WO2021172094A1 - 超音波トランスデューサ - Google Patents

Abstract

超音波トランスデューサ（４）は、トランスデューサケース（５）と、超音波素子（６）とを備えている。トランスデューサケースは、中心軸（ＤＡ）を囲む筒状に形成された側板部（５１）と、中心軸と平行な軸方向における側板部の一端側を閉塞する底板部（５２）とを有する、有底筒状に形成されている。電気信号と超音波振動とを変換する超音波素子は、側板部と底板部とで囲まれた内部空間（５３）に面するように、底板部に固定的に支持されている。底板部における、内部空間に面する表面である内面（５２１）の裏面である外面（５２２）には、凹部または凸部によって形成された偏指向性形成部（５２３）が、中心軸について非対称に設けられている。

Description

超音波トランスデューサ 関連出願への相互参照

　本出願は、２０２０年２月２５日に出願された日本特許出願番号２０２０－２９４５４号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

　本開示は、超音波トランスデューサに関する。

　特許文献１に記載の超音波トランスデューサは、圧電素子とケースとを備えている。ケースは、平板形状の底板と、底板の厚さ方向の一面から突出する筒形状の周壁とを有している。圧電素子は、底板のうち周壁に囲まれた取付面に取り付けられる。取付面に沿った基準方向において、圧電素子の中心は取付面の中心からずれた位置にある。
　かかる構成においては、ケースの取付面に沿った基準方向において、圧電素子の中心は取付面の中心からずれた位置にある。これにより、超音波の指向性に偏りを持たせることができる。具体的には、例えば、超音波トランスデューサが傾くことなく車両に取り付けられた状態で、検知範囲が上向きに偏向され得る。したがって、超音波トランスデューサの取付位置すなわち地上高が比較的低くても地面が検知範囲から外れることになるため、超音波トランスデューサの取付位置の自由度が高くなる。

特開２０１６－１３９８７１号公報

　特許文献１に記載の超音波トランスデューサにおいては、取付面に沿った面内方向について取付面の中心が圧電素子と重なる程度の、僅かな中心位置ずれによって、偏指向性を持たせている。このため、圧電素子の取り付け位置精度が、偏指向性に大きな影響を与える。すなわち、例えば、圧電素子の取り付け位置誤差により圧電素子の中心と取付面の中心との位置関係が所望の位置関係から変動すると、所望の偏指向性が得られなくなる等の不具合が生じ得る。

　本開示は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。すなわち、本開示は、例えば、所望の偏指向性を良好に実現することができる、超音波トランスデューサの構造を提供する。

　本開示の１つの観点によれば、超音波トランスデューサは、
　中心軸を囲む筒状に形成された側板部と、前記中心軸と平行な軸方向における前記側板部の一端側を閉塞する底板部とを有する有底筒状に形成された、トランスデューサケースと、
　前記側板部と前記底板部とで囲まれた内部空間に面するように、前記底板部に固定的に支持された、電気信号と超音波振動とを変換する超音波素子と、
　を備え、
　前記底板部における、前記内部空間に面する表面である内面の裏面である外面には、凹部または凸部によって形成された偏指向性形成部が、前記中心軸について非対称に設けられている。

　なお、出願書類の各欄において、各要素に括弧付きの参照符号が付される場合がある。しかしながら、かかる参照符号は、同要素と後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を、単に示すものにすぎない。よって、本開示は、上記の参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。

超音波センサを搭載した車両の外観を示す斜視図である。 図１に示された超音波センサの概略的な装置構成を示す断面図である。 図２に示されたトランスデューサケースの概略構成を示す底面図である。 図３におけるＩＶ－ＩＶ断面図である。 図３におけるＶ－Ｖ断面図である。 図３におけるＩＶ－ＩＶ線に沿った方向の指向特性を示す図である。 図３におけるＶ－Ｖ線に沿った方向の指向特性を示す図である。 第二実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。 第二実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。 第三実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。 第三実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。 第四実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。 第四実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。 第五実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。 第五実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。 第六実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。 第七実施形態に係るトランスデューサケースの概略構成を示す断面図である。

　以下、本開示の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると、当該実施形態の理解が妨げられるおそれがある。このため、変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中には挿入せず、その後にまとめて説明する。

