JP7320849B2 - ソナー - Google Patents

Description

本発明は、超音波を利用して魚群などの被探知物を探知するソナーに関するものである。

従来、超音波の送受信によって魚群などの被探知物を検知するソナーが知られている。ソナーは、超音波を送受信する超音波振動子と、鉛直方向を向いた回転軸を中心とした旋回運動や回転軸に直交する傾動軸を中心とした傾動運動を超音波振動子に行わせる駆動機構とを備えており、超音波振動子を運動させながら超音波の送受信を行うことにより、水中を探知するようになっている（例えば、特許文献１，２参照）。そして、水中を探知した探知結果は、探知画像として画面に表示される。なお、超音波振動子は、一般的に、音響整合層と、同音響整合層に接合された圧電素子とを備えている。

ところで、ソナーにおいて、より遠い距離の被探知物を探知したいという需要がある。このためには、超音波振動子を高感度にすることが必要である。なお、超音波振動子を高感度にする手法としては、図３０，図３１に示されるように、超音波振動子１０１を構成する圧電素子１０２を、厚さ方向から見て縦横に配列された複数（例えば１００以上）の振動部１０３により構成し、かつ隣接する振動部１０３間に充填材１０４を充填した構造にすることが提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。このようにすれば、各振動部１０３のそれぞれが同振動部１０３の高さ方向に変形しやすくなるため、圧電素子１０２が各部位において変形しやすくなる。つまり、圧電素子１０２が振動しやすくなるため、超音波振動子１０１の感度が高くなる。また、充填材１０４が各振動部１０３間の空隙に入り込むことにより、各振動部１０３が相互に補強される。

特許第５９７９５３７号公報（請求項１、図４等） 特開２０１３－２２１７９１号公報（段落［００３６］、図１～図６等） 特開２０１６－２１３６６６号公報（図４Ｂ等） 特開２０１２－１８２７５８号公報（図６等）

ところが、隣接する振動部１０３間に充填材１０４を充填すると、各振動部１０３が高さ方向に変形（振動）しにくくなるため、超音波振動子１０１の感度が低下してしまうという問題がある。そこで、充填材１０４を取り除いて感度を確保することも考えられるが、各振動部１０３は、細い棒状をなし、強度が低いため、充填材１０４がない状態で超音波振動子１０１を長期間に亘って駆動させると、疲労破壊によりクラックが発生しやすくなる。つまり、充填材１０４を充填しない場合には、超音波振動子１０１の信頼性が低下するという問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、感度を維持しつつ、振動部の強度低下を防止することにより、信頼性が高い超音波振動子を得ることができるソナーを提供することにある。また、別の目的は、作りやすく、製造コストが低い超音波振動子を得ることができるソナーを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を送受信する超音波振動子と、鉛直方向を向いた回転軸を中心とした旋回運動及び前記回転軸に直交する傾動軸を中心とした傾動運動を前記超音波振動子に行わせる駆動機構とを備えたソナーであって、前記超音波振動子は、音響整合層を兼ねる略円板状の基材と、前面及びその反対側にある背面を有する略円板状の圧電素子とを備え、前記基材に、前記圧電素子の前記前面が接合されており、前記圧電素子には、一方向に延びる溝部が複数形成されるとともに、前記溝部を介して複数の帯状の振動部が配設され、複数の前記振動部が、前記圧電素子の前記前面側の端部において互いに繋がっており、前記溝部が前記傾動軸に対して３０°以下の角度をなすように、前記超音波振動子が配設されていることを特徴とするソナーをその要旨とする。

従って、請求項１に記載の発明によれば、圧電素子に帯状の振動部が形成されている。よって、柱状の振動部に比べて振動部が平面方向に長くなることで、振動部が補強されるため、振動部の強度低下が防止される。その結果、溝部内に充填材を充填しなくても、振動部でのクラックの発生を防止できるため、超音波振動子の信頼性を向上させることができる。しかも、請求項１では、一方向に延びる溝部を形成することにより帯状の振動部を得ているため、縦横に延びる溝部を形成して上記した柱状の振動部を得る場合に比べて、振動部の形成に必要な溝部の形成回数が減少する。よって、溝部の形成が容易になるため、超音波振動子の製造コストを低減することができる。また、溝部の形成回数が減少するのに伴って電極の分割数も少なくなるため、分割された電極の各々を導電性部材で接続する際の手間も低減される。さらに、溝部が傾動軸に対して特に０°の角度をなすように超音波振動子が配設されている場合、つまり、溝部が傾動軸に対して平行である場合（請求項２）には、傾動軸方向へのサイドローブが弱くなり、探知における誤判定を減らすことができる。

なお、「略円板状の圧電素子」とは、円板状の圧電素子だけでなく、楕円板状の圧電素子や、長円板状の圧電素子なども含むものとする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記振動部の幅をＷとし、前記圧電素子の外径の最小値をＬとしたとき、Ｗ／Ｌ≦０．１の関係を満たすことをその要旨とする。

従って、請求項３に記載の発明によると、超音波の周波数帯域の広さや超音波振動子の送受感度を、圧電素子に縦横に延びる溝部を形成して複数の柱状の振動部を得る場合と同程度にすることができる。なお、「圧電素子の外径の最小値（Ｌ）」とは、圧電素子が円板状をなす場合に「円の直径の長さ」を示し、圧電素子が楕円板状をなす場合に「楕円の短軸の長さ」を示すものである。

また、請求項１に記載の発明では、圧電素子を複数の振動部に分割した構成であっても、圧電素子の前面側の端部において振動部同士が繋がる部分の厚さが確保される。従って、圧電素子の強度を確保することができる。

