本發(fā)明涉及能夠接收諸如由光聲效應(yīng)導(dǎo)致的光聲波之類的聲波(以下，也有被稱為超聲波的情況)的聲波探測(cè)器、聲波換能器單元和使用聲波探測(cè)器或聲波換能器單元的被檢體信息獲取裝置。

背景技術(shù)：

美國(guó)專利公布No.2011/0306865討論了一種測(cè)量系統(tǒng)，其使用具有半球形狀的超聲探測(cè)器，接收當(dāng)被檢體被光照射時(shí)由于光聲效應(yīng)在被檢體中的測(cè)量對(duì)象處產(chǎn)生的光聲波(一般是超聲波)。具有半球形狀的超聲探測(cè)器包括在其半球表面上布置的多個(gè)超聲換能器元件。

將參照?qǐng)D9描述測(cè)量系統(tǒng)。在圖9中，設(shè)置測(cè)量系統(tǒng)和被檢體10。測(cè)量系統(tǒng)包含光源11、超聲探測(cè)器12、超聲換能器13、光21、光聲波22和介質(zhì)30(聲學(xué)匹配材料)。超聲探測(cè)器12具有半球形狀，并且包含多個(gè)超聲換能器13和光源11。在測(cè)量時(shí)，被檢體10部分地被半球形超聲探測(cè)器12包圍，并且，被檢體10與超聲探測(cè)器12之間的空間被介質(zhì)30填充。被檢體10被來(lái)自光源11的光21照射。光聲波22在被檢體10中產(chǎn)生，并且被超聲探測(cè)器12中的超聲換能器13接收。基于接收的信號(hào)執(zhí)行被檢體的成像。

為了從被檢體接收光聲波，超聲換能器需要被布置于半球表面上的預(yù)定分散位置處。但是，在美國(guó)專利公布No.2011/0306865中，沒(méi)有具體描述杯狀容器上的探測(cè)器(換能器)的布置結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，如果超聲換能器的傳感器表面在安裝時(shí)與杯狀容器接觸，那么存在超聲換能器的特性改變的可能性。因此，本發(fā)明針對(duì)提供不可能出現(xiàn)由于其安裝導(dǎo)致的換能器的特性劣化的聲波探測(cè)器等。

此外，為了從被檢體接收光聲波，超聲換能器需要被布置于半球表面上的預(yù)定分散位置處。在以在美國(guó)專利公布No.2011/0306865中公開(kāi)的方式通過(guò)支撐部件支撐超聲換能器的情況下，超聲換能器可易于布置于預(yù)定位置處。但是，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題。即，在超聲換能器被設(shè)置在半球形支撐部件上且使用水作為介質(zhì)的情況下，可能產(chǎn)生湍流(turbulent flow)，并且，與湍流相關(guān)聯(lián)地，介質(zhì)的溫度分布變得不均勻。結(jié)果，在被檢體的圖像中可能出現(xiàn)噪聲。

因此，本發(fā)明進(jìn)一步針對(duì)提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且不可能出現(xiàn)聲學(xué)匹配材料的湍流和與湍流相關(guān)聯(lián)的聲學(xué)匹配材料的溫度分布的不均勻的光聲波探測(cè)器、以及具有光聲波探測(cè)器的光聲裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種聲波探測(cè)器包括：包含多個(gè)通孔和凹陷部分的支撐部件，凹陷部分向著在測(cè)量時(shí)位于測(cè)量位置中的被檢體凹陷；和包含至少一個(gè)換能器的聲波換能器單元，其中，聲波換能器單元大致向著凹陷部分的曲率中心被安裝在通孔中，以及其中，聲波換能器單元的厚度在曲率中心側(cè)較薄。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種光聲波探測(cè)器包括：多個(gè)換能器單元，每個(gè)換能器單元包含用于接收在被來(lái)自光源的光照射的被檢體中由于光聲效應(yīng)產(chǎn)生的光聲波并且輸出電信號(hào)的換能器；和用于支撐多個(gè)換能器單元使得換能器的方向軸收在一起(gather together)的支撐部件，其中，多個(gè)換能器單元被設(shè)置在支撐部件中形成的孔徑中，并且，多個(gè)換能器單元被布置為使得多個(gè)換能器單元不從支撐部件向方向軸收在一起的一側(cè)突出。

參照附圖閱讀對(duì)于示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。

附圖說(shuō)明

圖1A和圖1B是各自示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的聲波探測(cè)器的示圖。圖1C是示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的聲波換能器單元的示圖。圖1D是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的聲波探測(cè)器的截面圖。

圖2A是示出根據(jù)第二示例性實(shí)施例的聲波換能器單元的示圖。圖2B和圖2C是各自示出根據(jù)第二實(shí)施例的聲波探測(cè)器的截面圖。

圖3A是示出根據(jù)第三示例性實(shí)施例的聲波換能器單元的示圖。圖3B和圖3C是各自示出根據(jù)第三示例性實(shí)施例的聲波探測(cè)器的截面圖。圖3D是示出根據(jù)第三示例性實(shí)施例的從聲波探測(cè)器的中心沿徑向觀看的聲波換能器單元的示圖。

圖4A是示出根據(jù)第四示例性實(shí)施例的聲波換能器單元的示圖。圖4B是示出根據(jù)第四示例性實(shí)施例的聲波探測(cè)器的截面圖。

圖5A是示出聲波換能器單元的示圖。圖5B是示出聲波探測(cè)器的截面圖。圖5C是示出根據(jù)第五示例性實(shí)施例的聲波換能器單元的橫向截面圖。圖5D是示出根據(jù)第五示例性實(shí)施例的另一例子的聲波換能器單元的示圖。圖5E是示出根據(jù)第五示例性實(shí)施例的另一例子的聲波探測(cè)器的截面圖。圖5F是示出根據(jù)第五示例性實(shí)施例的又一例子的聲波換能器單元的示圖。圖5G是示出根據(jù)第五示例性實(shí)施例的又一例子的從聲波探測(cè)器的半球的中心沿徑向觀看的聲波換能器單元的示圖。

圖6A是示出根據(jù)第六示例性實(shí)施例的聲波換能器單元的示圖。圖6B是示出根據(jù)第六示例性實(shí)施例的聲波探測(cè)器的截面的示圖。圖6C是示出根據(jù)第六示例性實(shí)施例的聲波換能器單元的橫向截面圖。圖6D是示出根據(jù)第六示例性實(shí)施例的另一例子的聲波換能器單元的示圖。

圖7是示出根據(jù)第七示例性實(shí)施例的被檢體信息獲取裝置的示意圖的示圖。

圖8是示出根據(jù)第八示例性實(shí)施例的被檢體信息獲取裝置的示意圖的示圖。

圖9是示出聲波探測(cè)器的示意圖的示圖。

圖10A是示出根據(jù)第九示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器的透視圖。圖10B是A-A′截面圖。圖10C是示出布置于光聲波探測(cè)器中的超聲換能器的透視圖。圖10D是另一例子的光聲波探測(cè)器的A-A′截面圖。圖10E是另一例子的超聲換能器的透視圖。

圖11A是示出根據(jù)第九示例性實(shí)施例的電容超聲換能器(CMUT)的示意性截面圖，圖11B是示出具有另一結(jié)構(gòu)的CMUT的示意性截面圖。

圖12A是示出根據(jù)第十示例性實(shí)施例的超聲換能器的截面圖。圖12B是示出設(shè)置在超聲換能器中的電路的電路圖。

圖13A、圖13B、圖13C和圖13D是各自示出設(shè)置在根據(jù)第十一示例性實(shí)施例的超聲換能器中的電路的例子的電路圖。

圖14是示出根據(jù)第十二示例性實(shí)施例的超聲換能器的截面圖。

圖15A是示出根據(jù)第十三示例性實(shí)施例的超聲換能器的透視圖。圖15B是示出超聲換能器的截面圖。

圖16是示出根據(jù)第十四示例性實(shí)施例的換能器單元的示意性截面圖。

圖17A是示出根據(jù)第十五示例性實(shí)施例的換能器單元的示意性截面圖。圖17B是示出根據(jù)第十五示例性實(shí)施例的具有另一結(jié)構(gòu)的換能器單元的示意性截面圖。

圖18是示出根據(jù)第十六示例性實(shí)施例的換能器單元的示意性截面圖。

圖19A和圖19B是各自示出根據(jù)第十七示例性實(shí)施例的換能器單元的橫向截面圖。圖19C是示出具有另一結(jié)構(gòu)的換能器單元的示圖。

圖20A是示出根據(jù)第十八示例性實(shí)施例的換能器單元的頂部示意圖。圖20B是示出換能器單元的截面圖。圖20C是示出根據(jù)第十八示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器中的電路的示圖。

圖21A是示出根據(jù)第十九示例性實(shí)施例的換能器的示意圖。圖21B是示出施加電壓調(diào)整電路的電路圖。

圖22是示出根據(jù)第二十示例性實(shí)施例的換能器的示意圖。

圖23A是示出根據(jù)第二十一示例性實(shí)施例的換能器的示意圖。圖23B是示出驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路的電路圖。

圖24A是示出根據(jù)第二十二示例性實(shí)施例的換能器的示意圖。圖24B是示出驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路的電路圖。

圖25A是示出根據(jù)第二十三示例性實(shí)施例的換能器的示意圖。圖25B是示出根據(jù)第二十三示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路的電路圖。圖25C是示出根據(jù)第二十三示例性實(shí)施例的具有另一結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路的電路圖。圖25D是示出根據(jù)第二十三示例性實(shí)施例的具有又一結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路的電路圖。

圖26是示出根據(jù)第二十四示例性實(shí)施例的光聲裝置的示意性截面圖。

圖27是示出根據(jù)第二十五示例性實(shí)施例的光聲裝置的示意性截面圖。

具體實(shí)施方式

在以下描述的示例性實(shí)施例中，聲波探測(cè)器包括具有凹陷部分的支撐部件和包含一個(gè)或更多個(gè)換能器的聲波換能器單元。聲波換能器單元被安裝在支撐部件的通孔中以大致面向凹陷部分的曲率中心，并且，聲波換能器單元形成為在凹陷部分的曲率中心側(cè)較薄。例如，在具有半球表面的支撐部件中，聲波換能器單元被插入和固定于通孔中以面向半球的中心。例如，聲波換能器單元包含具有柱狀(諸如圓柱形狀和棱柱(prismatic)形狀)的前緣部分和柱狀的外殼部分，并且，多個(gè)超聲換能器被布置于前緣部分的表面上。前緣部分的厚度比外殼部分的厚度薄。外殼部分的厚度可稍微變化。一般地，聲波探測(cè)器的前緣部分(半球形狀內(nèi)的端部)的截面面積最小，聲波探測(cè)器的根部的截面面積(半球形狀外部的端部)最大。

以下，將描述本示例性實(shí)施例。雖然參照光聲診斷裝置描述本示例性實(shí)施例，但是也可以使用沒(méi)有光源的超聲診斷裝置。本發(fā)明不限于以下描述的示例性實(shí)施例。

參照?qǐng)D1A～1D，將描述根據(jù)第一示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器(超聲探測(cè)器或聲波探測(cè)器)100。光聲波探測(cè)器100包括作為探測(cè)器外殼的半球狀支撐部件101、通孔102、聲波換能器單元(也稱為超聲換能器單元或者簡(jiǎn)稱為單元)103、分別從聲波換能器單元103中的不同的一個(gè)連接的電纜160的電纜束104、光源106、以及超聲換能器(也簡(jiǎn)稱為換能器)110。圖1A是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100的外觀的示意性透視圖。圖1B是示出光聲波探測(cè)器100的示意性截面圖。與圖1C和圖1D所示的單元103相比，圖1B中的單元103以簡(jiǎn)略的方式被示出。圖1C是示出聲波換能器單元103的示意性透視圖。圖1D是沿X-Z面切取的示意性截面圖，示出安裝于支撐部件101中的圖1C所示的單元103。在圖1C和圖1D中，電纜160被省略。