（第一実施形態：構成）
　図１を参照すると、車両Ｖは、いわゆる四輪自動車であって、箱状の車体Ｖ１を備えている。車体Ｖ１の前端部には、車体部品であるフロントバンパーＶ２が装着されている。車体Ｖ１の後端部には、車体部品であるリアバンパーＶ３が装着されている。

　超音波センサ１は、いわゆる車載のクリアランスソナーであって、フロントバンパーＶ２およびリアバンパーＶ３に装着されている。フロントバンパーＶ２およびリアバンパーＶ３には、超音波センサ１を装着するための貫通孔である装着孔Ｖ４が設けられている。フロントバンパーＶ２に設けられた装着孔Ｖ４は、バンパー外表面Ｖ５にてフロントバンパーＶ２の外部すなわち前方に向かって開口するように形成されている。

（超音波センサ）
　図２は、超音波センサ１の全体構成を、フロントバンパーＶ２に装着された車載状態で示す。説明の便宜上、図示の通りに、Ｚ軸が中心軸ＤＡと平行となるように右手系ＸＹＺ直交座標系を設定する。中心軸ＤＡは、超音波センサ１における超音波の送受信方向に沿って延びる仮想直線である。中心軸ＤＡと平行な方向を「軸方向」と称する。また、図２における上側、すなわち、Ｚ軸正方向側を、軸方向における「先端側」と称することがある。同様に、図２における下側、すなわち、Ｚ軸負方向側を、軸方向における「基端側」と称することがある。さらに、軸方向と直交する任意の方向を「面内方向」と称することがある。すなわち、「面内方向」は、ＸＹ平面と平行な方向である。

　図２を参照すると、超音波センサ１は、センサケース２と、弾性保持部材３と、超音波トランスデューサ４とを備えている。超音波トランスデューサ４は、トランスデューサケース５と超音波素子６とを備えている。以下、超音波センサ１を構成する各部の構成について説明する。

　超音波センサ１の筐体を構成するセンサケース２は、ポリプロピレン等の硬質の合成樹脂によって一体に形成されている。センサケース２は、ケース本体部２１と、コネクタ部２２と、ケース筒部２３とを有している。

　ケース本体部２１は、軸方向における基端側が開口する箱状に形成されている。コネクタ部２２は、超音波センサ１を電子制御ユニット等の外部機器と電気接続するために設けられている。コネクタ部２２は、ケース本体部２１における側壁部から、中心軸ＤＡから離隔する外側に向かって延設されている。

　センサケース２における、中心軸ＤＡを囲む略円筒状の部分であるケース筒部２３は、ケース本体部２１から軸方向における先端側に向けて突設されている。ケース筒部２３は、弾性保持部材３の軸方向における基端部を保持するように構成されている。ケース筒部２３の内側のシリンダ状の空間は、ケース本体部２１の内側の空間と連通するように設けられている。

　センサケース２内には、回路基板２４と、配線部２５と、シールド部２６とが配置されている。超音波センサ１の動作を制御する回路基板２４は、ケース本体部２１に収容されている。配線部２５は、超音波トランスデューサ４と回路基板２４とを電気接続するように設けられている。シールド部２６は、回路基板２４と配線部２５とを覆うことで、これらを電磁シールドするように、センサケース２の内面に固定されている。

　ダンパ部材２７は、超音波トランスデューサ４からセンサケース２への振動伝達を抑制するよう設けられている。具体的には、ダンパ部材２７は、絶縁性且つ弾性を有する発泡シリコーン等の発泡弾性体によって形成されている。ダンパ部材２７は、弾性保持部材３の内径に対応する外径を有する円盤状に形成されている。ダンパ部材２７は、軸方向における超音波トランスデューサ４よりも基端側にて、弾性保持部材３の内側のシリンダ状の空間内に嵌め込まれている。

　センサケース２の内側の空間には、ケース充填材２８が充填されている。ケース充填材２８は、シリコーンゴム等の、絶縁性且つ弾性を有する合成樹脂材料によって形成されている。

