超聲波器件、超聲波模塊以及超聲波測量儀的制作方法

本發明涉及超聲波器件、超聲波模塊以及超聲波測量儀。

背景技術：

以往，已知通過使用超聲波探頭來進行發送接收超聲波而形成超聲波圖像的超聲波診斷裝置(超聲波測定裝置)(例如，參照專利文獻1)。

在專利文獻1記載的裝置中，超聲波探頭具有發送用陣列和接收用陣列。其中，發送用陣列由與基波相對應的多個基波振子按照與該基波相對應的排列條件沿一方向(掃描方向)排列的一維陣列構成。另外，接收用陣列由與對于基波的高次諧波的超聲波相對應的多個諧波振子按照與高次諧波的次數相對應的預定的排列條件沿上述一方向排列的一維陣列構成。上述的發送用陣列和接收用陣列接近平行地配置。

然而，在專利文獻1所記載的超聲波探頭中，相對于由發送用陣列構成的發送開口，由接收用陣列構成的接收開口在與掃描方向正交的切片方向上分開。即，切片方向上的發送開口以及接收開口的中心位置不同，特別是在專利文獻1的構成中，接收開口的中心位置位于發送開口的外側。

因此，需要以下述方式使得發送波匯聚，即，從發送開口發送的超聲波(發送波)的匯聚區域(所謂的熱點)在超聲波陣列的法線方向上，相比與發送開口的中心位置重疊的位置，更靠在切片方向上發送開口一側。因此，與發送開口及接收開口的中心位置在切片方向上一致的情況相比，熱點上的聲強變小、分辨率下降，因此，超聲波測定的精度下降。

此外，還存在如下的技術問題：如上所述，如果在向相對于超聲波的切片方向以預定角度傾斜的方向發送超聲波，則基于由接收用陣列接收的超聲波的接收結果而生成對象物的內部斷層圖像的情況下，考慮該角度變化，需要實施接收信號的信號處理、圖像處理，處理變得復雜。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-160856號公報

技術實現要素：

本發明的目的之一在于提供能夠通過簡易的處理實施高精度的超聲波測定的超聲波器件、超聲波模塊以及超聲波測量儀。

本發明的一應用例涉及的超聲波器件，其特征在于，具備元件組，所述元件組包含發送超聲波的發送元件和接收超聲波的接收元件，并沿第一方向配置多個所述元件組，在沿所述第一方向的投影觀察中，所述元件組中配置所述元件組中包含的所述接收元件的接收區域的重心位置與配置所述元件組中包含的所述發送元件的發送區域重疊。

在本應用例中，元件組具有發送元件和接收元件，并以能夠發送接收超聲波而構成，沿第一方向配置多個元件組。在沿第一方向的投影觀察中，在上述的元件組中接收區域的重心位置與發送區域重疊。

在此，在從第一方向觀察時，在發送區域及接收區域在與第一方向交叉的第二方向上錯開配置的情況下，由于需要在第二方向上以向接收區域側傾斜的方式發送超聲波，因此，無法使發送波充分地匯聚，從而分辨率有可能下降。

另外，在第二方向上以向接收區域側傾斜的方式發送超聲波，并由接收區域接收由測定對象反射的反射超聲波的情況下，由接收區域接收的反射超聲波向接收區域的侵入角度(入射角度)由于超聲波的反射位置而發生變化。因此，在實施基于接收信號的信號處理時，例如，需要考慮與入射角度相對應的反射波的延遲時間的變化等的該入射角度的變化而帶來的影響，所述信號處理、基于信號處理的圖像處理有可能變得復雜。

對此，在本應用例中，在從第一方向觀察時，由于接收區域的重心位置和發送區域重疊，因此，能夠提高熱點的聲強，能夠抑制上述分辨率的下降。另外，如果從發送區域向大致法線方向發送超聲波的話，能夠通過接收區域接收由對象物反射的超聲波。因此，無需考慮上述入射角度的變化的影響而能夠實施各種信號處理，抑制處理的復雜化，并能夠通過簡易的處理形成超聲波圖像。

如上所述，根據本應用例，能夠提供能夠通過簡易的處理實施高精度的超聲波測定的超聲波器件。

在本應用例的超聲波器件中，優選的是，在沿所述第一方向的投影觀察中，所述接收區域位于所述發送區域的內側。

在本應用例中，在沿第一方向的投影觀察中，接收區域位于發送區域的內側。由此，如上所述，能夠抑制由于發送區域及接收區域在第二方向上錯開而導致的分辨率的下降和信號處理或圖像處理的復雜化。

在本應用例的超聲波器件中，優選的是，在沿所述第一方向的投影觀察中，所述接收區域的重心位置與所述發送區域的重心位置重疊。

在本應用例中，至少在沿第一方向的投影觀察中，接收區域的重心位置和發送區域的重心位置一致。由此，如上所述，能夠更加抑制由于發送區域及接收區域的重心位置在第二方向上錯開而導致的分辨率的下降和信號處理或圖像處理的復雜化。

