JP7154457B1

JP7154457B1 - 超音波撮像素子および撮像システム

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Publication number: JP7154457B1
Application number: JP2022509152A
Authority: JP
Inventors: 佳敬梶山; 泰久島倉; 善明平田; 彰裕藤江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2022-10-17
Anticipated expiration: 2041-08-20
Also published as: WO2023021695A1; JPWO2023021695A1

Abstract

超音波撮像素子（１００）は、基板（１）と、光送信素子（２）と、光受信素子（３）と、光導波路（１２）と、ブラッググレーティング導波路（１３）とを備えている。光送信素子（２）および光受信素子（３）の各々は、光導波路（１２）を介してブラッググレーティング導波路（１３）に接続されている。光送信素子（２）、光受信素子（３）、光導波路（１２）およびブラッググレーティング導波路（１３）の各々は、基板（１）上に配置されている。

Description

本開示は超音波撮像素子および撮像システムに関するものである。

特開２０１０－２２１０４８号公報（特許文献１）には、ブラッググレーティングが設けられた光ファイバを用いた超音波撮像装置が記載されている。

特開２０１０－２２１０４８号公報

上記公報に記載された超音波撮像装置のような既存の超音波撮像システムは、レーザーダイオード等の光送信部およびフォトダイオード等の光受信部と、ファイバブラッググレーティングとが、光ファイバにより接続された有線のシステムである。このため、超音波撮像素子および超音波撮像システムを小型化することは困難である。

本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化することができる超音波撮像素子および撮像システムを提供することである。

本開示の超音波撮像素子は、基板と、光送信素子と、光受信素子と、光導波路と、ブラッググレーティング導波路と、超音波発生部とを備えている。光送信素子は、光を送信可能に構成されている。光受信素子は、光送信素子から送信された光を受信可能に構成されている。超音波発生部は、半導体基板に形成される。光導波路は、光送信素子と光受信素子とを接続するように構成され、半導体基板に形成される。ブラッググレーティング導波路は、光導波路に接続され、半導体基板に形成される。光送信素子および光受信素子の各々は、光導波路を介してブラッググレーティング導波路に接続されている。光送信素子、光受信素子、光導波路およびブラッググレーティング導波路の各々は、基板上に配置されている。光導波路、グレーティング導波路、超音波発生部は、半導体基板上に、半導体製造プロセスを用いて作製される。

本開示の超音波撮像素子によれば、超音波撮像素子を小型化することができる。

実施の形態１に係る超音波撮像素子を概略的に示す斜視図である。実施の形態１に係る超音波撮像素子のブラッググレーティング導波路の周辺の構造を概略的に示す拡大斜視図である。振動前のブラッググレーティング導波路を概略的に示す平面図である。振動後のブラッググレーティング導波路を概略的に示す平面図である。実施の形態１に係る超音波撮像素子の製造方法を示すフローチャートである。実施の形態２に係る超音波撮像素子を概略的に示す斜視図である。実施の形態３に係る超音波撮像素子のブラッググレーティング導波路の周辺の構造を概略的に示す拡大斜視図である。実施の形態５に係る超音波撮像素子を概略的に示す斜視図である。実施の形態６に係る超音波撮像素子を概略的に示す斜視図である。実施の形態６に係る超音波撮像素子を概略的に示すブロック図である。実施の形態７に係る超音波撮像素子を概略的に示す斜視図である。実施の形態８に係る撮像システムを概略的に示す図である。実施の形態８に係る撮像システムを概略的に示すブロック図である。

以下、本開示の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下においては、同一または相当する部分に同一の符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。

実施の形態１．
図１を参照して、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００の構造について説明する。

実施の形態１に係る超音波撮像素子１００は、基板１と、光送信素子２と、光受信素子３と、光導波路１２と、ブラッググレーティング導波路１３とを備えている。光送信素子２、光受信素子３、光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３の各々は、基板１上に配置されている。光送信素子２、光受信素子３、光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３は、１つの基板１上に集積化されている。

基板１は、第１面１ａおよび第２面１ｂを有している。第１面１ａは、基板１の厚さ方向において第２面１ｂと反対に配置されている。基板１の材料は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。

光送信素子２は、光を送信可能に構成されている。光送信素子２は、基板１の第１面１ａ上に配置されている。光送信素子２は、光導波路１２に接続されている。光送信素子２は、例えばレーザーダイオードである。

