WO2023021695A1 - 超音波撮像素子および撮像システム - Google Patents

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WO2023021695A1
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optical
bragg grating
waveguide
ultrasonic imaging
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佳敬 梶山
泰久 島倉
善明 平田
彰裕 藤江
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三菱電機株式会社
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
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    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
    • G02F1/125—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves in an optical waveguide structure

Definitions

  • the present disclosure relates to ultrasonic imaging elements and imaging systems.
  • Patent Document 1 describes an ultrasonic imaging apparatus using an optical fiber provided with a Bragg grating.
  • An existing ultrasonic imaging system such as the ultrasonic imaging apparatus described in the above publication has an optical transmitter such as a laser diode, an optical receiver such as a photodiode, and a fiber Bragg grating connected by an optical fiber. It is a wired system. Therefore, it is difficult to miniaturize the ultrasonic imaging device and the ultrasonic imaging system.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an ultrasonic imaging element and an imaging system that can be miniaturized.
  • the ultrasonic imaging element of the present disclosure includes a substrate, an optical transmission element, an optical reception element, an optical waveguide, and a Bragg grating waveguide.
  • the optical transmission element is configured to be capable of transmitting light.
  • the optical receiving element is configured to be able to receive light transmitted from the optical transmitting element.
  • the optical waveguide is configured to connect the optical transmitting element and the optical receiving element.
  • a Bragg grating waveguide is connected to the optical waveguide.
  • Each of the optical transmitting element and the optical receiving element is connected to the Bragg grating waveguide via an optical waveguide.
  • Each of the optical transmitting element, the optical receiving element, the optical waveguide and the Bragg grating waveguide is arranged on the substrate.
  • the ultrasonic imaging element can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an ultrasonic imaging device according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view schematically showing the structure around the Bragg grating waveguide of the ultrasonic imaging device according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 4 is a plan view schematically showing a Bragg grating waveguide before vibration;
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing an ultrasonic imaging element according to Embodiment 2;
  • FIG. 11 is an enlarged perspective view schematically showing a structure around a Bragg grating waveguide of an ultrasonic imaging device according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing an ultrasonic imaging element according to Embodiment 5;
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing an ultrasonic imaging element according to Embodiment 6;
  • FIG. 12 is a block diagram schematically showing an ultrasonic imaging element according to Embodiment 6;
  • FIG. 21 is a perspective view schematically showing an ultrasonic imaging element according to Embodiment 7;
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing an imaging system according to an eighth embodiment;
  • FIG. 21 is a block diagram schematically showing an imaging system according to an eighth embodiment;
  • Embodiment 1 The structure of an ultrasonic imaging device 100 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG.
  • the ultrasonic imaging element 100 includes a substrate 1, an optical transmission element 2, an optical reception element 3, an optical waveguide 12, and a Bragg grating waveguide 13.
  • Each of the optical transmitting element 2 , the optical receiving element 3 , the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 is arranged on the substrate 1 .
  • the optical transmitting element 2 , the optical receiving element 3 , the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 are integrated on one substrate 1 .
  • the substrate 1 has a first surface 1a and a second surface 1b.
  • the first surface 1 a is arranged opposite to the second surface 1 b in the thickness direction of the substrate 1 .
  • the material of the substrate 1 is silicon (Si), for example.
  • the optical transmission element 2 is configured to be able to transmit light.
  • the optical transmission element 2 is arranged on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the optical transmission element 2 is connected to the optical waveguide 12 .
  • the optical transmission element 2 is, for example, a laser diode.
  • the optical receiving element 3 is configured to be able to receive light transmitted from the optical transmitting element 2 .
  • the optical receiving element 3 is arranged on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the optical receiving element 3 is connected to the optical waveguide 12 .
  • the optical receiving element 3 is, for example, a photodiode.
  • Each of the optical transmitting element 2 and the optical receiving element 3 is connected to the Bragg grating waveguide 13 via the optical waveguide 12 .
  • the optical waveguide 12 is configured to connect the optical transmitter 2 and the optical receiver 3 .
  • a Bragg grating waveguide 13 is connected to the optical waveguide 12 .
  • the optical waveguide 12 is arranged on the first surface 1a of the substrate 1. As shown in FIG.
  • the optical waveguide 12 is linear.
