(57)【要約】      （修正有）【課題】ドライブ特性の低下を抑制しつつ、超音波の送信音圧の増大を図れる超音波センサー、及び超音波装置を提供する。【解決手段】超音波センサー１０は、複数の振動部を備えた振動板１１２と、前記振動板に設けられて前記振動部を囲う壁部と、複数の前記振動部のそれぞれに設けられた圧電素子と、を備える。振動板１１２は、厚み方向から見た平面視で、複数の圧電素子が電気的に接続され、圧電素子への駆動信号の入出力が可能な第一領域Ａｒ１と、第一領域Ａｒ１の外側に設けられ、圧電素子が、第一領域Ａｒ１に配置された圧電素子とは電気的に絶縁されている第二領域Ａｒ２とを含む。第二領域Ａｒ２において、隣り合う振動部の間の距離が、第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって小さくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動部を備えた振動板と、
前記振動板に設けられて前記振動部を囲う壁部と、
複数の前記振動部のそれぞれに設けられた圧電素子と、を備え、
前記振動板は、厚み方向から見た平面視で、複数の前記圧電素子が電気的に接続され、前記圧電素子への駆動信号の入出力が可能な第一領域と、前記第一領域の外側に設けられ、前記圧電素子が、前記第一領域に配置された前記圧電素子とは電気的に絶縁されている第二領域とを含み、
前記第二領域において、隣り合う前記振動部の間の距離が、前記第一領域から離れるにしたがって小さくなる
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波センサーにおいて、
第一方向に沿って複数の前記第一領域が配置され、
前記第一方向で隣り合う２つの前記第一領域の間には、前記第一方向に並ぶ２つの前記第二領域が配置され、
前記２つの前記第二領域において、前記第一方向の正側に配置される前記第二領域は、前記２つの前記第一領域のうちの正側に配置された前記第一領域から離れるにしたがって前記振動部の間の距離が小さくなり、前記第一方向の負側に配置される前記第二領域は、前記２つの前記第一領域のうちの負側に配置された前記第一領域から離れるにしたがって前記振動部の間の距離が小さくなる
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波センサーにおいて、
隣り合う前記２つの前記第二領域の間の距離は、前記第二領域に配置される前記振動部の間の距離よりも大きい
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の超音波センサーにおいて、
前記第二領域は、前記第一領域を囲って設けられ、
前記第二領域において、前記第一方向に交差する第二方向に対して隣り合う前記振動部の間の距離は、前記第一方向に対して隣り合う前記振動部の距離よりも小さい
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項５】
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、
前記第一領域の前記圧電素子に対して前記駆動信号を入力する駆動回路と、
を備えることを特徴とする超音波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサー、及び超音波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動板を振動させることで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）。
特許文献１に記載の超音波センサーでは、振動膜と、振動膜上に配置される圧電素子とを含んで構成される超音波トランスデューサーが、ＸＹ方向にマトリクス状に配置されている。この超音波センサーでは、複数の超音波トランスデューサーのうち、Ｙ方向に沿って配置された各超音波トランスデューサーにより超音波トランスデューサー列（チャンネル）が構成され、Ｘ方向に沿って、複数のチャンネルが配置される構成となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−３４０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のような超音波センサーにおいて、超音波センサーから送信する超音波の音圧を増大させるには、１チャンネルに含まれる超音波トランスデューサーの数（素子数）を増大させることが考えられる。しかしながら、チャンネルに含まれる素子数を増大させると、チャンネル全体での合計電気容量（合計静電容量）も増大してしまい、超音波センサーを駆動させるためのドライブ特性が低下する。
【０００５】
本発明は、ドライブ特性の低下を抑制しつつ、超音波の送信音圧の増大を図れる超音波センサー、及び超音波装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一適用例に係る超音波センサーは、複数の振動部を備えた振動板と、前記振動板に設けられて前記振動部を囲う壁部と、複数の前記振動部のそれぞれに設けられた圧電素子と、を備え、前記振動板は、厚み方向から見た平面視で、複数の前記圧電素子が電気的に接続され、前記圧電素子への駆動信号の入出力が可能な第一領域と、前記第一領域の外側に設けられ、前記圧電素子が、前記第一領域に配置された前記圧電素子とは電気的に絶縁されている第二領域とを含み、前記第二領域において、隣り合う前記振動部の間の距離が、前記第一領域から離れるにしたがって小さくなることを特徴とする。
【０００７】
本適用例では、振動板に、第一領域、及び第一領域の外側に設けられた第二領域を備える。第一領域には、駆動信号の入出力が可能な圧電素子及び当該圧電素子が配置される振動部を有し、各圧電素子が互いに電気接続されている。一方、第一領域の外側に設けられる第二領域は、圧電素子に対する駆動信号の入出力が行われない。
このような構成では、駆動信号を第一領域の各圧電素子に入力することで、第一領域に含まれる圧電素子が駆動し、当該圧電素子が配置される振動部が振動することで超音波が送信される。また、振動板を介して機械的クロストークが第二領域に配置された各振動部に伝搬されることで、第二領域の振動部が共振する。つまり、本適用例では、第一領域内の圧電素子を駆動させれば、第一領域及び第二領域の双方の振動部が振動することで、大音圧の超音波を送信することができる。
【０００８】
ところで、第一領域の振動部を振動させた際、機械的クロストークによって振動する第二領域の振動部の振動振幅は、第一領域に近いほど大きくなり、第一領域から離れるにしたがって小さくなる。これに対して、本適用例では、第二領域に配置される振動部の間の距離が、第一領域から離れるにしたがって近くなるように配置されている。このため、機械的クロストークが第二領域の第一領域とは反対側の端部まで伝搬されやすくなり、第二領域の各振動部の振動振幅を大きくできる。これにより、超音波センサーから送信される超音波の音圧をさらに大きくできる。
以上に示すように、本適用例では、第一領域に配置される圧電素子を駆動させれば、第一領域及び第二領域の振動部を振動させて、大音圧の超音波を送信できる。また、例えば第一領域及び第二領域の圧電素子を駆動させる場合に比べて、駆動させる圧電素子の数（素子数）を少なくできるため、超音波センサーの駆動に係るドライブ特性の低下も抑制できる。
【０００９】
本適用例の超音波センサーにおいて、第一方向に沿って複数の前記第一領域が配置され、前記第一方向で隣り合う２つの前記第一領域の間には、前記第一方向に並ぶ２つの前記第二領域が配置され、前記２つの前記第二領域において、前記第一方向の正側に配置される前記第二領域は、前記２つの前記第一領域のうちの正側に配置された前記第一領域から離れるにしたがって前記振動部の間の距離が小さくなり、前記第一方向の負側に配置される前記第二領域は、前記２つの前記第一領域のうちの負側に配置された前記第一領域から離れるにしたがって前記振動部の間の距離が小さくなることが好ましい。
【００１０】
本適用例では、第一方向に沿って複数の第一領域が配置され、第一方向に隣り合う２つの第一領域の間には、２つの第二領域が設けられる。つまり、第一方向において正側に配置される第一領域の駆動によって共振する正側の第二領域と、第一方向において負側に配置される第一領域の駆動によって共振する負側の第二領域とが設けられる。
ここで、正側の第二領域は、正側の第一領域から離れるにしたがって、振動部の間の距離が小さくなる。このため、上記適用例と同様、正側の第二領域に配置された各振動部が、正側の第一領域の振動により共振しやすくなり、大音圧の超音波を送信することが可能となる。一方、負側の第二領域では、正側の第一領域から離れるにしたがって振動部の間の距離が大きくなる。よって、正側の第一領域の駆動による、負側の第二領域の振動部の共振を抑制できる。同様に、負側の第二領域は、負側の第一領域の駆動に対して共振しやすく、正側の第一領域の駆動に対して共振しにくくなる。
これにより、各第一領域を振動させた際に、共振が起こる範囲（第二領域）を規定することができ、超音波の送信位置の制御を容易にできる。
【００１１】
本適用例の超音波センサーにおいて、隣り合う前記２つの前記第二領域の間の距離は、前記第二領域に配置される前記振動部の間の距離よりも大きいことが好ましい。
本適用例では、上記のような正側の第二領域と負側の第二領域との間の距離が、振動部の間の距離よりも大きい。このため、正側の第二領域から負側の第二領域への振動の伝搬を抑制できる。これにより、正側の第一領域の駆動による、負側の第二領域の振動部の共振をより抑制できる。
【００１２】
本適用例の超音波センサーにおいて、前記第二領域は、前記第一領域を囲って設けられ、前記第二領域において、前記第一方向に交差する第二方向に対して隣り合う前記振動部の間の距離は、前記第一方向に対して隣り合う前記振動部の距離よりも小さいことが好ましい。
第一方向に複数の第一領域が配置された１次元アレイ構造の超音波センサーでは、第一方向に沿って、振動しやすい振動部が複数配置される構成となる。これに対して、第一方向に交差する第二方向には、壁部等の厚みが大きい部材が配置され、振動板の振動が抑制される。よって、第一方向に対して機械的クロストークによる振動が伝搬しやすく、第二方向に対して振動が伝搬しにくい構成となる。
これに対して、本適用例では、第二領域において、第一方向に隣り合う振動部の間の距離に比べて、第二方向に隣り合う振動部の間の距離が小さくなる。このような構成では、第一領域の振動を第二方向に対しても伝搬させやすくなり、第二領域に配置される各振動部から大きい音圧の超音波を送信できる。
【００１３】
本発明の一適用例に係る超音波装置は、上述した適用例の超音波センサーと、前記第一領域の前記圧電素子に対して前記駆動信号を入力する駆動回路と、を備えることを特徴とする。
本適用例では、上述したように、第一領域に配置された圧電素子に対して駆動信号を入力すれば、第一領域及び第二領域の振動部を振動させることができる。このため、第一領域及び第二領域に配置された圧電素子の全てを制御する場合に比べて、駆動回路による圧電素子の駆動制御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態の超音波装置の一例である距離測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第一実施形態の超音波センサーの構成を模式的に示す平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線における超音波センサーの断面図。
【図４】比較例１の超音波センサーの概略構成を示す平面図。
【図５】比較例１と第一実施形態における送信音圧の比較図。
【図６】第二実施形態の超音波センサーの構成を示す平面図。
【図７】比較例２の超音波センサーの概略構成を示す平面図。
【図８】比較例１、２、第一実施形態、及び第二実施形態における送信音圧の比較図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態の超音波装置の一例である距離測定装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の距離測定装置１００は、超音波センサー１０と、超音波センサー１０を制御する制御部２０とを備える。この距離測定装置１００では、制御部２０は、駆動回路３０を介して超音波センサー１０を制御し、超音波センサー１０から超音波を送信する。そして、対象物により超音波が反射され、超音波センサー１０により反射波が受信されると、制御部２０は、超音波の送信タイミングから超音波の受信タイミングの時間に基づいて、超音波センサー１０から対象物までの距離を算出する。
以下、このような距離測定装置１００の構成について、具体的に説明する。
【００１６】
［超音波センサー１０の構成］
図２は、超音波センサー１０の構成を模式的に示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線における超音波センサー１０の断面図である。
図３に示すように、超音波センサー１０は、素子基板１１と、圧電素子１２と、ダンパー層１３と、を備えて構成されている。ここで、以降の説明にあたり、素子基板１１の基板厚み方向をＺ方向とし、Ｚ方向に交差（本実施形態では直交）する２軸方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向とする。
【００１７】
（素子基板１１の構成）
素子基板１１は、図３に示すように、基板本体部１１１と、基板本体部１１１の−Ｚ側に設けられる振動板１１２と、を備える。
基板本体部１１１は、振動板１１２を支持する基板であり、例えばＳｉ等の半導体基板で構成される。ここで、素子基板１１には、Ｘ方向及びＹ方向に沿った２次元アレイ状に配置される複数の開口部１１１Ａが設けられている。
本実施形態では、各開口部１１１Ａは、基板本体部１１１の基板厚み方向（Ｚ方向）を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の一端側（−Ｚ側）を閉塞するように振動板１１２が設けられている。つまり、基板本体部１１１のうち、開口部１１１Ａが設けられていない部分は、壁部１１１Ｂを構成し、この壁部１１１Ｂ上に振動板１１２が積層されている。
【００１８】
振動板１１２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、基板本体部１１１の−Ｚ側に設けられる。振動板１１２の厚み寸法は、基板本体部１１１に対して十分小さい厚み寸法となる。この振動板１１２は、開口部１１１Ａを構成する基板本体部１１１の壁部１１１Ｂにより支持され、開口部１１１Ａの−Ｚ側を閉塞する。振動板１１２のうち、平面視で開口部１１１Ａと重なる部分（開口部１１１Ａを閉塞する領域）は、振動部１１２Ａを構成する。つまり、振動板１１２の振動部１１２Ａは、壁部１１１Ｂにより囲われ、開口部１１１Ａによって振動部１１２Ａの外縁が規定される。この振動部１１２Ａは、圧電素子１２により振動可能となる振動領域となる。
【００１９】
（圧電素子１２の構成）
圧電素子１２は、振動板１１２の一面（−Ｚ側の面）で、かつ、Ｚ方向から見た平面視で各振動部１１２Ａと重なる位置にそれぞれ設けられている。この圧電素子１２は、図３に示すように、振動板１１２上に下部電極１２１、圧電体層１２２、及び上部電極１２３が順に積層されることにより構成されている。
【００２０】
ここで、振動板１１２における１つの振動部１１２Ａと、当該振動部１１２Ａ上に設けられた圧電素子１２とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。したがって、図２に示すように、超音波センサー１０には、Ｘ方向及びＹ方向に沿って複数の超音波トランスデューサーＴｒが配置される。
このような構成の超音波トランスデューサーＴｒでは、下部電極１２１及び上部電極１２３の間に電圧が印加されることにより、圧電体層１２２が伸縮し、圧電素子１２が設けられた振動板１１２の振動部１１２Ａが、開口部１１１Ａの開口幅等に応じた周波数で振動する。これにより、振動部１１２Ａの＋Ｚ側（開口部１１１Ａ側）から超音波が送信される。
また、開口部１１１Ａに超音波が入力されると、当該超音波によって振動部１１２Ａが振動し、圧電体層１２２の上下で電位差が発生する。したがって、下部電極１２１及び上部電極１２３間に発生する電位差を検出することにより、超音波を検出（受信）することが可能となる。
【００２１】
（ダンパー層１３の構成）
図３に示すように、振動板１１２の−Ｚ側には、ダンパー層１３が設けられている。
本実施形態では、ダンパー層１３は、振動板１１２及び各圧電素子１２の−Ｚ側全体（つまり、超音波が送受信される側とは反対側の面）を覆う。ダンパー層１３は、Ｚ方向から見た際に、圧電素子１２と重なる部分が、当該圧電素子１２の表面に密着し、圧電素子１２と重ならない部分は振動板１１２の−Ｚ側の面に密着している。
このダンパー層１３は、例えばヤング率が１３０ＭＰａ以下の素材（例えばシリコーン等）により構成されている。
【００２２】
［超音波センサー１０における超音波トランスデューサーＴｒの配置］
本実施形態の超音波センサー１０では、振動部１１２Ａ及び圧電素子１２により構成される超音波トランスデューサーＴｒが、図２に示すように、ＸＹ平面上に２次元アレイ構造状に配置される。
ここで、Ｘ方向に沿ってＮ列、Ｙ方向に沿ってＭ行の超音波トランスデューサーＴｒが配置されるものとし、ｘ列ｙ行に位置する超音波トランスデューサーＴｒを（ｘ，ｙ）として示す。
本実施形態は、振動板１１２は、（Ｘ，Ｙ）＝（ｉ＋１，ｊ＋１）〜（Ｎ−ｉ，Ｍ−ｊ）の超音波トランスデューサーＴｒを含む第一領域Ａｒ１と、第一領域Ａｒ１の外側に配置された第二領域Ａｒ２とを含んで構成されている。
【００２３】
（第一領域Ａｒ１について）
第一領域Ａｒ１に配置される各超音波トランスデューサーＴｒにおいて、下部電極１２１は互いに接続されている。例えば、図２に示すように、第一領域Ａｒ１内において、下部電極１２１は、Ｙ方向で並ぶ超音波トランスデューサーＴｒの列に跨って直線状に形成されている。また、第一領域Ａｒ１内でＸ方向に並ぶ複数の下部電極１２１は、互いに結線され、例えば振動板１１２の外周部に設けられた駆動端子１２１Ｐに接続される。この駆動端子１２１Ｐは、制御部２０の駆動回路３０に電気接続されている。これにより、駆動回路３０から駆動端子１２１Ｐに駆動信号が入力されると、第一領域Ａｒ１内の全ての超音波トランスデューサーＴｒの下部電極１２１に駆動信号が入力される。
