JP2018161166A - 超音波デバイス、超音波探触子及び超音波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の方向に対して高い精度で超音波測定を実施可能な超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置を提供する。【解決手段】開口部４１１Ａを有する基板４１１と、開口部を閉塞する振動膜４１２と、振動膜に設けられ、基板の厚み方向から見た平面視において、開口部と重なる圧電素子４１３と、振動膜に設けられた音響層４１４と、音響層に設けられ、平面視において開口部の一部を囲い、超音波を遮蔽する音響遮蔽部８と、音響層の振動膜とは反対側に設けられた音響レンズ７と、を備え、平面視において、音響遮蔽部の中心及び音響レンズの頂部の少なくともいずれか一方は、開口部の中心と重ならない。【選択図】図６

Description

本発明は、超音波デバイス、超音波探触子及び超音波装置に関する。

従来、超音波の送受信を行う超音波デバイスを備えた超音波探触子が知られている（特
許文献１参照）。
特許文献１に記載の超音波探触子は、圧電素子と、当該圧電素子上に位置する音響整合
層と、音響整合層上に位置し、当該音響整合層を被覆する音響レンズと、を備えている。
この超音波探触子では、圧電素子及び音響整合層の積層方向から見て音響整合層の両端側
（圧電素子を挟む位置）で、かつ、圧電素子とは反対側に傾斜面が形成され、当該傾斜面
と音響レンズとの間のギャップ（空気層）を形成している。このような超音波探触子では
、空気層が超音波の遮蔽部として機能する。

特開平１０−２２１３１８号公報

ところで、超音波探触子において、複数の圧電素子を用いて超音波の送受信を行う場合
、超音波を送信した送受信方向とは異なる方向にグレーティングローブが発生する。この
ようなグレーティングローブが発生すると、例えば超音波測定結果に基づいて被検体の内
部断層画像を生成する場合に、画像内にアーチファクトと呼ばれる虚像が生じ、画像が劣
化するとの課題がある。
ここで、特許文献１の構成では、遮蔽部により、圧電素子の両端側のエッジから出力さ
れる不要な超音波をカットすることができるが、圧電素子の並び方向には遮蔽部がなく、
グレーティングローブの発生を十分に抑制することができず、超音波測定の精度が低下す
る。
また、仮に、圧電素子の並び方向において遮蔽部を設けたとしても、圧電素子の厚み方
向から見た平面視で、遮蔽部の中心及び音響レンズの中心（頂部）のいずれもが圧電素子
の中心と重なるので、これら各中心を通る直線（圧電素子の法線方向）に沿って、超音波
が送信される。この場合、複数の圧電素子がそれぞれ振動することにより送信される超音
波の送信方向が、いずれも同方向となる。よって、例えば、圧電素子の法線方向に対して
傾斜する方向に対して超音波の送受信を行うことができない。

本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決することを目的とするものであり、所望の
方向に対して高い精度で超音波測定を実施可能な超音波デバイス、超音波探触子、及び超
音波装置を提供することを目的とする。

本発明に係る一態様の超音波デバイスは、開口部を有する基板と、前記開口部を閉塞す
る振動膜と、前記振動膜に設けられ、前記基板の厚み方向から見た平面視において、前記
開口部と重なる圧電素子と、前記振動膜に設けられた音響層と、前記音響層に設けられ、
前記平面視において前記開口部の一部を囲い、超音波を遮蔽する音響遮蔽部と、前記音響
層の前記振動膜とは反対側に設けられた音響レンズと、を備え、前記平面視において、前
記音響遮蔽部の中心及び前記音響レンズの頂部の少なくともいずれか一方は、前記開口部
の中心と重ならないことを特徴とする。

本態様では、開口部を有する基板と、当該開口部を閉塞する振動膜と、振動膜に設けら
れ、上記平面視において開口部と重なる圧電素子と、振動膜に設けられた音響層と、音響
層の振動膜とは反対側に設けられる音響レンズと、を備えている。そして、音響層には、
上記平面視において開口部の一部を囲む音響遮蔽層が設けられ、上記平面視において、音
響遮蔽部の中心及び音響レンズの頂部の少なくともいずれか一方が開口部の中心と重なら
ない。このような構成によれば、開口部の中心と音響レンズの頂部及び音響遮蔽部の中心
の少なくとも一方を異ならせるように、音響レンズの位置及び音響遮蔽部の位置を自由に
設定できる。従って、圧電素子の駆動により送信される超音波の送信方向、又は圧電素子
に受信させる超音波の受信方向を所望の方向に偏心させることが可能となり、所望の方向
に超音波を送受信することができる。

本態様の超音波デバイスにおいて、前記音響遮蔽部は、空気層を含むことが好ましい。
本態様では、音響遮蔽部は、空気層により構成されているので、当該音響遮蔽部に入射
された超音波は散乱又は吸収される。このため、音響遮蔽部の中心と圧電素子の中心が一
致していない場合には、圧電素子の駆動により送信される超音波は、音響遮蔽部の中心を
通って送信される。すなわち、圧電素子側から出射された超音波は、音響遮蔽部の中心側
に偏心した状態にて送信される。従って、圧電素子の駆動により送信される超音波の送信
方向を所望の方向に確実に偏心させることが可能となり、所望の方向に超音波を送信する
ことができる。

本態様の超音波デバイスにおいて、前記基板は、前記開口部を複数有し、前記振動膜は
、複数の前記開口部を閉塞し、前記圧電素子、前記音響遮蔽部及び前記音響レンズのそれ
ぞれは、前記開口部毎に設けられていることが好ましい。
本態様では、基板に複数の開口部が設けられ、当該開口部毎に圧電素子、音響遮蔽部及
び音響レンズが設けられているので、例えば、それぞれの圧電素子の駆動により送信され
る超音波の送信方向を音響遮蔽部の位置及び音響レンズの位置のいずれかを変更すること
で、適宜設定できる。これによれば、複数の圧電素子から送信される超音波の方向を容易
に設定できるので、超音波の送受信精度を更に高めることができる。
また、前記圧電素子に受信させる超音波の受信方向を、音響遮蔽部の位置及び音響レン
ズの位置のいずれかを変更することで、適宜設定できる。これによれば、受信方向を所望
の方向に限定できるので、アーチファクトの影響が少ない信号を取得することができる。

本態様の超音波デバイスでは、複数の前記開口部間に位置する第二音響遮蔽部を有する
ことが好ましい。
本態様では、複数の開口部間に第二音響遮蔽部が設けられているので、１つの開口部に
位置する圧電素子の駆動により送信された超音波が、当該開口部に隣接する開口部に対応
する音響レンズに入射することを抑制できる。

本態様の超音波デバイスでは、前記開口部、前記開口部内に位置する前記振動膜及び前
記圧電素子のそれぞれにより構成される超音波トランスデューサーのそれぞれから送信又
は受信される超音波の指向性がそれぞれ異なることが好ましい。
本態様では、開口部、前記開口部内に位置する振動膜及び圧電素子のそれぞれにより構
成される超音波トランスデューサーのそれぞれから送信される超音波の指向性がそれぞれ
異なるので、例えば、超音波トランスデューサーのそれぞれから同方向に超音波が送信さ
れる場合に比べて、超音波の送受信精度を更に高めることができる。
また、前記超音波トランスデューサーのそれぞれに受信させる超音波の指向性が異なる
ので、例えば、超音波トランスデューサーのそれぞれに全方向から超音波が受信される場
合に比べて、アーチファクトの少ない画像を生成することができる。