在半球狀支撐部件101(大致球狀)中，在與分別設(shè)置了單元103的位置對(duì)應(yīng)的位置處形成多個(gè)通孔102。聲波換能器單元103具有與通孔102的形狀對(duì)應(yīng)的大致圓筒形狀的外形。各單元103被插入和固定于通孔102中的不同的一個(gè)中。單元103包含設(shè)置在前緣部分120上的一個(gè)或更多個(gè)超聲換能器110(未示出各單個(gè)換能器)。換能器110被布置為面向支撐部件101的半球中心附近的位置。在本示例性實(shí)施例中，通孔102的橫向截面形狀為正圓(perfact circle)，并且，一個(gè)或更多個(gè)超聲換能器110被設(shè)置在前緣部分120的中心部分上。雖然這依賴于情況，但各單元103一般包含許多超聲換能器110，約成百上千個(gè)。單元103的多個(gè)電纜160被捆束成單個(gè)電纜束104，并且，與和外部裝置連接的連接器(未示出)連接。因此，聲波換能器單元包括被設(shè)置在其前緣部分上的換能器(諸如電容型電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器)，使得換能器可執(zhí)行聲波向接收信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳送信號(hào)向聲波的轉(zhuǎn)換中的至少一者。單元的前緣部分的外徑為例如約10mm。在單元的本體(外殼部分)中，布置柔性印刷布線和接收前置放大器等。

光源106被布置于半球狀支撐部件101的中心部分中。光源106可以是可發(fā)光的任何光源，諸如固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光和發(fā)光二極管(LED)。可使用光纖從設(shè)置在外部的發(fā)光部分引導(dǎo)光。在本示例性實(shí)施例中，光源106被布置于半球狀支撐部件101的中心部分中，但是該結(jié)構(gòu)不限于此。一個(gè)或更多個(gè)光源106可被布置于半球狀支撐部件101的其中不設(shè)置聲波換能器單元103的任何區(qū)域處。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，聲波換能器單元103被與支撐部件101分開(kāi)地設(shè)置并且被安裝于支撐部件101的通孔102中。因此，支撐部件101可具有非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有在凹陷部件中形成的孔徑。此外，支撐部件101和聲波換能器單元103相互分開(kāi)，使得可以只選擇和使用操作經(jīng)過(guò)測(cè)試的單元103。因此，聲波探測(cè)器100的產(chǎn)量可易于提高。此外，在單元103故障的情況下，可容易地執(zhí)行替換。而且，可通過(guò)僅改變支撐部件101中的通孔102的位置而易于制備具有不同傳感器間隔的超聲探測(cè)器100。類似地，可通過(guò)制備具有不同半徑的支撐部件101并且使用相同的聲波換能器單元103，提供具有不同半徑的半球狀探測(cè)器。

可以使用能夠接收和傳送超聲波的任一個(gè)超聲換能器110。可以使用能夠通過(guò)與被檢體信息獲取裝置連接而被使用的壓電型(PZT型)超聲探測(cè)器。此外，可以使用聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride)(PVDF型)型超聲探測(cè)器和電容型超聲換能器(CMUT)等。CMUT是特別優(yōu)選的，原因是它可以用高的靈敏度在寬帶域中接收超聲波。

在根據(jù)本示例性實(shí)施例的換能器單元103中，上面設(shè)置超聲換能器110的前緣部分120比該部分之外的剩余部分(也稱為外殼部分130)薄。因此，當(dāng)單元103被插入和固定于支撐部件101的通孔102中時(shí)，能夠防止前緣部分120上的超聲換能器110接觸支撐部件101中的通孔102的側(cè)面。因此，可以以超聲換能器110的很少的性能劣化實(shí)現(xiàn)組裝。

如圖1C和圖1D所示，在聲波換能器單元103中的外殼部分130的端部(即，與超聲換能器110所在的端部相對(duì)的端部)處形成突起狀的板部(凸緣部分)140。突起狀的板部140比通孔102大。如圖1D所示，單元103的與前緣部分120相對(duì)的端部的縱向截面的形狀為T形。突起狀的板部140具有其中插入螺旋狀物的孔徑142，并且，單元103可通過(guò)突起狀的板部140用螺旋狀物151被固定于支撐部件101上。更具體而言，單元103以使得O形環(huán)150插入于突起狀的板部140與支撐部件101之間且被略微擠壓的方式被固定。聲波換能器單元103與支撐部件101之間的間隙被O形環(huán)150密封。由此，防止置于被檢體側(cè)的諸如水和超聲波凝膠的聲學(xué)匹配材料漏出到支撐部件101的后側(cè)(半球狀支撐部件101的外表面)，并且，該聲學(xué)匹配材料保持處于支撐部件101內(nèi)。以這種方式，諸如O形環(huán)的密封部件被插入于聲波換能器單元與支撐部件之間以防止聲學(xué)匹配材料的泄漏。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，單元103的前緣部分120比外殼部分130小(但是，外殼部分130可包含比前緣部分120薄的部分)。因此，當(dāng)單元103被插入于通孔102中時(shí)，不太可能出現(xiàn)前緣部分120與通孔102的內(nèi)側(cè)之間的接觸。根據(jù)這種光聲波探測(cè)器100，在組裝支撐部件101與單元103時(shí)，不太可能出現(xiàn)超聲換能器110的性能劣化。此外，由于進(jìn)行組裝使得各單元103被單獨(dú)地插入于支撐部件101中，因此，能夠選擇聲波換能器單元103的良好產(chǎn)品并將其安裝于支撐部件101上。由此，可以提供接收元件具有均勻的特性的探測(cè)器。此外，由于使用諸如O形環(huán)150的密封部件，因此，單元103可準(zhǔn)確地與支撐部件101接觸，并且，匹配介質(zhì)可確信地保持于被檢體與光聲波探測(cè)器100之間的空間中。另外，由于幾乎不在設(shè)置在光聲波探測(cè)器100的凹陷側(cè)的匹配介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡等，因此不太可能出現(xiàn)由于氣泡等導(dǎo)致的信號(hào)的劣化。由此，可高質(zhì)量地接收光聲波。而且，由于諸如水的介質(zhì)幾乎不漏出，因此不太可能出現(xiàn)由于泄漏導(dǎo)致的電氣部件的可靠性劣化。因此，可以提供具有高的可靠性的探測(cè)器。

第二示例性實(shí)施例在支撐部件101與聲波換能器單元103之間包含定位或?qū)?zhǔn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方面與第一示例性實(shí)施例不同。關(guān)于其它方面，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例相同。圖2A是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的設(shè)置在光聲波探測(cè)器100中的聲波換能器單元103的示意圖。在圖2A中，孔徑143與定位銷152對(duì)應(yīng)。圖2A是聲波換能器單元103的示意圖。圖2B和圖2C是分別沿X-Z面和Y-Z面切取的并且各自示出安裝于支撐部件101上的圖2A所示的單元103的示意性截面圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，在支撐部件101與聲波換能器單元103之間設(shè)置對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。更具體而言，支撐部件101具有與各單元103對(duì)應(yīng)的定位銷152，并且，突起狀的板部140具有與定位銷152對(duì)應(yīng)的孔徑143。因此，即使在超聲換能器110不被布置于聲波換能器單元103的中心部分處的情況下，也能夠?qū)⒊晸Q能器110定位在光聲波探測(cè)器100中的希望的位置處。因此，不需要將超聲換能器110布置在單元103的中心部分處，使得對(duì)于布置的限制降低且單元103的尺寸可減小。此外，即使在聲波換能器單元103具有其中布置有多個(gè)超聲換能器110的配置的情況下，也不需要圍繞單元103的中心以點(diǎn)對(duì)稱的方式布置這多個(gè)超聲換能器110。因此，對(duì)于單元103的布置的限制可降低，并且，單元103的尺寸可進(jìn)一步減小。因此，根據(jù)本實(shí)施例，對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)是包含銷和孔徑的組的適配(fitting)機(jī)構(gòu)，該組中的一個(gè)形成在支撐部件中的通孔的周邊部分和聲波換能器單元的凸緣部分中的一個(gè)中，該組中的另一個(gè)形成在支撐部件中的通孔的周邊部分和聲波換能器單元的凸緣部分中的另一個(gè)中。

通過(guò)根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100，可提供其特征在于以下方面的探測(cè)器：不太可能出現(xiàn)由于組裝導(dǎo)致的性能劣化，并且超聲換能器110可被設(shè)置在預(yù)定位置處。另外，由于對(duì)于聲波換能器單元103中的超聲換能器110的布置的限制可降低，因此單元103的尺寸可變小且結(jié)構(gòu)可被簡(jiǎn)化。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，在使用電容型換能器作為超聲換能器110的情況下，可獲得進(jìn)一步的顯著的效果。一般在硅芯片上形成電容型換能器，并且，通過(guò)以矩形外形切片來(lái)切下硅芯片并且使用它。由于芯片上需要有用于從芯片上的電容型換能器引出布線的區(qū)域，因此，出現(xiàn)以下這樣的大的限制：具有電容型換能器的矩形芯片被布置于單元103的中心部分上。在根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中，對(duì)于單元103中的超聲換能器110的布置的限制可減少，由此，對(duì)于電容型換能器的布置的限制可明顯減少。

第三示例性實(shí)施例在支撐部件101與聲波換能器單元103之間的對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方面與第二示例性實(shí)施例不同。關(guān)于其它方面，第三實(shí)施例與第二實(shí)施例相同。圖3A是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的設(shè)置在光聲波探測(cè)器中的聲波換能器單元103的示意圖。在圖3A中，突起131沿外殼部分130的縱向延伸。圖3A是聲波換能器單元103的示意圖。圖3B和圖3C是分別沿X-Z面和Y-Z面切取的并且各自示出安裝于支撐部件101上的圖3A中的單元103的示意性截面圖。此外，圖3D是從光聲波探測(cè)器100的半球中心沿徑向觀看的、示出安裝于支撐部件101上的圖3A中的單元103的示意圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，外殼部分130的側(cè)面與通孔102分別具有用于對(duì)準(zhǔn)的凹陷部分和凸出部分。單元103的外殼部分130具有用于對(duì)準(zhǔn)的突起131。同時(shí)，在支撐部件101中的通孔102內(nèi)，在與單元103的突起131對(duì)應(yīng)的位置處形成凹陷部分。因此，與使用定位銷152的第二示例性實(shí)施例類似地，可獲得有利的效果。此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)被設(shè)置在外殼部分130的側(cè)面上，因此不需要設(shè)置用于在支撐部件101中放置銷的區(qū)域。因此，用于固定聲波換能器單元103的區(qū)域可進(jìn)一步減小并且單元之間的間隔可變窄。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于多個(gè)單元103可以用變窄的間隔被布置，因此，超聲換能器單元103可被高密度地布置。另外，不太可能出現(xiàn)由于組裝導(dǎo)致的性能劣化，并且，超聲換能器110可被布置于預(yù)定的位置處。在本示例性實(shí)施例中，外殼部分130具有突起131，并且，在支撐部件101中的通孔102外側(cè)形成凹陷部分，但是結(jié)構(gòu)不限于此。可類似地使用以下配置：其中，外殼部分130具有凹陷部分，在支撐部件101中的通孔102內(nèi)形成突起。

第四示例性實(shí)施例在支撐部件101中的通孔102的形狀方面與第一實(shí)施例不同。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第一實(shí)施例相同。圖4A是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的聲波換能器單元103的示意圖。圖4B是沿X-Z面切取的示意性截面圖，示出安裝于支撐部件101上的圖4A中的單元103。在圖4A和圖4B中，設(shè)置用于O形環(huán)150的安裝部分132和固定部件170。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，不是在外殼部分130中設(shè)置突起狀的板部140，而是在支撐部件101的通孔102中形成臺(tái)階107。支撐部件101的內(nèi)側(cè)的通孔102內(nèi)的空間比支撐部件101的外側(cè)的空間小。通孔102的內(nèi)側(cè)形狀與聲波換能器單元103的外形對(duì)應(yīng)。單元103具有在前緣部分120與外殼部分130之間形成的臺(tái)階處的面121，并且，面121可壓靠(impinge against)支撐部件101的通孔102中的臺(tái)階107的面。同時(shí)，單元103中的外殼部分130的外端部被環(huán)形固定部件170推壓，使得臺(tái)階處的面121壓靠支撐部件101。在這種條件下，固定部件170的螺紋與在支撐部件101的通孔102中形成的螺紋之間的底部接合，由此，單元103固定于支撐部件101上。因此，聲波換能器單元103被保持和固定于支撐部件101的通孔102中的臺(tái)階107與固定部件170之間。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，在支撐部件101的外側(cè)的外殼部分130的側(cè)面形成用于安裝O形環(huán)150的安裝部分132。在用于O形環(huán)150的安裝部分132與支撐部件101中的通孔102的內(nèi)面之間，設(shè)置O形環(huán)150。因此，支撐部件101與單元103之間的間隙被確信地密封。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，O形環(huán)150被布置于聲波換能器單元103的側(cè)面上，使得用于定位O形環(huán)150的區(qū)域可減小。因此，通過(guò)根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100，在組裝支撐部件101與單元103時(shí)不太可能出現(xiàn)超聲換能器110的性能劣化。此外，可高密度地布置超聲換能器110。