　弾性保持部材３は、中心軸ＤＡを軸中心とする略円筒形状に形成されている。弾性保持部材３は、センサケース２に設けられたケース筒部２３の軸方向における先端部にて保持されている。弾性保持部材３は、絶縁性且つ弾性を有するシリコーンゴム等の合成樹脂系弾性材料によって形成されている。合成樹脂系弾性材料は、粘弾性材料あるいはエラストマとも称される。

　弾性保持部材３は、超音波トランスデューサ４の軸方向における先端面を露出させつつ基端側を覆った状態で、超音波トランスデューサ４を支持するように構成されている。すなわち、超音波トランスデューサ４は、弾性保持部材３を介して、センサケース２により弾性的に支持されている。

　弾性保持部材３には、係合突起３１が設けられている。係合突起３１は、図中Ｘ軸方向に沿って形成された四角溝と係合する形状を有する角突起であって、図中Ｙ軸方向に向かって突設されている。本実施形態においては、一対の係合突起３１が、互いに対向するように配置されている。

（超音波トランスデューサ）
　超音波トランスデューサ４は、超音波マイクロフォンとしての機能を有している。すなわち、超音波トランスデューサ４は、超音波を送受信可能に構成されている。具体的には、超音波トランスデューサ４は、印加された駆動信号に基づいて、探査波を送信するように構成されている。また、超音波トランスデューサ４は、車両Ｖの周囲に存在する物体による探査波の反射波を受信して、反射波の強度および周波数に対応する受信信号を発生するように構成されている。

　以下、図２～図５を参照しつつ、本実施形態に係る超音波トランスデューサ４の構成の詳細について説明する。なお、図３～図５に示された右手系ＸＹＺ直交座標系は、図２に示された右手系ＸＹＺ直交座標系と同一である。

　トランスデューサケース５は、中心軸ＤＡを囲む有底筒状に形成されている。本実施形態においては、トランスデューサケース５は、中心軸ＤＡを軸中心とする円柱状の外形形状を有している。また、トランスデューサケース５は、アルミニウム等の金属によって、継ぎ目なく一体に形成されている。

　トランスデューサケース５は、軸方向と平行な厚さ方向を有する薄板状の部分であるダイアフラム５０を有している。ダイアフラム５０は、外縁部を固定端として撓みながら超音波帯域内の所定周波数で振動するように設けられている。

　図３に示されているように、本実施形態においては、ダイアフラム５０は、互いに直交する長手方向および短手方向を有するオーバル状に形成されている。すなわち、ダイアフラム５０は、一対の円弧部５０ａと、一対の弦部５０ｂとを有している。円弧部５０ａは、中心軸ＤＡに向かって開口するように、長手方向（すなわち図３におけるＸ軸方向）におけるダイアフラム５０の両端部に設けられている。弦部５０ｂは、一対の円弧部５０ａ同士を接続するように、短手方向（すなわち図３におけるＹ軸方向）におけるダイアフラム５０の両端部に設けられている。具体的には、ダイアフラム５０は、Ｘ軸方向を長手方向とする角丸長方形状あるいは長円状に形成されている。これにより、超音波トランスデューサ４は、Ｘ軸方向にてＹ軸方向よりも狭い指向角を有するように構成されている。以下、ダイアフラム５０のオーバル形状における長手方向を、単に「長手方向」と称する。「短手方向」についても同様である。

　トランスデューサケース５は、側板部５１と底板部５２とを有している。側板部５１は、中心軸ＤＡを囲む筒状に形成されている。底板部５２は、側板部５１の一端側すなわち軸方向における先端側を閉塞するように設けられている。トランスデューサケース５は、側板部５１と底板部５２とで囲まれた内部空間５３に超音波素子６を収容するように構成されている。

　本実施形態においては、側板部５１は、中心軸ＤＡと略平行な中心軸線を有する円柱面状の外表面を有している。また、側板部５１は、薄肉部５１１と厚肉部５１２とを有している。

　薄肉部５１１は、中心軸ＤＡと直交する径方向について所定厚さを有する部分円筒状に形成されている。「径方向」は、中心軸ＤＡから放射状に延びる方向である。すなわち、径方向は、中心軸ＤＡを法線とする平面上にて、当該平面と中心軸ＤＡとの交点を中心とする仮想円を描いた場合の、当該仮想円の半径方向である。