光受信素子３は、光送信素子２から送信された光を受信可能に構成されている。光受信素子３は、基板１の第１面１ａ上に配置されている。光受信素子３は、光導波路１２に接続されている。光受信素子３は、例えばフォトダイオードである。

光送信素子２および光受信素子３の各々は、光導波路１２を介してブラッググレーティング導波路１３に接続されている。光導波路１２は、光送信素子２と光受信素子３とを接続するように構成されている。ブラッググレーティング導波路１３は、光導波路１２に接続されている。

図１および図２を参照して、光導波路１２は、基板１の第１面１ａ上に配置されている。光導波路１２は、線状に構成されている。光導波路１２は、光送信素子２から送信された光をブラッググレーティング導波路１３を経由して光受信素子３に導くように構成されている。光導波路１２の材料は、例えばシリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、微細加工が可能な樹脂（例えばＳＵ８）である。

ブラッググレーティング導波路１３は、基板１の第１面１ａ上に配置されている。ブラッググレーティング導波路１３は、櫛状に構成されている。ブラッググレーティング導波路１３は、所定の波長の光のみを反射するように構成されている。ブラッググレーティング導波路１３は、超音波１１により振動するように構成されている。ブラッググレーティング導波路１３の材料は、例えばシリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、微細加工が可能な樹脂（例えばＳＵ８）である。

再び図１を参照して、光送信素子２から出射された光のうち所定の波長の光は、光導波路１２を通り、ブラッググレーティング導波路１３で反射する。ブラッググレーティング導波路１３で反射した光は、光導波路１２を通り、光受信素子３に受信される。

図３および図４を参照して、ブラッググレーティング導波路１３では、ブラッググレーティング導波路１３が超音波１１により振動した際、グレーティング周期Λが変化する。具体的には、グレーティング周期Λは、振動前のグレーティング周期Λから振動後のグレーティング周期Λ＋ΔΛに変化する。それに伴い、ブラッググレーティング導波路１３のブラッグ波長λ_Ｂがλ_Ｂ’＝λ_Ｂ＋Δλに変化する。即ち、ブラッググレーティング導波路１３で選択的に反射される波長が変化する。この原理を利用して、超音波１１によって発生したブラッググレーティング導波路１３の振動を光の変調として読み取ることができる。

次に、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００の製造方法について説明する。
図５を参照して、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００の製造方法は、導波路作製工程Ｓ１と、光送受信素子作製工程Ｓ２とを備えている。導波路作製工程Ｓ１では、基板１上に光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３が作製される。光送受信素子作製工程Ｓ２では、基板１上に光送信素子２および光受信素子３が作製される。超音波撮像素子１００は、同じ半導体製造プロセスで一体的に作製されてもよい。超音波撮像素子１００は、シリコンフォトニクスにより作製されてもよい。

具体的には、導波路作製工程Ｓ１において、基板１上にフォトリソグラフィ技術、エッチング技術等の半導体製造プロセスを用いて光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３が直接作製される。さらに、光送受信素子作製工程Ｓ２において、半導体製造プロセスを用いて基板１上に結晶を成長させることにより光送信素子２および光受信素子３が作製される。これにより、光送信素子２、光受信素子３、光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３は、１つの基板上に集積化される。

続いて、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００の製造方法の変形例１について説明する。

導波路作製工程Ｓ１において、基板１上にフォトリソグラフィ技術、エッチング技術等の半導体製造プロセスを用いて光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３が直接作製される。さらに、光送受信素子作製工程Ｓ２において、光送信素子２および光受信素子３の各々のチップが基板１にアセンブリにより実装される。これにより、光送信素子２、光受信素子３、光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３は、１つの基板上に集積化される。

さらに、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００の製造方法の変形例２について説明する。

導波路作製工程Ｓ１において、基板１上にフォトリソグラフィ技術、エッチング技術等の半導体製造プロセスを用いて光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３が作製される。基板１、光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３がチップ化される。さらに、光送受信素子作製工程Ｓ２において、このチップならびに光送信素子２および光受信素子３の各々のチップが任意の基板にアセンブリにより実装される。この任意の基板の材料は、例えばシリコン（Ｓｉ）、金属、樹脂である。これにより、光送信素子２、光受信素子３、光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３は、１つの基板上に集積化される。

