JP5075668B2

JP5075668B2 - 超音波探触子、超音波探触子の製造方法、超音波探触子の製造装置、および超音波検査装置

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Publication number: JP5075668B2
Application number: JP2008040556A
Authority: JP
Inventors: 正昭須藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-02-21
Also published as: JP2009200838A

Description

本発明は、超音波探触子、超音波探触子の製造方法、超音波探触子の製造装置、および超音波検査装置に関する。

超音波探触子は、所定の方向に配列された複数の超音波振動子を備え、その超音波振動子によって超音波の送受信を行う。そして、１次元超音波探触子には、走査方向に１列に配列された複数の超音波振動子が設けられている。また、個々の超音波振動子の間には溝部（隙間）が設けられ、この溝部により超音波振動子が個々に分割されるようになっている。

ここで、１次元超音波探触子においては、一般的には超音波振動子の数が１００個程度とされているが、広い検査範囲をより精細に検出するために超音波振動子の数が増加される傾向にある。

このような超音波探触子を製造する場合、超音波振動子ブロック（ブロック状の超音波振動子）と負荷部とを接合し、超音波振動子ブロックをアレイ状に切断するアレイ加工が行われている。このようなアレイ加工においては切断寸法が小さく、また、超音波振動子ブロックの材質が脆いこともあって加工時の衝撃や切削抵抗などにより超音波振動子が破損する場合がある。

この場合、超音波探触子に備えられた複数の超音波振動子のうちの一部にでも破損による機能の欠損が生ずると、高品位の検出結果を得ることができなくなる。そのため、すべての超音波振動子に破損がないことが求められ、超音波探触子に備えられる超音波振動子の数が増えるほど製造難度が増して高コスト、低生産性になるという問題がある。

ここで、多次元超音波探触子の分野においては、複数の超音波探触子を別個に製造し、それらを接着することで一体化させる技術が提案されている（特許文献１、２を参照）。

しかしながら、特許文献１、２に開示がされた技術においては、接着面にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が挟み込まれるようになっている。そのため、接着時の寸法管理が難しくなるため寸法精度が悪化して、高品位の検出結果が得られなくなるおそれがあった。

また、接着剤の回り込みに関する考慮もされておらず、隣接する超音波振動子同士が接着されてしまい高品位の検出結果が得られなくなるおそれがあった。
特開平７−２３１８９０号公報特開２００４−４１７３０号公報

本発明は、生産性が高く、高品位の検出結果を得ることができる超音波探触子、超音波探触子の製造方法、超音波探触子の製造装置、および超音波検査装置を提供する。

本発明の一態様によれば、第１の方向に延設され、超音波を吸収する負荷部と、前記負荷部の一方の主面に設けられ、所定の間隔をあけて前記第１の方向に沿って並置された複数の超音波振動子と、を有する探触子ユニットが、前記負荷部の前記第１の方向の端面同士の間に設けられた接着層を介して前記第１の方向に複数連結され、前記端面の前記超音波振動子が設けられる側の外縁近傍には凹部が設けられていることを特徴とする超音波探触子が提供される。

本発明の他の一態様によれば、超音波振動子ブロックの第１の主面に第１の電極を、前記第１の主面に対向する第２の主面に第２の電極を形成し、前記第１の主面側に前記第１の電極を覆うように音響整合層を接合し、前記第１の電極に第１の配線基板を、前記第２の電極に第２の配線基板を接続し、前記第２の主面側に前記第２の電極を覆うように負荷部を接合し、前記音響整合層と前記超音波振動子ブロックとを第１の方向に所定の間隔をあけて積層方向に切り込むことで探触子ユニットを形成し、前記探触子ユニットを前記第１の方向に複数連結し、前記音響整合層の前記超音波振動子ブロックが接合された主面と対向する側の主面に音響レンズを接合し、前記探触子ユニットを前記第１の方向に複数連結する際に、少なくとも前記探触子ユニットが載置される部分が透光性を有する基板上に、複数の前記探触子ユニットを前記第１の方向に配列し、前記第１の方向、および、前記探触子ユニットが載置される部分に向けて、前記探触子ユニットを押し付け、前記基板を介して取得された前記探触子ユニットの画像情報に基づいて、前記第１の方向に対して略直交する第２の方向における前記探触子ユニットの位置を調整すること、を特徴とする超音波探触子の製造方法が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、探触子ユニットを載置する載置面を有し、少なくとも前記探触子ユニットが載置される部分が透光性を有する基板と、前記載置面に対して略平行な第１の方向に前記探触子ユニットを押動する第１の押動手段と、前記載置面に向けて前記探触子ユニットを押動する第２の押動手段と、前記第１の方向に対して略直交する第２の方向における前記探触子ユニットの位置を調整する調整手段と、前記載置面に載置された前記探触子の画像を前記基板を介して取得可能な画像検出手段と、を備えたことを特徴とする超音波探触子の製造装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、上記の超音波探触子と、検査対象に対する超音波の送受信を前記超音波探触子に実行させる送受信手段と、前記超音波探触子が受信した前記検査対象からの反射波に基づいて超音波画像を生成する画像生成手段と、を備えたことを特徴とする超音波検査装置が提供される。

