本發(fā)明涉及超聲波器件、超聲波模塊及超聲波測定儀。

背景技術(shù)：

目前，通過使用超聲波探測器發(fā)送和接收超聲波來形成超聲波圖像的超聲波診斷裝置(超聲波測定儀)已為人知(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

在專利文獻(xiàn)1所記載的裝置中，超聲波探測器具有發(fā)送用陣列和接收用陣列。這之中，發(fā)送用陣列作為與基波的超聲波對應(yīng)的多個(gè)基波振子按照與該基波對應(yīng)的排列條件沿一個(gè)方向(掃描方向)排列而成的一維陣列而構(gòu)成。另外，接收用陣列作為與相對于基波而言的高次諧波的超聲波對應(yīng)的多個(gè)諧波振子按照與高次諧波的次數(shù)對應(yīng)的規(guī)定的排列條件沿上述一個(gè)方向排列而成的一維陣列而構(gòu)成。這些發(fā)送用陣列和接收用陣列平行靠近配置。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-160856號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

不過，關(guān)于發(fā)送和接收超聲波的上述振子即開口，在一維陣列狀配置的超聲波陣列中，通過增大正交于掃描方向的切片方向上的開口尺寸，能夠提高超聲波的檢測精度。

例如，在使用聲透鏡等使超聲波匯聚的情況下，通過增大發(fā)送超聲波的開口(發(fā)送開口)的切片方向的尺寸，能夠使超聲波匯聚于更小的區(qū)域，能夠提高分辨率。

另外，通過增大接收超聲波的開口(接收開口)的切片方向的尺寸，能夠增大超聲波的接收面積。由此，能夠提高接收開口內(nèi)的超聲波的接收靈敏度。

但是，在上述專利文獻(xiàn)1所記載的裝置中，將接收用陣列配置于在切片方向上靠近發(fā)送用陣列的位置。因此，如果增大發(fā)送開口和接收開口在切片方向上的尺寸，則超聲波陣列在切片方向上的整體尺寸變大，存在超聲波探測器大型化的技術(shù)問題。因而，難以兼顧超聲波探測器的小型化和相對于基波而言的高次諧波的檢測精度的提高。

本發(fā)明的目的之一在于提供能夠兼顧小型化和高次諧波的檢測精度的提高的超聲波器件、超聲波模塊和超聲波測定儀。

用于解決問題的手段

本發(fā)明的一應(yīng)用例的超聲波器件，其特征在于，具備：多個(gè)超聲波發(fā)送部，發(fā)送基波的超聲波；以及多個(gè)超聲波接收部，能夠接收相對于所述基波而言的N次諧波，所述多個(gè)超聲波發(fā)送部和所述多個(gè)超聲波接收部沿第一方向配置，所述多個(gè)超聲波接收部以與所述N次諧波的次數(shù)N對應(yīng)的第一間隔配置，由N個(gè)所述超聲波發(fā)送部構(gòu)成一個(gè)發(fā)送通道，構(gòu)成該發(fā)送通道的N個(gè)所述超聲波發(fā)送部彼此接線，所述發(fā)送通道以第二間隔配置，所述第二間隔是所述第一間隔的N倍。

這里，第一間隔是能夠適當(dāng)接收N次的高次諧波的超聲波接收部的間隔。該第一間隔以例如能夠以期望的精度接收N次的高次諧波的方式設(shè)定為與該高次諧波的波長(頻率)對應(yīng)的最大間隔以下。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中，超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列。并且，超聲波接收部以與高次諧波的次數(shù)對應(yīng)的第一間隔配置。另外，以對應(yīng)于次數(shù)的個(gè)數(shù)為單位對超聲波發(fā)送部進(jìn)行同時(shí)驅(qū)動(dòng)，從而這些超聲波發(fā)送部發(fā)揮一個(gè)發(fā)送通道的作用，該發(fā)送通道以將第一間隔按高次諧波的次數(shù)倍增而得到的第二間隔配置。

在這樣的構(gòu)成中，由于發(fā)送通道的間隔是超聲波接收部(即接收通道)的間隔的次數(shù)倍，因此能夠高精度地檢測相對于基波而言的高次諧波。

然后，通過將這些超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，與將由超聲波發(fā)送部構(gòu)成的發(fā)送列和由超聲波接收部構(gòu)成的接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使超聲波器件小型化。

另外，在上述的發(fā)送列和接收列在切片方向上以平行配置的構(gòu)成和相同的尺寸形成超聲波器件的情況下，能夠增大發(fā)送開口在切片方向上的尺寸，能夠提高分辨率。

另外，在本應(yīng)用例中，超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列。在這樣的構(gòu)成中，與將上述的發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使發(fā)送開口的中心位置和接收開口的中心位置靠近。因此，能夠抑制由于發(fā)送開口的中心位置和接收開口的中心位置在正交于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部的第一方向的方向上分離而導(dǎo)致的分辨率下降。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中，優(yōu)選地，所述超聲波發(fā)送部和所述超聲波接收部沿所述第一方向交替配置。

在本應(yīng)用例中，超聲波發(fā)送部和超聲波接收部交替配置，超聲波發(fā)送部和超聲波接收部分別以規(guī)定的間隔配置。

在這樣的構(gòu)成中，與超聲波發(fā)送部間的間隔在第一方向上變化的情況相比，能夠更適當(dāng)?shù)匕l(fā)送作為從各超聲波發(fā)送部發(fā)送的超聲波的合成波的基波。例如，能夠?qū)⒉嬲挥趥鞑シ较虻幕ǜ煽康厮统觥?/p>

在本應(yīng)用例的超聲波器件中，優(yōu)選地，在與所述超聲波發(fā)送部的所述第一方向交叉的第二方向上的所述超聲波發(fā)送部的尺寸大于所述超聲波接收部在所述第二方向上的尺寸。

在本應(yīng)用例中，在上述第二方向上，超聲波發(fā)送部的尺寸大于超聲波接收部的尺寸。即，在上述第二方向上，超聲波接收部的尺寸小于超聲波接收部的尺寸。

這里，在將超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成兩列的情況下，如果增大上述第二方向上的超聲波發(fā)送部的尺寸，則超聲波發(fā)送部的中心位置和超聲波接收部的中心位置在切片方向上的距離變大。因此，超聲波的發(fā)送方向會(huì)向超聲波接收部一側(cè)傾斜，存在分辨率下降的擔(dān)憂。

與此相對，在本應(yīng)用例中，由于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，因此能夠在不改變超聲波發(fā)送部和超聲波接收部在切片方向上的中心位置的情況下，增大上述第二方向上的超聲波發(fā)送部的尺寸。因而，不存在上述的分辨率下降的擔(dān)憂，進(jìn)而，如上所述，能夠通過增大超聲波發(fā)送部的尺寸來提高分辨率。另外，通過縮小超聲波接收部的尺寸，能夠利用超聲波接收部更適當(dāng)?shù)亟邮諄碜曰ǖ膮R聚區(qū)域的反射波，能夠提高分辨率。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中，優(yōu)選地，所述超聲波接收部與平行于所述第一方向的假想線重疊，所述假想線穿過所述超聲波接收部在交叉于所述第一方向的第二方向上的中心位置。

在本應(yīng)用例中，穿過各超聲波接收部(接收開口)的中心位置的假想線與超聲波發(fā)送部(發(fā)送開口)重疊。即，在第二方向上，接收開口的中心位于發(fā)送開口的兩端部的內(nèi)側(cè)。由此，與在第二方向上，接收開口的中心位于發(fā)送開口的外側(cè)的情況相比，能夠減小發(fā)送開口和接收開口的各中心的偏移量，能夠提高分辨率。