以上詳述したように、請求項１～３に記載の発明によると、感度を維持しつつ、振動部の強度低下を防止することにより、信頼性が高い超音波振動子を得ることができる。

本実施形態のソナーが搭載された船舶を示す説明図。 ソナー、昇降装置及び液晶モニターを示す概略構成図。 ソナーを示す概略断面図。 ソナーを示す概略断面図。 ケースに収容した状態の超音波振動子を示す側面図。 ケースに収容した状態の超音波振動子を示す概略断面図。 ケースを示す裏面図。 超音波振動子を示す平面図。 超音波振動子を示す側面図。 振動部を示す断面図。 （ａ）は外側振動部を示す斜視図、（ｂ）は内側振動部を示す斜視図。 ソナーの電気的構成を示すブロック図。 （ａ）は伸長時の振動部を示す断面図、（ｂ）は収縮時の振動部を示す断面図。 実施例１Ａ，１Ｂにおける送受感度積の変化を示すグラフ。 実施例２Ａ，２Ｂにおける送受感度積の変化を示すグラフ。 比較例Ａ，Ｂにおける送受感度積の変化を示すグラフ。 サンプルＡにおける指向特性の測定結果を示すグラフ。 サンプルＢにおける指向特性の測定結果を示すグラフ。 サンプルＣにおける指向特性の測定結果を示すグラフ。 超音波が１４０ｋＨｚである場合において、サンプルＡ～Ｃの指向特性の測定結果を示すグラフ。 超音波が１４０ｋＨｚである場合において、（ａ）はサンプルＡの超音波の方向及び強度を矢印で概念的に示す図、（ｂ）はサンプルＢの超音波の方向及び強度を矢印で概念的に示す図、（ｃ）はサンプルＣの超音波の方向及び強度を矢印で概念的に示す図。 サイドローブが発生する指向特性の超音波をサイドローブが下を向く角度でスキャンした場合において、（ａ）は探知イメージを示す図、（ｂ）は画像のイメージを示す図。 サイドローブが発生する指向特性の超音波をサイドローブが下を向かないようにスキャンした場合において、（ａ）は探知イメージを示す図、（ｂ）は画像のイメージを示す図。 サイドローブが発生しない理想的な指向特性の超音波でスキャンした場合において、（ａ）は探知イメージを示す図、（ｂ）は画像のイメージを示す図。 従来技術における問題点を示す概略斜視図。 （ａ）～（ｃ）は、他の実施形態における超音波振動子を示す概略平面図。 他の実施形態における超音波振動子を示す平面図。 他の実施形態における超音波振動子を示す平面図。 他の実施形態における超音波振動子を示す平面図。 従来技術における圧電素子を示す要部平面図。 従来技術における振動部を示す断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態のソナー１１は、船舶１０の船底部に搭載されて使用される。ソナー１１は、水中に超音波Ｕ１を照射することにより、水中に存在する魚群などの被探知物Ｓ０を探知する装置である。また、図２に示されるように、ソナー１１は昇降装置１２に取り付けられている。昇降装置１２は、ソナー１１を昇降させることにより、船底から水中に対してソナー１１を出没させる装置である。さらに、ソナー１１及び昇降装置１２には、液晶モニター１３が電気的に接続されている。液晶モニター１３は、船舶１０の操舵室内に設置されており、操作部１４及び表示部１５を有している。

図３，図４に示されるように、ソナー１１はソナードーム２０を備えている。ソナードーム２０は、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）などの樹脂材料を用いて形成されており、上ケース２１、下ケース２２及び蓋体２３によって構成されている。上ケース２１は、下端にて開口する有底円筒状のケースであり、下ケース２２は、上端にて開口する有底円筒状のケースである。なお、下ケース２２の下端部はドーム状（半球状）をなしている。また、蓋体２３は、円板状をなし、上ケース２１の下端側開口及び下ケース２２の上端側開口を閉塞するためのものである。なお、蓋体２３と上ケース２１とによって上側収容空間２４が形成されるとともに、蓋体２３と下ケース２２とによって下側収容空間２５が形成される。

また、ソナードーム２０には、超音波Ｕ１を送受信する超音波振動子４１と、超音波振動子４１を収納するケース４０と、超音波振動子４１を移動させる駆動機構３０とが収容されている。駆動機構３０は、スキャンモータ３１及びチルトモータ３２等を備えている。スキャンモータ３１は、上側収容空間２４内において蓋体２３の中央部に設置されている。本実施形態のスキャンモータ３１としては、ステッピングモータが用いられている。そして、スキャンモータ３１の回転軸３１ａは、鉛直方向に沿って延びており、蓋体２３の中央部に設けられた貫通孔３３を挿通して下側収容空間２５内に突出している。さらに、回転軸３１ａの先端は、円板状をなす支持板３４の中央部に接続され、支持板３４の下面には支持フレーム３５が取り付けられている。支持フレーム３５は、一対の腕部３５ａを有するコ字状をなしている。

図３，図４に示されるように、ケース４０は、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料を用いて一端が開口する有底円筒状に形成されている。また、ケース４０には、回転軸３１ａに直交する傾動軸３６が設けられている。傾動軸３６は、２つの傾動軸部３６ａに分断されており、両傾動軸部３６ａは、ケース４０の両側部（図４，図７では左側部及び右側部）から互いに反対方向に突出している。そして、両傾動軸部３６ａは、ベアリング（図示略）を介して支持フレーム３５の両腕部３５ａに設けられた貫通孔にそれぞれ嵌め込まれている。よって、スキャンモータ３１の回転軸３１ａが回転すると、支持板３４、支持フレーム３５、ケース４０及び超音波振動子４１は、回転軸３１ａを中心とした旋回運動を行う。これに伴い、超音波振動子４１から出力される超音波Ｕ１の照射方向は、回転軸３１ａの周方向に沿って変化する。

また、図５，図７に示されるように、ケース４０の外周部には４つのボス４６が設けられ、各ボス４６にはそれぞれネジ穴部４７が設けられている。各ネジ穴部４７は、ケース４０の中心Ｃ１を基準として等角度間隔で配置されている。

図３，図４に示されるように、チルトモータ３２は、支持フレーム３５の上端部に取り付けられている。本実施形態のチルトモータ３２としては、ステッピングモータが用いられている。チルトモータ３２の出力軸３２ａは、一対の傾動軸部３６ａと平行に配置されており、その先端部にはピニオンギヤ３２ｂが取り付けられている。ピニオンギヤ３２ｂは、ケース４０に取り付けられた略半円状のチルト歯車３７に噛合している。よって、チルトモータ３２の出力軸３２ａが回転すると、ピニオンギヤ３２ｂ及びチルト歯車３７が回動するのに伴い、ケース４０及び超音波振動子４１は、傾動軸３６（傾動軸部３６ａ）を中心とした傾動運動を行う。これに伴い、超音波振動子４１から出力される超音波Ｕ１の照射角度も、超音波振動子４１の傾動に伴って変化する。