次に、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００の作用効果について説明する。
実施の形態１に係る超音波撮像素子１００によれば、光送信素子２、光受信素子３、光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３の各々は、基板１上に配置されている。このため、超音波撮像素子１００を小型化することができる。

また、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００では、光送信素子２、光受信素子３、光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３の各々は、基板１上に配置されている。このため、ワイヤレスな超音波撮像素子１００を実現することができる。

また、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００では、光送信素子２、光受信素子３、光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３を１つの基板１上に集積化することができる。したがって、ワンチップ化された超音波撮像素子１００を実現することができる。

また、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００では、人体に使用されたときに患者への負担を小さくすることができる。さらに、連続的なモニタリングが容易である。

また、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００では、ブラッググレーティング導波路１３におけるブラッグ波長の温度依存性を利用して温度センサ機能を追加することができる。

実施の形態２．
次に、図６を参照して、実施の形態２に係る超音波撮像素子について説明する。実施の形態２は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

実施の形態２に係る超音波撮像素子１００は、電気供給部４と、超音波発生部５と、信号処理部６と、無線通信部７と、フォトニクス導波路１４とをさらに備えている。電気供給部４、超音波発生部５、信号処理部６および無線通信部７の各々は、基板１上に配置されている。

電気供給部４は、電気を供給可能に構成されている。電気供給部４は、基板１の第１面１ａ上に配置されている。電気供給部４は、光送信素子２、光受信素子３、超音波発生部５、信号処理部６および無線通信部７に電気を供給するように構成されている。電気供給部４は、例えばバッテリ、振動発電素子、熱電発電素子、受信コイルである。

超音波発生部５は、超音波１１を発生可能に構成されている。ブラッググレーティング導波路１３は、受信超音波１１ａを受信するように構成されている。超音波発生部５は、送信超音波１１ｂを発生させるように構成されている。受信超音波１１ａは、撮像対象で反射することで送信超音波１１ｂとなる。超音波発生部５は、基板１の第１面１ａ上に配置されている。超音波発生部５は、フォトニクス導波路１４を介して信号処理部６に接続されている。超音波発生部５は、例えば圧電素子である。

信号処理部６は、信号を処理可能に構成されている。信号処理部６は、基板１の第１面１ａ上に配置されている。信号処理部６は、光送信素子２、光受信素子３および超音波発生部から受信した信号を処理するように構成されている。信号処理部６は、光送信素子２、光受信素子３、超音波発生部５および無線通信部７に接続されている。信号処理部６は、例えばＡＳＩＣである。

無線通信部７は、無線通信可能に構成されている。無線通信部７は、基板１の第１面１ａ上に配置されている。無線通信部７は、外部装置と無線により通信可能な無線通信機能を有している。無線通信部７は、信号処理部６で処理された信号を無線通信するように構成されている。無線通信部７は、例えばアンプ、アンテナである。

フォトニクス導波路１４は、基板１上に配置されている。フォトニクス導波路１４は、基板１の第１面１ａ上に配置されている。フォトニクス導波路１４は、超音波発生部５と信号処理部６とを接続するように構成されている。フォトニクス導波路１４の材料は、例えばシリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、微細加工が可能な樹脂（例えばＳＵ８）である。

続いて、実施の形態２に係る超音波撮像素子１００の製造方法について説明する。
実施の形態２に係る超音波撮像素子１００の製造方法では、基板１上にフォトリソグラフィ技術、エッチング技術等の半導体製造プロセスを用いて光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３が直接作製される。さらに、基板１上に半導体製造プロセスを用いて電気供給部４、超音波発生部５、信号処理部６、無線通信部７およびフォトニクス導波路１４が作製される。電気供給部４、超音波発生部５、信号処理部６、無線通信部７の各要素デバイスは、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のように各要素別にチップ化したものを基板上にアセンブリにより配置してもよい。

次に、実施の形態２に係る超音波撮像素子１００の作用効果について説明する。
実施の形態２に係る超音波撮像素子１００によれば、電気供給部４、超音波発生部５、信号処理部６および無線通信部７の各々は、基板１上に配置されている。このため、信号処理部６で処理された信号を無線通信部７の無線通信機能によって外部装置に送信することができる。したがって、ワイヤレスで自立動作可能な超音波撮像素子１００を実現することができる。

実施の形態３．
次に、図７を参照して、実施の形態３に係る超音波撮像素子１００について説明する。実施の形態３は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