　薄肉部５１１は、オーバル形状のダイアフラム５０の長手方向における両端部にそれぞれ設けられている。すなわち、薄肉部５１１は、周方向について円弧部５０ａに対応する位置に設けられている。「周方向」は、上記の仮想円の円周方向である。換言すれば、一対の薄肉部５１１は、中心軸ＤＡを挟んで互いに対向するように配置されている。

　厚肉部５１２は、薄肉部５１１よりも厚く形成されている。厚肉部５１２は、オーバル形状のダイアフラム５０の短手方向における両端部にそれぞれ設けられている。すなわち、厚肉部５１２は、周方向について弦部５０ｂに対応する位置に設けられている。換言すれば、一対の厚肉部５１２は、中心軸ＤＡを挟んで互いに対向するように配置されている。厚肉部５１２は、中心軸ＤＡと直交する断面による断面視にて、略弓形に形成されている。

　図５に示されているように、厚肉部５１２には、係合溝５１３が設けられている。係合溝５１３は、図中Ｘ軸方向に沿って形成された四角溝であって、弾性保持部材３における係合突起３１と係合する形状を有している。本実施形態においては、一対の係合溝５１３が、それぞれ、周方向について弦部５０ｂに対応する位置に設けられている。

　ダイアフラム５０を構成する底板部５２は、側板部５１の軸方向における先端部と継ぎ目なく一体的に結合されている。底板部５２における、内部空間５３に面する表面である内面５２１には、超音波素子６が固定されている。内面５２１は、ダイアフラム５０の底面を構成する表面であって、ダイアフラム５０と同一形状のオーバル状に形成されている。

　底板部５２すなわちダイアフラム５０における、内面５２１の裏面すなわち反対側の面である外面５２２は、露出方向ＤＤに向けて露出するように設けられている。露出方向ＤＤは、軸方向と平行であって、内面５２１から外面５２２に向かう方向である。

　外面５２２には、偏指向性形成部５２３が設けられている。偏指向性形成部５２３は、Ｘ軸方向についての指向性に偏りを生じさせるような構造を有している。本実施形態においては、偏指向性形成部５２３は、露出方向ＤＤに開口する凹部によって形成されている。また、偏指向性形成部５２３は、偏心的すなわち中心軸ＤＡについて非対称に設けられている。具体的には、偏指向性形成部５２３は、図４に示されているように、長手方向すなわちＸ軸方向について非対称な形状の凹部として形成されている。一方、偏指向性形成部５２３は、図５に示されているように、短手方向すなわちＹ軸方向については対称に設けられている。

　本実施形態においては、偏指向性形成部５２３は、テーパ面５２４を有している。テーパ面５２４は、面内方向における中心軸ＤＡと側板部５１との間に配置された底部５２５から露出方向ＤＤに向かうにしたがって広がるようにテーパ内面状に形成されている。また、テーパ面５２４は、面内方向における外面５２２のほぼ全体にわたって設けられている。

　図４に示されているように、偏指向性形成部５２３は、底部５２５を頂部としテーパ面５２４を側面とする偏心円錐状の空間を形成する凹部として設けられている。底部５２５は、Ｘ軸方向のオフセット量Ｓが内径ＲＮのＫ１％程度且つ外径ＲＴのＫ２％程度となるように配置されている。オフセット量Ｓは、中心軸ＤＡと底部５２５との間の距離である。０＜Ｋ１＜１００であり、Ｋ２＜Ｋ１である。内径比Ｋ１は好ましくは２５～８５であり、より好ましくは５５～７５である。外径比Ｋ２は好ましくは３０～７５であり、より好ましくは４５～６５である。また、偏指向性形成部５２３は、深さＤＰがダイアフラム最大厚ＴＨの半分程度となるように形成されている。ダイアフラム最大厚ＴＨは、底板部５２の最大厚さであって、トランスデューサケース５の軸方向における先端と内面５２１との間の距離である。

　超音波素子６は、内部空間５３に面するように、底板部５２に固定的に支持されている。すなわち、超音波素子６は、側板部５１の内側の空間である内部空間５３に収容されつつ、ダイアフラム５０と接合されている。超音波素子６は、電気信号と超音波振動とを変換するように構成されている。本実施形態においては、超音波素子６は、圧電素子であって、軸方向に厚さ方向を有する薄膜状に形成されている。