需要說明的是，更優(yōu)選地，在第二方向上，發(fā)送開口的中心和接收開口的中心是對齊的。在這種情況下，能夠使發(fā)送波和反射波的傳播方向大致平行，能夠進(jìn)一步提高分辨率。

在本應(yīng)用例的超聲波器件中，優(yōu)選地，所述超聲波接收部設(shè)置于在沿所述第一方向的投影觀察下與所述超聲波發(fā)送部重疊的位置。

在本應(yīng)用例中，各超聲波接收部(接收開口)設(shè)置于在沿第一方向的投影觀察下與超聲波發(fā)送部(發(fā)送開口)重疊的位置。即，超聲波接收部設(shè)置成在上述投影觀察下包含于超聲波發(fā)送部中。

在這樣的構(gòu)成中，與在上述投影觀察下，超聲波接收部的至少一部分設(shè)置在與超聲波發(fā)送部不重疊的位置的情況相比，能夠提高分辨率。

本發(fā)明的一應(yīng)用例的超聲波模塊，其特征在于，具備：超聲波器件，所述超聲波器件具備發(fā)送基波的超聲波的多個(gè)超聲波發(fā)送部和能夠接收相對于所述基波而言的N次諧波的多個(gè)超聲波接收部；以及電路基板，設(shè)置有所述超聲波器件，所述多個(gè)超聲波發(fā)送部和所述多個(gè)超聲波接收部沿第一方向配置，所述多個(gè)超聲波接收部以與所述N次諧波的次數(shù)N對應(yīng)的第一間隔配置，由N個(gè)所述超聲波發(fā)送部構(gòu)成一個(gè)發(fā)送通道，構(gòu)成該發(fā)送通道的N個(gè)所述超聲波發(fā)送部彼此接線，所述發(fā)送通道以第二間隔配置，所述第二間隔是所述第一間隔的N倍。

在本應(yīng)用例的超聲波模塊中，與上述超聲波器件的應(yīng)用例同樣，配置成一列的超聲波發(fā)送部和超聲波接收部中的超聲波接收部以與N次的高次諧波的次數(shù)對應(yīng)的第一間隔配置，包括多個(gè)超聲波發(fā)送部的發(fā)送通道以將第一間隔按高次諧波的次數(shù)倍增而得到的第二間隔配置。

在這樣的構(gòu)成中，由于發(fā)送通道的間隔是接收通道的間隔的次數(shù)倍，因此能夠高精度地檢測高次諧波。

并且，由于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，因此與將發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使超聲波器件、進(jìn)而使超聲波模塊小型化。

另外，在上述的發(fā)送列和接收列在切片方向上以平行配置的構(gòu)成和相同的尺寸形成超聲波器件的情況下，能夠增大發(fā)送開口在切片方向上的尺寸，能夠提高分辨率。

另外，由于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，因此與上述的發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使發(fā)送開口的中心位置和接收開口的中心位置靠近，能夠抑制分辨率下降。

本發(fā)明的一應(yīng)用例的超聲波模塊，其特征在于，具備：超聲波器件，所述超聲波器件具備發(fā)送基波的超聲波的多個(gè)超聲波發(fā)送部和能夠接收相對于所述基波而言的N次諧波的多個(gè)超聲波接收部；以及電路基板，設(shè)置有所述超聲波器件且具備選擇部，所述選擇部在多個(gè)所述超聲波發(fā)送部中選擇被輸入相同的驅(qū)動(dòng)信號的所述超聲波發(fā)送部，所述多個(gè)超聲波發(fā)送部和所述多個(gè)超聲波接收部沿第一方向配置，所述多個(gè)超聲波接收部以與所述N次諧波的次數(shù)N對應(yīng)的第一間隔配置，所述選擇部以使構(gòu)成為有N個(gè)所述超聲波發(fā)送部被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的發(fā)送通道以所述第一間隔的N倍的第二間隔配置的方式選擇所述超聲波發(fā)送部。

在本應(yīng)用例的超聲波模塊中，與上述超聲波器件的應(yīng)用例同樣，配置成一列的超聲波發(fā)送部和超聲波接收部中的超聲波接收部與高次諧波的次數(shù)對應(yīng)的第一間隔配置。并且，選擇部以使包括多個(gè)超聲波發(fā)送部的發(fā)送通道間的間隔成為將第一間隔按高次諧波的次數(shù)倍增而得到的第二間隔的方式選擇要同時(shí)驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)送部。

在這樣的構(gòu)成中，與上述超聲波器件同樣，由于發(fā)送通道的間隔是接收通道的間隔的次數(shù)倍，因此能夠高精度地檢測高次諧波。

并且，由于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，因此與將發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使超聲波器件、進(jìn)而使超聲波模塊小型化。

另外，在上述的發(fā)送列和接收列在切片方向上以平行配置的構(gòu)成和相同的尺寸形成超聲波器件的情況下，能夠增大發(fā)送開口在切片方向上的尺寸，能夠提高分辨率。

另外，由于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，因此與上述的發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使發(fā)送開口的中心位置和接收開口的中心位置靠近，能夠抑制分辨率下降。

進(jìn)而，在本應(yīng)用例中，構(gòu)成為能夠通過設(shè)置于電路基板一側(cè)的選擇部選擇同時(shí)驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)送部。由此，例如，也能夠單獨(dú)驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送部以將基波作為接收對象，能夠提高超聲波測定儀的便利性。

本發(fā)明的一應(yīng)用例的超聲波測定儀，其特征在于，具備：超聲波器件，所述超聲波器件具備發(fā)送基波的超聲波的多個(gè)超聲波發(fā)送部和能夠接收相對于所述基波而言的N次諧波的多個(gè)超聲波接收部；以及控制部，控制所述超聲波器件，所述多個(gè)超聲波發(fā)送部和所述多個(gè)超聲波接收部沿第一方向配置，所述多個(gè)超聲波接收部以與所述N次諧波的次數(shù)N對應(yīng)的第一間隔配置，由N個(gè)所述超聲波發(fā)送部構(gòu)成一個(gè)發(fā)送通道，構(gòu)成該發(fā)送通道的N個(gè)所述超聲波發(fā)送部彼此接線，所述發(fā)送通道以第二間隔配置，所述第二間隔是所述第一間隔的N倍。

在本應(yīng)用例的超聲波測定儀中，與上述超聲波器件和超聲波模塊的應(yīng)用例同樣，配置成一列的超聲波發(fā)送部和超聲波接收部中的超聲波接收部以與高次諧波的次數(shù)對應(yīng)的第一間隔配置，包括多個(gè)超聲波發(fā)送部的發(fā)送通道以將第一間隔按高次諧波的次數(shù)倍增而得到的第二間隔配置。

在這樣的構(gòu)成中，由于發(fā)送通道的間隔是接收通道的間隔的次數(shù)倍，因此能夠高精度地檢測高次諧波。

并且，由于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，因此與將發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使超聲波器件、進(jìn)而使超聲波測定儀小型化。

另外，在上述的發(fā)送列和接收列在切片方向上以平行配置的構(gòu)成和相同的尺寸形成超聲波器件的情況下，能夠增大發(fā)送開口在切片方向上的尺寸，能夠提高分辨率。

另外，由于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，因此與上述的發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使發(fā)送開口的中心位置和接收開口的中心位置靠近，能夠抑制分辨率下降。