本発明によれば、生産性が高く、高品位の検出結果を得ることができる超音波探触子、超音波探触子の製造方法、超音波探触子の製造装置、および超音波検査装置が提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。尚、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係る超音波探触子を例示するための模式斜視図である。また、図２は、超音波探触子の要部を例示するための模式斜視図である。
図１、図２に示すように、超音波探触子１は、複数の探触子ユニット１ａ〜１ｃを備えている。これらの探触子ユニット１ａ〜１ｃには、走査方向に延設された負荷部２が設けられている。また、負荷部２の一方の主面には、所定の間隔をあけて走査方向に沿って１列に並置された複数の超音波振動子３が設けられている。すなわち、超音波振動子３同士の間には溝部４（隙間）が設けられ、溝部４により間隔があけられた超音波振動子３が走査方向に１列に配列されている。そして、探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士は、超音波振動子３が走査方向に１列に配列されるような向きに連結されている。尚、説明の便宜上、連結される探触子ユニットの数を３個としたがこれに限定されるわけではない。連結される探触子ユニットの数は適宜変更することができる。また、各探触子ユニットに設けられる超音波振動子３の数は図示したものに限定されるわけではなく、後述するアレイ加工における歩留まりや連結させるのに必要となる工数などを考慮して適宜変更することができる。

超音波振動子３の負荷部２側と対向する側の面には、溝部４によって走査方向に分割された音響整合層５が設けられている。さらに、音響整合層５の超音波振動子３側と対向する側の面には、音響レンズ６が設けられている。尚、超音波振動子３の音響整合層５が設けられる側の面が超音波の送受信面となる。
超音波振動子３の音響整合層５が設けられる側の主面には電極７ａが設けられている。また、超音波振動子３の負荷部２が設けられる側の主面には電極７ｂが設けられている。そして、電極７ａ、７ｂは、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）などの配線基板８ａ、８ｂに設けられた配線と接続されている。また、電極７ａは、配線基板８ｂを介してグランドに接続（接地）され、電極７ｂは、配線基板８ａを介して図示しない検査装置（例えば、図７を参照）などに接続されている。
ここで、後述する超音波探触子の製造装置２０（図６を参照）を用いて探触子ユニット１ａ〜１ｃの連結を行う際には、位置決めの基準とされていない負荷部２の側面に沿って配線基板８ａ、８ｂが折り曲げられるが、折り曲げられた後の外径寸法（図６におけるＺ方向寸法）が同様な値となることが好ましい。そのため、配線基板８ａ、８ｂの折り曲げを容易とし、かつ折り曲げ位置が定まるように配線基板８ａ、８ｂの曲げ部分に溝８ｃを設けるようにすることが好ましい。

負荷部２は、超音波振動子３から発信された超音波振動や受信された超音波振動のうち、検出結果（例えば、超音波診断装置の画像抽出）にとって必要のない超音波振動成分を減衰吸収する。この場合、負荷部２には、例えば、フェライトゴム、エポキシ樹脂、ウレタンゴムなどにマイクロバルーンを混入した材料などを用いることができる。また、探触子ユニット１ａ〜１ｃを連結する際には、負荷部２の走査方向側の端面同士を連結する。そのため、負荷部２の走査方向側の端面（探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士の連結面）は探触子ユニット１ａ〜１ｃを連結する際の基準面となるので、研削加工、ラッピング加工、研磨加工などにより平坦に仕上げられている。尚、探触子ユニット１ａ〜１ｃを接着剤を用いて連結する場合には、隣接する前記端面の間には接着層（硬化した接着剤）が設けられていることになる。
また、負荷部２の走査方向側の端面（探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士の連結面）には、凹部９が設けられている。凹部９は、超音波振動子３が設けられる側の外縁近傍に設けられている。尚、凹部９は、少なくとも超音波振動子３が設けられる側の外縁近傍に設けられていればよく、他の側の外縁近傍にも適宜設けるようにすることができる。