第五示例性實(shí)施例在支撐部件101中的通孔102的形狀方面與第四示例性實(shí)施例不同。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第四示例性實(shí)施例相同。圖5A是示出本示例性實(shí)施例的聲波換能器單元103的示意圖。圖5B是示出固定于支撐部件101上的單元103的示意性截面圖。圖5C是沿圖5B中的Z＝Z1處的X-Y面切取的示意性截面圖。在圖5A～5C中，在外殼部分130中形成突起133。

在本示例性實(shí)施例中，在外殼部分130中形成用作定位單元的突起133。突起133被布置于比用于安裝O形環(huán)150的安裝部分132向內(nèi)的凹陷部分側(cè)的前緣部分120側(cè)。從超聲換能器110側(cè)觀看，外殼部分130的突起133不從O形環(huán)150的外形的水平向外突出。因此，可在單元103與支撐部件101之間實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)，并且，單元103與支撐部件101之間的間隙可被O形環(huán)150密封。

通過(guò)根據(jù)本示例性實(shí)施例的這樣的光聲波探測(cè)器100，在組裝支撐部件101和單元103時(shí)不太可能出現(xiàn)超聲換能器110的性能劣化。另外，超聲換能器110可高密度地布置于希望的位置處。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，外殼部分130具有突起133，支撐部件101在通孔102的外側(cè)具有凹陷部分，但是結(jié)構(gòu)不限于此。可類似地使用以下配置：外殼部分130具有凹陷部分，支撐部件101在通孔102的內(nèi)側(cè)具有突起。

圖5D和圖5E示出本示例性實(shí)施例的另一例子。在本例子中，用于安裝O形環(huán)150的安裝部分132被布置于比突起133更接近前緣部分120的一側(cè)。并且，從超聲換能器110側(cè)觀看，外殼部分130的突起133被形成為從O形環(huán)150的外形的水平向外突出。而且，O形環(huán)150可被設(shè)置在更接近前緣部分120的一側(cè)，使得其中單元103與聲學(xué)匹配材料接觸的區(qū)域可變窄。因此，在單元103中，防水所需要的區(qū)域僅是前緣部分120的附近，由此單元103的結(jié)構(gòu)可被簡(jiǎn)化。

在上述的例子中，外殼部分130具有突起133，支撐部件101在通孔102的外側(cè)具有凹陷部分，但是結(jié)構(gòu)不限于此。可類似地使用以下配置：其中，外殼部分130具有凹陷部分，支撐部件101在通孔102的內(nèi)側(cè)具有突起。在該結(jié)構(gòu)中，從超聲換能器110側(cè)觀看，外殼部分130的凹陷部分的內(nèi)側(cè)表面以與O形環(huán)150的外形的內(nèi)側(cè)相接觸的方式設(shè)置。由此，單元103可與支撐部件101對(duì)準(zhǔn)，并且，單元103與支撐部件101之間的間隙可被O形環(huán)150密封。

圖5F和圖5G示出本示例性實(shí)施例的又一例子。圖5F是聲波換能器單元103的示意圖。圖5G是示出從光聲波探測(cè)器100的中心沿徑向觀看的、安裝于支撐部件101上的單元103的示圖。本例子與上述的配置的不同在于，前緣部分120是四角形的。此外，與前緣部分120的形狀相關(guān)聯(lián)地，支撐部件101中的通孔102的臺(tái)階中的開(kāi)口的形狀也是四角形的。在圖5G中，點(diǎn)線代表從超聲換能器110側(cè)觀看的、外殼部分130的外形和與其對(duì)應(yīng)的通孔102內(nèi)的形狀。因此，在本示例性例子中，在聲波換能器單元103的外形與和單元103的外形對(duì)應(yīng)的通孔102的內(nèi)側(cè)形狀的一部分之間形成上述的對(duì)準(zhǔn)配合機(jī)構(gòu)。

在四角形芯片上形成的電容型換能器被用作超聲換能器110的情況下，當(dāng)前緣部分120的形狀為四角形時(shí)，前緣部分120的布置中的無(wú)用空間可最大程度地減少。類似地，當(dāng)通孔102中的臺(tái)階的開(kāi)口被布置為與前緣部分120的四角形形狀對(duì)應(yīng)時(shí)，聲波換能器單元103的尺寸可減小。但是，在前緣部分120的形狀和通孔102的臺(tái)階的開(kāi)口是四角形的情況下，如果單元103的插入角(insertion angle)偏移，那么前緣部分120與通孔102的臺(tái)階部分接觸的風(fēng)險(xiǎn)增大。在本示例性實(shí)施例中，外殼部分130具有用于在將突起133插入于通孔102中時(shí)將單元103定位到支撐部件101的突起133。因此，可以不使前緣部分120與臺(tái)階部分接觸地實(shí)現(xiàn)單元103的插入。此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，在組裝支撐部件101和單元103時(shí)，不太可能出現(xiàn)超聲換能器110的性能劣化。另外，可以用更高的密度在預(yù)定位置處布置超聲換能器110。

第六示例性實(shí)施例在支撐部件101與聲波換能器單元103之間的對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)方面與第五實(shí)施例不同。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第五實(shí)施例相同。圖6A是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的單元103的示意圖。圖6B是示出安裝于支撐部件101上的單元103的示意性截面圖。圖6B是示出沿圖6A中的Y-Z面切取的單元103的截面圖。圖6C是示出沿圖6B中的Z＝Z2處的X-Y面切取的單元103的示意性截面圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，單元103的外殼部分130的外形是多角形。支撐部件101內(nèi)的通孔102的內(nèi)側(cè)形狀也是與單元103的外形對(duì)應(yīng)的多角形。與第五示例性實(shí)施例相比，不需要在外殼部分130的外形和通孔102的內(nèi)側(cè)形狀內(nèi)形成凹陷部分或凸出部分。由此，結(jié)構(gòu)可被簡(jiǎn)化。因此，對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)所需要的區(qū)域可減少，并且，單元103之間的間隔可變窄。因此，根據(jù)本示例性實(shí)施例，使用多角形形狀之間的對(duì)準(zhǔn)配合機(jī)構(gòu)。

通過(guò)根據(jù)本示例性實(shí)施例的這樣的光聲波探測(cè)器100，在組裝支撐部件101和聲波換能器單元103時(shí)，不太可能出現(xiàn)超聲換能器110的性能劣化。另外，超聲換能器110可高密度地布置于希望的位置處。此外，單元103和支撐部件101中的通孔102的結(jié)構(gòu)可被簡(jiǎn)化，因此，可提供具有高可靠性的探測(cè)器。

根據(jù)圖6A所示的本示例性實(shí)施例，外殼部分130的外形和通孔102的內(nèi)側(cè)形狀是四角形，但是結(jié)構(gòu)不限于此。只要使用諸如三角形、五角形和六角形之類的多角形，就也可獲得類似的效果。此外，如圖6D所示，單元103的前緣部分120的外形可類似地形成多角形，并且，支撐部件101中的通孔102的形狀可形成為與單元103的形式對(duì)應(yīng)的多角形。

在第一到第六示例性實(shí)施例中描述的光聲波(超聲)探測(cè)器100中的任一個(gè)可被用于接收由于光聲效應(yīng)導(dǎo)致的光聲波(超聲波)，并且被應(yīng)用于被檢體信息獲取裝置。參照?qǐng)D7，將具體描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的超聲測(cè)量裝置的操作。基于發(fā)光指令的信號(hào)701，從光源805發(fā)射光702(脈沖光)，并且，通過(guò)介質(zhì)801用光702照射測(cè)量對(duì)象800。在測(cè)量對(duì)象800中，由于光702的照射而產(chǎn)生光聲波(超聲波)703，并且，超聲波703被超聲探測(cè)器中的多個(gè)電容型換能器802接收。接收的波的信息，諸如尺寸、形狀和時(shí)間，作為光聲波的接收信號(hào)704被傳送到作為信號(hào)處理單元的圖像信息產(chǎn)生裝置803。同時(shí)，在光源805中產(chǎn)生的光702的信息(發(fā)光信息)，諸如光的尺寸、形狀、時(shí)間，被存儲(chǔ)于用于產(chǎn)生光聲信號(hào)的圖像信息的圖像信息產(chǎn)生裝置803中。在圖像信息產(chǎn)生裝置803中，基于光聲波的接收信號(hào)704和發(fā)光信息產(chǎn)生測(cè)量對(duì)象800的圖像信號(hào)，并且，基于光聲信號(hào)的再現(xiàn)圖像信息705被輸出。在圖像顯示單元804中，基于從光聲信號(hào)產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息705顯示測(cè)量對(duì)象800的圖像。

根據(jù)以上的示例性實(shí)施例的光聲波(超聲波)探測(cè)器的特征在于，不太可能出現(xiàn)由于超聲換能器的安裝導(dǎo)致的超聲換能器的特性劣化，由此可精確地獲取光聲波。因此，可以獲得具有高質(zhì)量的圖像。在以上的示例性實(shí)施例中，用于照射被檢體的光照射部分被布置于支撐部件上。此外，由于光聲效應(yīng)在被檢體中產(chǎn)生的光聲波被根據(jù)以上的示例性實(shí)施例的聲波探測(cè)器接收，而獲取被檢體的信息。

如上所述，根據(jù)第一到第六示例性實(shí)施例的光聲波(超聲)探測(cè)器100中的任一個(gè)可被用于接收由于光聲效應(yīng)導(dǎo)致的光聲波(超聲波)。另外，可向被檢體傳送超聲波，并且可接收由被檢體反射的超聲波。這種配置可被應(yīng)用于基于獲取的信號(hào)獲取被檢體的信息的被檢體信息獲取裝置。根據(jù)示例性實(shí)施例中的每一個(gè)的聲波探測(cè)器執(zhí)行由于光聲效應(yīng)而在被檢體中產(chǎn)生的光聲波的接收，還有針對(duì)被檢體進(jìn)行的超聲波的傳送/接收。因此，聲波探測(cè)器獲取被檢體的信息。

圖8是示出根據(jù)第八示例性實(shí)施例的被檢體信息獲取裝置的示意圖。在圖8中，提供超聲波的傳送和接收信號(hào)706、傳送的超聲波707、反射的超聲波708、由超聲波的傳送和接收而產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息709。

除了光聲波的接收以外，本示例性實(shí)施例的被檢體信息獲取裝置還執(zhí)行脈沖回波(pulse echo)(超聲波的傳送和接收)以形成圖像。本示例性實(shí)施例中的光聲波的接收與在第七示例性實(shí)施例中描述的相同。這里，將僅描述脈沖回波(超聲波的傳送和接收)。基于超聲波的傳送信號(hào)706，從多個(gè)電容型換能器802向測(cè)量對(duì)象800傳送超聲波707。在測(cè)量對(duì)象800的內(nèi)部中，由于存在于內(nèi)部的物質(zhì)的固有聲學(xué)阻抗的差異，超聲波被反射。反射的超聲波708被多個(gè)電容型換能器802接收，并且，諸如尺寸、形狀、時(shí)間的接收信號(hào)的信息作為超聲波的接收信號(hào)706被傳送到圖像信息產(chǎn)生裝置803。同時(shí)，諸如尺寸、形狀和時(shí)間的所傳送超聲波的信息作為超聲波傳送信息存儲(chǔ)于圖像信息產(chǎn)生裝置803中。在圖像信息產(chǎn)生裝置803中，基于超聲波接收信號(hào)706和超聲波傳送信息產(chǎn)生測(cè)量對(duì)象800的圖像信號(hào)，并且，輸出通過(guò)超聲波傳送和接收而產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息709。

在圖像顯示單元804中，基于從光聲信號(hào)產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息705與通過(guò)超聲波的傳送和接收產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息709，即，基于這兩者信息，顯示測(cè)量對(duì)象800的圖像。根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波(超聲波)探測(cè)器100的特征在于，幾乎不出現(xiàn)由于超聲換能器的安裝導(dǎo)致的超聲換能器的特性劣化，由此可以精確地獲取光聲波。此外，可以使用同一探測(cè)器精確地傳送和接收超聲波。因此，可以高質(zhì)量地產(chǎn)生具有相同的坐標(biāo)系的光聲圖像和超聲圖像。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，電容型換能器802也可被配置為使得至少接收來(lái)自被檢體的超聲波，并且，處理單元也可被配置為使得使用來(lái)自電容型換能器802的超聲波接收信號(hào)來(lái)獲取被檢體的信息。在這種情況下，電容型換能器802可向被檢體發(fā)射超聲波，但也可以使得另一換能器發(fā)射超聲波。此外，電容型換能器802還可以不執(zhí)行光聲波的接收地執(zhí)行超聲波接收。如上所述，聲波探測(cè)器檢測(cè)來(lái)自被檢體的光聲波和/或超聲波，其中該被檢體位于面向具有半球形狀等的支撐部件的凹陷側(cè)的位置處。此外，信號(hào)處理單元從通過(guò)探測(cè)器檢測(cè)的光聲波和/或超聲波的信號(hào)產(chǎn)生諸如活體組織的被檢體的圖像。

