JPH1048039A - 超音波検出方法および装置並びに超音波撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出アレイのチャンネル数に関わらず信号線
が少数で済む超音波検出方法および装置並びに超音波撮
像装置を実現する。 【解決手段】 共振周波数が個々に異なる複数の光リン
グ共振器３１〜３ｎと、複数の光リング共振器を連ねる
共通の導波路４０と、導波路に広帯域の光を通すことに
より前記複数の光リング共振器に加わる超音波圧力を個
々の光リング共振器の共振周波数の変化として検出する
検出手段５０，６０とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波検出方法お
よび装置並びに超音波撮像装置に関し、特に、光リング
共振器のアレイを用いた超音波検出方法および装置並び
に超音波撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検音場から到来する超音波の検出は、
超音波探触子によって行われる。超音波探触子は圧電材
料によって構成された超音波検出器（検出器）を有し、
これによって超音波が電気信号として検出される。

【０００３】超音波受波信号に基づいて被検音場の状態
を画像化するすなわち超音波撮像をする場合、超音波探
触子としては複数の検出器をアレイ(array) 状に配列
し、多チャンネル(channel) 化したものが用いられる。
そして、多チャンネルのエコー受信信号を画像再構成処
理にかけることにより、被検音場についての画像が生成
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】個々のチャンネルの受
信信号を撮像装置本体側の電気回路に伝達するために、
個別に信号線が用いられる。すなわち、チャンネル数と
同数の信号配線が用いられる。したがって、例えば、医
療用の超音波撮像装置における超音波探触子を１２８チ
ャンネルのアレイで構成したとき、１２８本の信号線配
線が必要とされる。

【０００５】これらの信号線は、エコー受信信号をＲＦ
(radio frequency) 信号のままで伝達しなければならな
いので、一般に同軸ケーブルが用いられる。このため、
超音波探触子を撮像装置本体側に接続するケーブルの束
が太くなるのが避けられない。

【０００６】超音波撮像の性能向上または自由度向上の
観点からは、アレイはできるだけチャンネル数を多くす
ることが望ましいが、取扱い容易なケーブルの太さには
限度があるので、チャンネル数は自ずから制約される。
このような制約は、２次元アレイの超音波探触子を構成
しようとした時、極めて多数の検出器を必要とするので
特に深刻である。

【０００７】超音波探触子と撮像装置本体との接続ケー
ブル数を少なくするためには、エコー受信信号を処理す
る電気回路を超音波探触子内に配置することが考えられ
るが、その電気回路への電源供給や超音波探触子内での
電気回路の発熱対策が必要になる等の新たな問題が派生
する。また、超音波探触子が大型化するのも問題であ
る。

【０００８】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、検出アレイのチャンネル数
に関わらず信号線が少数で済む超音波検出方法および装
置並びに超音波撮像装置を実現することである。

【０００９】本発明は、リング(ring)共振器を用いた光
集積回路微小圧力センサ(sensor)を応用してなされたも
のである。そのような圧力センサについては、例えば電
子情報通信学会論文誌 Ｃ−Ｉ Ｖｏｌ．Ｊ７９−Ｃ−
Ｉ Ｎｏ．１ ｐｐ．１−９１９９６年１月 に紹介さ
れている。

【００１０】この圧力センサの模式的構成を図１５に示
す。図１５の（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
同図に示すように、ガラス基板ＧＢＳに、多重干渉光回
路であるリング共振器ＲＬＳと感圧部であるダイヤフラ
ム(diaphragm) ＤＰＭが形成されている。

【００１１】リング共振器ＲＬＳは、リング状の導波路
ＲＮＧと、これに光を入出力させる方向性結合器ＣＰＬ
とで構成される。方向性結合器ＣＰＬは導波路ＷＧとリ
ング状の導波路ＲＮＧの一方の側の導波路部分との間の
近接部によって形成される。導波路ＷＧの一端に光入力
信号ＩＮが入力され他端から光出力信号ＯＵＴが出力さ
れるようになっている。リング状の導波路ＲＮＧの他方
の側の導波路部分はダイヤフラムＤＰＭの上を通るよう
になっている。

