JP6880876B2 - 超音波センサー、及び電子機器 - Google Patents
超音波センサー、及び電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6880876B2 JP6880876B2 JP2017054070A JP2017054070A JP6880876B2 JP 6880876 B2 JP6880876 B2 JP 6880876B2 JP 2017054070 A JP2017054070 A JP 2017054070A JP 2017054070 A JP2017054070 A JP 2017054070A JP 6880876 B2 JP6880876 B2 JP 6880876B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- acoustic layer
- transducer
- recess
- transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明は、超音波センサー、及び電子機器に関する。
従来、測定対象に対して超音波の送受信を行う超音波センサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の超音波センサーは、車両のバンパーに設けられる超音波センサーであり、車両から２ｍ以上離れた長距離範囲を検知エリアとするセンサーである。この超音波センサーは、圧電素子と、圧電素子の一面に接合される音響整合層とを含み、音響整合層の前記一面とは反対側の面が、前記一面に対して角度αで傾斜する構成を有する。
特許文献１に記載の超音波センサーは、車両のバンパーに設けられる超音波センサーであり、車両から２ｍ以上離れた長距離範囲を検知エリアとするセンサーである。この超音波センサーは、圧電素子と、圧電素子の一面に接合される音響整合層とを含み、音響整合層の前記一面とは反対側の面が、前記一面に対して角度αで傾斜する構成を有する。
ところで、上記特許文献１に記載の技術は、車両からできるだけ離れた障害物を検知することを目的とした超音波センサーであり、このような技術の延長上には、車両の無人運転等が望まれている。このような車両の無人運転技術では、従来、人による観察によって判断されてきた、至近距離内で、かつ広角な範囲に対する障害物の検知が、危険回避上必要となる。
上記特許文献１の技術では、バンパーの傾斜角度αに合わせて、音響整合層の圧電素子とは反対側の面を角度αだけ傾斜させている。この場合、遠距離の障害物の検知を行うことができる。しかしながら、至近距離内における広角な範囲に対する障害物の検知を好適に行うことができない。
つまり、超音波センサーから超音波を送信する場合、超音波ビームは、音響整合層の傾斜角度αに応じた方向に形成されるメインローブの他、メインローブとは異なる方向に出力されるサイドローブが発生する。ここで、特許文献１に記載の超音波センサーでは、このサイドローブに関して考慮されておらず、サイドローブによる反射波を受信した場合に、メインローブの超音波の送信方向に障害物で存在すると判定されてしまう。すなわち、特許文献１では、方位分解能が不十分となり、近距離内における広角な範囲の障害物を検知することができない、との課題がある。
上記特許文献１の技術では、バンパーの傾斜角度αに合わせて、音響整合層の圧電素子とは反対側の面を角度αだけ傾斜させている。この場合、遠距離の障害物の検知を行うことができる。しかしながら、至近距離内における広角な範囲に対する障害物の検知を好適に行うことができない。
つまり、超音波センサーから超音波を送信する場合、超音波ビームは、音響整合層の傾斜角度αに応じた方向に形成されるメインローブの他、メインローブとは異なる方向に出力されるサイドローブが発生する。ここで、特許文献１に記載の超音波センサーでは、このサイドローブに関して考慮されておらず、サイドローブによる反射波を受信した場合に、メインローブの超音波の送信方向に障害物で存在すると判定されてしまう。すなわち、特許文献１では、方位分解能が不十分となり、近距離内における広角な範囲の障害物を検知することができない、との課題がある。
本発明は、方位分解能が高い超音波センサー、及び電子機器を提供することを目的とする。
本発明の一適用例に係る超音波センサーは、複数の凹部が設けられた面と複数の超音波素子が設けられた面とが互いに表裏となる基板と、前記凹部に充填される音響層と、を備え、前記基板の厚み方向から見て、前記超音波素子は、前記凹部と重なる位置に設けられ、前記音響層の前記凹部の底面と対向する界面は、前記凹部の底面に対して傾きを有することを特徴とする。
本適用例では、基板に複数の凹部と、これらの凹部と重なる位置に設けられる複数の超音波素子とが設けられ、各凹部に音響層が充填されている。そして、本適用例では、この音響層の凹部の底面に対向する界面が、超音波素子が設けられる凹部の底面に対して傾きを有する。つまり、音響層の凹部の底面に対向する界面の法線方向と、凹部の底面の法線方向とが異なる方向となる。このような構成では、複数の凹部のそれぞれに設けられる音響層の界面をそれぞれ異なる方向とすることで、複数の方向に対して超音波の送受信を行うことができる。
一例として、界面の底面に対する角度が第一角度となる第１の超音波トランスデューサー（１つの凹部、超音波素子、及び音響層により構成）と、界面が第一角度とは異なる第二角度となる第２の超音波トランスデューサーとを備える超音波センサーについて説明する。この場合、第１の超音波トランスデューサーにより、第一角度に応じた方向に第１の方向にメインローブが形成されるが、メインローブとは異なる方向にサイドローブが発生する。一方、第２の超音波トランスデューサーの超音波の送受信方向は、第二角度に応じた第２の方向となる。ここで、第１の超音波トランスデューサーにて発生したサイドローブの方向が第２の方向である場合に、当該サイドローブにより反射された超音波を第２の超音波トランスデューサーにて、第２の方向からの反射波として検出できる。これにより、超音波センサーにおける方位分解能を向上させることができる。
一例として、界面の底面に対する角度が第一角度となる第１の超音波トランスデューサー（１つの凹部、超音波素子、及び音響層により構成）と、界面が第一角度とは異なる第二角度となる第２の超音波トランスデューサーとを備える超音波センサーについて説明する。この場合、第１の超音波トランスデューサーにより、第一角度に応じた方向に第１の方向にメインローブが形成されるが、メインローブとは異なる方向にサイドローブが発生する。一方、第２の超音波トランスデューサーの超音波の送受信方向は、第二角度に応じた第２の方向となる。ここで、第１の超音波トランスデューサーにて発生したサイドローブの方向が第２の方向である場合に、当該サイドローブにより反射された超音波を第２の超音波トランスデューサーにて、第２の方向からの反射波として検出できる。これにより、超音波センサーにおける方位分解能を向上させることができる。
本適用例の超音波センサーにおいて、前記複数の凹部は第一凹部と第二凹部とを含み、前記第一凹部に充填される音響層の内部を伝搬する音速は、前記第二凹部に充填される音響層の内部を伝搬する音速とは異なることが好ましい。
本適用例では、第一凹部の音響層と第二凹部の音響層とで、超音波の伝搬速度が異なる。この場合、第一凹部の音響層の界面での超音波の屈折方向と、第二凹部の音響層の界面での超音波の屈折方向とがそれぞれ異なる方向となり、超音波の送受信方向も異なる方向となる。これにより、複数の方向に対する超音波の送受信が可能となり、方位分解能の低下を抑制できる。
本適用例では、第一凹部の音響層と第二凹部の音響層とで、超音波の伝搬速度が異なる。この場合、第一凹部の音響層の界面での超音波の屈折方向と、第二凹部の音響層の界面での超音波の屈折方向とがそれぞれ異なる方向となり、超音波の送受信方向も異なる方向となる。これにより、複数の方向に対する超音波の送受信が可能となり、方位分解能の低下を抑制できる。
本適用例の超音波センサーにおいて、前記音響層は、前記凹部に充填される音響層と前記凹部の底面とは反対側に積層される音響層とを含み、前記凹部の底面とは反対側に積層される音響層の内部を伝搬する音速は、前記凹部に充填される音響層の内部を伝搬する音速と異なることが好ましい。
本適用例では、凹部の底面側に位置する音響層と、その音響層に積層される凹部の底面とは反対側の音響層とにおいて、超音波の伝搬速度が異なる。このため、凹部の底面側の音響層と、底面とは反対側に積層される音響層との間の境界（界面）で、超音波が屈折され、超音波の送受方向を変更することができる。
本適用例では、凹部の底面側に位置する音響層と、その音響層に積層される凹部の底面とは反対側の音響層とにおいて、超音波の伝搬速度が異なる。このため、凹部の底面側の音響層と、底面とは反対側に積層される音響層との間の境界（界面）で、超音波が屈折され、超音波の送受方向を変更することができる。
本適用例の超音波センサーにおいて、前記第一凹部に充填される音響層及び前記第二凹部に充填される音響層は、互いに異なる素材により構成されていることが好ましい。
本適用例では、第一凹部に充填される音響層と、第二凹部に充填される音響層との素材が異なる。これにより、簡素な構成で、第一凹部に充填される音響層から送受信される超音波と、第二凹部に充填される音響層から送受信される超音波との送受信方向を異ならせることが可能となる。
本適用例では、第一凹部に充填される音響層と、第二凹部に充填される音響層との素材が異なる。これにより、簡素な構成で、第一凹部に充填される音響層から送受信される超音波と、第二凹部に充填される音響層から送受信される超音波との送受信方向を異ならせることが可能となる。
本適用例の超音波センサーにおいて、前記凹部に充填される音響層及び前記凹部の底面とは反対側に積層される音響層は、異なる素材により構成されていることが好ましい。
本適用例では、凹部の底面側に位置する音響層と、凹部の底面とは反対側に積層される音響層との素材が異なる。これにより、簡素な構成で、超音波の送受方向を変更することができる。
本適用例では、凹部の底面側に位置する音響層と、凹部の底面とは反対側に積層される音響層との素材が異なる。これにより、簡素な構成で、超音波の送受方向を変更することができる。
本発明の一適用例に係る電子機器は、上述したような超音波センサーと、前記超音波センサーを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