以下，將描述與以上的示例性實(shí)施例不同的示例性實(shí)施例。

將參照附圖描述這些示例性實(shí)施例。根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器具有包含換能器的多個(gè)換能器單元，換能器接收由于來(lái)自光源的光對(duì)被檢體的照射產(chǎn)生的光聲波并且輸出電信號(hào)。用于支撐多個(gè)換能器單元的支撐部件被配置為使得多個(gè)換能器單元的方向軸收在一起。多個(gè)換能器單元被布置于在支撐部件中形成的孔徑的內(nèi)部中，并且被設(shè)置為使得多個(gè)換能器單元不從支撐部件向方向軸收在一起的一側(cè)突出。由于多個(gè)換能器單元不從支撐部件向內(nèi)突出，因此能夠抑制設(shè)置在支撐部件與被檢體之間的空間中的聲學(xué)匹配材料的湍流、以及聲學(xué)匹配材料的溫度分布的不均勻。將描述具體的配置。

將參照?qǐng)D10A～10E描述根據(jù)第九示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100。圖10A是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100的外形的示意圖。圖10B是示出沿圖10A中的光聲波探測(cè)器100的A-A’截面切取的示意性截面圖。圖10C是示出換能器單元103的示意圖。并且，圖10D是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的具有另一示例性結(jié)構(gòu)的光聲波探測(cè)器100的示圖。圖10E是示出具有又一示例性結(jié)構(gòu)的換能器單元103的示圖。在圖10A中，省略了電纜等。

在圖10A～10E中，光聲波探測(cè)器100包含半球狀的支撐部件101、孔徑(通孔)102、換能器單元103、電纜160、電纜束104、連接器1701、光源106、以及換能器110。

半球狀支撐部件101包含用于在預(yù)定位置中定位換能器110的多個(gè)通孔102。

換能器單元103的外形與通孔102的形狀對(duì)應(yīng)，并且，各換能器單元103被插入和固定于通孔102中的不同的一個(gè)中。換能器單元103至少包含換能器110，并且，換能器單元103被布置為使得換能器110的方向軸穿過(guò)支撐部件101的半球中心的附近。

換能器單元103具有柱狀的外殼部分130，并且，芯片和在芯片上形成的CMUT可被設(shè)置在外殼部分130的底面上。此外，如后面描述的那樣，還能夠在插板(interposer)上布置CMUT并且在插板的與上面布置CMUT的表面相對(duì)的后表面上布置CMUT的檢測(cè)電路。

此外，O形環(huán)可被設(shè)置在外殼部分130的側(cè)面上，使得可以抑制諸如水的聲學(xué)匹配材料的流入(inflow)，并且，外殼部分130可被固定于支撐部件101上。而且，如圖11A所示，可使得插板的主表面的面積比芯片的主表面的面積大。

如圖10C所示，柱狀的外殼部分130可被圓柱狀的外殼部分替代。也可以使用圖10E所示的具有不同直徑的至少兩個(gè)連接的圓柱部分的配置。此外，外殼部分130的形狀可以是棱柱形狀。而且，具有圓柱形狀的外殼部分130的側(cè)面可具有突起。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，通孔102的截面形狀是正圓。換能器單元103具有圓筒狀的外殼部分130，換能器110被布置于圓筒狀外殼部分130的面的中心部分上。

光源106被布置于半球狀的支撐部件101的中心部分(頂點(diǎn))上。光源106可以是可發(fā)光的任何光源，諸如固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光和LED。根據(jù)本示例性實(shí)施例的光源的例子包括具有以下配置的光源：使用光纖或者在接頭處具有鏡子的多關(guān)節(jié)臂來(lái)引導(dǎo)來(lái)自布置于外部的發(fā)光部分的光。根據(jù)本示例性實(shí)施例，光源106被設(shè)置在半球狀的支撐部件101的中心部分(頂點(diǎn))處，但是布置不限于此。例如，單個(gè)光源106或多個(gè)光源106可被布置于半球狀的支撐部件101的其中不設(shè)置換能器單元103的任何區(qū)域處。此外，雖然圖10B和圖10D所示的光源106向被檢體側(cè)突出，但是可以采用光源106不從支撐部件101的水平向被檢體側(cè)突出的配置。此外，光源106可被設(shè)置在半球狀的支撐部件101的中心部分(頂點(diǎn))以外的位置處。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，與支撐部件101分開(kāi)地設(shè)置的換能器單元103被安裝于在支撐部件101中形成的通孔102中。因此，支撐部件101可具有非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有在半球狀部件中形成的孔徑。此外，由于支撐部件101和換能器單元103相互分開(kāi)，因此可以選擇操作經(jīng)過(guò)了測(cè)試的換能器單元103。因此，可容易提高光聲波探測(cè)器100的產(chǎn)量。此外，在單元103故障的情況下，可容易執(zhí)行替換。而且，可通過(guò)僅改變支撐部件101中的通孔102的位置，容易地制備具有不同傳感器間隔的光聲波探測(cè)器100。類似地，由于可通過(guò)僅制備具有不同半徑的支撐部件101來(lái)提供具有不同半徑的半球狀探測(cè)器，因此可以與支撐部件101的配置無(wú)關(guān)地使用相同的換能器單元103。

(支撐部件的形狀)

將描述支撐部件101的形狀。根據(jù)本示例性實(shí)施例，支撐部件101的形狀是半球狀，但是不限于此，而是只要換能器110的方向軸被布置為收在一起即可。形狀可以是截錐(truncated cone)形狀、平截頭棱椎體(prismoid)形狀或半圓弓形形狀。此外，在支撐部件101的半球形狀中，在連接半球形狀的球心和球頂點(diǎn)的線與連接球心與半球邊緣的線之間形成的角可以為90度，但不限于此。該角也可以小于90度或者大于90度。在本說(shuō)明書中，球形不限于正球(perfact sphere)。可以采用橢球(ellipsoid)或者在大致球表面上具有凹陷表面和凸出表面的形狀，只要形狀可被視為與球相當(dāng)即可。根據(jù)本示例性實(shí)施例和后面描述的示例性實(shí)施例，支撐部件101具有半球形狀。

(孔徑的形狀)

根據(jù)本示例性實(shí)施例，支撐部件101中的孔徑102是通孔，但是孔徑102不限于完全貫通的孔徑。此外，通孔(孔徑)102的截面形狀在以上的描述中被描述為正圓，但是形狀不限于此。截面形狀可以是橢圓或矩形(諸如三角形、四角形、多角形和梯形等)。

(換能器)

將描述換能器。根據(jù)本示例性實(shí)施例的換能器110可以是任何超聲換能器，只要它可接收或傳送超聲波即可。例如，可以使用PZT型超聲探測(cè)器或PVDF型超聲探測(cè)器。特別地，CMUT是優(yōu)選的。根據(jù)后面描述的本示例性實(shí)施例，換能器110是CMUT。

在圖10C中，換能器單元103包含芯片1201、外殼部分130、插板1401、電纜160和連接器1701。此外，如后面描述的那樣，芯片1201和插板1401通過(guò)粘接劑相互接合。

換能器單元103包含圓筒狀的外殼部分130，并且，芯片1201被設(shè)置在外殼部分130內(nèi)。CMUT 110在芯片1201上形成。在圓筒狀的外殼部分130的底面上，芯片1201被設(shè)置為使得CMUT 110面向外。外殼部分130不覆蓋CMUT 110的表面，使得來(lái)自換能器單元103的外側(cè)的光聲波到達(dá)CMUT 110的表面。此外，用于與外部連接的電纜160從外殼部分130的另一底面伸出。

將描述外殼部分130的形狀。在圖10C中，換能器單元103的形狀是圓筒狀，但是不限于此。例如，如圖10E所示，可使得電纜160從中伸出的一側(cè)的部分的直徑比通孔102的直徑大。因此，使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，換能器單元103可精確地與支撐部件101對(duì)準(zhǔn)。因此，通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，可在半球狀光聲波探測(cè)器100上精確地布置多個(gè)換能器110，并且，可精確地獲取來(lái)自被檢體的信息。

(CMUT)

將描述CMUT 110。使用作為半導(dǎo)體工藝的應(yīng)用的微電氣機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)工藝，在硅芯片上制造CMUT 110。圖11A和圖11B示出CMUT 110。

圖11A是示出CMUT 110的示意圖。在圖11A中，CMUT 110包含芯片(基板)1201、振動(dòng)膜201、第一電極(上電極)202、第二電極(下電極)203和用于支撐振動(dòng)膜201的支撐部分204。此外，CMUT 110包含間隙205、與第一電極202連接的第一布線301、以及與第二電極203連接的第二布線302。第一布線301和第二布線302分別與直流(DC)電壓產(chǎn)生單元401(在圖21中示出)和檢測(cè)電路402(其是圖21所示的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路)連接。

振動(dòng)膜201通過(guò)支撐部分204在芯片1201上被支撐并且在它接收超聲波時(shí)振動(dòng)。第一電極202被設(shè)置在振動(dòng)膜201上，并且，第二電極203被設(shè)置在芯片1201上以與第一電極202面對(duì)。由其間插入有振動(dòng)膜201和間隙205的、相互面對(duì)的第一電極202和第二電極203構(gòu)成的組被稱為單元200。在圖11A中，CMUT 110包含三個(gè)單元200，但是單元的數(shù)量可以是一個(gè)、兩個(gè)或多于三個(gè)。包含多個(gè)單元的CMUT 110可被稱為CMUT陣列。此外，包含多個(gè)單元的單元組可被稱為元件。

第一電極202通過(guò)第一布線301被引出芯片1201并且與DC電壓產(chǎn)生單元401(圖21中示出)連接。第二電極203通過(guò)第二布線302被引出芯片1201并且與檢測(cè)電路402(在圖21中示出)連接。使用DC電壓產(chǎn)生單元401，在第一電極202與第二電極203之間產(chǎn)生為幾十伏特?cái)?shù)與幾百伏特?cái)?shù)之間的電壓的電勢(shì)差。當(dāng)振動(dòng)膜201和第一電極202振動(dòng)時(shí)，第一電極202與第二電極203之間的距離改變，并且，電極之間的靜電電容改變。由于在電極之間存在電勢(shì)差，因此，與電容的變化對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生小的電流。小的電流通過(guò)與第二電極203連接的檢測(cè)電路402被轉(zhuǎn)換成電壓，并且該電壓被輸出。

與當(dāng)前廣泛使用的壓電超聲換能器相比，在本示例性實(shí)施例中使用的CMUT 110具有接收超聲波時(shí)的響應(yīng)性更好且接收頻帶寬的特性。

芯片1201通過(guò)粘接劑141被固定于插板1401上。芯片上的CMUT110的電極通過(guò)導(dǎo)線1421與插板1401上的布線電連接。導(dǎo)線1421可以是金導(dǎo)線等，并且使用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)(bonding)技術(shù)被容易地設(shè)置。根據(jù)本示例性實(shí)施例，插板1401是其中玻璃環(huán)氧樹(shù)脂和銅膜的導(dǎo)電層被層疊的多層電路基板。與插板1401的表面上的CMUT 110連接的布線通過(guò)插板1401中的布線(未示出)與插板1401的底表面上的連接器1501電連接。根據(jù)本示例性實(shí)施例，來(lái)自芯片1201的布線經(jīng)由插板1401通過(guò)布置于插板1401的底表面上的連接器1501與電纜160連接。

因此，在本示例性實(shí)施例中，由于使用設(shè)置在插板1401中的布線，因此芯片1201上的CMUT 110的微細(xì)電極可通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)與用于與光聲裝置的外部裝置(未示出)連接的粗電纜連接，并且可被引出。

如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例，半球狀的支撐部件101包含多個(gè)通孔102并且換能器單元被插入和固定于通孔102中。因此，可提供其中可使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)將換能器110布置于預(yù)定位置處的光聲波探測(cè)器100。