本發(fā)明的一應(yīng)用例的超聲波測定儀，其特征在于，具備：超聲波器件，所述超聲波器件具備發(fā)送基波的超聲波的多個(gè)超聲波發(fā)送部和能夠接收相對于所述基波而言的N次諧波的多個(gè)超聲波接收部；選擇部，選擇被輸入相同的驅(qū)動(dòng)信號的所述超聲波發(fā)送部；以及控制部，控制所述超聲波器件和所述選擇部，所述多個(gè)超聲波發(fā)送部和所述多個(gè)超聲波接收部沿第一方向配置，所述多個(gè)超聲波接收部以與所述N次諧波的次數(shù)N對應(yīng)的第一間隔配置，所述選擇部基于所述控制部的控制選擇所述超聲波發(fā)送部，以使構(gòu)成為有N個(gè)所述超聲波發(fā)送部被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的發(fā)送通道以所述第一間隔的N倍的第二間隔配置。

在本應(yīng)用例的超聲波測定儀中，與上述超聲波器件和超聲波模塊的應(yīng)用例同樣，配置成一列的超聲波發(fā)送部和超聲波接收部中的超聲波接收部以與高次諧波的次數(shù)對應(yīng)的第一間隔配置。并且，選擇部以使包括多個(gè)超聲波發(fā)送部的發(fā)送通道間的間隔成為將第一間隔按高次諧波的次數(shù)倍增而得到的第二間隔的方式選擇要同時(shí)驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)送部。

在這樣的構(gòu)成中，由于發(fā)送通道的間隔是接收通道的間隔的次數(shù)倍，因此能夠高精度地檢測高次諧波。

并且，由于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，因此與將發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使超聲波器件、進(jìn)而使超聲波測定儀小型化。

另外，在上述的發(fā)送列和接收列在切片方向上以平行配置的構(gòu)成和相同的尺寸形成超聲波器件的情況下，能夠增大發(fā)送開口在切片方向上的尺寸，能夠提高分辨率。

另外，由于超聲波發(fā)送部和超聲波接收部配置成一列，因此與上述的發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使發(fā)送開口的中心位置和接收開口的中心位置靠近，能夠抑制分辨率下降。

進(jìn)而，在本應(yīng)用例中，構(gòu)成為能夠通過設(shè)置于電路基板一側(cè)的選擇部選擇同時(shí)驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)送部。由此，例如，也能夠單獨(dú)驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送部以將基波作為接收對象，能夠提高超聲波測定儀的便利性。

在本應(yīng)用例的超聲波測定儀中，優(yōu)選地，所述多個(gè)超聲波接收部能夠接收多個(gè)次數(shù)的高次諧波，并以對應(yīng)于最高次數(shù)的所述第一間隔配置，所述選擇部以使所述第二間隔成為接收對象的高次諧波的次數(shù)和所述第一間隔的乘積的方式選擇所述超聲波發(fā)送部。

在本應(yīng)用例中，將多個(gè)次數(shù)的高次諧波作為接收對象，作為超聲波接收部的配置間隔的第一間隔是對應(yīng)于最高次數(shù)的間隔。并且，選擇部根據(jù)接收對象的高次諧波的次數(shù)選擇超聲波發(fā)送部，并將它們同時(shí)驅(qū)動(dòng)。

在這樣的構(gòu)成中，由于超聲波接收部以對應(yīng)于多個(gè)次數(shù)中的最高次數(shù)的間隔配置，因此在將多個(gè)次數(shù)作為檢測對象時(shí)，能夠更可靠地檢測低于最高次數(shù)的高次諧波、強(qiáng)度小于基波的最高次數(shù)的高次諧波。

另外，選擇部根據(jù)接收對象的次數(shù)選擇成為同時(shí)驅(qū)動(dòng)的對象的超聲波發(fā)送部，從而能夠根據(jù)該接收對象的次數(shù)設(shè)定發(fā)送通道的間隔。因此，即使在檢測多個(gè)次數(shù)的高次諧波的情況下，也能夠提高各次數(shù)的高次諧波的檢測精度。

在本應(yīng)用例的超聲波測定儀中，優(yōu)選地，所述超聲波接收部具備各自對應(yīng)接收對象的次數(shù)的接收元件。

這里，高次諧波根據(jù)次數(shù)而具有基波的頻率的次數(shù)倍的頻率。在本應(yīng)用例中，對應(yīng)于接收對象的次數(shù)的接收元件是指，例如對具有與次數(shù)對應(yīng)的頻率的諧波具有與測定精度對應(yīng)的期望的靈敏度的接收元件。

在本應(yīng)用例中，超聲波接收部具備各自對應(yīng)多個(gè)次數(shù)的接收元件。由此，即使在將多個(gè)次數(shù)的高次諧波作為接收對象的情況下，也能夠提高各次數(shù)的諧波的檢測精度。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的超聲波測定儀的簡要構(gòu)成的立體圖。

圖2是示出第一實(shí)施方式的超聲波測定儀的簡要構(gòu)成的框圖。

圖3是示出第一實(shí)施方式的超聲波探測器的簡要構(gòu)成的截面圖。

圖4是示出第一實(shí)施方式的超聲波器件的簡要構(gòu)成的俯視圖。

圖5是示意性示出第一實(shí)施方式的超聲波元件的構(gòu)成的圖。

圖6是示意性示出第一實(shí)施方式的超聲波器件的圖。

圖7是示意性示出第一實(shí)施方式的超聲波器件的圖。

圖8是示出第一實(shí)施方式的一變形例的超聲波器件的簡要構(gòu)成的俯視圖。

圖9是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式的超聲波測定儀的簡要構(gòu)成的框圖。

圖10是示出第二實(shí)施方式的超聲波器件的簡要構(gòu)成的俯視圖。

圖11是示出第二實(shí)施方式的超聲波測定處理的流程圖。

圖12是示出本發(fā)明的一變形例的超聲波器件的簡要構(gòu)成的俯視圖。

圖13是示出本發(fā)明的一變形例的超聲波器件的簡要構(gòu)成的俯視圖。

具體實(shí)施方式

第一實(shí)施方式

下面，基于附圖對本發(fā)明的第一實(shí)施方式的作為電子設(shè)備的超聲波測定儀進(jìn)行說明。

超聲波測定儀的構(gòu)成

圖1是示出本實(shí)施方式的超聲波測定儀1的簡要構(gòu)成的立體圖。圖2是示出超聲波測定儀1的簡要構(gòu)成的框圖。

如圖1所示，本實(shí)施方式的超聲波測定儀1具備超聲波探測器2和經(jīng)由電纜3電連接于超聲波探測器2的控制裝置10。

該超聲波測定儀1使超聲波探測器2抵接于生物體(例如人體)的表面，將超聲波從超聲波探測器2送出至生物體內(nèi)。另外，利用超聲波探測器2接收由生物體內(nèi)的器官反射的超聲波中的相對于上述基波而言的高次諧波，并基于其接收信號，例如獲取生物體內(nèi)的內(nèi)部斷層圖像，或者測定生物體內(nèi)的器官的狀態(tài)(例如血流等)。

超聲波探測器的構(gòu)成

圖3是示出沿圖1中的III-III線截取的超聲波探測器2的簡要構(gòu)成的截面圖。

超聲波探測器2具備殼體21和超聲波傳感器22。

殼體的構(gòu)成

如圖1所示，殼體21形成為在俯視觀察下為矩形形狀的箱狀，其支撐超聲波傳感器22。在殼體21的正交于厚度方向的一面(傳感器面21A)上設(shè)置有傳感器窗21B，露出超聲波傳感器22的局部(下文所述的聲透鏡7)。另外，在殼體21的局部(在圖1所示的例中為側(cè)面)設(shè)置有電纜3的通過孔21C，由此插入殼體21的內(nèi)部。雖省略圖示，該電纜3在殼體21的內(nèi)部連接于超聲波傳感器22(下文所述的電路基板6)。另外，通過向電纜3和通過孔21C之間的間隙填充例如樹脂材料等，來確保防水性。

