JP2021158610A

JP2021158610A - 超音波デバイス及び超音波診断装置

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Publication number: JP2021158610A
Application number: JP2020059467A
Authority: JP
Inventors: 英章浅尾; Hideaki Asao; 涼上野; Ryo Ueno; 徳一山地; Tokuichi Yamaji
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2021-10-07

Abstract

【課題】ノイズを低減できる超音波デバイスを提供する。【解決手段】超音波デバイスであるデバイス１は、その上面に沿って配列された複数の超音波素子３を有している。各超音波素子は、送信及び受信の双方に利用することが可能である。ここで、複数の超音波素子を送信に用いる送信部と、受信に用いる受信部との間に、構造体３５を設ける。送信部がＤ３側へ送信される超音波を生成したとき、デバイス１内を送信部から受信部へ向かって伝搬する不要な波も生じる。構造体は、この不要な波が受信部に到達することを抑制する。【選択図】図６

Description

本開示は、ｐＭＵＴ（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer）及びｃＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer）等の超音波デバイスに関し、また、この超音波デバイスを有する超音波診断装置に関する。

超音波の送信及び／又は受信を行う複数の超音波素子を平面上に配列して構成された超音波デバイスが知られている（例えば、下記の特許文献１）。超音波素子は、例えば、基板の上面に形成されたキャビティを塞ぐメンブレンによって構成され、撓み変形を生じることによって、超音波の送信及び／又は受信を行う。

特開２０１５−１７７９９８号公報

ノイズを低減できる超音波デバイス及び超音波診断装置が提供されることが望まれる。

本開示の一態様に係る超音波デバイスは、第１方向及び該第１方向に直交する第２方向に広がる第１面を有している基板と、前記基板に対して前記第１面側に位置しており、超音波を送信する送信部と、前記基板に対して前記第１面側に位置しており、超音波を受信する受信部と、前記第１面上にて前記送信部と前記受信部との間に位置している構造体と、を有しており、前記基板は、前記第１方向及び前記第２方向に分布している複数のキャビティを有しており、前記送信部は、それぞれ前記複数のキャビティのいずれかに重なっている、前記第１方向及び前記第２方向に分布している複数の送信素子を有しており、前記受信部は、それぞれ前記複数のキャビティのいずれかに重なっている、前記第１方向及び前記第２方向に分布している複数の受信素子を有しており、前記送信部と前記受信部とは、前記第１方向において並んでおり、前記構造体は、前記第１面の平面視において、前記送信部と前記受信部との間において前記第２方向に延びており、前記第２方向の位置が互いに異なる２つ以上の送信素子に亘る長さを有しており、かつ前記第２方向の位置が互いに異なる２つ以上の受信素子に亘る長さを有している。

本開示の一態様に係る超音波診断装置は、上記超音波デバイスと、前記超音波デバイスからの電気信号に基づく画像を表示する表示装置と、を有している。

上記の構成によれば、ノイズを低減できる。

実施形態に係る超音波デバイスの一部の構成を示す斜視図である。図１のII−II線における断面図である。図１の超音波デバイスにおける下部導体層を示す平面図である。図１の超音波デバイスにおける上部導体層を示す平面図である。図１の超音波デバイスの上面を示す平面図である。図３のVI-VI線における断面図である。実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は図１の超音波デバイスの効果の一例を説明するための図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は第１及び第２変形例に係る超音波素子の配置態様を示す平面図である。第３変形例に係る超音波素子の配置態様を示す平面図である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は超音波素子の配置の設定方法の一例を説明する平面図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は変形例に係る超音波素子の配置態様を説明する平面図である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は変形例に係る超音波素子の配置態様を説明する平面図である。

以下、図面を参照して本開示に係る実施形態について説明する。以下の図面は、模式的なものである。従って、細部は省略されることがあり、また、寸法比率等は現実のものと必ずしも一致しない。また、複数の図面相互の寸法比率も必ずしも一致しない。

図面には、便宜上、直交座標系Ｄ１−Ｄ２−Ｄ３を付すことがある。超音波デバイスは、いずれの方向が上方又は下方とされてもよいものであるが、実施形態の説明では、便宜上、Ｄ３軸方向の正側を上方として、上部又は下部等の語を用いることがある。また、以下において平面視又は平面透視という場合、特に断りがない限りは、Ｄ３軸方向に見ることをいうものとする。

（デバイスの構成）
図１は、実施形態に係る超音波デバイス１の一部の構成を示す斜視図である。以下、「超音波デバイス」を単に「デバイス」ということがある。

デバイス１の概略の外形及びその寸法は、デバイス１が利用される技術分野及びデバイス１に要求される機能等に応じて適宜に設定されてよい。例えば、デバイス１は、血管内超音波検査法（ＩＶＵＳ：intravascular ultrasound）において血管内に配置可能に比較的小さくされてもよいし、通常の超音波診断装置（例えば腹部の断層像を得るための装置）のプローブに利用可能に掌の大きさ程度とされてもよい。また、デバイス１は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）として構成されてもよい。

本実施形態では、デバイス１は、例えば、概略、基板状に構成されている。図１は、その基板の上面の一部を示している。デバイス１の平面形状は、任意であり、例えば、多角形（例えば矩形）、円形又は楕円形とされてよい。

デバイス１は、例えば、その上面に沿って配列された複数（図１では２つのみ示されている。）の超音波素子３を有している。以下、「超音波素子」を単に「素子」ということがある。各素子３は、超音波の送信又は受信を行う。換言すれば、素子３は、超音波から電気信号への変換又はその逆の変換を行うトランスデューサーである。各素子３は、超音波の送信及び受信の双方に利用することが可能である。ただし、本実施形態の説明では、各素子３が、超音波の送信及び受信のいずれか一方のみに利用される態様を例に取る。以下の説明では、送信用の素子３には３Ｔの符号を用い、受信用の素子３には３Ｒの符号を用いることがある。

送信用の素子３Ｔは、例えば、所定の波形（例えば、スパイク波、矩形波又は正弦波）で電圧が変化する電気信号（駆動信号）が入力される。そして、素子３Ｔは、その電気信号を、この電気信号の波形を反映した（例えば周波数及び／又は振幅を反映した）超音波に変換し、Ｄ３軸方向の正側へ送信する。また、受信用の素子３Ｒは、例えば、Ｄ３軸方向の正側から超音波を受信し、その超音波を、この超音波の波形を反映した電気信号に変換する。ここでいう超音波の送信及び受信についてのＤ３軸方向の正側は、Ｄ３軸方向に平行とは限らない。

送信用の素子３Ｔと、受信用の素子３Ｒとは、互いに同一の構成であってもよいし、一部又は全部が異なる構成であってもよい。また、複数の素子３Ｔは、その全てが互いに同一の構成であってもよいし、一部又は全部が互いに異なる構成であってもよい。同様に、素子３Ｒは、その全てが互いに同一の構成であってもよいし、一部又は全部が互いに異なる構成であってもよい。構成が互いに異なる態様としては、例えば、平面視における複数の素子３の径が互いに異なる態様が挙げられる。本実施形態の説明では、便宜上、全て（送信用及び受信用の双方を含む）の素子３の構成が基本的に同一である態様を例に取る。

図２は、図１のII−II線における断面図である。

デバイス１は、例えば、基板５と、基板５の上面５ａに重なっている機能層７と、基板５の下面５ｂに重なっている減衰材９とを有している。特に図示しないが、デバイス１は、上記以外の構成要素を有していてもよい。例えば、デバイス１は、上面５ａ若しくは下面５ｂ又は減衰材９のいずれかの面に実装された電子素子を有していてもよい。

基板５は、上面５ａに開口する複数のキャビティ５ｃを有している。各素子３は、例えば、機能層７のうち概ねキャビティ５ｃに重なっている部分によって構成されている。素子３は、キャビティ５ｃを含んで定義されてもよいし、また、デバイス１の構成によっては、素子は、基板５のうちのキャビティ５ｃの直下の部分を含んで定義されてもよい。本実施形態の説明では、便宜上、上記のように、キャビティ５ｃ上の部分を素子３というものとする。

素子３は、振動を生じることによって超音波の送信又は受信を直接的に担う。基板５は、機能層７（素子３）を支持することに寄与し、また、素子３の共振周波数（固有振動数）に影響を及ぼしている。減衰材９は、例えば、不要な振動の減衰に寄与する。

（基板）
基板５は、既述のように、上面５ａと、その背面の下面５ｂと、複数のキャビティ５ｃとを有している。基板５は、例えば、概略、平板状であり、上面５ａ及び下面５ｂは互いに平行な平面状である。キャビティ５ｃの内部は、例えば、真空状態とされ、又は適宜な気体が封入されている。キャビティ５ｃは、例えば、素子３の振動を容易化することに寄与する。また、例えば、素子３は、断面視において、キャビティ５ｃの両側縁部において両端支持された状態となるから、キャビティ５ｃは、素子３の共振周波数を規定することに寄与する。例えば、キャビティ５ｃの径が大きくされるほど、素子３の共振周波数は低くなる。

キャビティ５ｃの形状及び寸法は適宜に設定されてよい。例えば、キャビティ５ｃの平面視における形状（例えば上面５ａにおける開口形状）は、円形又は多角形とされてよい。本実施形態では、キャビティ５ｃの開口形状が円形である場合を例に取る。また、図示の例では、キャビティ５ｃのその深さ方向に平行な断面（Ｄ１−Ｄ３平面に平行な断面）の形状は矩形である。別の観点では、キャビティ５ｃのその深さ方向に直交する断面（Ｄ１−Ｄ２平面に平行な断面）の形状は、深さ方向（Ｄ３方向）の位置によらずに一定である。ただし、キャビティ５ｃのその深さ方向に直交する断面の形状は、深さ方向の位置によって異なっていてもよい。例えば、図２のような断面視において、キャビティ５ｃの形状は、上部側ほど拡径又は縮径する台形状とされてもよい。キャビティ５ｃの径は適宜に設定されてよく、一例を挙げると、１０μｍ以上１００μｍ以下である。

基板５の材料は任意である。基板５は、その全体が１つの材料によって構成されていてもよいし、複数の材料が組み合わされて構成されていてもよい。基板５の材料は、例えば、無機絶縁材料又は有機絶縁材料である。より具体的には、例えば、基板５は、シリコン（Ｓｉ）等の絶縁材料によって一体的に形成されてよい。また、例えば、基板５は、シリコン等の絶縁材料によって概ね全体が一体的に形成されているとともに、上面及び／又は下面にＳｉＯ_２等の他の絶縁材料からなる層を有していてもよい。

（機能層（素子））
素子３は、例えば、キャビティ５ｃ側（−Ｄ３側）及びキャビティ５ｃとは反対側（＋Ｄ３側）の少なくとも一方への撓み変形を伴う振動を生じる。この振動は、換言すれば、面外振動である。この振動によって、超音波の送信又は受信が行われる。すなわち、素子３は、撓み振動型のものである。

撓み振動型の超音波素子としては、例えば、ｐＭＵＴ等の圧電式の素子、及びｃＭＵＴ等の容量式の素子を挙げることができる。本実施形態では、ｐＭＵＴを例に取る。また、撓み振動型の圧電素子としては、例えば、バイモルフ型の素子及びユニモルフ型のものを挙げることができる。本実施形態では、ユニモルフ型の素子を例に取る。