図３は、凹部を例示する模式断面図である。尚、図３は、図１におけるＡ−Ａ矢視方向を表す模式図である。
図３に示すように、凹部９の断面形状は任意のものとすることができる。例えば、図３（ａ）に示すような矩形断面の凹部９ａや、図３（ｂ）に示すような三角形断面の凹部９ｂなどのような多角形の断面形状とすることもできる。また、図３（ｃ）に示すように、直線で構成された任意の断面形状の凹部９ｃとすることもできる。また、図３（ｄ）に示すように、任意の曲線で構成された断面形状の凹部９ｄとすることもできるし、図示は省略するが任意の直線と曲線とで構成された断面形状の凹部とすることもできる。

次に、凹部９の作用について例示をする。
後述するように、探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士を接着剤を用いて連結する場合には、連結面（負荷部２の走査方向側の端面）に接着剤が供給される。その後、探触子ユニット１ａ〜１ｃの連結面同士が突き合わされ、押圧されることで接合が行われる。この押圧される際に、供給された接着剤のうち余ったものが連結面（負荷部２の走査方向側の端面）の外縁から外部に流出する場合がある。そして、超音波振動子３が設けられた側に接着剤が流出すると、隣接する超音波振動子３同士が接着されてしまい個別的な送受信が困難となるおそれがある。

本実施の形態においては、超音波振動子３が設けられる側の外縁近傍に凹部９が設けられているので、凹部９に余った接着剤を保持させることができる。そのため、超音波振動子３が設けられた側への接着剤の流出を抑制することができるので、隣接する超音波振動子３同士が接着されることを抑制することができる。その結果、個別的な送受信が妨げられることがなく分解能を高めることができるので、高品位の検出結果（例えば、超音波診断装置の画像抽出）を得ることができる。

超音波振動子３は圧電材料からなるものとすることができ、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）などとすることができる。尚、説明の便宜上、１層からなる超音波振動子３を例示したが、２層以上からなる超音波振動子３とすることもできる。また、２層以上からなる超音波振動子３とする場合には、少なくとも１層以上の層を圧電材料部分と非圧電材料部分とが混在した複合圧電体とすることもできる。この場合、非圧電材料としては、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂を例示することができる。

このような複合圧電体は、圧電材料部分においては低周波領域の周波数特性を有し、非圧電材料部分においては高周波領域の周波数特性を有する。そのため、両者を備えるようにすれば、低周波領域から高周波領域までの広帯域の周波数特性を有するものとすることができる。

また、複合圧電体とする場合には、超音波振動子３と負荷部２との界面で発生し得る超音波の反射を抑制するために、超音波振動子３と負荷部２との音響インピーダンスを近似した値となるようにすることもできる。例えば、非圧電材料部分を負荷部２に用いられるものと同じ材料からなるものとすることもできるし、非圧電材料部分にフィラーなどを添加することで音響インピーダンスの値を調整することもできる。

音響整合層５は、超音波振動子３と検査対象（例えば、超音波診断装置の場合は被検体）との音響整合をとるために設けられる。例えば、音響整合層５を設けることで音響レンズ６側から検査対象をみたときの音響インピーダンスを音響レンズ６側の音響インピーダンスと同等にすることができる。また、検査対象側から音響レンズ６側をみたときの音響インピーダンスを検査対象の音響インピーダンスと同等にすることができる。そのため、音響レンズ６側と検査対象との間の音響インピーダンスを整合させる（音響整合をとる）ことができる。その結果、音響インピーダンスのミスマッチングに起因する多重反射が抑制できるようになる。

音響整合層５は、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料からなるものとすることができる。尚、説明の便宜上、１層からなる音響整合層５を例示したが、２層以上からなる音響整合層５とすることもできる。

音響レンズ６は、検査対象（例えば、超音波診断装置の場合は被検体）に接触して超音波の送受信の仲介を行う。この音響レンズ６によって、超音波のレンズ方向（走査方向に直交する方向）における焦点が結ばれる。
溝部４には、複数に分割された超音波振動子３、音響整合層５の機械的強度を向上させるためにシリコーンゴム、ウレタンゴム、エポキシ樹脂などの充填剤を充填することもできる。