本適用例の電子機器は、上述したような超音波センサーを備える。したがって、超音波センサーにより方位分解能の高い超音波の送受信が可能となり、電子機器における高精度な制御が可能となる。例えば、超音波センサーにより、対象物を検知して、対象物に対して所定の操作処理を実施する場合では、対象物を適切に検知することが可能となり、対象物に対する操作処理を好適に実施できる。
本適用例の電子機器は、上述したような超音波センサーを備える。したがって、超音波センサーにより方位分解能の高い超音波の送受信が可能となり、電子機器における高精度な制御が可能となる。例えば、超音波センサーにより、対象物を検知して、対象物に対して所定の操作処理を実施する場合では、対象物を適切に検知することが可能となり、対象物に対する操作処理を好適に実施できる。
［第一実施形態］
以下、第一実施形態に係る超音波センサー１０について説明する。
［１．超音波センサー１０の概略構成］
図１は、本実施形態の超音波センサー１０の概略構成を示す図である。
図１に示すように、超音波センサー１０は、超音波送受部２０と、封止板１２と、回路基板１３と、保護ケース１１とを備える。
以下、第一実施形態に係る超音波センサー１０について説明する。
［１．超音波センサー１０の概略構成］
図１は、本実施形態の超音波センサー１０の概略構成を示す図である。
図１に示すように、超音波センサー１０は、超音波送受部２０と、封止板１２と、回路基板１３と、保護ケース１１とを備える。
超音波送受部２０は、超音波の送信及び受信を行う部分である。
封止板１２は、超音波送受部２０に接合され、超音波送受部２０を補強する。具体的には、封止板１２は、後述する超音波送受部２０の基板２１の第二面２１Ｂに、例えば、エポキシ樹脂等の接合部材により接合される。
回路基板１３は、超音波送受部２０と電気的に接続され、超音波送受部２０を制御する各種回路が設けられている。
保護ケース１１は、超音波送受部２０、封止板１２、及び回路基板１３を保護するケースである。保護ケース１１の一部には、コネクター１１Ａが設けられ、回路基板１３がコネクター１１Ａに接続されている。
封止板１２は、超音波送受部２０に接合され、超音波送受部２０を補強する。具体的には、封止板１２は、後述する超音波送受部２０の基板２１の第二面２１Ｂに、例えば、エポキシ樹脂等の接合部材により接合される。
回路基板１３は、超音波送受部２０と電気的に接続され、超音波送受部２０を制御する各種回路が設けられている。
保護ケース１１は、超音波送受部２０、封止板１２、及び回路基板１３を保護するケースである。保護ケース１１の一部には、コネクター１１Ａが設けられ、回路基板１３がコネクター１１Ａに接続されている。
そして、この超音波センサー１０は、超音波送受部２０から超音波を送信し、対象物により反射された超音波を受信することで、対象物を検知する。
以下、各構成について、詳細に説明する。
以下、各構成について、詳細に説明する。
［２．超音波送受部２０の構成］
図２は、超音波送受部２０の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線で切断した超音波送受部２０の断面図である。
図２に示すように、超音波送受部２０には、互いに交差するＸ方向（スキャン方向）及びＹ方向（スライス方向）に沿って、複数の超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ状に配置されている。本実施形態では、Ｙ方向に配置された複数の超音波トランスデューサーＴｒ（超音波素子）により、１ＣＨ（チャネル）の送受信列Ｃｈ（振動子）が構成される。また、当該１ＣＨの送受信列ＣｈがＹ方向に沿って複数並んで配置されることで、１次元アレイ構造の超音波送受部２０が構成される。ここで、超音波送受部２０のうち、超音波トランスデューサーＴｒが配置される領域をアレイ領域Ａｒ１とする。
なお、図２は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーＴｒの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーＴｒが配置されている。また、本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向が直交する例を示すが、これに限定されず、Ｙ方向及びＸ方向が、９０°とは異なる角度で傾斜する構成としてもよい。
そして、超音波送受部２０は、図３に示すように、基板２１と、圧電素子２２と、音響層２３とを含んで構成されている。
図２は、超音波送受部２０の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線で切断した超音波送受部２０の断面図である。
図２に示すように、超音波送受部２０には、互いに交差するＸ方向（スキャン方向）及びＹ方向（スライス方向）に沿って、複数の超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ状に配置されている。本実施形態では、Ｙ方向に配置された複数の超音波トランスデューサーＴｒ（超音波素子）により、１ＣＨ（チャネル）の送受信列Ｃｈ（振動子）が構成される。また、当該１ＣＨの送受信列ＣｈがＹ方向に沿って複数並んで配置されることで、１次元アレイ構造の超音波送受部２０が構成される。ここで、超音波送受部２０のうち、超音波トランスデューサーＴｒが配置される領域をアレイ領域Ａｒ１とする。
なお、図２は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーＴｒの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーＴｒが配置されている。また、本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向が直交する例を示すが、これに限定されず、Ｙ方向及びＸ方向が、９０°とは異なる角度で傾斜する構成としてもよい。
そして、超音波送受部２０は、図３に示すように、基板２１と、圧電素子２２と、音響層２３とを含んで構成されている。
［２−１．基板２１の構成］
基板２１は、超音波が送受信される側の第一面２１Ａと、圧電素子２２が設けられる第二面２１Ｂとが互いに表裏となっており、第一面２１Ａに複数の凹部２１Ｃが設けられている。より具体的には、基板２１は、貫通孔２１１Ａを有する基部２１１と、基部２１１の第二面２１Ｂ側に設けられて貫通孔２１１Ａの一端側を閉塞する支持膜２１２とを備える。各凹部２１Ｃは、貫通孔２１１Ａの孔内周面と、支持膜２１２の貫通孔２１１Ａを閉塞する振動部２１２Ａの面（凹部２１Ｃの底面２１２Ａ１）とにより構成される。
これらの凹部２１Ｃは、超音波トランスデューサーＴｒが設けられる各位置に対応して設けられている。すなわち、凹部２１Ｃは、基板２１を基板厚み方向から見た平面視において、Ｘ方向及びＹ方向に対して格子状に配置されている。
基板２１は、超音波が送受信される側の第一面２１Ａと、圧電素子２２が設けられる第二面２１Ｂとが互いに表裏となっており、第一面２１Ａに複数の凹部２１Ｃが設けられている。より具体的には、基板２１は、貫通孔２１１Ａを有する基部２１１と、基部２１１の第二面２１Ｂ側に設けられて貫通孔２１１Ａの一端側を閉塞する支持膜２１２とを備える。各凹部２１Ｃは、貫通孔２１１Ａの孔内周面と、支持膜２１２の貫通孔２１１Ａを閉塞する振動部２１２Ａの面（凹部２１Ｃの底面２１２Ａ１）とにより構成される。
これらの凹部２１Ｃは、超音波トランスデューサーＴｒが設けられる各位置に対応して設けられている。すなわち、凹部２１Ｃは、基板２１を基板厚み方向から見た平面視において、Ｘ方向及びＹ方向に対して格子状に配置されている。
［２−２．圧電素子２２の構成］
圧電素子２２は、超音波素子に相当し、基板２１の第二面２１Ｂにおいて、各凹部２１Ｃと重なる位置にそれぞれ設けられている。この圧電素子２２は、図３に示すように、支持膜２１２側から下部電極２２１、圧電膜２２２、及び上部電極２２３を積層した積層体により構成されている。
このような圧電素子２２では、下部電極２２１及び上部電極２２３の間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜２２２が撓んで振動部２１２Ａが振動し凹部２１Ｃ側に超音波が送出される。また、凹部２１Ｃ側から超音波が入射されて振動部２１２Ａが振動されると、圧電膜２２２の上下で電位差が発生する。これにより、下部電極２２１及び上部電極２２３の間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
圧電素子２２は、超音波素子に相当し、基板２１の第二面２１Ｂにおいて、各凹部２１Ｃと重なる位置にそれぞれ設けられている。この圧電素子２２は、図３に示すように、支持膜２１２側から下部電極２２１、圧電膜２２２、及び上部電極２２３を積層した積層体により構成されている。
このような圧電素子２２では、下部電極２２１及び上部電極２２３の間に所定周波数の矩形波電圧（駆動信号）が印加されることで、圧電膜２２２が撓んで振動部２１２Ａが振動し凹部２１Ｃ側に超音波が送出される。また、凹部２１Ｃ側から超音波が入射されて振動部２１２Ａが振動されると、圧電膜２２２の上下で電位差が発生する。これにより、下部電極２２１及び上部電極２２３の間に発生する電位差を検出することで、受信した超音波を検出することが可能となる。
また、本実施形態では、図２に示すように、下部電極２２１は、Ｙ方向に沿って直線状に形成されており、１ＣＨの送受信列Ｃｈを構成する複数の超音波トランスデューサーＴｒを接続する。この駆動端子２２１Ａは、例えば封止板１２に設けられた貫通電極を介して回路基板１３に電気接続されている。
また、上部電極２２３は、Ｘ方向に沿って直線状に形成されており、Ｘ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒを接続する。そして、上部電極２２３の±Ｘ側端部は共通電極線２２４に接続される。この共通電極線２２４は、Ｙ方向に沿って複数配置された上部電極２２３同士を結線し、その端部には、回路基板１３に電気接続される共通端子２２４Ａが設けられている。この共通端子２２４Ａは、例えば封止板１２に設けられた貫通電極により、回路基板１３に電気接続されている。
［２−３．音響層２３の構成］
音響層２３は、凹部２１Ｃの振動部２１２Ａ（底面２１２Ａ１）側に設けられる内側音響層２３１と、凹部２１Ｃの振動部２１２Ａ（底面２１２Ａ１）とは反対側で内側音響層２３１に積層される外側音響層２３２と、を備える。なお、本実施形態では、振動部２１２Ａと、圧電素子２２と、音響層２３（内側音響層２３１及び外側音響層２３２）とにより、超音波トランスデューサーＴｒが構成されている。