本態様の超音波探触子は、上記超音波デバイスと、前記超音波デバイスを収容する筐体
と、を備えることを特徴とする。
本態様では、筐体内に上述したような超音波デバイスが収納されており、当該超音波探
触子を被検体に接触させることで、被検体に対する超音波測定を実施することができる。
そして、上述したように、超音波デバイスは、超音波の送受信精度を高め、アーチファク
トの少ない画像を生成することができるので、当該超音波デバイスを備えた超音波探触子
では、高精度な超音波測定を実施することができる。

本態様の超音波装置は、上記超音波探触子と、前記超音波デバイスを制御する制御部と
、を備えたことを特徴とする。
本態様では、制御部により、超音波デバイスによる超音波の送信を制御する送信処理や
、超音波デバイスで超音波を受信させる受信処理を実施できる。また、制御部は、受信処
理により得られた受信信号に基づいて、例えば、測定対象の内部断層像を形成するなどの
各種処理を実施できる。そして、上述したように、超音波デバイスは、超音波の送受信精
度を高め、アーチファクトの少ない画像を生成することができるので、当該超音波デバイ
スを備えた超音波装置では、上述したような各種処理を高精度に実施することができる。

本発明の第一実施形態に係る超音波装置の概略構成を示す斜視図。 第一実施形態の超音波装置の概略構成を示すブロック図。 第一実施形態の超音波プローブの概略構成を示す断面図。 第一実施形態の超音波基板の概略構成を示す平面図。 第一実施形態の超音波基板を音響レンズ側から見た平面図。 第一実施形態の超音波基板の断面を示す断面図。 第一実施形態の音響レンズの圧電素子に対する位置を示す拡大図。 本発明の第二実施形態に係る超音波基板の断面図。 第一実施形態の変形例に係る音響遮蔽部の圧電素子に対する位置を示す拡大図。 上記各実施形態の変形例に係る超音波基板の概略構成を示す平面図。 上記各実施形態の変形例に係る超音波基板の概略構成を示す平面図。 上記各実施形態の変形例に係る超音波基板の概略構成を示す平面図。 上記各実施形態の変形例に係る超音波基板の概略構成を示す平面図。

［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態に係る超音波装置について、図面に基づいて説明する。
［超音波装置の概略構成］
図１は、本実施形態の超音波装置１の概略構成を示す斜視図である。図２は、本実施形
態の超音波装置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。
この超音波装置１は、超音波プローブ２を対象物（例えば生体）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、対象物（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、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、本発明の超音波探触子に相当し、筐体２１と、超音波センサー２
２と、を備える。
［筐体の構成］
筐体２１は、図１に示すように、平面視矩形状の箱状に形成され、超音波センサー２２
を収容する。筐体２１の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（後述する複数の音響レンズ７）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）には通過孔２１Ｃが設け
られ、通過孔を介してケーブル３が筐体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６）に接続
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、これに限定されない。例えば、超音波プローブ２と制御装置１
０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、回路基板６と、音響
レンズ７と、を備える。後述するが、回路基板６には、超音波デバイス４を制御するため
のドライバー回路等が設けられており、超音波デバイス４は、例えばフレキシブル基板等
の配線部材５を介して回路基板６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７が設けられており、当該音響レンズ７は、筐体２１の一面
側から外部に露出する。

［超音波基板の構成］
次に、超音波基板４１の構成について詳述する。
図４は、超音波基板４１の概略構成を示す平面図である。
超音波デバイス４は、図４に示すように、超音波基板４１を有する。
このような超音波基板４１には、図４に示すように、互いに交差（本実施形態では、直
交を例示）するＸ方向（スキャン方向）及びＹ方向（スライス方向）に沿って、複数の超
音波トランスデューサー４１Ａ（超音波素子）が２次元アレイ状に配置されている。ここ
で、Ｙ方向に配置された複数の超音波トランスデューサー４１Ａにより、１ＣＨ（チャネ
ル）の送受信列４１Ｂ（素子群）が構成される。また、当該１ＣＨの送受信列がＹ方向に
沿って複数並んで配置されることで、１次元アレイ構造の超音波基板４１が構成される。
なお、図４は、説明の便宜上、超音波トランスデューサー４１Ａの配置数を減らしてい
るが、実際には、より多くの超音波トランスデューサー４１Ａが配置されている。

図５は、超音波基板４１を音響レンズ７側から見た概略平面図であり、図６は、超音波
センサー２２（超音波デバイス４及び音響レンズ７）をＸ方向に沿って（図５のＡ１−Ａ
１線に沿って）切断した際の断面を示す断面図である。なお、図５以降の図においては、
図４と同様に、説明の便宜上、超音波トランスデューサー４１Ａの配置数を減らしている
が、実際には、より多くの超音波トランスデューサー４１Ａが配置されている。また、図
６には、本実施形態の各超音波トランスデューサー４１Ａにおける音響放射特性を合わせ
て示している。
なお、詳しくは後述するが、図５に示すように、本実施形態では、音響レンズ７の開口
部４１１Ａに対する位置が、それぞれの超音波トランスデューサー４１Ａ毎（送受信列４
１Ｂ毎）に異なる点を特徴としている。
このような超音波基板４１は、図５及び図６に示すように、素子基板４１１と、素子基
板４１１の第一面４１１Ｃ上に設けられる支持膜４１２と、支持膜４１２上に設けられる
圧電素子４１３と、圧電素子４１３上に設けられる音響層４１４とを備えて構成されてい
る。

素子基板４１１は、例えばＳｉ等の半導体基板により構成されている。この素子基板４
１１は、各々の超音波トランスデューサー４１Ａに対応した開口部４１１Ａを複数有して
いる。本実施形態では、各開口部４１１Ａは、素子基板４１１の一端面（第一面４１１Ｃ
）から、第一面４１１Ｃの裏面である第二面４１１Ｄに亘って開口され、基板厚み方向を
貫通した貫通孔である。この開口部４１１Ａは、第一面４１１Ｃ側が支持膜４１２により
閉塞されている。
なお、素子基板４１１の第一面４１１Ｃ側には、素子基板４１１を補強するための封止
板（図示省略）が配置され、例えば樹脂等により構成された梁部により固定されている。

支持膜４１２は、例えばＳｉＯ_２や、ＳｉＯ_２及びＺｒＯ_２の積層体等より構成され、
素子基板４１１の第一面４１１Ｃ側の全体を覆って設けられている。すなわち、支持膜４
１２は、開口部４１１Ａを構成する隔壁４１１Ｂにより支持され、複数の開口部４１１Ａ
の第一面４１１Ｃ側を閉塞する。この支持膜４１２の厚み寸法は、素子基板４１１に対し
て十分小さい厚み寸法となる。
なお、支持膜４１２は、本発明の振動膜に相当する。