素子３は、例えば、その中央が振動の腹となり、外縁が振動の節となる１次モードの振動に関して、共振周波数が超音波の周波数帯に位置するように構成されている。超音波の周波数帯は、例えば、２０ｋＨｚ以上の周波数帯である。超音波の周波数の上限について、特に規定は存在しないが、例えば、５ＧＨｚである。素子３の厚さは適宜に設定されてよく、一例を挙げると、４μｍ以上４０μｍ以下である。

機能層７は、例えば、複数のキャビティ５ｃ上に位置する複数のメンブレン１１と、複数のメンブレン１１の上から上面５ａを覆っている被覆層１３とを有している。１つの素子３は、例えば、１つのキャビティ５ｃと重なる１つのメンブレン１１と、被覆層１３のうち１つのメンブレン１１に重なる領域とを有している。ただし、メンブレン１１のみを素子３として捉えてもよい。メンブレン１１は、超音波の送信又は受信を直接に担う部分である。被覆層１３は、例えば、メンブレン１１の保護に寄与する。

機能層７のうち、複数のメンブレン１１を含む層（機能層７のうち被覆層１３よりも下方の層）を機能本体層８とする。機能本体層８は、メンブレン１１の他、メンブレン１１の電気的接続に寄与する配線等を有してよい。機能本体層８の厚さは適宜に設定されてよく、一例を挙げると、２μｍ以上２０μｍ以下である。

（メンブレン）
メンブレン１１は、例えば、基板５から順に積層された、振動部１５、下部電極１７、圧電体１９及び上部電極２１を有している。

圧電体１９の分極軸方向（単結晶においては電気軸又はＸ軸と呼ばれることもある。）は、圧電体１９の厚み方向とされている。下部電極１７及び上部電極２１によって圧電体１９に分極の向きと同じ向きで電界が印加されると、圧電体１９の下部電極１７及び上部電極２１に挟まれた部分は、平面方向（Ｄ１方向及びＤ２方向）に縮小する。この縮小は、振動部１５によって規制される。その結果、メンブレン１１は、バイメタルのようにキャビティ５ｃ側へ撓む（変位する）。逆に、分極の向きと逆の向きで電界が印加されると、メンブレン１１は、キャビティ５ｃとは反対側へ撓む。

上記のような素子３の変位によって、素子３の周囲の媒質（例えば流体）においては圧力波が形成される。そして、所定の波形で電圧が変化する電気信号が下部電極１７及び上部電極２１に入力されることによって、その電気信号の波形（例えば周波数及び／又は振幅）を反映した超音波が生成される。

超音波の送信について述べたが、超音波の受信は、送信時とは逆の原理によって実現される。本実施形態では、既述のように、１つの素子３は、送信のみ、又は受信のみに利用される。本実施形態とは異なり、送信及び受信の双方を行う素子３は、例えば、超音波の送信を間欠的に行い、超音波の送信が行われていない間において超音波の受信を行う。これにより、例えば、素子３は、自らが送信した超音波の反射波を受信する。

（振動部）
振動部１５は、振動層１６のうちキャビティ５ｃ上の部分である。振動層１６は、例えば、平面透視において複数のキャビティ５ｃを包含する１つの領域の全体に亘って隙間無く広がっている。換言すれば、振動層１６は、複数のキャビティ５ｃと、その間の領域とを覆っている。ただし、振動部１５は、図示の例とは異なり、素子３毎に設けられていてもよい。すなわち、キャビティ５ｃ間に振動層１６の非配置領域が形成されることにより、複数の振動部１５は、互いに分離されていてもよい。振動部１５は、例えば、概略、一定の厚さの層状である。振動部１５の厚さは適宜に設定されてよい。例えば、振動部１５の厚さは、圧電体１９の厚さに対して、薄くてもよいし、同等でもよいし、厚くてもよい。

振動部１５は、例えば、絶縁材料によって形成されている。絶縁材料は、無機材料でも有機材料でもよく、より具体的には、例えば、シリコン、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）又は窒化シリコン（ＳｉＮ_Ｘ）である。振動部１５は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。例えば、振動部１５は、シリコンと、その下面に重なるＳｉＯ_２とによって構成されていてもよい。特に図示しないが、振動部１５を設けず、下部電極１７又は上部電極２１を振動部として機能させることも可能である。

（圧電体）
圧電体１９は、例えば、概略、一定の厚さの層状である。圧電体１９は、素子３毎（キャビティ５ｃ毎）に設けられている。別の観点では、複数の圧電体１９は、互いに分離されている。平面透視において、圧電体１９の形状及び広さは、例えば、概略、キャビティ５ｃと同等とされている。本実施形態では、既述のように、キャビティ５ｃの開口形状が円形である場合を例に取っており、ひいては、圧電体１９の平面形状が円形である場合を例に取る。ただし、圧電体１９は、平面透視において、キャビティ５ｃの開口形状とは全く異なる形状及び／又は広さであっても構わない。圧電体１９の厚さは適宜に設定されてよい。一例を挙げると、圧電体１９の厚さは、０．５μｍ以上１０μｍ以下である。

圧電体１９は、例えば、上面側ほど縮径するようにテーパ状に形成されている。これにより、例えば、上部電極２１に接続される上部配線２５（後述）の断線の蓋然性が低減される。圧電体１９のテーパ面（側面）は、図２のような横断面において平面状であってもよいし、曲面状であってもよい。また、テーパ面の傾斜角度も任意である。図示の例とは異なり、圧電体１９は、上面と下面とが概ね重なる形状（側面が鉛直壁である形状）であっても構わない。

図示の例とは異なり、平面透視において複数のキャビティ５ｃを包含する１つの領域の全体に隙間無く広がる圧電体層が設けられてもよい。この場合、１つの素子３が有する圧電体１９は、圧電体層のうちのキャビティ５ｃ上に位置する一部によって構成される。

圧電体１９は、単結晶によって構成されていてもよいし、多結晶によって構成されていてもよい。圧電体１９の材料は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸バリウム（ＢＴＯ：ＢａＴｉＯ_３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ：（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３）、チタン酸ビスマスナトリウム（ＮＢＴ：Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５ＴｉＯ_３）及びチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ_ｘ，Ｔｉ_１−ｘ)Ｏ_３）である。上記の例示からも理解されるように、圧電体は、強誘電体であってもなくてもよいし、焦電体であってもなくてもよい。また、結晶構造は、ペロブスカイト型又はウルツ鉱型等の適宜なものであってよい。

（電極）
下部電極１７は、例えば、概略、一定の厚さの層状である。下部電極１７は、素子３毎（キャビティ５ｃ毎）に設けられている。別の観点では、複数の下部電極１７は、互いに分離されている。平面透視において、下部電極１７の形状及び広さは、例えば、概略、キャビティ５ｃ及び／又は圧電体１９の下面と同等とされている。本実施形態では、既述のように、キャビティ５ｃの開口形状が円形である場合で、さらに、下部電極１７の平面形状が円形である場合を例に取る。ただし、下部電極１７は、平面透視において、キャビティ５ｃの開口形状とは全く異なる形状及び／又は広さであっても構わない。

図示の例とは異なり、平面透視において複数のキャビティ５ｃを包含する１つの領域の全体に隙間無く広がる下部電極層が設けられてもよい。この場合、１つの素子３が有する下部電極１７は、下部電極層のうちのキャビティ５ｃ上に位置する一部によって構成される。

上記の下部電極１７に係る説明は、上部電極２１に援用されてよい。この際、「下部電極１７」は「上部電極２１」に、「圧電体１９の下面」は「圧電体１９の上面」に、「下部電極層」は「上部電極層」に、それぞれ置き換える。下部電極１７及び上部電極２１は、その形状及び／又は大きさが互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。図示の例では、圧電体１９がテーパ状とされている。そして、下部電極１７が圧電体１９の下面と概ね同等の形状及び大きさとされており、上部電極２１が圧電体１９の上面と概ね同等の形状及び大きさとされている。その結果、上部電極２１は、下部電極１７よりも一回り小さい。

各電極の厚さは適宜に設定されてよい。通常、各電極の厚さは、圧電体１９及び振動層１６の厚さに比較して薄い。例えば、各電極の厚さは、圧電体１９の厚さの１／１０以下である。下部電極１７の厚さと上部電極２１の厚さとは互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

各電極の材料は、例えば、適宜な金属及び／又は酸化物導電薄膜とされてよい。金属は、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）若しくはクロム（Ｃｒ）又はこれらを含む合金である。また、酸化物導電薄膜は、例えば、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳＲＯ）又はニッケル酸ランタン（ＬＮＯ）等のペロブスカイト構造の導電材料である。各電極は、上記で示した互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。下部電極１７の材料と上部電極２１の材料とは互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

送信用の複数の素子３又は受信用の複数の素子３において、複数の下部電極１７は、互いに接続されていてもよいし、互いに非接続とされていてもよい。同様に、送信用の複数の素子３又は受信用の複数の素子３において、複数の上部電極２１は、互いに接続されていてもよいし、互いに非接続とされていてもよい。本実施形態の説明では、主として、複数の下部電極１７が互いに接続されており、かつ複数の上部電極２１が互いに接続されている態様を例に取る。

（機能本体層が含む他の構成）
複数のメンブレン１１を含む機能本体層８は、既述のように、メンブレン１１の他、メンブレン１１の電気的接続に係る配線を含んでよい。例えば、上記のように、本実施形態では、上部電極２１同士が接続される態様を例に取っており、機能本体層８は、Ｄ１方向に並んでいる複数の上部電極２１を互いに接続する上部配線２５（後述する図４も参照）を有している。他の配線については、後に図３及び図４を参照して説明する。種々の配線の材料については、例えば、上記の電極の材料の説明が援用されてよい。

上部配線２５は、例えば、メンブレン１１の上から基板５に重なる導体層によって構成されている。上部配線２５は、Ｄ１方向において互いに隣り合う上部電極２１の一方から他方へ延びており、両者を接続している。このような上部配線２５の具体的な形状及び寸法は適宜に設定されてよい。

例えば、上部配線２５は、概略、一定の幅でＤ１方向に延びる長尺状である。その幅は、例えば、上部電極２１のＤ２方向の径よりも小さい。上部配線２５の一端は、互いに隣り合う上部電極２１の一方の上に重なり、上部配線２５の他端は、互いに隣り合う上部電極２１の他方の上に重なっている。同一の上部電極２１上に位置している２つの上部配線２５の端部は、互いに間隔を空けてＤ１方向において対向している。この間隔は、キャビティ５ｃの中央上に位置している。

また、例えば、上部配線２５の厚さは、下部電極１７、上部電極２１及び／又は後述する下部配線２３よりも厚くされている。これにより、例えば、上部配線２５のうち圧電体１９の厚みによって構成された段差を超える部分において断線が生じる蓋然性が低減される。上部配線２５の厚さは、例えば、下部電極１７、上部電極２１及び／又は下部配線２３の厚さに対して、１．５倍以上又は２倍以上とされてよく、また、５倍以下又は４倍以下とされてよい。上記の下限と上限とは適宜に組み合わされてよい。また、上部配線２５の厚さは、例えば、圧電体１９の厚さに対して、１／１０以上又は１／６以上とされてよく、１／３以下又は１／４以下とされてよい。上記の下限と上限とは適宜に組み合わされてよい。