在本應用例的超聲波器件中，優選的是，所述接收區域的重心位置與所述發送區域的重心位置一致。

在本應用例中，進一步，發送區域和接收區域的重心位置一致。因此，能夠在第一方向及第二方向的雙方向上更可靠地抑制分辨率的下降。

在本應用例的超聲波器件中，優選的是，所述元件組中包含的所述發送元件配置在相對于通過所述發送區域的重心位置且與所述第一方向平行的假想線呈線對稱的位置，所述元件組中包含的所述接收元件配置在相對于所述假想線呈線對稱的位置。

在本應用例中，發送元件及接收元件分別配置在相對于通過發送區域(接收區域)的重心位置且與第一方向平行的假想線呈線對稱的位置。由此，由于能夠提高發送區域及接收區域在第二方向上的對稱性，因此，能夠提高第二方向上的分辨率，能夠提高接收精度。

在本應用例的超聲波器件中，優選的是，所述元件組中包含的所述發送元件配置在相對于所述發送區域的重心位置呈點對稱的位置，所述元件組中包含的所述接收元件配置在相對于所述發送區域的重心位置呈點對稱的位置。

在本應用例中，發送元件配置在相對于發送區域的重心位置呈點對稱的位置，接收元件配置在相對于接收區域的重心位置呈點對稱的位置。由此，能夠提高發送區域及接收區域的平面對稱性。因此，能夠使從發送元件發送的超聲波匯聚，提高由接收元件接收由對象反射的反射波時的分辨率，能夠提高接收精度。

在本應用例的超聲波器件中，優選的是，所述元件組具有包含所述發送元件和所述接收元件的超聲波元件沿所述第一方向及與所述第一方向交叉的第二方向以二維陣列狀配置的陣列結構。

在本應用例中，由于沿第一方向及第二方向配置超聲波元件，因此，能夠進一步提高超聲波元件的配置中的平面對稱性。因此，能夠從發送元件以三維的方式發送更加均勻的超聲波，能夠提高超聲波測定的精度。

在本應用例的超聲波器件中，優選的是，所述元件組具有多個所述接收元件，多個所述接收元件包括：接收將從所述發送元件發送的超聲波作為基波的高次諧波的第一接收元件、和接收與所述第一接收元件不同次數的高次諧波的第二接收元件，所述第一接收元件配置在相對于所述接收區域的重心位置呈點對稱的位置，所述第二接收元件配置在相對于所述接收區域的重心位置呈點對稱的位置。

在本應用例中，作為接收元件具有接收彼此不同的次數的高次諧波的第一接收元件及第二接收元件。并且，第一接收元件及第二接收元件分別配置在相對于接收區域的重心位置呈點對稱的位置。由此，能夠分別高精度地接收不同次數的高次諧波。

本發明的一應用例涉及的超聲波模塊，其特征在于，具備：超聲波器件，具備包含發送超聲波的發送元件和接收超聲波的接收元件的元件組，并沿第一方向配置多個所述元件組；以及電路基板，所述超聲波器件設于所述電路基板，在沿所述第一方向的投影觀察中，所述元件組中配置所述元件組中包含的所述接收元件的接收區域的重心位置與配置所述元件組中包含的所述發送元件的發送區域重疊。

在本應用例中，與上述應用例同樣地，元件組具有發送元件和接收元件，以能夠發送接收超聲波的方式而構成，沿第一方向配置多個元件組。在沿第一方向的投影觀察中，在上述元件組中接收區域的重心位置與發送區域重疊。

由此，能夠提高熱點的聲強，能夠抑制上述分辨率的下降。另外，如果從發送區域向大致法線方向發送超聲波的話，能夠通過接收區域接收由對象物反射的超聲波。因此，無需考慮與超聲波的反射位置相對應的、反射超聲波向接收區域的入射角度的變化的影響而能夠實施各種信號處理，抑制處理的復雜化，能夠通過簡易的處理形成超聲波圖像。

如上所述，根據本應用例，能夠提供能夠以簡易的處理實施高精度的超聲波測定的超聲波模塊。

本發明的一應用例涉及的超聲波測量儀，其特征在于，具備：超聲波器件，具備包含發送超聲波的發送元件和接收超聲波的接收元件的元件組，并沿第一方向配置多個所述元件組；以及控制部，控制所述超聲波器件，在沿所述第一方向的投影觀察中，所述元件組中配置所述元件組中包含的所述接收元件的接收區域的重心位置與配置所述元件組中包含的所述發送元件的發送區域重疊。

在本應用例中，與上述應用例同樣地，元件組具有發送元件和接收元件，以能夠發送接收超聲波的方式而構成，沿第一方向配置多個元件組。在沿第一方向的投影觀察中，在上述元件組中接收區域的重心位置與發送區域重疊。

由此，能夠提高熱點的聲強，能夠抑制上述分辨率的下降。另外，如果從發送區域向大致法線方向發送超聲波的話，能夠通過接收區域接收由對象物反射的超聲波。因此，無需考慮與超聲波的反射位置相對應的、反射超聲波向接收區域的入射角度的變化的影響而能夠實施各種信號處理，抑制處理的復雜化，能夠通過簡易的處理形成超聲波圖像。