図５，図６，図８，図９に示されるように、超音波振動子４１は、基材４２及び圧電素子４３を備えている。基材４２は、音響整合層を兼ねる円板状の樹脂製板状物である。そして、基材４２の外周部には４つの張出部４４が設けられ、各張出部４４にはそれぞれネジ孔４５が設けられている。各ネジ孔４５は、超音波振動子４１の中心軸Ｏ１を基準として等角度間隔で配置されている。また、各ネジ孔４５には、基材４２の裏面４２ｂ側の開口部に座繰り加工が施されている。よって、ネジ孔４５にネジ（図示略）を挿通したとしても、ネジの頭部は基材４２の裏面４２ｂから突出しないため、ネジと超音波振動子４１を収容するソナードーム２０との干渉を避けることができる。

そして、各ネジ孔４５にネジを挿通し、挿通したネジの先端部をケース４０のボス４６に設けられたネジ穴部４７に螺着させる。その結果、図５，図６に示されるように、超音波振動子４１がケース４０に固定される。なお、ボス４６は、ケース４０の下端面４０ａから０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下だけ下方に突出している。このため、超音波振動子４１をケース４０に固定した際には、ケース４０と基材４２との間に隙間が生じるようになる。そして、この隙間が、ケース４０内外を連通する連通口４８となる。

また、圧電素子４３は、例えば、圧電セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いて形成された円板状のセラミックス製板状物である。図６，図８，図９に示されるように、圧電素子４３の外径は基材４２の外径よりも小さいため、圧電素子４３の面積は基材４２の面積よりも小さくなる。また、圧電素子４３は、基材４２に対して接合された前面５１と、前面５１の反対側にある背面５２と、前面５１及び背面５２に直交する外周面５３とを有している。さらに、図６，図１０に示されるように、圧電素子４３の前面５１には前面側電極５４が形成され、圧電素子４３の背面５２には背面側電極５５が形成されている。なお、本実施形態では、圧電素子４３の前面５１の全体が、前面側電極５４及び接着層５６（図１０参照）を介して基材４２に接合されている。

図６，図８～図１１に示されるように、圧電素子４３は、同圧電素子４３の厚さ方向に沿って延びるように分割された複数の振動部９０により構成されている。各振動部９０は、圧電素子４３における背面５２に対して、一方向（図８ではＸ方向）に延びる溝部Ｋ１を複数形成することにより構成される。よって、各振動部９０は、溝部Ｋ１を介して、同溝部Ｋ１が延びる方向とは直交する方向（図８ではＹ方向）に配設される。また、各溝部Ｋ１は、互いに平行に配置され、かつ傾動軸３６の中心軸線Ａ１（図８参照）に対して３０°以下（本実施形態では０°）の角度をなすように配置されている。即ち、各溝部Ｋ１は、傾動軸３６の中心軸線Ａ１に対して平行となっている。さらに、本実施形態では、各溝部Ｋ１のうち、中央部に位置する溝部Ｋ１が、傾動軸３６の中心軸線Ａ１上に位置している。なお、各溝部Ｋ１の幅は、振動部９０の幅の１０分の１以上３分の１以下であり、互いに等しくなっている。また、各溝部Ｋ１内には、樹脂材料（エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等）や接着剤（エポキシ系接着剤等）などからなる充填材が何ら充填されていないため、各溝部Ｋ１は全体的に空隙Ｋ０となっている。

図８～図１１に示されるように、各振動部９０は、両端（図８では上端及び下端）に位置する一対の外側振動部９１と、両外側振動部９１間に配置される複数の内側振動部９２とにより構成されている。各振動部９０は、背面視で帯状をなしている。具体的に言うと、図１１（ａ）に示されるように、外側振動部９１の表面９３ａ（背面５２）は、２つの辺９４ａ，９４ｂによって構成されており、辺９４ａが背面視で円弧状をなし、辺９４ｂが背面視で直線状をなしている。また、図１１（ｂ）に示されるように、内側振動部９２の表面９３ｂ（背面５２）は、４つの辺９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄによって構成されており、辺９５ａ，９５ｃが背面視で円弧状をなし、辺９５ｂ，９５ｄが背面視で直線状をなしている。なお、両外側振動部９１の外側面９６、及び、各内側振動部９２の両端面９７は、圧電素子４３の外周面５３を構成している。

また、本実施形態では、各振動部９０のうち、中央部に位置する振動部９０（内側振動部９２）の長さが最も長く、圧電素子４３の外径と略等しくなっている。なお、振動部９０の長さは、圧電素子４３の両端に行くに従って小さくなる。また、外側振動部９１の幅Ｗ１は、内側振動部９２の幅Ｗ２よりも大きくなっている。

図８～図１１に示されるように、両外側振動部９１及び各内側振動部９２は、圧電素子４３の前面５１側の端部において互いに繋がっている。そして、外側振動部９１の長さは外側振動部９１の高さＨ１よりも大きくなっており、外側振動部９１の高さＨ１は外側振動部９１の幅Ｗ１よりも大きくなっている。同様に、内側振動部９２の長さは内側振動部９２の高さＨ１よりも大きくなっており、内側振動部９２の高さＨ１は内側振動部９２の幅Ｗ２よりも大きくなっている。なお、振動部９１，９２の高さＨ１は、溝部Ｋ１の深さと等しくなっている。さらに、上述した基材４２の厚さは、振動部９１，９２の高さＨ１よりも小さくなっている。また、圧電素子４３において振動部９１，９２同士が繋がる部分の厚さＨ２は、基材４２の厚さよりも小さくなっている。

さらに、本実施形態の圧電素子４３では、振動部９０の幅Ｗ（具体的には、外側振動部９１の幅Ｗ１、または、内側振動部９２の幅Ｗ２）と、圧電素子４３の外径の最小値Ｌ（本実施形態では、圧電素子４３の直径）とが、０．０５≦Ｗ／Ｌ≦０．１の関係、特には、０．０７≦Ｗ／Ｌ≦０．１の関係を満たしている。このことは、圧電素子４３に、１０本以上の振動部９０が存在することを示している。このようにすれば、超音波Ｕ１の比帯域を広くすることができ、超音波振動子４１の感度も高くなる。