（効果）
　以下、本実施形態の構成による動作の概要を、同構成により奏される効果とともに、各図面を参照しつつ説明する。

　上記構成を有する超音波センサ１においては、有底筒状のトランスデューサケース５の内側に収容された超音波素子６に駆動信号が入力されると、超音波素子６が超音波振動する。超音波素子６が超音波振動することで、トランスデューサケース５が励振される。すると、トランスデューサケース５と超音波素子６とによって構成される超音波トランスデューサ４が、所定の振動モードで振動する。これにより、探査波がダイアフラム５０から露出方向ＤＤに沿って発信される。

　ここで、本実施形態においては、外面５２２には、露出方向ＤＤに開口する凹部によって形成された偏指向性形成部５２３が、中心軸ＤＡについて非対称に設けられている。かかる構成によれば、凹部である偏指向性形成部５２３の非対称性に起因して、探査波に偏指向性が付与される。

　図６および図７は、本実施形態の構成によって得られる偏指向性を示す。図中、音圧を同心円状に示す。また、「－９０」、「０」、および「＋９０」は、露出方向ＤＤとのなす角度［ｄｅｇ］を示す。さらに、送信方向ＤＴは、探査波の音圧が最も高くなる方向を示す。

　図６は、Ｘ軸方向の指向特性、すなわち、中心軸ＤＡを含みＸＺ平面と平行な断面における、露出方向ＤＤとのなす角度θの変化に伴う探査波の強度変化の様子を示す。図７は、Ｙ軸方向の指向特性、すなわち、中心軸ＤＡを含みＹＺ平面と平行な断面における、露出方向ＤＤとのなす角度θの変化に伴う探査波の強度変化の様子を示す。

　図４に示されているように、本実施形態においては、偏指向性形成部５２３は、Ｘ軸方向について、中心軸ＤＡを中心とした対称形状とはなっていない。かかる非対称性に対応して、図６に示されているように、送信方向ＤＴは、Ｘ軸方向について、偏指向性形成部５２３が設けられている側に偏る。

　露出方向ＤＤと送信方向ＤＴとのなす角度である偏向角θＤは、オフセット量Ｓによって調整可能である。具体的には、オフセット量Ｓが０から大きくなるにしたがって、偏向角θＤが大きくなる。但し、オフセット量Ｓが内径ＲＮに近づくと、逆に偏向角θＤが小さくなる。よって、０＜Ｓ＜ＲＮの範囲で、偏向角θＤは１つのピークを有する。偏向角θＤがピークを有するオフセット量Ｓは、外径ＲＴを固定しても内径ＲＮすなわち薄肉部５１１の厚さが変われば変化する。なお、図６は、内径比Ｋ１≒７０、外径比Ｋ２≒６４の例を示しており、これによれば、偏向角θＤは概ね７度程度となる。

　また、偏向角θＤは、深さＤＰによって調整可能である。具体的には、深さＤＰが深くなるほど、偏向角θＤが大きくなる。なお、深さＤＰが深くなるほど、指向角すなわち探査波が伝播する立体角が小さくなり、より指向性が強くなる。但し、深さＤＰが深くなるほど、ダイアフラム５０の耐久性が低下する。このため、深さＤＰをダイアフラム最大厚ＴＨの半分程度とすることが最適である。

　これに対し、図５に示されているように、本実施形態においては、偏指向性形成部５２３は、Ｙ軸方向について、中心軸ＤＡを中心とした対称形状となっている。かかる対称性に対応して、図７に示されているように、送信方向ＤＴは、Ｙ軸方向については偏らない。

　このように、本実施形態においては、ダイアフラム５０の外側表面である外面５２２に、偏指向性形成部５２３が設けられている。かかる偏指向性形成部５２３は、中心軸ＤＡについて非対称な凹部によって形成されている。これにより、超音波トランスデューサ４における構造変更を必要最小限に抑えつつ、所望の偏指向性を良好に実現することが可能となる。

（第二実施形態）
　以下、第二実施形態について、図８および図９を参照しつつ説明する。なお、以下の第二実施形態の説明においては、主として、上記第一実施形態と異なる部分について説明する。また、第一実施形態と第二実施形態とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の第二実施形態の説明において、第一実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記第一実施形態における説明が適宜援用され得る。後述の第三実施形態以降の他の実施形態においても同様である。