如上所述，根據本應用例，能夠提供能夠以簡易的處理實施高精度的超聲波測定的超聲波測量儀。

附圖說明

圖1是示出本發明的第一實施方式涉及的超聲波測量儀的概略構成的立體圖。

圖2是示出本實施方式的超聲波測量儀的概略構成的模塊圖。

圖3是示出本實施方式的超聲波探頭的概略構成的截面圖。

圖4是示出本實施方式的超聲波器件的概略構成的俯視圖。

圖5的(A)至(C)是示出本實施方式的超聲波器件的概略構成的截面圖。

圖6是示出本實施方式的超聲波元件組的概略構成的俯視圖。

圖7是示出本實施方式的超聲波元件組的動作例的圖。

圖8是示出比較例中的超聲波器件的動作例的圖。

圖9是示出第一實施方式的變形例的超聲波元件組的概略構成的俯視圖。

圖10是示出第二實施方式的超聲波元件組的概略構成的俯視圖。

圖11是示出第三實施方式的超聲波元件組的概略構成的俯視圖。

圖12是示出第四實施方式的超聲波元件組的概略構成的俯視圖。

圖13是示出本發明的一變形例涉及的超聲波元件組的概略構成的俯視圖。

具體實施方式

第一實施方式

以下，基于附圖說明本發明涉及的作為第一實施方式的電子設備的超聲波測量儀。

超聲波測量儀的構成

圖1是示出本實施方式的超聲波測量儀1的概略構成的立體圖。圖2是示出超聲波測量儀1的概略構成的模塊圖。

如圖1所示，本實施方式的超聲波測量儀1，具備：超聲波探頭2、經由電纜3而電氣連接于超聲波探頭2的控制裝置10。

該超聲波測量儀1使超聲波探頭2抵接于生物體(例如人體)的表面，從超聲波探頭2向生物體內發出超聲波。另外，在由生物體內的器官反射的超聲波中的、相對于上述基波的高次諧波通過超聲波探頭2接收，并基于該接收信號例如取得生物體內的內部斷層圖像或者測定生物體內的器官的狀態(例如血流量等)。

超聲波探頭的構成

圖3是示出通過圖1的III-III線切斷的超聲波探頭2的概略構成的截面圖。

超聲波探頭2具備殼體21、超聲波傳感器22。

殼體的構成

如圖1所示，殼體21形成為俯視觀察下矩形狀的箱狀，支承超聲波傳感器22。在與殼體21的厚度方向正交的一面(傳感器面21A)設置傳感器窗21B，超聲波傳感器22的一部分(后述的聲透鏡8)露出。另外，在殼體21的一部分(在圖1示出的例子中的側面)設置電纜3的通過孔21C，電纜3插入殼體21的內部。該電纜3在殼體21的內部與超聲波傳感器22(后述的電路基板6)相連接，這一點未圖示。另外，電纜3與孔21C之間的間隙通過例如填充樹脂材料等，從而確保了防水性。

此外，在本實施方式中，示出了使用電纜3而連接超聲波探頭2與控制裝置10的構成例，但并不限于此，例如，也可以通過無線通信的方式連接超聲波探頭2與控制裝置10，在超聲波探頭2內可以設置控制裝置10的各種構成。

超聲波傳感器的構成

超聲波傳感器22相當于本發明的超聲波模塊，如圖3所示，具備：超聲波器件4、電路基板6、柔性基板7和聲透鏡8。如后所述，在電路基板6上設置用于控制超聲波器件4的驅動器電路等，超聲波器件4經由柔性基板7而與電路基板6電氣連接。在該超聲波器件4的超聲波發送接收側的面配置聲透鏡8。該超聲波傳感器22以聲透鏡8露出的方式收納于殼體21，從露出部分向對象發出超聲波，并接收來自對象的反射波。

聲透鏡的構成

聲透鏡8使從超聲波器件4發送的超聲波高效地向作為測定對象的生物體傳播，另外，使由生物體內反射的超聲波高效地傳播至超聲波器件4。該聲透鏡8沿超聲波器件4發送接收超聲波的面而配置。此外，雖然未圖示，但在超聲波器件4與聲透鏡8之間設置有聲匹配層。上述的聲透鏡8及聲匹配層設定為元件基板41的超聲波元件50(發送元件51及接收元件52)的聲阻抗與生物體的聲阻抗的中間的聲阻抗。

超聲波器件的構成

圖4是示出從聲透鏡8側觀察超聲波器件4的概略構成的俯視圖。

在以下的說明中，如后所述，將具有一維陣列結構的超聲波器件4的掃描方向(第一方向)設為X方向，將與掃描方向正交的切片方向(第二方向)設為Y方向。

超聲波器件4構成如下：具有多個超聲波元件50(參照圖5)的多個超聲波元件組5以沿Y方向排列的方式設置于元件基板41。沿切片方向配置的多個超聲波元件組5分別為使用超聲波元件50發送接收超聲波的一個發送接收信道。作為該發送接收信道的超聲波元件組5沿Y方向配置多個，從而構成作為一維陣列的超聲波陣列500。