図８，図１０に示されるように、両外側振動部９１の表面９３ａ上及び各内側振動部９２の表面９３ｂ上には、それぞれ背面側電極５５が形成されている。そして、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すようにして、銅、銀、錫などの電気抵抗が小さい導電性金属（本実施形態では銅）からなる線材６０（導電性部材）が接合されている。また、線材６０は、圧電素子４３（超音波振動子４１）の中心軸Ｏ１からずれた位置に配設されている。なお、本実施形態の線材６０は、起伏した形状（波状）となっている。また、線材６０は、はんだ６１を介して各背面側電極５５に接続されている。なお、線材６０の接続により、線材６０は、両外側振動部９１の表面９３ａ及び各内側振動部９２の表面９３ｂの共通電極となる。

そして、図６に示されるように、前面側電極５４には第１のリード線６２が接続され、背面側電極５５には第２のリード線６３が接続されている。第１のリード線６２は、前面側電極５４から外側に延出された側面端子（図示略）に対してはんだ付けなどにより接続されている。第２のリード線６３は、複数の背面側電極５５のいずれか１つに対してはんだ付けなどにより接続されている。そして、第１のリード線６２及び第２のリード線６３は、配線チューブ６４によって結束され、ケース４０の上部に設けられた配線挿通孔４９を通ってケース４０外に引き出される。なお、第１のリード線６２は側面端子に接続されているが、前面側電極５４上または基材４２の表面４２ａに銅箔等の金属箔（図示略）を貼付し、金属箔に対して第１のリード線６２をはんだ付けなどにより接続してもよい。また、図４に示されるように、配線挿通孔４９は、超音波振動子４１の中心軸Ｏ１を介してチルト歯車３７の反対側に配置されている。このため、配線挿通孔４９内を通る配線チューブ６４とチルト歯車３７との干渉を防止することができる。また、配線挿通孔４９は、傾動軸部３６ａの近傍に配置されている。このため、超音波振動子４１が傾動運動を行う際において、配線チューブ６４（第１のリード線６２及び第２のリード線６３）のバタツキを防止することができる。

図６に示されるように、圧電素子４３の背面５２側には、シート状の防音材６５（バッキング材）が貼付されている。防音材６５は、残響を抑えるためのものであり、ケース４０の内周面にも貼付されている。なお、防音材６５としては、樹脂材料やゴムに対して、金属やセラミックスからなる粒子または繊維を含有させたものや、樹脂材料に対して空孔を分散的に設けたもの（スポンジなど）を用いることができる。

そして、図３，図４に示されるソナードーム２０内には、超音波Ｕ１を伝搬させる超音波伝搬液体（図示略）が充填されている。また、超音波伝搬液体の一部は、ケース４０に設けられた連通口４８を介してケース４０内に流入し、圧電素子４３において隣接する振動部９０間の空隙Ｋ０（溝部Ｋ１）に流入し、空隙Ｋ０を満たしている。なお、本実施形態の超音波伝搬液体は流動パラフィンである。また、上述した基材４２の固有音響インピーダンスは、圧電素子４３の固有音響インピーダンスよりも小さく、かつ超音波伝搬液体の固有音響インピーダンスや水の固有音響インピーダンスよりも大きくなっている。

次に、ソナー１１の電気的構成について説明する。

図１２に示されるように、ソナー１１の液晶モニター１３は、装置全体を統括的に制御する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３等からなる周知のコンピュータにより構成されている。

ＣＰＵ７１は、モータドライバ８１を介してスキャンモータ３１及びチルトモータ３２に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってそれらを制御する。また、ＣＰＵ７１は、送受信回路８２を介して超音波振動子４１に電気的に接続されている。送受信回路８２は、超音波振動子４１に対して発振信号を出力して、超音波振動子４１を駆動させるようになっている。その結果、超音波振動子４１は、超音波Ｕ１を水中に向けて照射（送信）する。また、送受信回路８２には、超音波振動子４１で受信した超音波Ｕ１（反射波Ｕ２）を示す電気信号が入力されるようになっている。さらに、ＣＰＵ７１は、昇降装置１２、操作部１４、表示部１５及びＧＰＳ（Global Positioning System ）受信部８３に対してそれぞれ電気的に接続されている。

そして、図１２に示されるＣＰＵ７１は、送受信回路８２に対して超音波振動子４１から超音波Ｕ１を照射させる制御を行うとともに、昇降装置１２を駆動させる制御を行う。ＣＰＵ７１は、モータドライバ８１に対してスキャンモータ３１及びチルトモータ３２をそれぞれ駆動させる制御を行う。ＣＰＵ７１には、ＧＰＳ受信部８３によって受信された船舶１０の位置情報が入力される。

また、ＣＰＵ７１は、超音波振動子４１が反射波Ｕ２を受信したことを契機として生成される受信信号を、送受信回路８２を介して受信する。そして、ＣＰＵ７１は、受信した受信信号に基づいて探知画像データを生成し、生成した探知画像データをＲＡＭ７３に記憶させる。ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７３に記憶された探知画像データに基づいて、探知画像を表示部１５に表示させる制御を行う。

次に、ソナー１１を用いて被探知物Ｓ０を探知する方法を説明する。

まず、ソナー１１、昇降装置１２及び液晶モニター１３の電源（図示略）をオンする。このとき、制御装置７０のＣＰＵ７１には、ＧＰＳ受信部８３から船舶１０の位置を示す位置情報が入力される。次に、ＣＰＵ７１は、送受信回路８２から超音波振動子４１に対して発振信号を出力させる制御を行い、超音波振動子４１を駆動させる。このとき、圧電素子４３の各振動部９０は、収縮（図１３（ｂ）参照）と伸長（図１３（ａ）参照）とを繰り返す。なお、振動部９０が高さ方向に収縮した際には、振動部９０が幅方向、具体的には、振動部９０の外周側（図１３（ｂ）の矢印Ｆ１参照）に逃げるように変形する。そして、振動部９０が高さ方向に伸長すると、振動部９０が幅方向、具体的には、振動部９０の中央部側（図１３（ａ）の矢印Ｆ２参照）に変形する。その結果、圧電素子４３が振動し、超音波振動子４１から水中に対して超音波Ｕ１が照射（送信）される。そして、超音波Ｕ１が被探知物Ｓ０（図１参照）に到達すると、超音波Ｕ１は、被探知物Ｓ０で反射して反射波Ｕ２となり、ソナー１１に向かって伝搬して超音波振動子４１に入力（受信）される。その後、超音波振動子４１が受信した超音波Ｕ１（反射波Ｕ２）は、受信信号に変換され、送受信回路８２を介してＣＰＵ７１に入力される。この時点で、被探知物Ｓ０が探知される。