需要說明的是，在本實(shí)施方式中，示出了使用電纜3連接超聲波探測器2和控制裝置10的構(gòu)成例，但并不限定于此，例如可以通過無線通信連接超聲波探測器2和控制裝置10，也可以在超聲波探測器2內(nèi)設(shè)置控制裝置10的各種構(gòu)成。

超聲波傳感器的構(gòu)成

超聲波傳感器22相當(dāng)于本發(fā)明的超聲波模塊，如圖3所示，其具備超聲波器件4、柔性基板5、電路基板6及聲透鏡7。在電路基板6上設(shè)置有用于控制超聲波器件4的驅(qū)動(dòng)電路等，超聲波器件4經(jīng)由柔性基板5電連接于電路基板6，這將在下文說明。在該超聲波器件4的超聲波收發(fā)側(cè)的面上配置有聲透鏡7。該超聲波傳感器22以露出聲透鏡7的方式收納于殼體21內(nèi)，將超聲波從露出部分送出至對象，并接收來自對象的反射波。

聲透鏡的構(gòu)成

聲透鏡7使從超聲波器件4發(fā)送的超聲波高效傳播至作為測定對象的生物體，另外，使在生物體內(nèi)反射的超聲波高效傳播至超聲波器件4。該聲透鏡7沿超聲波器件4發(fā)送和接收超聲波的面配置。需要說明的是，雖省略圖示，在超聲波器件4和聲透鏡7之間設(shè)置有聲匹配層。該聲透鏡7和聲匹配層設(shè)定為居于元件基板41的超聲波元件40(發(fā)送元件421和接收元件431)的聲阻抗和生物體的聲阻抗中間的聲阻抗。

超聲波器件的構(gòu)成

圖4是示出從聲透鏡7一側(cè)觀察超聲波器件4時(shí)其簡要構(gòu)成的俯視圖。

在以下的說明中，將如下文所述的那樣具有一元陣列結(jié)構(gòu)的超聲波器件4的掃描方向(第一方向)作為X方向，正交于掃描方向的切片方向(第二方向)作為Y方向。

超聲波器件4具備超聲波發(fā)送部42、超聲波接收部43、信號電極線SL、公共電極線CL、第一信號端子SA、第二信號端子SB、第一公共端子CA及第二公共端子CB，這些都設(shè)置于元件基板41。

這些中的超聲波發(fā)送部42具有作為發(fā)送用的超聲波元件的多個(gè)發(fā)送元件421，該多個(gè)發(fā)送元件421構(gòu)成為沿Y方向配置。另外，超聲波接收部43具有作為接收用的超聲波元件的多個(gè)接收元件431，該多個(gè)接收元件431構(gòu)成為沿Y方向配置。

需要說明的是，在本實(shí)施方式的超聲波器件4中，多個(gè)超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43在X方向上交替配置，在X方向上相鄰的1組超聲波發(fā)送部42發(fā)揮一個(gè)發(fā)送通道的作用，各超聲波接收部43發(fā)揮一個(gè)接收通道的作用。并且，通過各接收通道接收從各發(fā)送通道發(fā)送的對應(yīng)于基波的二次諧波。

元件基板的構(gòu)成

圖5示出元件基板41和超聲波元件40的一例構(gòu)成。圖5的(A)是發(fā)送元件421的俯視圖，圖5的(B)是示出沿圖5的(A)中的A-A線的截面的截面圖，圖5的(C)是示出沿圖5的(A)中的B-B線的截面的截面圖。

如圖5所示，元件基板41具備基板主體部411、層疊于基板主體部411的振動(dòng)膜412及層疊于振動(dòng)膜412的壓電元件413。這里，由振動(dòng)膜412和壓電元件413構(gòu)成超聲波元件40(發(fā)送元件421和接收元件431)。

基板主體部411是例如Si等的半導(dǎo)體基板。在該基板主體部411的陣列區(qū)域內(nèi)設(shè)置有對應(yīng)于每個(gè)超聲波元件的開口部411A。另外，各開口部411A由設(shè)置于基板主體部411的背面41A一側(cè)的振動(dòng)膜412堵塞。

振動(dòng)膜412由例如SiO₂、SiO₂和ZrO₂的層疊體等構(gòu)成，設(shè)置為覆蓋基板主體部411的整個(gè)背面41A一側(cè)。該振動(dòng)膜412的厚度尺寸是相對于基板主體部411而言足夠小的厚度尺寸。在用Si構(gòu)成基板主體部411、用SiO₂構(gòu)成振動(dòng)膜412的情況下，例如通過對基板主體部411的背面41A一側(cè)進(jìn)行氧化處理，能夠容易地形成期望的厚度尺寸的振動(dòng)膜412。另外，在這種情況下，通過將SiO₂的振動(dòng)膜412作為蝕刻終止層而對基板主體部411進(jìn)行蝕刻處理，能夠容易地形成所述開口部411A。

超聲波發(fā)送部的構(gòu)成

如上所述，超聲波發(fā)送部42具備多個(gè)發(fā)送元件421。如圖5所示，該發(fā)送元件421構(gòu)成為包括振動(dòng)膜412和壓電元件413。

壓電元件413是下部電極414、壓電膜415及上部電極416的層疊體，如圖5所示，其設(shè)置在堵塞各開口部411A的振動(dòng)膜412上。

在這樣的發(fā)送元件421中，通過對下部電極414和上部電極416之間施加規(guī)定頻率的矩形波電壓，能夠使開口部411A的開口區(qū)域內(nèi)的振動(dòng)膜412振動(dòng)而送出超聲波。這里，發(fā)送元件421的振動(dòng)膜412(開口部411A的開口尺寸)具有與對應(yīng)于上述接收對象的二次諧波的基波對應(yīng)的尺寸。由此，能夠通過發(fā)送元件421將基波以期望的效率送出。

下部電極414具有下部電極主體414A和下部電極線414B，下部電極414形成為沿Y方向的直線狀，并跨多個(gè)發(fā)送元件421設(shè)置。因此，在沿Y方向排列的發(fā)送元件421中，下部電極414成為同電位。該下部電極414通過信號電極線SL連接于配置在元件基板41的+Y側(cè)的外周部的相應(yīng)的第一信號端子SA和配置在元件基板41的-Y側(cè)的外周部的相應(yīng)的第二信號端子SB。驅(qū)動(dòng)電壓經(jīng)由各信號端子SA、SB(參照圖4)施加于下部電極414。

在本實(shí)施方式中，將X方向上的超聲波發(fā)送部42中的兩個(gè)作為一組，來構(gòu)成一個(gè)發(fā)送通道。即，如圖4所示，相鄰的兩個(gè)超聲波發(fā)送部42連接于相同的信號端子SA、SB。

壓電膜415由PZT(鋯鈦酸鉛)等的薄膜形成，構(gòu)成為至少覆蓋下部電極414。

上部電極416具有上部電極主體416A(參照圖5)和上部電極線416B(參照圖5)。上部電極416通過公共電極線CL連接于第一公共端子CA和第二公共端子CB(參照圖4)，并被施加公共電壓。

超聲波接收部的構(gòu)成

如上所述，超聲波接收部43具備沿Y方向配置的多個(gè)接收元件431。多個(gè)超聲波接收部43沿X方向配置。該超聲波接收部43除具備作為超聲波元件40的接收元件431以及Y方向(切片方向)上的尺寸小于超聲波發(fā)送部42之外，其余基本大致相同地構(gòu)成。