音響層２３は、凹部２１Ｃの振動部２１２Ａ（底面２１２Ａ１）側に設けられる内側音響層２３１と、凹部２１Ｃの振動部２１２Ａ（底面２１２Ａ１）とは反対側で内側音響層２３１に積層される外側音響層２３２と、を備える。なお、本実施形態では、振動部２１２Ａと、圧電素子２２と、音響層２３（内側音響層２３１及び外側音響層２３２）とにより、超音波トランスデューサーＴｒが構成されている。
内側音響層２３１は、凹部２１Ｃ内に充填され、振動部２１２Ａとは反対側の端面（外側音響層２３２との界面２３３）が、超音波の送受方向に応じてそれぞれ異なる角度で傾斜する。
具体的には、本実施形態では、アレイ領域Ａｒ１に配置される複数の超音波トランスデューサーＴｒには、底面２１２Ａ１の法線方向に対して超音波を送受信する第一トランスデューサーＴｒ１と、底面２１２Ａ１の法線方向に対して所定角度で傾斜する方向に超音波を送受信する第二トランスデューサーＴｒ２及び第三トランスデューサーＴｒ３と、が含まれる。
なお、１つの送受信列Ｃｈには、超音波の送受方向が同一となる超音波トランスデューサーＴｒが配置される。したがって、アレイ領域Ａｒ１には、第一トランスデューサーＴｒ１がＹ方向に配置される送受信列Ｃｈ、第二トランスデューサーＴｒ２がＹ方向に配置される送受信列Ｃｈ、第三トランスデューサーＴｒ３がＹ方向に配置される送受信列Ｃｈがそれぞれ複数設けられている。
具体的には、本実施形態では、アレイ領域Ａｒ１に配置される複数の超音波トランスデューサーＴｒには、底面２１２Ａ１の法線方向に対して超音波を送受信する第一トランスデューサーＴｒ１と、底面２１２Ａ１の法線方向に対して所定角度で傾斜する方向に超音波を送受信する第二トランスデューサーＴｒ２及び第三トランスデューサーＴｒ３と、が含まれる。
なお、１つの送受信列Ｃｈには、超音波の送受方向が同一となる超音波トランスデューサーＴｒが配置される。したがって、アレイ領域Ａｒ１には、第一トランスデューサーＴｒ１がＹ方向に配置される送受信列Ｃｈ、第二トランスデューサーＴｒ２がＹ方向に配置される送受信列Ｃｈ、第三トランスデューサーＴｒ３がＹ方向に配置される送受信列Ｃｈがそれぞれ複数設けられている。
次に、これらの各トランスデューサーＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の内側音響層２３１と外側音響層２３２との界面２３３の角度について説明する。
第一トランスデューサーＴｒ１では、内側音響層２３１の界面２３３が底面２１２Ａ１の法線方向と一致（又は略一致）する。
一方、第二トランスデューサーＴｒ２では、界面２３３が底面２１２Ａ１の法線方向に対して角度α（０＜α＜９０）で傾斜する。つまり、界面２３３が底面２１２Ａ１に対して傾きを有する。
また、第三トランスデューサーＴｒ３では、内側音響層２３１の界面２３３が底面２１２Ａ１の法線方向に対して角度−αで傾斜する。つまり、界面２３３が界面２１２Ａ１に対して傾きを有する。
なお、本実施形態では、界面２３３と凹部２１Ｃの−Ｘ側の側面（壁部２１１Ｂ）との交点を原点として、底面２１２Ａ１が配置される平面（ＸＹ平面）に平行な基準平面Ｓ０を仮定した際に、ＸＺ平面での傾きがｔａｎα、かつＹ軸と平行な面が第二トランスデューサーＴｒ２における内側音響層２３１の界面２３３となる。また、ＸＺ平面での傾きがｔａｎ（−α）、かつＹ軸と平行な平面が第三トランスデューサーＴｒ３における内側音響層２３１の界面２３３となる。
第一トランスデューサーＴｒ１では、内側音響層２３１の界面２３３が底面２１２Ａ１の法線方向と一致（又は略一致）する。
一方、第二トランスデューサーＴｒ２では、界面２３３が底面２１２Ａ１の法線方向に対して角度α（０＜α＜９０）で傾斜する。つまり、界面２３３が底面２１２Ａ１に対して傾きを有する。
また、第三トランスデューサーＴｒ３では、内側音響層２３１の界面２３３が底面２１２Ａ１の法線方向に対して角度−αで傾斜する。つまり、界面２３３が界面２１２Ａ１に対して傾きを有する。
なお、本実施形態では、界面２３３と凹部２１Ｃの−Ｘ側の側面（壁部２１１Ｂ）との交点を原点として、底面２１２Ａ１が配置される平面（ＸＹ平面）に平行な基準平面Ｓ０を仮定した際に、ＸＺ平面での傾きがｔａｎα、かつＹ軸と平行な面が第二トランスデューサーＴｒ２における内側音響層２３１の界面２３３となる。また、ＸＺ平面での傾きがｔａｎ（−α）、かつＹ軸と平行な平面が第三トランスデューサーＴｒ３における内側音響層２３１の界面２３３となる。
図４は、本実施形態における超音波の送信方向を示す図である。
本実施形態では、内側音響層２３１と、外側音響層２３２とは、それぞれ異なる素材により構成されており、内側音響層２３１を伝搬する超音波の速度（内側音響層２３１内の音速）は、外側音響層２３２内の音速よりも大きい。
このため、図４に示すように、第二トランスデューサーＴｒ２における超音波の送信方向は、第一トランスデューサーＴｒ１での超音波の送信方向（第一方向Ｄ１）に対して、＋Ｘ側に傾斜する。また、第三トランスデューサーＴｒ３における超音波の送信方向は、第一方向Ｄ１に対して、−Ｘ側に傾斜する。
さらに、超音波送受部２０から超音波が伝搬される対象における音速が、外側音響層２３２よりも大きい場合、第二トランスデューサーＴｒ２における超音波の送信方向は、更に＋Ｘ側に傾斜する（第二方向Ｄ２）。同様に、第三トランスデューサーＴｒ３における超音波の送信方向は、更に−Ｘ側に傾斜する（第三方向Ｄ３）。
本実施形態では、内側音響層２３１と、外側音響層２３２とは、それぞれ異なる素材により構成されており、内側音響層２３１を伝搬する超音波の速度（内側音響層２３１内の音速）は、外側音響層２３２内の音速よりも大きい。
このため、図４に示すように、第二トランスデューサーＴｒ２における超音波の送信方向は、第一トランスデューサーＴｒ１での超音波の送信方向（第一方向Ｄ１）に対して、＋Ｘ側に傾斜する。また、第三トランスデューサーＴｒ３における超音波の送信方向は、第一方向Ｄ１に対して、−Ｘ側に傾斜する。
さらに、超音波送受部２０から超音波が伝搬される対象における音速が、外側音響層２３２よりも大きい場合、第二トランスデューサーＴｒ２における超音波の送信方向は、更に＋Ｘ側に傾斜する（第二方向Ｄ２）。同様に、第三トランスデューサーＴｒ３における超音波の送信方向は、更に−Ｘ側に傾斜する（第三方向Ｄ３）。
図５は、底面２１２Ａ１の法線方向から超音波を受信した場合の超音波の伝搬経路を示す図である。
超音波が底面２１２Ａ１の法線方向から入力されると、第一トランスデューサーＴｒ１の振動部２１２Ａに対して、底面２１２Ａ１の法線方向から超音波が入力される。一方、第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３では、界面２３３により超音波が屈折して底面２１２Ａ１に到達する超音波が少なくなるため、振動部２１２Ａの振動も小さくなる。よって、第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３から出力される信号値は第一トランスデューサーＴｒ１から出力される信号値よりも小さくなる。
超音波が底面２１２Ａ１の法線方向から入力されると、第一トランスデューサーＴｒ１の振動部２１２Ａに対して、底面２１２Ａ１の法線方向から超音波が入力される。一方、第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３では、界面２３３により超音波が屈折して底面２１２Ａ１に到達する超音波が少なくなるため、振動部２１２Ａの振動も小さくなる。よって、第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３から出力される信号値は第一トランスデューサーＴｒ１から出力される信号値よりも小さくなる。
図６は、第二方向Ｄ２から超音波を受信した場合の超音波の伝搬経路を示す図である。
超音波が第二方向Ｄ２から入力されると、第二トランスデューサーＴｒ２の振動部２１２Ａに対して、底面２１２Ａ１の法線方向から超音波が入力される。一方、第一トランスデューサーＴｒ１や第三トランスデューサーＴｒ３では、界面２３３により超音波が屈折して振動部２１２Ａに到達する超音波が少なくなるため、振動部２１２Ａの振動も小さくなる。よって、第一トランスデューサーＴｒ１や第三トランスデューサーＴｒ３から出力される信号値は第二トランスデューサーＴｒ２から出力される信号値よりも小さくなる。
図示は省略するが、第三方向Ｄ３から超音波が入力された場合も同様であり、この場合では、第三トランスデューサーＴｒ３からの信号値が、第一トランスデューサーＴｒ１や第二トランスデューサーＴｒ２よりも大きくなる。
超音波が第二方向Ｄ２から入力されると、第二トランスデューサーＴｒ２の振動部２１２Ａに対して、底面２１２Ａ１の法線方向から超音波が入力される。一方、第一トランスデューサーＴｒ１や第三トランスデューサーＴｒ３では、界面２３３により超音波が屈折して振動部２１２Ａに到達する超音波が少なくなるため、振動部２１２Ａの振動も小さくなる。よって、第一トランスデューサーＴｒ１や第三トランスデューサーＴｒ３から出力される信号値は第二トランスデューサーＴｒ２から出力される信号値よりも小さくなる。
図示は省略するが、第三方向Ｄ３から超音波が入力された場合も同様であり、この場合では、第三トランスデューサーＴｒ３からの信号値が、第一トランスデューサーＴｒ１や第二トランスデューサーＴｒ２よりも大きくなる。
以上に示すように、本実施形態の超音波センサー１０では、第一トランスデューサーＴｒ１、第二トランスデューサーＴｒ２、及び第三トランスデューサーＴｒ３から送信された超音波の進行方向が変化し、また、その方向から帰ってきた（入力された）超音波を選択的に受信できる。
［３．封止板１２の構成］
次に、超音波センサー１０を構成する封止板１２について説明する。封止板１２は、基板２１に接合され、基板２１を補強する。この封止板１２は、Ｚ方向から見た平面視において、例えば基板２１の超音波トランスデューサーＴｒが配置される領域を覆って形成されており、例えば、Ｓｉ等の半導体基板や、絶縁体基板により構成される。なお、封止板１２の材質や厚みは、超音波トランスデューサーＴｒの周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサーＴｒにて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