さらに、ＣＰＵ７１は、モータドライバ８１を介してスキャンモータ３１を駆動させる制御を行い、回転軸３１ａを中心とした旋回運動を超音波振動子４１に行わせる。また、ＣＰＵ７１は、モータドライバ８１を介してチルトモータ３２を駆動させる制御を行い、傾動軸３６を中心とした傾動運動を超音波振動子４１に行わせる。その結果、超音波Ｕ１の照射方向が徐々に変化し、これに伴って探知範囲も徐々に変化する。その後、作業者が電源をオフすると、制御装置７０により送受信回路８２が停止し、超音波Ｕ１の照射及び反射波Ｕ２の受信が終了する。

次に、超音波振動子４１の製造方法を説明する。

まず、基材４２を準備する。具体的には、ガラスエポキシ（ＦＲ－４）等からなる樹脂製板状物を円形状に切削加工する。また、圧電素子４３となるべきセラミックス製板状物を準備する。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる円板状のセラミックス製焼結体を作製した後、表面研磨を行うことにより、セラミックス製板状物を得る。次に、電極形成工程を行い、セラミックス製板状物の前面５１に前面側電極５４を形成するとともに、セラミックス製板状物の背面５２に背面側電極５５を形成する。具体的には、セラミックス製板状物の前面５１及び背面５２にそれぞれ銀ペーストを塗布し、塗布した銀ペーストを焼成することにより、電極５４，５５を形成する。そして、前面側電極５４及び背面側電極５５の間に電圧を印加することにより、セラミックス製板状物を厚さ方向に分極させる分極処理を行う。

続く接合工程では、基材４２の片面に対して、セラミックス製板状物を前面側電極５４を介して接合する。具体的には、前面側電極５４の表面及び基材４２の表面４２ａのいずれか一方に対して、接着層５６となる接着剤（エポキシ系接着剤など）を塗布し、基材４２に対してセラミックス製板状物を接着固定する。なお、接着剤を塗布する代わりに、はんだ等を用いたロウ付けを行ってもよい。

接合工程後の振動部形成工程では、切削加工等を行うことにより、セラミックス製板状物における背面５２側に複数の溝部Ｋ１を形成する。その結果、セラミックス製板状物が複数の振動部９０に分割されるとともに、セラミックス製板状物の背面５２に形成された背面側電極５５も複数（振動部９０と同数）に分割される。この時点で、圧電素子４３が完成する。なお、各振動部９０は、圧電素子４３の前面５１側の端部において互いに繋がった状態で分割されるため、前面５１に形成された前面側電極５４までが分割されることはない。その後、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すようにして線材６０を接合し、各背面側電極５５を、各振動部９０の表面９３ａ，９３ｂの共通電極とする。なお、本実施形態の線材６０は、はんだ付けによって各背面側電極５５に接合されるが、他の接合方法（ロウ付け、接着剤による接着など）により各背面側電極５５に接合されるものであってもよい。そして、この時点で、超音波振動子４１が完成する。

なお、超音波振動子４１が完成した後、前面側電極５４に対して側面端子（図示略）を介して第１のリード線６２をはんだ付けなどにより接続するとともに、背面側電極５５に対して第２のリード線６３をはんだ付けなどにより接続する。次に、圧電素子４３の背面５２側に、残響を抑えるための防音材６５を貼付する。また、ケース４０の内側面にも防音材６５を貼付する。その後、超音波振動子４１の圧電素子４３をケース４０に収容する。そして、この状態で、基材４２に設けられた複数のネジ孔４５にネジ（図示略）を挿通させ、挿通したネジの先端部をケース４０に設けられたネジ穴部４７に螺着させる。その結果、超音波振動子４１がケース４０に固定される（図５，図６参照）。さらに、超音波振動子４１が固定されたケース４０をソナードーム２０内に収容し、ケース４０が有する一対の傾動軸部３６ａを、支持フレーム３５の両腕部３５ａに設けられた貫通孔にそれぞれ嵌合させる。そして、ソナードーム２０内に超音波伝搬液体（図示略）を充填する。このとき、超音波伝搬液体の一部は、ケース４０に設けられた連通口４８を介してケース４０内に流入し、圧電素子４３において隣接する振動部９０間の空隙Ｋ０に流入する。この時点で、超音波振動子４１がソナードーム２０に組み込まれ、ソナー１１が完成する。

次に、超音波振動子の評価方法及びその結果を説明する。

まず、測定用サンプルを次のように準備した。圧電素子の背面に対して一方向に延びる溝部を複数形成することにより、複数の帯状の振動部が形成された超音波振動子（即ち、本実施形態の超音波振動子４１と同様の超音波振動子）を４種類準備し、これらを実施例１Ａ，１Ｂ（図１４参照）及び実施例２Ａ，２Ｂ（図１５参照）とした。なお、実施例１Ａ，１Ｂでは振動部の幅を２．４ｍｍとし、実施例２Ａ，２Ｂでは振動部の幅を３．５ｍｍとした。また、実施例１Ｂ，２Ｂでは、溝部内に充填材を充填する一方、実施例１Ａ，２Ａでは、溝部内に充填材を充填しないようにした。さらに、圧電素子の背面に対して縦横に延びる溝部を複数形成することにより、複数の柱状の振動部が形成された超音波振動子を２種類準備し、これらを比較例Ａ，Ｂ（図１６参照）とした。なお、比較例Ａ，Ｂでは、振動部の幅を２．４ｍｍとし、溝部内に充填材を充填した。