下部電極１７及び／又は後述する下部配線２３（図３）に対して上から重なり、かつ上部配線２５の下に位置し、前者と後者との短絡の蓋然性を低減する絶縁膜２７が設けられてもよい。絶縁膜２７の材料、形状及び寸法等は任意である。例えば、絶縁膜２７は、上部配線２５よりも薄く形成されており、また、少なくとも圧電体１９の上部を露出させている。絶縁膜２７の材料は、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。図示の例とは異なり、絶縁膜２７を設けず、上部配線２５を圧電体１９のみによって下部電極１７及び／又は下部配線２３と絶縁してもよい。

（被覆層）
被覆層１３は、例えば、デバイス１の上面を構成している。従って、デバイス１の周囲の流体は、被覆層１３の上面に接する。ただし、被覆層１３は、デバイス１の上面を構成していなくてもよい。例えば、不図示の層が被覆層１３上に重ねられていてもよい。

被覆層１３は、例えば、平面透視において複数の素子３を包含する１つの領域の全体に隙間無く広がっている。被覆層１３は、概略、一定の厚さで広がっている。従って、被覆層１３の上面は、図１及び図２に示すように、機能本体層８の上面の凹凸を反映している。すなわち、被覆層１３は、いわゆるコンフォーマル（conformal、共形等と和訳される。）な層である。ただし、被覆層１３の上面の凹凸は、機能本体層８の上面の凹凸に比較して滑らかになっている。また、図示の例とは異なり、機能本体層８の上面の凹凸の有無に関わらず、被覆層１３の上面は、平面状とされても構わない。被覆層１３の厚さは適宜に設定されてよい。

より具体的には、本実施形態では、複数の圧電体１９が互いに分離して設けられている（複数のキャビティ５ｃに亘って隙間無く広がる圧電体層が設けられているのではない）。これにより、機能本体層８の上面は、キャビティ５ｃ上に凸部を有している。ひいては、被覆層１３の上面は、キャビティ５ｃ上に凸部１３ａを有している。凸部１３ａの形状は、圧電体１９の形状を反映しており、図示の例では、概略、円錐台である。また、本実施形態では、比較的厚い上部配線２５が設けられていることによっても、機能本体層８の上面に凸部が生じている。その結果、被覆層１３の表面には、Ｄ１方向に延びる凸部１３ｂが形成されている。

被覆層１３の材料は、例えば、絶縁性を有する材料とされてよい。例えば、被覆層１３の材料の体積抵抗率は、１０^１４Ωｍ以上である。絶縁材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。被覆層１３は、一の材料から構成されていてもよいし、互いに異なる材料の層が積層されて構成されていてもよい。

（減衰材）
減衰材９は、音響に係る減衰定数（ｍ^−１・Ｈｚ^−１）が基板５よりも大きい材料によって構成されている。これにより、例えば、素子３で生じた振動が外部へ漏れたり、逆に、外部からの振動が素子３へ伝わったりする蓋然性が低減される。減衰材９が絶縁性材料によって構成されている場合においては、減衰材９は、回路基板の絶縁体のように機能可能である。従って、例えば、減衰材９の＋Ｄ３側若しくは−Ｄ３側の表面に電子部品が実装されたり、減衰材９の内部に配線又は電子素子が設けられたりしてもよい。減衰材９の材料は、適宜なものとされてよく、例えば、樹脂又はセラミックとされてよい。減衰材９は設けられなくてもよい。

（素子の配置態様）
図３〜図５は、デバイス１における複数の素子３の配置態様及び接続関係を説明するための平面図である。具体的には、図３は、複数の下部電極１７と、複数の下部電極１７に接続される導体（下部配線２３等）を示す平面図である。図４は、複数の上部電極２１と、複数の上部電極２１に接続される導体（上部配線２５等）を示す平面図である。図５は、デバイス１の上面を示す平面図である。

これらの図では、平面視において、減衰材９は、基板５と概ね同等の大きさを有していることなどによって基板５に収まっている、又は減衰材９は図示が省略されている。また、図３及び図４では、基板５と、図示された導体との間の層の図示は省略されている。

図５では、送信用の複数の素子３に電気信号（送信信号、駆動信号）を出力する送信回路部４１、及び受信用の複数の素子３から電気信号（受信信号）が入力される受信回路部４３も模式的に示されている。デバイス１は、送信回路部４１及び受信回路部４３を含まずに定義されてもよいし、これらを含んで定義されてもよい。

送信用の複数の素子３Ｔ及び受信用の複数の素子３Ｒの数及びその位置関係は適宜に設定されてよい。本実施形態では、複数の素子３Ｔの一部又は全部（図示の例では全部）は、一纏りに配置されて送信部３１を構成している。同様に、複数の素子３Ｒの一部又は全部（図示の例では全部）は、一纏りに配置されて受信部３３を構成している。

以下において、送信部３１及び受信部３３の平面視における位置及び大きさ等について言及するとき、送信部３１及び受信部３３として捉えられる領域は、合理的に判断されてよい。例えば、複数の素子３Ｔの全体（ただし一纏りにされていないものを除く）を包含する多角形であって、面積が最小のものを考え、この多角形が送信部３１の平面視における領域として捉えられてよい。多角形の形状は、複数の素子３Ｔのうちの相対的に外側に位置する素子３Ｔの位置に応じて合理的に設定されてよいが、凸多角形又は矩形に限定されてもよい。図示の例では、複数の素子３Ｔを含む矩形領域を送信部３１として捉えることができる。送信部３１について述べたが、受信部３３についても同様である。

送信部３１において、複数の素子３Ｔの数及び配置態様は適宜に設定されてよい。図示の例では、複数の素子３Ｔは、Ｄ１方向に２以上配列されるとともにＤ２方向に２以上配列されている。すなわち、複数の素子３Ｔは、縦横に配列されている。換言すれば、複数の素子３Ｔは、Ｄ１方向及びＤ２方向に分布している。図示の例では、７×７の素子３Ｔが図示されている。これは一例に過ぎず、素子３の数は、これよりも少なくてもよいし、多くてもよいし、縦と横とで数が異なっていてもよい。また、図示の例では、複数の素子３ＴのＤ１方向におけるピッチは一定である。また、複数の素子３ＴのＤ２方向におけるピッチは一定である。前者のピッチと後者のピッチとは同じである。

上記では、送信部３１における複数の素子３Ｔの数及び配置態様について述べたが、受信部３３における複数の素子３Ｒの数及び配置態様についても上記と同様である。素子３の数及び配置態様は、送信部３１と受信部３３とで互いに同一であってもよいし（図示の例）、互いに異なっていてもよい。後述する変形例から理解されるように、素子３の配置態様は、図示の例以外に種々可能である。

素子３のピッチは、例えば、平面視において、隣り合う素子３の中心（例えば図心）同士の距離とされてよい。平面視において素子３の中心を特定する際に、素子３として捉えられる領域は、合理的に判断されてよい。例えば、キャビティ５ｃと重なる領域が素子３の領域として捉えられてよい。平面視におけるキャビティ５ｃの形状（広さ）は、その深さ方向に直交する断面の形状が深さ方向の位置によって異なる態様においては、キャビティ５ｃの、基板５の上面５ａにおける開口形状が参照されてよい。この際、特異的な部分（例えば、平面視においてキャビティ５ｃから外側へ突出する細長い凸部）は無視されてよい。

図示の例では、素子３Ｔと素子３Ｒとは同様の構成であり、また、素子３の数及び配置態様は、送信部３１と受信部３３とで互いに同一である。従って、送信部３１の形状及び大きさと、受信部３３の形状及び大きさとは互いに同一である。例えば、送信部３１のＤ２方向における全長と、受信部３３のＤ２方向における全長とは互いに同一である。

（送信部及び受信部の位置関係）
送信部３１と受信部３３との位置関係は適宜に設定されてよい。図示の例では、送信部３１及び受信部３３は、第２方向において並んでいる。図示の例では、第２方向は、既述のように、複数の素子３（３Ｔ及び／又は３Ｒ）が並んでいる（別の観点では分布している）方向である。また、第２方向に直交する第１方向も、複数の素子３が並んでいる（別の観点では分布している）方向である。また、図示の例では、第１方向及び第２方向は、矩形状の基板５の短辺又は長辺に平行な方向である。図示の例とは異なり、送信部３１及び受信部３３の並び方向は、複数の素子３の配列方向に対して、及び／又は基板５の辺に対して、傾斜する方向であっても構わない。

送信部３１及び受信部３３の並び方向は、合理的に判断されてよい。例えば、図示の例のように送信部３１及び受信部３３が概略矩形状であり、互いの１辺同士が平行に延びて互いに対向している場合においては、両者のＤ１方向の大きさが異なっていても、Ｄ２方向が並び方向として捉えられてよい。また、例えば、送信部３１の図心と、受信部３３の図心とを結ぶ仮想直線が伸びる方向が並び方向として捉えられてよい。

送信部３１と受信部３３との距離ｄ１は、Ｄ２方向（すなわち、送信部３１と受信部３３との並び方向）において互いに隣り合う素子３Ｔ同士（及び／又は素子３Ｒ同士）の距離と異なっていてもよいし（図示の例）、同じであってもよい。図示の例では、距離ｄ１は、素子３Ｔ同士（及び／又は素子３Ｒ同士）の距離よりも広くされている。例えば、距離ｄ１は、Ｄ２方向において隣り合う素子３Ｔ同士（及び／又は素子３Ｒ同士）の距離（複数の素子３内で一定でない場合は例えば最小値）の１．１倍以上又は１．４倍以上とされてよい。また、後述するように、送信部３１と受信部３３との間には、構造体３５が配置される。距離ｄ１は、この構造体３５を配置可能に構造体３５の幅（Ｄ２方向の長さ）よりも大きくなるように設定されてよい。

（素子の接続関係）
送信部３１又は受信部３３においては、既述のように、複数の下部電極１７同士は互いに接続されていてもよいし、互いに接続されていなくてもよい。図３では、前者が例示されている。また、図示の例では、送信部３１及び受信部３３のそれぞれにおいて、下部電極１７は、基準電位が付与される電極とされている。そして、送信部３１の下部電極１７と受信部３３の下部電極１７とは互いに接続されている。

具体的には、図示の例では、送信部３１及び受信部３３のそれぞれにおいて、Ｄ２方向に互いに隣り合う下部電極１７同士は、Ｄ２方向に延びる下部配線２３によって互いに直列に接続されている。さらに、送信部３１の受信部３３側の端部に位置する下部電極１７と、受信部３３の送信部３１側の端部に位置する下部電極１７とは、両者の間でＤ２方向に延びる下部配線２３によって互いに接続されている。ひいては、送信部３１及び受信部３３に亘ってＤ２方向に延びる複数の直列のラインが構成されている。この複数の直列のラインは、例えば、送信部３１の外側かつ受信部３３の外側（図示の例では受信部３３の送信部３１とは反対側、−Ｄ２側）にてＤ１方向に延びる下部合流配線２４によって互いに並列に接続されている。