同様に、第一領域Ａｒ１内で、上部電極１２３は、Ｘ方向で並ぶ超音波トランスデューサーＴｒの行に跨って直線状に形成され、第一領域Ａｒ１内でＸ方向に並ぶ複数の上部電極１２３が、互いに結線されて共通端子１２３Ｐに接続される。この共通端子１２３Ｐは、制御部２０の駆動回路３０に電気接続されている。これにより、駆動回路３０から各上部電極１２３に、所定の共通電位（例えば−３Ｖ）が印加される。
つまり、本実施形態では、第一領域Ａｒ１に配置される各超音波トランスデューサーＴｒは、電気的に並列に接続されている。
なお、ここでは、第一領域Ａｒ１内の全ての超音波トランスデューサーＴｒにおいて、上部電極１２３が接続されて共通となる例を示すが、これに限定されない。例えば、共通電位を印加する上部電極１２３は、超音波センサー１０内に配置される各超音波トランスデューサーＴｒで共通としてもよい。つまり、上部電極１２３は、第一領域Ａｒ１の超音波トランスデューサーＴｒと、第二領域Ａｒ２の超音波トランスデューサーＴｒとで共通とし、共通電位が印加される構成としてもよい。
【００２４】
超音波センサー１０から超音波を送信する際、上部電極１２３に共通電位（例えば−３Ｖ等）が印加され、下部電極１２１に駆動信号が入力される。これにより、第一領域Ａｒ１の各超音波トランスデューサーＴｒが駆動され、第一領域Ａｒ１の振動部１１２Ａが振動して超音波が送信される。
【００２５】
また、第一領域Ａｒ１において、Ｘ方向に隣り合う超音波トランスデューサーＴｒ（振動部１１２Ａ）の間隔（素子ピッチ）は、同一寸法（Ｗ０）となる。同様に、第一領域Ａｒ１において、Ｙ方向に隣り合う超音波トランスデューサーＴｒ（振動部１１２Ａ）の間隔（素子ピッチ）は、同一寸法（Ｗ０）となる。なお、本実施形態では、説明の簡略化のため、Ｘ方向の素子ピッチと、Ｙ方向の素子ピッチとが同一寸法（Ｗ０）となる例を示すが、Ｘ方向とＹ方向とで素子ピッチが異なっていてもよい。
【００２６】
（第二領域Ａｒ２について）
第二領域Ａｒ２は、第一領域Ａｒ１の外側に配置される。
第二領域Ａｒ２内の各超音波トランスデューサーＴｒは、第一領域Ａｒ１内の各超音波トランスデューサーＴｒとは電気的に絶縁されている。つまり、第二領域Ａｒ２の各超音波トランスデューサーＴｒの下部電極１２１は、第一領域Ａｒ１の下部電極１２１と接続されておらず（絶縁されており）、駆動信号が入力されない。
また、第二領域Ａｒ２の各超音波トランスデューサーＴｒの上部電極１２３は、第一領域Ａｒ１の上部電極１２３と接続されておらず、共通電位が印加されない。なお、上部電極１２３については、第一領域Ａｒ１の上部電極１２３と接続され、共通電位が印加されていてもよい。
【００２７】
本実施形態では、超音波の送信時において第一領域Ａｒ１の各超音波トランスデューサーＴｒが駆動されると、第一領域Ａｒ１の各振動部１１２Ａで発生する振動が、振動板１１２を介して、第二領域Ａｒ２に伝搬される（機械的クロストーク）。この機械的クロストークの影響により、第二領域Ａｒ２の振動部１１２Ａが共振し、第二領域Ａｒ２の各超音波トランスデューサーＴｒから超音波が送信される。
ここで、第二領域Ａｒ２の各超音波トランスデューサーＴｒは、第一領域Ａｒ１の各超音波トランスデューサーＴｒと同様、振動部１１２Ａ上に圧電素子１２を配置することで構成されている。これにより、第一領域Ａｒ１及び第二領域Ａｒ２において、超音波トランスデューサーＴｒの機械的特性（固有周波数）を同一にできる。したがって、第二領域Ａｒ２の各振動部１１２Ａが共振した際に、第一領域Ａｒ１の各振動部１１２Ａと同一周波数で振動し、第一領域Ａｒ１及び第二領域Ａｒ２から同じ周波数の超音波が送信される。
【００２８】
第二領域Ａｒ２は、図２に示すように、Ｘ側領域Ａｒ３、Ｙ側領域Ａｒ４、角部領域Ａｒ５を含む。
Ｘ側領域Ａｒ３は、第一領域Ａｒ１の±Ｘ側に設けられる領域であり、（Ｘ，Ｙ）＝（１，ｊ＋１）〜（ｉ，Ｍ−ｊ）及び（Ｘ，Ｙ）＝（Ｎ−ｉ＋１，ｊ＋１）〜（Ｎ，Ｍ−ｊ）の超音波トランスデューサーＴｒ（振動部１１２Ａ）を含む。
このＸ側領域Ａｒ３では、Ｘ方向に沿った素子ピッチが、第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって小さくなる。
例えば、図２に示す例は、Ｎ＝１２、Ｍ＝１６、ｉ＝ｊ＝４の例である。ここで、Ｘ＝ｉ（＝４）とＸ＝ｉ＋１（＝５）との間の素子ピッチ、Ｘ＝Ｎ−ｉ（＝８）とＸ＝Ｎ−ｉ＋１（＝９）との間の素子ピッチをＷ１Ｘとする。Ｘ＝ｉ−１（＝３）とＸ＝ｉ（＝４）との間の素子ピッチ、Ｘ＝Ｎ−ｉ＋１（＝９）とＸ＝Ｎ−ｉ＋２（＝１０）との間の素子ピッチをＷ２Ｘとする。Ｘ＝ｉ−２（＝２）とＸ＝ｉ−１（＝３）との間の素子ピッチ、Ｘ＝Ｎ−ｉ＋２（＝１０）とＸ＝Ｎ−ｉ＋３（＝１１）との間の素子ピッチをＷ３Ｘとする。Ｘ＝ｉ−３（＝１）とＸ＝ｉ−２（＝２）との間の素子ピッチ、Ｘ＝Ｎ−ｉ＋３（＝１１）とＸ＝Ｎ−ｉ＋３（＝１２）との間の素子ピッチをＷ４Ｘとする。この場合、Ｘ方向に沿った素子ピッチは、Ｗ１Ｘ≧Ｗ２Ｘ≧Ｗ３Ｘ≧Ｗ４Ｘ、かつＷ１Ｘ＞Ｗ４Ｘとなる。
なお、図２においては、Ｗ１Ｘ＞Ｗ２Ｘ＞Ｗ３Ｘ＞Ｗ４Ｘとなる例を示すが、第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって素子ピッチが漸減する必要はなく、例えば、Ｗ１Ｘ＝Ｗ２Ｘ、Ｗ２Ｘ＞Ｗ３Ｘ、Ｗ３Ｘ＝Ｗ４Ｘなどのように、一部の素子ピッチが同一となってもよい。
【００２９】
Ｙ側領域Ａｒ４は、第一領域Ａｒ１の±Ｙ側に設けられる領域であり、（Ｘ，Ｙ）＝（ｉ＋１，１）〜（Ｎ−ｉ，ｊ）及び（Ｘ，Ｙ）＝（ｉ＋１，Ｍ−ｊ＋１）〜（Ｎ−ｉ，Ｍ）の超音波トランスデューサーＴｒ（振動部１１２Ａ）を含む。
このＹ側領域Ａｒ４では、Ｙ方向に沿った素子ピッチが、第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって小さくなる。
例えば、図２に示す例においてＹ＝ｊ（＝４）とＹ＝ｊ＋１（＝５）との間の素子ピッチ、Ｙ＝Ｍ−ｊ（＝１２）とＹ＝Ｍ−ｊ＋１（＝１３）との間の素子ピッチをＷ１Ｙとする。Ｙ＝ｊ−１（＝３）とＹ＝ｊ（＝４）との間の素子ピッチ、Ｙ＝Ｍ−ｊ＋１（＝１３）とＹ＝Ｍ−ｊ＋２（＝１４）との間の素子ピッチをＷ２Ｙとする。Ｙ＝ｊ−２（＝２）とＹ＝ｊ−１（＝３）との間の素子ピッチ、Ｙ＝Ｍ−ｊ＋２（＝１４）とＹ＝Ｍ−ｊ＋３（＝１５）との間の素子ピッチをＷ３Ｙとする。Ｙ＝ｊ−３（＝１）とＹ＝ｊ−２（＝２）との間の素子ピッチ、Ｙ＝Ｍ−ｊ＋３（＝１５）とＹ＝Ｍ−ｊ＋３（＝１６）との間の素子ピッチをＷ４Ｙとする。この場合、Ｘ方向に沿った素子ピッチは、Ｗ１Ｙ≧Ｗ２Ｙ≧Ｗ３Ｙ≧Ｗ４Ｙ、かつＷ１Ｙ＞Ｗ４Ｙとなる。