次に、各測定用サンプル（実施例１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ及び比較例Ａ，Ｂ）に対して、超音波振動子の送受感度積を算出した。具体的には、超音波振動子から１ｍ離れた位置にある鋼球に対して超音波を照射した。なお、鋼球で反射した超音波（反射波）は、超音波振動子で受信され、超音波振動子の両端に電圧信号を生じる。このとき、超音波振動子の送信時及び受信時の電圧振幅をオシロスコープにより測定し、測定結果に基づいて演算を行うことにより、送受感度積を算出した。なお、送受感度積は、送信電圧振幅Ｖ_１に対する受信電圧振幅Ｖ_２の比であり、２０×log（Ｖ_２／Ｖ_１） の式から算出されるものである。また、各測定用サンプルにおいて、１４０ｋＨｚ～２４０ｋＨｚの間で周波数を複数段階に切り替え、切り替えたそれぞれの周波数において超音波を照射した。そして、オシロスコープを用いた上記の手法を用いて、超音波振動子の送受感度積を算出した。図１４のグラフは実施例１Ａ，１Ｂにおける送受感度積の変化を示し、図１５のグラフは実施例２Ａ，２Ｂにおける送受感度積の変化を示し、図１６のグラフは比較例Ａ，Ｂにおける送受感度積の変化を示している。

その結果、帯状の振動部が形成され、かつ溝部内に充填材が充填された実施例１Ｂでは、柱状の振動部が形成され、かつ溝部内に充填材が充填された比較例Ａ，Ｂよりも、１４０ｋＨｚ～２３０ｋＨｚ間の送受感度積が低くなることが確認された。しかし、溝部内に充填材を充填しない実施例１Ａであれば、比較例Ａ，Ｂと同等の送受感度積となることが確認された。しかも、帯状をなすために強度が高い振動部を有する実施例１Ａでは、超音波振動子を駆動させたとしても、振動部にクラックが発生しないことが確認された。一方、実施例１Ａよりも強度が低い柱状の振動部を有する比較例Ａ，Ｂでは、超音波振動子を駆動させた際に、振動部にクラックが発生しやすくなることが確認された。

また、溝部内に充填材が充填されていない実施例１Ａ，２Ａで比較した場合、振動部の幅が３．５ｍｍとなる実施例２Ａであっても、振動部の幅が２．４ｍｍとなる実施例１Ａであっても、送受感度積がほぼ同じになることが確認された。同様に、溝部内に充填材が充填されている実施例１Ｂ，２Ｂで比較した場合においても、振動部の幅が３．５ｍｍとなる実施例２Ｂであっても、振動部の幅が２．４ｍｍとなる実施例１Ｂであっても、送受感度積がほぼ同じになることが確認された。

従って、０．０７≦Ｗ／Ｌ≦０．１の範囲内で振動部の幅を大きくしたとしても、超音波振動子の感度は低下しないことが確認された。むしろ、振動部の幅を広げた方が、全ての振動部の形成に必要な溝部の形成回数が減少するため、超音波振動子の製造コストを低減できることが確認された。しかも、振動部の幅が大きくなることで、強度が向上するため、振動部でのクラックの発生を防止でき、超音波振動子の信頼性が向上することが確認された。

また、測定用サンプルを次のように準備した。圧電素子に対して一方向に延びる溝部を形成して複数の帯状の振動部を形成し、超音波振動子を傾動させる傾動軸に対して溝部を平行に配置したソナー（即ち、本実施形態のソナー１１と同様のソナー）を準備し、これをサンプルＡ（図２１（ａ）参照）とした。また、圧電素子に対して一方向に延びる溝部を形成して複数の帯状の振動部を形成し、傾動軸に対して溝部を垂直に配置したソナーを準備し、これをサンプルＢ（図２１（ｂ）参照）とした。さらに、圧電素子に対して縦横に延びる溝部を形成して複数の柱状の振動部を形成し、傾動軸に対して横方向に延びる溝部を平行に配置したソナーを準備し、これをサンプルＣ（図２１（ｃ）参照）とした。

次に、各測定用サンプル（サンプルＡ～Ｃ）に対して、超音波振動子の指向特性を検証した。具体的には、超音波振動子から超音波を照射し、照射時（送信時）の送波音圧を測定した。また、各測定用サンプルにおいて、０°～９０°の間で超音波振動子のチルト角度（傾動角度）を複数段階に変更し、変更したそれぞれのチルト角度において超音波を照射し、送波音圧を測定した。ここでは、音響放射面（基材の裏面）が鉛直方向における下方を向いた状態でのチルト角度を０°とし、音響放射面が側方を向いた状態（図３参照）でのチルト角度を９０°とする。さらに、各測定用サンプルにおいて、超音波の周波数を１４０ｋＨｚ、１８０ｋＨｚ、２４０ｋＨｚに切り替え、切り替えたそれぞれの周波数において超音波を照射し、送波音圧を測定した。図１７のグラフはサンプルＡにおける指向特性の測定結果を示し、図１８のグラフはサンプルＢにおける指向特性の測定結果を示し、図１９のグラフはサンプルＣにおける指向特性の測定結果を示している。また、図２０のグラフは、超音波が１４０ｋＨｚである場合における、サンプルＡ～Ｃの指向特性の測定結果を示している。さらに、図２１（ａ）は、超音波が１４０ｋＨｚである場合において、サンプルＡの超音波の方向及び強度を概念的に示す図であり、図２１（ｂ）は、超音波が１４０ｋＨｚである場合において、サンプルＢの超音波の方向及び強度を概念的に示す図であり、図２１（ｃ）は、超音波が１４０ｋＨｚである場合において、サンプルＣの超音波の方向及び強度を概念的に示す図である。なお、これらの図は、超音波の指向特性を輝度表示した際に現れる光（超音波）の方向及び強度を矢印で示したものである。

その結果、圧電素子に対して一方向に延びる溝部を形成し、傾動軸に対して溝部を垂直に配置したサンプルＢでは、チルト角度が３０°付近にあるときに、やや強いサイドローブＵ３（送波音圧が高くなる領域）が鉛直下向きに放射されることが確認された（図２０，図２１（ｂ），図２２（ａ）参照）。この場合、サイドローブＵ３となる超音波が水底（海底や湖底）に到達して反射し、反射した超音波（サイドローブＵ３）を超音波振動子が反射波として受信する。このため、超音波振動子が受信した反射波が、魚Ｓ１で反射したものなのか、水底で反射したものなのかを判別することは困難である。なお、液晶モニター１３の表示部１５（図２参照）に表示される画像には、サイドローブＵ３となる超音波が水底で垂直に反射したことを示すリング状の模様Ｒ１が表示される（図２２（ｂ）参照）。