即，接收元件431與上述發(fā)送元件421基本相同地構(gòu)成，構(gòu)成為包括振動(dòng)膜412和壓電元件413。為了高效地接收從發(fā)送元件421送出的對應(yīng)于基波的二次諧波(在基波的中心頻率為f0的情況下，其是中心頻率為2f0的高次諧波)，接收元件431的振動(dòng)膜412的尺寸設(shè)定為對應(yīng)于二次諧波的尺寸。

多個(gè)超聲波接收部43通過信號電極線SL連接于彼此不同的信號端子SA、SB。另外，多個(gè)超聲波接收部43通過公共電極線CL連接于公共端子CA、CB(參照圖4)。即，在X方向上等間隔配置的多個(gè)超聲波接收部43各自發(fā)揮一個(gè)接收通道的作用。

超聲波發(fā)送部和超聲波接收部的配置

圖6是示意性示出具備超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43的超聲波器件4的簡要構(gòu)成的圖。需要說明的是，在圖6中，僅圖示了信號電極線SL和公共電極線CL中在超聲波發(fā)送部42內(nèi)的信號電極線SL。

如圖6所示，多個(gè)超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43交替配置。

超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43分別以規(guī)定的間隔配置。

超聲波接收部43分別發(fā)揮一個(gè)接收通道R的作用。該超聲波接收部43，即接收通道R以間隔L(接收節(jié)距)配置。這里，接收節(jié)距L根據(jù)相對于基波而言的二次諧波設(shè)定。需要說明的是，接收節(jié)距L設(shè)定為能夠以期望的精度獲取從超聲波發(fā)送部42發(fā)送的相對于基波而言的二次諧波的最大間距Lmax以下的尺寸。

這里，如上所述，多個(gè)超聲波發(fā)送部42中的在X方向上相鄰的兩個(gè)超聲波發(fā)送部42通過信號電極線SL接線，構(gòu)成一個(gè)發(fā)送通道T。該發(fā)送通道T以規(guī)定的間隔2L配置。即，多個(gè)發(fā)送通道T沿X方向以間隔2L(發(fā)送節(jié)距2L)配置。像這樣，在本實(shí)施方式中，將發(fā)送節(jié)距設(shè)定為接收節(jié)距的2倍。由此，與發(fā)送節(jié)距和接收節(jié)距相同的情況相比，能夠高精度地接收相對于基波而言的二次諧波。

圖7是示意性示出基波從超聲波器件4的發(fā)送通道T發(fā)送的狀態(tài)的圖。

在依次推遲來自各發(fā)送通道T的基波(波長λ)的發(fā)送定時(shí)而將規(guī)定的掃描角度θ的范圍作為掃描對象的情況下，發(fā)送節(jié)距2L設(shè)定為滿足由下述式(1)所表示的光柵波瓣(grating lobe)條件。通過這樣設(shè)定發(fā)送節(jié)距2L，只要掃描角度在θ的范圍內(nèi)，便能抑制光柵波瓣的發(fā)生。

需要說明的是，假設(shè)超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43等間隔配置，且超聲波發(fā)送部42即發(fā)送開口在X方向上的尺寸為d，則在本實(shí)施方式中，超聲波接收部43即接收開口在X方向上的尺寸也為d，L和d之間存在下述式(2)的關(guān)系，d設(shè)定成滿足下述式(3)。

[數(shù)學(xué)式1]

2L<λ/(1+sinθ)……(1)

2L＝4d……(2)

d<λ/4(1+sinθ)……(3)

返回圖6，在超聲波器件4中，超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43設(shè)置成發(fā)送開口的中心位置P1和接收開口的中心位置P2位于平行于X軸的假想線O1上。在這樣的構(gòu)成中，能夠接收在沿正交于超聲波陣列的面發(fā)送、反射后沿該面?zhèn)鞑サ某暡āＲ虼?，與發(fā)送開口和接收開口各自的中心偏離Y方向設(shè)定、接收以與所發(fā)送的超聲波不同的角度傳播的反射波的構(gòu)成相比，能夠提高分辨率。

另外，由于在沿掃描方向(X方向)的投影觀察下，各中心位置P1、P2的位置是對齊的，因此能夠縮小超聲波接收部43在Y方向上的尺寸(接收切片開口的尺寸)，能夠提高分辨率。

需要說明的是，在本實(shí)施方式中，超聲波發(fā)送部42在Y方向上的尺寸(發(fā)送切片開口的尺寸)小于超聲波接收部43的尺寸(接收切片開口的尺寸)。另外，超聲波發(fā)送部42設(shè)置于在沿X方向的投影觀察下與超聲波接收部43的內(nèi)部重疊的位置。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)分辨率的提高。

電路基板的構(gòu)成

圖2所示的電路基板6具備驅(qū)動(dòng)信號端子(省略圖示)和公共端子(省略圖示)，并通過柔性基板5連接有超聲波器件4。另外，電路基板6經(jīng)由電纜3連接于控制裝置10。

該電路基板6設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)超聲波器件4的驅(qū)動(dòng)電路等。具體而言，如圖2所示，電路基板6具備選擇電路61、發(fā)送電路62及接收電路63。

選擇電路61相當(dāng)于本發(fā)明的選擇部，其基于控制裝置10的控制，選擇連接于發(fā)送電路62的發(fā)送通道T(超聲波發(fā)送部42)。

在控制裝置10的控制下切換為發(fā)送連接時(shí)，發(fā)送電路62經(jīng)由選擇電路61輸出用于使超聲波器件4發(fā)送超聲波的發(fā)送信號。需要說明的是，包含在由選擇電路61選擇的超聲波發(fā)送部42內(nèi)的發(fā)送元件421根據(jù)該發(fā)送信號的輸出而被驅(qū)動(dòng)，并發(fā)送超聲波。

接收電路63將從超聲波傳感器22輸入的接收信號輸出至控制裝置10。接收電路63構(gòu)成為包括例如低噪聲放大電路、電壓控制衰減器、可編程增益放大器、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、調(diào)相加法電路等，在對接收信號實(shí)施了轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號、消除噪聲成分、放大至期望信號電平、對應(yīng)各接收通道的調(diào)相加法處理等各種信號處理后，將處理后的接收信號輸出至控制裝置10。

控制裝置的構(gòu)成

如圖2所示，控制裝置10構(gòu)成為具備例如操作部11、顯示部12、存儲部13及控制部14。該控制裝置10可以使用例如平板終端、智能手機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等終端裝置，也可以是用于操作超聲波探測器2的專用終端裝置。

操作部11是用于用戶操作超聲波測定儀1的UI(用戶界面：user interface)，可以由例如設(shè)置于顯示部12上的觸摸面板、操作按鈕、鍵盤、鼠標(biāo)等構(gòu)成。

顯示部12由例如液晶顯示器等構(gòu)成，用于顯示圖像。

存儲部13存儲用于控制超聲波測定儀1的各種程序、各種數(shù)據(jù)。

控制部14由例如CPU(中央處理器：Central Processing Unit)等運(yùn)算電路、執(zhí)行下文所述的各處理的處理電路、存儲器等存儲電路構(gòu)成。并且，控制部14通過讀取并執(zhí)行存儲于存儲部13的各種程序，發(fā)揮收發(fā)控制部141、諧波處理部142、信號處理部143的作用。

收發(fā)控制部141對選擇電路61進(jìn)行使其選擇驅(qū)動(dòng)對象的發(fā)送通道T的控制。另外，收發(fā)控制部141對發(fā)送電路62進(jìn)行發(fā)送信號的生成和輸出處理的控制。另外，收發(fā)控制部141對接收電路63進(jìn)行接收信號的頻率設(shè)定、增益設(shè)定等的控制。