次に、超音波探触子１の作用について例示をする。
超音波を送信（発信）する場合には、送受信手段３１（図７を参照）などから配線基板８ｂを介して電極７ｂに駆動信号電圧を印加する。電極７ｂに電圧が印加されると超音波振動子３が超音波振動をする。そして、この超音波振動が音響整合層５を介して音響レンズ６から検査対象に向けて超音波として送信（発信）される。
また、送信（発信）した超音波を受信する場合には、検査対象により反射された超音波を音響レンズ６、音響整合層５を介して受信し、受信した超音波を超音波振動子３によって電気信号に変換する。変換された電気信号は、電極７ｂ、配線基板８ｂを介して送受信手段３１（図７を参照）などに送られ各種の検査に利用される。
ここで、圧電材料（超音波振動子３）をアレイ状に切断するアレイ加工においては切断寸法が小さく、また、圧電材料が脆いこともあって加工時の衝撃や切削抵抗などにより超音波振動子３が破損する場合がある。この場合、超音波探触子１に備えられた複数の超音波振動子３のうちの一部にでも破損による機能の欠損が生ずると、高品位の検出結果を得ることができなくなる。
本実施の形態によれば、複数の探触子ユニットを連結するようにしているので、超音波探触子１全体として必要となる超音波振動子３の数をそれぞれの探触子ユニットに振り分けることができる。そのため、探触子ユニットにおけるアレイ加工の工数を減らすことができるので、超音波探触子１全体としての歩留まりを大幅に向上させることができる。

例えば、超音波振動子３の１列を９９．９％の良品率で加工できるものと仮定すると、１００列の超音波振動子３を破損なくアレイ加工できる確率（良品率）は９１％程度（０．９９９^１００＝０．９０５）となってしまう。同様に、２００列になると８２％程度となり、３００列になると７４％程度となってしまう。しかしながら、１００列の超音波振動子３が設けられた探触子ユニットを連結することで、２００列、３００列の超音波振動子３が設けられた超音波探触子１を構成するようにすれば、アレイ加工における良品率を９１％程度に保つことが可能となる。そのため、超音波探触子１全体としての歩留まりを大幅に向上させることができることになる。

また、前述したように、負荷部２の走査方向側の端面（探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士の連結面）には、凹部９が設けられているので、連結時に接着剤が流出することを抑制することができる。そのため、連結をする際の歩留まりをも大幅に向上させることができる。

また、研削加工、ラッピング加工、研磨加工などにより負荷部２の走査方向側の端面（探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士の連結面）が平坦に仕上げられているので、探触子ユニットの連結を精度良く、かつ迅速に行うことができる。

そのため、アレイ加工、連結を通じて不良品の発生を大幅に低減させることができるので、超音波探触子１の生産性を大幅に向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る超音波探触子の製造方法について例示をする。
図４は、本発明の実施の形態に係る超音波探触子の製造方法について例示をするフローチャートである。
また、図５は、アレイ加工の様子を例示する模式斜視図である。

まず、超音波振動子ブロック（ブロック状の超音波振動子３）を形成する（ステップＳ１ａ）。
この場合、超音波振動子ブロックは、圧電材料からなるものとすることもできるし、圧電材料部分と非圧電材料部分とが混在した複合圧電体とすることもできる。
次に、超音波振動子ブロックの主面に電極７ａ、７ｂを形成する（ステップＳ２）。すなわち、超音波振動子ブロックの第１の主面に電極７ａを、前記第１の主面に対向する第２の主面に電極７ｂを形成する。
例えば、超音波振動子ブロックの主面にスパッタ法などを用いて導電膜を形成する。その後、エッチング法などを用いて導電膜から所望の形状の電極７ａ、７ｂを形成するようにすることができる。

次に、電極７ａ、７ｂにフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）などの配線基板８ａ、８ｂを接続する（ステップＳ３）。
例えば、電極７ａと配線基板８ｂの配線部分とを半田付けなどで接続する。また、電極７ｂと配線基板８ａの配線部分とを半田付けなどで接続する。また、必要に応じて配線基板８ａ、８ｂの樹脂部分をエポキシ接着剤などで超音波振動子３や音響整合層５などに接着することもできる。

次に、超音波振動子ブロックの電極７ａが設けられた側の主面に音響整合層５を接合する（ステップＳ４）。
例えば、電極７ａが設けられた側の主面に音響整合層５をエポキシ接着剤などを用いて接着するようにすることができる。
また一方で、負荷部２を形成する（ステップＳ１ｂ）。
この際、負荷部２の走査方向側の端面（探触子ユニット同士の連結面）を研削加工、ラッピング加工、研磨加工などにより平坦に仕上げる。また、負荷部２の走査方向の少なくとも一方の端面に凹部９を形成する。また、凹部９は、少なくとも超音波振動子ブロックが接合された側の外縁近傍に形成する。

次に、負荷部２の一方の主面と超音波振動子ブロックの電極７ｂが設けられた側の主面とを接合する（ステップＳ５）。
例えば、エポキシ接着剤などを用いて接着により接合することができる。