なお、圧電素子に対して一方向に延びる溝部を形成し、傾動軸に対して溝部を平行に配置したサンプルＡ（図２１（ａ）参照）においても、圧電素子に対して縦横に延びる溝部を形成したサンプルＣ（図２１（ｃ）参照）においても、サイドローブＵ３が発生することが確認された（図２３（ａ）参照）。しかしながら、サンプルＡにおけるサイドローブＵ３は主ビームに対して１７ｄＢ程度低くなっており、サンプルＢの場合に比べて低く、好ましい。つまり、表示部１５に表示される画像には、上記したリング状の模様Ｒ１が表示されないため（図２３（ｂ）参照）、表示部１５に表示される画像は、サイドローブＵ３が発生しない理想的な指向特性と同様の状態となることが確認された（図２４（ｂ）参照）。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態のソナー１１では、超音波振動子４１の圧電素子４３に帯状の振動部９０が形成されている。よって、柱状の振動部に比べて、振動部９０が平面方向に長くなるため、基材４２側との接触面積が大きくなり、振動部９０の強度低下が防止される。よって、たとえ超音波振動子４１を長期間に亘って駆動させたとしても、振動部９０にクラックが発生しにくくなる。ゆえに、クラックが発生した状態で超音波振動子４１を高電圧で駆動し続ける場合に、クラックの発生部位から断続的に放電を生じてしまい、その影響で、圧電素子４３の他の振動部９０においても圧電特性の低下を引き起こし、送受信感度が低下してしまう、といった問題が生じにくくなる。つまり、クラックの発生を抑制することによって、超音波振動子４１の信頼性を向上させることができる。

しかも、本実施形態では、一方向に延びる溝部Ｋ１を形成することにより帯状の振動部９０を得ているため、縦横に延びる溝部を形成して上記した柱状の振動部を得る場合に比べて、振動部９０の形成に必要な溝部Ｋ１の形成回数が半分になり、溝部Ｋ１の形成が容易になる。さらに、溝部Ｋ１の形成回数の減少に伴って、背面側電極５５の分割数も減少するため、背面側電極５５への線材６０の接続作業の負荷が軽減される。よって、超音波振動子４１の製造コストを低減することができる。また、溝部Ｋ１が駆動機構３０の傾動軸３６に対して平行となるように、超音波振動子４１が配設されているため、溝部Ｋ１を傾動軸３６に対して垂直にする場合よりもサイドローブＵ３が弱くなり（図２１～図２３参照）、指向特性が向上する。

（２）本実施形態のように、一方向に延びる溝部Ｋ１を形成して帯状の振動部９０を得る場合、振動部９０が異方性を有することから、指向特性に悪影響を及ぼしやすいという欠点がある。具体的に言うと、振動部９０の長手方向への振動と振動部９０の高さ方向への振動との複合的な要因により、圧電素子４３の背面５２に垂直かつ帯状の振動部９０に平行であって、圧電素子４３の中心軸Ｏ１を通るように配置された面Ｏ２の面方向に沿ったサイドローブＵ３が強くなる（図２５参照）。なお、鉛直方向を向いた回転軸３１ａを中心とした旋回運動及び回転軸３１ａに直交する傾動軸３６を中心とした傾動運動を超音波振動子４１に行わせる駆動機構３０を備えた本実施形態のソナー１１においては、上記の強いサイドローブＵ３を鉛直下向きに放射することは避けることが望ましい。何故なら、サイドローブＵ３を鉛直下向きに放射した場合には、サイドローブＵ３が水底で垂直方向に反射する。この場合、サイドローブＵ３が主ビーム（超音波Ｕ１）よりも例えば１３ｄＢ程度低いものであっても、比較的強い反応が返ってくる可能性が高く、超音波振動子４１が受信する反射波Ｕ２（主ビーム）の情報にサイドローブＵ３がノイズとして入ってしまうからである。この現象を避けるためには、振動部９０の長手方向（＝溝部Ｋ１の延びる方向）が駆動機構３０の傾動軸３６に対して３０°以下の角度をなすように超音波振動子４１を配設することが有効である。なお、本実施形態では、溝部Ｋ１（振動部９０）が傾動軸３６に対して０°の角度をなすように超音波振動子４１が配設されている、つまり、溝部Ｋ１が傾動軸３６に対して平行であるため、傾動軸３６の軸線方向へのサイドローブＵ３が弱くなり、探知における誤判定を減らすことができる。

（３）本実施形態では、外側振動部９１の幅Ｗ１が内側振動部９２の幅Ｗ２よりも大きくなるため、外側振動部９１が内側振動部９２よりも幅方向に大きくなる。よって、外側面９６全体が圧電素子４３の外部に露出する外側振動部９１の強度が高くなり、外側振動部９１でのクラックの発生が確実に防止されるため、外部に露出するために外力が作用しやすい外周部において圧電素子４３を補強することができ、超音波振動子４１の信頼性がよりいっそう高くなる。

（４）さらに、本実施形態では、振動部９０が平面方向に長くなることで圧電素子４３が補強されるため、各振動部９０間の空隙Ｋ０（溝部Ｋ１）を充填材で埋めなくても済む。この場合、振動部９０の高さ方向への変形が充填材に妨げられることはないため、充填材の充填に起因する超音波振動子４１の感度低下を防止することができる。

（５）本実施形態のソナー１１は、円板状をなす圧電素子４３を備えた超音波振動子４１が、ソナードーム２０において半球状をなす部分（下ケース２２の下端部）の内部で回転する構造である。その結果、ソナードーム２０内のデッドスペースが小さくなるため、ソナー１１の小型化を図ることができる。また、本実施形態では、円板状の圧電素子４３に溝部Ｋ１を設けて複数の振動部９０を構成し、全ての振動部９０を同相で駆動しているため、超音波Ｕ１の照射範囲が円形となり、超音波Ｕ１の広がりが等方的になる（図２２～図２４参照）。