図示の例とは異なり、下部合流配線２４は、図示の位置に代えて、又は加えて、送信部３１の受信部３３とは反対側（＋Ｄ２側）、及び／又は送信部３１と受信部３３との間に設けられてもよい。送信部３１の下部電極１７と、受信部３３の下部電極１７とは互いに接続されていなくてもよい。例えば、送信部３１と受信部３３とで別個に下部合流配線２４が設けられてもよい。下部配線２３及び下部合流配線２４が延びる方向は、図示以外の方向とされてもよい。例えば、下部配線２３は、Ｄ１方向に延びていてもよい。下部合流配線２４は、Ｄ１方向に延びる下部配線２３を接続するようにＤ２方向に延びていてもよい。また、例えば、Ｄ１方向に延びる下部配線２３とＤ２方向に延びる下部配線２３とが設けられ、下部合流配線２４が省略されてもよい。

下部配線２３及び下部合流配線２４は、例えば、振動層１６上に位置する導体層によって構成されている。下部電極１７、下部配線２３及び下部合流配線２４は、互いに同一の材料及び厚さで構成されていてもよいし（換言すれば同一の導体層によって構成されていてもよいし）、これらの一部同士で材料及び／又は厚さが異なっていてもよい。これらの具体的な材料については、下部電極１７及び上部電極２１の説明で例示したとおりである。

送信部３１又は受信部３３においては、既述のように、複数の上部電極２１同士は互いに接続されていてもよいし、互いに接続されていなくてもよい。図４では、前者が例示されている。また、図示の例では、送信部３１及び受信部３３のそれぞれにおいて、上部電極２１は、送信する超音波又は受信した超音波に応じた電位が付与される電極とされている。従って、下部電極１７とは異なり、送信部３１の上部電極２１と受信部３３の上部電極２１とは互いに接続されていない。

具体的には、図示の例では、送信部３１及び受信部３３のそれぞれにおいて、Ｄ１方向に互いに隣り合う上部電極２１同士は、Ｄ１方向に延びる上部配線２５によって互いに直列に接続されている。これにより、Ｄ１方向に延びる複数の直列のラインが構成されている。送信部３１における複数の直列のラインは、送信部３１の外側（図示の例では＋Ｄ１側及び−Ｄ１側）にてＤ２方向に延びる２本の上部合流配線２６によって互いに並列に接続されている。２本の上部合流配線２６は、送信部３１の外側（図示の例では受信部３３とは反対側、＋Ｄ２側）にてＤ１方向に延びる接続配線２８Ｔによって互いに接続されている。同様に、受信部３３における複数の直列のラインは、受信部３３の外側（図示の例では＋Ｄ１側及び−Ｄ１側）にてＤ２方向に延びる２本の上部合流配線２６によって互いに並列に接続されている。２本の上部合流配線２６は、受信部３３の外側（図示の例では送信部３１側、＋Ｄ２側）にてＤ１方向に延びる接続配線２８Ｒによって互いに接続されている。以下では、接続配線２８Ｔ及び２８Ｒを区別せずに、接続配線２８ということがある。

図示の例とは異なり、接続配線２８Ｔは、図示の位置に代えて、又は加えて、送信部３１と受信部３３との間に設けられていてもよい。また、接続配線２８Ｒは、図示の位置に代えて、又は加えて、受信部３３の送信部３１とは反対側（−Ｄ２側）に設けられていてもよい。送信部３１と受信部３３との間には、接続配線２８Ｔ及び２８Ｒの一方が選択的に設けられていてもよいし、両者が互いにＤ２方向において離れて設けられていてもよい。送信部３１及び受信部３３のそれぞれにおいて、上部合流配線２６は、１本のみ設けられていてもよい。送信部３１及び受信部３３のそれぞれにおいて、上部合流配線２６が１本であるか、２本であるかに関わらず、接続配線２８は省略されてもよい。上部配線２５、上部合流配線２６及び接続配線２８が延びる方向は、図示以外の方向とされてもよい。例えば、上部配線２５は、Ｄ２方向に延びていてもよい。上部合流配線２６は、Ｄ２方向に延びる上部配線２５を接続するようにＤ１方向に延びていてもよい。接続配線２８は、Ｄ１方向に延びる上部合流配線２６を接続するようにＤ２方向に延びていてもよい。

上部配線２５は、例えば、既述のように、圧電体１９及び絶縁膜２７に重なる導体層によって構成されている。上部合流配線２６及び接続配線２８は、例えば、振動層１６又は絶縁膜２７に重なる導体層によって構成されてよい。本実施形態では、上部合流配線２６及び接続配線２８が絶縁膜２７に重なっている態様を例に取る。図示の例とは異なり、例えば、圧電体１９を含む圧電体層が複数のキャビティ５ｃに重なる領域を含んで隙間無く広がっている態様においては、絶縁膜２７が設けられず、上部配線２５、上部合流配線２６及び接続配線２８が圧電体層に重ねられてもよい。

上部電極２１、上部配線２５、上部合流配線２６及び接続配線２８は、互いに同一の材料及び厚さで構成されていてもよいし（換言すれば同一の導体層によって構成されていてもよいし）、これらの一部同士で材料及び／又は厚さが異なっていてもよい。本実施形態では、図２を参照して説明したように、上部配線２５は、上部電極２１に重なる導体層（上部電極２１とは異なる導体層）とされており、また、上部電極２１よりも厚くされている。上部合流配線２６及び接続配線２８は、例えば、このような上部電極２１よりも厚い上部配線２５と同一の厚さ及び同一の材料で構成されてよい。上部配線２５の具体的な厚さ及び材料については、既述のとおりである。

図示の例では、下部配線２３及び上部配線２５とは、互いに交差する方向に延びており、互いに重なっていない。同様に、下部合流配線２４及び上部合流配線２６は、位置及び延びる方向が互いに異なっており、互いに重なっていない。下部合流配線２４及び接続配線２８は、同一方向に延びているが、位置が互いに異なっており、互いに重なっていない。図示の例とは異なり、例えば、下部配線２３及び上部配線２５は、絶縁膜２７（あるいは圧電体層）を介して重なっていてもよい。また、例えば、下部合流配線２４は、同一方向に延びる上部合流配線２６又は接続配線２８と絶縁膜２７（あるいは圧電体層）を介して互いに重なっていてもよい。

基準電位が付与される下部合流配線２４と、送信部３１に接続されている接続配線２８Ｔとは、送信回路部４１に接続される。これにより、送信用の素子３Ｔは、下部電極１７及び上部電極２１が送信回路部４１に接続される。また、下部合流配線２４と、受信部３３に接続されている接続配線２８Ｒとは、受信回路部４３に接続される。これにより、受信用の素子３Ｒは、下部電極１７及び上部電極２１が受信回路部４３に接続される。

上記の接続は適宜な構成によって実現されてよい。図示の例では、以下のとおりである。基板５の上面５ａ上には、パッド２９Ｇ、２９Ｔ及び２９Ｒが設けられている。これらのパッドは、図５に示すように、被覆層１３に覆われずに露出している。パッド２９Ｇは、下部合流配線２４から延びる配線（符号省略）に接続されている。パッド２９Ｔは、接続配線２８Ｔから延びる配線（符号省略）に接続されている。パッド２９Ｒは、接続配線２８Ｒから延びる配線（符号省略）に接続されている。そして、パッド２９Ｇ、２９Ｔ及び２９Ｒと、不図示のＩＣ（Integrated Circuit）とが不図示のボンディングワイヤを介して接続される。このＩＣは、送信回路部４１及び受信回路部４３を含む。これにより、パッド２９Ｇと２９Ｔとに送信回路部４１が接続され、パッド２９Ｇと２９Ｒとに受信回路部４３が接続される。

図示の例とは異なり、例えば、基板５又は減衰材９に、送信回路部４１及び受信回路部４３を含むＩＣが実装される複数のパッドが設けられてもよい。そして、下部合流配線２４、接続配線２８Ｔ及び接続配線２８Ｒは、基板５等に設けられた配線を介して上記の複数のパッドに対して接続されてもよい。

図示の例では、下部電極１７は、基準電位が付与される電極とされ、上部電極２１は、超音波に応じた電位が付与される電極とされた。図示の例とは逆に、下部電極１７が、超音波に応じた電位が付与される電極とされ、上部電極２１が、基準電位が付与される電極とされても構わない。この場合は、送信部３１の上部電極２１と受信部３３の上部電極２１とが接続されるなど、下部電極１７の接続関係の説明と、上部電極２１の接続関係の説明とは、適宜に置換されてよい。

（送信回路部及び受信回路部）
送信回路部４１は、便宜的に電源を示す記号により示されているように、例えば、商業電源等からの電力を適宜な態様の電力に変換して出力する電源回路を含んで構成されてよい。例えば、電源回路は、適宜な波形で電圧が変化する駆動信号を生成して出力する。送信回路部４１は、下部合流配線２４及び接続配線２８Ｔを介して、発生させたい超音波の波形に対応する波形の電気信号を送信用の素子３Ｔの下部電極１７及び上部電極２１に印加する。

受信回路部４３は、便宜的に増幅器を示す記号により示されているように、例えば、入力された電気信号を増幅して出力するアンプを含んで構成されてよい。アンプは、例えば、電圧アンプであってもよいし、チャージアンプであってもよい。超音波が受信用の素子３Ｒに入力されると、素子３Ｒは振動して電気信号を生成する。この信号は、下部合流配線２４及び接続配線２８Ｒを介して受信回路部４３に入力される。

（構造体）
図６は図３のVI-VI線における断面図である。図４〜図６に示すように、送信部３１と受信部３３との間には構造体３５が設けられている。送信部３１が＋Ｄ３側へ送信される超音波を生成したとき、デバイス１内を送信部３１から受信部３３へ向かって伝搬する不要な波も生じる。この不要な波も超音波である。構造体３５は、例えば、この不要な波が受信部３３に到達することを抑制することに寄与する。

上記の不要な波の媒質は、各種の層の材料及び厚さ等にもよるが、例えば、図示の例では、主として、構造体３５よりも下方に位置する層であり、より詳細には、振動層１６及び基板５である。もちろん、絶縁膜２７、下部配線２３及び被覆層１３等も媒質となり得る。以下において、不要な波の波長等に言及するとき、例えば、不要な波のエネルギーに占める大きさが最も大きい１層又は２層における波長について言及していると捉えられてよい。例えば、図示の例では、振動層１６及び／又は基板５の波長について言及していると捉えられてよい。振動層１６及び基板５は、例えば、既述のように、いずれもＳｉによって構成されてよい。以下の説明では、便宜上、不要な波の媒質として、基板５及び／又は振動層１６のみに触れることがある。また、不要な波の媒質の材料として、Ｓｉを挙げることがある。

構造体３５の形状、寸法及び材料は適宜に設定されてよい。また、構造体３５は、適宜な部材に兼用されてよい。本実施形態では、構造体３５は、接続配線２８Ｒに兼用されている。

構造体３５は、Ｄ１方向に延びている。より詳細には、図示の例では、構造体３５は、Ｄ１方向に沿って直線状に延びており、さらには、Ｄ１方向に平行に延びている。Ｄ１方向は、本実施形態では、既述のように、送信部３１及び受信部３３の並び方向（Ｄ２方向）に直交する方向である。

構造体３５がＤ１方向に延びているという場合、構造体３５は、Ｄ１方向に対して平行である必要は無いし、直線状である必要もない。合理的に判断して、Ｄ１方向に沿って延びていると判断できればよい。例えば、構造体３５の中心線の６割以上又は８割以上がＤ１方向に対して１５°以内又は５°以内の傾斜で延びていれば、局部的にＤ１方向に対して交差する部分が存在しても、構造体３５がＤ１方向に延びていると捉えられてよい。また、例えば、上記とは逆に、送信部３１及び受信部３３の間に位置する部材のうち、Ｄ１方向に対して１５°以内又は５°以内の傾斜で延びている第１部分（すなわち部材の一部）が構造体３５として捉えられたり、前記第１部材を全体の６割以上又は８割以上の部分として含む第２部分が、構造体３５として捉えられたりしてもよい。