次に、図５に示すようにアレイ加工を行う（ステップＳ６）。
アレイ加工においては、回転するブレード（薄刃砥石）１０を用いて音響整合層５から超音波振動子ブロックまでの間を切断して超音波振動子ブロックを分割し、超音波振動子３が走査方向に１列に配列されるようにする。すなわち、音響整合層５と超音波振動子ブロックとを走査方向に所定の間隔をあけて積層方向に切り込む。このように超音波振動子３が相互に分離されることで、超音波振動子３毎における超音波の送受信が制御できるようになる。超音波振動子３は、高さ方向（送受信方向）の寸法を０．１〜０．３mm程度、幅方向（走査方向）の寸法を０．０５〜０．２mm程度、長さ方向（レンズ方向）の寸法を５〜２０mm程度とすることができる。そして、この場合の超音波の周波数を1〜15MHz程度とすることができる。また、切断された後の空間が溝部４となる。
尚、超音波振動子３、音響整合層５の機械的強度を向上させるために、溝部４にシリコーンゴム、ウレタンゴム、エポキシ樹脂などの充填剤を充填することもできる。
以上のようにして、探触子ユニット１ａ〜１ｃが形成される。

次に、探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士を連結する（ステップＳ７）。
すなわち、探触子ユニット１ａ〜１ｃを走査方向に複数連結する。
探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士を接着剤を用いて連結する場合には、連結面（負荷部２の走査方向側の端面）に接着剤が供給される。その後、探触子ユニット１ａ〜１ｃの連結面同士が突き合わされ、押圧されることで接合が行われる。
この際、超音波探触子１の送受信性能を確保するために超音波振動子３の面内配列寸法および高さ寸法が揃うように位置決めがされ、接合（接着）が行われる。例えば、連結部分における超音波振動子３同士の間の寸法が溝部４の寸法と同じになるように位置決めがされ、接合（接着）が行われる。
尚、超音波振動子３の面内配列寸法および高さ寸法が揃うように位置決めするのに好適な装置（図６を参照）については後述する。

次に、音響整合層５に対向させるようにして音響レンズ６を接合する（ステップＳ８）。すなわち、音響整合層５の超音波振動子ブロックが接合された主面と対向する側の主面に音響レンズ６を接合する。
例えば、接着剤などを用いて接合させることができる。
以上のようにして、超音波探触子１が製造される。

本実施の形態によれば、複数の探触子ユニットを連結するようにしているので、前述したように超音波探触子１全体としての歩留まりを大幅に向上させることができる。
また、負荷部２の走査方向側の端面（探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士の連結面）に凹部９を設けるようにしているので、連結時に接着剤が流出することを抑制することができる。そのため、連結をする際の歩留まりをも大幅に向上させることができる。

また、研削加工、ラッピング加工、研磨加工などにより負荷部２の走査方向側の端面（探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士の連結面）を平坦に仕上げるようにしているので、探触子ユニットの連結を精度良く、かつ迅速に行うことができる。また、後述する製造装置（図６を参照）を用いて位置決め、接合（接着）を行うようにすれば、寸法精度の高い連結を容易に行うことができる。
そのため、アレイ加工、連結を通じて不良品の発生を大幅に低減させることができるので、超音波探触子１の生産性を大幅に向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る超音波探触子の製造装置について例示をする。
図６は、本発明の実施の形態に係る超音波探触子の製造装置について例示をする模式斜視図である。尚、図６中の矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、ＸＹは水平方向、Ｚは鉛直方向を示している。
超音波探触子の製造装置２０は、基板２１、Ｘ方向押動手段２２ａ、２２ｂ、Ｚ方向押動手段２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、Ｙ方向調整手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、画像検出手段２５、ブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃを備えている。

基板２１は、透明体からなり、探触子ユニット１ａ〜１ｃを載置する平坦平滑な載置面を有している。そのようなものとしては、例えば、主面が研磨されたガラス板のようなものを例示することができる。ただし、基板２１の全面が透明である必要はなく、少なくとも探触子ユニット１ａ〜１ｃが載置される部分が透明であればよい。

Ｘ方向押動手段２２ａ、２２ｂは、基板２１の載置面上に載置された探触子ユニット１ａ〜１ｃをＸ方向に押動するためのものである。すなわち、Ｘ方向押動手段２２ａ、２２ｂは、載置面と略平行なＸ方向に探触子ユニット１ａ〜１ｃを押動する。また、Ｘ方向押動手段２２ａとＸ方向押動手段２２ｂとは、その押動方向が対向するように設けられている。
Ｚ方向押動手段２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、基板２１の載置面上に載置された探触子ユニット１ａ〜１ｃを基板２１に向けてＺ方向に押動するためのものである。すなわち、Ｚ方向押動手段２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、載置面に向けて探触子ユニット１ａ〜１ｃを押動する。