（６）例えば、圧電素子４３の背面５２側に形成した溝部Ｋ１を圧電素子４３の前面５１まで到達させることにより、圧電素子４３を複数の振動部９０で完全に分割すると、圧電素子４３の前面５１に形成された前面側電極５４も分割されてしまう。このため、前面側電極５４（側面端子）に対して第１のリード線６２を接続したとしても、前面側電極５４の全体と導通を図ることができないという問題がある。一方、本実施形態では、各振動部９０が、圧電素子４３の前面５１側の端部において互いに繋がっているため、前面５１に形成された前面側電極５４が分割されることはない。この場合、前面側電極５４に第１のリード線６２を接続すれば、前面側電極５４全体との導通を確実に図ることができるため、ソナー１１を容易に作製することができる。また、各振動部９０が圧電素子４３の前面５１側の端部において互いに繋がることにより、圧電素子４３の前面５１全体が基材４２の表面４２ａに接触するため、両者の接触面積が確保され、圧電素子４３と基材４２との接合強度が向上する。その結果、超音波振動子４１の信頼性がよりいっそう高くなる。

なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態の超音波振動子４１では、圧電素子４３に形成された各溝部Ｋ１が、互いに平行に配置され、かつ傾動軸３６（の中心軸線Ａ１）に対して平行（０°の角度をなすよう）に配置されていた。しかし、各溝部Ｋ１が傾動軸３６に対して３０°以下の角度をなしているならば、各溝部Ｋ１の配置態様を適宜変更してもよい。例えば、図２６（ａ）の超音波振動子１２１に示されるように、各溝部Ｋ２は互いに異なる方向に延びていてもよい。また、図２６（ｂ）の超音波振動子１２２のように、各溝部Ｋ３が屈曲していてもよいし、図２６（ｃ）の超音波振動子１２３のように、各溝部Ｋ４が湾曲していてもよい。

・上記実施形態の超音波振動子４１では、溝部Ｋ１が全体的に空隙Ｋ０となっていた。しかし、圧電素子４３の外周面５３において溝部Ｋ１の両端が封止されていてもよい。例えば、図２７に示されるように、圧電素子４３の外周面５３にテープ１１１を巻き付けることにより、各溝部Ｋ１の両端を封止するようにしてもよい。また、図２８に示されるように、各溝部Ｋ１の両端を充填材１１２で埋めることにより、各溝部Ｋ１の両端を封止するようにしてもよい。さらに、充填材の密度が比較的低いものであれば、各溝部Ｋ１の全体を充填材で埋めてもよい。

・上記実施形態では、外側振動部９１の幅Ｗ１と内側振動部９２の幅Ｗ２とが互いに異なっていたが、幅Ｗ１，Ｗ２は互いに等しくてもよい。また、上記実施形態では、圧電素子４３に形成された溝部Ｋ１の幅が互いに等しくなっていたが、溝部Ｋ１の幅は互いに異なっていてもよい。

・上記実施形態の圧電素子４３は、分割された複数の振動部９０が前面５１側の端部において互いに繋がった構造を有していた。しかし、圧電素子は、複数の振動部が完全に分割された構造を有していてもよい。この場合、各振動部を基材４２に対してそれぞれ貼付することにより、超音波振動子が構成される。

・上記実施形態では、複数の振動部９０の表面９３ａ，９３ｂ上に背面側電極５５が形成され、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すようにして線材６０が接合されていた。しかし、線材６０を接合する代わりに、帯状の導電性部材である金属箔１１３（例えば、銅箔、黄銅箔、アルミニウム箔など）を、はんだ等の導電金属や、従来周知の導電性フィラーを含む接着剤などにより、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すように貼付してもよい（図２９参照）。さらに、金属箔１１３を貼付する代わりに、接着層を有する帯状の導電性部材である導電テープ（図示略）を、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すように貼付してもよい。また、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すようにして、線材６０及び金属箔１１３の両方を接合してもよい。

・上記実施形態の超音波振動子４１では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電素子４３を用いたが、圧電素子４３の形成材料は特に限定されるものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系（ニオブ酸アルカリ系）、チタン酸バリウム系、ＰＭＮ－ＰＴ（Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３－ＰｂＴｉＯ_３）単結晶、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３－ＰｂＴｉＯ_３）単結晶、ＬｉＮｂＯ_３単結晶の圧電セラミックスからなる圧電素子を用いてもよい。

・上記実施形態では、圧電素子４３をケース４０に収容した状態で、基材４２側のネジ孔４５を挿通したネジの先端部をケース４０に設けられたネジ穴部４７に螺着させることにより、超音波振動子４１がケース４０に固定されていたが、他の方法によって固定するようにしてもよい。例えば、接着剤を用いて超音波振動子４１をケース４０に固定してもよい。

・上記実施形態では、音響整合層を兼ねる基材４２と、基材４２に対して接合された圧電素子４３とからなる超音波振動子４１が用いられていたが、圧電素子４３のみからなる超音波振動子を用いてもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項１乃至４のいずれか１項において、複数の前記振動部が、一対の外側振動部と、前記一対の外側振動部間に配置される複数の内側振動部とにより構成され、前記外側振動部の幅が前記内側振動部の幅よりも大きくなっていることを特徴とするソナー。

１１…ソナー
３０…駆動機構
３１ａ…回転軸
３６…傾動軸
４１，１２１，１２２，１２３…超音波振動子
４２…基材
４３…圧電素子
５１…圧電素子の前面
５２…圧電素子の背面
９０…振動部
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４…溝部
Ｌ…圧電素子の外径の最小値
Ｕ１…超音波
Ｗ…振動部の幅

Claims (3)

1. 超音波を送受信する超音波振動子と、鉛直方向を向いた回転軸を中心とした旋回運動及び前記回転軸に直交する傾動軸を中心とした傾動運動を前記超音波振動子に行わせる駆動機構とを備えたソナーであって、
   前記超音波振動子は、音響整合層を兼ねる略円板状の基材と、前面及びその反対側にある背面を有する略円板状の圧電素子とを備え、前記基材に、前記圧電素子の前記前面が接合されており、
   前記圧電素子には、一方向に延びる溝部が複数形成されるとともに、前記溝部を介して複数の帯状の振動部が配設され、
   複数の前記振動部が、前記圧電素子の前記前面側の端部において互いに繋がっており、
   前記溝部が前記傾動軸に対して３０°以下の角度をなすように、前記超音波振動子が配設されている
   ことを特徴とするソナー。
2. 前記溝部が前記傾動軸に対して平行であることを特徴とする請求項１に記載のソナー。
3. 前記振動部の幅をＷとし、前記圧電素子の外径の最小値をＬとしたとき、Ｗ／Ｌ≦０．１の関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のソナー。

Images