【００１２】リング状の導波路ＲＮＧと導波路ＷＧは、
ガラス基板ＧＢＳ上に光集積回路技術によって形成され
る。すなわち、ガラス基板ＧＢＳにその屈折率をわずか
に増加させる物質（例えばアルミニウム(Al)等）を拡散
することによって形成される。ダイヤフラムＤＰＭは、
リング共振器ＲＬＳが形成される面とは反対側からガラ
ス基板ＧＢＳをエッチング(etching) すること等によっ
て形成される。

【００１３】図１６はリング共振器ＲＬＳの光出力信号
ＯＵＴの周波数特性で、光の多重干渉により鋭い共振特
性を示す。図１６のグラフは、共振周波数に一致する周
波数成分が方向性結合器ＣＰＬを通じてリング状の導波
路ＲＮＧに吸収されることを表している。リング状の導
波路ＲＮＧに吸収された光はその中を循環する。

【００１４】ダイヤフラムＤＰＭに圧力が印加される
と、ダイヤフラムＤＰＭが撓み内部に歪が生じる。この
歪により、ダイヤフラムＤＰＭの上を通る導波路には光
弾性効果による比誘電率変化すなわち屈折率変化が引き
起こされ、そこを伝播する導波光に位相変化が生じる。
この位相変化によってリング共振器ＲＬＳの共振周波数
が例えば破線で示すように変化する。この周波数変化Δ
ｆが印加圧力の大きさに対応しているので、それを測定
することにより圧力を測定することができる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

〔１〕課題を解決するための第１の発明は、共振周波数
が個々に異なる複数の光リング共振器を共通の導波路で
連ね、前記導波路に広帯域の光を通すことにより前記複
数の光リング共振器に加わる超音波圧力を個々の光リン
グ共振器の共振周波数の変化として検出することを特徴
とする。

【００１６】課題を解決するための第１の発明によれ
ば、複数の光リング共振器を共通の導波路で連ね、この
導波路に広帯域の光を通すことにより複数の光リング共
振器に加わる超音波圧力を個々の光リング共振器の共振
周波数の変化として検出するようにしたので、複数の超
音波検出信号群を共通の導波路を通じて取り出すことが
でき、それによって、検出アレイのチャンネル数に関わ
らず信号線が少数で済む超音波検出方法を実現すること
ができる。

【００１７】〔２〕課題を解決するための第２の発明
は、共振周波数が個々に異なる複数の光リング共振器
と、前記複数の光リング共振器を連ねる共通の導波路
と、前記導波路に広帯域の光を通すことにより前記複数
の光リング共振器に加わる超音波圧力を個々の光リング
共振器の共振周波数の変化として検出する検出手段とを
具備することを特徴とする。

【００１８】課題を解決するための第２の発明によれ
ば、複数の光リング共振器を共通の導波路で連ね、この
導波路に広帯域の光を通すことにより複数の光リング共
振器に加わる超音波圧力を個々の光リング共振器の共振
周波数の変化として検出するようにしたので、複数の超
音波検出信号群を共通の導波路を通じて取り出すことが
でき、それによって、検出アレイのチャンネル数に関わ
らず信号線が少数で済む超音波検出装置を実現すること
ができる。

【００１９】〔３〕課題を解決するための第３の発明
は、被検音場から到来する超音波を受信し、超音波受信
信号に基づいて画像を生成する超音波撮像装置であっ
て、超音波の受信を、共振周波数が個々に異なる複数の
光リング共振器と、前記複数の光リング共振器を連ねる
共通の導波路と、前記導波路に広帯域の光を通すことに
より前記複数の光リング共振器に加わる超音波圧力を個
々の光リング共振器の共振周波数の変化として検出する
検出手段とを備えた受信手段によって行うように構成し
たことを特徴とする。