此外，在元件基板41上設置有用于驅動多個超聲波元件50的布線(未圖示)、和與該布線連接的且通過柔性基板7而連接于電路基板6的信號端子Sc。此外，在附圖示例中，信號端子Sc在元件基板41的Y方向的兩側的端部沿X方向而設置。

(元件基板的構成)

圖5的(A)至(C)中示出元件基板41及超聲波元件50的構成的一例。圖5的(A)是超聲波元件50的俯視圖，圖5的(B)是示出沿圖5的(A)的A-A線的截面的截面圖，圖5的(C)是示出沿圖5的(A)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的振動膜412。

基板主體部411是例如Si等的半導體基板。在該基板主體部411的陣列區域內設置有與各個超聲波元件相對應的開口部411A。另外，各開口部411A通過設置于基板主體部411的背面41A側的振動膜412而閉塞。

振動膜412例如由SiO₂、SiO₂及ZrO₂的層疊體等構成，并設為覆蓋基板主體部411的整個背面41A側。該振動膜412的厚度尺寸是足夠小于基板主體部411的厚度尺寸。在由Si構成基板主體部411、并由SiO₂構成振動膜412的情況下，通過例如對基板主體部411的背面41A側進行氧化處理，從而能夠容易地形成所期望的厚度尺寸的振動膜412。另外，在這種情況下，通過將SiO₂的振動膜412作為蝕刻阻擋層而對基板主體部411進行蝕刻處理，從而能夠容易地形成所述開口部411A。

(超聲波發送部的構成)

如圖5所示，超聲波元件50構成為包含振動膜412和壓電元件413。

壓電元件413為下部電極414、壓電膜415及上部電極416的層疊體，如圖5所示，設置于閉塞各開口部411A的振動膜412上。

下部電極414經由未圖示的信號線而連接于信號端子，被施加驅動電壓。此外，一個發送接收信道中所包含的超聲波元件50中的后述的發送元件51的下部電極414經由信號線而彼此電氣連接。同樣地，一個發送接收信道中所包含的超聲波元件50中的后述的接收元件52的下部電極414經由信號線而彼此電氣連接。

壓電膜415通過PZT(鋯鈦酸鉛)等的薄膜形成，以至少覆蓋下部電極414的方式而構成。

上部電極416經由未圖示的信號線而與共用端子連接并被施加共用電壓。此外，多個上部電極416經由信號線而電氣連接。

此處，如后所述，超聲波元件50包括：發送超聲波(基波)的發送元件51、和能夠接收對于基波的高次諧波的接收元件52。

發送元件51以能夠通過所期望的效率發送預定的頻率的基波的方式構成。即，通過發送元件51通過在下部電極414及上部電極416之間施加預定頻率的矩形波電壓，能夠使開口部411A的開口區域內的振動膜412振動而發送超聲波。該發送元件51中，根據基波的頻率，設定振動膜412的形狀(開口部411A的開口形狀)，能夠以所期望的頻率發送基波。

接收元件52盡管以能夠通過所期望的效率接收對于基波的預定次數的高次諧波的方式構成，但基本上與發送元件51同樣地構成，與對于基波的高次諧波的頻率相對應而設定振動膜412的形狀，能夠以希望的頻率接收高次諧波。

(超聲波元件組的構成)

圖6是示出從聲透鏡8側觀察元件基板41時的超聲波元件組5的概略構成的俯視圖。

超聲波元件組5構成為通過包括發送元件51及接收元件52的多個超聲波元件50沿X方向及Y方向呈二維陣列狀配置。在該超聲波元件組5中，通過接收元件52接收從發送元件51發出的相對于基波的高次諧波。此外，在以下的說明中，將包圍構成超聲波元件組5的多個超聲波元件50的配置位置的區域作為發送接收區域Ar0。該發送接收區域Ar0例如在從元件基板41的厚度方向觀察的俯視觀察下為以與構成超聲波元件組5的多個超聲波元件50外接的方式包圍的矩形狀的區域中的最大的區域。換言之，其為包圍構成超聲波元件組5的全部超聲波元件50的矩形狀區域中的最小的區域。另外，將發送接收區域Ar0的中心作為中心位置P0，將通過中心位置P0并與X方向平行的假想線作為中心線L0。

發送元件51除了中心線L0上，沿X方向及Y方向配置有多個。由多個發送元件51中的、配置于中心線L0的+Y側的發送元件51構成第一發送開口511，由配置于中心線L0的-Y側的發送元件51構成第二發送開口512。

通過上述第一發送開口511及第一發送開口512而構成合成發送開口513。設置有該合成發送開口513的第一區域Ar1為包圍第一發送開口511及第二發送開口512的矩形狀的區域(發送區域)。在本實施方式中，該第一區域Ar1與發送接收區域Ar0一致。該發送區域與上述發送接收區域同樣地，在俯視觀察下為以與構成超聲波元件組5的多個發送元件51外接的方式包圍的矩形狀的區域中的最大的區域。換言之，其為包圍全部發送元件51的矩形狀區域中的最小的區域。