Ｘ方向押動手段２２ａ、２２ｂ、Ｚ方向押動手段２３ａ、２３ｂ、２３ｃにおける押動力の発生方式は特に限定されるものではない。例えば、バネやゴムなどのような弾性体の弾性力を利用して押動をさせるようにしたもの、空圧、水圧、油圧などの圧力差を利用して押動をさせるようにしたもの、モータやソレノイドなどの電磁力を利用して押動をさせるようにしたもの、ネジ機構などで機械的に押動をさせるようにしたものなどとすることもできる。ただし、これらに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

Ｙ方向調整手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、基板２１の載置面上に載置された探触子ユニット１ａ〜１ｃのＹ方向の位置を調整するためのものである。すなわち、Ｙ方向調整手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、Ｘ方向に略直行するＹ方向における探触子ユニット１ａ〜１ｃの位置を調整する。そのようなものとしては、例えば、探触子ユニット１ａ〜１ｃを吸着するなどして保持し、ネジ機構などを用いてＹ方向の位置を変更できるようにしたものを例示することができる。また、探触子ユニット１ａ〜１ｃを挟んで両側にＹ方向調整手段を設け、必要な方向から押動させることでＹ方向の位置を変更できるようにしたものとすることもできる。

画像検出手段２５は、基板２１を挟んで載置面と対向する側に設けられ、載置された探触子ユニット１ａ〜１ｃの画像を検出する。画像検出手段２５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device) カメラなどの撮像手段と図示しない表示手段とを備えている。尚、画像検出手段２５を顕微鏡などとして、作業者が直接観察できるようにしたものであってもよい。

また、予め入力された情報に基づいて連結時の基準画像を算出する基準画像算出手段、検出画像と基準画像との差に基づいて所定のズレ量を算出するズレ量算出手段、検出画像と基準画像とが一致するようにＸ方向押動手段２２ａ、２２ｂやＹ方向調整手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃを制御する制御手段などを設けるようにすることもできる。

ブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、金属や硬質樹脂などからなり、探触子ユニット１ａ〜１ｃの負荷部２の主面に固定、取り外しができるようになっている。例えば、負荷部２に設けられた図示しないネジ穴にネジを螺合させることでブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃを固定し、ネジを取り外すことでブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃを取り外すことができるようになっている。
そして、Ｘ方向押動手段２２ａ、２２ｂと、Ｚ方向押動手段２３ａ、２３ｂ、２３ｃとは、ブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃを介して探触子ユニット１ａ〜１ｃを押動するようになっている。また、Ｙ方向調整手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、ブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃを保持する保持手段（例えば、吸着手段、機械的なチャックなど）を備えている。そのため、Ｙ方向調整手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃもブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃを介して探触子ユニット１ａ〜１ｃのＹ方向位置を調整するようになっている。尚、探触子ユニット１ａ〜１ｃを挟んで両側にＹ方向調整手段を設ける場合にも、ブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃを介して探触子ユニット１ａ〜１ｃのＹ方向位置を調整するようになっている。

次に、超音波探触子の製造装置２０の作用について例示をする。
本実施の形態に係る超音波探触子の製造装置２０は、前述した超音波探触子の製造方法（ステップＳ７を参照）において使用をすることができる。
探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士を連結する際には、超音波振動子３の面内配列寸法および高さ寸法が揃うように位置決めを行い、その状態を保ちつつ接合（例えば、接着による接合）を行うようにする。尚、探触子ユニット１ａ〜１ｃの連結面（負荷部２の走査方向側の端面）には予め接着剤が供給されている。

この場合、探触子ユニット１ａ〜１ｃの音響整合層５の主面を基板２１の載置面に当接させるようにして載置することで高さ寸法を揃えることができる。
載置された探触子ユニット１ａ〜１ｃには、Ｘ方向押動手段２２ａ、２２ｂにより両側から押動力Ｆｘが加えられる。この押動力Ｆｘにより連結部分を当接する方向に押圧してＸ方向の位置決めを行い探触子ユニット間の寸法が所定の値に保たれるようにする。例えば、連結部分における超音波振動子３同士の間の寸法が溝部４の寸法と同じとなるように位置決めをする。この場合、位置決めを容易とするために負荷部２の走査方向側の端面（探触子ユニット１ａ〜１ｃ同士の連結面）同士を当接させることで超音波振動子３同士の間の寸法が所定の値に保たれるような各部の寸法関係とすることが好ましい。尚、連結部分にスペーサなどを挟むようにして超音波振動子３同士の間の寸法が所定の値に保たれるようにすることもできる。

