(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の内部に超音波を送信し、前記検査対象からのエコーを受信し、前記エコーから検査対象を評価する超音波探傷装置に用いられ、
超音波を発振する平面形状が長方形状の複数の圧電素子を、前記長方形状の長辺同士が隣接するように短辺方向であるＸ方向にアレイ状に配列した超音波センサであって、
レンズ状基板と、該レンズ状基板に保持された前記複数の圧電素子とから構成され、
前記レンズ状基板は、前記圧電素子の長辺方向の溝を複数有し、
前記長方形状の複数の圧電素子の長辺がＸ−Ｙ平面に配列され、
それぞれの前記圧電素子は、それぞれの前記溝の表面のすべてを覆い、
前記前記複数の各圧電素子は、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＸ−Ｚ平面においてのみ、その断面形状が円弧状であり、
前記円弧状の圧電素子の凸方向に超音波を送信してセクタスキャンするように用いられ、前記圧電素子の凸方向は、被検体の平面に垂直な方向、かつ、前記レンズ状基板から前記被検体に向かう方向であることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
請求項１記載の超音波センサにおいて、
前記圧電素子は、第1の電極と、該第１の電極の表面に形成された圧電体と、該圧電体の表面に形成された第２の電極とから構成され、
前記レンズ状基板及び、前記第1の電極，前記圧電体，前記第２の電極が層構造となっていることを特徴とする超音波センサ。
【請求項３】
請求項２記載の超音波センサにおいて、
前記複数の圧電素子を構成する前記第1の電極若しくは前記第２の電極の一方は、前記複数の圧電素子に対して一層の共通電極であることを特徴とする超音波センサ。
【請求項４】
請求項１記載の超音波センサにおいて、
前記超音波センサは、前記レンズ状基板の側に超音波を送信することを特徴とする超音波センサ。
【請求項５】
請求項１記載の超音波センサにおいて、
前記圧電素子の表面に設けられた保護層を備え、
前記超音波センサは、前記保護層の側に超音波を送信することを特徴とする超音波センサ。
【請求項６】
請求項１記載の超音波センサにおいて、
前記圧電素子の凸方向に対し、被検体側の前記レンズ状基板の面は平面であることを特徴とする超音波アレイセンサ。
【請求項７】
検査対象の内部に超音波を送信し、前記検査対象からのエコーを受信し、前記エコーから検査対象を評価する超音波探傷装置に用いられ、
超音波を発振する平面形状が長方形状の複数の圧電素子を、前記長方形状の長辺同士が隣接するように短辺方向であるＸ方向にアレイ状に配列した超音波センサの製造方法であって、
前記超音波センサは、レンズ状基板と、該レンズ状基板に保持された前記複数の圧電素子とから構成され、
前記長方形状の複数の圧電素子がＸ−Ｙ平面に配列され、
前記前記複数の各圧電素子は、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＸ−Ｚ平面においてのみ、その断面形状が円弧状であり、
前記円弧状の圧電素子の凸方向に超音波を送信してセクタスキャンするように用いられ、
前記レンズ状基板は、一方の面が平坦であり、この面に対向する面にレンズアレイ状の曲面を有するものであり、前記圧電素子の長辺方向の溝を複数有し、
前記レンズ状基板の曲面に第１の電極を形成し、
該第1の電極の表面に、圧電体を形成し、
該圧電体の表面に、第２の電極を形成して、
前記第1の電極，前記圧電体，前記第２の電極により前記圧電素子を構成し、
前記圧電素子の凸方向が、被検体の平面に垂直な方向、かつ、前記レンズ状基板から前記被検体に向かう方向となるように前記圧電素子を形成することを特徴とする超音波センサの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の超音波センサの製造方法において、