圧電素子４１３は、各開口部４１１Ａを閉塞する支持膜４１２上にそれぞれ設けられて
いる。つまり、圧電素子４１３は、素子基板４１１の厚み方向から見た平面視において、
開口部４１１Ａと重なるように支持膜４１２上に位置する。この圧電素子４１３は、例え
ば、支持膜４１２側から下部電極４１３Ａ、圧電膜４１３Ｂ、及び上部電極４１３Ｃを積
層した積層体により構成されている。
ここで、支持膜４１２のうち、開口部４１１Ａを閉塞する部分は振動部４１２Ａを構成
し、この振動部４１２Ａと、圧電素子４１３とにより、１つの超音波トランスデューサー
４１Ａ（振動子）が構成される。
このような超音波トランスデューサー４１Ａでは、下部電極４１３Ａ及び上部電極４１
３Ｃの間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜４１３Ｂが
撓んで振動部４１２Ａが振動して超音波が送出される。また、生体から反射された超音波
により振動部４１２Ａが振動されると、圧電膜４１３Ｂの上下で電位差が発生する。これ
により、下部電極４１３Ａ及び上部電極４１３Ｃの間に発生する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。

また、本実施形態では、図４に示すように、下部電極４１３Ａは、Ｙ方向に沿って直線
状に形成されており、１ＣＨの送受信列４１Ｂを構成する複数の超音波トランスデューサ
ー４１Ａを接続する。この下部電極４１３Ａの−Ｙ側端部（第一方向の一端部）には、第
一端子４１３Ａ１が設けられ、＋Ｙ側端部（第一方向の他端部）には第二端子４１３Ａ２
が設けられている。これらに第一端子４１３Ａ１及び第二端子４１３Ａ２は、それぞれ回
路基板６に電気接続されている。

また、上部電極４１３Ｃは、Ｘ方向に沿って直線状に形成されており、Ｘ方向に並ぶ超
音波トランスデューサー４１Ａを接続する。そして、上部電極４１３Ｃの±Ｘ側端部は共
通電極線４１３Ｄに接続される。この共通電極線４１３Ｄは、Ｙ方向に沿って複数配置さ
れた上部電極４１３Ｃ同士を結線し、その端部には、回路基板６に電気接続される共通端
子４１３Ｄ１が設けられている。

［音響層の構成］
支持膜４１２の開口部４１１Ａとは反対側には、音響層４１４が設けられる。このよう
な音響層４１４は、例えば、シリコーン等により構成される。また、音響層４１４は、音
響レンズ７と略同一の音響インピーダンスを有し、支持膜４１２及び音響レンズ７に密着
されている。
これにより、支持膜４１２の振動により送信される超音波を、音響層４１４を介して音
響レンズ７に伝達させることができ、音響レンズ７から入射された超音波を、音響層４１
４を介して支持膜４１２に伝達させることが可能となる。

［音響遮蔽部の構成］
図７は、１つの超音波トランスデューサー４１Ａの拡大平面図、及び拡大断面図である
。なお、図７は、音響レンズ７の中心が開口部４１１Ａの中心（開口中心Ｃ）から＋Ｘ側
に偏心している超音波トランスデューサー４１Ａ（図６の第一音響レンズ７１が設けられ
る超音波トランスデューサー４１Ａ）の拡大図である。
音響遮蔽部８は、図６及び図７に示すように、開口部４１１Ａ毎に音響層４１４内に設
けられる。この音響遮蔽部８は、例えば、空気層により構成され、当該音響遮蔽部８に入
射した超音波を反射、散乱及び吸収する。このような音響遮蔽部８は、第一音響遮蔽部８
１及び第二音響遮蔽部８２を備える。
第一音響遮蔽部８１は、本発明の音響遮蔽部に相当し、支持膜４１２から寸法Ｌ１とな
る位置に設けられており、当該寸法Ｌ１は、圧電素子４１３の厚み寸法より大きい。また
、第一音響遮蔽部８１は、上記平面視において、開口部４１１Ａと重なる位置で、開口部
４１１Ａの一部を囲むように形成される円環状の空気層である。具体的に、第一音響遮蔽
部８１は、上記平面視において、遮蔽部中心８１Ｃを中心点とする円環状に形成されてお
り、この遮蔽部中心８１Ｃは、開口部４１１Ａの中心（開口中心Ｃ）と一致している。こ
のため、圧電素子４１３の駆動により送信される超音波は、第一音響遮蔽部８１が位置す
る第一領域Ａｒ１の内側の第二領域Ａｒ２から音響レンズ７に対して略垂直方向に進行す
る。

第二音響遮蔽部８２は、複数の開口部４１１Ａ間（平面視において隔壁４１１Ｂと重な
る位置）に位置する。この第二音響遮蔽部８２は、支持膜４１２から、寸法Ｌ１以上とな
る寸法Ｌ２だけ音響レンズ７に向けて延びて設けられている。この第二音響遮蔽部８２は
、圧電素子４１３が駆動することにより送信される超音波が、隣り合う開口部４１１Ａ毎
に設けられた圧電素子４１３及び音響レンズ７に伝播されることを抑制する。

［音響レンズの構成］
音響レンズ７は、図７に示すように、例えば球欠形状に形成されており、球欠の底面が
音響層４１４の支持膜４１２とは反対側の面、すなわち、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。この音響レンズ７は、各開口部４１１Ａ（各超音波トラ
ンスデューサー４１Ａ）に対してそれぞれ設けられている。
この音響レンズ７は、音響層４１４から入射される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
。ここで、音響レンズ７は、音響層４１４と略同じ音響インピーダンスの素材により構成
されており、音速の伝搬速度が略同じとなる。したがって、超音波が音響層４１４から音
響レンズ７に入射する際の屈折は無視できる程度となる。一方、音響レンズ７及び音響層
４１４の音響インピーダンスは、被検体（例えば生体）の音響インピーダンスよりも僅か
に大きく、これにより、音響レンズ７から被検体に超音波が入射する際に、超音波の進行
方向が変更される。なお、本実施形態の超音波の進行方向についての詳細は後述する。

［音響レンズの位置］
具体的に、複数の音響レンズ７のそれぞれは、図５及び図６に示すように、開口部４１
１Ａ毎に音響層４１４上に設けられ、当該複数の音響レンズ７の開口部４１１Ａに対する
位置が、それぞれの超音波トランスデューサー４１Ａ毎（送受信列４１Ｂ毎）に異なって
いる。詳述すると、第一送受信列４１Ｂ１の超音波トランスデューサー４１Ａに対応する
音響レンズ７（第一音響レンズ７１）のそれぞれは、平面視において、レンズ中心７Ｃが
開口中心Ｃより−Ｘ側に位置（偏心）している。また、第二送受信列４１Ｂ２の超音波ト
ランスデューサー４１Ａに対応する音響レンズ７（第二音響レンズ７２）のそれぞれは、
レンズ中心７Ｃが開口中心Ｃに位置している。更に、第三送受信列４１Ｂ３の超音波トラ
ンスデューサー４１Ａに対応する音響レンズ７（第三音響レンズ７３）のそれぞれは、レ
ンズ中心７Ｃが開口中心Ｃより＋Ｘ側に位置（偏心）している。