実施の形態３に係る超音波撮像素子１００では、ブラッググレーティング導波路１３は、基板１との間に空隙１５をあけるように配置されている。ブラッググレーティング導波路１３の下方に、基板１の第１面１ａに設けられた凹部１６が配置されている。

続いて、実施の形態３に係る超音波撮像素子１００の製造方法について説明する。
実施の形態３に係る超音波撮像素子１００の製造方法では、基板１上にフォトリソグラフィ技術、エッチング技術等の半導体製造プロセスを用いて光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３が直接作製される。このとき、犠牲層を用いて凹部１６を形成することによって、ブラッググレーティング導波路１３は基板１との間に空隙１５をあけるように配置されてもよい。

次に、実施の形態３に係る超音波撮像素子１００の作用効果について説明する。
実施の形態３に係る超音波撮像素子１００によれば、ブラッググレーティング導波路１３は、基板１との間に隙間をあけるように配置されている。このため、超音波によってブラッググレーティング導波路１３が振動したときに、ブラッググレーティング導波路１３の歪が大きくなる。これにより、超音波撮像素子１００の超音波検知感度を向上させることができる。

実施の形態４．
次に、図１を参照して、実施の形態４に係る超音波撮像素子１００について説明する。図１は、実施の形態１に係る超音波撮像素子１００だけでなく実施の形態４に係る超音波撮像素子１００を概略的に示す斜視図である。実施の形態４は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

実施の形態４に係る超音波撮像素子１００では、ブラッググレーティング導波路１３の機械的共振周波数は、ブラッググレーティング導波路１３が受信する超音波の周波数と一致する。ブラッググレーティング導波路１３は、ブラッググレーティング導波路１３が受信する超音波の周波数によって共振するように構成されていればよい。

続いて、実施の形態４に係る超音波撮像素子１００の製造方法について説明する。
実施の形態４に係る超音波撮像素子１００の製造方法では、基板１上にフォトリソグラフィ技術、エッチング技術等の半導体製造プロセスを用いて光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３が直接作製される。このとき、ブラッググレーティング導波路１３の機械的共振周波数がブラッググレーティング導波路１３が受信する超音波の周波数と一致するように、ブラッググレーティング導波路１３は作製される。

次に、実施の形態４に係る超音波撮像素子１００の作用効果について説明する。
実施の形態４に係る超音波撮像素子１００によれば、ブラッググレーティング導波路１３の機械的共進周波数は、ブラッググレーティング導波路１３が受信する超音波の周波数と一致する。このため、ブラッググレーティング導波路１３が共振することによってブラッググレーティング導波路１３の歪が大きくなる。これにより、超音波撮像素子１００の超音波検知感度を向上させることができる。

実施の形態５．
次に、図８を参照して、実施の形態５に係る超音波撮像素子１００について説明する。実施の形態５は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

実施の形態５に係る超音波撮像素子１００は、磁性体８をさらに備えている。磁性体８は、基板１に接続されている。磁性体８は、基板１の第１面１ａに接続されている。磁性体８は、基板１に貼り付けられている。また、磁性体８は、基板１に埋め込まれていてもよい。

続いて、実施の形態５に係る超音波撮像素子１００の製造方法について説明する。
実施の形態５に係る超音波撮像素子１００の製造方法では、基板１上にフォトリソグラフィ技術、エッチング技術等の半導体製造プロセスを用いて光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３が直接作製される。さらに、基板１上に半導体プロセス技術、もしくはアセンブリによって磁性体８が配置されてもよい。

次に、実施の形態５に係る超音波撮像素子１００の作用効果について説明する。
実施の形態５に係る超音波撮像素子１００によれば、磁性体８は基板１に接続されている。このため、磁石を用いて磁性体８を引きつけることによって、例えば人体や配管の内部に配置された場合でも、ワイヤレスかつ非接触で超音波撮像素子１００の位置決め操作が可能となる。

実施の形態６．
次に、図９および図１０を参照して、実施の形態６に係る超音波撮像素子１００について説明する。実施の形態６は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

実施の形態６に係る超音波撮像素子１００では、光導波路１２は、第１光部１２１および第２光部１２２を含んでいる。第１光部１２１および第２光部１２２は互いに同じ構造を有している。ブラッググレーティング導波路１３は、第１ブラッググレーティング部１３１および第２ブラッググレーティング部１３２を含んでいる。第１ブラッググレーティング部１３１および第２ブラッググレーティング部１３２は互いに同じ構造を有している。