將參照?qǐng)D11B描述CMUT 110的另一例子。在本配置中，芯片1201具有貫通布線210，與芯片1201上的CMUT 110的電極連接的第一布線301和第二布線302可被引出到芯片1201的底表面。芯片1201的底表面通過(guò)焊盤(solder bump)145與插板1401上的電極1431電連接。芯片1201的底表面與插板1401之間的空間優(yōu)選被絕緣底料(underfill material)146填充。底料146可增強(qiáng)電連接部分與外部之間的絕緣性能，由此，電連接部分受到濕度的不良影響并且出現(xiàn)連接失效的可能性會(huì)減小。

根據(jù)本示例性實(shí)施例的上述的該另一例子，從被檢體側(cè)觀看，在CMUT 110的表面?zhèn)葲](méi)有突起。由此，可以提供具有不出現(xiàn)由于突起導(dǎo)致的光聲波的接收特性劣化的特性的光聲波探測(cè)器。

在圖11B中，使用焊盤145，但是連接不限于此。可以使用金凸塊或?qū)щ姾齽┑取Ｔ谟捎谑褂煤噶蠒r(shí)的熔解導(dǎo)致的污染和回流的處理溫度成為問(wèn)題的情況下，可通過(guò)應(yīng)用以上的其中不使用焊料的配置來(lái)配置電連接部分。

第十示例性實(shí)施例涉及設(shè)置在插板1401中的電路。

圖12A是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100的示意性截面圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，如圖12A所示，與CMUT 110連接的檢測(cè)電路402被布置于插板1401的與上面布置有CMUT 110的表面相對(duì)的表面上。CMUT 110的特征在于，與當(dāng)前廣泛使用的壓電超聲換能器相比，可接收頻帶較寬。但是，CMUT 110的接收性能可能由于電連接CMUT 110與檢測(cè)電路402的第二布線302的寄生電容而容易劣化。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于芯片1201和檢測(cè)電路402被布置為在其間設(shè)置有插板1401，因此，CMUT 110和檢測(cè)電路402可被設(shè)置為以最小的距離相互接近。

在根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器中，檢測(cè)電路402被設(shè)置為接近CMUT 110并且與CMUT 110一體化布置。因此，可以提供在寬帶域中具有優(yōu)異的接收特性的CMUT 110。

將參照?qǐng)D12B描述圖12A所示的根據(jù)本示例性實(shí)施例的檢測(cè)電路。在圖12B中，檢測(cè)電路402是使用運(yùn)算放大器411的跨阻(transimpedance)電路。在圖12B中，檢測(cè)電路402包括電阻414和電容415。

如圖12B所示，檢測(cè)電路402可由使用運(yùn)算放大器411的跨阻電路形成。在使用運(yùn)算放大器411的跨阻電路中，電阻器412和電容器413以并聯(lián)的形式被設(shè)置在運(yùn)算放大器411的負(fù)反饋部分中。通過(guò)該反饋部分輸入的電流被轉(zhuǎn)換成電壓。由于運(yùn)算放大器411的反饋特性，因此可通過(guò)使用寬帶運(yùn)算放大器來(lái)減少輸入布線中的寄生電容對(duì)電流-電壓轉(zhuǎn)換效率的影響。因此，關(guān)于具有寬頻率寬度的CMUT 110的接收特性，能夠獲得接收靈敏度的劣化很少的優(yōu)異的接收特性。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于具有運(yùn)算放大器411的跨阻電路被用于檢測(cè)電路402中，因此檢測(cè)電路402的輸入端子中的寄生電容的影響很小。因此，可以提供具有由于寄生電容導(dǎo)致的接收特性的劣化很少的特性的光聲探測(cè)器。

在使用運(yùn)算放大器411的跨阻電路中，可通過(guò)使用高速運(yùn)算放大器來(lái)減少第二布線302中的寄生電容對(duì)電流-電壓轉(zhuǎn)換特性的影響。因此，CMUT 110可具有優(yōu)異的接收特性。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，可以提供具有更優(yōu)異的接收特性的CMUT110。

第十一示例性實(shí)施例涉及設(shè)置在插板1401中的電路。關(guān)于其它方面，本實(shí)施例與第十實(shí)施例相同，因此省略其描述。

圖13A～13C是各自示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中的電路的電路圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，如圖13A所示，用于使DC電壓穩(wěn)定的電路420被設(shè)置在插板1401上。

根據(jù)本示例性實(shí)施例的電纜160包含DC電壓施加線161、用于電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的電源線162和163、以及用于輸出的信號(hào)線310的組。

由于從以分散的方式布置于半球狀支撐部件101上的換能器單元103到與外部裝置(未示出)連接的連接器1701有著長(zhǎng)的距離，因此，需要連接換能器單元103與連接器1701的電纜160具有一定量的長(zhǎng)度。因此，由于電纜160中的導(dǎo)線的布線電阻，導(dǎo)致插板1401側(cè)的DC電壓Vb1變得與該裝置側(cè)的連接器1701處的DC電壓Vb0不同。CMUT 110的接收特性大大地受在第一電極202與第二電極203之間施加的電勢(shì)差影響。因此，如果施加于CMUT 110的DC電壓Vb1與通過(guò)DC電壓產(chǎn)生單元401產(chǎn)生的DC電壓Vb0不同，那么不能獲得希望的接收特性。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于設(shè)置了用于使DC電壓穩(wěn)定的電路420，因此可導(dǎo)致施加于CMUT 110的DC電壓Vb1與通過(guò)DC電壓產(chǎn)生單元401產(chǎn)生的DC電壓Vb0一致。因此，電纜160中的布線電阻對(duì)CMUT 110的接收特性的影響可減少。

根據(jù)本示例性實(shí)施例的用于使DC電壓穩(wěn)定的電路420的輸入阻抗僅需要被設(shè)定為充分地小于電纜160的布線電阻。更具體而言，如圖13A所示，高耐壓電容器421和電阻器422可易于形成輸入阻抗。根據(jù)本示例性實(shí)施例，該配置不限于圖13A所示的配置。可類似地使用另一電路，只要可使得插板1401側(cè)的DC電壓Vb1接近裝置側(cè)的連接器中的DC電壓Vb0即可。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，能夠提供具有減少CMUT 110的接收特性的劣化的特性的光聲波探測(cè)器。

將參照?qǐng)D13B描述本示例性實(shí)施例的另一例子。在圖13B中，用于使檢測(cè)電路電源(運(yùn)算放大器)穩(wěn)定的穩(wěn)定化電路430被設(shè)置在插板1401上。用于驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路402的電流需要被穩(wěn)定地供給到用于檢測(cè)電路402的電源。如果在電纜160中出現(xiàn)布線電阻，那么供給到檢測(cè)電路402的電流變得不穩(wěn)定且檢測(cè)電路402的電流-電壓轉(zhuǎn)換特性可能受影響。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于用于檢測(cè)電路電源的穩(wěn)定化電路430被設(shè)置，因此，所需電流可被穩(wěn)定地供給到檢測(cè)電路402。因此，可在檢測(cè)電路402中獲得希望的電流-電壓轉(zhuǎn)換特性。如圖13B所示，可使用電容器431和線圈432來(lái)容易地配置根據(jù)本示例性實(shí)施例的用于檢測(cè)電路電源的穩(wěn)定化電路430。根據(jù)本示例性實(shí)施例的電路不限于圖13B所示的電路。可以使用功能與以上所述的功能相同的電路。

根據(jù)本示例性實(shí)施例的另一例子，從CMUT 110輸出的電流可通過(guò)檢測(cè)電路402被有效地轉(zhuǎn)換成電壓，由此可獲得優(yōu)異的接收特性。

將參照?qǐng)D13C和圖13D描述本示例性實(shí)施例的又一例子。在圖13C中，用于與信號(hào)線310阻抗匹配的阻抗匹配電阻器441連接于檢測(cè)電路402的輸出端子與信號(hào)線310之間。優(yōu)選地，使用同軸電纜164作為用于向裝置側(cè)供給檢測(cè)電路402的輸出信號(hào)的信號(hào)線310。當(dāng)使用同軸電纜164時(shí)，可防止在信號(hào)線310上疊加來(lái)自外部的噪聲。另一方面，如果布線變長(zhǎng)，那么出現(xiàn)布線中的反射以及信號(hào)特性被劣化是有可能的。在圖13C中，設(shè)置與作為同軸電纜的信號(hào)線310的布線阻抗匹配的阻抗匹配電阻器441。因此，由于檢測(cè)電路402的輸出端子具有阻抗匹配電路，因此，由于插板1401與信號(hào)線310之間的不匹配導(dǎo)致的輸出信號(hào)的劣化可減少。因此，能夠提供具有減少電纜160中的檢測(cè)信號(hào)的劣化的特性的超聲換能器單元103。

此外，如圖13D所示，能夠采用其中檢測(cè)電路402的輸出端子包含AC耦合電路的另一配置。更具體而言，在該配置中，電容器442連接于檢測(cè)電路402的輸出端子與信號(hào)線310之間。為了接收光聲波，CMUT 110只需要檢測(cè)一定頻率范圍或更大范圍(例如大于或等于10kHz且小于或等于100MHz，或者大于或等于100kHz且小于或等于20MHz)中的信號(hào)。在圖13D中，由于電容器442被設(shè)置在檢測(cè)電路402的輸出端子處，因此，輸出電壓的DC成分可被消除。如果在輸出電壓中存在DC成分，那么電流在任何時(shí)間在布線中流動(dòng)并且電力消耗增加。相反，由于輸出電壓的DC成分在圖13D的電路結(jié)構(gòu)中被消除，因此能夠消除在任何時(shí)間在布線中流動(dòng)的電流并由此減少電力消耗。因此，可以提供具有很小的電力消耗的超聲換能器單元103。

第十二示例性實(shí)施例涉及設(shè)置在CMUT 110的表面上的部件。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第九到第十一示例性實(shí)施例中的任一個(gè)相同。

圖14是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的設(shè)置在光聲波探測(cè)器100中的聲波換能器單元103的示意圖。在圖14中，聲波換能器單元103包含絕緣膜260和硅酮橡膠層261。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，絕緣膜260被設(shè)置在換能器110上，硅酮橡膠層261介于絕緣膜260和換能器110之間。

絕緣膜260可以是薄絕緣膜。可對(duì)絕緣膜260使用可減薄的諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亞胺(PI)、聚乙烯(PE)和聚甲基戊烯(TPX)等的材料。絕緣膜260的厚度只需要對(duì)于要使用的超聲波的波長(zhǎng)是足夠的，優(yōu)選地為幾微米到十幾微米。

硅酮橡膠層261對(duì)光聲波具有優(yōu)異的透過(guò)特性，并且牢固地聯(lián)結(jié)絕緣膜260與CMUT 110。根據(jù)本示例性實(shí)施例，與絕緣膜260聯(lián)結(jié)的CMUT 110側(cè)的振動(dòng)膜201薄且大大地受設(shè)置在振動(dòng)膜201上的部件影響。因此，在使用硬化后的硬度高的粘接劑(諸如環(huán)氧樹(shù)脂基粘接劑等)的情況下，振動(dòng)膜201的振動(dòng)特性受影響，結(jié)果，接收靈敏度會(huì)明顯下降。由于硅酮橡膠在硬化之后的硬度低，因此，在硅酮橡膠被設(shè)置在CMUT 110的表面上的情況下，CMUT 110中的振動(dòng)膜201的振動(dòng)特性不太可能受影響。此外，在硅酮橡膠層261的厚度為四十(40)微米或更小的情況下，對(duì)超聲波的透過(guò)特性的影響小。因此，這種厚度是更優(yōu)選的。此外，在芯片1201與絕緣膜260之間的間隔太小的情況下，振動(dòng)膜201對(duì)光聲波(超聲波)的接收特性可能受影響。由此，優(yōu)選地，硅酮橡膠層261的厚度為二十(20)微米或更大。出于以上的原因，考慮到硅酮橡膠層261被用于光聲波探測(cè)器中，特別優(yōu)選的是，根據(jù)本示例性實(shí)施例的硅酮橡膠層261的厚度為約二十微米到約四十微米。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于設(shè)置了絕緣膜260，因此能夠使得外部與具有被施加了高電壓的電極的CMUT 110的表面電絕緣。因此，能夠提供具有高度地確保關(guān)于被檢體的安全性的特性的光聲波探測(cè)器。