構造体３５は、例えば、Ｄ１方向において、Ｄ１方向の位置が互いに異なる２つ以上の素子３Ｔに亘る長さを有しているとともに、Ｄ１方向の位置が互いに異なる２つ以上の素子３Ｒに亘る長さを有している。すなわち、Ｄ２方向に見たときに、Ｄ１方向における配置範囲に関して、構造体３５は、Ｄ１方向の位置が互いに異なる２つ以上の素子３Ｔの全体に重複するとともに、Ｄ１方向の位置が互いに異なる２つ以上の素子３Ｒの全体に重複する。上記では、２つ以上としたが、３つ以上又は５つ以上とされてもよい。

また、図示の例では、構造体３５は、送信部３１のＤ１方向における全長に亘る長さを有しており、かつ受信部３３のＤ１方向における全長に亘る長さを有している。すなわち、Ｄ２方向に見たときに、Ｄ１方向における配置範囲に関して、構造体３５は、送信部３１が含む全ての素子３Ｔに重複するとともに、受信部３３が含む全ての素子３Ｒに重複する。

上記のように、構造体３５が送信部３１及び／又は受信部３３の全長に亘る場合において、Ｄ２方向に見て、構造体３５の＋Ｄ１側の端部は、送信部３１の＋Ｄ１側の端部及び／又は受信部３３の＋Ｄ１側の端部に位置していてもよいし、送信部３１及び受信部３３よりも＋Ｄ１側へ延び出ていてもよい。ただし、このような場合において、送信部３１及び受信部３３よりも＋Ｄ１側へ延び出る部分は、構造体３５とは別個の部位として捉えられても構わない。＋Ｄ１側について述べたが、−Ｄ１側についても同様である。

上記のように構造体３５が送信部３１及び受信部３３よりも＋Ｄ１側へ延び出る場合において、その延び出た部分は、中途で曲がることなどによって、一部又は全部がＤ１方向に延びていなくてもよい。ただし、そのようにＤ１方向に延びていない部分は、既述のように、構造体３５とは別個の部位として扱われてもよい。＋Ｄ１側について述べたが、−Ｄ１側についても同様である。

本開示の説明では、便宜上、構造体３５が送信部３１及び受信部３３よりも＋Ｄ１側へ延び出る場合において、Ｄ１方向に延びている状態が維持されている部分は、構造体３５の一部として捉え、Ｄ１方向に延びていない部分は、構造体３５の一部ではないものとして表現することがある。例えば、図示の例では、接続配線２８Ｒの全体は構造体３５として捉える。一方で、受信部３３の上部合流配線２６は、接続配線２８Ｒと同一の材料及び同一の厚さで構成されていても、構造体３５の一部としては捉えない。＋Ｄ１側について述べたが、−Ｄ１側についても同様である。

送信部３１及び受信部３３から＋Ｄ１側又は−Ｄ１側に延び出る部分（構造体３５の一部又は構造体３５とは別個の部分）は、送信部３１又は受信部３３を囲むように延びていてもよい。図示の例では、構造体３５としての接続配線２８Ｒの両端から延びる２本の上部合流配線２６は、受信部３３を囲むように延びていると言える。特に図示しないが、構造体３５の＋Ｄ１側又は−Ｄ１側から延び出る部分は、分岐することによって、送信部３１を囲むように延びるとともに、受信部３３を囲むように延びてもよい。

構造体３５の横断面（Ｄ２−Ｄ３断面）の形状は、適宜な形状とされてよい。図示の例では、構造体３５の横断面の形状は、概略、幅（Ｄ２方向の長さ）が厚さ（Ｄ３方向の長さ）よりも大きい矩形状である。この他、構造体３５の横断面の形状としては、例えば、台形状又はドーム状を挙げることができる。

構造体３５の幅（Ｄ２方向の長さ）は、Ｄ１方向の位置によらずに一定であってもよいし（図示の例）、Ｄ１方向の位置によって異なっていてもよい。後者の例としては、例えば、Ｄ１方向に隣り合う素子３の間となる位置（Ｄ１方向における素子３の非配置位置）にて幅が広くされ、素子３との重複及び短絡を避けつつ構造体３５の体積を大きくする態様が挙げられる。また、例えば、構造体３５付近の振動モードの縮退が解かれやすいように構造体３５の幅を変化させる態様が挙げられる。

構造体３５の幅（Ｄ２方向の長さ）の具体的な大きさも適宜に設定されてよい。例えば、上記のように、送信部３１が超音波を生成したときには、送信部３１から受信部３３へ向かってデバイス１内を伝搬する不要な波が生じる。構造体３５の幅は、このデバイス１内の不要な波の波長に対して、１／２０以上、１／１０以上又は１／５以上とされてよい。デバイス１内を伝搬する波の波長の一例を挙げると、素子３Ｔが６０ＭＨｚの超音波を生成し（６０ＭＨｚで振動し）、主たる媒質がＳｉである場合、デバイス１内を伝搬する波の波長は約１２０μｍである。

上記のように構造体３５の幅を波長と比較するとき、構造体３５の幅がＤ１方向の位置によって変化する態様においては、例えば、構造体３５の平均の幅が用いられてよい。平均の幅の算出においては、送信部３１及び受信部３３よりも＋Ｄ３側に延び出る部分、及び送信部３１及び受信部３３よりも−Ｄ３側に延び出る部分は無視されてよい。また、構造体３５の横断面が矩形状でなく、Ｄ３方向の位置によって幅が一定でない場合においては、例えば、下面の幅が比較されてよい。構造体３５のうち、デバイス１（例えば振動層１６及び／又は基板５）内を伝搬する波に対する影響が大きい部位は下面であることからである。

デバイス１内を伝搬する波の波長は、適宜に特定されてよい。例えば、波長は、波の周波数と波の伝搬速度とによって決まるから、周波数及び伝搬速度から計算されてよい。デバイス１内を伝搬する波の周波数は、基本的に、＋Ｄ３側に送信される超音波の周波数と同じである。この超音波の周波数は、デバイス１が実際に使用されている状態で測定されてもよいし、デバイス１の仕様書等から特定されてもよい。また、素子３の共振周波数が超音波の周波数として用いられてもよい。伝搬速度は、媒質の種類（材料）によって決まるから、公知の資料又は実験によって特定されてよい。

構造体３５の厚みは任意である。例えば、構造体３５の厚さは、下部電極１７、上部電極２１若しくは他の導体又は絶縁膜２７に比較して、薄くてもよいし、同程度でもよいし、厚くてもよい。本実施形態では、構造体３５は、接続配線２８Ｒによって構成されている。既述のように、接続配線２８Ｒ（及び上部配線２５）は、下部電極１７、上部電極２１、下部配線２３及び絶縁膜２７よりも厚い。すなわち、本実施形態では、構造体３５は、下部電極１７、上部電極２１、下部配線２３及び絶縁膜２７よりも厚い。上部配線２５の厚さの、下部配線２３及び圧電体１９等の厚さに比較したときの既述の数値範囲は、構造体３５が接続配線２８Ｒによって構成されているか否かに関わらず、構造体３５の厚さに援用されてよい。

構造体３５の厚さの具体的な値は、素子３の大きさ（別の観点ではデバイス１が適用される具体的な装置）及び構造体３５の材料等に応じて適宜に設定されてよい。一例を挙げると、構造体３５の厚さは、５０ｎｍ以上５μｍである。このとき、下部電極１７、上部電極２１及び下部配線２３の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上５μｍ以下（構造体３５の厚さよりも薄いことを条件としてもよいし、条件としなくてもよい。）とされてよい。

構造体３５の材料は、導電性材料であってもよいし、絶縁性材料であってもよい。また、構造体３５は、互いに異なる材料からなる２つ以上の層が積層されて構成されるなど、２以上の材料によって構成されていてもよい。図示の例では、構造体３５は、接続配線２８Ｒを兼用しており、導電性材料によって構成されている。導電性材料の具体例については、既に述べたとおりである。構造体３５を構成する絶縁性材料としては、例えば、セラミック又は樹脂を挙げることができる。セラミックは。圧電体１９の材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

構造体３５の材料の密度も任意である。例えば、構造体３５の材料の密度は、基板５及び／又は振動層１６の材料の密度よりも高くてもよいし、同等でもよいし、低くてもよい。基板５及び／又は振動層１６が互いに異なる材料の積層体である場合においては、基板５及び／又は振動層１６の材料の密度としては、送信部３１から受信部３３への波の伝搬に支配的な層の材料の密度が参照されてよい。

本実施形態では、構造体３５は、接続配線２８Ｒによって構成されている。接続配線２８Ｒ及び基板５の材料は、既に例示したとおりであるが、以下に各材料の密度とともに再掲する。括弧内の数値が密度であり、単位はｇ／ｃｍ^３である。接続配線２８Ｒ（全体又はいずれかの層）の材料は、例えば、Ａｕ（約１９．３）、Ｐｔ（約２１．４）、Ａｌ（約２．７）、Ｃｕ（約９．０）、Ｔｉ（約４．５）若しくはＣｒ（約７．２）、又はこれらを主成分として含む合金である。基板５（全体又はいずれかの層）及び／又は振動層１６（全体又はいずれかの層）の材料は、例えば、Ｓｉ（約２．３）若しくはＳｉＯ_２（約２．２）である。従って、構造体３５の密度は、例えば、基板５の密度よりも大きくされてよく、また、基板５の密度の２倍以上とされてよい。この２倍以上という数値範囲は、構造体３５が配線に兼用されていない場合に援用されてよい。

構造体３５が基板５上に位置するという場合、構造体３５は、基板５の上面５ａに対して間接的に重なっていてもよいし（図示の例）、直接的に重なっていてもよい。いずれの場合においても、例えば、構造体３５は、構造体３５に直接的に重なる層及び／又は間接的に重なる層を伝搬する不要な波が受信部３３に到達することを抑制できる。

本実施形態では、構造体３５は、接続配線２８Ｒによって構成されている。従って、構造体３５は、直接的には、絶縁膜２７の上面に重なっている。ただし、図示の例とは異なり、構造体３５が直接的に重なる面は、基板５の上面５ａであってもよいし、振動層１６の上面であってもよいし、被覆層１３の上面であってもよい。構造体３５の少なくとも下面が絶縁材料からなる態様においては、構造体３５が直接的に重なる面は、下部配線２３を含む導体層の上面であってもよいし、上部配線２５を含む導体層の上面であってもよい。圧電体層が、キャビティ５ｃ上だけでなく、キャビティ５ｃ間にも広がっている態様においては、構造体３５が直接的に重なる面は、圧電体層の上面であってもよい。

図示の例では、構造体３５は、被覆層１３によって覆われている。ただし、上記の説明からも理解されるように、構造体３５に重なる層は他の層とされてもよく、また、構造体３５は、他の層に覆われていなくてもよい。

＜応用例＞
図７は、超音波デバイスの応用例としての超音波診断装置１０１の構成を模式的に示すブロック図である。

超音波診断装置１０１は、例えば、ＩＶＵＳ用のものとされている。超音波診断装置１０１は、例えば、患者の血管内に挿入されるカテーテル１０３と、カテーテル１０３に接続されている装置本体１０７とを備えている。