諧波處理部142基于每個(gè)通道的接收信號，按每個(gè)通道提取諧波(harmonic)分量(也稱為諧波分量)。

信號處理部143對經(jīng)諧波處理的接收信號實(shí)施用于獲取良好的斷層圖像的各種處理。作為各種處理，可以例示為了容易地同時(shí)確認(rèn)接收信號的信號強(qiáng)度的最大部分和最小部分而轉(zhuǎn)換表現(xiàn)形式的對數(shù)轉(zhuǎn)換處理等的非線性壓縮處理、根據(jù)反射波的傳播時(shí)間(即深度)校正放大率(亮度)的STC(靈敏度時(shí)間控制：Sensitive Time Control)處理等。另外，信號處理部143生成B模式圖像、M模式圖像等各種超聲波圖像，并將其顯示于顯示部12。

第一實(shí)施方式的作用効果

在本實(shí)施方式中，超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43在X方向上配置成一列。這些中的超聲波接收部43以與二次諧波的次數(shù)對應(yīng)的間隔L配置。另外，超聲波發(fā)送部42構(gòu)成為以與高次諧波的次數(shù)對應(yīng)的個(gè)數(shù)為單位，在本實(shí)施方式中，以兩個(gè)為單位進(jìn)行同時(shí)驅(qū)動(dòng)。由此，被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)送部42發(fā)揮一個(gè)發(fā)送通道T的作用，該發(fā)送通道T以將上述間隔L按高次諧波的次數(shù)倍增而得到的間隔，即間隔2L進(jìn)行配置。

在這樣的構(gòu)成中，由于發(fā)送通道T的間隔是超聲波接收部43(即接收通道R)的間隔的次數(shù)倍，因此能夠高精度地檢測相對于基波而言的高次諧波。

另外，通過將超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43沿X方向配置成一列，與將由超聲波發(fā)送部42構(gòu)成的發(fā)送列和由超聲波接收部43構(gòu)成的接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使超聲波器件4小型化。

另外，在上述的發(fā)送列和接收列在Y方向(切片方向)上以平行配置的構(gòu)成和相同的尺寸形成超聲波器件4的情況下，能夠增大發(fā)送開口在切片方向上的尺寸，能夠提高分辨率。

另外，由于超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43沿X方向配置成一列，因此與將上述的發(fā)送列和接收列平行配置的構(gòu)成相比，能夠使發(fā)送開口的中心位置P1和接收開口的中心位置P2靠近。因此，能夠抑制由于發(fā)送開口的中心位置P1和接收開口的中心位置P2在Y方向上分離而導(dǎo)致的分辨率下降。

另外，各超聲波接收部43(接收開口)設(shè)置于在沿X方向的投影觀察下與超聲波發(fā)送部42(發(fā)送開口)重疊的位置。即，超聲波接收部43設(shè)置成在上述投影觀察下包含于超聲波發(fā)送部42中。在這樣的構(gòu)成中，與在上述投影觀察下，超聲波接收部43的至少一部分設(shè)置在與超聲波發(fā)送部42不重疊的位置的情況相比，能夠提高分辨率。

在本實(shí)施方式中，超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43交替配置，這些超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43分別以規(guī)定的間隔配置。

在這樣的構(gòu)成中，與超聲波發(fā)送部42間的間隔在排列方向上變化的情況相比，能夠更適當(dāng)?shù)匕l(fā)送作為從各超聲波發(fā)送部42發(fā)送的超聲波的合成波的基波。例如，能夠更可靠地形成波面正交于傳播方向的基波。

另外，在本實(shí)施方式中，在Y方向上，超聲波發(fā)送部42的尺寸大于超聲波接收部43的尺寸。即，超聲波接收部43的尺寸小于超聲波發(fā)送部42的尺寸。

這里，如果增大切片方向(Y方向)上的超聲波發(fā)送部42的尺寸，則能夠使超聲波更適當(dāng)?shù)貐R聚。但是，在將超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43配置成兩列的情況下，如果增大超聲波發(fā)送部42的尺寸，則超聲波發(fā)送部42的中心位置P1和超聲波接收部43的中心位置P2在切片方向上的距離變大。因此，發(fā)送波會(huì)斜向超聲波接收部43一側(cè)發(fā)送，存在分辨率下降的擔(dān)憂。

與此相對，在本實(shí)施方式中，由于超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43在X方向上配置成一列，因此能夠在不改變超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43在切片方向(Y方向)上的中心位置的情況下，增大切片方向上的超聲波發(fā)送部42的尺寸。因而，不存在上述的分辨率下降的擔(dān)憂，進(jìn)而，如上所述，能夠通過增大超聲波發(fā)送部42的尺寸來提高分辨率。另外，通過縮小超聲波接收部43的尺寸，能夠利用超聲波接收部43更適當(dāng)?shù)亟邮諄碜曰ǖ膮R聚區(qū)域的反射波，能夠提高分辨率。

在本實(shí)施方式中，超聲波發(fā)送部42的中心位置P1和超聲波接收部43的中心位置P2位于同一條假想線O1上。由此，與將超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43配置成兩列的情況相比，能夠減小發(fā)送開口和接收開口的各中心的偏移量，能夠提高分辨率。

另外，通過使Y方向上的發(fā)送開口和接收開口的各中心的位置對齊，能夠使發(fā)送波和反射波的傳播方向大致平行，能夠進(jìn)一步提高分辨率。

另外，在本實(shí)施方式的超聲波器件4中，構(gòu)成一個(gè)發(fā)送通道T的兩個(gè)超聲波發(fā)送部42連接于相同的端子。由此，通過向該端子輸入驅(qū)動(dòng)信號，能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)上述兩個(gè)超聲波發(fā)送部42。因此，與分別向上述兩個(gè)超聲波發(fā)送部42單獨(dú)輸入驅(qū)動(dòng)信號來進(jìn)行同時(shí)驅(qū)動(dòng)的情況相比，能夠省略使兩個(gè)超聲波發(fā)送部42的驅(qū)動(dòng)定時(shí)同步等的處理，能夠?qū)崿F(xiàn)控制處理的簡化。

在本實(shí)施方式中，超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43在X方向上配置成一列，并連接于在+Y側(cè)和-Y側(cè)這兩側(cè)設(shè)置的端子。在這樣的構(gòu)成中，與超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43僅連接于在+Y側(cè)和-Y側(cè)中的單側(cè)上設(shè)置的端子的構(gòu)成相比，能夠以期望的特性更適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43。即，雖然超聲波發(fā)送部42由于內(nèi)部電阻，根據(jù)與端子的距離而存在電壓下降，無法以期望的特性驅(qū)動(dòng)壓電元件的擔(dān)憂，但在本實(shí)施方式中，由于從設(shè)置于Y方向的兩側(cè)的端子施加電壓，因此能夠抑制上述不良情況的發(fā)生。

需要說明的是，在超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43沿Y方向并列配置的情況下，難以采用上述構(gòu)成。與此相對，在本實(shí)施方式中，由于超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43配置成一列，因此容易將信號線從超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43引出至+Y側(cè)和-Y側(cè)這兩側(cè)。

第一實(shí)施方式的變形例

圖8是示意性示出第一實(shí)施方式的一變形例的超聲波器件的圖。

在上述第一實(shí)施方式中，例示了超聲波器件4將相對于基波而言的二次諧波作為接收對象，并使在X方向上相鄰的兩個(gè)超聲波發(fā)送部42發(fā)揮一個(gè)發(fā)送通道T的作用的構(gòu)成，但本發(fā)明并不限定于此。