此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，硅酮橡膠層261被布置于絕緣膜260與芯片1201之間。因此，能夠提供具有以下特性的光聲波探測(cè)器100：對(duì)于光聲波(超聲波)的接收特性很少劣化，并且同時(shí)確保絕緣膜260對(duì)芯片1201的粘接性能。

第十三示例性實(shí)施例涉及用于將換能器單元103安裝于圖10A所示的支撐部件101上的安裝部分。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第九到第十二實(shí)施例中的任一個(gè)相同。

圖15A是示出本示例性實(shí)施例的超聲換能器110的透視圖。圖15B是沿圖15A中的線C-C′切取的截面圖，示出支撐部件101和設(shè)置在換能器110與支撐部件101之間的O形環(huán)1311。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，O形環(huán)1311被布置于換能器單元103與支撐部件101中的通孔102之間。換能器單元103的外殼部分130具有用于布置O形環(huán)1311的槽1321。具有設(shè)置在槽1321中的O形環(huán)1311的換能器單元103以使得從半球狀支撐部件101的外側(cè)(被檢體側(cè)的相對(duì)側(cè))向支撐部件101側(cè)通過(guò)按壓環(huán)(未示出)按壓換能器單元103的方式被固定于支撐部件101上。通孔102與換能器單元103的外殼部分130之間的間隙被設(shè)定為比O形環(huán)1311的厚度窄。因此，O形環(huán)1311被通孔102的內(nèi)側(cè)表面和外殼部分130的外側(cè)表面稍微擠壓，并且，通孔102的內(nèi)側(cè)表面與外殼部分130的外側(cè)表面之間的間隙完全被O形環(huán)1311密封。

以半球狀支撐部件101與被檢體之間的空間被具有高的超聲波透過(guò)性能的超聲波凝膠填充的方式使用光聲波探測(cè)器100，使得光聲波不衰減。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于O形環(huán)1311的存在，因此使得關(guān)于與被檢體側(cè)相對(duì)的支撐部件101側(cè)，不出現(xiàn)液體的流動(dòng)。由此，防止超聲波凝膠向被檢體側(cè)的相對(duì)側(cè)泄漏。因此，能夠防止超聲波凝膠粘接于設(shè)置在支撐部件101外部的裝置中的電部件和機(jī)械部件上，由此可減少特性的變化和破壞。此外，由于超聲波凝膠的泄漏被抑制，因此半球狀支撐部件101與被檢體之間的空間可確信地被超聲波凝膠填充。由此，可以提供能夠可靠地檢測(cè)光聲波的光聲波探測(cè)器100。

第十四示例性實(shí)施例涉及換能器單元103中的部件。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第九到第十三示例性實(shí)施例中的任一個(gè)相同，因此省略其描述。

圖16是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100的示意圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，被換能器單元103中的插板1401和外殼部分130以及用于引出電纜160的部分包圍的空間被灌封材料(potting material)134填充。灌封材料134可以是用于電氣設(shè)備中的絕緣和防濕的材料。可以使用諸如氨基甲酸酯基樹(shù)脂和環(huán)氧基樹(shù)脂的材料。根據(jù)本示例性實(shí)施例，用于連接CMUT 110與電纜160的布線部分可全然地與換能器單元103的外部絕緣。此外，由于防止換能器單元103外部的濕氣進(jìn)入布線部分，因此不太可能出現(xiàn)由于濕氣導(dǎo)致的布線的失效，由此可提高布線的可靠性。此外，當(dāng)該配置與第十或第十一實(shí)施例的配置組合時(shí)，可以減少檢測(cè)電路402的失效。

此外，當(dāng)根據(jù)本示例性實(shí)施例的配置與第十三示例性實(shí)施例的配置組合時(shí)，可提供具有明顯較高的可靠性的換能器單元103。

第十五示例性實(shí)施例涉及用于支撐芯片1201的部件的形狀。關(guān)于其它方面，本實(shí)施例與第九到第十四實(shí)施例中的任一個(gè)相同。

圖17A和圖17B是各自示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中的換能器單元103的示意性截面圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，如圖17A所示，插板1401包含突起144。在插板1401的突起144上，布置帶有CMUT 110的芯片1201。根據(jù)本示例性實(shí)施例的外殼部分130具有與具有突起144的插板1401的形狀對(duì)應(yīng)的凸形狀。

半球狀支撐部件101的厚度小于外殼部分130的突起135的高度，使得，當(dāng)換能器單元103被插入于支撐部件101中時(shí)，只有外殼部分130的突起135被插入于通孔102中。此外，換能器單元103的除了突起135以外的部分被布置為向著支撐部件101外部而突出。因此，根據(jù)本示例性實(shí)施例，只有其中設(shè)置了換能器單元103的芯片1201的突起135的直徑小，并且，可優(yōu)選地使得支撐部件101中的通孔102的直徑小。由此，可以增強(qiáng)支撐部件101的機(jī)械強(qiáng)度。因此，半球狀支撐部件101不太可能彎曲，并且，在接收光聲波的同時(shí)以高的精度保持所布置的換能器單元103之間的位置關(guān)系。由此，能夠提供可精確地從被檢體獲取光聲波的信息的光聲波探測(cè)器100。

此外，在根據(jù)本示例性實(shí)施例的插板1401中，支撐芯片1201的突起135的形狀和用于在上面設(shè)置檢測(cè)電路402的后側(cè)的形狀可改變。因此，突起135的尺寸可關(guān)于芯片1201的布置被最適當(dāng)?shù)刈钚』⑶遥缟纤觯梢栽鰪?qiáng)半球狀支撐部件101的機(jī)械強(qiáng)度。另一方面，用于檢測(cè)電路402的布置的布線的區(qū)域不受通孔102的尺寸的限制影響，并且可以確保所需的面積。因此，可對(duì)特性最適當(dāng)?shù)嘏渲貌季€。因此，可以提供具有優(yōu)異的接收特性的CMUT 110。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，形成支撐部件101中的通孔102，使得用向支撐部件101外部突出的除了突起135以外的部分布置換能器單元103。但是，配置不限于此。例如，如圖17B所示，除了支撐部件101的通孔102以外，支撐部件101還可具有與換能器單元103的形狀對(duì)應(yīng)的凹陷部分(擴(kuò)孔(counterbore))。因此，即使當(dāng)支撐部件101的厚度比換能器單元103的突起的高度大時(shí)，也可適當(dāng)?shù)夭贾脫Q能器單元103。因此，支撐部件101的機(jī)械強(qiáng)度可進(jìn)一步提高。

第十六示例性實(shí)施例涉及用于支撐芯片1201的部件的形狀。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第十五實(shí)施例相同。

圖18是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中的換能器單元103的示意性截面圖。在圖18中，省略了外殼部分130。根據(jù)本實(shí)施例，第十五示例性實(shí)施例所示的具有用于支撐芯片1201的突起135的插板1401包含第一插板148和第二插板149。根據(jù)本示例性實(shí)施例，第一插板148是其中在成型產(chǎn)品的表面上形成布線的成型互連器件(MID)，第二插板149是包含玻璃環(huán)氧樹(shù)脂和銅薄層的多層電路基板。

在第一插板148上，使用MID技術(shù)，具有希望的形狀的部件成型，并且可容易地在部件的表面上形成布線。因此，來(lái)自芯片1201的布線可容易地被引出而接近第二插板149。第一插板148的布線可容易地用焊料180與第二插板149上的電極電連接。

由于第一插板148通過(guò)成型而形成，因此，容易地制造高的突起。因此，可容易地形成換能器單元103的較高的突起，并且，即使當(dāng)支撐部件101加厚時(shí)，換能器單元103也可在沒(méi)有其下部的干擾的情況下被布置。因此，半球狀支撐部件101可被加厚并且不太可能彎曲，由此，可在高精度地保持所布置的換能器單元103之間的位置關(guān)系的同時(shí)接收光聲波。因此，能夠提供可精確地從被檢體獲取光聲波的信息的光聲波探測(cè)器。

第十七示例性實(shí)施例涉及通孔102的形狀。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第九到第十六實(shí)施例中的任一個(gè)相同，因此省略其描述。

圖19A～19C是各自示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的設(shè)置在光聲波探測(cè)器100中的聲波換能器單元103的示意圖。圖19A和圖19B是各自示出安裝在設(shè)置在支撐部件101中的通孔102中的換能器單元103、以及通孔102的內(nèi)壁與換能器單元103的外形之間的關(guān)系的示意性頂視圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，如圖19A所示，換能器單元103中的外殼部分130的側(cè)面具有用于與支撐部件101對(duì)準(zhǔn)的突起136。并且，支撐部件101中的通孔102具有與突起136對(duì)應(yīng)的形狀。根據(jù)本示例性實(shí)施例，即使當(dāng)CMUT 110的位置相對(duì)于從光聲波探測(cè)器100的半球中心觀看的換能器單元103的外形從中心部分偏移時(shí)，半球狀支撐部件101中的CMUT 110的位置也可被精確地設(shè)定。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，能夠提供即使當(dāng)CMUT 110的位置從換能器單元103的中心部分偏移時(shí)也可在預(yù)定位置處布置CMUT 110的光聲波探測(cè)器100。

將參照?qǐng)D19B描述本示例性實(shí)施例的另一例子。在圖19B中，通孔102的截面的形狀是梯形。與通孔102的形狀對(duì)應(yīng)，換能器單元103的外殼部分130的截面的形狀也是梯形。由于通孔102和換能器單元103的截面是梯形，因此，可防止當(dāng)超聲換能器單元103被固定在支撐部件101上時(shí)超聲換能器單元103沿與預(yù)定方向不同的方式被定位。因此，在CMUT 110被布置于從換能器單元103的中心偏移的位置中的配置中，可在換能器單元103被布置于支撐部件101中時(shí)沒(méi)有失效地固定各換能器單元103。因此，能夠提供不太可能出現(xiàn)換能器單元103的組裝問(wèn)題并且可有效地執(zhí)行組裝操作的光聲波探測(cè)器100。

將參照?qǐng)D19C描述本示例性實(shí)施例的又一例子。除了通孔102的截面形狀是矩形以外，圖19C中的配置與第十五實(shí)施例的相同。與通孔102的截面形狀對(duì)應(yīng)的換能器單元103的突起的外形是四角形，并且，換能器單元103的內(nèi)部中的第一插板148的外形也是四角形。四角形是上面布置了CMUT 110的芯片1201的最容易制造的形狀。因此，通過(guò)圖19C所示的配置，換能器單元103的突起可被最小化。由于與換能器單元103對(duì)應(yīng)的通孔102可被最小化，因此可以增強(qiáng)支撐部件101的機(jī)械強(qiáng)度。

第十八示例性實(shí)施例涉及與芯片1201上的CMUT 110連接的檢測(cè)電路402。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第十到第十七示例性實(shí)施例相同。

圖20A是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中的換能器單元103的頂部示意圖。圖20B是示出換能器單元103中的CMUT110的一部分的截面圖。

圖20C是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中的電路的電路圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，多個(gè)第一CMUT 111和多個(gè)第二CMUT112被布置于芯片1201上，并且，多個(gè)檢測(cè)電路451和452分別與第一CMUT 111和第二CMUT 112連接。如圖20A和圖20B所示，設(shè)置芯片1201上的多個(gè)組，在這些組中的每一個(gè)中，第一電極202相互電連接。第一CMUT 111的區(qū)域沿方向軸觀看是圓的并且被第二CMUT 112的圓環(huán)形(donut-shaped)區(qū)域包圍。

同時(shí)，如圖20C所示，多個(gè)檢測(cè)電路451和452被設(shè)置在插板1401上。第一CMUT 111與檢測(cè)電路451連接，并且，第二CMUT 112與檢測(cè)電路452連接。檢測(cè)電路452的輸出電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)453與加法器454連接。在加法器454中，檢測(cè)電路451的輸出電壓被添加到來(lái)自開(kāi)關(guān)453的電壓上。可通過(guò)在連接條件和非連接條件之間改變開(kāi)關(guān)453，容易地改變用于接收聲波的CMUT的元件尺寸。

當(dāng)來(lái)自被檢體的光聲波被接收時(shí)，CMUT的最合適的尺寸是不同的。聲波(超聲波)接收的方向性根據(jù)CMUT的尺寸而不同，使得優(yōu)選的是，根據(jù)從被檢體獲取的信息改變用于接收的換能器的尺寸，即其數(shù)量。當(dāng)換能器110的數(shù)量增大以加寬檢測(cè)區(qū)域時(shí)，可易于接收低頻帶。相反，當(dāng)換能器110的數(shù)量減少以使檢測(cè)區(qū)域變窄時(shí)，可易于接收高頻帶。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于可易于改變用于接收光聲波的CMUT的尺寸，因此可根據(jù)要被獲取信息的被檢體，或者根據(jù)用途，改變換能器的方向性。因此，可獲得被檢體的最希望的信息。