另外，以上述的第一發送開口511及第一發送開口512相對于中心線L0呈線對稱的關系、且相對于中心位置P0呈點對稱的方式配置發送元件51。即，配置有發送元件51的區域(發送區域)的重心位置與中心位置P0一致。發送元件51配置于相對于中心線L0呈線對稱并且相對于作為重心位置的中心位置P0呈點對稱的位置。

沿中心線L0在X方向上配置多個接收元件52，從而構成接收開口521。作為該接收開口521而設定的第二區域Ar2為包圍接收開口521的矩形狀的區域(接收區域)，在從元件基板41的法線方向觀察的俯視觀察下，包含于發送接收區域Ar0。該接收區域與上述發送接收區域同樣地，在俯視觀察下為以與構成超聲波元件組5的多個接收元件52外接的方式包圍的矩形狀的區域中的最大的區域。換言之，其為包圍全部接收元件52的矩形狀區域中的最小的區域。

在接收開口521中，以相對于中心線L0呈線對稱并且相對于中心位置P0呈點對稱的方式配置接收元件52。即，配置有接收元件52的區域(接收區域)的重心位置與中心位置P0一致。接收元件52配置于相對于中心線L0呈線對稱且相對于作為重心位置的中心位置P0呈點對稱的位置。另外，接收開口521(接收區域)在X方向上觀察位于合成發送開口513(發送區域)的內側。

(通過超聲波元件組進行的超聲波的發送接收)

圖7是示意性地示出驅動超聲波元件組5發送接收超聲波的狀態的圖。圖8是示意性地示出以發送開口以及接收開口沿切片方向排列的方式構成的比較例的圖。此外，在圖7中省略了聲透鏡8，但在本實施方式中，超聲波通過聲透鏡8在切片方向上被匯聚。

如圖7所示，當同時驅動超聲波元件組5的發送元件51而發送超聲波時，超聲波被聲透鏡8匯聚。在本實施方式的超聲波元件組5中，發送元件51的合成發送開口513的中心位置與接收元件52的接收開口521的中心位置一致。因此，接收元件52能夠接收來自位于通過該中心位置的超聲波陣列的法線N上和該附近的對象X的反射波。由此，即使在對象的深度方向的位置不同的情況下，也能夠抑制向接收元件52的反射波的反射角度發送變化。

另一方面，如圖8所示，在以發送開口531與接收開口532沿切片方向排列的方式構成的超聲波元件組530中，當反射波的發生位置Pn在沿相對于超聲波元件組530的超聲波發送接收面的法線N的方向、即深度方向上發生變化時，反射波向接收開口532的入射角度θn也發生變化(在圖8中，對于n＝1、2、3的三個發生位置Pn進行了例示)。因此，除了反射波的接收定時之外，還需要考慮反射波的入射角度而算出對象的位置，處理有可能變得復雜。

對此，在圖7所示的本實施方式的超聲波元件組5中，由于根據對象的深度方向的位置，能夠抑制向接收元件52的反射波的入射角度發生變化，因此，能夠抑制由于考慮入射角度的變化而算出對象的位置而帶來的處理的復雜化。

電路基板的構成

圖2示出的電路基板6具備驅動信號端子(未圖示)和共用端子(未圖示)，通過柔性基板7而連接超聲波器件4。另外，電路基板6經由電纜3而與控制裝置10相連接。

該電路基板6中設置有用于驅動超聲波器件4的驅動器電路。具體而言，如圖2所示，電路基板6具備：選擇電路61、發送電路62以及接收電路63。

選擇電路61基于控制裝置10的控制而選擇與發送電路62相連接的發送元件51。

發送電路62通過控制裝置10的控制而輸出經由選擇電路61向超聲波器件4發出超聲波的發送信號。此外，由選擇電路61選擇的超聲波元件組5所包含的發送元件51根據發送信號的輸出而被驅動，從而發送超聲波。

接收電路63向控制裝置10輸出從超聲波傳感器22輸入的接收信號。接收電路63構成為例如包括低噪聲放大電路、電壓控制衰減器、可編程增益放大器、低通濾波器、模數轉換器、相位(整相)求和運算電路等，在實施接收信號的向數字信號的轉換、噪聲分量的除去、向所期望信號電平的放大、各信道的各自的相位求和運算等的各信號處理之后，將處理后的接收信號向控制裝置10輸出。

控制裝置的構成

如圖2所示，控制裝置10構成為例如具備操作部11、顯示部12、存儲部13、控制部14。該控制裝置10例如可以使用平板終端或手機、個人電腦等的終端裝置，也可以為用于操作超聲波探頭2的專用終端裝置。

操作部11是用戶用于操作超聲波測量儀1的UI(user interface：用戶界面)，例如可以通過設置于顯示部12上的觸摸面板、操作按鈕、鍵盤、鼠標等構成。

顯示部12例如通過液晶顯示器等構成，使圖像顯示。

存儲部13存儲用于控制超聲波測量儀1的各種程序或各種數據。

控制部14例如由CPU(Central Processing Unit：中央處理器)等的運算電路、實施后述的各處理的處理電路、存儲器等的存儲電路構成。并且，通過控制部14讀取并執行存儲于存儲部13的各種程序，而作為發送接收控制部141、諧波處理部142、信號處理部143而發揮作用。