カテーテル１０３は、例えば、概略チューブ状のカテーテル本体１０３ａと、カテーテル本体１０３ａ内に収容されているデバイス１とを有している。デバイス１は、例えば、カテーテル本体１０３ａを介してカテーテル本体１０３ａの径方向外側へ超音波を送信し、その反射波を受信する。

装置本体１０７は、例えば、カテーテル本体１０３ａ内の不図示の配線を介してデバイス１と接続されている送受信回路部１０９を有している。送受信回路部１０９は、例えば、図５に示した送信回路部４１及び受信回路部４３の少なくとも一部を含んでいてもよいし、送信回路部４１に送信信号を出力するとともに受信回路部４３から受信信号が入力されるものであってもよい。カテーテル１０３における電気的構成と送受信回路部１０９との間の役割分担は適宜に設定されてよい。

装置本体１０７は、例えば、ユーザ（例えば医師又は技師）の操作を受け付ける入力部１１１と、入力部１１１からの信号に基づいて送受信回路部１０９を制御する制御部１１３と、を有している。また、装置本体１０７は、送受信回路部１０９からの信号及び制御部１１３からの信号に基づいて画像処理を行う画像処理部１１５と、画像処理部１１５からの信号に基づいて画像を表示する表示部１１７（表示装置）とを備えている。表示部１１７には、例えば、超音波の送受信によって得られた患者の断層画像（ここでは血管の断面画像）が表示される。

特に図示しないが、カテーテル１０３は、カテーテル本体１０３ａを屈曲運動させたり、カテーテル本体１０３ａ内のデバイス１の向きを変えたりする機構を有していてもよい。また、装置本体１０７は、そのような機構に対応した制御部を有していてよい。

以上のとおり、本実施形態では、超音波デバイス１は、基板５と、送信部３１と、受信部３３と、構造体３５とを有している。基板５は、第１方向（Ｄ２方向）及びこのＤ２方向に直交する第２方向（Ｄ１方向）に広がる第１面（上面５ａ）を有している。送信部３１は、基板５に対して上面５ａ側に位置しており、超音波を送信する。受信部３３は、基板５に対して上面５ａ側に位置しており、超音波を受信する。構造体３５は、上面５ａ上にて送信部３１と受信部３３との間に位置している。基板５は、Ｄ２方向及びＤ１方向に分布している複数のキャビティ５ｃを有している。送信部３１は、複数の送信素子（素子３Ｔ）を有している。複数の素子３Ｔは、それぞれ複数のキャビティ５ｃのいずれかに重なっているとともに、Ｄ２方向及びＤ１方向に分布している。受信部３３は、複数の受信素子（素子３Ｒ）を有している。複数の素子３Ｒは、それぞれ複数のキャビティ５ｃのいずれかに重なっているとともに、Ｄ２方向及びＤ１方向に分布している。送信部３１と受信部３３とは、Ｄ２方向において並んでいる。構造体３５は、上面５ａの平面視において、送信部３１と受信部３３との間においてＤ１方向に延びている。また、構造体３５は、Ｄ１方向の位置が互いに異なる２つ以上の素子３Ｔに亘る長さを有しており、かつＤ１方向の位置が互いに異なる２つ以上の素子３Ｒに亘る長さを有している。

従って、例えば、素子３Ｔによって＋Ｄ３側へ送信する超音波を生成したときに、デバイス１内を素子３Ｔから素子３Ｒへ向かって伝わる不要な波が素子３Ｒに到達することが抑制される。すなわち、素子３Ｒにおける上記の不要な波の振幅（エネルギー）が低減される。具体的には、例えば、上記の不要な波は、構造体３５によって反射され、素子３Ｒに到達することが抑制される。素子３Ｒにおける不要な波の振幅が低減されることによって、例えば、比較的近距離の対象物からの超音波の反射波（エコー信号）を検出することができる。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、上記の近距離の対象物からのエコー信号の検出に係る効果を説明するための図である。これらの図において、横軸ｔは時間を示している。縦軸Ｖは、エコー信号の受信電圧を示している。図中の波形は、受信電圧の経時変化を示している。図８（ａ）は、比較例に対応しており、図８（ｂ）は、本実施形態に対応している。

デバイス１においては、例えば、送信部３１から超音波が＋Ｄ３側へ送信される。超音波は、対象物に到達すると、反射してエコー信号として受信部３３によって受信される。デバイス１と対象物との距離が長くなるほど、超音波を送信してからエコー信号を受信するまでの時間は長くなる。従って、例えば、この時間の長さによって、対象物の位置（デバイス１からの距離）を特定することができる。

送信部３１から超音波を送信するとき、既述のように、送信部３１から受信部３３へ向かってデバイス１内を伝わる不要な波が生じる。比較例に係る図８（ａ）においては、この不要な波がノイズＮ１として現れ、次に、所定の第１の対象物にて反射して得られたエコー信号Ｅ１が現れている。

一方、本実施形態に係る図８（ｂ）においては、ノイズＮ１が低減される。その結果、ノイズＮ１に隠れていたエコー信号Ｅ２が現れる（検出可能となる。）。エコー信号Ｅ２は、エコー信号Ｅ１を反射した第１の対象物よりもデバイス１の近くに位置している第２の対象物にて反射した反射波である。このようにして、デバイス１は、近距離の測定が可能になる。

また、本実施形態では、構造体３５の第１方向（Ｄ２方向）における幅は、第１面（上面５ａ）が面する側へ送信される超音波が送信部３１によって生成されたときに生じてデバイス１内を送信部３１から受信部３３へ向かって伝搬する波の波長の１／１０以上である。

この場合、例えば、不要な波の波長に対して構造体３５の幅が十分に確保されるから、デバイス１内を伝搬する不要な波を構造体３５によって反射することが容易化される。

また、本実施形態では、構造体３５の密度が基板５の密度よりも高い。及び／又は、本実施形態では、デバイス１は、複数のキャビティ５ｃを塞いでいるとともに複数のキャビティ５ｃ間に亘って広がっている振動層１６を更に有している。複数の送信素子（素子３Ｔ）及び複数の受信素子（３Ｒ）は、それぞれ、振動層１６のうちキャビティ５ｃ上に位置している振動部１５と、振動部１５に重なっている第１電極（下部電極１７）と、下部電極１７に重なっている圧電体１９と、圧電体１９に重なっている第２電極（上部電極２１）と、を有している。構造体３５の密度は、振動層１６の密度よりも高い。

この場合、例えば、構造体３５は、素子３Ｔから素子３Ｒへ不要な波を伝える主要な媒質の密度よりも高い密度を有していることになる。その結果、例えば、不要な波が構造体３５によって反射されやすくなる。

また、本実施形態では、デバイス１は、第１配線（例えば送信部３１における上部配線２５）及び第２配線（例えば受信部３３における上部配線２５）を有している。第１配線は、上面５ａ上に位置しており、隣り合う送信素子（素子３Ｔ）同士を接続している。第２配線は、上面５ａ上に位置しており、隣り合う受信素子（素子３Ｒ）同士を接続している。構造体３５の材料は、第１配線の材料及び第２配線の材料と同一である。

この場合、例えば、構造体３５を設けるために新たなプロセスを実行する必要性が低減される。また、配線は、通常、金属からなり、密度が高い。従って、構造体３５の密度を不要な波の媒質（例えば振動層１６及び／又は基板５）の密度よりも高くしやすい。

また、本実施形態では、構造体３５は、複数の受信素子（３Ｒ）のうち、送信部３１側の端に位置している２以上の素子３Ｒ同士を電気的に接続している。既述のように、構造体３５は、複数の送信素子（素子３Ｔ）のうち、受信部３３側の端に位置している２以上の素子３Ｔ同士を電気的に接続していてもよい。

この場合、例えば、構造体３５は、配線に兼用されることになる。その結果、例えば、デバイス１の小型化が図られる。また、構造体３５は、不要な波の伝搬を抑制するために、幅が大きくされたり、高さ（Ｄ３方向の長さ）が大きくされたりしてよい。このような場合、配線としての構造体３５の断面積が大きくなり、抵抗値が低減される。ひいては、デバイス１の電気的特性が向上する。

本実施形態では、構造体３５は、送信部３１の第２方向（Ｄ１）における全長に亘る長さを有しており、かつ受信部３３のＤ１方向における全長に亘る長さを有している。

この場合、例えば、全ての素子３Ｔから伝搬する不要な波が構造体３５によって低減されるから、上述した種々の効果が向上する。また、本実施形態のように、構造体３５が受信部３３（又は送信部３１）の構造体３５側の端に位置する複数の素子３Ｒ（又は素子３Ｔ）を接続する配線に兼用される場合において、構造体３５は、上記の構造体３５側の端に位置する全て（図示の例では７個）の素子３Ｒを接続することができる。

（素子の配置の変形例）
以下の説明において、素子３の位置は、例えば、平面視における素子３の中心（例えば図心）を指す。素子３の中心を特定するときの留意事項については既に述べたとおりである。

変形例の説明では、例えば、１つの素子３と、その１つの素子３を囲む複数の素子３との距離に着目する。例えば、図３及び図４の例では、最外周に位置する素子３以外の素子３（中央側の５×５個の素子３）と、この素子３それぞれの周囲の素子３との距離に着目する。以下の説明では、他の素子３に囲まれている素子３を第１の素子３ということがある。

１つの素子３が他の素子３によって囲まれているか否か（前記１つの素子３が第１の素子３であるか否か）は、例えば、他の素子３を順次結ぶ直線によって、前記１つの素子３を内包する多角形（前記１つの素子３が辺上に位置する多角形は含まない）を描くことができるか否かによって判定されてよい。第１の素子３は、最小で３つの素子３に囲まれることが可能である。

以下において、４つ以上の素子３（４以上の所定数の素子３）に囲まれる第１の素子３というとき、第１の素子３は、上記４つ以上の素子３のうちの任意の３つの素子３を結ぶ直線からなる三角形に内包されることは要しない。第１の素子３は、上記４以上の所定数の素子３を順次結ぶ直線からなる多角形に内包されればよい。

送信部３１又は受信部３３の中央に位置する素子３は、他の素子によって２重に（又はそれ以上の多重に）囲まれることがある。変形例では、第１の素子３と、第１の素子３を囲む最内周の素子３との距離に着目する。従って、例えば、素子３を１つのみ内包する多角形が描けたときに、その１つの素子３が他の素子３に囲まれていると判断されてよい。

実施形態では、例えば、第１の素子３に対して、＋Ｄ１側に位置する素子３、−Ｄ１側に位置する素子３、＋Ｄ２側に位置する素子３及び−Ｄ２側に位置する素子３の合計で４つの素子３が第１の素子３を囲んでいると捉えることができる。これら４つの素子３は、他のいずれの素子３よりも第１の素子３との距離が短い。また、この距離は、４つの素子３同士で同一である。この他、第１の素子３は、第１の素子３の周囲の８つの素子３によって囲まれていると捉えることもできる。いずれにせよ、実施形態では、第１の素子３から第１の素子３を囲む４つ以上の素子３までの４つ以上の距離のうち、最も短いものから４つの距離を比較したときに、４つの距離は全て同一である。実施形態（７×７個の素子３）では、このような第１の素子３が２５個存在し、そのいずれの第１の素子３についても、上記のような関係が成立する。すなわち、１以上の第１の素子３のうち任意の第１の素子３について、上記のような関係が成立する。