  • the optical waveguide 12 is configured to guide the light transmitted from the optical transmitter 2 to the optical receiver 3 via the Bragg grating waveguide 13 .
  • the material of the optical waveguide 12 is, for example, silicon (Si), silicon nitride (SiN), or a resin (for example, SU8) that allows fine processing.
  • the Bragg grating waveguide 13 is arranged on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the Bragg grating waveguide 13 is configured in a comb shape.
  • Bragg grating waveguide 13 is configured to reflect only light of a predetermined wavelength.
  • Bragg grating waveguide 13 is configured to be vibrated by ultrasonic wave 11 .
  • the material of the Bragg grating waveguide 13 is, for example, silicon (Si), silicon nitride (SiN), or resin (for example, SU8) that allows fine processing.
  • light of a predetermined wavelength out of the light emitted from the optical transmission element 2 passes through the optical waveguide 12 and is reflected by the Bragg grating waveguide 13 .
  • the light reflected by the Bragg grating waveguide 13 passes through the optical waveguide 12 and is received by the optical receiving element 3 .
  • grating period ⁇ changes. Specifically, the grating period ⁇ changes from the grating period ⁇ before vibration to the grating period ⁇ + ⁇ after vibration.
  • the vibration of the Bragg grating waveguide 13 generated by the ultrasonic wave 11 can be read as light modulation.
  • the method for manufacturing the ultrasonic imaging device 100 according to the first embodiment includes a waveguide manufacturing step S1 and an optical transmitter/receiver device manufacturing step S2.
  • a waveguide fabrication step S1 an optical waveguide 12 and a Bragg grating waveguide 13 are fabricated on a substrate 1.
  • the optical transmitting/receiving element manufacturing step S2 the optical transmitting element 2 and the optical receiving element 3 are manufactured on the substrate 1.
  • the ultrasonic imaging element 100 may be integrally manufactured in the same semiconductor manufacturing process.
  • the ultrasonic imaging device 100 may be made with silicon photonics.
  • the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 are directly fabricated on the substrate 1 using semiconductor manufacturing processes such as photolithography technology and etching technology. Further, in the optical transmitting/receiving element manufacturing step S2, the optical transmitting element 2 and the optical receiving element 3 are manufactured by growing a crystal on the substrate 1 using a semiconductor manufacturing process. Thereby, the optical transmitter 2, the optical receiver 3, the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 are integrated on one substrate.
  • the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 are directly fabricated on the substrate 1 using semiconductor manufacturing processes such as photolithography technology and etching technology. Further, in the optical transmitting/receiving element manufacturing step S2, each chip of the optical transmitting element 2 and the optical receiving element 3 is mounted on the substrate 1 by assembly. Thereby, the optical transmitter 2, the optical receiver 3, the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 are integrated on one substrate.
  • a waveguide fabrication step S1 an optical waveguide 12 and a Bragg grating waveguide 13 are fabricated on a substrate 1 using semiconductor manufacturing processes such as photolithography technology and etching technology.
  • a substrate 1, an optical waveguide 12 and a Bragg grating waveguide 13 are chipped.
  • this chip and each chip of the optical transmitting element 2 and the optical receiving element 3 are mounted on an arbitrary substrate by assembly.
  • the material of this optional substrate is, for example, silicon (Si), metal, or resin.
  • each of the optical transmitter 2 , the optical receiver 3 , the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 is arranged on the substrate 1 . Therefore, the ultrasonic imaging element 100 can be miniaturized.
  • each of the optical transmission element 2 , the optical reception element 3 , the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 is arranged on the substrate 1 . Therefore, a wireless ultrasonic imaging element 100 can be realized.
  • the optical transmission device 2, the optical reception device 3, the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 can be integrated on one substrate 1. Therefore, the one-chip ultrasonic imaging device 100 can be realized.
  • the ultrasonic imaging device 100 according to Embodiment 1 can reduce the burden on the patient when used on the human body. Furthermore, continuous monitoring is easy.
  • a temperature sensor function can be added using the temperature dependence of the Bragg wavelength in the Bragg grating waveguide 13 .
  • Embodiment 2 Next, an ultrasonic imaging device according to Embodiment 2 will be described with reference to FIG.
  • the second embodiment has the same configuration, manufacturing method and effects as those of the first embodiment unless otherwise specified. Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described first embodiment, and description thereof will not be repeated.