次に、超音波センサー１０を構成する封止板１２について説明する。封止板１２は、基板２１に接合され、基板２１を補強する。この封止板１２は、Ｚ方向から見た平面視において、例えば基板２１の超音波トランスデューサーＴｒが配置される領域を覆って形成されており、例えば、Ｓｉ等の半導体基板や、絶縁体基板により構成される。なお、封止板１２の材質や厚みは、超音波トランスデューサーＴｒの周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサーＴｒにて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
この封止板１２は、例えば、基板２１の支持膜２１２上に形成された接合部材（図示略）により基板２１に接合される。この接合部材は、基板２１の凹部２１Ｃ以外の領域（例えば、凹部２１Ｃ間の壁部２１１Ｂ）に設けられている。よって、接合部材により支持膜２１２の振動が阻害されることがなく、各超音波トランスデューサーＴｒの間のクロストークも抑制できる。
また、図示は省略するが、封止板１２は、駆動端子２２１Ａや共通端子２２４Ａに対向する孔部を備え、当該孔部に駆動端子２２１Ａや共通端子２２４Ａと回路基板１３とを接続する配線部が設けられる。配線部としては、例えば貫通電極であってもよく、リード線やＦＰＣ等であってもよい。
また、図示は省略するが、封止板１２は、駆動端子２２１Ａや共通端子２２４Ａに対向する孔部を備え、当該孔部に駆動端子２２１Ａや共通端子２２４Ａと回路基板１３とを接続する配線部が設けられる。配線部としては、例えば貫通電極であってもよく、リード線やＦＰＣ等であってもよい。
［４．回路基板１３の構成］
図７は、第一実施形態における回路基板１３の概略構成を示すブロック図である。
回路基板１３は、超音波送受部２０の駆動端子２２１Ａや共通端子２２４Ａに接続される接続端子１３４を備える。また、回路基板１３は、図７に示すように、超音波送受部２０による超音波の送受信を制御する各種回路として、例えば選択回路１３１、送信回路１３２、及び受信回路１３３、を備えている。さらに、回路基板１３は、コネクター１１Ａに接続される外部接続端子１３５を備える。
なお、共通端子２２４Ａは、回路基板１３において、グラウンド回路等に接続され、所定の共通電位に維持される。
図７は、第一実施形態における回路基板１３の概略構成を示すブロック図である。
回路基板１３は、超音波送受部２０の駆動端子２２１Ａや共通端子２２４Ａに接続される接続端子１３４を備える。また、回路基板１３は、図７に示すように、超音波送受部２０による超音波の送受信を制御する各種回路として、例えば選択回路１３１、送信回路１３２、及び受信回路１３３、を備えている。さらに、回路基板１３は、コネクター１１Ａに接続される外部接続端子１３５を備える。
なお、共通端子２２４Ａは、回路基板１３において、グラウンド回路等に接続され、所定の共通電位に維持される。
選択回路１３１は、駆動端子２２１Ａに接続される接続端子１３４、送信回路１３２、受信回路１３３に接続され、超音波送受部２０における送信処理及び受信処理を切り替える。つまり、超音波送受部２０において、超音波を送信する際には、接続端子１３４と送信回路１３２とを接続する送信モードに切り替え、超音波を受信する際には、接続端子１３４と受信回路１３３とを接続する受信モードに切り替える。選択回路１３１により、送信モードと受信モードを交互に切り替えることで、超音波送受部２０から超音波を送信し、対象物により反射された超音波（反射波）を受信することが可能となる。
送信回路１３２は、送信モードにおいて、各超音波トランスデューサーＴｒ（送受信列Ｃｈ）に入力する駆動信号を出力する。
受信回路１３３は、受信モードにおいて、各超音波トランスデューサーＴｒ（送受信列Ｃｈ）から出力された検出信号を受信する。例えば、受信回路１３３は、低雑音増幅回路、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、検出信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施する。
そして、選択回路１３１、送信回路１３２、及び受信回路１３３は、外部接続端子１３５を介してコネクター１１Ａに接続される。超音波センサー１０は、コネクター１１Ａを介して電子機器に接続されることで、電子機器からの指令に基づいて、超音波の送受信処理を実施し、受信信号を電子機器に出力することが可能となる。
受信回路１３３は、受信モードにおいて、各超音波トランスデューサーＴｒ（送受信列Ｃｈ）から出力された検出信号を受信する。例えば、受信回路１３３は、低雑音増幅回路、電圧制御アッテネーター、プログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、検出信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施する。
そして、選択回路１３１、送信回路１３２、及び受信回路１３３は、外部接続端子１３５を介してコネクター１１Ａに接続される。超音波センサー１０は、コネクター１１Ａを介して電子機器に接続されることで、電子機器からの指令に基づいて、超音波の送受信処理を実施し、受信信号を電子機器に出力することが可能となる。
また、本実施形態では、上述したように、超音波トランスデューサーＴｒに、第一トランスデューサーＴｒ１、第二トランスデューサーＴｒ２、及び第三トランスデューサーＴｒ３が含まれる。よって、送信モードにおいては、各超音波トランスデューサーＴｒに対して駆動信号を入力することで、第一方向Ｄ１、第二方向Ｄ２、及び第三方向Ｄ３のそれぞれの方向に対して、超音波を送信することが可能となる。一方、受信モードにおいては、第一方向Ｄ１、第二方向Ｄ２、及び第三方向Ｄ３からの超音波が、各方向に対応した超音波トランスデューサーＴｒにて受信される。したがって、検出信号の出力元の超音波トランスデューサーＴｒに基づいて、どの方向から受信された超音波であるかを判定することが可能となる。
［５．超音波送受部２０の製造方法］
次に、上述したような超音波センサー１０における超音波送受部２０の製造方法について説明する。なお、圧電素子２２が積層された基板２１の製造については、従来の方法により製造することができる（例えば特開２０１３−１７５８７９号公報参照）。よって、ここでは、音響層２３の製造方法について以下に説明する。
図８は、超音波送受部２０の製造方法の一例を示す図である。
超音波送受部２０を製造する場合、まず、図８の１番目に示すように、圧電素子２２が積層された基板２１を製造する。
次に、上述したような超音波センサー１０における超音波送受部２０の製造方法について説明する。なお、圧電素子２２が積層された基板２１の製造については、従来の方法により製造することができる（例えば特開２０１３−１７５８７９号公報参照）。よって、ここでは、音響層２３の製造方法について以下に説明する。
図８は、超音波送受部２０の製造方法の一例を示す図である。
超音波送受部２０を製造する場合、まず、図８の１番目に示すように、圧電素子２２が積層された基板２１を製造する。
次に、図８の２番目に示すように、基板２１の凹部２１Ｃに対して、内側音響層２３１を充填する。この際、真空置換等により、凹部２１Ｃ内に気泡が残留しないよう、内側音響層２３１を充填する。
そして、内側音響層２３１が固化した後、図８の３番目に示すように、研削処理を実施する。例えば、カッター面に、角度αの第一傾斜面９１と、角度−αの第二傾斜面９２とが設けられたダイサー９０を用い、Ｙ方向に沿って内側音響層２３１を研削する。これにより、第二トランスデューサーＴｒ２の内側音響層２３１の界面２３３が角度αで傾斜し、第三トランスデューサーＴｒ３の内側音響層２３１の界面２３３が角度−αで傾斜する。また、第一トランスデューサーＴｒ１の内側音響層２３１には研削を実施しなくてもよく、底面２１２Ａ１と平行に研削してもよい。
また、研削処理の後、内側音響層２３１をコーティング処理して、表面を平滑にしてもよい。
また、研削処理の後、内側音響層２３１をコーティング処理して、表面を平滑にしてもよい。
この後、内側音響層２３１上に、外側音響層２３２を塗布する。
これにより、図８の４番目に示すように、第一トランスデューサーＴｒ１、第二トランスデューサーＴｒ２、及び第三トランスデューサーＴｒ３を含む超音波送受部２０が製造される。
これにより、図８の４番目に示すように、第一トランスデューサーＴｒ１、第二トランスデューサーＴｒ２、及び第三トランスデューサーＴｒ３を含む超音波送受部２０が製造される。
［５．本実施形態の作用効果］
本実施形態では、超音波センサー１０は、第一面２１Ａに複数の凹部２１Ｃを有する基板２１と、凹部２１Ｃの底面２１２Ａ１を構成する振動部２１２Ａの第二面２１Ｂ側に設けられる圧電素子２２と、凹部２１Ｃに充填される音響層２３とを有する。本実施形態では、１つの凹部２１Ｃ、圧電素子２２、音響層２３（内側音響層２３１、外側音響層２３２）により、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。そして、複数の超音波トランスデューサーＴｒのうち、第二トランスデューサーＴｒ２及び第三トランスデューサーＴｒ３では、内側音響層２３１の振動部２１２Ａとは反対側の界面２３３の法線が、底面２１２Ａ１の法線に対して傾斜している。
このため、送信モードにおいて、第一トランスデューサーＴｒ１に加えて、第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３から超音波を送信することで、近接を含む広角な範囲に対して、超音波を送信することができる。
また、例えば、第一トランスデューサーＴｒ１において、第二方向Ｄ２や第三方向Ｄ３に対してサイドローブが発生した場合でも、サイドローブによる反射波を第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３で受信することでる。すなわち、各反射波がどの方向から入力されたものであるかを容易に検知することができ、方位分解能を向上させることができる。
本実施形態では、超音波センサー１０は、第一面２１Ａに複数の凹部２１Ｃを有する基板２１と、凹部２１Ｃの底面２１２Ａ１を構成する振動部２１２Ａの第二面２１Ｂ側に設けられる圧電素子２２と、凹部２１Ｃに充填される音響層２３とを有する。本実施形態では、１つの凹部２１Ｃ、圧電素子２２、音響層２３（内側音響層２３１、外側音響層２３２）により、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。そして、複数の超音波トランスデューサーＴｒのうち、第二トランスデューサーＴｒ２及び第三トランスデューサーＴｒ３では、内側音響層２３１の振動部２１２Ａとは反対側の界面２３３の法線が、底面２１２Ａ１の法線に対して傾斜している。