第十九示例性實(shí)施例涉及施加于CMUT 110上的DC電壓的產(chǎn)生單元。關(guān)于其它方面，本實(shí)施例與第九到第十八示例性實(shí)施例中的任一個(gè)相同，因此省略其描述。

在圖21A中，設(shè)置施加電壓調(diào)整單元460。根據(jù)本示例性實(shí)施例，在DC電壓產(chǎn)生單元401與第二電極203之間，設(shè)置用于調(diào)整施加電壓的調(diào)整單元460。調(diào)整單元460具有在施加于第二電極203上的端子處將從DC電壓產(chǎn)生單元401輸出的Vb調(diào)整到Vo的功能。

在CMUT 110中，根據(jù)振動(dòng)膜201的厚度的變化和間隙205的變化，施加于各元件上的DC電壓的最合適的值不同。在根據(jù)本示例性實(shí)施例的超聲探測(cè)器100中，最合適的DC電壓Vo被施加到包含多個(gè)單元的CMUT 110的各元件上。將參照?qǐng)D21B，描述施加電壓的調(diào)整單元460的電路的結(jié)構(gòu)。

用于調(diào)整施加電壓的調(diào)整單元460包含三個(gè)分壓電阻器。第一電阻器461被插入于DC電壓產(chǎn)生單元401與第二電極203之間。第二電阻器462和第三電阻器463被串聯(lián)連接，并且被布置于第二電極203側(cè)的第二布線302與地(GND)端子之間。在第一電阻器461的值為R1、第二電阻器462的值為R2、第三電阻器463的值為R3的情況下，施加于第二電極203側(cè)的布線的電壓Vo的值可由下式代表：

Vo＝(R2+R3)/(R1+R2+R3)＊Vb。

因此，施加的電壓是可調(diào)整的。因此，可向CMUT 110施加最適于各元件的不同電壓。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，使得R2的值比R3的值小。由此，第二電阻器462處的電壓降比第三電阻器463處的電壓降小。因此，第一電阻器461和第三電阻器463需要是高耐壓(幾十伏特?cái)?shù)到幾百伏特?cái)?shù))器件。與其對(duì)照地，可對(duì)第二電阻器462使用低耐壓器件。由于第一電阻器461和第三電阻器463是高耐壓電阻器，因此需要使用大的部件。但是，可以使用小尺寸部件作為第二電阻器462。

通過(guò)第二電阻器462的存在，即使當(dāng)?shù)谝浑娮杵?61和第三電阻器463的值固定時(shí)，也可僅通過(guò)改變第二電阻器462的值改變施加的電壓。第二電阻器462只需要被設(shè)定為可實(shí)現(xiàn)與各元件對(duì)應(yīng)的施加的電壓的值。由于第二電阻器462是小尺寸部件，因此其替換是容易的。

此外，出于抑制各端子處的電壓的變化和來(lái)自外部的噪聲的流入的目的，布置第一高耐壓電容器464和第二高耐壓電容器465。

在根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中，由于可向各元件施加最合適的DC電壓，因此，可使得CMUT 110的特性均勻。由此，可高精度地獲取信息。因此，當(dāng)使用根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100時(shí)，可獲取具有高的圖像質(zhì)量的圖像。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，第一電阻器461和第三電阻器463被布置于裝置的本體999中。第二電阻器462被布置于插板1401上。第二電阻器462的值被設(shè)定為產(chǎn)生與各元件對(duì)應(yīng)的施加的電壓的電阻值，并且，對(duì)各元件使用不同的值。因此，即使當(dāng)設(shè)置在支撐部件101中的換能器單元103改變時(shí)，也可在不改變裝置的本體999中的電阻值的情況下對(duì)各元件設(shè)定最合適的施加電壓。此外，第二電阻器462的耐壓小，并且，使用小尺寸部件作為第二電阻器462。因此，可在插板1401上的小的安裝區(qū)域中布置第二電阻器462。

除了與CMUT 110的第一電極202連接的第一布線301和與CMUT 110的第二電極203連接的第二布線302以外，連接支撐部件101與柔性部分的布線包含與第二電阻器462連接的第三布線303。由此，可通過(guò)設(shè)置在插板1401上的第二電阻器462，調(diào)整施加于電容型換能器上的電壓Vo。在該配置中，使用三(3)個(gè)電阻器，但是至少兩個(gè)電阻器將也可以。

在彎曲表面上具有多個(gè)超聲換能器的探測(cè)器中，根據(jù)本示例性實(shí)施例，能夠提供具有以下特性的探測(cè)器：可簡(jiǎn)化用于連接各元件與外部的布線的配置，并且超聲換能器的接收頻率特性均勻且優(yōu)異。

在第二十示例性實(shí)施例中，除了用于接收光聲波的CMUT 110以外，還設(shè)置用于傳送超聲波的CMUT 113。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第十七到第十九示例性實(shí)施例相同。圖22示出本示例性實(shí)施例。在圖22中，配設(shè)有偏壓511和超聲發(fā)送和接收信號(hào)512。

在圖22中，設(shè)置用于傳送和接收超聲波的CMUT 113、第二DC電壓施加單元4111、以及驅(qū)動(dòng)電路4121。圖22是示出布置于芯片1201上的用于接收的CMUT 110的元件和用于傳送的CMUT 113的元件的示意圖。CMUT 113具有適于傳送超聲波的特性。第二DC電壓施加單元4111被調(diào)整以施加電壓，使得超聲波傳送效率變得最合適。此外，驅(qū)動(dòng)電路4121可向第二電極203施加高電壓脈沖。各芯片上的CMUT113的第一電極202與驅(qū)動(dòng)電路4121電連接。由此，第一電極202與第二電極203之間產(chǎn)生的靜電引力通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路4121改變，使得振動(dòng)膜201振動(dòng)以傳送超聲波。

另一方面，CMUT 110具有適于接收超聲波以及接收光聲波的結(jié)構(gòu)。由此，當(dāng)CMUT 110接收光聲波和超聲波時(shí)，振動(dòng)膜201振動(dòng)且檢測(cè)電路402檢測(cè)振動(dòng)。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，在形成超聲波圖像時(shí)，用于傳送的CMUT113向被檢體傳送超聲波，并且，用于接收的CMUT 110接收在被檢體中反射的超聲波。在獲取光聲圖像時(shí)，用于接收的CMUT 110接收在被來(lái)自光源106的光照射的被檢體中產(chǎn)生的光聲波。

通過(guò)根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100，可使用單個(gè)探測(cè)器執(zhí)行光聲波的接收以及超聲波的傳送和接收。因此，可基于檢測(cè)的信息形成光聲圖像和超聲波圖像。此外，適于超聲波傳送的CMUT 113與適于超聲波和光聲波的接收的CMUT 110分開(kāi)設(shè)置。因此，可以滿足優(yōu)異的超聲波傳送特性和優(yōu)異的接收特性兩者，并且，可獲取高質(zhì)量圖像。此外，用于傳送和接收超聲波以及接收光聲波的CMUT 113和110被布置于同一芯片1201上。因此，可以光聲圖像與超聲波圖像之間的很少的偏移獲得圖像。

在第二十一示例性實(shí)施例中，CMUT 110具有執(zhí)行超聲波的傳送和接收的功能。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第九到第二十實(shí)施例相同。圖23A和圖23B示出本示例性實(shí)施例。

在圖23B中，驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路470包含運(yùn)算放大器471、反饋電阻器472、反饋電容器473、高耐壓開(kāi)關(guān)474和475、二極管476和477、以及高耐壓二極管478。圖23A是示出布置于芯片1201上的CMUT110的示意圖。在各芯片1201上，布置CMUT 110的元件，并且，CMUT 110的第一電極202與檢測(cè)電路451連接。檢測(cè)電路451向CMUT 110施加從裝置供給的用于超聲波傳送的高電壓脈沖，并且，將來(lái)自CMUT 110的微小電流作為檢測(cè)的信號(hào)輸出到裝置。

圖23B是示出圖20C中的檢測(cè)電路451的另一例子的電路的電路圖。反饋電阻器472和反饋電容器473被并聯(lián)布置于運(yùn)算放大器471的負(fù)反饋部分中，并且，電流-電壓轉(zhuǎn)換的功能被執(zhí)行。高耐壓開(kāi)關(guān)474和475以及二極管476和477分別與運(yùn)算放大器471的輸入端子和輸出端子連接。當(dāng)端子之間的電壓低于預(yù)定電壓(1伏特?cái)?shù)或者小于一(1)伏特?cái)?shù))時(shí)，高耐壓二極管478斷開(kāi)端子之間的布線連接。此外，當(dāng)施加高于預(yù)定電壓(約幾伏特?cái)?shù))的電壓時(shí)，高耐壓開(kāi)關(guān)474和475斷開(kāi)輸入與輸出端子之間的布線連接。

當(dāng)不施加用于傳送的高電壓脈沖時(shí)，高耐壓二極管478斷開(kāi)輸入與輸出端子之間的布線連接，原因是在這些端子之間存在很小的電勢(shì)差。另一方面，由于不從外部施加高電壓，因此高耐壓開(kāi)關(guān)474和475執(zhí)行開(kāi)關(guān)之間的布線連接。因此，來(lái)自換能器110的微小電流通過(guò)運(yùn)算放大器471被轉(zhuǎn)換成電壓，并且，檢測(cè)的信號(hào)可被供給到與外部連接的裝置(未示出)。

相對(duì)照地，當(dāng)從該裝置(未示出)施加用于傳送的高電壓脈沖時(shí)，高耐壓二極管478的內(nèi)部中的布線被連接，并且，對(duì)高耐壓開(kāi)關(guān)474和475施加高于預(yù)定電壓(約幾伏特?cái)?shù))的高電壓。由于高耐壓開(kāi)關(guān)474和475可斷開(kāi)高耐壓開(kāi)關(guān)474和475的內(nèi)部中的布線連接，因此不太可能向運(yùn)算放大器471施加高電壓，并且，不太可能出現(xiàn)運(yùn)算放大器471的故障。由于從運(yùn)算放大器471輸出的信號(hào)在高耐壓開(kāi)關(guān)475處停止，因此信號(hào)輸出對(duì)用于傳送的高電壓脈沖沒(méi)有影響。因此，能夠向換能器110中的第一電極202施加用于傳送超聲波的高電壓脈沖。

通過(guò)根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100，可使用單個(gè)探測(cè)器執(zhí)行光聲波的接收以及超聲波的傳送和接收。因此，可基于檢測(cè)的信息形成光聲圖像和超聲波圖像。此外，由于CMUT 110可執(zhí)行超聲波的傳送以及超聲波和光聲波的接收，因此芯片1201的尺寸可減小。因此，CMUT 110的單元可被布置為相互更加接近，并且，元件的數(shù)量可增大。作為替代方案，在布置相同數(shù)量的元件的情況下，可實(shí)現(xiàn)具有小的直徑的半球狀探測(cè)器。此外，由于CMUT 110被共用，因此可以光聲圖像與超聲波圖像之間的更小的位置偏移獲得圖像。

第二十二示例性實(shí)施例涉及與芯片1201上的CMUT 110連接的檢測(cè)電路402。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第十到第十七示例性實(shí)施例相同。

圖24A是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中的CMUT 110的一部分的示意性放大圖。圖24B是示出作為第十示例性實(shí)施例中的檢測(cè)電路402的另一例子的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路480的電路圖。根據(jù)本示例性實(shí)施例，多個(gè)CMUT 115和116被布置于芯片1201上。更具體而言，布置芯片1201上的多個(gè)組，在這些組中的每一個(gè)中，CMUT 110中的第二電極203被電連接。來(lái)自各組中的第二電極203的布線與布置于插板1401上的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路480的不同的輸入端子連接。在傳送超聲波時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路480中的多個(gè)傳送二極管，來(lái)自外部裝置的高電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)從各端子被施加到CMUT 110的第一電極202。

在接收時(shí)，來(lái)自第二電極203的信號(hào)分別通過(guò)運(yùn)算放大器471被放大，并且，運(yùn)算放大器471中的每一個(gè)輸出電壓。輸出電壓中的每一個(gè)在加法器481處被相加并且通過(guò)電纜160中的布線(未示出)被輸出。