【００２０】課題を解決するための第３の発明によれ
ば、複数の光リング共振器を共通の導波路で連ね、この
導波路に広帯域の光を通すことにより複数の光リング共
振器に加わる超音波圧力を個々の光リング共振器の共振
周波数の変化として検出するようにしたので、複数の超
音波検出信号群を共通の導波路を通じて取り出すことが
でき、それによって、検出アレイのチャンネル数に関わ
らず信号線が少数で済む超音波撮像装置を実現すること
ができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。

【００２２】図１に超音波検出装置のブロック(block)
図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。
なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する実施
の形態の一例が示される。また、本装置の動作によって
本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。本
発明の実施の形態の他の例においても同様である。

【００２３】図１に示すように、超音波受波器１０は、
サブストレート(substrate) ２０上に複数のセンサ３ｉ
（ｉ：１〜ｎ）のアレイを例えば円形に形成したものと
なっている。ｎの値は例えば１２８である。サブストレ
ート２０としては例えばガラス基板がセンサアレイを光
集積回路技術によって形成する点で好ましい。

【００２４】なお、アレイの形状は円形に限るものでは
なく、楕円形や矩形等、任意所望の形状にして良い。あ
るいは、直線的なアレイとしても良い。さらには、２次
元のアレイとしても良い。

【００２５】複数のセンサ３１〜３ｎは導波路４０によ
って一筆描き状に連ねられている。導波路４０は本発明
における導波路の実施の形態の一例である。導波路４０
の一端には、光源部５０が光導線５１および光コネクタ
(connector) ５２を通じて接続され、これによって導波
路４０に光信号が供給されるようになっている。

【００２６】光導線５１は例えば光ファイバー(fiber)
等によって構成される。光源部５０は多色もしくは広帯
域の光信号を供給するものである。光源部５０は例えば
レーザー光源等を用いて構成される。多色光の発生はス
ペクトラム掃引によって行うようにしても良い。

【００２７】導波路４０の他端には、分光／復調部６０
が光導線６１および光コネクタ６２を通じて接続されて
いる。分光／復調部６０は導波路４０の光出力信号の分
光および復調を行うものである。光源部５０および分光
／復調部６０は本発明における検出手段の実施の形態の
一例である。

【００２８】センサ３ｉは、前記の文献に記載された圧
力検出器と共通の基本構成を有する。すなわち、図２の
平面図および図３のＡ−Ａ断面図に示すように、多重干
渉光回路であるリング共振器３ｉ１と感圧部のダイヤフ
ラム３ｉ２とで構成される。リング共振器３ｉ１は本発
明における光リング共振器の実施の形態の一例である。

【００２９】リング共振器３ｉ１は、リング状の導波路
ＲＮＧと、これに光を入出力させる方向性結合器ＣＰＬ
とで構成される。方向性結合器ＣＰＬは、導波路４０と
リング状の導波路ＲＮＧの一方の側の導波路部分との間
の近接部によって形成される。導波路４０の一端に光入
力信号ＩＮが入力され他端から光出力信号ＯＵＴが出力
されるようになっている。リング状の導波路ＲＮＧの他
方の側の導波路部分はダイヤフラム３ｉ２の上を通るよ
うになっている。

【００３０】リング状の導波路ＲＮＧと導波路４０は、
サブストレート２０上に例えば光集積回路技術によって
形成される。すなわち、サブストレート２０にその屈折
率をわずかに増加させる物質（例えばアルミニウム(Al)
等）を拡散することによって形成される。ダイヤフラム
３ｉ２は、リング共振器３ｉ１が形成される面とは反対
側からサブストレート２０をエッチングすること等によ
って形成される。

【００３１】ダイヤフラム３ｉ２は、矢印ＡＲＷのよう
に被検音場から到来する超音波を受波する。ダイヤフラ
ム３ｉ２の超音波受波面には必要に応じて音響整合層Ｍ
ＣＨが設けられる。また、エッチング孔内には伝音媒体
ＭＤＩが充填される。