第１ブラッググレーティング部１３１は、第１光部１２１に接続されている。第１ブラッググレーティング部１３１は、超音波撮像可能に構成されている。第１ブラッググレーティング部１３１が振動を検出することにより超音波撮像が可能である。第２ブラッググレーティング部１３２は、第２光部１２２に接続されている。第２ブラッググレーティング部１３２は、温度測定可能に構成されている。第２ブラッググレーティング部１３２が温度を検出することにより温度測定が可能である。

第１ブラッググレーティング部１３１の出力は、第２ブラッググレーティング部１３２の出力に基づいて補償される。

図１０に示されるように、実施の形態６に係る超音波撮像素子１００は、信号処理部６を備えている。信号処理部６は、第１ブラッググレーティング部１３１の出力を第２ブラッググレーティング部１３２の出力に基づいて補償するように構成されている。信号処理部６は、第１光部１２１を介して第１ブラッググレーティング部１３１に接続されている。信号処理部６は、第２光部１２２を介して第２ブラッググレーティング部１３２に接続されている。

続いて、実施の形態６に係る超音波撮像素子１００の製造方法について説明する。
実施の形態６に係る超音波撮像素子１００の製造方法では、基板１上にフォトリソグラフィ技術、エッチング技術等の半導体製造プロセスを用いて光導波路１２およびブラッググレーティング導波路１３が直接作製される。このとき、第１光部１２１および第２光部１２２ならびに第１ブラッググレーティング部１３１および第２ブラッググレーティング部１３２が作製される。

次に、実施の形態６に係る超音波撮像素子１００の作用効果について説明する。
実施の形態６に係る超音波撮像素子１００によれば、信号処理部６は、第１ブラッググレーティング部１３１の出力を第２ブラッググレーティング部１３２の出力に基づいて補償するように構成されている。このため、温度変化によるブラッググレーティング導波路１３の機械物性値の変化に基づく出力変化を補償することができる。

実施の形態７．
次に、図１１を参照して、実施の形態７に係る超音波撮像素子１００について説明する。実施の形態７は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

実施の形態７に係る超音波撮像素子１００では、ブラッググレーティング導波路１３は、アレイ状に構成されている。本実施の形態では、ブラッググレーティング導波路１３は、第１部１３ａ～第１６部１３ｐを含んでいる。第１部１３ａ～第１６部１３ｐは、４行４列に配列されている。第１部１３ａ～第１６部１３ｐの各々は、光送信素子２および光受信素子３の各々にそれぞれ接続されている。

次に、実施の形態７に係る超音波撮像素子１００の作用効果について説明する。
実施の形態に係る超音波撮像素子１００によれば、ブラッググレーティング導波路１３は、アレイ状に構成されている。このため、ブラッググレーティング導波路１３によって対象物から反射される超音波の角度情報を取得することができる。

実施の形態８．
次に、図１２および図１３を参照して、実施の形態８に係る撮像システム３００について説明する。実施の形態８は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１～７のいずれかと同一の構成、製造方法および効果を有している。したがって、上記の実施の形態１～７のいずれかと同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

実施の形態８に係る撮像システム３００は、超音波撮像素子１００と、外部装置２００とを備えている。本実施の形態では、超音波撮像素子１００は人体４００の内部、例えば血管や腸の内壁の形状等を撮像する。なお、超音波撮像素子１００の撮像対象は人体４００の内部に限定されない。超音波撮像素子１００の撮像対象は、例えば管の内部であってもよい。

外部装置２００は、超音波撮像素子１００が配置された空間の外部に配置されている。本実施の形態では、外部装置２００は人体４００の外部に配置されている。外部装置２００は、超音波撮像素子１００から送信された情報を受信可能に構成されている。外部装置２００は、例えばパーソナルコンピュータ、スマートフォンである。

外部装置２００は、無線受信部２０１と、画像処理部２０２と、画像表示部２０３とを含んでいる。無線受信部２０１は、超音波撮像素子１００から送信された情報を受信可能に構成されている。画像処理部２０２は、無線受信部２０１から送信された情報を画像処理するように構成されている。画像表示部２０３は、画像処理部２０２で画像処理された画像を表示するように構成されている。