能夠與各運(yùn)算放大器471的輸入端子連接的電容器的最大值根據(jù)反饋部分中的電阻器和電容器的尺寸、以及運(yùn)算放大器471的增益頻率特性被確定。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于CMUT 110被布置于各單獨(dú)的組中并且各運(yùn)算放大器471與不同的組連接，因此與各運(yùn)算放大器471連接的CMUT 110的電容可減小。由此，能夠最適當(dāng)?shù)卦O(shè)定運(yùn)算放大器471中的反饋部分的參數(shù)，加寬接收頻帶并且更好地利用具有寬帶的CMUT 110的特性。

此外，在使用運(yùn)算放大器471的跨阻電路中，輸出噪聲根據(jù)與運(yùn)算放大器471的輸入端子連接的電容器而改變。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于CMUT 110以單獨(dú)的方式被布置且各運(yùn)算放大器471與CMUT110的不同組連接，因此可在各電流-電壓轉(zhuǎn)換電路中減少輸出噪聲。在來(lái)自各運(yùn)算放大器471的輸出通過(guò)加法器481被加的情況下，輸出噪聲可減小到約1/√X，這里，X是分割數(shù)。由此，總體上，可減少輸出噪聲，并且可以高精度檢測(cè)接收的信號(hào)。

當(dāng)使用圖24B所示的根據(jù)本示例性實(shí)施例的電路時(shí)，可以在沒(méi)有來(lái)自外部的控制信號(hào)的情況下執(zhí)行通過(guò)CMUT進(jìn)行的超聲波傳送和接收。根據(jù)這種配置，能夠提供具有以下特性的光聲波探測(cè)器：接收時(shí)的電流-電壓轉(zhuǎn)換的頻率特性優(yōu)異，輸出信號(hào)中的噪聲很少，并且接收操作優(yōu)異。

在第二十三示例性實(shí)施例中，用于超聲波傳送的單元的數(shù)量以及用于光聲波和超聲波接收的單元的數(shù)量可改變。關(guān)于其它方面，本示例性實(shí)施例與第二十一示例性實(shí)施例相同。

如圖25A所示，在芯片1201上布置用于超聲波的傳送和接收的第一CMUT 117以及用于光聲波的接收的第二CMUT 118。

第一CMUT 117中的第二電極203與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路495中的第一端子491連接。第二CMUT 118中的第二電極203與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路495中的第二端子連接。在驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路495中，除了在第十八示例性實(shí)施例中描述的電路以外，還布置使用運(yùn)算放大器471的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路(跨阻電路)和加法器496。以下，將描述與第二十一示例性實(shí)施例的不同。

圖25B是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路495的電路圖。當(dāng)接收光聲波時(shí)，高耐壓二極管478處于OFF狀態(tài)且運(yùn)算放大器471的前后布線處于ON狀態(tài)。因此，來(lái)自第一CMUT 117的電流被轉(zhuǎn)換成電壓。信號(hào)542被用作接收的信號(hào)。加法器496通過(guò)將第一CMUT 117的電壓信號(hào)與通過(guò)將來(lái)自第二CMUT118的電流轉(zhuǎn)換成電壓形成的接收信號(hào)相加而形成信號(hào)542。由此，可由第一CMUT 117和第二CMUT 118兩者接收超聲波。

在傳送和接收超聲波時(shí)，用于超聲波的驅(qū)動(dòng)信號(hào)541被輸入到驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路495。當(dāng)施加高電壓時(shí)，針對(duì)高電壓保護(hù)運(yùn)算放大器471，并且，高耐壓二極管478處于ON狀態(tài)。因此，僅向與布線321連接的第一CMUT 117施加驅(qū)動(dòng)電壓，并且，從振動(dòng)膜傳送超聲波。當(dāng)振動(dòng)膜201通過(guò)在被檢體(測(cè)量對(duì)象)中反射的超聲波而振動(dòng)時(shí)，由于不施加用于超聲波的傳送(驅(qū)動(dòng))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)541，因此高耐壓二極管478處于OFF狀態(tài)。然后，由于運(yùn)算放大器471的前后布線處于ON狀態(tài)，因此電流-電壓轉(zhuǎn)換被執(zhí)行并且超聲波的接收的信號(hào)542被輸出。

在根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100中，能夠改變用于接收光聲波的元件的尺寸以及用于接收和傳送超聲波的元件的尺寸。因此，可使用尺寸適于各信號(hào)的獲取的元件，執(zhí)行光聲波的接收以及超聲波的接收和傳送。因此，能夠獲取以高圖像質(zhì)量產(chǎn)生光聲圖像和超聲波圖像所需要的信息。

此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，使得用于接收光聲波的第二CMUT118和第一CMUT 117的單元的數(shù)量比用于超聲波傳送的第一CMUT117的單元的數(shù)量多。在接收光聲波時(shí)，元件尺寸大，使得接收的光聲波的方向性可在使用同一頻率的情況下得到增強(qiáng)。另一方面，在傳送和接收超聲波時(shí)，即使當(dāng)使用具有小直徑的元件時(shí)，元件的傳送時(shí)的方向性和元件的接收時(shí)的方向性的倍增(multiplication)也起作用。因此，與僅執(zhí)行接收的相同直徑的元件相比，能夠增強(qiáng)傳送和接收之后的方向性。因此，當(dāng)使用根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波探測(cè)器100時(shí)，能夠獲得光聲圖像和超聲波圖像的分辨率相互更加接近的圖像。

作為本示例性實(shí)施例的另一例子，可以使用圖25C所示的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路495。根據(jù)該例子，驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路495在與第二CMUT 118連接的運(yùn)算放大器471與加法器496之間包含開(kāi)關(guān)440。通過(guò)開(kāi)關(guān)440的控制信號(hào)510，開(kāi)關(guān)440被ON/OFF控制。更具體而言，控制信號(hào)510被輸入，使得開(kāi)關(guān)440在傳送和接收超聲波時(shí)處于OFF狀態(tài)，在接收光聲波時(shí)處于ON狀態(tài)。可使用低電壓模擬開(kāi)關(guān)容易地實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)440。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，可通過(guò)單個(gè)布線(信號(hào)551)傳送超聲波的傳送和接收的信號(hào)以及光聲波的輸出信號(hào)，并且，探測(cè)器的電纜中的布線的數(shù)量可減少。不一定從外部裝置輸入用于開(kāi)關(guān)440的控制信號(hào)510。當(dāng)檢測(cè)到對(duì)于光聲波探測(cè)器100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電壓脈沖的施加時(shí)，以及，在設(shè)置了用于對(duì)于一定的時(shí)間段產(chǎn)生用于開(kāi)關(guān)440的OFF信號(hào)的單元的情況下，不需要從外部輸入信號(hào)。

圖25D示出本示例性實(shí)施例的又一例子。根據(jù)本例子，僅對(duì)光聲波的接收使用第一CMUT 117，并且，對(duì)于超聲波的傳送和接收使用第一CMUT 117和第二CMUT 118。

因此，可以擴(kuò)大用于傳送和接收的元件的尺寸、傳送更大的超聲波并且增強(qiáng)接收的靈敏度。因此，可以獲取具有高精度的傳送和接收信號(hào)。根據(jù)本示例性實(shí)施例，用于傳送和接收的超聲波的中心頻率被設(shè)定為大于光聲波的接收信號(hào)的中心頻率。由此，能夠獲得具有以下特性的圖像：光聲圖像和超聲波圖像的分辨率變得相互更加接近，并且可以更高的精度獲取超聲波圖像。

根據(jù)第九到第二十三示例性實(shí)施例的光聲波(超聲)探測(cè)器中的任一個(gè)可被用于接收由于光聲效應(yīng)導(dǎo)致的光聲波(超聲波)，并且，被應(yīng)用于包括光聲波(超聲)探測(cè)器中的任一個(gè)的光聲裝置(被檢體信息獲取裝置)。第二十四實(shí)施例涉及這樣的裝置。

參照?qǐng)D26，將具體描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的超聲測(cè)量裝置的操作。基于發(fā)光指令的信號(hào)701，從光源805發(fā)射光702(脈沖光)，并且，用光702照射測(cè)量對(duì)象800。在測(cè)量對(duì)象800中，由于光702的照射，產(chǎn)生光聲波(超聲波)703，并且，超聲波703被超聲探測(cè)器中的多個(gè)電容型換能器802接收。接收波的信息，諸如尺寸、形狀和時(shí)間，作為光聲波的接收信號(hào)704被傳送到圖像信息產(chǎn)生裝置803。同時(shí)，在光源805中產(chǎn)生的光702的信息(發(fā)光信息)，諸如光702的尺寸、形狀、時(shí)間，存儲(chǔ)于圖像信息產(chǎn)生裝置803中的存儲(chǔ)部分(未示出)中。在圖像信息產(chǎn)生裝置803中，基于光聲波接收信號(hào)704和從光源805發(fā)射的光702的信息產(chǎn)生測(cè)量對(duì)象800的圖像信號(hào)，并且，輸出從光聲信號(hào)產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息705。在圖像顯示單元804中，基于從光聲信號(hào)產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息705，顯示測(cè)量對(duì)象800的圖像。

根據(jù)本示例性實(shí)施例的超聲測(cè)量裝置具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且具有可接收寬頻率范圍中的光聲波的特性。因此，可使用小尺寸的探測(cè)器從光聲波獲取許多信息，并且，裝置可被容易地操作，并且，可產(chǎn)生具有高圖像質(zhì)量的圖像。

在第二十五示例性實(shí)施例中，能夠傳送和接收超聲波的第二十到第二十三示例性實(shí)施例中的任一個(gè)中的光聲波探測(cè)器被應(yīng)用于第二十四示例性實(shí)施例的光聲裝置。

圖27是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲裝置的示意圖。在圖27中，提供超聲波的傳送和接收信號(hào)706、傳送的超聲波707、從被檢體反射的超聲波708、以及由于超聲波的傳送和接收導(dǎo)致的再現(xiàn)圖像信息709。

在根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲裝置中，除了接收光聲波，還執(zhí)行脈沖回波(超聲波的傳送和接收)以形成圖像。根據(jù)本示例性實(shí)施例的光聲波的接收與第二十示例性實(shí)施例相同。這里，將僅描述脈沖回波(超聲波的傳送和接收)

基于超聲波的傳送信號(hào)706，從多個(gè)電容型換能器802向測(cè)量對(duì)象800傳送超聲波707。在測(cè)量對(duì)象800的內(nèi)部中，由于存在于測(cè)量對(duì)象800內(nèi)的物質(zhì)的固有聲學(xué)阻抗的差異，超聲波被反射。反射的超聲波708被多個(gè)電容型換能器802接收，并且，諸如尺寸、形狀和時(shí)間的接收信號(hào)的信息作為超聲波的接收信號(hào)706被傳送到圖像信息產(chǎn)生裝置803。同時(shí)，諸如尺寸、形狀和時(shí)間的所傳送超聲波的信息作為超聲波傳送信息存儲(chǔ)于圖像信息產(chǎn)生裝置803中的存儲(chǔ)部分中。在圖像信息產(chǎn)生裝置803中，基于超聲波的接收信號(hào)706和超聲波傳送信息產(chǎn)生測(cè)量對(duì)象800的圖像信號(hào)，并且，輸出通過(guò)超聲波傳送和接收產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息709。

在圖像顯示單元804中，基于從光聲信號(hào)產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息705和通過(guò)超聲波的傳送和接收產(chǎn)生的再現(xiàn)圖像信息709這兩者信息，顯示測(cè)量對(duì)象800的圖像。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，使用能夠傳送和接收寬頻率范圍中的光聲波的超聲探測(cè)器，并且，從分別通過(guò)不同類型的測(cè)量方法獲取的多條信息形成圖像。因此，能夠獲取和顯示具有大量的信息的圖像。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，第一電極202被設(shè)置在振動(dòng)膜201上，第二電極203被設(shè)置在基板120上。但是，配置不限于此。作為替代方案，可在振動(dòng)膜201上形成第二電極203，可在基板120上形成第一電極202。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，能夠提供具有不可能出現(xiàn)由于針對(duì)支撐部件的安裝而導(dǎo)致的包含一個(gè)或更多個(gè)換能器的聲波換能器單元的特性劣化的特性的聲波探測(cè)器等。

通過(guò)根據(jù)本示例性實(shí)施例的另一例子的光聲波探測(cè)器和包含光聲波探測(cè)器的光聲裝置，能夠使用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)抑制聲學(xué)匹配材料的湍流的出現(xiàn)和與湍流相關(guān)的聲學(xué)匹配材料的溫度分布的不均勻。

雖然已參照示例性實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。