【００３２】図４はリング共振器３ｉ１の光出力信号Ｏ
ＵＴの周波数特性で、光の多重干渉により鋭い共振特性
を示す。図４のグラフは、共振周波数に一致する周波数
成分が方向性結合器ＣＰＬを通じてリング状の導波路Ｒ
ＮＧに吸収されることを表している。吸収された光はリ
ング状の導波路ＲＮＧ内を循環する。

【００３３】ダイヤフラムＤＰＭに超音波が印加される
と、その圧力に応じてダイヤフラムＤＰＭが撓み内部に
歪が生じる。この歪により、ダイヤフラムＤＰＭの上を
通る導波路には光弾性効果による比誘電率変化すなわち
屈折率変化が引き起こされ、そこを伝播する導波光に位
相変化が生じる。この位相変化によってリング共振器３
ｉ１の共振周波数が例えば破線で示すように変化する。
この周波数変化Δｆが超音波圧力の大きさに対応してい
る。すなわち、超音波によって共振周波数がＦＭ(frequ
ency modulation)された光信号が得られる。

【００３４】このように構成された複数のセンサ３１〜
３ｎが、導波路４０を直列に連ねてサブストレート２０
上に配列されている。複数のセンサ３１〜３ｎは、それ
らのリング共振器３ｉ１の共振周波数が個々に異なるよ
うに構成されている。共振周波数の相違はリング状の導
波路ＲＮＧの寸法を異ならせることによって実現され
る。

【００３５】このようにすることにより、光源部５０か
ら供給された多色の光信号から、各センサ３ｉによって
それぞれの共振周波数に周波数が一致する光成分が吸収
される。そして、このように各共振周波数成分が吸収さ
れた後の光信号が光導線６１を通じて分光／復調部６０
に入力される。

【００３６】すなわち、分光／復調部６０にはいわば暗
線スペクトルを有する光信号が入力される。個々の暗線
スペクトルが各センサ３ｉの共振周波数を表し、その周
波数変化が超音波圧力を示している。共振周波数が個々
に異なるので、複数のセンサ３１〜３ｎの超音波検出信
号は１本の光導線６１により伝送することができる。す
なわち、超音波検出信号は周波数多重により伝送され
る。

【００３７】光導線６１の途中には必要に応じて図示し
ない光増幅器が設けられる。光増幅器の中でも、例えば
エルビウム(Er)ドープ(dope)光ファイバー等による光ア
ンプ(amplifier) が構成が簡単な点で好ましい。

【００３８】分光／復調部６０は分光によって個々の共
振周波数成分を分離する。これによって、センサ３ｉの
検出信号が個々に分離される。分光／復調部６０は、ま
た、各検出信号についてＦＭ検波（復調）を行うことに
より超音波に対応した電気信号をそれぞれ生成する。こ
れによって、超音波受波器１０のセンサアレイの各チャ
ンネル毎の超音波受信信号が電気信号として得られる。

【００３９】以上のように、本装置によれば、超音波受
波器１０と光源部５０および分光／復調部６０を２本の
光導線で結ぶだけで多チャンネルの超音波受信信号を収
集することができる。すなわち、光源部５０および分光
／復調部６０を装置本体側に設置したとき、それと超音
波受波器１０を結ぶ信号線は、チャンネル数に無関係に
たった２本で済ませることができる。なお、光導線数を
増やして系統を複数化することにより、２次元アレイ等
の膨大なチャンネル数にも容易に対応することができ
る。

【００４０】図５に本発明の実施の形態の他の例を示
す。同図において図１と同様の部分は同一の符号を付し
て説明を省略する。この実施の形態においては、導波路
が入力導波路４１と出力導波路４２の２系統で構成され
ている。

【００４１】入力導波路４１の一端には光源部５０から
の入力光が与えられる。入力導波路４１の他端は無反射
終端器（終端器）４３で終端されている。出力導波路４
２の一端には分光／復調部６０が接続されている。出力
導波路４２の他端は無反射終端器（終端器）４４で終端
されている。入力導波路４１と出力導波路４２の間には
複数のセンサ３ｉ’（ｉ：１〜ｎ）が配置されている。

【００４２】センサ３ｉ’は、図６の平面図および図７
のＢ−Ｂ断面図に示すように、リング共振器３ｉ１’と
感圧部のダイヤフラム３ｉ２とで構成される。リング共
振器３ｉ１’は、リング状の導波路ＲＮＧと、これに光
を入出力させる方向性結合器ＣＰＬ１，ＣＰＬ２とで構
成される。

【００４３】方向性結合器ＣＰＬ１は、リング状の導波
路ＲＮＧの一方の側の導波路部分に近接する入力導波路
４１との間に形成される。方向性結合器ＣＰＬ２は、リ
ング状の導波路ＲＮＧの他方の側の導波路部分に近接す
る出力導波路４２との間に形成される。リング状の導波
路ＲＮＧの両側もしくはどちらか一方の側の導波路部分
がダイヤフラム３ｉ２の上を通るようになっている。

【００４４】このように構成された複数のセンサ３１’
〜３ｎ’が、入力導波路４１同士および出力導波路４２
ＰＬ２同士を直列に連ねてサブストレート２０上に形成
されている。複数のセンサ３１’〜３ｎ’は、リング共
振器３ｉ１’の共振周波数が個々に異なるように構成さ
れている。したがって、光源部５０から入力導波路４１
に供給された光信号のうちそれぞれの共振周波数に一致
する周波数を持つ光成分が各センサ３ｉ’によって抽出
される。

【００４５】抽出された光は各センサ３ｉ’においてリ
ング状の導波路ＲＮＧ内を循環し、その一部が方向性結
合器ＣＰＬ２を通じて出力導波路４２に伝達される。こ
れによって、出力導波路４２には例えば図８に示すよう
なスペクトルを有する光信号が得られる。したがって、
出力導波路４２には各リング共振器３ｉ１’の共振周波
数に一致する周波数を持つ光信号の集まり、すなわち、
いわば輝線スペクトルを有する光信号が得られ、それが
光導線６１を通じて分光／復調器６０に伝送される。す
なわち共通の伝送路上を周波数多重によって光伝送が行
われる。光導線６１中には光アンプを設けることが望ま
しい。

【００４６】分光／復調部６０は分光によって個々の共
振周波数成分を分離する。これによって、個々のセンサ
３ｉの検出信号が個々に分離される。分光／復調部６０
は、また、各検出信号についてＦＭ検波（復調）を行う
ことにより超音波に対応した電気信号をそれぞれ生成す
る。これによって、超音波受波器１０のセンサアレイの
各チャンネル毎の超音波受信信号が電気信号として得ら
れる。

【００４７】以上のように、本装置によれば、超音波受
波器１０と光源部５０および分光／復調部６０を２本の
光導線で結ぶだけで多チャンネルの超音波受信信号を収
集することができる。すなわち、光源部５０および分光
／復調部６０を装置本体側に設置したとき、それと超音
波受波器１０を結ぶ信号線は、チャンネル数に無関係に
たった２本で済ませることができる。なお、光導線数を
増やして系統を複数化することにより、２次元アレイ等
の膨大なチャンネル数にも容易に対応することができ
る。

【００４８】この実施の形態の例は、分光／復調器６０
に入力する光信号が輝線スペクトルとなる点で好まし
い。これに対して、図１に示した実施の形態の例は、分
光／復調器６０に入力する光信号が暗線スペクトルとな
るものの、超音波受波器１０における光信号の入力導波
路と出力導波路を１本の導波路で兼用でき、構成が簡素
化される点で好ましい。

【００４９】図９に分光／復調部６０の実施の形態の一
例の概念的構成を示す。同図に示すように、分光／復調
部６０は、サブストレート７０上に複数の分光／復調器
８ｉ（ｉ：１〜ｎ）のアレイを形成したものとなってい
る。ｎは例えば１２８である。分光／復調器８ｉの数は
超音波受波器１０におけるセンサ３ｉまたは３ｉ’の数
に等しい。分光／復調器８ｉはセンサ３ｉまたは３ｉ’
と対をなして構成される。

【００５０】複数の分光／復調器８１〜８ｎは導波路９
０によって連ねられている。導波路９０の一端には光導
線６１および光コネクタ６３を通じて超音波受波器１０
から光出力信号が入力されるようになっている。導波路
９０の他端は無反射終端器（終端器）１００によって終
端されている。

【００５１】分光／復調器８ｉもリング共振器を利用し
て構成される。すなわち、図１０の平面図および図１１
のＣ−Ｃ断面図に示すように、リング共振器８ｉ１が、
リング状の導波路ＲＮＧと、これに光を入出力させる方
向性結合器ＣＰＬとで構成される。方向性結合器ＣＰＬ
は導波路９０とリング状の導波路ＲＮＧの一方の側の導
波路部分との間の近接部によって形成される。

【００５２】このようなリング共振器８ｉ１はセンサ３
ｉにおけるリング共振器３ｉ１と同様に光集積積回路技
術によって構成される。リング状の導波路ＲＮＧの他方
の側の導波路部分には光検出器８ｉ２が設けられてい
る。光検出器８ｉ２としては例えばフォトダイオード(p
hotodiode)等の適宜の光／電気変換手段が用いられる。

【００５３】このように構成された複数の分光／復調器
８１〜８ｎが、導波路９０を直列に連ねてサブストレー
ト７０上に配列されている。分光／復調器８ｉのリング
共振器８ｉ１は、それと対をなすセンサ３ｉまたは３
ｉ’のリング共振器３ｉ１または３ｉ１’の共振特性に
同調した共振特性を持つように構成される。具体的に
は、図１２の（ａ）に示すようなリング共振器３ｉ１’
の共振特性に対して、同図の（ｂ）に示すように中心周
波数をずらしたややブロード(broad) な同調特性を持つ
ように構成される。これによって、リング共振器３ｉ
１’の共振周波数がリング共振器８ｉ１の同調曲線の傾
斜部に来るようになる。

【００５４】このような同調により、導波路９０を通る
光信号からリング共振器３ｉ１’の共振周波数成分が分
光される。分光された光はリング状の導波路ＲＮＧを循
環し、この光が光検出器８ｉ２によって検出される。

【００５５】リング共振器３ｉ１’の共振周波数が超音
波に応じて変化するとき、それはリング共振器８ｉ１の
同調曲線の傾斜部上を動くことになる。このため、リン
グ状の導波路ＲＮＧを循環する光信号のレベル(level)
は、ＦＭ信号をスロープ(slope) 検波した場合と同様
に、周波数変化に応じて変化する。したがって、光検出
器８ｉ２の出力信号として超音波の振幅に応じて振幅が
変化するアナログ(analog)電気信号が得られることにな
る。

【００５６】このような動作が複数の分光／復調器８１
〜８ｎにおいてそれぞれ行われることにより、センサ３
１’〜３ｎ’が受波した超音波がそれぞれ電気信号に変
換される。すなわち、超音波受波器１０のセンサアレイ
の各チャンネルが受波した超音波がそれぞれ電気信号と
して得られる。ただし、各電気信号には直流成分が重畳
しているので、信号の利用に当たってそれを除去する必
要がある。

【００５７】暗線スペクトルの光出力信号を生じるセン
サ３ｉに対しては、図１３の（ａ）に示すようなリング
共振器３ｉ１の共振特性に対して、同図の（ｂ）に示す
ように中心周波数をずらしたより急峻な同調特性を持つ
ように構成される。これによって、リング共振器８ｉ１
の共振周波数がリング共振器３ｉ１の吸収スペクトラム
曲線（同調曲線）の傾斜部に来るようになる。

【００５８】このような同調により、導波路９０を通る
光信号からリング共振器８ｉ１の共振周波数成分が分光
される。分光された光はリング状の導波路ＲＮＧを循環
し、この光が光検出器８ｉ２によって検出される。

【００５９】リング共振器３ｉ１の共振周波数が超音波
に応じて変化するとき、リング共振器３ｉ１の同調曲線
の傾斜部上の異なる部分の周波数成分がリング共振器８
ｉ１と同調することになる。このため、リング状の導波
路ＲＮＧを循環する光信号のレベルは、ＦＭ信号をスロ
ープ検波した場合と同様に、周波数変化に応じて変化す
る。したがって、光検出器８ｉ２の出力信号として超音
波の振幅に応じて変化するアナログ電気信号が得られる
ことになる。

【００６０】このような動作が複数の分光／復調器８１
〜８ｎにおいてそれぞれ行われることにより、センサ３
１〜３ｎが受波した超音波がそれぞれ電気信号に変換さ
れる。すなわち、超音波受波器１０のセンサアレイの各
チャンネルが受波した超音波がそれぞれ電気信号として
得られる。ただし、各電気信号には直流成分が重畳して
いるので、信号の利用に当たってそれを除去する必要が
ある。

【００６１】このような分光／復調部６０は、超音波受
波器１０を製作するのと同一の設備により対をなして製
作できる点で好ましい。なお、分光／復調部６０は上記
の実施の形態に限られるものではない。

【００６２】以上のような超音波検出装置を利用して超
音波撮像装置を構成することができる。図１４に超音波
撮像装置の実施の形態の一例を示す。同図において図１
と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
超音波受波器１０は中央部に貫通孔を有し、そこに超音
波送波器１１０が配置されるようになっている。超音波
送波器１１０は例えば圧電材料からなる超音波振動子等
を用いて構成される。超音波送波器１１０は送波部１２
０によって駆動され、被検音場に超音波を送波する。

【００６３】この送波に対するエコーが超音波受波器１
０のセンサ３１〜３ｎによって検出され、光源部５０の
光についての個々の光スペクトラムの変化として分光／
復調部６０に入力される。

【００６４】個々の光スペクトラムの変化は、分光／復
調部６０においてそれぞれアナログ電気信号に復調され
て、センサ３１〜３ｎのアレイのチャンネル毎のエコー
受信信号が得られる。すなわち、従来の超音波振動子ア
レイで受信したのと同様な複数チャンネルのエコー受信
信号が得られる。ここで、超音波受波器１０、光源部５
０および分光／復調部６０は本発明における受信手段の
実施の形態の一例である。

【００６５】画像生成部１３０はそれらチャンネル毎の
エコー受信信号に基づいて画像を生成する。画像生成部
１３０としては、従来の超音波振動子アレイを用いる超
音波撮像装置における画像生成部と共通のものを用いる
ことができる。生成された画像は表示部１４０に可視像
として表示される。

【００６６】このような超音波撮像装置において、超音
波受波器１０と撮像装置本体側とを結ぶ信号線は、検出
信号に関してはチャンネル数に無関係にたった２本の光
導線で済ませることができる。なお、光導線数を増やし
て系統を複数化することにより、２次元アレイ等の膨大
なチャンネル数にも容易に対応することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、課題を解決
するための第１の発明によれば、複数の光リング共振器
を共通の導波路で連ね、この導波路に広帯域の光を通す
ことにより複数の光リング共振器に加わる超音波圧力を
個々の光リング共振器の共振周波数の変化として検出す
るようにしたので、複数の超音波検出信号群を共通の導
波路を通じて取り出すことができ、それによって、検出
アレイのチャンネル数に関わらず信号線が少数で済む超
音波検出方法を実現することができる。

【００６８】また、課題を解決するための第２の発明に
よれば、複数の光リング共振器を共通の導波路で連ね、
この導波路に広帯域の光を通すことにより複数の光リン
グ共振器に加わる超音波圧力を個々の光リング共振器の
共振周波数の変化として検出するようにしたので、複数
の超音波検出信号群を共通の導波路を通じて取り出すこ
とができ、それによって、検出アレイのチャンネル数に
関わらず信号線が少数で済む超音波検出装置を実現する
ことができる。