また、載置された探触子ユニット１ａ〜１ｃは、Ｙ方向調整手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃによりＹ方向の位置が調整される。例えば、超音波振動子３がＹ方向にずれることなく走査方向に１列に並ぶように探触子ユニット１ａ〜１ｃのＹ方向の位置が調整される。
そして、Ｘ方向押動手段２２ａ、２２ｂによる押動、Ｙ方向調整手段２４ａ、２４ｂ、２４ｃによる調整は、画像検出手段２５により撮像された画像に基づいて行われる。この場合、拡大された画像に基づいて押動や調整を行うようにすれば位置決め精度を高めることができ、また、作業性をも向上させることができる。

また、Ｚ方向押動手段２３ａ、２３ｂ、２３ｃにより探触子ユニット１ａ〜１ｃが基板２１の載置面に押圧されているので、前述のＸ方向、Ｙ方向の位置決めを行っても探触子ユニット１ａ〜１ｃの音響整合層５の高さ方向（Ｚ方向）にズレが生じることはない。
前述したように負荷部２にはゴム系または樹脂系の材料が用いられるため、この部分を力の作用点とすれば位置決め精度や押圧の均一性が低下するおそれがある。そのため、負荷部２の主面に金属や硬質樹脂などのブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃをネジ止めなどで固定して、そのブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃに力を作用させるようにしている。尚、ブロック体２６ａ、２６ｂ、２６ｃは探触子ユニット１ａ〜１ｃの連結後に取り外される。

尚、説明の便宜上、連結される探触子ユニットの数が３個の場合を例示したがこれに限定されるわけではない。連結される探触子ユニットの数や大きさなどにより、Ｘ方向押動手段、Ｚ方向押動手段、Ｙ方向調整手段、ブロック体などの配置や数などを適宜変更することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る超音波検査装置について例示をする。
図７は、本発明の実施の形態に係る超音波検査装置について例示をするブロック図である。
尚、説明の便宜上、超音波検査装置の一例として本実施の形態に係る超音波探触子１を備えた超音波診断装置を例にとり説明をする。
図７に示すように、超音波診断装置（超音波検査装置）３０は、本実施の形態に係る超音波探触子１、送受信手段３１、信号処理部３２、デジタルスキャンコンバータ３３、画像処理部３４、表示部３５を備えている。

送受信手段３１は、送信部と受信部とを備え超音波探触子１に駆動信号電圧（電気信号）を供給して超音波を発生させるとともに、超音波探触子１からの電気信号（エコー信号）を受信する。すなわち、送受信手段３１は、超音波探触子１に検査対象に対する超音波の送受信を実行させる。

信号処理部３２は、Ｂモード処理回路、ドップラー処理回路またはカラーモード処理回路を備えている。送受信手段３１から出力されたデータはいずれかの処理回路にて所定の処理を施される。例えば、Ｂモード処理回路においてはエコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波ラスタデータを生成する。また、ドップラー処理回路においてはドップラー偏移周波数成分を取り出し、さらにＦＦＴ処理等を施して血流情報を有するデータを生成する。また、カラーモード処理回路においては動いている血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。尚、血流情報には、速度、分散、パワー等の情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。

デジタルスキャンコンバータ（ＤｉｇｉｔａｌＳｃａｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）３３は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。例えば、Ｂモード処理回路から出力されたデータに対してスキャンコンバージョン処理が施されると、被検体の組織形状を２次元情報として表す断層像データが生成される。また、デジタルスキャンコンバータ３３は、断層像データをリサンプリング処理することで、ボクセルデータを生成することもできる。

画像処理部３４は各種の画像処理を行う。例えば、ボクセルデータに対してボリュームレンダリング処理やＭＰＲ処理などを行って３次元画像データやＭＰＲ画像データ（任意断面の画像データ）などを生成する。

以上のように、信号処理部３２、デジタルスキャンコンバータ３３、画像処理部３４などからなる画像生成手段は、送受信手段３１が受信した検査対象からの反射波に基づいて超音波画像を生成する。

表示部３５は液晶表示装置などからなり、断層像や３次元画像などが表示される。その他、ジョイスティックなどのポインティングデバイス、スイッチまたはＴＣＳ（ＴｏｕｃｈＣｏｍｍａｎｄＳｃｒｅｅｎ）などの図示しない操作部を備えるようにして、図示しない操作部から超音波の送受信条件などに関する各種の設定を操作者が入力できるようにすることもできる。

本実施の形態においては、複数の探触子ユニットを連結した超音波探触子１を用いているので、広範囲をより精細に診断することができる。また、超音波振動子３の隣接するもの同士が接着されることがなく機能の欠損を抑制することができるため、高品位の画像データを得ることができる。

以上、本発明の実施の形態に係る超音波検査装置の一例として超音波診断装置を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、検査対象物の内部構造、欠陥状態や接合部分の状態を超音波を用いて非破壊検査する超音波検査装置などであってもよい。尚、このような超音波検査装置において本実施の形態に係る超音波探触子１以外の部分は、既知の各超音波検査装置に関する技術を適用することができるのでその説明は省略する。