このため、送信モードにおいて、第一トランスデューサーＴｒ１に加えて、第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３から超音波を送信することで、近接を含む広角な範囲に対して、超音波を送信することができる。
また、例えば、第一トランスデューサーＴｒ１において、第二方向Ｄ２や第三方向Ｄ３に対してサイドローブが発生した場合でも、サイドローブによる反射波を第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３で受信することでる。すなわち、各反射波がどの方向から入力されたものであるかを容易に検知することができ、方位分解能を向上させることができる。
本実施形態では、音響層２３は、凹部２１Ｃの振動部２１２Ａ側で、凹部２１Ｃ内に充填される内側音響層２３１と、振動部２１２Ａとは反対側で内側音響層２３１に積層される外側音響層２３２とを備える。そして、内側音響層２３１と、外側音響層２３２とは、異なる素材により構成され、音響層２３内を伝搬する超音波の音速がそれぞれ異なっている。すなわち、内側音響層２３１における音速は、外側音響層２３２における音速よりも大きい。
このような構成では、第二トランスデューサーＴｒ２及び第三トランスデューサーＴｒ３において、内側音響層２３１から外側音響層２３２に超音波が伝搬する際、界面２３３において、超音波を所望の角度に屈折させることが可能となり、超音波の送受信方向を所望の範囲に広げることができる。
また、内側音響層２３１と外側音響層２３２との形成素材をそれぞれ異なる素材とするだけの簡素な構成により、上記のように、超音波の送受信方向を広角範囲に広げることができる。
このような構成では、第二トランスデューサーＴｒ２及び第三トランスデューサーＴｒ３において、内側音響層２３１から外側音響層２３２に超音波が伝搬する際、界面２３３において、超音波を所望の角度に屈折させることが可能となり、超音波の送受信方向を所望の範囲に広げることができる。
また、内側音響層２３１と外側音響層２３２との形成素材をそれぞれ異なる素材とするだけの簡素な構成により、上記のように、超音波の送受信方向を広角範囲に広げることができる。
さらに、本実施形態では、外側音響層２３２内の音速は、超音波センサー１０により超音波を送信する対象における音速よりも小さい。これにより、図４に示すように、超音波の送受信方向をより広げることができる。
また、バルク型の圧電体を振動させる場合、圧電体の厚み寸法により周波数が決定される。一方、この場合、隣り合う圧電体を例えば３０μｍ以下の細かいピッチとしてアレイ構成とすると、各圧電体に電圧を印加した場合に圧電体が厚み方向に交差する方向に揺動し、適正な周波数の超音波を出力できない。これに対して、本実施形態では、基板２１の凹部２１Ｃの振動部２１２Ａに、圧電素子２２を設けた薄膜型の超音波トランスデューサーＴｒを用いる。この場合、各超音波トランスデューサーＴｒ間を例えば３０μｍ等の細かいピッチ幅とすることができる。したがって、各超音波トランスデューサーＴｒを遅延駆動させることで、超音波の送受信方向を好適に走査することが可能となる。
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、超音波送受部２０の音響層２３を、ダイサー９０を用いた研削処理により製造する例を示した。これに対して、第二実施形態は、第一実施形態と超音波送受部２０の製造方法が異なる。
なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、超音波送受部２０の音響層２３を、ダイサー９０を用いた研削処理により製造する例を示した。これに対して、第二実施形態は、第一実施形態と超音波送受部２０の製造方法が異なる。
なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図９は、第二実施形態における超音波送受部２０の製造方法を示す図である。
本実施形態では、第一実施形態と同様、圧電素子２２が積層された基板２１を製造する。
この後、図９の１番目に示すように、基板２１の凹部２１Ｃのうち、例えば第三トランスデューサーＴｒ３に対応する凹部２１Ｃに対して、インクジェット装置９５により、内側音響層２３１の形成材料を吐出して充填させる。インクジェット装置９５により吐出される内側音響層２３１の形成材料の液滴の径寸法は、凹部２１Ｃの開口幅寸法（例えば３０μｍ）に対して十分に小さく、内側音響層２３１内や、凹部２１Ｃとの境界における気泡の発生が抑制される。
本実施形態では、第一実施形態と同様、圧電素子２２が積層された基板２１を製造する。
この後、図９の１番目に示すように、基板２１の凹部２１Ｃのうち、例えば第三トランスデューサーＴｒ３に対応する凹部２１Ｃに対して、インクジェット装置９５により、内側音響層２３１の形成材料を吐出して充填させる。インクジェット装置９５により吐出される内側音響層２３１の形成材料の液滴の径寸法は、凹部２１Ｃの開口幅寸法（例えば３０μｍ）に対して十分に小さく、内側音響層２３１内や、凹部２１Ｃとの境界における気泡の発生が抑制される。
この後、図９の２番目に示すように、基板２１を角度αだけ傾斜させて、内側音響層２３１の形成材料を固化させる。これにより、第三トランスデューサーＴｒ３の内側音響層２３１が形成される。
次に、図９の３番目に示すように、基板２１を水平に戻し、第二トランスデューサーＴｒ２に対応する凹部２１Ｃに対して、インクジェット装置９５により内側音響層２３１の形成材料を吐出させて充填させる。そして、図９の４番目に示すように、基板２１を角度−αだけ傾斜させて、内側音響層２３１を固化させる。これにより、第二トランスデューサーＴｒ２の内側音響層２３１が形成される。
この後、図９の５番目に示すように、第一トランスデューサーＴｒ１に対応する凹部２１Ｃに対して、インクジェット装置９５により内側音響層２３１の形成材料を吐出させて充填させる。そして、図９の６番目に示すように、基板２１を水平に維持して内側音響層２３１を固化させる。これにより、第一トランスデューサーＴｒ１の内側音響層２３１が形成される。
この後、図９の５番目に示すように、第一トランスデューサーＴｒ１に対応する凹部２１Ｃに対して、インクジェット装置９５により内側音響層２３１の形成材料を吐出させて充填させる。そして、図９の６番目に示すように、基板２１を水平に維持して内側音響層２３１を固化させる。これにより、第一トランスデューサーＴｒ１の内側音響層２３１が形成される。
以上の後、第一実施形態と同様に、内側音響層２３１上に、外側音響層２３２を塗布する。これにより、図９の７番目に示すように、第一トランスデューサーＴｒ１、第二トランスデューサーＴｒ２、及び第三トランスデューサーＴｒ３を含む超音波送受部２０が製造される。
なお、上記例では、第三トランスデューサーＴｒ３、第二トランスデューサーＴｒ２、及び第一トランスデューサーＴｒ１の順に、内側音響層２３１を形成したが、これに限られない。例えば、第一トランスデューサーＴｒ１、第二トランスデューサーＴｒ２、第三トランスデューサーＴｒ３の順に内側音響層２３１を形成してもよく、如何なる順番であってもよい。
なお、上記例では、第三トランスデューサーＴｒ３、第二トランスデューサーＴｒ２、及び第一トランスデューサーＴｒ１の順に、内側音響層２３１を形成したが、これに限られない。例えば、第一トランスデューサーＴｒ１、第二トランスデューサーＴｒ２、第三トランスデューサーＴｒ３の順に内側音響層２３１を形成してもよく、如何なる順番であってもよい。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、インクジェット装置９５から凹部２１Ｃ内に内側音響層２３１の形成素材を吐出して充填した後、基板２１を傾斜させることで、第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３の内側音響層２３１を形成する。
これにより、内側音響層２３１の界面２３３の面精度を向上させることができ、歩溜まりを向上させることができる。すなわち、上述した第一実施形態のように、ダイサー９０を用いた研削処理では、研削時に生じる研削屑等の異物により、界面２３３の面精度が低下する。第一実施形態では、研削処理の後、内側音響層２３１の形成素材を薄くコーティングして、界面２３３を平滑な面としているが、コーティングを実施するための工程が増大してしまう。これに対して、本実施形態では、研削処理が伴わないため、界面２３３に異物が付着せず、コーティング処理等を実施することなく面精度を高めることができる。
本実施形態では、インクジェット装置９５から凹部２１Ｃ内に内側音響層２３１の形成素材を吐出して充填した後、基板２１を傾斜させることで、第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３の内側音響層２３１を形成する。
これにより、内側音響層２３１の界面２３３の面精度を向上させることができ、歩溜まりを向上させることができる。すなわち、上述した第一実施形態のように、ダイサー９０を用いた研削処理では、研削時に生じる研削屑等の異物により、界面２３３の面精度が低下する。第一実施形態では、研削処理の後、内側音響層２３１の形成素材を薄くコーティングして、界面２３３を平滑な面としているが、コーティングを実施するための工程が増大してしまう。これに対して、本実施形態では、研削処理が伴わないため、界面２３３に異物が付着せず、コーティング処理等を実施することなく面精度を高めることができる。
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、凹部２１Ｃ内に充填される内側音響層２３１として、同一の形成素材を用いる例を示した。これに対して、本実施形態では、第二トランスデューサーＴｒ２及び第三トランスデューサーＴｒ３において、異なる素材の内側音響層２３１を用いる点で上記第一実施形態と相違する。
次に、第三実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、凹部２１Ｃ内に充填される内側音響層２３１として、同一の形成素材を用いる例を示した。これに対して、本実施形態では、第二トランスデューサーＴｒ２及び第三トランスデューサーＴｒ３において、異なる素材の内側音響層２３１を用いる点で上記第一実施形態と相違する。
図１０は、本実施形態の超音波送受部２０Ａの概略構成を示す断面図である。図１１は、本実施形態の超音波送受部２０Ａにおける超音波の送信方向を示す図であり、図１２は、超音波送受部２０Ａにおいて、底面２１２Ａ１の法線方向に対して傾斜する方向から超音波を受信した場合の超音波の伝搬経路を示す図である。