なお、図２においては、Ｗ１Ｙ＞Ｗ２Ｙ＞Ｗ３Ｙ＞Ｗ４Ｙとなる例を示すが、第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって必ずしも素子ピッチが漸減する必要はない。例えば、Ｗ１Ｙ＝Ｗ２Ｙ、Ｗ２Ｙ＞Ｗ３Ｙ、Ｗ３Ｙ＝Ｗ４Ｙなどのように、一部の素子ピッチが同一となってもよい。
【００３０】
角部領域Ａｒ５は、Ｘ側領域Ａｒ３とＹ側領域Ａｒ４との間に設けられ、（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）〜（ｉ，ｊ）、（Ｘ，Ｙ）＝（Ｎ−ｉ＋１，１）〜（Ｎ，ｊ）、（Ｘ，Ｙ）＝（１，Ｍ−ｊ＋１）〜（ｉ，Ｍ）、（Ｘ，Ｙ）＝（Ｎ−ｉ＋１，Ｍ−ｊ＋１）〜（Ｎ，Ｍ）の超音波トランスデューサーＴｒ（振動部１１２Ａ）を含む。
この角部領域Ａｒ５では、Ｘ方向及びＹ方向の双方において、素子ピッチが第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって小さくなる。つまり、Ｗ１Ｘ≧Ｗ２Ｘ≧Ｗ３Ｘ≧Ｗ４Ｘ、Ｗ１Ｙ≧Ｗ２Ｙ≧Ｗ３Ｙ≧Ｗ４Ｙ、かつ、Ｗ１Ｘ＞Ｗ４Ｘ、Ｗ１Ｙ＞Ｗ４Ｙとなる。
【００３１】
上述したように、超音波の送信時に、第一領域Ａｒ１の各超音波トランスデューサーＴｒを駆動させた際に発生する機械的クロストークの振動が伝搬されることで、第二領域Ａｒ２の各振動部１１２Ａが共振する。この際、第一領域Ａｒ１から伝搬される振動は、第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって、また、素子ピッチが大きくなるにしたがって、大きく減衰する。
本実施形態では、第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって、素子ピッチが小さくなることで、第一領域Ａｒ１から伝搬される振動を、減衰を抑制しつつ、第二領域Ａｒ２内の各振動部１１２Ａに伝達することができる。
また、第二領域Ａｒ２の各素子ピッチを、最小素子ピッチ（Ｗ４ＸやＷ４Ｙ）とした場合、第二領域Ａｒ２の第一領域Ａｒ１側の振動部１１２Ａの振動が、第一領域Ａｒ１から離れた位置に配置される振動部１１２Ａの振動に比べて振幅が大きくなる。この場合、送信超音波の音圧が不均一となる。これに対して、上記のように、第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって素子ピッチを漸減させる構成とすれば、各振動部１１２Ａが共振した際の振幅の差を小さくでき、均一な超音波を送信することができる。
【００３２】
［制御部２０の構成］
制御部２０は、超音波センサー１０を駆動させる駆動回路３０と、演算部４０とを含んで構成されている。また、制御部２０には、その他、距離測定装置１００を制御するための各種データや各種プログラム等を記憶した記憶部を備えていてもよい。
【００３３】
駆動回路３０は、超音波センサー１０の駆動を制御するためのドライバー回路であり、例えば図１に示すように、基準電位回路３１、切替回路３２、送信回路３３、及び受信回路３４等を備える。
基準電位回路３１は、超音波センサー１０の上部電極１２３に接続され、上部電極１２３に基準電位（例えば−３Ｖ等）を印加する。
切替回路３２は、第一領域Ａｒ１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１２１と、送信回路３３と、受信回路３４とに接続される。この切替回路３２は、スイッチング回路により構成されており、駆動端子１２１Ｐと送信回路３３とを接続する送信接続、及び、駆動端子１２１Ｐと受信回路３４とを接続する受信接続を切り替える。
【００３４】
送信回路３３は、切替回路３２及び演算部４０に接続され、切替回路３２が送信接続に切り替えられた際に、演算部４０の制御に基づいて、第一領域Ａｒ１内の各超音波トランスデューサーＴｒにパルス波形の駆動信号を出力し、超音波センサー１０から超音波を送信させる。
【００３５】
ところで、送信回路３３から、複数の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場合、送信回路３３に接続される超音波トランスデューサーＴｒの数によって、ドライブ特性（駆動特性）が変動する。つまり、送信回路３３から出力可能な駆動信号の電圧（上限値から下限値までの電圧幅）をＶｐとし、送信回路３３に接続される超音波トランスデューサーＴｒの合計静電容量をＣ、駆動信号の駆動周波数をｆとすると、送信回路３３に求められる実効値電流Ｉは、Ｉ＝π・ｆ・Ｃ・Ｖｐ／√２により表される。
ここで、送信回路３３に接続される超音波トランスデューサーＴｒの数が多い場合、合計静電容量Ｃも増大するため、その分、送信回路３３に求められる電流容量も増大させる必要があり、並列接続される超音波トランスデューサーＴｒの数に応じて、電流容量が大きい高価な送信回路３３が必要となる。言い換えると、送信回路３３に接続される超音波トランスデューサーＴｒの合計静電容量Ｃに対して、送信回路３３の電流容量が低い場合、各超音波トランスデューサーＴｒのドライブ特性が低下することを意味する。
【００３６】
これに対して、本実施形態では、上述したように、超音波センサー１０のうち、第一領域Ａｒ１内の超音波トランスデューサーＴｒのみが駆動回路３０に接続され、第二領域Ａｒ２の超音波トランスデューサーＴｒは、駆動回路３０に接続されない。つまり、送信回路３３に接続される超音波トランスデューサーＴｒの数を抑えることができ、各超音波トランスデューサーＴｒを、高い駆動特性を駆動させることが可能となる。
【００３７】
受信回路３４は、切替回路３２及び演算部４０に接続され、切替回路３２が受信接続に切り替えられた際に、各下部電極１２１からの受信信号が入力される。この受信回路３４は、例えばリニアノイズアンプ、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、入力された受信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した後、処理後の受信信号を演算部４０に出力する。