發送接收控制部141對選擇電路61進行選擇驅動對象的發送信道T的控制。另外，發送接收控制部141對發送電路62進行發送信號的生成及輸出處理的控制。另外，發送接收控制部141對接收電路63進行接收信號的頻率設定、增益設定等的控制。

諧波處理部142基于每個信道的接收信號，在每個信道提取諧波成分(也稱為諧波成分)。

信號處理部143對于被諧波處理的接收信號，實施用于取得良好的斷層圖像的各種處理。作為各種處理，可以例示為了易于同時確認接收信號的信號強度的最大部分和最小部分而進行的轉換表現形式的對數轉換處理等的非線性壓縮處理、或根據反射波的傳播時間(即深度)而校正放大度(明亮度)的STC(Sensitive Time Control：靈敏度時間控制)處理等。另外，信號處理部143生成B模式圖像或M模式圖像等的各種超聲波圖像，并顯示于顯示部12。

第一實施方式的作用效果

超聲波元件組5具有發送元件51和接收元件52，以能夠發送接收超聲波的方式而構成，沿X方向(掃描方向)配置多個，作為一個發送接收信道而發揮作用。在上述的超聲波元件組5中，配置有接收元件52的接收區域的重心位置與配置有發送元件51的發送區域的重心位置(中心位置P0)一致，并且發送區域和接收區域重疊。

在此，在從X方向觀察下，在發送區域及接收區域沿Y方向(切片方向)上錯開配置的情況下，由于需要在切片方向上以向接收區域一側傾斜的方式發送超聲波，因此，無法使發送波充分地匯聚，從而導致分辨率有可能下降。對此，在本實施方式中，由于第一區域Ar1及第二區域Ar2重疊，因此，能夠抑制上述分辨率的下降。

另外，由于接收區域的重心位置與發送區域的重心位置一致，因此，不僅切片方向上的、在掃描方向上的分辨率的下降也能夠更加可靠地抑制。

此外，在從X方向觀察時，在發送區域及接收區域沿Y方向上錯開配置的情況下，如圖8所示，反射波的入射角度根據沿法線N的方向上的從接收區域至反射位置為止的距離而發生變化。因此，在處理接收信號時，考慮該入射角度的變化，需要實施對于接收信號的信號處理或其后的圖像處理(例如，反射波的延遲時間的設定處理、對于傳播距離的信號強度的校正處理等)，處理有可能變得復雜。對此，在本實施方式中，由于能夠抑制上述入射角度變化，能夠抑制上述處理的復雜化，因此，能夠通過簡易的處理形成超聲波圖像。

另外，在本實施方式中，發送元件51及接收元件52配置于相對于中心線L0呈線對稱的位置。由此，能夠提高發送區域及接收區域在Y方向即切片方向上的對稱性。因此，能夠使切片方向上的分辨率提高，并能夠使接收精度提高。

另外，發送元件51及接收元件52配置于相對于中心位置P0(發送區域及接收區域的重心位置)呈點對稱的位置。即，由此能夠提高發送區域及接收區域的平面對稱性。因此，使從發送元件51發出的超聲波匯聚，能夠使由接收元件52接收被對象反射的反射波時的分辨率提高，并能夠使接收精度提高。

在超聲波元件組5中，由于沿X方向及Y方向配置超聲波元件50，因此，能夠進一步提高超聲波元件50的配置上的平面對稱性。因此，能夠從發送元件51以三維地方式更均勻地發送超聲波，能夠使得超聲波測定的精度提高。

第一實施方式的變形例

圖9是示意性地示出第一實施方式的變形例1所涉及的超聲波元件組5A的俯視圖。

在上述第一實施方式中，多個接收元件52在X方向上配置為一列，在圖9示出的超聲波元件組5A中，以多個接收元件52沿X方向及Y方向排列的方式而配置。在圖9中，例示了配置9個接收元件52的構成。在這種構成中，通過增加接收元件52的個數而能夠提高接收靈敏度。

第二實施方式

下面，對本發明涉及的第二實施方式進行說明。

在上述第一實施方式中，相鄰配置接收元件52。對此，在第二實施方式中不同點在于，在超聲波元件組中，在接收元件52的X方向及Y方向上配置發送元件51。

此外，在以下的說明中，對于與第一實施方式同樣的構成標注相同符號并省略或者簡化該說明。

圖10是示意性地示出第二實施方式的超聲波元件組5B的俯視圖。

如圖10所示，多個接收元件52在矩形狀的第二區域Ar2內，配置多個發送元件51及接收元件52。配置有上述接收元件52的接收區域的重心位置與超聲波元件組5B的發送接收區域Ar0的中心位置P0一致。即，多個接收元件52之一配置于與中心位置P0重疊的位置。另外，多個接收元件52以在X方向及Y方向上隔著發送元件51的方式配置。

此外，在發送接收區域Ar0內，配置有發送元件51的發送區域的重心位置與發送接收區域Ar0的中心位置P0及配置有接收元件52的接收區域的重心位置一致。另外，發送元件51及接收元件52分別配置于相對于中心線L0呈線對稱的位置。

第二實施方式的作用效果

在第二實施方式中，由于在發送接收區域Ar0的中心附近設定的第二區域Ar2中，發送元件51及接收元件52在X方向及Y方向上交錯地配置，因此，能夠抑制來自中心位置P0附近的發送波的輸出下降。另外，能夠抑制由于接收元件52的配置中的平面對稱性下降而導致的超聲波圖像的畫質的下降。

第三實施方式

下面，對本發明涉及的第三實施方式進行說明。

在第二實施方式中，在第二區域Ar2內發送元件51及接收元件52在X方向及Y方向上交錯地配置。對此，在第三實施方式中不同點在于，接收元件52沿接收區域的對角線而配置。

圖11是示意性地示出第三實施方式的超聲波元件組5C的俯視圖。

如圖11所示，多個接收元件52以在+X側及+Y側以一個一個地錯開地方式沿第二區域Ar2的對角線L1而配置。另外，一個接收元件52配置于與中心位置P0重疊的位置。配置有接收元件52的接收區域的重心位置與超聲波元件組5C的發送接收區域Ar0的中心位置P0一致，并且接收元件52配置于相對于中心位置P0呈點對稱的位置。

此外，配置有發送元件51的發送區域的重心位置與中心位置P0一致，發送元件51配置于相對于中心位置P0呈點對稱的位置。

另外，接收元件52在掃描方向上以預定間隔d配置。即，一個超聲波元件組5C所包含的接收信道在掃描方向上以預定間隔d配置。此外，該預定間隔d設定為與對于從發送元件51發送的基波的接收對象的高次諧波的頻率(波長)相對應的值。

此外，在本實施方式中，不限于接收元件52以在+X側及+Y側一個一個錯開地方式而配置的構成，接收元件52以在+X側及-Y側一個一個錯開地方式而配置的構成等，只要為在第二區域Ar2內接收元件52相對于中心位置P0呈點對稱地配置，并且，在掃描方向上接收元件52以預定間隔d配置的構成的話，可以采用各種接收元件52的配置方式。

第三實施方式的作用效果

在本實施方式中，由于接收元件52沿第二區域Ar2的對角線L1配置，因此，能夠抑制來自中心位置P0的附近的反射波的輸出下降。

另外，發送元件51及接收元件52配置于相對于中心位置P0呈點對稱的位置。因此，在發送接收區域Ar0中，能夠提高發送元件51及接收元件52的配置上的平面對稱性，能夠提高接收精度。

另外，接收元件52沿第二區域Ar2的對角線L1配置而構成的接收信道在掃描方向(X方向)上以預定間隔d而配置。通過根據接收對象的高次諧波的頻率(波長)等設定該預定間隔d，從而能夠提高高次諧波的接收精度。

第四實施方式

下面，對本發明涉及的第四實施方式進行說明。

在上述各實施方式中，超聲波元件組作為接收元件52而具備能夠接收預定次數的高次諧波的同一種的超聲波元件。對此，在第四實施方式中，與上述各實施方式的不同點在于，具備以能夠適當地接收不同的次數的高次諧波的方式而構成的多種接收元件。

圖12是示意性地示出第四實施方式的超聲波元件組5D的俯視圖。

圖12示出的超聲波元件組5D作為接收元件52而具備以能夠接收彼此不同的次數的高次諧波的方式而構成的第一接收元件52A和第二接收元件52B。

第一接收元件52A為接收預定次數例如對于基波的二次諧波的超聲波元件。即，第一接收元件52A具有與該二次諧波的頻率(波長)相對應的振動膜412的振動區域的形狀(即開口部411A的開口形狀)、壓電元件413的特性，以能夠適當地接收二次諧波的方式而構成。

第二接收元件52B為接收與第一接收元件52A不同的次數例如三次諧波的超聲波元件，以能夠適當地接收三次諧波的方式而構成。

在圖12中，通過包含第一接收元件52A及第二接收元件52B的四個接收元件52構成第二區域Ar2。配置有接收元件52的接收區域的重心位置與發送接收區域Ar0的中心位置P0和第二區域Ar2的中心位置一致。在該第二區域Ar2中，在X方向及Y方向上，第一接收元件52A和第二接收元件52B交錯地配置。如此，在第二區域Ar2中，第一接收元件52A及第二接收元件52B分別配置于相對于接收區域的重心位置呈點對稱的位置。

另外，多個超聲波元件組5D在X方向上配置，第一接收元件52A及第二接收元件52B橫跨多個超聲波元件組5D沿X方向交錯地配置。

第四實施方式的作用效果

在本實施方式中，作為接收元件52而具有接收彼此不同的次數的高次諧波的第一接收元件52A及第二接收元件52B。由此，能夠提高對于不同的次數的高次諧波的接收精度。

另外，第一接收元件52A及第二接收元件52B配置于相對于第二區域Ar2的中心位置即在本實施方式中為相對于中心位置P0呈點對稱的位置。因此，對于第一接收元件52A及第二接收元件52B的各自，能夠提高配置位置的平面對稱性，能夠高精度地接收分別對應的次數的高次諧波。