さらに、前記第２の電極の表面に保護層を形成することを特徴とする超音波センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサ及びその製造方法に係り、特にアレイ式のセンサ用いるに好適な超音波センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業分野や医療分野における非破壊検査方法の一つに、超音波検査が用いられている。超音波検査は、超音波を対象物内部に伝搬し、その反射波を映像化し、検査する方法である。工業分野においては、この超音波を用いて欠陥を検査する方法を超音波探傷法と呼び、超音波検査方法の中でも、有効な手法の一つとしてフェーズドアレイ方式が知られている。フェーズドアレイ方式は、電子走査方式や電子スキャン方式とも呼ばれ、例えば圧電素子などの、超音波を発振可能な素子をアレイ状に配置したアレイセンサを用い、検査装置により、各素子に電気信号を所定の時間だけ遅延させて与えることで、各素子から発生した超音波が被検体中で焦点を形成し、さらに、この各素子への電気信号を遅延させるパターン（遅延パターン）を高速で変化させることにより、被検査体中への超音波の送受信角度（屈折角）、焦点位置などを制御できるようにした超音波検査方法のことである。
【０００３】
この方式が重要視されている理由は、被検体の内部でも特に欠陥が想定される範囲や近傍において、反射波をより強く受信できる角度や位置に焦点を形成することで、反射源である欠陥を検出しやすくできるからである。例えば、溶接部における検査では、溶接による熱影響の範囲において欠陥の発生が予測されるので、この範囲に対して斜角方向から超音波が照射されるように、また、板厚あるいはその数倍程度の伝搬距離で焦点を形成するように、遅延パターンを作成することで、効率よく検査できる。
【０００４】
近年、フェーズドアレイ方式で用いるアレイセンサとしては、多数の素子を１次元配列し、断面検査を可能としたリニアアレイセンサ以外に、素子を２次元配列し、体積検査を可能としたマトリクスセンサが知られている。
【０００５】
上述したリニアアレイセンサやマトリクスセンサは、センサ内部、あるいは外部に傾きをもった部材（シュー）をもたない場合、被検体に直接接触させると、素子の配列した面（センサ面）の法線方向、すなわち、垂直方向の検査が最も分解能や感度が高くなる。斜角方向の感度・分解能は、屈折角が大きくなるに従って著しく低下する。
【０００６】
一方、例えば電力プラントにおける非破壊検査において、疲労割れや応力腐食割れなどの欠陥検出およびサイジングには、斜角探傷を用いる。したがって、大きな屈折角で斜角探傷する場合、斜角方向から得られる信号強度を増幅すると同時に、垂直方向からの形状エコーや材料ノイズの強度も増幅され、検査画像上強いノイズとなる。斜角方向の分解能や感度を高めるためには、一般にシューを用いて必要な角度までセンサ面を傾けて測定する。
【０００７】
リニアアレイセンサやマトリクスセンサで、素子と素子の間隔（ピッチ）、センサ開口をそのままに、垂直方向に対して相対的に斜角方向に超音波を強く送受信できるようにするためには、一素子あたりの素子面積を小さくし、指向性を広げる方法が考えられるが、単純に素子を小さくすれば感度が低下し、また、感度を保持するには、素子数の増加が必要となる。検査装置で制御可能な総素子数には技術的な限界があり、また、制御可能な素子数を増やせたとしても装置が大型で高価なものとなる。
【０００８】
そこで、斜角方向の感度を向上し、広範囲の検査を可能とするセンサ必要となる。
【０００９】
ここで、医療分野において用いるリニアアレイセンサの一素子あたりの指向性を高める手法として、音響レンズを利用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、湾曲した素子を用いて同様の効果を得たものが知られている（例えば、特許文献２，特許文献３，特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−３３４０７５号公報
【特許文献２】特開２００９−２０７８８２号公報
【特許文献３】特開平１１−５１９１５号公報
【特許文献４】特開２００５−２０３９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１記載のものでは、センサの被検体への接触部に凹凸ができる。被検体が人体である医療分野においては、センサ，接触媒体，人体の音響インピーダンスが近く、さらに人体はセンサ面形状に合わせて多少変形出来るために接触性に問題はなく、有効な手法であるが、被検体が主に金属である工業分野においては、センサ，接触媒体，被検体の音響インピ-ダンスが大きく異なり、さらに被検体は変形することができないために接触性に問題がある。
【００１３】