  • the ultrasonic imaging device 100 further includes an electric supply section 4 , an ultrasonic wave generation section 5 , a signal processing section 6 , a wireless communication section 7 and a photonics waveguide 14 .
  • Each of the electricity supply unit 4 , ultrasonic wave generator 5 , signal processing unit 6 and wireless communication unit 7 is arranged on the substrate 1 .
  • the electricity supply unit 4 is configured to be able to supply electricity.
  • the electric supply part 4 is arranged on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the electricity supply section 4 is configured to supply electricity to the optical transmission element 2 , the optical reception element 3 , the ultrasonic wave generation section 5 , the signal processing section 6 and the wireless communication section 7 .
  • the electricity supply unit 4 is, for example, a battery, a vibration power generation element, a thermoelectric power generation element, or a receiving coil.
  • the ultrasonic wave generator 5 is configured to be able to generate ultrasonic waves 11 .
  • the Bragg grating waveguide 13 is configured to receive the received ultrasonic wave 11a.
  • the ultrasonic generator 5 is configured to generate the transmitted ultrasonic waves 11b.
  • the received ultrasonic wave 11a becomes the transmitted ultrasonic wave 11b by being reflected by the object to be imaged.
  • the ultrasonic generator 5 is arranged on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the ultrasonic generator 5 is connected to the signal processor 6 via the photonics waveguide 14 .
  • the ultrasonic wave generator 5 is, for example, a piezoelectric element.
  • the signal processing unit 6 is configured to be able to process signals.
  • the signal processing section 6 is arranged on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the signal processing unit 6 is configured to process signals received from the optical transmitting element 2, the optical receiving element 3 and the ultrasonic wave generating unit.
  • the signal processing unit 6 is connected to the optical transmission element 2 , the optical reception element 3 , the ultrasonic wave generation unit 5 and the wireless communication unit 7 .
  • the signal processing unit 6 is, for example, an ASIC.
  • the wireless communication unit 7 is configured to be capable of wireless communication.
  • the wireless communication section 7 is arranged on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the wireless communication unit 7 has a wireless communication function capable of wirelessly communicating with an external device.
  • the wireless communication unit 7 is configured to wirelessly communicate the signal processed by the signal processing unit 6 .
  • the wireless communication unit 7 is, for example, an amplifier and an antenna.
  • the photonics waveguide 14 is arranged on the substrate 1 .
  • the photonics waveguide 14 is arranged on the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • the photonics waveguide 14 is configured to connect the ultrasonic generator 5 and the signal processor 6 .
  • the material of the photonics waveguide 14 is, for example, silicon (Si), silicon nitride (SiN), or resin (for example, SU8) that allows fine processing.
  • the ultrasonic imaging element 100 is directly manufactured on the substrate 1 using semiconductor manufacturing processes such as photolithography technology and etching technology. Furthermore, the electric supply section 4, the ultrasonic wave generator 5, the signal processing section 6, the wireless communication section 7, and the photonics waveguide 14 are fabricated on the substrate 1 using a semiconductor manufacturing process. Each element device of the electricity supply unit 4, the ultrasonic wave generation unit 5, the signal processing unit 6, and the wireless communication unit 7 is chipped for each element, such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and is assembled on a substrate. may be placed.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • each of the electric supply section 4 , the ultrasonic wave generating section 5 , the signal processing section 6 and the wireless communication section 7 is arranged on the substrate 1 . Therefore, the signal processed by the signal processing unit 6 can be transmitted to the external device by the wireless communication function of the wireless communication unit 7 . Therefore, it is possible to realize the ultrasonic imaging device 100 that can operate wirelessly and independently.
  • Embodiment 3 Next, an ultrasonic imaging device 100 according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
  • the third embodiment has the same configuration, manufacturing method and effects as those of the first embodiment unless otherwise specified. Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described first embodiment, and description thereof will not be repeated.
  • the Bragg grating waveguide 13 is arranged with a gap 15 between it and the substrate 1 .
  • a concave portion 16 provided in the first surface 1 a of the substrate 1 is arranged below the Bragg grating waveguide 13 .
  • the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 are directly manufactured on the substrate 1 using semiconductor manufacturing processes such as photolithography technology and etching technology.
  • the Bragg grating waveguide 13 may be arranged so as to have a gap 15 between it and the substrate 1 by forming the concave portion 16 using a sacrificial layer.
  • the Bragg grating waveguide 13 is arranged with a gap from the substrate 1 . Therefore, when the Bragg grating waveguide 13 is vibrated by ultrasonic waves, the distortion of the Bragg grating waveguide 13 increases. Thereby, the ultrasonic detection sensitivity of the ultrasonic imaging element 100 can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing not only the ultrasonic imaging device 100 according to the first embodiment but also the ultrasonic imaging device 100 according to the fourth embodiment.
  • the fourth embodiment has the same configuration, manufacturing method and effects as those of the first embodiment unless otherwise specified. Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described first embodiment, and description thereof will not be repeated.
  • the mechanical resonance frequency of the Bragg grating waveguide 13 matches the frequency of ultrasonic waves received by the Bragg grating waveguide 13 .
  • the Bragg grating waveguide 13 may be configured to resonate with the frequency of the ultrasonic waves received by the Bragg grating waveguide 13 .
  • the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 are directly manufactured on the substrate 1 using semiconductor manufacturing processes such as photolithography technology and etching technology.
  • the Bragg grating waveguide 13 is manufactured so that the mechanical resonance frequency of the Bragg grating waveguide 13 matches the frequency of the ultrasonic waves received by the Bragg grating waveguide 13 .
  • the ultrasonic imaging device 100 According to the ultrasonic imaging device 100 according to the fourth embodiment, the mechanical co-advance frequency of the Bragg grating waveguide 13 matches the frequency of ultrasonic waves received by the Bragg grating waveguide 13 . Therefore, the distortion of the Bragg grating waveguide 13 increases due to the resonance of the Bragg grating waveguide 13 . Thereby, the ultrasonic detection sensitivity of the ultrasonic imaging element 100 can be improved.
  • Embodiment 5 an ultrasonic imaging device 100 according to Embodiment 5 will be described with reference to FIG.
  • the fifth embodiment has the same configuration, manufacturing method, and effects as those of the first embodiment unless otherwise specified. Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described first embodiment, and description thereof will not be repeated.
  • the ultrasonic imaging device 100 according to Embodiment 5 further includes a magnetic body 8 .
  • a magnetic body 8 is connected to the substrate 1 .
  • a magnetic body 8 is connected to the first surface 1 a of the substrate 1 .
  • a magnetic body 8 is attached to the substrate 1 .
  • the magnetic body 8 may be embedded in the substrate 1 .
  • the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 are directly manufactured on the substrate 1 using semiconductor manufacturing processes such as photolithography technology and etching technology. Further, the magnetic body 8 may be arranged on the substrate 1 by semiconductor process technology or assembly.
  • the magnetic body 8 is connected to the substrate 1 . Therefore, by attracting the magnetic body 8 using a magnet, the positioning operation of the ultrasonic imaging element 100 can be performed wirelessly and without contact even when the ultrasonic imaging element 100 is placed inside a human body or a pipe, for example.
  • Embodiment 6 Next, an ultrasonic imaging device 100 according to Embodiment 6 will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • FIG. The sixth embodiment has the same configuration, manufacturing method, and effects as those of the first embodiment unless otherwise specified. Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described first embodiment, and description thereof will not be repeated.
  • the optical waveguide 12 includes the first optical section 121 and the second optical section 122 .
  • the first optical section 121 and the second optical section 122 have the same structure.
  • the Bragg grating waveguide 13 includes a first Bragg grating section 131 and a second Bragg grating section 132 .
  • the first Bragg grating portion 131 and the second Bragg grating portion 132 have the same structure.
  • the first Bragg grating section 131 is connected to the first optical section 121 .
  • the first Bragg grating section 131 is configured to be capable of ultrasonic imaging. Ultrasonic imaging is possible when the first Bragg grating unit 131 detects vibration.
  • the second Bragg grating section 132 is connected to the second optical section 122 .
  • the second Bragg grating section 132 is configured to be able to measure temperature. The temperature can be measured by detecting the temperature with the second Bragg grating section 132 .
  • the output of the first Bragg grating section 131 is compensated based on the output of the second Bragg grating section 132.
  • the ultrasonic imaging device 100 includes a signal processing section 6 .
  • the signal processing section 6 is configured to compensate the output of the first Bragg grating section 131 based on the output of the second Bragg grating section 132 .
  • the signal processing section 6 is connected to the first Bragg grating section 131 via the first optical section 121 .
  • the signal processing section 6 is connected to the second Bragg grating section 132 via the second optical section 122 .
  • the optical waveguide 12 and the Bragg grating waveguide 13 are directly manufactured on the substrate 1 using semiconductor manufacturing processes such as photolithography technology and etching technology.
  • the first optical section 121 and the second optical section 122 as well as the first Bragg grating section 131 and the second Bragg grating section 132 are produced.
  • the signal processing section 6 is configured to compensate the output of the first Bragg grating section 131 based on the output of the second Bragg grating section 132 . Therefore, it is possible to compensate for output changes due to changes in mechanical property values of the Bragg grating waveguide 13 due to temperature changes.
  • Embodiment 7 an ultrasonic imaging device 100 according to Embodiment 7 will be described with reference to FIG.
  • the seventh embodiment has the same configuration, manufacturing method and effects as those of the first embodiment unless otherwise specified. Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described first embodiment, and description thereof will not be repeated.
  • the Bragg grating waveguides 13 are arranged in an array.
  • the Bragg grating waveguide 13 includes a first portion 13a to a sixteenth portion 13p.
  • the first part 13a to the sixteenth part 13p are arranged in 4 rows and 4 columns.
  • Each of the first part 13a to the sixteenth part 13p is connected to each of the optical transmitting element 2 and the optical receiving element 3, respectively.
  • the Bragg grating waveguides 13 are arranged in an array. Therefore, the angle information of the ultrasonic waves reflected from the object by the Bragg grating waveguide 13 can be obtained.
  • Embodiment 8 Next, an imaging system 300 according to Embodiment 8 will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • FIG. The eighth embodiment has the same configuration, manufacturing method and effect as any of the above first to seventh embodiments unless otherwise specified. Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in any of the above-described first to seventh embodiments, and description thereof will not be repeated.
  • An imaging system 300 according to Embodiment 8 includes an ultrasonic imaging device 100 and an external device 200 .
  • the ultrasonic imaging device 100 images the inside of the human body 400, for example, the shape of the inner wall of blood vessels and intestines.
  • the imaging target of the ultrasonic imaging device 100 is not limited to the inside of the human body 400 .
  • the object to be imaged by the ultrasonic imaging device 100 may be, for example, the inside of a pipe.
  • the external device 200 is arranged outside the space in which the ultrasonic imaging device 100 is arranged. In this embodiment, the external device 200 is arranged outside the human body 400 . The external device 200 is configured to be able to receive information transmitted from the ultrasonic imaging element 100 .
  • the external device 200 is, for example, a personal computer or a smart phone.
  • the external device 200 includes a wireless reception section 201 , an image processing section 202 and an image display section 203 .
  • the radio reception unit 201 is configured to be able to receive information transmitted from the ultrasonic imaging device 100 .
  • the image processing unit 202 is configured to image-process the information transmitted from the wireless reception unit 201 .
  • the image display unit 203 is configured to display the image processed by the image processing unit 202 .
  • the wireless reception unit 201 is configured to be able to receive information transmitted from the ultrasonic imaging device 100 . Therefore, the information transmitted from the ultrasonic imaging device 100 can be received by the wireless reception unit 201 . Therefore, the ultrasonic imaging device 100 is installed in a physically shielded space such as the inside of the human body 400 or the inside of a pipe, and the information transmitted from the ultrasonic imaging device 100 by the external device 200 arranged outside the space. It is possible to implement an imaging system 300 that acquires

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

超音波撮像素子および撮像システム
　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。
[規則91に基づく訂正 09.09.2021]　
　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。
[規則91に基づく訂正 09.09.2021]　
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。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ている。ブラッググレーティング導波路は、光導波路に接続されている。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。
　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λＢがλＢ’＝λＢ＋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 (8)

  1. 　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た光導波路と、
    　前記光導波路に接続されたブラッググレーティング導波路とを備え、
    　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いる、超音波撮像素子。
  2. 　電気を供給可能に構成された電気供給部と、
    　超音波を発生可能に構成された超音波発生部と、
    　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　請求項１～７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。
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