　本実施形態に係る超音波センサ１の基本構成は、上記第一実施形態と同様である。本実施形態においては、偏指向性形成部５２３を構成する凹部形状が、上記第一実施形態とは若干異なる。すなわち、図８は、図３におけるＩＶ－ＩＶ断面図に対応する。また、図９は、図３におけるＶ－Ｖ断面図に対応する。

　本実施形態においては、図８に示されているように、偏指向性形成部５２３を構成する凹部は、長手方向すなわちＸ軸方向について、中心軸ＤＡと重ならないように偏心位置に設けられている。すなわち、かかる凹部は、Ｘ軸方向について、中心軸ＤＡと側板部５１との間の領域に形成されている。一方、偏指向性形成部５２３は、図９に示されているように、短手方向すなわちＹ軸方向については対称に設けられている。

　偏指向性形成部５２３を構成する凹部は、平面形状すなわち図中Ｚ軸と平行な視線で見た形状が、例えば、円状、オーバル状、多角形状、等に形成され得る。外面５２２における、偏指向性形成部５２３以外の部分は、Ｚ軸方向を法線方向とする平坦な平面として形成されている。また、偏指向性形成部５２３を構成する凹部は、深さＤＰが一定に形成されている。

　本実施形態に係る構成によっても、上記第一実施形態と同様に、所望の偏指向性を良好に実現することが可能となる。偏指向性形成部５２３を凹部によって形成する場合の、当該凹部の位置および形状は、実現すべき所望の偏指向性等に応じて適宜選択され得る。

（第三実施形態）
　以下、第三実施形態について、図１０および図１１を参照しつつ説明する。本実施形態においては、上記第一実施形態における、偏指向性形成部５２３を構成する凹部には、底板部５２とは異なる音響特性を有する充填材５４１が充填されている。充填材５４１は、例えば、塗料によって形成され得る。

　かかる構成によれば、車両Ｖの外部空間に面するトランスデューサケース５の外表面、すなわち、超音波トランスデューサ４の軸方向における先端面を、充填材５４１により平滑化することができる。これにより、車載状態における美観を損なうことなく、所望の偏指向性を良好に実現することが可能となる。また、充填材５４１を、バンパー外表面Ｖ５と同色の塗料によって形成することで、トランスデューサケース５の外表面とバンパー外表面Ｖ５との間での意匠の統一感を生じさせることが可能となる。

（第四実施形態）
　以下、第四実施形態について、図１２および図１３を参照しつつ説明する。本実施形態においては、偏指向性形成部５２３は、凸部によって形成されている。偏指向性形成部５２３を構成する凸部は、中心軸ＤＡについて非対称に設けられている。

　図１２および図１３に示された具体例においては、偏指向性形成部５２３を構成する凸部は、長手方向すなわちＸ軸方向について、中心軸ＤＡと重ならないように偏心位置に設けられている。すなわち、かかる凸部は、Ｘ軸方向について、中心軸ＤＡと側板部５１との間の領域に形成されている。一方、偏指向性形成部５２３は、短手方向すなわちＹ軸方向については対称に設けられている。

　偏指向性形成部５２３を構成する凸部は、平面形状すなわち図中Ｚ軸と平行な視線で見た形状が、例えば、円状、オーバル状、多角形状、等に形成され得る。外面５２２における、偏指向性形成部５２３以外の部分は、Ｚ軸方向を法線方向とする平坦な平面として形成されている。また、偏指向性形成部５２３を構成する凸部は、高さすなわち突出量が一定に形成されている。

　本実施形態に係る構成によっても、上記第一実施形態等と同様に、所望の偏指向性を良好に実現することが可能となる。偏指向性形成部５２３を凸部によって形成する場合の、当該凸部の位置および形状は、実現すべき所望の偏指向性等に応じて適宜選択され得る。

（第五実施形態）
　以下、第五実施形態について、図１４および図１５を参照しつつ説明する。本実施形態においては、上記第四実施形態における外面５２２を被覆する被覆材５４２が設けられている。被覆材５４２は、底板部５２とは異なる音響特性を有する材料（例えば塗料）によって形成されている。