また、特許文献２記載のものでは、曲率をとることが難しく、山形に配列することにより、擬似的に曲率をとっており、さらに、特許文献１同様、被検体への接触部に凹凸ができ、工業分野への転用が難しいものである。
【００１４】
また、特許文献３記載のものでは、素子の湾曲方向は次のようになっている。すなわち、Ｘ−Ｙ−Ｚの直交３軸空間で考えて、セクタスキャンする平面をＸ−Ｚ平面とするとき、Ｙ−Ｚ平面で断面を取ると素子が湾曲している。このような関係とすると、セクタスキャンできる範囲が狭いという問題がある。
【００１５】
また、特許文献４記載のものでは、素子の配列方向と直交する２軸方向にそれれぞれ曲率を持たせている。そのため、一素子辺りの焦域が短くなり、深さ方向の探傷において、浅いところの探傷は可能であるが、深い領域の探傷が難しいという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、工業分野で使用可能であり、センサ全体として感度を低下させることなく、一素子あたりの指向性を広げることにより斜角方向の検査性能を向上させた超音波センサ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（１）上記目的を達成するために、検査対象の内部に超音波を送信し、前記検査対象からのエコーを受信し、前記エコーから検査対象を評価する超音波探傷装置に用いられ、超音波を発振する平面形状が長方形状の複数の圧電素子を、前記長方形状の長辺同士が隣接するように短辺方向であるＸ方向にアレイ状に配列した超音波センサであって、レンズ状基板と、該レンズ状基板に保持された前記複数の圧電素子とから構成され、前記レンズ状基板は、前記圧電素子の長辺方向の溝を複数有し、前記長方形状の複数の圧電素子の長辺がＸ−Ｙ平面に配列され、それぞれの前記圧電素子は、それぞれの前記溝の表面のすべてを覆い、前記前記複数の各圧電素子は、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＸ−Ｚ平面においてのみ、その断面形状が円弧状であり、前記円弧状の圧電素子の凸方向に超音波を送信してセクタスキャンするように用いられ、前記圧電素子の凸方向は、被検体の平面に垂直な方向、かつ、前記レンズ状基板から前記被検体に向かう方向であるものである。  
かかる構成により、工業分野で使用可能であり、センサ全体として感度を低下させることなく、一素子あたりの指向性を広げることにより斜角方向の検査性能を向上させることができる。
【００１８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記圧電素子は、第1の電極と、該第１の電極の表面に形成された圧電体と、該圧電体の表面に形成された第２の電極とから構成され、前記レンズ状基板及び、前記第1の電極，前記圧電体，前記第２の電極が層構造となっているものである。
【００１９】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記複数の圧電素子を構成する前記第1の電極若しくは前記第２の電極の一方は、前記複数の圧電素子に対して一層の共通電極である。
【００２０】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記超音波センサは、前記レンズ状基板の側に超音波を送信するようにしたものである。
【００２１】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記圧電素子の表面に設けられた保護層を備え、前記超音波センサは、前記保護層の側に超音波を送信するようにしたものである。
【００２２】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記圧電素子の凸方向に対し、被検体側の前記レンズ状基板の面は、平面であるようにしたものである。
【００２３】