【００３８】
演算部４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成され、駆動回路３０を介して超音波センサー１０を制御し、超音波センサー１０により超音波の送受信処理を実施させる。
すなわち、演算部４０は、切替回路３２を送信接続に切り替え、送信回路３３から超音波センサー１０を駆動させて、超音波の送信処理を実施する。また、演算部４０は、超音波を送信した直後に、切替回路３２を受信接続に切り替えさせ、対象物で反射された反射波を超音波センサー１０で受信させる。そして、演算部４０は、例えば、超音波センサー１０から超音波を送信した送信タイミングから、受信信号が受信されるまでの時間と、空気中における音速とを用いて、ＴｏＦ（Time of Flight）法により、超音波センサー１０から対象物までの距離を算出する。
【００３９】
［音圧比較］
次に、本実施形態の超音波センサー１０で超音波を送信する際の、超音波の音圧について説明する。
図４は比較例１の超音波センサー９０の一例を示す平面図である。図４に示す超音波センサー９０は、超音波センサー１０の第一領域Ａｒ１のみで構成されている。
以下に示す表１に、比較例１の超音波センサー９０と、本実施形態の超音波センサー１０における駆動素子数、非駆動素子数、振動素子数、規格化送信音圧を示す。
【００４０】
【表１】
2019176293.tif 000003
【００４１】
ここで、駆動素子数とは、駆動信号が入力されて駆動される超音波トランスデューサーＴｒの数である。非駆動素子数は、駆動信号が入力されない第二領域Ａｒ２に配置される超音波トランスデューサーＴｒの数である。振動素子数は、駆動信号を入力した際に実際に振動する超音波トランスデューサーＴｒの数である。規格化音圧は、比較例１の超音波センサー９０から送信される超音波の音圧を１００％とした際の音圧の大きさを示す。
図５は、比較例１と本実施形態とにおける送信音圧の差をグラフで表した図である。
【００４２】
比較例１に示す超音波センサー９０と、本実施形態の超音波センサー１０とでは、駆動素子数が同じである。このため、比較例１に示す超音波センサー９０と、本実施形態の超音波センサー１０とにおいて、合計静電容量Ｃは同一の値であり、駆動回路３０が各超音波トランスデューサーＴｒを駆動させる際のドライブ特性は同一である。
しかしながら、表１及び図５に示すように、同数の超音波トランスデューサーＴｒに駆動信号を入力した際に、本実施形態の超音波センサー１０では、比較例１の超音波センサー９０に対して、２．４０倍の音圧の超音波を得ることができる。
【００４３】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波センサー１０は、複数の振動部１１２Ａが設けられる振動板１１２の、各振動部１１２Ａ上に圧電素子１２が設けられることで、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る。そして、この振動板１１２は、第一領域Ａｒ１と、第一領域Ａｒ１の外側に設けられた第二領域Ａｒ２とを備える。第一領域Ａｒ１には、駆動信号の入出力が可能な超音波トランスデューサーＴｒが設けられ、これらの超音波トランスデューサーＴｒが互いに電気接続されている。一方、第二領域Ａｒ２には、各超音波トランスデューサーＴｒが、第一領域Ａｒ１の超音波トランスデューサーＴｒとは電気的に絶縁されている。つまり、第一領域Ａｒ１の超音波トランスデューサーＴｒに駆動信号が入力された場合でも、第二領域Ａｒ２の各超音波トランスデューサーＴｒには駆動信号が入力されない。
このような構成の超音波センサー１０では、第一領域Ａｒ１の各超音波トランスデューサーＴｒに駆動信号を入力することで、第一領域Ａｒ１内の各超音波トランスデューサーＴｒの圧電素子１２が駆動して第一領域Ａｒ１から超音波が送信される。また、振動板１１２を介して機械的クロストークが第二領域Ａｒ２に配置された各振動部１１２Ａに伝搬されることで、第二領域Ａｒ２の振動部１１２Ａが共振される。これにより、第一領域Ａｒ１内の超音波トランスデューサーＴｒを駆動させれば、第一領域Ａｒ１及び第二領域Ａｒ２の双方の振動部１１２Ａが振動して、大音圧の超音波を送信することができる。
この際、本実施形態では、第二領域Ａｒ２に配置される振動部１１２Ａの間の距離（素子ピッチ）が、第一領域Ａｒ１から離れるにしたがって小さくなる。このため、機械的クロストークが第二領域Ａｒ２の第一領域Ａｒ１とは反対側の端部まで伝搬されやすくなり、第二領域Ａｒ２の各振動部１１２Ａの振動振幅を大きくできる。これにより、超音波センサー１０から送信される超音波の音圧をより大きくできる。
【００４４】
また、本実施形態の距離測定装置１００は、上記のような超音波センサー１０の駆動を制御する駆動回路３０を備える。上述したように、超音波の音圧を上げるために、第一領域Ａｒ１に配置された超音波トランスデューサーＴｒのみを駆動させることで、第二領域Ａｒ２に配置された超音波トランスデューサーＴｒを共振させる。つまり、本実施形態では、第一領域Ａｒ１及び第二領域Ａｒ２に配置された全ての超音波トランスデューサーＴｒを駆動させて超音波の送信音圧を上げる場合に比べて、駆動させる超音波トランスデューサーＴｒの数を少なくできる。このため、駆動回路３０により駆動させる超音波トランスデューサーＴｒの合計静電容量を小さくでき、超音波センサー１０のドライブ特性を向上させることができる。
【００４５】
［第二実施形態］
以下、本発明の第二実施形態について説明する。
図６は、第二実施形態の超音波センサー１０Ａの概略構成を示す模式図である。
図６に示すように、第二実施形態の超音波センサー１０Ａは、第一実施形態で説明したような、第一領域Ａｒ１及び第二領域Ａｒ２を含む超音波センサー１０を１つの送受信部Ｃｈとし、複数の送受信部Ｃｈが、Ｘ方向（第一方向）に並んで配置される構成を有する。
言い換えると、Ｘ方向の隣り合う第一領域Ａｒ１のうち、Ｘ方向で隣り合う２つの第一領域Ａｒ１の間には、Ｘ方向に並ぶ２つの第二領域Ａｒ２が配置される。そして、これらの２つの第二領域Ａｒ２において、Ｘ方向の正側（＋Ｘ側）に配置される第二領域Ａｒ２＋は、＋Ｘ側に配置された第一領域Ａｒ１＋から離れるにしたがって、素子ピッチが小さくなる。また、Ｘ方向の負側（−Ｘ側）に配置される第二領域Ａｒ２−は、−Ｘ側に配置された第一領域Ａｒ１−から離れるにしたがって素子ピッチが小さくなる。