上述したように、本実施形態では、音響レンズ７の音響インピーダンスは、測定対象で
ある生体の音響インピーダンスよりも僅かに大きい値となり、音響レンズ７における音速
は、生体における音速に比べて大きくなる。このため、図６に示すように、超音波トラン
スデューサー４１Ａから出力され、第二領域Ａｒ２を通って第一音響レンズ７１（−Ｘ側
に偏心）に入射した超音波は、−Ｘ側に向かって斜め（第一指向性）に放射される。一方
、第三音響レンズ７３に入射した超音波は、＋Ｘ側に向かって斜めに放射される（第三指
向性）。一方、第二音響レンズ７２は、レンズ中心７Ｃ、開口中心Ｃ、及び遮蔽部中心８
１Ｃが同軸となるので、当該第二音響レンズ７２に入射した超音波は、振動部４１２Ａの
法線方向に放射される（第二指向性）。よって、音響レンズ７の配置位置により、超音波
トランスデューサー４１Ａのそれぞれから送信される超音波の指向性が異なっている。
また、前記指向性は受信時にも機能し、第一指向性は−Ｘ側から入射した超音波を、第
三指向性は＋Ｘ側から入射した超音波を、第二指向性は振動部４１２Ａの法線方向の超音
波を、それぞれ独立して受信することができる。

ここで、第一音響レンズ７１が設けられる超音波トランスデューサー４１Ａを、第一指
向性を有する超音波トランスデューサー４１Ａ、第二音響レンズ７２が設けられる超音波
トランスデューサー４１Ａを、第二指向性を有する超音波トランスデューサー４１Ａ、第
三音響レンズ７３が設けられる超音波トランスデューサー４１Ａを、第三指向性を有する
超音波トランスデューサー４１Ａと称する。第一送受信列４１Ｂ１は、第一指向性を有す
る超音波トランスデューサー４１Ａに構成され、第二送受信列４１Ｂ２は、第二指向性を
有する超音波トランスデューサー４１Ａにより構成され、第三送受信列４１Ｂ３は、第三
指向性を有する超音波トランスデューサー４１Ａにより構成されている。

［回路基板の構成］
次に、回路基板６について説明する。
図２に戻って、回路基板６は、超音波トランスデューサー４１Ａを駆動させる各種回路
として、例えば選択回路６１、送信回路６２（信号出力部）及び受信回路６３を備えてい
る。また、回路基板６は、超音波基板４１の第一端子４１３Ａ１に接続される第一入出力
部６６Ａ１、第二端子４１３Ａ２に接続される第二入出力部６６Ａ２を備える。
更に、回路基板６は、図示は省略するが、共通端子４１３Ｄ１に接続される共通入出力
部、共通入出力部に接続されて共通端子４１３Ｄ１に共通電圧を印加する共通電圧出力部
等を備える。

選択回路６１は、超音波基板４１の各送受信列４１Ｂと接続される。また、選択回路６
１は、送信回路６２や受信回路６３と接続される。
この選択回路６１は、制御装置１０の制御に基づいて、超音波トランスデューサー４１
Ａ（送受信列４１Ｂ）と送信回路６２とを接続する送信接続、及び超音波トランスデュー
サー４１Ａ（送受信列４１Ｂ）と受信回路６３とを接続する受信接続を切り替える。
送信回路６２は、駆動信号を出力する信号出力部であり、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駆動信号を出力する。この駆動信号は、選択回路６１を介し
て各送受信列４１Ｂに入力され、これにより、各超音波トランスデューサー４１Ａが駆動
されて超音波が送出される。

受信回路６３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、各送受信
列４１Ｂから選択回路６１を介して入力される受信信号を処理する。具体的には、受信回
路６３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。

［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１
３と、制御部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
。
制御部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、制御部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、送受信制御部１４１及び画像形成部１４２等と
して機能する。

送受信制御部１４１は、選択回路６１を制御して、送信接続と、受信接続とを切り替え
る。また、送受信制御部１４１は、送信回路６２に対して駆動信号の生成及び出力処理の
制御を行い、受信回路６３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
。
画像形成部１４２は、超音波プローブ２から送信された受信信号（画像信号）に基づい
て、生体の内部断層像（超音波画像）を生成する。また、画像形成部１４２は、生成した
内部断層像を表示部１２に表示させる。

［第一実施形態の作用効果］
以上説明した本実施形態に係る超音波装置１は、以下の効果を奏する。
本実施形態では、開口部４１１Ａの開口中心Ｃと音響レンズ７の頂部とが一致していな
いので、圧電素子４１３の駆動により送信される超音波の送信方向、又は圧電素子４１３
で受信する超音波の受信方向を所望の方向に偏心させることが可能となり、所望の方向に
超音波を送受信することができる。

本実施形態では、音響遮蔽部８（第一音響遮蔽部８１及び第二音響遮蔽部８２）は、空
気層により構成されているので、当該音響遮蔽部８に入射された超音波は散乱又は吸収さ
れる。このため、第一音響遮蔽部８１の遮蔽部中心８１Ｃと開口部４１１Ａの中心が一致
していないので、圧電素子４１３側から出射された超音波、又は圧電素子４１３で受信す
る超音波は、第一音響遮蔽部８１の中心側に偏心した状態にて送受信される。従って、圧
電素子４１３の駆動により送信される超音波の送信方向、又は圧電素子４１３で受信する
超音波の受信方向を所望の方向に確実に偏心させることが可能となり、所望の方向に超音
波を送受信することができる。

本実施形態では、複数の開口部４１１Ａ毎に圧電素子４１３、音響遮蔽部８及び音響レ
ンズ７が設けられているので、それぞれの圧電素子４１３の駆動により送信される超音波
の送信方向、又は圧電素子４１３で受信する超音波の受信方向を音響レンズ７の位置を変
更することで、適宜設定できる。これによれば、複数の圧電素子４１３から送受信される
超音波の方向を容易に設定できるので、超音波の送受信精度を更に高めることができる。

本実施形態では、複数の開口部４１１Ａ間に第二音響遮蔽部８２が設けられているので
、１つの開口部４１１Ａに位置する圧電素子４１３の駆動により送信された超音波が、当
該開口部４１１Ａに隣接する開口部４１１Ａに対応する音響レンズ７に入射することを抑
制できる。

本実施形態では、第一指向性を有する超音波トランスデューサー４１Ａ（第一送受信列
４１Ｂ１を構成する超音波トランスデューサー４１Ａ）、第二指向性を有する超音波トラ
ンスデューサー４１Ａ（第二送受信列４１Ｂ２を構成する超音波トランスデューサー４１
Ａ）及び第三指向性を有する超音波トランスデューサー４１Ａ（第三送受信列４１Ｂ３を
構成する超音波トランスデューサー４１Ａ）がＹ方向に沿って配列されているので、例え
ば、超音波トランスデューサー４１Ａのそれぞれから同方向に超音波が送信される場合に
比べて、超音波の送受信精度を更に高めることができる。