（７）上記目的を達成するために、本発明は、検査対象の内部に超音波を送信し、前記検査対象からのエコーを受信し、前記エコーから検査対象を評価する超音波探傷装置に用いられ、超音波を発振する平面形状が長方形状の複数の圧電素子を、前記長方形状の長辺同士が隣接するように短辺方向であるＸ方向にアレイ状に配列した超音波センサの製造方法であって、前記超音波センサは、レンズ状基板と、該レンズ状基板に保持された前記複数の圧電素子とから構成され、前記長方形状の複数の圧電素子がＸ−Ｙ平面に配列され、前記前記複数の各圧電素子は、前記Ｘ−Ｙ平面に直交するＸ−Ｚ平面においてのみ、その断面形状が円弧状であり、前記円弧状の圧電素子の凸方向に超音波を送信してセクタスキャンするように用いられ、前記レンズ状基板は、一方の面が平坦であり、この面に対向する面にレンズアレイ状の曲面を有するものであり、前記圧電素子の長辺方向の溝を複数有し、前記レンズ状基板の曲面に第１の電極を形成し、該第1の電極の表面に、圧電体を形成し、該圧電体の表面に、第２の電極を形成して、前記第1の電極，前記圧電体，前記第２の電極により前記圧電素子を構成し、前記圧電素子の凸方向が、被検体の平面に垂直な方向、かつ、前記レンズ状基板から前記被検体に向かう方向となるように前記圧電素子を形成するようにしたものである。  
かかる方法により、工業分野で使用可能であり、センサ全体として感度を低下させることなく、一素子あたりの指向性を広げることにより斜角方向の検査性能を向上させることができる。
【００２４】
（８）上記（７）において、好ましくは、さらに、前記第２の電極の表面に保護層を形成するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２５】
これを回避するために、圧電素子に高分子の圧電素子を適用することで、製造プロセスを簡略にし、接触部に凹凸ができることなく同様の効果を得ることができる。
【００２６】
本発明により、レンズ効果を用いて、アレイセンサを構成する各素子の指向性を広げることで、広範囲において高感度な検査画像を得ることができるセンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第1の実施形態による超音波センサの基本構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第1の実施形態による超音波センサの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第1の実施形態による超音波センサの外観形状を示す斜視図である。
【図４】本発明の第1の実施形態による超音波センサの外観形状を示す正面図である。
【図５】本発明の第1の実施形態による超音波センサの他の製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の第1の実施形態による超音波センサのその他の製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による超音波センサの外観形状を示す斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施形態による超音波センサの基本構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態による超音波センサの基本構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図１〜図４を用いて、本発明の第1の実施形態による超音波センサの構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による超音波センサの基本構成について説明する。  
図１は、本発明の第1の実施形態による超音波センサの基本構成を示す断面図である。
【００２９】
本実施形態の超音波センサは、複数の単一素子がアレイ状に配列されたアレイセンサであるが、ここでは、超音波センサを構成する単一素子の構成について説明する。また、単一素子は、拡散型の単一素子のセンサを例にして説明する。
【００３０】
単一素子の超音波センサは、圧電素子１０’と、音響レンズ２０’とから構成される。音響レンズ２０’は、一般には、アクリル、ポリスチレン、ポリイミドなどの樹脂製のものや、石英、ガラスなど、耐熱性のある材質からなる。音響レンズ２０’は、図示の右側の面が平面であるのに対して、この平面に対向する面（図示の左側の面）は、凹面が形成されている。この凹面は、図示の曲率にて、紙面の手前から奥方向に同じ曲率を有する凹面である。要するに、音響レンズ２０’の左側の面には、円弧状の溝が形成されている。なお、音響レンズ２０’の右側の平面が、検査対象の被検体の表面に接触する。
【００３１】
圧電素子１０’は、圧電高分子膜の薄膜である。圧電素子１０’は、音響レンズ２０’の凹面と同じ曲率で円弧状に形成される。圧電素子１０’自体に凸面状の曲率を持たせることにより、音を拡散することができ、圧電素子１０’自体にレンズ作用を持たせることができる。
