル基板６Ａ及び第２フレキシブル基板６Ｂにおいても、特定の信号線を送信用チャンネルＴに接続でき、他の信号線を受信用チャンネルＲに接続できる。例えば、受信信号と、送信信号とで、配線の種類を変える等の構成を採用したフレキシブル基板６を用いるような場合でも、第１フレキシブル基板６Ａ及び第２フレキシブル基板６Ｂとして同一のものを用いることができる。
本実施形態によれば、上記第一実施形態による効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、送信用チャンネルＴと受信用チャンネルＲとが、それぞれ仮想線Ｌ２に対して対称となる位置に配置される。このため、第１フレキシブル基板６Ａ及び第２フレキシブル基板６Ｂにおいても、特定の信号線を送信用チャンネルＴに接続でき、他の信号線を受信用チャンネルＲに接続できる。例えば、受信信号と、送信信号とで、配線の種類を変える等の構成を採用したフレキシブル基板６を用いるような場合でも、第１フレキシブル基板６Ａ及び第２フレキシブル基板６Ｂとして同一のものを用いることができる。
［第四実施形態の変形例］
次に、第四実施形態の一変形例（変形例３）について図面に基づいて説明する。
図１２は、変形例３における超音波デバイスの一部を模式的に示す平面図である。
上記第四実施形態では、仮想線Ｌ１を挟み、２つの受信用チャンネルＲが隣り合うことを除き、受信用チャンネルＲと送信用チャンネルＴとが交互に配置される構成を例示した。
これに対して、図１２に示す変形例３に係る超音波デバイス４Ｆでは、２つの受信用チャンネルＲが連続して配置される。
なお、超音波デバイス４Ｆにおいても、送信用チャンネルＴ及び受信用チャンネルＲは、それぞれ仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置される。
次に、第四実施形態の一変形例（変形例３）について図面に基づいて説明する。
図１２は、変形例３における超音波デバイスの一部を模式的に示す平面図である。
上記第四実施形態では、仮想線Ｌ１を挟み、２つの受信用チャンネルＲが隣り合うことを除き、受信用チャンネルＲと送信用チャンネルＴとが交互に配置される構成を例示した。
これに対して、図１２に示す変形例３に係る超音波デバイス４Ｆでは、２つの受信用チャンネルＲが連続して配置される。
なお、超音波デバイス４Ｆにおいても、送信用チャンネルＴ及び受信用チャンネルＲは、それぞれ仮想線Ｌ１に対して線対称となる位置に配置される。
なお、本変形例において、８チャンネルの一次アレイ構成を例示したが、一次アレイのチャンネル数はこれに限定されず、６４チャンネルや２５６チャンネル等の一次アレイ構成としてもよい。また、送信用チャンネルＴの間に、３以上の受信用チャンネルＲが配置される構成としてもよい。また、偶数チャンネルに限らず、奇数チャンネルの一次アレイ構成としてもよい。
このような構成では、送信用チャンネルＴと受信用チャンネルＲとを交互に配置する場合に比べて、受信用チャンネルＲ間の距離が短い受信領域を形成することができ、より波長の短い（周波数の高い）超音波を受信することができる。このため、例えば、送信された超音波の基本波に対する高調波を受信し、超音波画像を取得する際（ハーモニックイメージング）、高調波成分をより確実に検出することができ、高調波による超音波画像の画質を向上させることができる。
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、コモン電極線及びコモン端子を含む第１端子と、信号電極線及び信号端子を含む第２端子とが、仮想線Ｌ１に対して線対称となるように配置される構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１端子及び第２端子の配置順が、仮想線Ｌ１を境に逆順となる構成を採用してもよい。このような構成では、第１端子及び第２端子の配置位置（Ｘ方向の間隔やＹ方向の位置）を、Ｙ方向の両端側において適宜設定することにより、上記各実施形態と同様に、フレキシブル基板を共通化することができる。
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、コモン電極線及びコモン端子を含む第１端子と、信号電極線及び信号端子を含む第２端子とが、仮想線Ｌ１に対して線対称となるように配置される構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１端子及び第２端子の配置順が、仮想線Ｌ１を境に逆順となる構成を採用してもよい。このような構成では、第１端子及び第２端子の配置位置（Ｘ方向の間隔やＹ方向の位置）を、Ｙ方向の両端側において適宜設定することにより、上記各実施形態と同様に、フレキシブル基板を共通化することができる。
また、Ｙ方向の両側において、コモン端子及び信号端子の配置順が、仮想線Ｌ１を境に逆順となる構成としてもよく、Ｙ方向の両端において、コモン端子及び信号端子が、仮想線Ｌ１に対して線対称に配置される構成としてもよい。この場合、例えば、Ｙ方向の両側に配置された一対のコモン端子に接続するコモン電極線や、一対の信号端子に接続する信号電極線を、厚み方向に見て任意の位置に配置してもよい。
上記各実施形態では、超音波デバイスは、複数の超音波トランスデューサーを有する超音波トランスデューサー列が１方向に配列された１次アレイ構造を有するとした。すなわち、本発明の圧電素子部が、複数の超音波トランスデューサーによって構成されるとしたが、本発明はこれに限定されず、１つの超音波トランスデューサー（圧電素子）によって圧電素子部が構成されてもよい。
なお、圧電素子部が、１つの圧電素子によって構成される場合としては、例えば、Ｘ方向に対してＹ方向の寸法が大きい長尺の圧電素子を備える構成が例示できる。このような構成では、圧電素子の上部電極及び下部電極内における、Ｙ方向に沿った電圧効果による影響を抑制できる。
なお、圧電素子部が、１つの圧電素子によって構成される場合としては、例えば、Ｘ方向に対してＹ方向の寸法が大きい長尺の圧電素子を備える構成が例示できる。このような構成では、圧電素子の上部電極及び下部電極内における、Ｙ方向に沿った電圧効果による影響を抑制できる。
上記各実施形態では、超音波デバイス（圧電デバイス）として、１次アレイ構造を有する超音波デバイスを例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、超音波デバイスは、二次元的に配置された各超音波トランスデューサーを個別駆動可能に構成された二次アレイ構造を有してもよい。
上記各実施形態では、圧電素子として、下部電極、圧電膜、上部電極が厚み方向に積層される積層体により構成される例を示したが、これに限定されない。例えば、圧電膜の厚み方向に直交する一面側に、一対の電極を互いに対向させて配置する構成などとしてもよい。また、圧電膜の厚み方向に沿った側面で圧電膜を挟み込むように電極を配置してもよい。
上記各実施形態では、超音波センサーとして、超音波デバイスの圧電素子部が設けられた側の面とは反対側の面を回路基板に向けて、当該超音波デバイスを回路基板に実装する構成（フェースアップ実装）を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、圧電素子部が設けられた側の面を回路基板側に向けて、当該超音波デバイスを回路基板に実装する構成（フェースダウン実装）を採用してもよい。
上記各実施形態では、生体を測定対象とする超音波測定装置を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、各種構造物を測定対象として、当該構造物の欠陥の検出や老朽化の検査を行う電子機器に、本発明を適用することができる。また、例えば、半導体パッケージやウェハ等を測定対象として、当該測定対象の欠陥を検出する電子機器にも本発明を適用することができる。
上記各実施形態では、圧電素子を超音波トランスデューサーとして用いる超音波デバイス及び当該超音波デバイスを備える超音波測定装置について例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、圧電素子を駆動させてインクを吐出させる吐出手段としての圧電デバイスに本発明を適用できる。この場合、当該圧電デバイスを備える画像記録装置を本発明の電子機器として例示できる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
１…超音波測定装置（電子機器）、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｆ…超音波デバイス、６…フレキシブル基板、６Ａ…第１フレキシブル基板、６Ｂ…第２フレキシブル基板、１０…制御装置、ＣＡ１〜ＣＢ８，ＣＡ１１〜ＣＡ１９…コモン端子（第１端子）、ＣＬ１〜ＣＬ８，ＣＬ１１〜ＣＬ１９…コモン電極線（第１端子）、ＣＬ９…ダミー電極（第１電極線）、ＤＬ１〜ＤＬ８，ＤＬ１１〜ＤＬ１８…超音波トランスデューサー列（圧電素子部、超音波トランスデューサー部）、ＦＣ１〜ＦＣ４…第１コモン信号線（第１信号線）、ＦＣ６〜ＦＣ９…第２コモン信号線（第１信号線）、Ｌ１…仮想線、Ｒ…受信用チャンネル（受信用素子部）、ＳＡ１〜ＳＢ８，ＳＡ１１〜ＳＡ１８…信号端子（第２端子）ＳＬ１〜ＳＬ１８…信号電極線（第２端子）、Ｔ…送信用チャンネル（送信用素子部）。
Claims (11)
- 第１方向に沿って配置される複数の圧電素子部と、
複数の前記圧電素子部のそれぞれに接続され、前記第１方向に交差する第２方向に沿い、かつ当該第２方向の両側に引き出された第１端子と、
複数の前記圧電素子部のそれぞれに接続され、前記第２方向に沿い、かつ当該第２方向の両側に引き出された第２端子と、を備え、
前記第１端子及び前記第２端子の配置順は、前記第２方向に沿う仮想線を境にして逆順となる
ことを特徴とする圧電デバイス。 - 請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記第１端子及び前記第２端子は、前記第２方向に沿う仮想線に対して線対称となる位置に配置される
ことを特徴とする圧電デバイス。 - 請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイスにおいて、
前記仮想線上に前記第２方向に沿って配置され、前記圧電素子部から離間し、所定の基準電位が印加される第１電極線が配置されている
ことを特徴とする圧電デバイス。 - 請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイスにおいて、
前記第１端子は、複数の前記圧電素子部に対して基準電位を印加するコモン電極であり、前記第１方向において隣り合う２つの前記圧電素子部の間に配置され、当該２つの前記圧電素子部に接続されている
ことを特徴とする圧電デバイス。 - 請求項４に記載の圧電デバイスにおいて、
前記圧電素子部は、前記第１方向に沿って奇数個設けられ、
複数の前記第２端子の一つは、前記仮想線上に設けられる
ことを特徴とする圧電デバイス。 - 第１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部と、
複数の前記超音波トランスデューサー部のそれぞれに接続され、前記第１方向に交差する第２方向に沿い、かつ当該第２方向の両側に引き出された第１端子と、
複数の前記超音波トランスデューサー部のそれぞれに接続され、前記第２方向に沿い、かつ当該第２方向の両側に引き出された第２端子と、を備え、
前記第１端子及び前記第２端子の配置順は、前記第２方向に沿う仮想線を境にして逆順となる
ことを特徴とする超音波デバイス。 - 請求項６に記載の超音波デバイスにおいて、
前記第１端子及び前記第２端子は、前記第２方向に沿う仮想線に対して線対称となる位置に配置される
ことを特徴とする超音波デバイス。 - 請求項６又は請求項７に記載の超音波デバイスにおいて、
複数の前記超音波トランスデューサー部は、超音波を送信する送信用素子部と、超音波を受信する受信用素子部と、を有し、
前記送信用素子部及び前記受信用素子部は、前記仮想線に対して線対称となる位置に配置される
ことを特徴とする超音波デバイス。 - 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電デバイスと、
前記第２方向の一方側において、前記第１端子及び前記第２端子のそれぞれに接続する第１フレキシブル基板と、
前記第２方向の他方側において、前記第１端子及び前記第２端子のそれぞれに接続する第２フレキシブル基板と、を備える
ことを特徴とする圧電モジュール。 - 請求項９に記載の圧電モジュールにおいて、
前記第１端子は、複数の前記圧電素子部に対して基準電位を印加するコモン電極であり、
前記第１フレキシブル基板及び前記第２フレキシブル基板は、
複数の前記第１端子のそれぞれに接続される第１信号線を有し、
複数の前記第１信号線は、互いに電気的に接続されている
ことを特徴とする圧電モジュール。 - 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電デバイスと、
前記圧電デバイスを制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015151711A JP2017034057A (ja) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | 圧電デバイス、超音波デバイス、圧電モジュール及び電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015151711A JP2017034057A (ja) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | 圧電デバイス、超音波デバイス、圧電モジュール及び電子機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017034057A true JP2017034057A (ja) | 2017-02-09 |
Family
ID=57989348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015151711A Pending JP2017034057A (ja) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | 圧電デバイス、超音波デバイス、圧電モジュール及び電子機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017034057A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11085816B2 (en) | 2018-03-28 | 2021-08-10 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic wave sensor and ultrasonic wave device |
| US11233188B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-01-25 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic wave sensor and ultrasonic wave device |
-
2015
- 2015-07-31 JP JP2015151711A patent/JP2017034057A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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