本実施形態では、筐体２１内に上述したような超音波デバイス４が収納されており、当
該超音波プローブ２を被検体に接触させることで、被検体に対する超音波測定を実施する
ことができ、かつ、高精度な超音波測定を実施することができる。

本実施形態では、制御部１４により、超音波デバイス４による超音波の送信を制御する
送信処理や、超音波デバイス４で超音波を受信させる受信処理を実施できる。また、制御
部１４は、受信処理により得られた受信信号に基づいて、例えば、測定対象の内部断層像
を形成するなどの各種処理を実施できる。そして、上述したように、超音波デバイス４は
、超音波の送受信精度を高めることができるので、当該超音波デバイス４を備えた超音波
装置１では、上述したような各種処理を高精度に実施することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について図面を用いて説明する。
上記第一実施形態では、圧電素子４１３の駆動により送信される超音波は、開口部４１
１Ａを介さずに送受信されていた。これに対し、本実施形態では、開口部４１１Ａを介し
て送受信される点で、上記第一実施形態と異なる。
なお、以下の説明では、上記第一実施形態と同一又は略同一の構成については、同一番
号を付し、説明を簡略化又は省略する。

図８は、本実施形態に係る超音波装置の超音波デバイス４Ａの概略断面図である。
本実施形態に係る超音波デバイス４Ａでは、図８に示すように、音響層４１４は、開口
部４１１Ａ内に設けられる。具体的に、開口部４１１Ａの支持膜４１２が設けられない側
には、音響層４１４が充填される。
なお、本実施形態では、音響層４１４内に上記音響遮蔽部８が形成されていないが、こ
れに限らず、例えば、第一音響遮蔽部８１のみを設けるようにしてもよい。
また、複数の音響レンズ７のそれぞれは、上記実施形態と同様に、複数の音響レンズ７
のそれぞれは、開口部４１１Ａ毎に音響層４１４上に設けられている。具体的に、第一送
受信列４１Ｂ１の超音波トランスデューサー４１Ａを構成する第一音響レンズ７１のそれ
ぞれは、−Ｘ側に位置（偏心）している。また、第二送受信列４１Ｂ２の超音波トランス
デューサー４１Ａの第二音響レンズ７２のそれぞれは、中心に位置している。更に、第三
送受信列４１Ｂ３の超音波トランスデューサー４１Ａを構成する第三音響レンズ７３のそ
れぞれは、＋Ｘ側に位置（偏心）している。

［第二実施形態の作用効果］
以上説明した本実施形態に係る超音波装置は、上記第一実施形態に係る超音波装置１と
同様の効果を奏する他、以下の構成を有する。
第二実施形態では、隔壁４１１Ｂにより囲まれた開口部４１１Ａ内の音響層４１４を介
して超音波が音響レンズ７に送信されるので、上記第一実施形態のように音響遮蔽部８（
第二音響遮蔽部８２）を設ける必要がない。このため、超音波デバイス４Ａを上記第一実
施形態の超音波デバイス４に比べて容易に製造できる。
また、音響遮蔽部８により吸収及び散乱される超音波がなく、略全ての超音波が音響レ
ンズ７に送信されるので、超音波トランスデューサー４１Ａから出射される超音波の量を
上記第一実施形態に比べて拡大できる。従って、超音波の送受信効率、特に送信効率を高
めることができる。

［実施形態の変形］
なお、本発明は上記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、及び以下の変形例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。

上記第一実施形態では、第一音響遮蔽部８１の遮蔽部中心８１Ｃと開口部４１１Ａの開
口中心Ｃとは一致していることとしたが、これに限らず、例えば、第一音響遮蔽部８１の
遮蔽部中心８１Ｃは、開口部４１１Ａの開口中心Ｃと一致していなくてもよい。
図９は、第一実施形態の変形例に係る超音波トランスデューサー４１Ａにおける音響遮
蔽部８の音響層４１４内における位置を示す図である。
本変形例では、第一音響遮蔽部８１は、図９に示すように、第一実施形態における第一
音響遮蔽部８１よりも、遮蔽部中心８１Ｃが−Ｘ側に偏心している。つまり、本変形例に
おける第一音響遮蔽部８１の遮蔽部中心８１Ｃは、開口中心Ｃよりも−Ｘ側で、かつ、第
一音響レンズ７１の頂部７１Ｃよりも＋Ｘ側に位置している。換言すると、本変形例では
、第一音響レンズ７１のレンズ中心７Ｃ及び第一音響遮蔽部８１の遮蔽部中心８１Ｃのい
ずれもが開口部４１１Ａの開口中心Ｃと一致していない。

このような構成によれば、圧電素子４１３の駆動により送信される超音波は、当該第一
音響遮蔽部８１が位置する第一領域Ａｒ１の内側に位置する第二領域Ａｒ２から第一音響
レンズ７１に進行し、第一音響レンズ７１から−Ｘ側に傾斜して出射される。すなわち、
本変形例においても、上記第一実施形態に比べて超音波の送信量が若干少なくなるものの
、上記実施形態と同様の効果を奏することができる他、上記第一実施形態よりも、出射さ
れる超音波を−Ｘ方向に傾斜させた状態で出射させることができる。

なお、本変形例では、第一音響レンズ７１の頂部７１Ｃ及び第一音響遮蔽部８１の遮蔽
部中心８１Ｃのいずれもが開口部４１１Ａの開口中心Ｃと一致していないこととしたが、
例えば、第一音響レンズ７１の頂部７１Ｃと開口部４１１Ａの開口中心Ｃとが一致し、第
一音響遮蔽部８１の遮蔽部中心８１Ｃのみが、これら開口中心Ｃ及び遮蔽部中心８１Ｃの
それぞれと一致していなくてもよい。
更に、開口部４１１Ａ毎に音響レンズ７の偏心量、第一音響遮蔽部８１の偏心量がそれ
ぞれ異なっていてもよい。

上記各実施形態では、第一指向性を有する超音波トランスデューサー４１Ａ、第二指向
性を有する超音波トランスデューサー４１Ａ及び第三指向性を有する超音波トランスデュ
ーサー４１ＡがＹ方向に沿って配列されていることとしたが、これに限らず、例えば、図
１０に示すように配列されていてもよい。
図１０は、上記各実施形態の第一変形例に係る超音波デバイス４Ｂを示す平面図である
。

例えば、図１０に示す例では、ＸＹ方向に沿って複数の超音波トランスデューサー４１
Ａが配置されている。そして、Ｘ方向において例えば偶数（２ｉ）番目に配置される各超
音波トランスデューサー４１Ａは、Ｘ方向において奇数（２ｉ−１）番目に配置される各
超音波トランスデューサー４１Ａに対し、Ｙ方向の位置が開口部４１１ＡのＹ方向の幅寸
法の半値だけずれて配置されている。