ここで、本実施形態において、第二トランスデューサーＴｒ２が配置される凹部２１Ｃを、第一凹部２１Ｃ１、第三トランスデューサーＴｒ３が配置される凹部２１Ｃを、第二凹部２１Ｃ２とする。
ここで、本実施形態において、第二トランスデューサーＴｒ２が配置される凹部２１Ｃを、第一凹部２１Ｃ１、第三トランスデューサーＴｒ３が配置される凹部２１Ｃを、第二凹部２１Ｃ２とする。
本実施形態では、第一凹部２１Ｃ１に充填される第一内側音響層２３１Ａと、第二凹部２１Ｃ２に充填される第二内側音響層２３１Ｂとが異なる素材により構成されている。具体的には、第一内側音響層２３１Ａを伝搬する超音波の速度は、第一実施形態と同様、外側音響層２３２を伝搬する超音波の音速よりも大きくなる。一方、第二内側音響層２３１Ｂを伝搬する超音波の速度は、外側音響層２３２を伝搬する超音波の音速よりも小さくなる。
そして、本実施形態では、第一内側音響層２３１Ａの界面２３３は、第一実施形態と同様、基準平面Ｓ０に対して角度αで傾斜する。また、第二内側音響層２３１Ｂの界面２３３も、第一内側音響層２３１Ａと同様、基準平面Ｓ０に対して角度αで傾斜している。
なお、第一トランスデューサーＴｒ１に関しては、第一内側音響層２３１Ａが充填されていてもよく、第二内側音響層２３１Ｂが充填されていてもよく、図１０に示すように、第一内側音響層２３１Ａや第二内側音響層２３１Ｂとは異なる素材の内側音響層２３１が充填されていてもよい。
このような超音波送受部２０Ａでは、送信モードにおいて、図１１に示すように、第一トランスデューサーＴｒ１から送信される超音波は、第一方向Ｄ１に沿って伝搬し、第二トランスデューサーＴｒ２から送信される超音波は、第二方向Ｄ２に沿って伝搬する。
一方、第二内側音響層２３１Ｂ内の音速は、外側音響層２３２内の音速よりも小さいが、界面２３３の傾斜方向が第一内側音響層２３１Ａと同じ傾斜方向となる。よって、図１１に示すように、第三トランスデューサーＴｒ３における超音波の送信方向は、第一トランスデューサーＴｒ１での超音波の送信方向（第一方向Ｄ１）に対して、−Ｘ側に傾斜する。そして、超音波送受部２０Ａから超音波が伝搬される対象における音速が、外側音響層２３２よりも大きい場合、第三トランスデューサーＴｒ３における超音波の送信方向は、更に−Ｘ側に傾斜する（第四方向Ｄ４）。
一方、第二内側音響層２３１Ｂ内の音速は、外側音響層２３２内の音速よりも小さいが、界面２３３の傾斜方向が第一内側音響層２３１Ａと同じ傾斜方向となる。よって、図１１に示すように、第三トランスデューサーＴｒ３における超音波の送信方向は、第一トランスデューサーＴｒ１での超音波の送信方向（第一方向Ｄ１）に対して、−Ｘ側に傾斜する。そして、超音波送受部２０Ａから超音波が伝搬される対象における音速が、外側音響層２３２よりも大きい場合、第三トランスデューサーＴｒ３における超音波の送信方向は、更に−Ｘ側に傾斜する（第四方向Ｄ４）。
受信モードにおいても同様であり、第一方向Ｄ１から入射された超音波は、第一実施形態と同様、第一トランスデューサーＴｒ１において、好適に受信される。これに対して、第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３では、界面２３３において超音波が屈折されることで、振動部２１２Ａに伝搬される超音波が少なく、検出信号の信号値が小さくなる。
また、図１２に示すように、例えば第四方向Ｄ４から超音波が入力されると、第三トランスデューサーＴｒ３の振動部２１２Ａに対して、底面２１２Ａ１の法線方向から超音波が入力される。一方、第一トランスデューサーＴｒ１や第二トランスデューサーＴｒ２では、界面２３３により超音波が屈折して振動部２１２Ａに到達する超音波が少なくなるため、出力される信号値が第三トランスデューサーＴｒ３から出力される信号値よりも小さくなる。
図示は省略するが、第二方向Ｄ２から超音波が入力された場合も同様であり、この場合では、第二トランスデューサーＴｒ２からの信号値が、第一トランスデューサーＴｒ１や第三トランスデューサーＴｒ３よりも大きくなる。
また、図１２に示すように、例えば第四方向Ｄ４から超音波が入力されると、第三トランスデューサーＴｒ３の振動部２１２Ａに対して、底面２１２Ａ１の法線方向から超音波が入力される。一方、第一トランスデューサーＴｒ１や第二トランスデューサーＴｒ２では、界面２３３により超音波が屈折して振動部２１２Ａに到達する超音波が少なくなるため、出力される信号値が第三トランスデューサーＴｒ３から出力される信号値よりも小さくなる。
図示は省略するが、第二方向Ｄ２から超音波が入力された場合も同様であり、この場合では、第二トランスデューサーＴｒ２からの信号値が、第一トランスデューサーＴｒ１や第三トランスデューサーＴｒ３よりも大きくなる。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、第一凹部２１Ｃ１に充填される第一内側音響層２３１Ａと、第二凹部２１Ｃ２に充填される第二内側音響層２３１Ｂとが、それぞれ異なる素材により構成され、第一内側音響層２３１Ａでの音速と、第二内側音響層２３１Ｂでの音速が異なる。そして、第一内側音響層２３１Ａの界面２３３の法線方向と、第二内側音響層２３１Ｂの界面２３３の法線方向とが同一方向であり、それぞれ、底面２１２Ａ１の法線方向に対して傾斜している。
このような構成では、上記第一実施形態と同様、第一方向Ｄ１に加え、第二方向Ｄ２及び第四方向Ｄ４に対して超音波の送受信が可能となり、サイドローブが発生した場合でも、方位分解能の低下を抑制できる。
本実施形態では、第一凹部２１Ｃ１に充填される第一内側音響層２３１Ａと、第二凹部２１Ｃ２に充填される第二内側音響層２３１Ｂとが、それぞれ異なる素材により構成され、第一内側音響層２３１Ａでの音速と、第二内側音響層２３１Ｂでの音速が異なる。そして、第一内側音響層２３１Ａの界面２３３の法線方向と、第二内側音響層２３１Ｂの界面２３３の法線方向とが同一方向であり、それぞれ、底面２１２Ａ１の法線方向に対して傾斜している。
このような構成では、上記第一実施形態と同様、第一方向Ｄ１に加え、第二方向Ｄ２及び第四方向Ｄ４に対して超音波の送受信が可能となり、サイドローブが発生した場合でも、方位分解能の低下を抑制できる。
また、第一内側音響層２３１Ａの界面２３３と第二内側音響層２３１Ｂの界面２３３とが同一の角度αで、基準平面Ｓ０に対して傾斜している。この場合、第二実施形態のように、インクジェット方式により超音波送受部２０Ａを製造する際に、インクジェット装置９５から、第一凹部２１Ｃ１に第一内側音響層２３１Ａを、第二凹部２１Ｃ２に第二内側音響層２３１Ｂを充填した後、基板２１を−αの角度で傾斜させて固化させる。これにより、第一内側音響層２３１Ａと第二内側音響層２３１Ｂとを同時に形成することができ、製造効率性を向上させることができる。
［第四実施形態］
次に、上述した第一から第三実施形態の超音波センサー１０を適用した電子機器について説明する。
次に、上述した第一から第三実施形態の超音波センサー１０を適用した電子機器について説明する。
［超音波センサー１０を適用した移動体］
図１３は、超音波センサー１０を適用した電子機器としての移動体（自動車１０１）の概略構成を示す斜視図である。
本適用例では、自動車１０１のバンパー１０２に超音波センサー１０が設けられている。この超音波センサー１０は、例えば、自動車１０１の周囲（例えば前後左右）に対して、超音波を送信し、自動車１０１の周囲に存在する障害物により反射された超音波を検出する。
図１３は、超音波センサー１０を適用した電子機器としての移動体（自動車１０１）の概略構成を示す斜視図である。
本適用例では、自動車１０１のバンパー１０２に超音波センサー１０が設けられている。この超音波センサー１０は、例えば、自動車１０１の周囲（例えば前後左右）に対して、超音波を送信し、自動車１０１の周囲に存在する障害物により反射された超音波を検出する。
また、自動車１０１には、車体１０３に電子制御ユニット１０４（制御部）が設けられている。この電子制御ユニット１０４は、超音波センサー１０から入力される検出信号により、自動車１０１の周囲の障害物を検出して、危険回避処理等の各種処理を実施する。例えば、超音波センサー１０からの検出信号に基づいて、自動車１０１の自動走行（無人運転）をサポートする。例えば、電子制御ユニット１０４は、所定距離内の障害物が検知された場合、自動車１０１の移動を緊急停止させる。
また、電子制御ユニット１０４は、自動車１０１を後退させる場合等において、超音波センサー１０からの検出信号に基づいて障害物を検知すると、危険を知らせる報知情報（音声や画像等）を出力してもよい。
この際、超音波センサー１０は、上述したように近接を含む広角な範囲を超音波の送受信範囲とすることができ、サイドローブの影響を低減することができる。よって、電子制御ユニット１０４は、自動車１０１における自動走行や危険報知等において、どの方向に障害物があるか等をより精度よく検出することができる。
また、電子制御ユニット１０４は、自動車１０１を後退させる場合等において、超音波センサー１０からの検出信号に基づいて障害物を検知すると、危険を知らせる報知情報（音声や画像等）を出力してもよい。
この際、超音波センサー１０は、上述したように近接を含む広角な範囲を超音波の送受信範囲とすることができ、サイドローブの影響を低減することができる。よって、電子制御ユニット１０４は、自動車１０１における自動走行や危険報知等において、どの方向に障害物があるか等をより精度よく検出することができる。
また、図１３に示す例は、自動車１０１の例であるが、航空機や、船舶や潜水艇等においても適用することができる。
例えば、船舶や潜水艇等においては、超音波センサー１０を船首部等の進行方向先端部に設け、海底や岩壁等を検知することで、座礁等の危険を回避することが可能となる。また、漁船等において魚群を探知することもできる。
例えば、船舶や潜水艇等においては、超音波センサー１０を船首部等の進行方向先端部に設け、海底や岩壁等を検知することで、座礁等の危険を回避することが可能となる。また、漁船等において魚群を探知することもできる。
［超音波センサー１０を適用したロボット］
図１４は、超音波センサー１０を適用した電子機器としてのロボット１１０（例えば産業用ロボット）の概略構成を示す斜視図である。
ロボット１１０は、本体部１１１、アーム部１１２、ハンド部１１３を備えたロボットである。このロボット１１０は、例えば、アーム部１１２によりハンド部１１３を所定位置に移動させ、ハンド部１１３により作業対象に対して所定の処理（例えば、作業対象の把持や加工等）を実施する、産業用ロボットである。