次に、実施の形態８に係る撮像システム３００の作用効果について説明する。
実施の形態８に係る撮像システム３００によれば、無線受信部２０１は超音波撮像素子１００から送信された情報を受信可能に構成されている。このため、無線受信部２０１で超音波撮像素子１００から送信された情報を受信することができる。したがって、超音波撮像素子１００が人体４００の内部または管の内部などの物理的に遮蔽された空間内に設置され、空間外に配置された外部装置２００で超音波撮像素子１００から送信された情報を取得する撮像システム３００を実現することができる。

また、上記の各実施の形態を適宜組み合わせることが可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１基板、２光送信素子、３光受信素子、４電気供給部、５超音波発生部、６信号処理部、７無線通信部、８磁性体、１２光導波路、１３ブラッググレーティング導波路、１４フォトニクス導波路、１５空隙、１００超音波撮像素子、１２１第１光部、１２２第２光部、１３１第１ブラッググレーティング部、１３２第２ブラッググレーティング部、２００外部装置、２０１無線受信部、２０２画像処理部、２０３画像表示部、３００撮像システム、Ｓ１導波路作製工程、Ｓ２光送受信素子作製工程。

Claims

基板と、
光を送信可能に構成された光送信素子と、
前記光送信素子から送信された前記光を受信可能に構成された光受信素子と、
前記光送信素子と前記光受信素子とを接続するように構成され、半導体基板に形成される光導波路と、
前記光導波路に接続され、前記半導体基板に形成されるブラッググレーティング導波路と、
前記半導体基板に形成される超音波発生部とを備え、
前記光送信素子および前記光受信素子の各々は、前記光導波路を介して前記ブラッググレーティング導波路に接続されており、
前記光送信素子、前記光受信素子、前記光導波路および前記ブラッググレーティング導波路の各々は、前記基板上に配置されており、
前記光導波路、前記ブラッググレーティング導波路、前記超音波発生部は、前記半導体基板上に、半導体製造プロセスを用いて作製される、超音波撮像素子。
電気を供給可能に構成された電気供給部と、
信号を処理可能に構成された信号処理部と、
無線通信可能に構成された無線通信部とをさらに備え、
前記電気供給部は、前記光送信素子、前記光受信素子、前記超音波発生部、前記信号処理部および前記無線通信部に電気を供給するように構成されており、
前記信号処理部は、前記光送信素子、前記光受信素子および前記超音波発生部から受信した信号を処理するように構成されており、
前記無線通信部は、前記信号処理部で処理された信号を無線通信するように構成されており、
前記電気供給部、前記超音波発生部、前記信号処理部および前記無線通信部の各々は、前記基板上に配置されている、請求項１に記載の超音波撮像素子。
前記ブラッググレーティング導波路は、前記基板との間に空隙をあけるように配置されている、請求項１または２に記載の超音波撮像素子。
前記ブラッググレーティング導波路の機械的共振周波数は、前記ブラッググレーティング導波路が受信する超音波の周波数と一致する、請求項１～３のいずれか１項に記載の超音波撮像素子。
磁性体をさらに備え、
前記磁性体は、前記基板に接続されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の超音波撮像素子。
前記光導波路は、第１光部および第２光部を含み、
前記ブラッググレーティング導波路は、第１ブラッググレーティング部および第２ブラッググレーティング部を含み、
前記第１ブラッググレーティング部は、前記第１光部に接続されており、かつ超音波撮像可能に構成されており、
前記第２ブラッググレーティング部は、前記第２光部に接続されており、かつ温度測定可能に構成されており、
前記第１ブラッググレーティング部の出力は、前記第２ブラッググレーティング部の出力に基づいて補償される、請求項１～５のいずれか１項に記載の超音波撮像素子。
前記ブラッググレーティング導波路は、アレイ状に構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の超音波撮像素子。
前記半導体基板の材料は、シリコンである、請求項１～７のいずれか１項に記載の超音波撮像素子。
前記光導波路、前記ブラッググレーティング導波路、前記超音波発生部が、前記半導体基板上に集積された、請求項１～８のいずれか１項に記載の、超音波撮像素子。
請求項１～９のいずれか１項に記載の前記超音波撮像素子と、
無線受信部とを備え、
前記無線受信部は、前記超音波撮像素子から送信された情報を受信可能に構成されている、撮像システム。