そして、この超音波デバイス４Ｂでは、３つの超音波トランスデューサー４１Ａにより
１つの第一送受信群Ｇ１（又は第二送受信群Ｇ２）が構成される。
第一送受信群Ｇ１は、例えばＸ方向において奇数（２ｉ−１）番目に配置され、かつＹ
方向に隣り合う第一超音波トランスデューサー４１Ａ１及び第二超音波トランスデューサ
ー４１Ａ２と、Ｘ方向において偶数（２ｉ）番目に配置されてＹ方向に対して第一超音波
トランスデューサー４１Ａ１及び第二超音波トランスデューサーＡ２の間に配置される第
三超音波トランスデューサー４１Ａ３とにより構成される。つまり、第一送受信群Ｇ１は
、（２ｉ−１，３ｊ−２）に位置する第一超音波トランスデューサー４１Ａ１、（２ｉ−
１，３ｊ−１）に位置する第二超音波トランスデューサー４１Ａ２、及び（２ｉ，３ｊ−
２）に位置する第三超音波トランスデューサー４１Ａ３を備える。

一方、第二送受信群Ｇ２は、例えばＸ方向において偶数（２ｉ）番目に配置され、かつ
Ｙ方向に隣り合う第五超音波トランスデューサー４１Ａ５及び第六超音波トランスデュー
サー４１Ａ６と、Ｘ方向において奇数（２ｉ−１）番目に配置されてＹ方向に対して第五
超音波トランスデューサー４１Ａ５及び第六超音波トランスデューサーＡ６の間に配置さ
れる第四超音波トランスデューサー４１Ａ４とにより構成される。つまり、第二送受信群
Ｇ２は、（２ｉ−１，３ｊ）に位置する第四超音波トランスデューサー４１Ａ４、（２ｉ
，３ｊ−１）に位置する第五超音波トランスデューサー４１Ａ５、及び（２ｉ，３ｊ）に
位置する第六超音波トランスデューサー４１Ａ６を備える。

第一送受信群Ｇ１では、第一超音波トランスデューサー４１Ａ１、第二超音波トランス
デューサー４１Ａ２、及び第三超音波トランスデューサー４１Ａ３のそれぞれの第一音響
遮蔽部８１は、遮蔽部中心８１Ｃが、３つの超音波トランスデューサー４１Ａ１，４１Ａ
２，４１Ａ３の開口中心Ｃを結ぶ三角形の内側に向かって、より好ましくは、前記三角形
の重心点に向かって偏心している。
同様に、第一超音波トランスデューサー４１Ａ１、第二超音波トランスデューサー４１
Ａ２、及び第三超音波トランスデューサー４１Ａ３のそれぞれの音響レンズ７は、頂部７
Ｃ（レンズ中心７Ｃ）が、３つの超音波トランスデューサー４１Ａ１，４１Ａ２，４１Ａ
３の開口中心Ｃを結ぶ三角形の内側に向かって、より好ましくは、前記三角形の重心点に
向かって偏心している。

第二送受信群Ｇ２においても同様であり、第四超音波トランスデューサー４１Ａ４、第
五超音波トランスデューサー４１Ａ５、及び第六超音波トランスデューサー４１Ａ６のそ
れぞれの第一音響遮蔽部８１は、遮蔽部中心８１Ｃが、３つの超音波トランスデューサー
４１Ａ１，４１Ａ２，４１Ａ３の開口中心Ｃを結ぶ三角形の内側に向かって、より好まし
くは、前記三角形の重心点に向かって偏心している
同様に、第四超音波トランスデューサー４１Ａ４、第五超音波トランスデューサー４１
Ａ５、及び第六超音波トランスデューサー４１Ａ６のそれぞれの音響レンズ７は、頂部７
Ｃが、３つの超音波トランスデューサー４１Ａ４，４１Ａ５，４１Ａ６の開口中心Ｃの開
口中心Ｃを結ぶ三角形の内側に向かって、より好ましくは、前記三角形の重心点に向かっ
て偏心している。

このような超音波デバイス４Ｂでは、第一送受信群Ｇ１の第一超音波トランスデューサ
ー４１Ａ１における超音波の送受方向は、＋Ｘ＋Ｙ側に向かう方向となり、第二超音波ト
ランスデューサー４１Ａ２における超音波の送受方向は、＋Ｘ−Ｙ側に向かう方向となり
、第三超音波トランスデューサー４１Ａ３における超音波の送受方向は、−Ｘ側に向かう
方向となる。
また、第二送受信群Ｇ２の第四超音波トランスデューサー４１Ａ４における超音波の送
受方向は、＋Ｘ側に向かう方向となり、第五超音波トランスデューサー４１Ａ５における
超音波の送受方向は、−Ｘ＋Ｙ側に向かう方向となり、第六超音波トランスデューサー４
１Ａ６における超音波の送受方向は、−Ｘ−Ｙ側に向かう方向となる。

このような構成においても、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。また
、本変形例の構成では、Ｘ方向に加えてＹ方向に対しても超音波の送受信方向を傾けるこ
とができ、超音波デバイス４Ｂにおける方位分解能が更に向上する。すなわち、サイドロ
ーブ等の影響を効果的に抑制でき、アーチファクトの影響が少ない信号を取得することが
できる。

上記各実施形態では、各超音波トランスデューサー４１Ａのそれぞれは、超音波の送受
信が可能となっていたが、これに限らず、例えば、図１１に示すように、送信用の超音波
トランスデューサー４１Ａと受信用の超音波トランスデューサー４１Ａとが分かれていて
もよい。
図１１は、上記各実施形態の変形例に係る超音波デバイス４Ｃを示す平面図である。
この図１１に示す超音波デバイス４Ｃでは、ＸＹ方向に沿って複数の超音波トランスデ
ューサー４１Ａが配置され、例えば、縦横２つずつの超音波トランスデューサー４１Ａに
より、１つの送受信群Ｇ３が構成される。つまり、送受信群Ｇ３は、（２ｉ−１，２ｊ−
１）に配置される第七超音波トランスデューサー４１Ａ７、（２ｉ−１，２ｊ）に配置さ
れる第八超音波トランスデューサー４１Ａ８、（２ｉ，２ｊ−１）に配置される第九超音
波トランスデューサー４１Ａ９、及び（２ｉ，２ｊ）に配置される送信超音波トランスデ
ューサー４１Ａ１０により構成されている。

ここで、送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０は、第一音響遮蔽部８１や、第一音
響レンズ７１が設けられない。これにより、送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０か
らは、全方向に超音波が送信される。
また、第七超音波トランスデューサー４１Ａ７、第八超音波トランスデューサー４１Ａ
８、及び第九超音波トランスデューサー４１Ａ９のそれぞれにおいて、第一音響遮蔽部８
１の遮蔽部中心８１Ｃ及び第一音響レンズ７の頂部７Ｃは、３つの超音波トランスデュー
サー４１Ａ７，４１Ａ８，４１Ａ９の開口中心Ｃを結ぶ三角形の内側に向かって偏心して
いる。
具体的には、送受信群Ｇ３において、送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０の対角
に位置する第七超音波トランスデューサー４１Ａ７は、前記三角形の重心点に向かって頂
部７Ｃ及び遮蔽部中心８１Ｃが偏心する。つまり、送信超音波トランスデューサー４１Ａ
１０の開口中心Ｃ、及び送受信群Ｇ３における重心点に向かって偏心する。また、第八超
音波トランスデューサー４１Ａ８の頂部７Ｃ及び遮蔽部中心８１Ｃは、第九超音波トラン
スデューサー４１Ａ９の開口中心Ｃに向かって偏心し、第九超音波トランスデューサー４
１Ａ９の頂部７Ｃ及び遮蔽部中心８１Ｃは、第七超音波トランスデューサー４１Ａ７の開
口中心Ｃに向かって偏心することが好ましい。