このロボット１１０は、例えば、本体部１１１に超音波センサー１０と、制御部１１４とが設けられ、超音波センサー１０により作業対象の位置を検出してアーム部１１２の移動やハンド部１１３による処理を制御する。
この際、超音波センサー１０は、上述したように近接を含む広角な範囲を超音波の送受信範囲とすることができ、サイドローブの影響を低減することができる。よって、制御部１１４は、作業対象の位置、作業対象の周囲の障害物を精度よく検出することができる。これにより、アーム部１１２やハンド部１１３を作業対象や障害物に衝突させないように移動させたり、ハンド部１１３により、作業対象に対する適正な処理を実施したりすることが可能となる。
図１４は、超音波センサー１０を適用した電子機器としてのロボット１１０（例えば産業用ロボット）の概略構成を示す斜視図である。
ロボット１１０は、本体部１１１、アーム部１１２、ハンド部１１３を備えたロボットである。このロボット１１０は、例えば、アーム部１１２によりハンド部１１３を所定位置に移動させ、ハンド部１１３により作業対象に対して所定の処理（例えば、作業対象の把持や加工等）を実施する、産業用ロボットである。
このロボット１１０は、例えば、本体部１１１に超音波センサー１０と、制御部１１４とが設けられ、超音波センサー１０により作業対象の位置を検出してアーム部１１２の移動やハンド部１１３による処理を制御する。
この際、超音波センサー１０は、上述したように近接を含む広角な範囲を超音波の送受信範囲とすることができ、サイドローブの影響を低減することができる。よって、制御部１１４は、作業対象の位置、作業対象の周囲の障害物を精度よく検出することができる。これにより、アーム部１１２やハンド部１１３を作業対象や障害物に衝突させないように移動させたり、ハンド部１１３により、作業対象に対する適正な処理を実施したりすることが可能となる。
［超音波センサー１０を適用した超音波診断装置］
図１５は、超音波センサー１０を適用した電子機器としての超音波診断装置１２０の概略構成を示す図である。
超音波診断装置１２０は、超音波プローブ１２１と、超音波プローブ１２１を制御する制御装置１２２（制御部）とを備える。
超音波プローブ１２１には、超音波センサー１０が格納されており、超音波プローブ１２１を測定対象に接触させることで、測定対象の超音波測定を実施する。そして、制御装置１２２は、超音波センサー１０から入力された超音波測定結果に基づいて、例えば、測定対象の内部断層像を形成して表示させる。
この際、超音波センサー１０は、上述したように近接を含む広角な範囲を超音波の送受信範囲とすることができ、サイドローブの影響を低減することができる。よって、制御装置１２２は、超音波プローブ１２１からの受信信号に基づいて、サイドローブの影響を低減した（所謂アーチファクトの発生を抑制した）精度の高い内部断層像を表示させることができる。
図１５は、超音波センサー１０を適用した電子機器としての超音波診断装置１２０の概略構成を示す図である。
超音波診断装置１２０は、超音波プローブ１２１と、超音波プローブ１２１を制御する制御装置１２２（制御部）とを備える。
超音波プローブ１２１には、超音波センサー１０が格納されており、超音波プローブ１２１を測定対象に接触させることで、測定対象の超音波測定を実施する。そして、制御装置１２２は、超音波センサー１０から入力された超音波測定結果に基づいて、例えば、測定対象の内部断層像を形成して表示させる。
この際、超音波センサー１０は、上述したように近接を含む広角な範囲を超音波の送受信範囲とすることができ、サイドローブの影響を低減することができる。よって、制御装置１２２は、超音波プローブ１２１からの受信信号に基づいて、サイドローブの影響を低減した（所謂アーチファクトの発生を抑制した）精度の高い内部断層像を表示させることができる。
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
例えば、第一実施形態において、内側音響層２３１での音速が、外側音響層２３２での音速よりも大きくなる例を示したが、これに限定されない。
すなわち、内側音響層２３１での音速が、外側音響層２３２での音速よりも小さくてもよい。この場合、第二トランスデューサーＴｒ２で送受信可能な超音波の方向が、第三方向Ｄ３となり、第三トランスデューサーＴｒ３で送受信可能な超音波の方向が、第二方向Ｄ２となる。よって、上記実施形態と同様、超音波センサー１０における方位分解能を高めることができる。
すなわち、内側音響層２３１での音速が、外側音響層２３２での音速よりも小さくてもよい。この場合、第二トランスデューサーＴｒ２で送受信可能な超音波の方向が、第三方向Ｄ３となり、第三トランスデューサーＴｒ３で送受信可能な超音波の方向が、第二方向Ｄ２となる。よって、上記実施形態と同様、超音波センサー１０における方位分解能を高めることができる。
上記第一から第三実施形態において、音響層２３が、内側音響層２３１と外側音響層２３２とを備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、外側音響層２３２が設けられなくてもよい。
この場合、超音波センサー１０から超音波が伝搬される媒体内の音速により、超音波の送受信方向が変化するが、上記各実施形態と同様に、多方向からの超音波を検出することができるので、サイドローブの影響を抑制することができ、方位分解能を向上できる。
この場合、超音波センサー１０から超音波が伝搬される媒体内の音速により、超音波の送受信方向が変化するが、上記各実施形態と同様に、多方向からの超音波を検出することができるので、サイドローブの影響を抑制することができ、方位分解能を向上できる。
また、超音波送受部２０，２０Ａが、音響層２３の基板２１とは反対側に、音響レンズを備える構成としてもよい。音響レンズとしては、例えば、ＹＺ断面において表面が円弧状となる、Ｘ方向に平行な中心軸を有するシリンドリカル形状とすることができる。この場合、各送受信列Ｃｈから送信される超音波を、Ｙ方向の中央位置に収束させるように超音波を送受信することができる。
第一実施形態において、外側音響層２３２内の音速が、超音波が伝搬される対象における音速よりも小さい例を示したが、これに限定されない。外側音響層２３２内の音速が、超音波が伝搬される対象における音速より大きくてもよい（例えば空気中に超音波を送信する場合等）。この場合、超音波が伝搬される対象における音速と、外側音響層２３２内の音速との差に応じて、第一方向Ｄ１に対する第二方向Ｄ２の傾斜角度や、第一方向Ｄ１に対する第三方向Ｄ３の傾斜角度が小さくなるが、第一トランスデューサーＴｒ１のみが設けられる超音波センサーに比べて、方位分解能を向上させることができる。
上記第一実施形態において、内側音響層２３１と外側音響層２３２とに異なる素材を用いることで、内側音響層２３１での音速と、外側音響層２３２での音速とが異なる音速となる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、内側音響層２３１と外側音響層２３２として、同一素材（例えばシリコーン樹脂）を用い、当該素材内にフィラー（例えばシリカ、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、アルミナ、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、カーボン等）を含有させる。そして、内側音響層２３１と外側音響層２３２とにおいて、フィラーの含有率や、フィラーの平均粒径等を異ならせることにより、内側音響層２３１での音速と、外側音響層２３２での音速を異ならせる構成としてもよい。
なお、第三実施形態における、第一内側音響層２３１Ａ及び第二内側音響層２３１Ｂにおいても同様である。
なお、第三実施形態における、第一内側音響層２３１Ａ及び第二内側音響層２３１Ｂにおいても同様である。
第一実施形態において、Ｙ方向に並ぶ超音波トランスデューサーＴｒを１つの送受信列Ｃｈとし、Ｘ方向に複数の送受信列Ｃｈが配置される１次元アレイを例示したが、これに限定されず、例えば２次元アレイに構成されていてもよい。
この場合、ＸＹ方向に配置された各超音波トランスデューサーＴｒの下部電極２２１のそれぞれに駆動端子２２１Ａを設ける。すなわち、各超音波トランスデューサーＴｒが独立して駆動可能な構成とすればよい。
この場合も、Ｙ方向に平行かつ基準平面Ｓ０に傾斜する界面を有する内側音響層を有する超音波トランスデューサーＴｒ（第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３）が設けられることで、超音波の送受方向をＸ方向に対して広げることができる。また、Ｘ方向に平行かつ基準平面Ｓ０に対して傾斜する界面を有する内側音響層を有する超音波トランスデューサーＴｒを更に設ける構成とすることが好ましい。これにより、超音波の送受方向をＹ方向に対しても広げることができ、サイドローブの影響をより低減することができる。
この場合、ＸＹ方向に配置された各超音波トランスデューサーＴｒの下部電極２２１のそれぞれに駆動端子２２１Ａを設ける。すなわち、各超音波トランスデューサーＴｒが独立して駆動可能な構成とすればよい。
この場合も、Ｙ方向に平行かつ基準平面Ｓ０に傾斜する界面を有する内側音響層を有する超音波トランスデューサーＴｒ（第二トランスデューサーＴｒ２や第三トランスデューサーＴｒ３）が設けられることで、超音波の送受方向をＸ方向に対して広げることができる。また、Ｘ方向に平行かつ基準平面Ｓ０に対して傾斜する界面を有する内側音響層を有する超音波トランスデューサーＴｒを更に設ける構成とすることが好ましい。これにより、超音波の送受方向をＹ方向に対しても広げることができ、サイドローブの影響をより低減することができる。
第四実施形態において、超音波センサー１０を適用した電子機器として、移動体（自動車１０１）、ロボット１１０、及び超音波診断装置１２０を例示したが、これに限定されず、周囲の物体を検知して処理を実施する如何なる電子機器に対しても適用することができる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