【００６９】また、課題を解決するための第３の発明に
よれば、複数の光リング共振器を共通の導波路で連ね、
この導波路に広帯域の光を通すことにより複数の光リン
グ共振器に加わる超音波圧力を個々の光リング共振器の
共振周波数の変化として検出するようにしたので、複数
の超音波検出信号群を共通の導波路を通じて取り出すこ
とができ、それによって、検出アレイのチャンネル数に
関わらず信号線が少数で済む超音波撮像装置を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の装置におけるセン
サの模式的構成図である。

【図３】本発明の実施の形態の一例の装置におけるセン
サの模式的構成図である。

【図４】本発明の実施の形態の一例の装置におけるセン
サの動作説明図である。

【図５】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図６】本発明の実施の形態の一例の装置におけるセン
サの模式的構成図である。

【図７】本発明の実施の形態の一例の装置におけるセン
サの模式的構成図である。

【図８】本発明の実施の形態の一例の装置におけるセン
サの動作説明図である。

【図９】本発明の実施の形態の一例の装置における分光
／復調部の模式的構成図である。

【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置における分
光／復調器の模式的構成図である。

【図１１】本発明の実施の形態の一例の装置における分
光／復調器の模式的構成図である。

【図１２】本発明の実施の形態の一例の装置における分
光／復調器の動作説明図である。

【図１３】本発明の実施の形態の一例の装置における分
光／復調器の動作説明図である。

【図１４】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック
図である。

【図１５】リング共振器の模式的構成図である。

【図１６】リング共振器の動作説明図である。

【符号の説明】

１０ 超音波受波器 ２０ サブストレート ３１〜３ｎ，３１’〜３ｎ’ センサ ４０ 導波路 ４１ 入力導波路 ４２ 出力導波路 ４３，４４ 終端器 ５０ 光源部 ５１ 光線路 ５２ コネクタ ６０ 分光／復調部 ６１ 光線路 ６２，６３ コネクタ ３ｉ１，３ｉ１’ リング共振器 ３ｉ２ ダイヤフラム ＣＰＬ，ＣＰＬ１，ＣＰＬ２ 方向性結合器 ＲＮＧ リング状の導波路 ＭＣＨ 音響整合層 ＭＤＩ 伝音媒体 ７０ サブストレート ８１〜８ｎ 分光／復調器 ９０ 導波路 １００ 終端器 ８ｉ１ リング共振器 ８ｉ２ 光検出器 １１０ 超音波送波器 １２０ 送信部 １３０ 画像生成部 １４０ 表示部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共振周波数が個々に異なる複数の光リン
   グ共振器を共通の導波路で連ね、前記導波路に広帯域の
   光を通すことにより前記複数の光リング共振器に加わる
   超音波圧力を個々の光リング共振器の共振周波数の変化
   として検出することを特徴とする超音波検出方法。
2. 【請求項２】 共振周波数が個々に異なる複数の光リン
   グ共振器と、前記複数の光リング共振器を連ねる共通の
   導波路と、前記導波路に広帯域の光を通すことにより前
   記複数の光リング共振器に加わる超音波圧力を個々の光
   リング共振器の共振周波数の変化として検出する検出手
   段とを具備することを特徴とする超音波検出装置。
3. 【請求項３】 被検音場から到来する超音波を受信し、
   超音波受信信号に基づいて画像を生成する超音波撮像装
   置であって、超音波の受信を、共振周波数が個々に異な
   る複数の光リング共振器と、前記複数の光リング共振器
   を連ねる共通の導波路と、前記導波路に広帯域の光を通
   すことにより前記複数の光リング共振器に加わる超音波
   圧力を個々の光リング共振器の共振周波数の変化として
   検出する検出手段とを備えた受信手段によって行うよう
   に構成したことを特徴とする超音波撮像装置。