【００３２】
また、音響レンズ２０’の材料である石英に対して、この音響レンズが接触する工業上の検査対象である鉄鋼材料（例えば、鋼やステンレスなど）の音速が速いため、音響レンズ２０’と被検体との接触面において、図示のように広がる。以上の凸面状の圧電素子１０’と、凹面状の音響レンズ２０’の作用により、図示の単一素子のセンサは、拡散型のセンサとなる。
【００３３】
すなわち、圧電素子１０’は、超音波の送信方向に凸型の断面形状とする。そして、この圧電素子１０’と接する凹面と、この凹面に対向する平面とを有する音響レンズ２０’を備える。以上の圧電素子１０’と音響レンズ２０’とからなる単一素子のセンサにより、拡散型のセンサを構成できる。
【００３４】
このような拡散型のセンサを用いることで、一素子あたりの指向性を広げることができ、その結果、斜角方向の検査性能を向上させることができる。
【００３５】
超音波センサ１００は、検査対象の内部に超音波を送信し、検査対象からのエコーを受信し、エコーから検査対象を評価する超音波探傷装置に用いられる。
【００３６】
次に、図２〜図４を用いて、本発明の第1の実施形態による超音波センサの構成及び製造方法について説明する。  
最初に、図２を用いて、本実施形態による超音波センサの製造方法について説明する。  
図２は、本発明の第1の実施形態による超音波センサの製造方法を示す工程図である。
【００３７】
図２（Ａ）に示すように、レンズアレイ基板２０は、石英、ガラスなど、耐熱性のある材質からなる。レンズアレイ基板２０の底面２０Ａは、平面である。レンズアレイ基板２０の上面２０Ｂ，すなわち、底面２０Ａと対向する面には、複数の凹面２０Ｂ１，２０Ｂ２，２０Ｂ３が等間隔で等サイズでアレイ状に形成されている。なお、凹面２０Ｂ１，２０Ｂ２，２０Ｂ３は、紙面の手前から奥方向に、同じ曲率で延在する溝状である。隣接する凹面２０Ｂ１と凹面２０Ｂ２の間には、平面部が設けられている。
【００３８】
そして、レンズアレイ基板２０の上面２０Ｂの上には、下部電極１２が形成される。下部電極１２は、基板２０の表面に、銅・銅合金・銀・白金・金などの導電性のある金属層を蒸着、スパッタリングなどすることにより形成され、電極となる金属膜の層として形成される。なお、下部電極１２は、図２（Ｃ）に示すように、グランドに接地される。
【００３９】
次に、図２（Ｂ）に示すように、金属膜の層（下部電極１２）の表面上に、ゾルゲル法などの圧電薄膜形成技術により、圧電体１４の層を形成する。圧電体１４は、圧電高分子の薄膜である。圧電体１４は、レンズアレイ基板２０の上面の凹面と同じ曲率で円弧状に形成される。圧電体１４自体に凸面状の曲率を持たせることにより、音を拡散することができ、レンズ作用を持たせることができる。
【００４０】
次に、図２（Ｃ）に示すように、圧電体１４の層の表面に、再度、銅・銅合金・銀・白金・金などの導電性のある金属材料を蒸着、スパッタリングなどして、金属膜の層（上部電極１６）を形成する。上部電極１６は、アレイ状にパターン化された金属膜１６Ａ１，１６Ａ２，１６Ａ３と、各アレイ化された金属膜に対応する配線用の金属膜１６Ｂ（図２（Ｄ））とからなる。下部電極１２，圧電体１４，上部電極１６により圧電素子１０が構成される。
【００４１】
以上の工程により、主要な層構造を簡便に実現できる。
【００４２】
なお、上部電極１６は、フレキシブルプリント基板に予め各圧電素子（圧電体１４）に対応する電極を形成しておき、これを接着剤で圧着することで形成することもできる。
【００４３】
最後に、図２（Ｄ）に示すように、下部電極１２，圧電体１４，上部電極１６の全体の表面に、保護膜３０を形成する。保護膜３０は、フッ素樹脂などによるコーティングや、ポリイミド膜の形成により行われる。保護膜は、上部電極などむき出しの状態となっているものを、絶縁体を被せて保護するものである。
【００４４】
なお、圧電体１４としては、圧電高分子膜を使用する代わりに、レンズアレイ状の各曲面上に沿うように、各々圧電素子を成型した後に、基板上へ配置するような、従来の超音波センサ製造法に基づき作成する方法も採用することもできる。
【００４５】
次に、図３及び図４を用いて、本実施形態による超音波センサの形状について説明する。  
図３は、本発明の第1の実施形態による超音波センサの外観形状を示す斜視図である。図４は、本発明の第1の実施形態による超音波センサの外観形状を示す正面図である。
【００４６】
図３に示すように、超音波センサ１００は、底面側の平面部１００Ａと、上面側の凹面部１００Ｂとを備えている。平面部１００Ａは、図２に示したレンズアレイ基板２０の底面２０Ａに相当する。凹面部１００Ｂは、断面形状が円弧状の凹部が、延在して凹部形状の溝を形成している。この凹面部１００Ｂには、図２にて説明したように、アレイ状の圧電素子１０が備えられている。
【００４７】
図３に示すように、超音波センサ１００を構成する個々の素子は、平面形状が長方形である。そして、長方形の長辺同士が隣接するように、各素子が配列される。
【００４８】
そして、図４に示すように、各素子の配列方向を、Ｘ方向とする。このＸ方向は、また、長方形の素子の短辺の方向でもある。このＸ方向に直交する方向で、素子の長辺方向をＹ方向とする。すなわち、複数の素子が一方向に配列されて構成される超音波センサ１００は、Ｘ−Ｙ平面上で配列される。このＸ−Ｙ平面に直交する軸をＺ軸とする。
【００４９】
また、各素子を構成する圧電体のＸ−Ｚ平面における断面形状は、円弧状であるとともに、図示の下方向，すなわち、図２に示した構成では、レンズアレイ基板２０の方向に凸形状となっている。この場合、本実施形態では、超音波センサ１００を構成する圧電体１４から送信される超音波ＵＷは、凸形状の凸方向に送信されるとともに、Ｘ−Ｚ平面内で扇状にセクタスキャンされる。
【００５０】
このような素子の湾曲方向とすることで、前述の特許文献３記載のものとは異なり、セクタスキャンできる範囲を広くすることができる。
【００５１】
また、素子の湾曲は、１軸方向のみであるので、特許文献４とは異なり、一素子辺りの焦域を長くでき、深さ方向の探傷において、深い領域の探傷が可能となる。
【００５２】
次に、図５を用いて、本実施形態による超音波センサの他の製造方法について説明する。  
図５は、本発明の第1の実施形態による超音波センサの他の製造方法を示す工程図である。
【００５３】
図５（Ａ）に示すように、図２（Ａ）と同様に、レンズアレイ基板２０の上面２０Ｂには、複数の凹面２０Ｂ１，２０Ｂ２，２０Ｂ３が等間隔で等サイズでアレイ状に形成されている。
【００５４】
次に、レンズアレイ基板２０の上面の上には、下部電極１２が形成される。
【００５５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、下部電極１２の上には、圧電体１４の層が形成される。圧電体１４の上には、上部電極１６が形成される。
【００５６】
次に、図５（Ｃ）に示すように、上部電極１６及び圧電体１４の一部が段階的にエッチングされ、除去される。領域Ａ１は、除去された部分である。これにより、圧電体が各凹部単位で分離され、アレイセンサの各素子に対応するサイズ、および形状に整えられ、アレイ状の圧電素子１０が形成される。
【００５７】
最後に、図５（Ｄ）に示すように、各アレイ化された金属膜に対応する配線用の金属膜が形成され、さらに、下部電極１２，圧電体１４，上部電極１６の全体の表面に、保護膜３０が形成される。
【００５８】
この例の場合、図２に示した製造工程に対して、工程数が若干増加する。しかし、圧電体を分離できるため、素子の隣接部分における不要振動を回避できる。
【００５９】
次に、図６を用いて、本実施形態による超音波センサのその他の製造方法について説明する。  
図６は、本発明の第1の実施形態による超音波センサのその他の製造方法を示す工程図である。
【００６０】
図６（Ａ）に示すように、図２（Ａ）と同様に、レンズアレイ基板２０の上面２０Ｂには、複数の凹面２０Ｂ１，２０Ｂ２，２０Ｂ３が等間隔で等サイズでアレイ状に形成されている。
【００６１】
次に、図６（Ｂ）に示すように、レンズアレイ基板２０の上面の上には、下部電極１２が形成される。さらに、下部電極１２の上には、圧電体１４の層が形成される。
【００６２】
次に、図６（Ｃ）に示すように、下部電極１２及び圧電体１４の一部が段階的にエッチングされ、除去される。領域Ａ２は、除去された部分である。これにより、圧電体が各凹部単位で分離され、アレイセンサの各素子に対応するサイズ、および形状に整えられ、アレイ状の圧電素子の要部が形成される。
【００６３】
次に、図６（Ｄ）に示すように、図６（Ｃ）の工程で除去された領域Ａ２に、樹脂３２を充填する。
【００６４】