以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、超音波探触子１、超音波探触子の製造装置２０、超音波診断装置（超音波検査装置）３０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

本発明の実施の形態に係る超音波探触子を例示する模式斜視図である。超音波探触子の要部を例示する模式斜視図である。凹部を例示する模式断面図である。本発明の実施の形態に係る超音波探触子の製造方法について例示をするためのフローチャートである。アレイ加工の様子を例示する模式斜視図である。本発明の実施の形態に係る超音波探触子の製造装置について例示をする模式斜視図である。本発明の実施の形態に係る超音波検査装置について例示をするブロック図である。

符号の説明

１超音波探触子、１ａ〜１ｃ探触子ユニット、２負荷部、３超音波振動子、４溝部、５音響整合層、６音響レンズ、７ａ電極、７ｂ電極、８ａ配線基板、８ｂ配線基板、９凹部、９ａ〜９ｄ凹部、１０ブレード、２０製造装置、２１基板、２２ａＸ方向押動手段、２２ｂＸ方向押動手段、２３ａ〜２３ｃＺ方向押動手段、２４ａ〜２４ｃＹ方向調整手段、２５画像検出手段、２６ａ〜２６ｃブロック体、３０超音波診断装置、３１送受信手段、３２信号処理部、３３、画像処理部３４デジタルスキャンコンバータ、３５表示部

Claims

第１の方向に延設され、超音波を吸収する負荷部と、
前記負荷部の一方の主面に設けられ、所定の間隔をあけて前記第１の方向に沿って並置された複数の超音波振動子と、
を有する探触子ユニットが、前記負荷部の前記第１の方向の端面同士の間に設けられた接着層を介して前記第１の方向に複数連結され、
前記端面の前記超音波振動子が設けられる側の外縁近傍には凹部が設けられていることを特徴とする超音波探触子。
超音波振動子ブロックの第１の主面に第１の電極を、前記第１の主面に対向する第２の主面に第２の電極を形成し、
前記第１の主面側に前記第１の電極を覆うように音響整合層を接合し、
前記第１の電極に第１の配線基板を、前記第２の電極に第２の配線基板を接続し、
前記第２の主面側に前記第２の電極を覆うように負荷部を接合し、
前記音響整合層と前記超音波振動子ブロックとを第１の方向に所定の間隔をあけて積層方向に切り込むことで探触子ユニットを形成し、
前記探触子ユニットを前記第１の方向に複数連結し、
前記音響整合層の前記超音波振動子ブロックが接合された主面と対向する側の主面に音響レンズを接合し、
前記探触子ユニットを前記第１の方向に複数連結する際に、
少なくとも前記探触子ユニットが載置される部分が透光性を有する基板上に、複数の前記探触子ユニットを前記第１の方向に配列し、
前記第１の方向、および、前記探触子ユニットが載置される部分に向けて、前記探触子ユニットを押し付け、
前記基板を介して取得された前記探触子ユニットの画像情報に基づいて、前記第１の方向に対して略直交する第２の方向における前記探触子ユニットの位置を調整すること、を特徴とする超音波探触子の製造方法。
前記負荷部の前記第１の方向の少なくとも一方の端面に凹部を形成すること、を特徴とする請求項２記載の超音波探触子の製造方法。
前記凹部を、前記超音波振動子ブロックが接合された側の前記端面の外縁の近傍に形成すること、を特徴とする請求項３記載の超音波探触子の製造方法。
探触子ユニットを載置する載置面を有し、少なくとも前記探触子ユニットが載置される部分が透光性を有する基板と、
前記載置面に対して略平行な第１の方向に前記探触子ユニットを押動する第１の押動手段と、
前記載置面に向けて前記探触子ユニットを押動する第２の押動手段と、
前記第１の方向に対して略直交する第２の方向における前記探触子ユニットの位置を調整する調整手段と、
前記載置面に載置された前記探触子の画像を前記基板を介して取得可能な画像検出手段と、
を備えたことを特徴とする超音波探触子の製造装置。
前記探触子ユニットの負荷部に固定可能とされたブロック体をさらに備え、
前記第１の押動手段と、前記第２の押動手段と、は、前記ブロック体を介して前記探触子ユニットを押動することを特徴とする請求項５記載の超音波探触子の製造装置。
請求項１記載の超音波探触子と、
検査対象に対する超音波の送受信を前記超音波探触子に実行させる送受信手段と、
前記超音波探触子が受信した前記検査対象からの反射波に基づいて超音波画像を生成する画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする超音波検査装置。