【００４６】
ところで、本実施形態では、送受信部ＣｈがＸ方向に並んで複数配置される構成となる。このように、送受信部Ｃｈの隣に別の送受信部Ｃｈが設けられる場合、送受信部Ｃｈの隣に壁部１１１Ｂが連続する基板外周部が設けられる場合に比べて、送受信部Ｃｈを振動させた際の機械的クロストークが大きくなる。
つまり、第一実施形態のような、単一の送受信部Ｃｈにより構成される超音波センサー１０では、第二領域Ａｒ２の外周が、壁部１１１Ｂにより囲われる素子基板１１の外周枠を構成する。この場合、第二領域Ａｒ２の振動が外周枠により抑え込まれる。これに対して、本実施形態では、Ｘ方向において、開口部１１１Ａがアレイ状に形成された他の送受信部Ｃｈが設けられることで、Ｙ方向（第二方向）に比べて、Ｘ方向に振動が伝搬しやすい。
したがって、本実施形態では、図６に示すように、Ｗ１Ｘ＞Ｗ１Ｙ、Ｗ２Ｘ＞Ｗ２Ｙ、Ｗ３Ｘ＞Ｗ３Ｙ、Ｗ４Ｘ＞Ｗ４Ｙとなるように、第二領域Ａｒ２における素子ピッチが形成されている。
【００４７】
また、隣り合う送受信部Ｃｈの間、つまり、Ｘ方向に隣り合う−Ｘ側の第二領域Ａｒ２−と、＋Ｘ側の第二領域Ａｒ２＋との間は、第二領域Ａｒ２の各素子ピッチよりも大きい間隔が開けられている。例えば、本実施形態では、第二領域Ａｒ２−と、第二領域Ａｒ２＋との間の寸法は、第一領域における素子ピッチ（＝Ｗ０）と同じ寸法となる。なお、ここでは、第二領域Ａｒ２−と、第二領域Ａｒ２＋との間の寸法をＷ０とする例を示すが、Ｗ０よりも大きい寸法であってもよい。
このような構成では、例えば、＋Ｘ側の第一領域Ａｒ１＋を駆動させた際に、−Ｘ側の第一領域Ａｒ１−や、当該第一領域Ａｒ１−を囲う第二領域Ａｒ２−への振動伝搬が抑制される。これにより、各送受信部Ｃｈをそれぞれ独立して駆動させた場合に、他の送受信部Ｃｈが駆動されてしまう不都合を抑制でき、所望の位置に超音波を送信することが可能となる。
【００４８】
［音圧比較］
次に、第二実施形態の超音波センサー１０Ａで超音波を送信する際の、超音波の音圧について説明する。
図７は比較例２の超音波センサー９１の一例を示す平面図である。図７に示す超音波センサー９１は、本実施形態の第一領域Ａｒ１のみにより構成された送受信部９２が、Ｘ方向に複数並ぶ構成となっている。
以下に示す表２は、比較例１の超音波センサー９０、比較例２の超音波センサー９１、第一実施形態の超音波センサー１０、及び第二実施形態の超音波センサー１０Ａにおける駆動素子数、非駆動素子数、振動素子数、規格化送信音圧、及び規格化容量、を示す。
【００４９】
【表２】
2019176293.tif 000004
【００５０】
ここで、ＣＨは、送受信部Ｃｈの数を示す。規格化容量は、駆動信号の入力が可能な全超音波トランスデューサーＴｒの合計静電容量Ｃを、比較例２の超音波センサー１０Ａを基準に規格化したものである。
図８は、比較例１、２、第一実施形態、及び第二実施形態における送信音圧、及び合計静電容量をグラフで表した図である。
【００５１】
比較例２では、素子数が増大することで、比較例１に比べて合計静電容量Ｃが増大するが、その分、超音波センサー９１から送信可能な超音波の音圧も、約１．５６倍に増大する。しかしながら、表２及び図８に示すように、第一実施形態の超音波センサー１０及び第二実施形態の超音波センサー１０Ａでは、第二領域Ａｒ２の振動部１１２Ａを共振させる構成とすることで、比較例１及び比較例２よりも大音圧の超音波を送信することが可能となる。特に、第二実施形態の超音波センサー１０Ａでは、第一領域Ａｒ１及び第二領域Ａｒ２を含む送受信部ＣｈをＸ方向に複数配置する構成としたことで、比較例１の５．７７倍の音圧の超音波を送信することが可能となる。
【００５２】
一方、比較例２及び第二実施形態の比較から分かるように、第二実施形態の超音波センサー１０Ａでは、比較例２の超音波センサー９１と同数の駆動素子数を有する。つまり、比較例２を駆動させる場合と、同じドライブ特性で、第二実施形態の超音波センサー１０Ａを駆動させることが可能であり、複雑な回路構成や、高価な電源や送信回路を組み入れる必要がなく、低コスト化を図れる。
【００５３】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、Ｘ方向に沿って複数の送受信部Ｃｈが設けられる。つまり、Ｘ方向に沿って第一領域Ａｒ１が複数配置され、Ｘ方向に隣り合う２つの第一領域Ａｒ１の間には、２つの第二領域Ａｒ２が設けられる。これらの２つの第二領域Ａｒ２のうち、＋Ｘ側の第一領域Ａｒ１＋側に配置される第二領域Ａｒ２＋は、第一領域Ａｒ１＋から離れるにしたがって素子ピッチが小さくなる。また、−Ｘ側の第一領域Ａｒ１−側に配置される第二領域Ａｒ２−は、第一領域Ａｒ１−から離れるにしたがって素子ピッチが小さくなる。
このため、各第二領域Ａｒ２の振動部１１２Ａは、隣り合う第一領域Ａｒ１の駆動によって共振しやすくなり、かつ、他の第一領域Ａｒ１の駆動による共振を抑制することができる。このような構成では、各送受信部Ｃｈを単独で駆動させる際に、他の送受信部Ｃｈによる機械的クロストークの影響を抑制することができる。
【００５４】
また、各第一領域Ａｒ１を同時に駆動させると、各第一領域Ａｒ１に加えて、その周囲に配置された第二領域Ａｒ２の振動部１１２Ａが共振することで、比較例１，２の超音波センサー９０，９１や、第一実施形態の超音波センサー１０に比べて、大きい音圧の超音波を送信することができる。
【００５５】
本実施形態の超音波センサー１０Ａでは、隣り合う２つの第二領域Ａｒ２の間の距離、つまり、隣り合う送受信部Ｃｈの間の距離は、第二領域Ａｒ２における素子ピッチの最大値よりも大きい。
このため、各送受信部Ｃｈを独立して駆動させる場合等において、機械的クロストークによって他の送受信部Ｃｈの振動部１１２Ａが共振される不都合が抑制される。これにより、超音波センサー１０Ａのうち、駆動させたい領域のみを駆動させて、所望位置に超音波を送信することが可能となる。
【００５６】
本実施形態の超音波センサー１０Ａでは、第二領域Ａｒ２において、Ｘ方向の素子ピッチがＹ方向の素子ピッチよりも大きい。このように、機械的クロストークによる振動が伝搬されにくいＹ方向での素子ピッチを小さくすることで、第二領域Ａｒ２の各振動部１１２Ａを均一な振動振幅で共振させることが可能となり、面内で均一な超音波を超音波センサー１０Ａから送信することができる。