　本実施形態においては、被覆材５４２は、外面５２２における偏指向性形成部５２３以外の部分、すなわち、偏指向性形成部５２３の周囲のＺ軸方向を法線方向とする平坦な平面部分を被覆するように設けられている。被覆材５４２は、偏指向性形成部５２３を構成する凸部の高さと略同一寸法の厚さで形成されている。

　かかる構成によれば、車両Ｖの外部空間に面するトランスデューサケース５の外表面、すなわち、超音波トランスデューサ４の軸方向における先端面を、被覆材５４２により平滑化することができる。また、偏指向性形成部５２３を構成する凸部の根元への、埃等の異物の付着が、良好に抑制され得る。

（第六実施形態）
　以下、第六実施形態について、図１６を参照しつつ説明する。本実施形態においては、上記第五実施形態における被覆材５４２は、偏指向性形成部５２３を構成する凸部をも被覆するように設けられている。図１６に示された具体例においては、被覆材５４２の外表面は、Ｚ軸方向を法線方向とする平坦な平面として形成されている。かかる構成によれば、上記第五実施形態と同様の効果が奏され得る。

（第七実施形態）
　以下、第七実施形態について、図１７を参照しつつ説明する。本実施形態においては、上記第六実施形態における被覆材５４２は、側板部５１をも被覆するように設けられている。かかる構成によれば、上記第六実施形態と同様の効果が奏され得る。また、被覆材５４２の外面５２２からの剥離の発生が、良好に抑制され得る。

（変形例）
　本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態との相違点を主として説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。

　超音波センサ１は、車載用に限定されない。すなわち、超音波センサ１は、車載のクリアランスソナーあるいはコーナーセンサ以外の、様々な用途に用いられ得る。

　超音波センサ１は、超音波を送受信可能な構成に限定されない。すなわち、例えば、超音波センサ１は、超音波の発信のみが可能な構成を有していてもよい。換言すれば、超音波トランスデューサ４は、送受信用であってもよいし、送信用であってもよい。

　超音波トランスデューサ４における各部の構成も、上記具体例に限定されない。具体的には、例えば、超音波トランスデューサ４すなわちトランスデューサケース５の外形形状は、略円柱状に限定されず、略正六角柱状、略正八角柱状、等であってもよい。また、トランスデューサケース５を形成する材料は、非金属であってもよいし、金属と非金属との複合材料であってもよい。

　ダイアフラム５０の平面形状についても、特段の限定はない。すなわち、例えば、ダイアフラム５０をオーバル状に形成する場合、かかるオーバル形状は、角丸長方形状すなわち互いに長手方向に離隔した一対の半円とその間の矩形とを組み合わせた形状であってもよいし、楕円形状であってもよい。また、ダイアフラム５０の平面形状は、オーバル状に限定されない。具体的には、例えば、ダイアフラム５０の平面形状は、円形状、正多角形状、等であってもよい。

　側板部５１と底板部５２とは、継ぎ目なく一体に形成されていなくてもよい。すなわち、例えば、底板部５２は、溶接、接着、等の各種接合技術によって、筒状の側板部５１の一端と接合されていてもよい。この場合、側板部５１は、底板部５２とは異なる材料によって形成されていてもよい。

　厚肉部５１２は、省略され得る。すなわち、ダイアフラム５０の平面形状が円形状である場合、側板部５１は、一定の厚さを有し中心軸ＤＡを囲む円筒状に形成されていてもよい。

　テーパ面５２４を有する凹部としての偏指向性形成部５２３は、図４および図５に示されているような、面内方向における外面５２２のほぼ全体にわたって設けられている構成に限定されない。すなわち、例えば、偏指向性形成部５２３の周囲には、外面５２２における偏指向性形成部５２３以外の部分を構成する、Ｚ軸方向を法線方向とする平坦なリング状の平面が設けられていてもよい。

　テーパ面５２４を有する凹部としての偏指向性形成部５２３は、偏心円錐状に限定されない。すなわち、例えば、かかる偏指向性形成部５２３は、部分回転楕円体状であってもよい。あるいは、例えば、テーパ面５２４は、放物面状であってもよい。