本変形例では、１以上の第１の素子３のうち任意の第１の素子３について、上記の関係が成立しない。例えば、上記の４つの距離のうち、少なくともいずれか１つの距離は、他の３つの距離の少なくとも１つと異なる。４つの距離全てが互いに異なっていてもよい。このようにすると、例えば、実施形態の素子３の配置態様に比較して、ノイズを低減することができる。具体的には、以下のとおりである。

実施形態においても説明したように、素子３からは、他の素子３へ向かってデバイス内を伝搬する不要な波が生じ得る。実施形態の配置では、第１の素子３に対して４つの素子が等距離で隣接するから、４つの素子３から第１の素子３に到達した不要な波が強め合う。一方、上述した変形例のように、第１の素子３と、４つの素子３との距離が一部又は全部において互いに異なる場合においては、不要な波が強め合う作用が緩和され、ノイズが低減される。

上記のような変形は、適宜に実現されてよい。以下にいくつかの例を示す。

図９（ａ）は、第１変形例に係る素子３の配置を説明するための平面図である。ここでは、素子３は、その中心が黒丸によって示されることによって模式的に示されている。ピッチの差は、図解を容易にするために大きくされている。実際のピッチの差は、図示の例よりも小さくされて構わない。例えば、ピッチは、最も大きいものでもＤ１方向及びＤ２方向に傾斜する方向（以下、傾斜方向ということがある。）のピッチよりも小さくされても構わない。もちろん、ピッチの差は、図示の例よりも大きくされても構わない。

実施形態の素子３のピッチは、Ｄ１方向及びＤ２方向ともピッチＰｔ１であるものとする。一方、第１変形例では、Ｄ１方向のピッチが１つ置きにピッチＰｔ２に置換されている。これにより、第１の素子３から＋Ｄ１側、−Ｄ１側、＋Ｄ２側及び−Ｄ２側に位置する４つの素子３までの４つの距離のうち１つは、他の３つの距離とは異なるものとなる。図示の例において、第１の素子３に対して傾斜方向に位置する素子３を考慮に入れても、最も短いものから４つの距離のうち少なくとも１つが他の３つの距離の少なくとも１つとは異なるという関係は成り立つ。

図９（ｂ）は、第２変形例に係る素子３の配置を説明するための図９（ａ）と同様の平面図である。この実施形態では、Ｄ１方向において２種のピッチ（Ｐｔ１及びＰｔ２）が交互に位置していることに加えて、Ｄ２方向においても２種のピッチ（Ｐｔ３及びＰｔ４）が交互に位置している。４つのピッチＰｔ１〜Ｐｔ４は互いに異なる。この場合、第１の素子３から＋Ｄ１側、−Ｄ１側、＋Ｄ２側及び−Ｄ２側に位置する４つの素子３までの４つの距離は全て互いに異なる。図示の例において、第１の素子３に対して傾斜方向に位置する素子３を考慮に入れても、最も短いものから４つの距離のうち少なくとも１つが他の３つの距離の少なくとも１つとは異なるという関係は成り立つ。

この他、特に図示しないが、例えば、第２変形例において、Ｐｔ１＝Ｐｔ３及び／又はＰｔ２＝Ｐｔ４とする変形がなされてよい。また、例えば、Ｄ１方向及びＤ２方向の少なくとも一方において３種以上のピッチが設定されたり、Ｄ１方向及びＤ２方向の全てのピッチが互いに異なる長さとされたりしてもよい。

図１０は、第３変形例に係る素子３の配置を説明するための図９（ａ）と同様の平面図である。

これまで、複数の素子３が縦横に配列される配置態様を基準として、任意の第１の素子３から、この任意の第１の素子を囲む素子３までの距離を互いに異ならせることについて述べた。ただし、この考え方は、複数の素子３が縦横に配置される態様でない態様にも適用されてよい。図１０は、そのような例の一例を示している。

具体的には、図１０では、複数の素子３は、同心円状に配置される配置態様が基準とされている。そして、複数の素子３の位置は、同心円上の位置から適宜に半径方向にずらされている。複数の素子３の位置は、必要に応じて、円周方向にもずらされてよい。このような配置によって、任意の第１の素子３から任意の第１の素子３を囲む４つ以上の素子３までの４つ以上の距離のうち最も短いものから４つの距離は、少なくとも１つが他の３つの距離の少なくとも１つと異なっている。もちろん、最も短いものから４つの距離、又は４つ以上の距離は、全てが互いに異なっていてもよい。

この他、例えば、複数の素子３が傾斜方向に配列される配置態様（後述する図１２（ｂ）参照）を基準として、最も短いものから４つの距離において、少なくとも１つが他の３つの距離の少なくとも１つと異なる態様が実現されてもよい。

また、これまで、複数の素子３の総数が５つ以上であり、少なくとも１つの第１の素子３が４つ以上の素子３によって囲まれる態様を前提とした。ただし、複数の素子３の総数が３つ又は４つの態様に対しても、変形例の考え方が適用されてよい。この場合は、例えば、任意の素子から他の素子３までの全ての距離が互いに異なってよい。

少なくとも１つの第１の素子３が４つ以上の素子３によって囲まれる態様等について、より一般化するために、距離を互いに異ならせるための素子３の配置の設定方法の一例について説明する。

図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、変形例に係る素子３の配置の設定方法の一例を説明する平面図である。

まず、図１１（ａ）に示すように、２つの素子３（３−１及び３−２）を考える。次に、図１１（ｂ）に示すように、２つの素子３のそれぞれについて、自己を中心とし、他の素子３を通る円Ｃ１を考える。素子３の数が２つの場合は、円Ｃ１は２つである。そして、この２つの円Ｃ１に重ならないように新たな素子３（３−３）を設定する。次に、図１１（ｃ）に示すように、３つの素子３のそれぞれについて、自己を中心とし、他の素子３を通る円Ｃ１を考える。素子３の数が３つの場合は、円Ｃ１は６つである。そして、この６つの円Ｃ１に重ならないように新たな素子３（３−４）を設定する。このような設定を繰り返すことによって、例えば、第１の素子３を囲む４つの距離を互いに異ならせたり、全ての素子３同士の距離を互いに異ならせたりすることができる。このような設定は、例えば、コンピュータに演算を行わせることによって実現されてよい。

図１１（ｂ）は、素子３の総数が３つであり、任意の素子３から他の素子３までの距離全てが互いに異なる態様の一例を示す図にもなっている。また、図１１（ｃ）は、素子３の総数が４つであり、任意の素子３から他の素子３までの距離全てが互いに異なる態様の一例を示す図にもなっている。

（素子の距離の差）
上記においては、互いに異なる距離同士の差（例えば図９（ａ）におけるピッチＰｔ１とピッチＰｔ２との差）について、その大きさについては任意であるものとした。ただし、上記の互いに異なる距離同士の差は、例えば、上述したデバイス１内を伝搬する不要な波の波長の１／２（半波長）とされてよい。この場合、１つの素子３（例えば第１の素子３）からの距離が互いに異なる２つの素子３から前記１つの素子３へ向かう不要な波の少なくとも一部同士が相殺される効果が高くなる。この距離同士の差が波長の１／２であるという場合、例えば、距離の差と、波長の１／２との間に、波長の１／１０以下又は１／２０以下の誤差が存在する態様が含まれてよい。

より詳細には、例えば、図９（ａ）、図９（ｂ）及び図１０に示した第１〜第３変形例では、既述のように、第１の素子３と、第１の素子３を囲む４つ以上の素子３との距離のうち、最も短いものから４つの距離は、少なくとも１つの距離と、他の３つの距離の少なくとも１つとが異なっている。この場合において、上記１つの距離と、他の３つの距離の少なくともいずれか１つとの差が、デバイス１内を伝搬する不要な波の半波長と同等とされてよい。上記差は、例えば、図９（ａ）では、ピッチＰｔ１とピッチＰｔ２との差である。図９（ｂ）では、ピッチＰｔ１〜ピッチＰｔ４のうちの２つのピッチの差は６種類存在し得るところ、その少なくとも１つの差が半波長とされてよい。図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）を全ての距離が互いに異なる態様を示す図として見たとき、互いに異なる距離のうちいずれか２つの距離の差が半波長とされてよい。

上記の距離の差を半波長にする考え方は、最も短い４つの距離のうち少なくとも１つの距離と他の３つの距離の少なくとも１つとが異なっている態様でない態様に適用されてもよい。例えば、実施形態の配置態様に適用されてもよい。

図１２（ａ）は、素子３同士の距離の差を半波長にする考え方が実施形態の配置態様にも適用されてよいことを説明するための図９（ａ）と同様の平面図である。

実施形態では、ピッチＰｔ１の符号で示されているように、Ｄ１方向のピッチ及びＤ２方向のピッチは同一である。ただし、１つの素子３は、Ｄ１方向及びＤ２方向に傾斜するＤ４方向及びＤ５方向においても一定のピッチＰｔ１１で他の素子３と隣り合っている（別の観点では囲まれている。）。ピッチＰｔ１及びピッチＰｔ１１は互いに異なっている。このとき、両者の差が不要な波の半波長とされてよい。

素子３同士の距離の差を半波長にする考え方は、種々の素子３の配置態様に適用可能である。以下に、そのいくつかを例示する。

図１２（ｂ）は、複数の素子３が一定のピッチＰｔ１２でＤ４方向及びＤ５方向に配列されていると捉えることができる配置態様を示している。この配置態様は、複数の素子３がＤ１方向に配列されて複数の列が構成され、かつＤ２方向において互いに隣り合う列同士でＤ１方向の位置がピッチＰｔ１の半分の長さでずらされた態様と捉えることもできる。図１２（ｂ）の中央に位置している１つの素子３は、＋Ｄ１側、−Ｄ１側、＋Ｄ２側、−Ｄ２側、＋Ｄ４側、−Ｄ４側、＋Ｄ５側及び−Ｄ５側の８つの素子３と隣り合っている（囲まれている。）。上記の１つの素子３と、８つの素子３との８つの距離のうち、４つはピッチＰｔ１であり、他の４つはピッチＰｔ１２である。このとき、ピッチＰｔ１とピッチＰｔ１２との距離が、不要な波の半波長とされてよい。

図１３（ａ）は、図１２（ａ）の配置態様において、Ｄ１方向及びＤ２方向に傾斜する方向（Ｄ６方向及びＤ７方向）がＤ１方向及びＤ２方向に対して４５°で傾斜する方向以外の方向とされた態様を示している。図示の例では、より詳細には、Ｄ１方向のピッチＰｔ１、Ｄ２方向のピッチＰｔ２１、Ｄ６方向及びＤ７方向のピッチＰｔ１３の３種類のピッチが存在している。このうち、ピッチＰｔ１とピッチＰｔ２１との差、ピッチＰｔ１とピッチＰｔ１３との差、ピッチＰｔ２１とピッチＰｔ１３との差の少なくとも１つが不要な波の半波長とされてよい。