以上のような超音波デバイス４Ｃでは、送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０によ
り全方位に対して超音波を送信する。そして、反射された超音波のうち、＋Ｘ＋Ｙ側から
の超音波を第七超音波トランスデューサー４１Ａ７により受信し、＋Ｘ−Ｙ側からの超音
波を第八超音波トランスデューサー４１Ａ８により受信し、−Ｘ側からの超音波を第九超
音波トランスデューサー４１Ａ９により受信する。

これによれば、複数方向に対する超音波の送受信をそれぞれの干渉なく同時に実行でき
、かつ、送受信群Ｇ３毎に当該処理を実行できる。更に、超音波の送受信を同時に実行で
きることから、取得した画像を高速処理でき、信頼性の高い超音波装置を提供できる。

なお、図１１に示す超音波デバイス４Ｃにおいて、第八超音波トランスデューサー４１
Ａ８の頂部７Ｃ及び遮蔽部中心８１Ｃが、第七超音波トランスデューサー４１Ａ７の開口
中心Ｃに向かって、第九超音波トランスデューサー４１Ａ９の頂部７Ｃ及び遮蔽部中心８
１Ｃが、第八超音波トランスデューサー４１Ａ８の開口中心Ｃに向かって偏心する構成な
どとしてもよい。また、送受信群Ｇ３毎に、第七超音波トランスデューサー４１Ａ７、第
八超音波トランスデューサー４１Ａ８、及び第九超音波トランスデューサー４１Ａ９にお
ける頂部７Ｃ及び遮蔽部中心８１Ｃの偏心方向をそれぞれ異ならせてもよい。

更には、図１２に示すような構成としてもよい。図１２に示す超音波デバイス４Ｄでは
、１つの送受信群Ｇ４が、中心に配置される送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０と
、その周囲を囲う８つの受信超音波トランスデューサー４１Ａ１１とを備えている。ここ
で、これらの受信超音波トランスデューサー４１Ａ１１は、頂部７Ｃ及び遮蔽部中心８１
Ｃが、それぞれ送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０から離れる方向（放射方向）に
偏心している。
この場合、送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０から送信された超音波が、当該送
信超音波トランスデューサー４１Ａ１０と隣り合う受信超音波トランスデューサー４１Ａ
１１に直接入射する不都合が抑制される。また、超音波の受信方向を８方向に分解するこ
とができ、方位分解能をさらに高めることができる。

ところで、図１１及び図１２に示す超音波デバイス４Ｃ，４Ｄでは、１つの送受信群Ｇ
３，Ｇ４に、１つの送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０が設けられる例であるが、
複数の送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０が設けられていてもよい。この場合、送
信超音波の音圧を上げることができる。

さらには、図１１及び図１２に示す送信超音波トランスデューサー４１Ａ１０を、全方
位からの超音波を受信する受信超音波トランスデューサーとし、第七〜第九超音波トラン
スデューサー４１Ａ７，４１Ａ８，４１Ａ９（又は図１２に示す例では受信超音波トラン
スデューサー４１Ａ１１）を、指向性を有する送信超音波トランスデューサーとして機能
させてもよい。
図１３に示す超音波デバイス４Ｅは、図１１の超音波デバイス４Ｃの変形例であり、１
つの受信超音波トランスデューサーと、３つの送信超音波トランスデューサーとにより１
つの送受信群が構成される一例である。

具体的には、図１３に示す超音波デバイス４Ｅでは、ＸＹ方向に沿って複数の超音波ト
ランスデューサー４１Ａが配置され、例えば、縦横２つずつの超音波トランスデューサー
４１Ａにより、１つの送受信群Ｇ５が構成される。
この送受信群Ｇ３は、（２ｉ−１，２ｊ−１）に配置される第一送信超音波トランスデ
ューサー４１Ａ１２、（２ｉ−１，２ｊ）に配置される第二送信超音波トランスデューサ
ー４１Ａ１３、（２ｉ，２ｊ−１）に配置される第三送信超音波トランスデューサー４１
Ａ１４、及び（２ｉ，２ｊ）に配置される受信超音波トランスデューサー４１Ａ１５によ
り構成されている。

そして、図１１に示す例と同様、第一送信超音波トランスデューサー４１Ａ１２、第二
送信超音波トランスデューサー４１Ａ１３、及び第三送信超音波トランスデューサー４１
Ａ１４のそれぞれにおいて、第一音響遮蔽部８１の遮蔽部中心８１Ｃ及び第一音響レンズ
７の頂部７Ｃが、３つの超音波トランスデューサー４１Ａ１２，４１Ａ１３，４１Ａ１４
の開口中心Ｃを結ぶ三角形の内側に向かって偏心している。
また、受信超音波トランスデューサー４１Ａ１５は、第一音響遮蔽部８１や、第一音響
レンズ７１が設けられない。これにより、受信超音波トランスデューサー４１Ａ１５では
、全方向からの超音波が受信可能となる。

このような超音波デバイス４Ｅでは、例えば、第一送信超音波トランスデューサー４１
Ａ１２を駆動させて、受信超音波トランスデューサー４１Ａ１５により、反射超音波を受
信させる。これにより、＋Ｘ＋Ｙ側からの超音波を受信することが可能となる。次に、超
音波の送信元を切り替え、例えば、第二送信超音波トランスデューサー４１Ａ１３を駆動
させて、受信超音波トランスデューサー４１Ａ１５により、反射超音波を受信させる。こ
れにより、＋Ｘ−Ｙ側からの超音波を受信することが可能となる。その後、超音波の送信
元を切り替え、例えば、第三送信超音波トランスデューサー４１Ａ１４を駆動させて、受
信超音波トランスデューサー４１Ａ１５により、反射超音波を受信させる。これにより、
−Ｘ側からの超音波を受信することが可能となる。
従って、図１３に示すような超音波デバイス４Ｅにおいても、所望の方向に対する超音
波の送受信が可能となり、方位分解能が向上させることが可能となる。

また、上記図１０から図１３に示す例では、第一音響遮蔽部８１と第一音響レンズ７の
双方を開口中心Ｃに対して偏心させる例であるが、いずれか一方のみを偏心させる構成と
してもよい。
さらに、上記図１０から図１３に示す例において、振動部４１２Ａの法線方向に対して
超音波を送受信する超音波トランスデューサー４１Ａを更に追加してもよい。

上記各実施形態では、音響レンズ７は、球欠形状に形成されており、球欠の底面が音響
層４１４の支持膜４１２とは反対側の面に配置されることとしたが、これに限らない。例
えば、音響レンズは、ＸＺ平面の断面が円弧状となるシリンドリカル形状であってもよい
。