【００５７】
［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。
【００５８】
第一実施形態において、第二領域Ａｒ２の各超音波トランスデューサーＴｒの下部電極１２１が、駆動回路３０に接続されない構成を例示したが、これに限定されない。
第二領域Ａｒ２の各超音波トランスデューサーＴｒの各下部電極１２１が、第一領域Ａｒ１の各超音波トランスデューサーＴｒとは別の配線によって駆動回路３０に接続されていてもよい。この場合、切替回路３２は、送信接続において、第一領域Ａｒ１の超音波トランスデューサーＴｒと送信回路３３とを接続し、第二領域Ａｒ２の超音波トランスデューサーＴｒと送信回路３３とを切断すればよい。これにより、ドライブ特性が低下することなく、第二領域Ａｒ２の各振動部１１２Ａを共振により振動させることができ、送信超音波の音圧を上げることができる。
また、このような構成では、切替回路３２は、超音波の受信時において、第一領域Ａｒ１の超音波トランスデューサーＴｒと、第二領域Ａｒ２の超音波トランスデューサーＴｒとの双方を受信回路に接続してもよい。この場合、各超音波トランスデューサーＴｒからの受信信号を加算した加算受信信号に基づいて受信処理を行うことができる。超音波を受信した際に各超音波トランスデューサーＴｒから出力される受信信号は、駆動信号に比べて小さく、ノイズ等の影響を受けやすい。これに対して、第一領域Ａｒ１及び第二領域Ａｒ２の超音波トランスデューサーＴｒからの受信信号に加算することで、受信信号の信号強度を大きくでき、ノイズ等の影響を抑制することができる。
【００５９】
第一実施形態及び第二実施形態において、第一領域Ａｒ１の外周を囲うように第二領域Ａｒ２が設けられる構成を例示した。これに対して、第一領域Ａｒ１の±Ｘ側のみに第二領域Ａｒ２が設けられる構成や、±Ｘ側のいずれかに第二領域Ａｒ２が設けられる構成としてもよい。また、第一領域Ａｒ１の±Ｙ側のみに第二領域Ａｒ２が設けられる構成、±Ｙ側のいずれかに第二領域Ａｒ２が設けられる構成としてもよい。
【００６０】
第二実施形態では、第一方向をＸ方向として、Ｘ方向に対して第一領域Ａｒ１が複数設けられ、隣り合う第一領域Ａｒ１の間に２つの第二領域Ａｒ２が設けられる（Ｘ方向に複数の送受信部Ｃｈが配置される）例を示した。これに対して、第一方向をＹ方向として、Ｙ方向に複数の送受信部Ｃｈが配置される構成としてもよい。また、Ｘ方向及びＹ方向の双方に、送受信部Ｃｈを配置してもよい。
【００６１】
第二実施形態において、第二領域Ａｒ２−及び第二領域Ａｒ２＋の間の寸法がＷ０である例を示し、また、第二領域Ａｒ２−及び第二領域Ａｒ２＋の間の寸法が第二領域Ａｒ２での最大素子ピッチ（図６の例ではＷ１Ｘ）よりも大きければよい旨を説明したが、これに限らない。
第二領域Ａｒ２−及び第二領域Ａｒ２＋の間で振動の伝搬が抑制されていればよく、例えば、Ｗ４Ｘよりも大きい寸法（例えば、Ｗ４Ｘ〜Ｗ３Ｘの間の寸法）であってもよい。この場合でも、第二領域Ａｒ２−及び第二領域Ａｒ２＋の間がＷ４Ｘ以下の寸法である場合に比べて、振動の伝搬を抑制できる。また、振動板１１２の第二領域Ａｒ２−及び第二領域Ａｒ２＋の間に積層されるダンパー層１３の厚み寸法を、ダンパー層１３の他の部分の厚み寸法よりも厚くすることで、第二領域Ａｒ２−及び第二領域Ａｒ２＋の間での振動伝搬を抑制してもよい。
【００６２】
第一実施形態において、ダンパー層１３を設ける例を示したが、ダンパー層１３が設けられない構成としてもよい。ダンパー層１３は、振動板１１２を介した機械的クロストークによる振動伝搬を抑制するので、ダンパー層１３を除外する構成とすることで、第一領域Ａｒ１から第二領域Ａｒ２へ振動を伝搬させやすくでき、共振による振動部１１２Ａの振動を大きくできる。
一方、第二実施形態のように、Ｘ方向とＹ方向とで振動の伝搬しやすさが異なる場合、振動の伝搬を抑制したい方向にダンパー層１３を設ける構成、または、ダンパー層１３の厚み寸法を変更する構成としてもよい。例えば、第二実施形態において、第一領域Ａｒ１が設けられるＹ＝ｊ＋１〜Ｙ＝Ｍ−ｊの超音波トランスデューサーＴｒの配置位置に沿って、Ｘ方向に長手の厚みＤ１のダンパー層を設ける。一方、Ｙ＝１〜Ｙ＝ｊ、及びＹ＝Ｍ−ｊ＋１〜Ｙ＝Ｍの超音波トランスデューサーＴｒの配置位置に沿って、Ｘ方向に長手の厚みＤ２（＜Ｄ１）のダンパー層を設ける。このような構成とすることで、Ｘ方向に比べて、Ｙ方向に振動が伝搬しやすくなる。
また、上述したように、各送受信部Ｃｈの間で、ダンパー層１３の厚みを大きくしてもよい。この場合、各送受信部Ｃｈ間での振動の伝搬を抑制することが可能となる。
【００６３】
上記第一実施形態では、超音波装置の一例として距離測定装置１００を例示したが、これに限定されない。例えば、超音波の送受信結果に応じて、構造体の内部断層像を測定する超音波測定装置等に適用することもできる。
【００６４】
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。
【符号の説明】
【００６５】
１…距離測定装置（電子機器）、１０，１０Ａ…超音波センサー、１１…素子基板、１２…圧電素子、３０…駆動回路、１１１Ａ…開口部、１１１Ｂ…壁部、１１２…振動板、１１２Ａ…振動部、１２１…下部電極、１２１Ｐ…駆動端子、１２２…圧電体層、１２３…上部電極、１２３Ｐ…共通端子、Ａｒ１…第一領域、Ａｒ２…第二領域、Ａｒ３…Ｘ側領域、Ａｒ４…Ｙ側領域、Ａｒ５…角部領域、Ｃｈ…送受信部、Ｔｒ…超音波トランスデューサー。
【図１】
2019176293.tif 000005
【図２】
2019176293.tif 000006
【図３】
2019176293.tif 000007
【図４】
2019176293.tif 000008
【図５】
2019176293.tif 000009
【図６】
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【図７】
2019176293.tif 000011
【図８】
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