在圖8所示的超聲波器件4A中，以相對于基波而言的三次諧波作為接收對象，使在X方向上相鄰的三個(gè)超聲波發(fā)送部42發(fā)揮一個(gè)發(fā)送通道T的作用。即，將三個(gè)超聲波發(fā)送部42連接于公共的信號端子SA、SB(參照圖4)。在超聲波器件4A中，發(fā)送節(jié)距是接收節(jié)距的三倍，能夠高精度地接收相對于基波而言的三次諧波。

需要說明的是，在本變形例中，接收節(jié)距和接收元件431的振動(dòng)膜的尺寸根據(jù)三次諧波的波長設(shè)定。

這樣，能夠?qū)⑷我陨系闹C波作為接收對象。需要說明的是，在將n次諧波作為接收對象的情況下，將相鄰的n個(gè)超聲波發(fā)送部42作為一組來構(gòu)成一個(gè)發(fā)送通道。

另外，如果將X方向上的發(fā)送開口和接收開口的尺寸設(shè)為d，掃描角度設(shè)為θ，基波的波長設(shè)為λ，則發(fā)送節(jié)距Ln與各開口的尺寸d之間存在下述式(4)的關(guān)系，上述尺寸d設(shè)定成滿足光柵波瓣條件、滿足下述式(5)。

[數(shù)學(xué)式2]

Ln＝2nd……(4)

d<λ/2n(1+sinθ)……(5)

第二實(shí)施方式

下面，說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。

在第一實(shí)施方式中，超聲波測定儀將規(guī)定次數(shù)的諧波作為接收對象，由于使多個(gè)超聲波發(fā)送部發(fā)揮一個(gè)發(fā)送通道的作用，因此將多個(gè)超聲波發(fā)送部連接于公共的端子。

與此相對，第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的區(qū)別點(diǎn)在于：超聲波測定儀將多次諧波作為接收對象，并構(gòu)成為能夠根據(jù)接收對象的諧波的次數(shù)變更發(fā)送節(jié)距。

需要說明的是，在本實(shí)施方式中，作為接收對象，對以二次諧波和三次諧波為接收對象的例子進(jìn)行了說明，但既可以將四次以上的諧波作為接收對象，也可以將三種以上的次數(shù)的諧波作為接收對象。

另外，進(jìn)行下面的說明時(shí)，對與第一實(shí)施方式同樣的構(gòu)成標(biāo)注相同的符號，并省略或簡化其說明。

圖9是示出第二實(shí)施方式的超聲波測定儀1A的簡要構(gòu)成的框圖。另外，圖10是示意性示出具備超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部44的超聲波器件4B的簡要構(gòu)成的圖。

超聲波器件4B構(gòu)成為各超聲波發(fā)送部42分別連接于不同的信號端子SA、SB(參照圖4)，并能夠單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。

超聲波接收部44將作為多個(gè)高次諧波的二次諧波和三次諧波作為接收對象，如圖10所示，超聲波接收部44具有多個(gè)接收元件441、442，這些第一接收元件441和第二接收元件442在Y方向上交替配置。

第一接收元件441對二次諧波具有對應(yīng)于期望的測定精度的靈敏度。即，第一接收元件441以能夠用期望的靈敏度檢測二次諧波的頻帶的超聲波的方式設(shè)定振動(dòng)膜的尺寸和膜厚、壓電元件的特性等。

第二接收元件442對三次諧波具有對應(yīng)于期望的測定精度的靈敏度。即，第二接收元件442構(gòu)成為能夠用期望的靈敏度檢測三次諧波的頻帶的超聲波。需要說明的是，第一接收元件441和第二接收元件442連接于不同的端子。由此，能夠單獨(dú)檢測來自第一接收元件441的檢測信號和來自第二接收元件442的檢測信號。

需要說明的是，超聲波接收部44也可以構(gòu)成為具備能夠接收二次諧波和三次諧波兩者的接收元件。這時(shí)，接收元件以使能夠接收的頻帶包含二次諧波和三次諧波各自的頻帶的方式設(shè)定振動(dòng)膜的尺寸和膜厚、壓電元件的特性等。

接收節(jié)距根據(jù)成為接收對象的高次諧波中的最高次數(shù)的諧波設(shè)定。在本實(shí)施方式中，設(shè)定相對于三次諧波的接收節(jié)距L₃。由此，既能接收最高次數(shù)的諧波，也能接收低次諧波。

如圖9所示，選擇電路61基于控制裝置10的控制，選擇連接于發(fā)送電路62的超聲波發(fā)送部42。需要說明的是，在本實(shí)施方式中，選擇多個(gè)超聲波發(fā)送部42，通過輸出相同的驅(qū)動(dòng)信號，使所選擇的超聲波發(fā)送部42發(fā)揮一個(gè)發(fā)送通道T的作用。

在本實(shí)施方式中，控制部14A發(fā)揮收發(fā)控制部141、諧波處理部142、信號處理部143及模式設(shè)定部144的作用。

收發(fā)控制部141選擇成為來自發(fā)送電路的驅(qū)動(dòng)信號的輸入對象的超聲波發(fā)送部42。在本實(shí)施方式中，選擇控制部在超聲波發(fā)送部42中選擇在接收二次諧波時(shí)(二次接收模式)和接收三次諧波時(shí)(三次接收模式)同時(shí)驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)送部42。

模式設(shè)定部144將超聲波的收發(fā)模式設(shè)定為上述二次接收模式和三次接收模式中的任一模式。模式設(shè)定部144設(shè)定例如由操作部11根據(jù)使用者的模式選擇操作而指定的收發(fā)模式。

收發(fā)控制部141根據(jù)由模式設(shè)定部144設(shè)定的收發(fā)模式，對選擇電路61進(jìn)行使其選擇驅(qū)動(dòng)對象的超聲波發(fā)送部42的控制。

這里，從-X側(cè)向+X側(cè)按升序?qū)Τ暡òl(fā)送部42標(biāo)注序號，作為第一發(fā)送部42～第N發(fā)送部42。

在收發(fā)模式設(shè)定為二次接收模式的情況下，同時(shí)驅(qū)動(dòng)第(2j-1)發(fā)送部42和第2j發(fā)送部42，并將其作為第j個(gè)發(fā)送通道Tj進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(其中，1≤j≤jmax，2jmax＝N，j及jmax為整數(shù))。這時(shí)，發(fā)送節(jié)距是接收節(jié)距的2倍，能夠高精度地獲取二次諧波。

另外，在收發(fā)模式設(shè)定為三次接收模式的情況下，同時(shí)驅(qū)動(dòng)第(3k-2)發(fā)送部42、第(3k-1)發(fā)送部42及第3k發(fā)送部42，并將其作為第k個(gè)發(fā)送通道Tk進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(其中，1≤k≤kmax，3kmax＝N，k及kmax為整數(shù))。這時(shí)，發(fā)送節(jié)距是接收節(jié)距的3倍，能夠高精度地獲取三次諧波。

超聲波測定處理

圖11是示出一例超聲波測定處理的流程圖。

如圖11所示，首先，模式設(shè)定部144基于使用者的操作指示，設(shè)定收發(fā)模式(步驟S1)。

然后，收發(fā)控制部141基于所設(shè)定的收發(fā)模式，通過驅(qū)動(dòng)超聲波探測器2，使超聲波測定儀1A實(shí)施超聲波測定(步驟S2)。

例如，在收發(fā)模式設(shè)定為二次接收模式的情況下，收發(fā)控制部141以將相鄰的兩個(gè)超聲波發(fā)送部42作為一個(gè)發(fā)送通道T進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式控制選擇電路61。在利用扇形掃描等變更掃描方向的情況下，同時(shí)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成各發(fā)送通道T的第(2k-1)發(fā)送部42和第2k發(fā)送部42，接著，從第一個(gè)發(fā)送通道T1開始使其依次延遲，并使其發(fā)送超聲波。由此，能夠?qū)⒊暡ㄆ骷?B驅(qū)動(dòng)成發(fā)送節(jié)距是接收節(jié)距的2倍。