上記各実施形態では、音響レンズ７は、Ｘ方向に偏心させることとしたが、これに限ら
ず、例えば、音響レンズ７のそれぞれをＹ方向に偏心させることとしてもよい。このよう
なＹ方向への偏心は、従来のスキャン方向に対する音響レンズと同じ役割を有する。つま
り、Ｙ方向に並ぶ超音波トランスデューサー４１Ａのうち、中心よりも−Ｙ側に位置する
音響レンズ７は、＋Ｙ側に偏心され、中心に向かう程（＋Ｙに向かう程）、偏心量を小さ
くする。また、Ｙ方向に並ぶ超音波トランスデューサー４１Ａのうち、中心よりも＋Ｙ側
に位置する音響レンズ７は、−Ｙ側に偏心させ、中心に向かう程、偏心量を小さくする。
なお、中心は、偏心していない。
更に、第一実施形態において、音響レンズ７をＹ方向に偏心させ、第一音響遮蔽部８１
をＸ方向に偏心させてもよいし、音響レンズ７をＸ方向に偏心させ、第一音響遮蔽部８１
をＹ方向に偏心させてもよい。

上記第一実施形態では、音響レンズ７の音響インピーダンスは、生体の音響インピーダ
ンスよりも大きいこととしたが、これに限らない。例えば、音響レンズ７の音響インピー
ダンスが生体の音響インピーダンスよりも小さくてもよい。この場合、超音波の屈折方向
が逆転する。つまり、第一実施形態において、音響レンズ７を反対方向に偏心させた場合
と同じ音響放射特性となる。

上記第一実施形態では、第一音響遮蔽部８１は、上記平面視において、開口部４１１Ａ
と重なる位置で、開口部４１１Ａの一部を囲むように形成される円環状の空気層であるこ
ととしたが、これに限らない。このような第一音響遮蔽部８１は、環状であればよく、例
えば、矩形枠状であってもよい。

上記第一実施形態では、音響遮蔽部８は、第二音響遮蔽部８２を備えることとしたが、
これに限らず、例えば、第二音響遮蔽部８２はなくてもよい。この場合、例えば、第一音
響遮蔽部８１の外周側の厚み寸法が他の部位に比べて大きくなっていてもよい。これによ
れば、第二音響遮蔽部８２を備えなくても、上記第一実施形態と同様の効果を奏すること
ができる。
また、上記第一実施形態において、隣り合う開口部４１１Ａの第一音響遮蔽部８１を連
結させてもよいし、第一音響遮蔽部８１と第二音響遮蔽部８２とを連結させてもよい。

上記各実施形態では、音響遮蔽部８は、空気層により構成されていることとしたが、こ
れに限らず、例えば、音響遮蔽部８は、超音波を吸収する素材により構成されてもよいし
、音響層４１４に対して、所定値以上の音響インピーダンスの差を有する素材（例えば、
音響層４１４の音響インピーダンスの４倍以上、又は１／４以下の音響インピーダンスを
有する素材）を用いてもよく、例えば、鉄などの金属を用いてもよい。この場合であって
も、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。

上記各実施形態では、開口部４１１Ａ、開口部４１１Ａ内に位置する支持膜４１２及び
圧電素子４１３のそれぞれにより構成される超音波トランスデューサー４１Ａのそれぞれ
から送信される超音波の指向性がそれぞれ異なることとしたが、これに限定されない。例
えば、１つの超音波トランスデューサー４１Ａから送信される超音波トランスデューサー
４１Ａの指向性のみが異なってもよいし、第一送受信列４１Ｂ１を構成する超音波トラン
スデューサー４１Ａから送信される超音波の指向性が他の超音波トランスデューサー４１
Ａから送信される超音波の指向性と異なっていてもよい。

上記各実施形態において、開口部４１１Ａが、超音波基板４１の厚み方向から見た際に
矩形状となる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、円形状であってもよく、
その他の多角形状等であってもよい。

上記各実施形態では、超音波トランスデューサー４１Ａとして、支持膜４１２と、当該
支持膜４１２を振動させる超音波素子としての圧電素子４１３と、を備える構成を例示し
た。しかしながら、これに限定されず、圧電素子以外の超音波素子を用いてもよい。例え
ば、基板上にエアギャップを介して振動膜を配置し、基板と振動膜との間に静電アクチュ
エーターを配置することで振動膜を振動させる超音波素子等を用いてもよい。
また、超音波トランスデューサー４１Ａは、振動膜を備えず、圧電素子等の振動子を振
動させることにより超音波送信するように構成されてもよい。

上記各実施形態では、生体内を測定対象とする超音波装置１を例示したが、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
査を行う超音波装置に、本発明を適用することもできる。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超音波装置にも本発明を
適用することができる。

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…超音波装置、２…超音波プローブ（超音波探触子）、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ
…超音波デバイス、７，７１，７２，７３…音響レンズ、８…音響遮蔽部、１４…制御部
、２１…筐体、４１Ａ…超音波トランスデューサー、７１Ｃ…頂部、８１…第一音響遮蔽
部（音響遮蔽部）、８１Ｃ…遮蔽部中心、８２…第二音響遮蔽部、４１１…素子基板（基
板）、４１１Ａ…開口部、４１２…支持膜（振動膜）、４１３…圧電素子、Ｃ…開口中心
。

Claims (7)

1. 開口部を有する基板と、
   前記開口部を閉塞する振動膜と、
   前記振動膜に設けられ、前記基板の厚み方向から見た平面視において、前記開口部と重
   なる圧電素子と、
   前記振動膜に設けられた音響層と、
   前記音響層に設けられ、前記平面視において前記開口部の一部を囲い、超音波を遮蔽す
   る音響遮蔽部と、
   前記音響層の前記振動膜とは反対側に設けられた音響レンズと、を備え、
   前記平面視において、前記音響遮蔽部の中心及び前記音響レンズの頂部の少なくともい
   ずれか一方は、前記開口部の中心と重ならないことを特徴とする超音波デバイス。
2. 請求項１に記載の超音波デバイスにおいて、
   前記音響遮蔽部は、空気層を含むことを特徴とする超音波デバイス。
3. 請求項１又は請求項２に記載の超音波デバイスにおいて、
   前記基板は、前記開口部を複数有し、
   前記振動膜は、複数の前記開口部を閉塞し、
   前記圧電素子、前記音響遮蔽部及び前記音響レンズのそれぞれは、前記開口部毎に設け
   られていることを特徴とする超音波デバイス。
4. 請求項３に記載の超音波デバイスにおいて、
   複数の前記開口部間に位置する第二音響遮蔽部を有することを特徴とする超音波デバイ
   ス。
5. 請求項３又は請求項４に記載の超音波デバイスにおいて、
   前記開口部、前記開口部内に位置する前記振動膜及び前記圧電素子のそれぞれにより構
   成される超音波トランスデューサーのそれぞれから送信又は受信される超音波の指向性が
   それぞれ異なることを特徴とする超音波デバイス。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超音波デバイスと、
   前記超音波デバイスを収容する筐体と、を備えた
   ことを特徴とする超音波探触子。
7. 請求項６に記載の超音波探触子と、
   前記超音波デバイスを制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする超音波装置。

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