図１３（ｂ）は、図１２（ｂ）の配置態様において、Ｄ１方向及びＤ２方向に傾斜する方向（Ｄ６方向及びＤ７方向）がＤ１方向及びＤ２方向に対して４５°で傾斜する方向以外の方向とされた態様を示している。図示の例では、より詳細には、Ｄ１方向のピッチＰｔ１、Ｄ２方向のピッチＰｔ２１、Ｄ６方向及びＤ７方向のピッチＰｔ１４の３種類のピッチが存在している。このうち、ピッチＰｔ１とピッチＰｔ２１との差、ピッチＰｔ１とピッチＰｔ１４との差、ピッチＰｔ２１とピッチＰｔ１４との差の少なくとも１つが不要な波の半波長とされてよい。

図１２（ａ）〜図１３（ｂ）の変形例については、以下のように上位概念化して捉えることができる。

複数の素子３は、第３方向に第１ピッチで配列されているとともに、第３方向に交差する第４方向に上記の第１ピッチで配列されている。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）では、第３方向及び第４方向は、Ｄ４方向及びＤ５方向である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）では、第３方向及び第４方向は、Ｄ６方向及びＤ７方向である。図１２（ａ）では、第１ピッチは、ピッチＰｔ１１である。図１２（ｂ）では、第１ピッチは、ピッチＰｔ１２である。図１３（ａ）では、第１ピッチは、ピッチＰｔ１３である。図１３（ｂ）では、第１ピッチは、ピッチＰｔ１４である。

また、複数の素子３は、第３方向及び第４方向が成す角を２等分する第５方向に第２ピッチで配列されているとともに、上記の第５方向に直交する第６方向に第３ピッチで配列されている。図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）のいずれにおいても、第５方向及び第６方向は、Ｄ１方向及びＤ２方向である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）のいずれにおいても、第２ピッチは、ピッチＰｔ１である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）では、第３ピッチは、ピッチＰｔ１である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）では、第３ピッチは、ピッチＰｔ２１である。

そして、第１ピッチと第２ピッチとの差、第２ピッチと第３ピッチとの差、及び第１ピッチと第３ピッチとの差の少なくとも１つは、基板５の上面５ａが面する側（＋Ｄ３側）へ送信される超音波が送信素子（素子３Ｔ）によって生成されたときに生じて、この超音波デバイス１（デバイス）内を素子３Ｔから他の素子３Ｔへ向かって伝搬する波の波長の１／２である。

以上の説明では、特に、素子３Ｔが超音波を送信するときに生成される不要な波を例にとって説明した。ただし、素子３Ｒがエコー信号を受信したしたときにも、エコー信号と同等の周波数を有する不要な波が素子３Ｒから隣り合う素子３Ｒに伝搬する。従って、４つの距離のうち少なくとも１つの距離を他の３つの距離の少なくとも１つと異ならせたり、全ての距離を互いに異ならせたり、距離の差を半波長にする変形例は、素子３Ｔに代えて、又は加えて、素子３Ｒに適用されてもよい。

以上の実施形態及び変形例において、Ｄ２方向は第１方向の一例である。Ｄ１方向は第２方向の一例である。基板５の上面５ａは第１面の一例である。素子３Ｔは送信素子の一例である。素子３Ｒは受信素子の一例である。下部電極１７は第１電極の一例である。上部電極２１は第２電極の一例である。送信部３１に位置している上部配線２５は第１配線の一例である。受信部３３に位置している上部配線２５は第２配線の一例である。第３方向、第４方向、第５方向及び第６方向、並びに第１ピッチ、第２ピッチ及び第３ピッチの一例については、図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を参照して上記において述べたとおりである。

本開示に係る技術は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

実施形態の説明でも触れたように、超音波素子（送信素子及び／又は受信素子）は、ｐＭＵＴに限定されず、ｃＭＵＴであってもよい。ｃＭＵＴは、例えば、キャビティ下に位置する下部電極と、キャビティ上に位置する振動部と、振動部の上面、内部又は下面に位置する上部電極と、を有している。このうち、振動部及び上部電極が本開示における超音波素子（送信素子及び受信素子）として捉えられてよい。

本開示からは、以下の概念の技術を抽出可能である。

（概念１）
第１面を有している基板と、
前記第１面の平面視において互いに異なる位置に位置している、超音波を送信する複数の素子と、
を有しており、
前記複数の素子の総数が５以上であり、
前記複数の素子は、自己以外の４つ以上の素子に囲まれる、１つ以上の第１の素子を含んでおり、
前記１つ以上の第１の素子のうち任意の第１の素子から、この任意の第１の素子を囲む４つ以上の素子までの４つ以上の距離のうち、最も短いものから４つの距離を比較したときに、少なくともいずれか１つの距離は、他の３つの距離の少なくとも１つと異なる
超音波デバイス。

（概念２）
第１面を有している基板と、
前記第１面の平面視において互いに異なる位置に位置している、超音波を送信する複数の素子と、
を有しており、
前記複数の素子の総数が３又は４であり、任意の素子から他の素子までの距離全てが互いに異なる
超音波デバイス。

（概念３）
第１面を有している基板と、
前記第１面の平面視において互いに異なる位置に位置している、超音波を送信する複数の素子と、
を有しており、
前記複数の素子は、第３方向に第１ピッチで配列され、前記第３方向に交差する第４方向に前記第１ピッチで配列され、前記第３方向及び前記第４方向が成す角を２等分する第５方向に第２ピッチで配列され、前記第５方向に直交する第６方向に第３ピッチで配列されており、
前記第１ピッチと前記第２ピッチとの差、前記第２ピッチと前記第３ピッチとの差、及び前記第１ピッチと前記第３ピッチとの差の少なくとも１つは、前記第１面が面する側へ送信される超音波が前記素子によって生成されたときに生じて、当該超音波デバイス（デバイス）内を前記素子から他の素子へ向かって伝搬する波の波長の１／２である
超音波デバイス。

上記の概念１〜概念３の技術においては、「超音波を送信する」は「超音波を受信する」又は「超音波の受信及び送信の双方を行う」に置換されてもよい。また、概念３の技術において、ピッチの差と比較される波長を有する波に関する記載は、「前記第１面が面する側からの超音波のエコー信号が前記素子によって受信されたときに生じて、当該超音波デバイス（デバイス）内を前記素子から他の素子へ向かって伝搬する波」に置換されてもよい。

上記の概念１〜概念３の技術においては、超音波の送信のみを行う複数の送信素子が一纏めに配置された送信部、及び超音波の受信のみを行う複数の受信素子が一纏めに配置された受信部は設けられなくてもよい。当然に、送信部と受信部との間に位置する構造体も設けられなくてもよい。

１…超音波デバイス（デバイス）、３…超音波素子、３Ｔ…超音波素子（送信素子）、３Ｒ…超音波素子（受信素子）、５…基板、５ａ…（基板の）上面（第１面）、５ｃ…キャビティ、７…機能層、１１…メンブレン、１３…被覆層、１７…下部電極（第１電極）、１９…圧電体、２１…上部電極（第２電極）、３１…送信部、３３…受信部、３５…構造体、４１…送信回路部、４３…受信回路部、１０１…超音波診断装置、１１７…表示部（表示装置）。

Claims

第１方向及び該第１方向に直交する第２方向に広がる第１面を有している基板と、
前記基板に対して前記第１面側に位置しており、超音波を送信する送信部と、
前記基板に対して前記第１面側に位置しており、超音波を受信する受信部と、
前記第１面上にて前記送信部と前記受信部との間に位置している構造体と、
を有しており、
前記基板は、前記第１方向及び前記第２方向に分布している複数のキャビティを有しており、
前記送信部は、それぞれ前記複数のキャビティのいずれかに重なっている、前記第１方向及び前記第２方向に分布している複数の送信素子を有しており、
前記受信部は、それぞれ前記複数のキャビティのいずれかに重なっている、前記第１方向及び前記第２方向に分布している複数の受信素子を有しており、
前記送信部と前記受信部とは、前記第１方向において並んでおり、
前記構造体は、前記第１面の平面視において、前記送信部と前記受信部との間において前記第２方向に延びており、前記第２方向の位置が互いに異なる２つ以上の送信素子に亘る長さを有しており、かつ前記第２方向の位置が互いに異なる２つ以上の受信素子に亘る長さを有している
超音波デバイス。
前記構造体の前記第１方向における幅は、前記第１面が面する側へ送信される超音波が前記送信部によって生成されたときに生じて、デバイス内を前記送信部から前記受信部へ向かって伝搬する波の波長の１／１０以上である
請求項１に記載の超音波デバイス。
前記構造体の密度が前記基板の密度よりも高い
請求項１又は２に記載の超音波デバイス。
前記複数のキャビティを塞いでいるとともに前記複数のキャビティ間に亘って広がっている振動層を更に有しており、
前記複数の送信素子及び前記複数の受信素子は、それぞれ、
前記振動層のうち前記キャビティ上に位置している振動部と、
前記振動部に重なっている第１電極と、
前記第１電極に重なっている圧電体と、
前記圧電体に重なっている第２電極と、を有しており、
前記構造体の密度は、前記振動層の密度よりも高い
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
前記第１面上に位置しており、隣り合う前記送信素子同士を接続している第１配線と、
前記第１面上に位置しており、隣り合う前記受信素子同士を接続している第２配線と、
を更に有しており、
前記構造体の材料は、前記第１配線の材料及び前記第２配線の材料と同一である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
前記構造体は、前記複数の送信素子のうち、前記受信部側の端に位置している２以上の送信素子同士を電気的に接続している、又は前記複数の受信素子のうち、前記送信部側の端に位置している２以上の受信素子同士を電気的に接続している
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
前記構造体は、前記送信部の前記第２方向における全長に亘る長さを有しており、かつ前記受信部の前記第２方向における全長に亘る長さを有している
請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
前記複数の送信素子の総数が５以上であり、
前記複数の送信素子は、自己以外の４つ以上の送信素子に囲まれる第１の送信素子を１つ以上含んでおり、
任意の第１の送信素子から、該任意の第１の送信素子を囲む４つ以上の送信素子までの４つ以上の距離のうち、最も短いものから４つの距離を比較したときに、少なくともいずれか１つの距離は、他の３つの距離の少なくともいずれか１つと異なる
請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
前記４つの距離全てが互いに異なる
請求項８に記載の超音波デバイス。
前記１つの距離と、前記３つの距離のいずれかとの差が、前記第１面が面する側へ送信される超音波が前記送信素子によって生成されたときに生じて、デバイス内を前記送信素子から他の送信素子へ向かって伝搬する波の波長の１／２である
請求項８又は９に記載の超音波デバイス。
前記複数の送信素子の総数が３又は４であり、任意の送信素子から他の送信素子までの距離全てが互いに異なる
請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
前記複数の送信素子は、第３方向に第１ピッチで配列され、前記第３方向に交差する第４方向に前記第１ピッチで配列され、前記第３方向及び前記第４方向が成す角を２等分する第５方向に第２ピッチで配列され、前記第５方向に直交する第６方向に第３ピッチで配列されており、
前記第１ピッチと前記第２ピッチとの差、前記第２ピッチと前記第３ピッチとの差、及び前記第１ピッチと前記第３ピッチとの差の少なくとも１つは、前記第１面が面する側へ送信される超音波が前記送信素子によって生成されたときに生じて、デバイス内を前記送信素子から他の送信素子へ向かって伝搬する波の波長の１／２である
請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の超音波デバイスと、
前記超音波デバイスからの電気信号に基づく画像を表示する表示装置と、
を有している超音波診断装置。