　充填材５４１は、図８および図９に示された第二実施形態にも適用可能である。この場合、外面５２２における偏指向性形成部５２３以外の部分、および、充填材５４１は、被覆材５４２によって被覆され得る。この場合、充填材５４１と被覆材５４２とは、塗料の塗布等により同時に形成され得る。また、充填材５４１は、被覆材５４２の一部と評価することが可能である。

　図１０および図１１に示された構成においては、充填材５４１は、外面５２２のほぼ全面を被覆するように設けられている。このため、図１０および図１１に示された充填材５４１は、図１６等に示された被覆材５４２と同様の構成要素であるものと評価することが可能である。

　超音波素子６は、圧電素子に限定されない。すなわち、例えば、超音波素子６として、いわゆる静電容量型素子が用いられ得る。

　上記の説明において、互いに継ぎ目無く一体に形成されていた複数の構成要素は、互いに別体の部材を貼り合わせることによって形成されてもよい。同様に、互いに別体の部材を貼り合わせることによって形成されていた複数の構成要素は、互いに継ぎ目無く一体に形成されてもよい。

　上記の説明において、互いに同一の材料によって形成されていた複数の構成要素は、互いに異なる材料によって形成されてもよい。同様に、互いに異なる材料によって形成されていた複数の構成要素は、互いに同一の材料によって形成されてもよい。

　上記実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素の個数、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数値に限定される場合等を除き、その特定の数値に本開示が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本開示が限定されることはない。

　変形例も、上記の例示に限定されない。例えば、複数の実施形態のうちの１つにおける全部または一部と、他の１つにおける全部または一部とが、技術的に矛盾しない限り、互いに組み合わされ得る。組み合わせる数についても特段の限定はない。同様に、複数の変形例のうちの１つにおける全部または一部と、他の１つにおける全部または一部とが、技術的に矛盾しない限り、互いに組み合わされ得る。さらに、複数の実施形態のうちの１つにおける全部または一部と、複数の変形例のうちの１つにおける全部または一部とが、技術的に矛盾しない限り、互いに組み合わされ得る。

Claims (7)

1. 　超音波トランスデューサ（４）であって、
   　中心軸（ＤＡ）を囲む筒状に形成された側板部（５１）と、前記中心軸と平行な軸方向における前記側板部の一端側を閉塞する底板部（５２）とを有する有底筒状に形成された、トランスデューサケース（５）と、
   　前記側板部と前記底板部とで囲まれた内部空間（５３）に面するように、前記底板部に固定的に支持された、電気信号と超音波振動とを変換する超音波素子（６）と、
   　を備え、
   　前記底板部における、前記内部空間に面する表面である内面（５２１）の裏面である外面（５２２）には、凹部または凸部によって形成された偏指向性形成部（５２３）が、前記中心軸について非対称に設けられた、
   　超音波トランスデューサ。
2. 　前記偏指向性形成部は、前記内面から前記外面に向かう露出方向（ＤＤ）に開口する前記凹部によって形成された、
   　請求項１に記載の超音波トランスデューサ。
3. 　前記凹部は、前記軸方向と直交する面内方向における前記中心軸と前記側板部との間に配置された底部（５２５）から前記露出方向に向かうにしたがって広がるように形成されたテーパ面（５２４）を有する、
   　請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
4. 　前記凹部に充填された充填材（５４１）をさらに備え、
   　前記充填材は、前記底板部とは異なる音響特性を有する、
   　請求項２または３に記載の超音波トランスデューサ。
5. 　前記充填材は塗料である、
   　請求項４に記載の超音波トランスデューサ。
6. 　前記外面を被覆するように設けられた被覆材（５４２）をさらに備え、
   　前記被覆材は、前記底板部とは異なる音響特性を有する、
   　請求項１～５のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。
7. 　前記内面は、互いに直交する長手方向および短手方向を有するオーバル状に形成され、
   　前記側板部は、所定厚さを有する部分円筒状に形成されていて前記長手方向における両端部にそれぞれ設けられた薄肉部（５１１）と、前記薄肉部よりも厚く形成されていて前記短手方向における両端部にそれぞれ設けられた厚肉部（５１２）とを有し、
   　前記偏指向性形成部は、前記長手方向について非対称に設けられた、
   　請求項１～６のいずれか１つに記載の超音波トランスデューサ。

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