最後に、図６（Ｅ）に示すように、アレイ化された圧電体１４及び樹脂３２の上に、上部電極１６’が形成される。上部電極１６’は、グランドに接地される。さらに、下部電極１２，圧電体１４，上部電極１６の全体の表面に、保護膜３０が形成される。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態によれば、拡散型のセンサを用いることで、一素子あたりの指向性を広げることができ、その結果、斜角方向の検査性能を向上させることができる。
【００６６】
また、図３や図４にて説明した素子の湾曲方向とすることで、セクタスキャンできる範囲を広くすることができる。
【００６７】
また、素子の湾曲は、１軸方向のみであるので、一素子辺りの焦域を長くでき、深さ方向の探傷において、深い領域の探傷が可能となる。
【００６８】
次に、図７を用いて、本発明の第２の実施形態による超音波センサの構成及び動作について説明する。  
図７は、本発明の第２の実施形態による超音波センサの外観形状を示す斜視図である。
【００６９】
図７に示すように、超音波センサ１００”は、底面側の平面部１００Ａ”と、上面側の凸面部１００Ｂ”とを備えている。平面部１００Ａ”は、図２に示したレンズアレイ基板２０の底面２０Ａに相当する。凸面部１００Ｂ”は、断面形状が円弧状の凸部が、延在したかまぼこ状の形状を形成している。この凸面部１００Ｂ”には、図２にて説明したように、アレイ状の圧電素子１０が備えられている。
【００７０】
さらに、圧電素子１０の表面には、保護膜３０が形成されている。保護膜３０は、例えば、フッ素樹脂や、ポリイミド膜からなる。その表面は、平坦となっており、この平坦な表面が、被検体に接触するようにしている。
【００７１】
また、各素子を構成する圧電体のＸ−Ｚ平面における断面形状は、円弧状であるとともに、図示の上方向，すなわち、図２に示した構成では、レンズアレイ基板２０の方向に凸形状となっている。この場合、本実施形態では、超音波センサ１００を構成する圧電素子１０から送信される超音波ＵＷは、凸形状の凸方向に送信されるとともに、Ｘ−Ｚ平面内で扇状にセクタスキャンされる。
【００７２】
かかる構成でも、第１の実施形態と同様に、本実施形態によれば、拡散型のセンサを用いることで、一素子あたりの指向性を広げることができ、その結果、斜角方向の検査性能を向上させることができる。
【００７３】
また、図３や図４にて説明した素子の湾曲方向とすることで、セクタスキャンできる範囲を広くすることができる。
【００７４】
また、素子の湾曲は、１軸方向のみであるので、一素子辺りの焦域を長くでき、深さ方向の探傷において、深い領域の探傷が可能となる。
【００７５】
次に、図８を用いて、本発明の第３の実施形態による超音波センサの構成について説明する。  
図８は、本発明の第５の実施形態による超音波センサの基本構成を示す断面図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００７６】
本実施形態の基本構成は、図２にて説明したものと同様であり、また、その製造工程も図２にて説明したものと同様である。
【００７７】
本例では、レンズアレイ基板２０Ａは、基板側を超音波発振側とした場合、上面と下面の間に傾斜をつける（上面と下面を非平行とする）ことにより、シューの役割が可能である。
【００７８】
次に、図９を用いて、本発明の第４の実施形態による超音波センサの構成について説明する。  
図９は、本発明の第６の実施形態による超音波センサの基本構成を示す断面図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００７９】
本実施形態の基本構成は、図２にて説明したものと同様であり、また、その製造工程も図２にて説明したものと同様である。
【００８０】
本例では、レンズアレイ基板２０Ｂは、基板側を超音波発振側とした場合、上面は平面であるが、下面は、円弧状の曲率を付けることにより、配管などの円柱形状の検査対象にも応用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
２０…レンズアレイ基板
２０Ａ…底面
２０Ｂ…上面
２０Ｂ１，２０Ｂ２，２０Ｂ３…凹面
１２…下部電極
１４…圧電体
１６…上部電極
３０…保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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