變形例

此外，本發明不限于上述的各實施方式，通過在能夠達成本發明的目的范圍內的變形、改良以及適當組合各實施方式等而得到的構成也包含于本發明。

圖13是示出本發明涉及的超聲波器件的一變形例中的超聲波元件組的概略構成的俯視圖。

在上述各實施方式中，雖然例示了作為在Y方向(切片方向)上配置的多個超聲波元件50具備發送元件51及接收元件52的構成，但本發明并不限于此。即，如圖13所示，也可以采用配置有在Y方向上多個發送元件51的發送信道T和在Y方向上配置有多個接收元件52的接收信道R在X方向上并列配置而構成的超聲波元件組5E。

如圖13所示，發送信道T的中心位置P1位于通過包圍發送信道T及接收信道R的矩形狀的發送接收區域Ar0的中心的中心線L0上。同樣地，接收信道R的中心位置P2位于中心線L0上。即，在X方向上的投影觀察中，發送區域的重心位置和接收區域的重心位置重疊。并且，在各超聲波元件組5E中，發送元件51及接收元件52配置于相對于中心線L0呈線對稱的位置。

另外，在多個超聲波元件組5E在Y方向上配置而構成的超聲波陣列中，發送信道T及接收信道R分別在Y方向上以預定間隔配置。此外，該預定間隔為與接收信道R所接收的高次諧波的頻率相對應的間隔。即，以能夠以希望的精度接收高次諧波的接收信道R間的最大間隔以下的間隔配置接收信道R。

在這種構成中，發送信道T及接收信道R的各中心位置(重心位置)P1、P2位于通過發送接收區域Ar0的中心位置P1的中心線L0上，在掃描方向上的投影觀察下一致。因此，與發送信道T及接收信道R在切片方向上并列配置的構成(參照圖8)相比較，能夠提高切片方向上的分辨率，并且，能夠抑制基于接收信號的超聲波圖像生成所涉及的處理的復雜化。

另外，通過在掃描方向上并列配置發送信道T及接收信道R，能夠在抑制發送開口的面積的減少的同時，并能夠增大接收開口的面積。因此，能夠在抑制分辨率的下降的同時，提高反射波的接收精度，能夠抑制超聲波圖像的畫質的下降。

在上述各實施方式中，例示了在Y方向(掃描方向)上，接收區域的重心位置與發送區域的重心位置一致的構成，但本發明不限于此。例如，也可以以在X方向(掃描方向)上的投影觀察中，接收區域的重心位置與發送區域重疊的方式而構成。在這種構成中，在X方向上觀察時，與發送區域及接收區域在Y方向(切片方向)上錯開配置的情況相比，能夠拉近接收區域的重心位置和發送區域的重心位置即第一區域Ar1的中心位置和第二區域Ar2的中心位置的距離，能夠抑制分辨率的下降。

在上述各實施方式中，例示了在X方向(掃描方向)上的投影觀察中，接收區域(接收開口)位于發送區域(合成發送開口)的內側的構成，但本發明并不限于此。例如，也可以在投影觀察中，在接收區域的重心位置與發送區域重疊的范圍內，接收區域和發送區域在Y方向上偏移，接收區域的一部分位于發送區域的外側。在這種構成中，在X方向上觀察時，與發送區域及接收區域在Y方向(切片方向)上錯開配置的情況相比，能夠拉近接收區域的重心位置和發送區域的重心位置即第一區域Ar1的中心位置和第二區域Ar2的中心位置的距離，能夠抑制分辨率的下降。

在上述第四實施方式中，例示了具備兩種接收元件52的構成，也可以為同時地具備適當地接收彼此不同的次數的高次諧波的三種以上的接收元件52的構成。

另外，例示了沿X方向的接收元件52的列在Y方向上兩列配置的構成，但也可以采用僅一列的構成或3列以上配置的構成。另外，也可以為僅在Y方向上配置多個接收元件52的構成。而且，也可以不同種類的接收元件52不交錯地配置而是在X方向及Y方向上相鄰地配置。

在上述各實施方式中，例示了作為超聲波器件以同時地驅動構成超聲波元件組的各發送元件51的方式而構成的、具有一維陣列結構的構成，但本發明并不限于此。即，在一個超聲波元件組中，可以以能夠至少個別地驅動一部分的發送元件51的方式而構成。例如，在掃描方向上并列配置的發送元件51可以以在切片方向上延遲的同時能夠個別地驅動的方式構成。

在上述各實施方式中，例示了將生物體作為測定對象的超聲波測定裝置，但本發明并不限于此。例如，能夠將本發明適用于以各種構造物為測定對象、進行該構造物的缺陷的檢測或老化的檢測的電子設備。另外，例如也可以將本發明也適用于以半導體封裝件或晶片等為測定對象、檢測該測定對象的缺陷的電子設備。

此外，本發明實施時的具體的構造，也可以通過在能夠實現本發明的目的的范圍內適當組合上述各實施方式及變形例而構成，也可以適當地變更為其他的構造等。

作為參考，2015年8月31日提交的日本專利申請No.2015-171174的全部公開內容明確包含在此。