需要說明的是，在收到開始進(jìn)行超聲波測定的指示，但并未指示對收發(fā)模式進(jìn)行設(shè)定的情況下，控制部14不實(shí)施收發(fā)模式的設(shè)定，而是使用當(dāng)前設(shè)定的收發(fā)模式來實(shí)施超聲波測定。

另外，在超聲波測定過程中，控制部14在收到收發(fā)模式的設(shè)定指示的情況下，結(jié)束超聲波測定處理后，設(shè)定收發(fā)模式，并基于所設(shè)定的收發(fā)模式實(shí)施超聲波測定。

第二實(shí)施方式的作用效果

在本實(shí)施方式中，選擇電路61基于來自控制部14A的控制選擇要同時(shí)驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)送部42，以使發(fā)送通道T間的間隔成為將接收通道R的間隔L按接收對象的高次諧波的次數(shù)倍增而得到的間隔。

在這樣的構(gòu)成中，除了可以得到與第一實(shí)施方式同樣的效果，還能夠?qū)⒍鄠€(gè)次數(shù)的高次諧波作為接收對象，能夠高精度地接收各高次諧波。即，如上述那樣，在將二次諧波作為接收對象的情況下，使發(fā)送通道T的間距成為2L，在將三次諧波作為接收對象的情況下，使發(fā)送通道T的間距成為3L，通過以這樣的方式適當(dāng)選擇要同時(shí)驅(qū)動(dòng)的超聲波發(fā)送部42，能夠設(shè)定對應(yīng)于次數(shù)的發(fā)送節(jié)距。因此，通過一個(gè)超聲波器件4A，能夠高精度地接收多個(gè)次數(shù)的高次諧波。

另外，在本實(shí)施方式中，超聲波接收部44具備多個(gè)次數(shù)各自對應(yīng)的接收元件。由此，即使在將多個(gè)次數(shù)的高次諧波作為接收對象的情況下，也能夠提高各次數(shù)的諧波的檢測精度。

需要說明的是，在接收元件431構(gòu)成為能夠接收基波的情況下，也可以通過分別單獨(dú)驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送部42來將基波作為接收對象，能夠提高超聲波測定儀的便利性。

其他變形例

需要說明的是，本發(fā)明并不限于上述各實(shí)施方式，通過能達(dá)到本發(fā)明目的的范圍內(nèi)的變形、改良及適當(dāng)組合各實(shí)施方式等而得到的構(gòu)成都包含在本發(fā)明中。

圖12是示出本發(fā)明的一變形例的超聲波器件4C的簡要構(gòu)成的圖。

在上述各實(shí)施方式中，發(fā)送開口的中心位置P1和接收開口的中心位置P2位于平行于X軸的同一條假想線O1上，本發(fā)明并不限定于此。即，也可以是接收開口的中心位置P2位于與發(fā)送開口的中心位置P1所處的假想線O1不同的假想線O2上的構(gòu)成。這時(shí)，假想線O2至少與發(fā)送開口重疊即可，由此，與發(fā)送開口和接收開口在Y方向上并列配置的構(gòu)成相比，能夠抑制分辨率下降。另外，能夠在實(shí)現(xiàn)超聲波器件的小型化的同時(shí)，抑制分辨率下降。

在上述各實(shí)施方式中，超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43在X方向上的尺寸相同，本發(fā)明并不限定于此，也可以是不同尺寸。在這種情況下，如上述各實(shí)施方式那樣，通過在X方向上交替配置各自具有規(guī)定尺寸的超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43，也能夠以規(guī)定的間隔分別配置超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43。

圖13是示出本發(fā)明的一變形例的超聲波器件4D的簡要構(gòu)成的圖。

在上述各實(shí)施方式中，例示了超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43在X方向上交替配置的構(gòu)成，本發(fā)明并不限定于此。即，也可以是，至少一部分超聲波接收部43相鄰配置。

在圖13中，作為一例，示出了構(gòu)成為能夠接收三次諧波的超聲波器件4D。在超聲波器件4D中，接收通道R以對應(yīng)于三次諧波的頻率(波長)的規(guī)定間隔配置。另一方面，發(fā)送通道T由配置在以規(guī)定間隔配置的兩個(gè)接收通道R的Y方向的兩側(cè)的兩個(gè)超聲波發(fā)送部42構(gòu)成。在這樣的構(gòu)成中，在接收通道T內(nèi)，超聲波接收部43連續(xù)配置于兩個(gè)超聲波發(fā)送部42之間。在這樣的構(gòu)成中，與發(fā)送通道T由三個(gè)超聲波發(fā)送部42構(gòu)成的情況相比，能夠減少超聲波發(fā)送部42的數(shù)量，能夠簡化構(gòu)成。

需要說明的是，在圖13所示的超聲波器件4D中，例示了在構(gòu)成發(fā)送通道T的兩個(gè)超聲波發(fā)送部42之間設(shè)置兩個(gè)超聲波接收部43，在這兩個(gè)超聲波接收部43之間不配置超聲波發(fā)送部42的構(gòu)成，但并不限定于此。也可以是，例如，交替配置超聲波發(fā)送部42和超聲波接收部43，并將超聲波器件驅(qū)動(dòng)控制成選擇性驅(qū)動(dòng)配置于兩個(gè)超聲波接收部43兩側(cè)的兩個(gè)超聲波發(fā)送部42，且不驅(qū)動(dòng)配置于這兩個(gè)超聲波接收部43間的超聲波發(fā)送部42。像這樣，也可以是，以能夠單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的方式構(gòu)成超聲波發(fā)送部42，通過驅(qū)動(dòng)與高次諧波的次數(shù)對應(yīng)的數(shù)量的多個(gè)超聲波發(fā)送部42中的一部分，來構(gòu)成發(fā)送通道T。

在上述第二實(shí)施方式中，構(gòu)成為具備兩種第一接收元件441、442，能夠接收頻率不同的兩個(gè)高次諧波，本發(fā)明并不限定于此，也可以采用同時(shí)具備適當(dāng)接收彼此不同的次數(shù)的高次諧波的三種以上的接收元件。

在上述各實(shí)施方式中，作為超聲波器件，例示了具有構(gòu)成超聲波發(fā)送部42的各發(fā)送元件421被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的一維陣列結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，本發(fā)明并不限定于此。即，超聲波器件也可以具有構(gòu)成為在一個(gè)超聲波發(fā)送部42中能夠單獨(dú)驅(qū)動(dòng)發(fā)送元件421的二維陣列結(jié)構(gòu)。

在上述各實(shí)施方式中，例示了將生物體的局部作為測定對象的超聲波測定儀，本發(fā)明并不限定于此。例如，可以將本發(fā)明應(yīng)用于將各種結(jié)構(gòu)物作為測定對象，對該結(jié)構(gòu)物進(jìn)行缺陷檢測、老化檢查的超聲波測定儀。另外，也可以將本發(fā)明應(yīng)用于例如將半導(dǎo)體封裝、晶片等作為測定對象，檢測該測定對象的缺陷的超聲波測定儀。

此外，本發(fā)明實(shí)施時(shí)的具體結(jié)構(gòu)在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的的范圍內(nèi)，可以通過適當(dāng)組合上述各實(shí)施方式及變形例而構(gòu)成，另外，也可以適當(dāng)變更成其他結(jié)構(gòu)等。

于2015年8月31日提交的日本專利申請?zhí)?015-170531的全部內(nèi)容通過引用明確并入本申請。