１０…超音波センサー、２０，２０Ａ…超音波送受部、２１…基板、２１Ａ…第一面、２１Ｂ…第二面、２１Ｃ…凹部、２１Ｃ１…第一凹部、２１Ｃ２…第二凹部、２２…圧電素子、２３…音響層、１０１…自動車（電子機器）、１０４…電子制御ユニット（制御部）、１１０…ロボット（電子機器）、１１４…制御部、１２０…超音波診断装置（電子機器）、１２１…超音波プローブ、１２２…制御装置（制御部）、２１１…基部、２１１Ａ…貫通孔、２１１Ｂ…壁部、２１２…支持膜、２１２Ａ…振動部、２２１…下部電極、２２１Ａ…駆動端子、２２２…圧電膜、２２３…上部電極、２３１…内側音響層、２３１Ａ…第一内側音響層、２３１Ｂ…第二内側音響層、２３２…外側音響層、２３３…界面、Ｄ１…第一方向、Ｄ２…第二方向、Ｄ３…第三方向、Ｄ４…第四方向、Ｓ０…基準平面、Ｔｒ…超音波トランスデューサー、Ｔｒ１…第一トランスデューサー、Ｔｒ２…第二トランスデューサー、Ｔｒ３…第三トランスデューサー、α…傾斜角度。
Claims (5)
- 複数の凹部が設けられた面と複数の超音波素子が設けられた面とが互いに表裏となる基板と、
音響層と、を備え、
前記音響層は、前記凹部に充填される内側音響層と、前記内側音響層の前記凹部の底面とは反対側に積層される外側音響層とを含み、
前記内側音響層の内部を伝搬する音速は、前記外側音響層の内部を伝搬する音速よりも大きく、
前記基板の厚み方向から見て、前記超音波素子は、前記凹部と重なる位置に設けられ、
前記内側音響層と前記外側音響層との界面は、前記凹部の底面に対して傾きを有する
ことを特徴とする超音波センサー。 - 請求項１に記載の超音波センサーにおいて、
前記複数の凹部は第一凹部と第二凹部とを含み、
前記第一凹部に充填される音響層の内部を伝搬する音速は、前記第二凹部に充填される音響層の内部を伝搬する音速とは異なる
ことを特徴とする超音波センサー。 - 請求項２に記載の超音波センサーにおいて、
前記第一凹部に充填される音響層及び前記第二凹部に充填される音響層は、互いに異なる素材により構成されている
ことを特徴とする超音波センサー。 - 請求項１に記載の超音波センサーにおいて、
前記内側音響層及び前記外側音響層は、異なる素材により構成されている
ことを特徴とする超音波センサー。 - 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波センサーと、
前記超音波センサーを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017054070A JP6880876B2 (ja) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 超音波センサー、及び電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017054070A JP6880876B2 (ja) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 超音波センサー、及び電子機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018157457A JP2018157457A (ja) | 2018-10-04 |
| JP6880876B2 true JP6880876B2 (ja) | 2021-06-02 |
Family
ID=63718246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017054070A Active JP6880876B2 (ja) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 超音波センサー、及び電子機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6880876B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3964508B2 (ja) * | 1997-09-19 | 2007-08-22 | 株式会社日立メディコ | 超音波探触子及び超音波診断装置 |
| JP3660903B2 (ja) * | 2001-12-11 | 2005-06-15 | アロカ株式会社 | 超音波探触子及び超音波診断装置 |
| JP4694261B2 (ja) * | 2005-06-01 | 2011-06-08 | パナソニック株式会社 | 超音波探触子、及び超音波診断装置 |
| JP2011039003A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 超音波センサ |
| JP2014124431A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Seiko Epson Corp | 音響レンズ、ヘッドユニット、プローブ、超音波画像装置及び補正部材 |
| JP6476633B2 (ja) * | 2014-07-31 | 2019-03-06 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電デバイス |
-
2017
- 2017-03-21 JP JP2017054070A patent/JP6880876B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018157457A (ja) | 2018-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10707407B2 (en) | Ultrasonic device, method for manufacturing the same, electronic device and ultrasonic imaging device | |
| US11730451B2 (en) | Integrated ultrasonic transducers | |
| JP4513596B2 (ja) | 超音波センサ | |
| JP6135088B2 (ja) | 超音波トランスデューサーデバイス、プローブヘッド、超音波プローブ、電子機器及び超音波診断装置 | |
| US20130331705A1 (en) | Ultrasonic cmut with suppressed acoustic coupling to the substrate | |
| US20100179430A1 (en) | Ultrasonic probe and method for manufacturing the same and ultrasonic diagnostic device | |
| US10622541B2 (en) | Ultrasonic device, ultrasonic module, and ultrasonic measurement apparatus | |
| JP4961224B2 (ja) | 超音波探触子 | |
| Dausch et al. | 5I-4 Piezoelectric micromachined ultrasound transducer (pMUT) arrays for 3D imaging probes | |
| JP6880876B2 (ja) | 超音波センサー、及び電子機器 | |
| JP7099267B2 (ja) | 超音波デバイスおよび超音波センサー | |
| EP3328558B1 (en) | Extended range ultrasound transducer | |
| JP5776542B2 (ja) | 超音波プローブおよび超音波検査装置 | |
| US10658563B2 (en) | Ultrasound transducer and manufacturing method thereof | |
| US20190129018A1 (en) | Ultrasonic Device And Ultrasonic Measuring Apparatus | |
| TW202319023A (zh) | 多傳感器晶片超音波裝置 | |
| EP3028772B1 (en) | Ultrasonic probe and method of manufacturing the same | |
| CN114345673A (zh) | 超声换能器及其制作方法、以及超声换能系统 | |
| Shabanimotlagh et al. | Optimizing the directivity of piezoelectric matrix transducer elements mounted on an ASIC | |
| JP6252248B2 (ja) | 超音波デバイスおよびその製造方法並びにプローブ、電子機器および超音波画像装置 | |
| US11532780B2 (en) | Ultrasonic sensor and electronic device | |
| JP3660903B2 (ja) | 超音波探触子及び超音波診断装置 | |
| JP2018157458A (ja) | 超音波アレイ、超音波センサー及び電子機器 | |
| KR20230119723A (ko) | 다중-트랜스듀서 칩 초음파 디바이스 | |
| JPH069553B2 (ja) | 超音波探触子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20180910 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20190402 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200123 |
|
| RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20200803 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200924 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200929 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201124 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210406 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210419 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6880876 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |