(57)【要約】【課題】複数の圧電体要素が誘電体中に配列された構造を有する複合圧電体において、厚さが一定でありながら、広帯域での超音波送受信を可能とする。【解決手段】配列された複数の圧電体要素２と、複数の圧電体要素２の間に位置する誘電体部分（樹脂３）とを有する複合圧電体１であって、複数の圧電体要素２の少なくとも１つの圧電体要素２は、他の圧電体要素２の共振周波数とは異なる共振周波数を有するように各圧電体要素２の形状が面内位置に応じて決定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　配列された複数の圧電体要素と、前記複数の圧電体要素の間に位置する誘電体部分とを有する複合圧電体であって、
　前記複数の圧電体要素の少なくとも１つの圧電体要素における超音波放射方向に垂直な断面積が、前記超音波放射方向に沿って変化している、複合圧電体。
【請求項２】
　前記少なくとも１つの圧電体要素は、他の圧電体要素の共振周波数とは異なる共振周波数を有している請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項３】
　前記複数の圧電体要素の共振周波数は、最小値と最大値との差異が平均値の１０％以上となる分布を有している請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項４】
　前記複数の圧電体要素の各々は、前記超音波放射方向に垂直な或る方向のサイズが前記超音波放射方向に沿って一定の大きさを有している請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項５】
　前記複数の圧電体要素の各々は、前記超音波放射方向に沿って一定の厚さを有している請求項３に記載の複合圧電体。
【請求項６】
　前記複数の圧電体要素は、前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面に沿って２次元的に配列されており、
　前記複数の圧電体要素の共振周波数は、前記面内における位置に応じて変化している請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項７】
　前記複数の圧電体要素は略一定の高さを有している請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項８】
　前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面の中央部における前記圧電体要素の共振周波数よりも、前記面の周辺部における前記圧電体要素の共振周波数が低い請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項９】
　前記複数の圧電体要素のうちの少なくとも１つの圧電体要素の音波放射方向に垂直な断面の面積は、前記圧電体要素の中央よりも前記圧電体要素の端面において大きい請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項１０】
　前記複数の圧電体要素のうちの少なくとも１つの圧電体要素の音波放射方向に垂直な断面の面積は、前記圧電体要素の中央よりも前記圧電体要素の端面において小さい請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項１１】
　前記複数の圧電体要素の各々は、前記音波放射方向に延びる一対の柱状部分を有しており、前記柱状部分を中央で連結する架橋部分の厚さが前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面内で変化している請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項１２】
　前記複数の圧電体要素の各々は、中央に開口部を有しており、
　前記開口部の大きさが前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面内で変化している請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項１３】
　前記複数の圧電体要素の共振周波数が所定の面内分布を持つように前記複数の圧電体要素の形状が選択されている請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項１４】
　前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な断面の最小サイズＳに対する、前記圧電体要素の音波放射方向のサイズの比率が５以上である請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項１５】
　前記誘電体部分は樹脂から形成されている請求項１に記載の複合圧電体。
【請求項１６】
　前記樹脂の弾性率が前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面内における位置に応じて所定の分布を有している請求項１５に記載の複合圧電体。
【請求項１７】
　樹脂層と、前記樹脂層上に配列された複数の圧電体要素とを有する単位複合シートであって、
　前記複数の圧電体要素は、前記樹脂層上における位置によって異なる形状を有している単位複合シート。
【請求項１８】
　各々が、樹脂層と、前記樹脂層上に配列された複数の圧電体要素とを有する複数の単位複合シートが積層され、前記圧電体要素が前記樹脂層によって挟まれることによって配置関係が固定された状態にあり、各単位複合シート内に含まれる前記複数の圧電体要素は、前記樹脂層上における位置によって異なる形状を有している、複合シート積層体。
【請求項１９】
　各々が、樹脂層と、前記樹脂層上に配列された複数の圧電体要素とを有する複数の単位複合シートが積層され、前記圧電体要素が前記樹脂層によって挟まれることによって配置関係が固定された状態にあり、各単位複合シート内に含まれる前記複数の圧電体要素は、前記樹脂層上における位置によって異なる形状を有している、複合シート積層体を、前記圧電体要素の音波放射方向を横切るように切断することによって作製された複合圧電体。
【請求項２０】
　前記圧電体要素の周囲が樹脂で囲まれていることを特徴とする請求項１９に記載の複合圧電体。
【請求項２１】
　前記樹脂は、単位複合シートの樹脂層の一部が流動し、硬化したものである請求項２０に記載の複合圧電体。
【請求項２２】
　配列された複数の圧電体要素と、前記複数の圧電体要素の間に位置する誘電体部分とを有する複合圧電体であって、前記複数の圧電体要素の少なくとも１つの圧電体要素における超音波放射方向に垂直な断面積が、前記超音波放射方向に沿って変化している複合圧電体と、
　前記複合圧電体上に形成された一対の電極と、
を備えている超音波探触子。
【請求項２３】
　前記複合圧電体上に整合層が形成されており、
　前記整合層の厚さは、前記複合圧電体中の圧電体要素の共振周波数が変化する方向に沿って変化している請求項２２に記載の超音波探触子。
【請求項２４】
　超音波探触子と、前記超音波探触子に信号を送り出す送信部と、前記超音波探触子から出力される電気信号を受け取る受信部と、を備えた超音波検査装置であって、
　前記超音波探触子は、
　配列された複数の圧電体要素と、前記複数の圧電体要素の間に位置する誘電体部分とを有する複合圧電体であって、前記複数の圧電体要素の少なくとも１つの圧電体要素における超音波放射方向に垂直な断面積が、前記超音波放射方向に沿って変化している複合圧電体と、
　前記複合圧電体上に形成された一対の電極と、
とを備えている超音波検査装置。
【請求項２５】
　（ａ）板状圧電体の一表面に樹脂層が形成された複合板を用意する工程と、
　（ｂ）前記複合板の前記圧電体に対して、前記樹脂層を完全に分断することなく、複数の溝を形成することによって、前記板状圧電体から複数本の圧電体要素を形成する工程と、
　を包含し、
　前記工程（ｂ）は、前記複数本の圧電体要素に対して、前記樹脂層上の位置によって異なる形状を与える、単位複合シートの製造方法。
【請求項２６】
　（ａ）板状圧電体を粘着シートによって基板上に仮固定する工程と、
　（ｂ）前記板状圧電体に複数の溝を形成することにより、前記板状圧電体から複数本の細線状圧電体を形成する工程と、
　（ｃ）前記基板に固定された複数本の前記細線状圧電体を樹脂層に転写する工程と
　を包含し、
　前記工程（ｂ）は、前記複数本の圧電体要素に対して、前記樹脂層上の位置によって異なる形状を与える、単位複合シートの製造方法。
【請求項２７】
　前記複数の溝はサンドブラスト加工によって形成することを特徴とする請求項２６に記載の単位複合シートの製造方法。
【請求項２８】
　（ａ）樹脂層と、前記樹脂層上に配列された複数の圧電体要素とを有する単位複合シートであって、前記複数の圧電体要素が前記樹脂層上における位置によって異なる形状を有している単位複合シートを複数枚用意する工程と、
　（ｂ）複数枚の前記単位複合シートを積層する工程と、
　（ｃ）積相した複数枚の前記単位複合シートを一体化する工程と
を包含する複合圧電体の製造方法。
【請求項２９】
　前記一体化された複数枚の単位複合シートに対して、前記圧電体要素を横切るように切断する工程とを包含する、請求項２８に記載の複合圧電体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、本発明は、超音波探触子などに用いられる複合圧電体、特に面内において共振周波数分布をもつ複合圧電体およびその製造方法、ならびに当該複合圧電体を用い、短軸方向に開口制御が可能な超音波探触子および超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　従来、超音波探触子の短軸方向に開口制御が可能であり、広帯域の共振周波数特性を有する超音波探触子としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
　図１６に示す従来の超音波探触子１００は、短軸方向に沿って厚さが増加する圧電体１０１を備えている。圧電体１０１の音波放射面側には整合層１０２が設けられている。このような圧電体１０１と整合層１０２とによって構成された振動子は、図中の矢印で示した方位方向に沿って多数配列され、背面負荷材１０３によって支持される。
【０００４】
　各圧電体１０１は、短軸方向の中央部において薄く、両端に近づくほど厚くなっている。このような構造の圧電体を用いることにより、振動子の短軸方向の中央部では高周波の超音波を送受信することが可能となり、周辺部では低周波の超音波の送受信が可能となる。この結果、超音波振動子の共振周波数特性が広帯域化される。
【０００５】
　また、図１６に示す超音波振動子では、短軸方向の開口寸法が高周波の超音波に対して小さく、低周波の超音波に対しては広くなっている。このため、近距離から遠距離に至るまで、細い超音波ビームを形成することができ、近距離から遠距離まで高い分解能を得ることができる。
【特許文献１】特開平７−１０７５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　しかし、図１６に示すような従来の超音波探触子では、圧電体の表面を凹面状に加工する必要がある。また、圧電体の凹面に曲率の異なる整合層を更に形成する必要がある。このような超音波探触子を製造することは非常に困難であるか、可能であっても歩留まり、コストの面から現実的でない。
【０００７】
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、厚さが一定の圧電体でありながら広帯域での超音波の送受信を可能とする複合圧電体およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
　本発明の他の目的は、そのような複合圧電体を備えた超音波探触子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　本発明の複合圧電体は、配列された複数の圧電体要素と、前記複数の圧電体要素の間に位置する誘電体部分とを有する複合圧電体であって、前記複数の圧電体要素の少なくとも１つの圧電体要素における超音波放射方向に垂直な断面積が、前記超音波放射方向に沿って変化している。
【００１０】
　好ましい実施形態において、前記少なくとも１つの圧電体要素は、他の圧電体要素の共振周波数とは異なる共振周波数を有している。
【００１１】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素の共振周波数は、最小値と最大値との差異が平均値の１０％以上となる分布を有している。
【００１２】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素の各々は、前記超音波放射方向に垂直な或る方向のサイズが前記超音波放射方向に沿って一定の大きさを有している。
【００１３】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素の各々は、前記超音波放射方向に沿って一定の厚さを有している。
【００１４】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素は、前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面に沿って２次元的に配列されており、前記複数の圧電体要素の共振周波数は、前記面内における位置に応じて変化している。
【００１５】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素は略一定の高さを有している。
【００１６】
　好ましい実施形態において、前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面の中央部における前記圧電体要素の共振周波数よりも、前記面の周辺部における前記圧電体要素の共振周波数が低い。
【００１７】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素のうちの少なくとも１つの圧電体要素の音波放射方向に垂直な断面の面積は、前記圧電体要素の中央よりも前記圧電体要素の端面において大きい。
【００１８】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素のうちの少なくとも１つの圧電体要素の音波放射方向に垂直な断面の面積は、前記圧電体要素の中央よりも前記圧電体要素の端面において小さい。
【００１９】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素の各々は、前記音波放射方向に延びる一対の柱状部分を有しており、前記柱状部分を中央で連結する架橋部分の厚さが前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面内で変化している。
【００２０】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素の各々は、中央に開口部を有しており、前記開口部の大きさが前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面内で変化している。
【００２１】
　好ましい実施形態において、前記複数の圧電体要素の共振周波数が所定の面内分布を持つように前記複数の圧電体要素の形状が選択されている。
【００２２】
　好ましい実施形態において、前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な断面の最小サイズＳに対する、前記圧電体要素の音波放射方向のサイズの比率が５以上である。
【００２３】
　好ましい実施形態において、前記誘電体部分は樹脂から形成されている。
【００２４】
　好ましい実施形態において、前記樹脂の弾性率が前記圧電体要素の音波放射方向に垂直な面内における位置に応じて所定の分布を有している。
【００２５】
　本発明の単位複合シートは、樹脂層と、前記樹脂層上に配列された複数の圧電体要素とを有する単位複合シートであって、前記複数の圧電体要素は、前記樹脂層上における位置によって異なる形状を有している。
【００２６】
　本発明の複合シート積層体は、各々が、樹脂層と、前記樹脂層上に配列された複数の圧電体要素とを有する複数の単位複合シートが積層され、前記圧電体要素が前記樹脂層によって挟まれることによって配置関係が固定された状態にあり、各単位複合シート内に含まれる前記複数の圧電体要素は、前記樹脂層上における位置によって異なる形状を有している。
【００２７】
　本発明の複合圧電体は、各々が、樹脂層と、前記樹脂層上に配列された複数の圧電体要素とを有する複数の単位複合シートが積層され、前記圧電体要素が前記樹脂層によって挟まれることによって配置関係が固定された状態にあり、各単位複合シート内に含まれる前記複数の圧電体要素は、前記樹脂層上における位置によって異なる形状を有している、複合シート積層体を、前記圧電体要素の音波放射方向を横切るように切断することによって作製された。
【００２８】
　好ましい実施形態において、前記圧電体要素の周囲が樹脂で囲まれていることを特徴とする。
【００２９】
　好ましい実施形態において、前記樹脂は、単位複合シートの樹脂層の一部が流動し、硬化したものである。
【００３０】
　本発明の超音波探触子は、配列された複数の圧電体要素と、前記複数の圧電体要素の間に位置する誘電体部分とを有する複合圧電体であって、前記複数の圧電体要素の少なくとも１つの圧電体要素における超音波放射方向に垂直な断面積が、前記超音波放射方向に沿って変化している複合圧電体と、前記複合圧電体上に形成された一対の電極とを備えている。
【００３１】
　好ましい実施形態において、前記複合圧電体上に整合層が形成されており、前記整合層の厚さは、前記複合圧電体中の圧電体要素の共振周波数が変化する方向に沿って変化している。
【００３２】
　本発明の超音波検査装置は、超音波探触子と、前記超音波探触子に信号を送り出す送信部と、前記超音波探触子から出力される電気信号を受け取る受信部と、を備えた超音波検査装置であって、前記超音波探触子は、配列された複数の圧電体要素と、前記複数の圧電体要素の間に位置する誘電体部分とを有する複合圧電体であって、前記複数の圧電体要素の少なくとも１つの圧電体要素における超音波放射方向に垂直な断面積が、前記超音波放射方向に沿って変化している複合圧電体と、前記複合圧電体上に形成された一対の電極とを備えている。
【００３３】
　本発明による単位複合シートの製造方法は、（ａ）板状圧電体の一表面に樹脂層が形成された複合板を用意する工程と、（ｂ）前記複合板の前記圧電体に対して、前記樹脂層を完全に分断することなく、複数の溝を形成することによって、前記板状圧電体から複数本の圧電体要素を形成する工程とを包含し、前記工程（ｂ）は、前記複数本の圧電体要素に対して、前記樹脂層上の位置によって異なる形状を与える。
【００３４】
　本発明による単位複合シートの製造方法は、（ａ）板状圧電体を粘着シートによって基板上に仮固定する工程と、（ｂ）前記板状圧電体に複数の溝を形成することにより、前記板状圧電体から複数本の細線状圧電体を形成する工程と、（ｃ）前記基板に固定された複数本の前記細線状圧電体を樹脂層に転写する工程とを包含し、前記工程（ｂ）は、前記複数本の圧電体要素に対して、前記樹脂層上の位置によって異なる形状を与える。
【００３５】
　好ましい実施形態において、前記複数の溝はサンドブラスト加工によって形成することを特徴とする。
【００３６】
　本発明による複合圧電体の製造方法は、（ａ）樹脂層と、前記樹脂層上に配列された複数の圧電体要素とを有する単位複合シートであって、前記複数の圧電体要素が前記樹脂層上における位置によって異なる形状を有している単位複合シートを複数枚用意する工程と、（ｂ）複数枚の前記単位複合シートを積層する工程と、（ｃ）積相した複数枚の前記単位複合シートを一体化する工程とを包含する。
【００３７】
　好ましい実施形態において、前記一体化された複数枚の単位複合シートに対して、前記圧電体要素を横切るように切断する工程とを包含する。
【発明の効果】
【００３８】
　本発明によれば、複数の圧電体要素が誘電体中に配列された構造を有する複合圧電体において、圧電体要素が位置によって異なる形状を持つため、複合圧電体の音波放射面内において共振周波数を異ならしめることができる。本発明の複合圧電体によれば、平板状の複合圧電体でありながら、広帯域での超音波送受信が可能となる。また、送受信する超音波の共振周波数が複合圧電体の面内で所定の分布を与えられることにより、超音波探触子の分解能を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
　以下本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４０】
　（実施形態１）
　図１は、本発明による複合圧電体の第１の実施形態を示す図である。本実施形態の複合圧電体１では、図１に示す座標のＸＹ面内において、複数の圧電体要素２が２次元状に配列されている。圧電体要素２の間には樹脂３が充填されており、各圧電体要素２の位置関係が相互に固定され、一体化した複合圧電体１が構成されている。
【００４１】
　本実施形態における各圧電体要素２は、Ｚ方向を長手方向（超音波放射方向）とする概略柱状の形状を有しており、Ｚ方向に伸縮することによってＺ方向に超音波を放射することができる。圧電体要素２の両端面は、複合圧電体１の上面および下面に位置している。複合圧電体１の上面および下面は、Ｚ方向に垂直かつＸＹ面に平行である。本明細書では、図１に示される複合圧電体１の上面を「超音波放射面」と称することとする。
【００４２】
　なお、図１では、圧電体要素２の両面が露出しているように記載されているが、複合圧電体１の上面および下面には、それぞれ、電極（不図示）が形成されており、各圧電体要素２はＺ軸方向に分極されている。
【００４３】
　本実施形態の複合圧電体１に用いられる圧電体要素の材料は、圧電性を有するものであれば特に限定されず、圧電セラミックスや圧電単結晶などが好適に用いられる。圧電セラミックスとしては、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウムなどが用いられる。また、圧電単結晶としては、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸ジルコン酸鉛単結晶などが用いられる。本実施形態では、圧電体として、圧電性が高く、加工の比較的容易なチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックスを用いている。
【００４４】
　複合圧電体１を構成する樹脂は、各圧電体要素２の配置関係を固定し、一体化することができる材料であれば良く、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などを使用することができる。本実施形態では、圧電セラミックスとの接着性を考慮してエポキシ樹脂を用いている。
【００４５】
　複合圧電体１のＺ方向に垂直な両端面に設けられる電極は、電気抵抗が低く、密着性に優れた材料から形成されることが好ましい。電極材料としては、金、銀、ニッケルなど一般的な金属を用いることができる。また、電極の形成方法としては、めっき、スパッタ、蒸着などを用いることができる。本実施形態では、ニッケルと金の２層の金属膜を無電解メッキ法により形成している。ニッケルメッキ層の厚さを２μｍ、金メッキ層の厚さを０．１μｍに設定することができる。
【００４６】
　以下、複合圧電体１の構造を更に詳しく説明する。
【００４７】
　図２は、図１の複合圧電体のＡ−Ａ’線断面を示している。図２に示すように、複合圧電体１を構成している複数の圧電体要素のうち、Ｙ方向に沿って配列された圧電体要素は、それぞれ、同じ形状を有している。このため、圧電体要素２の共振周波数特性はＹ方向に沿って一定であり、Ｙ方向に沿って複合圧電体中での共振周波数の変化はない。
【００４８】
　図３は、図１の複合圧電体のＢ−Ｂ’線断面を示している。図３に示すように、複合圧電体１を構成する複数の圧電体要素２のうち、Ｘ方向に沿って配列された圧電体要素２は位置（Ｘ座標）に応じて異なる形状を有しており、各圧電体要素２の共振周波数特性がＸ方向に沿って変化している（分布を有している）。
【００４９】
　以下、圧電体要素２の構造を詳細に説明する。
【００５０】
　本実施形態では、Ｚ方向に計測した各圧電体要素２の長さＬ、すなわち複合圧電体１の厚さを約０．２５ｍｍ（２５０μｍ）に設定している。図３に示す圧電体要素２のうち、Ｘ方向に関する中央部に位置している圧電体要素２は、Ｚ方向に一様な形状（真っ直ぐな柱状形状）を有している。この圧電体要素２の図３における幅（Ｘ方向に沿って計測したサイズＳ）は、約０．０５ｍｍ（５０μｍ）である。従って、この圧電体要素２についてのサイズ（最小サイズ）Ｓに対する長さ（高さ）Ｌの比率（Ｌ／Ｓ：アスペクト比）は約５である。
【００５１】
　このような圧電体要素２のＺ方向における共振周波数（厚さ方向の共振周波数）は約５．７ＭＨｚであり、反共振周波数は７．７ＭＨｚである。また、この振動形態における電気機械結合係数は約０．７である。
【００５２】
　一方、図３に示す圧電体要素２のうち、Ｘ方向に関する周辺部に位置する圧電体要素２は、アルファベットの「Ｉ（アイ）」文字に似た断面形状を有している。Ｉ型構造の圧電体要素２は、各圧電体要素２に共通する一定の幅を持つ中央部分と、この中央部分の両端に連結した上端部および下端部とを有している。Ｉ型構造の圧電体要素２の中央部のＺ方向サイズは０．１５ｍｍ、上端部のＺ方向サイズは０．０５ｍｍ、下端部のＺ方向サイズは０．０５ｍｍである。Ｉ型構造の圧電体要素２の上端部および下端部のＸ方向サイズは、図３からわかるように、Ｘ方向に沿って変化している。図３の端に最も近い位置の圧電体要素２における上端部および下端部のＸ方向サイズは０．１ｍｍである。
【００５３】
　このような形状を持つ圧電体要素２によれば、上端部および下端部が重りの機能を発揮するため、上端部および下端部のＸ方向サイズが大きくなるほど、Ｚ方向の共振周波数が低下することになる。Ｘ方向サイズが０．１ｍｍの上端部および下端部を有する上記の圧電体要素２の場合、そのＺ方向における共振周波数（厚さ方向の共振周波数）は約３．１ＭＨｚとなる。また反共振周波数は４．１ＭＨｚであり、電気機械結合係数は約０．６８となる。
【００５４】
　複合圧電体１のＸ方向の中央部と端部との間にある圧電体要素２の共振周波数は、上端部および下端部のＸ方向サイズを０．０５〜０．１０ｍｍの範囲で調節することにより、３．１〜５．７ＭＨｚの範囲内に値に設定することができる。
【００５５】
　なお、Ｘ方向に沿って配列された１列の圧電体要素２のうちで、各圧電体要素２のＹ方向サイズは一様である。また、個々の圧電体要素２においても、そのＹ方向サイズは、Ｚ方向に沿って変化していない。言い換えると、個々の圧電体要素２をＺ−Ｙ面に投影した面の形状は実質的に矩形であり、しかも、圧電体要素２のＸ方向における位置によらず一様である。更に、この投影面の形状は、本実施形態において、圧電体要素２のＹ方向における位置によらず一様である（図２）。
【００５６】
　図３では、簡単化のため、８本の圧電体要素２のみが図示されているが、現実には、複合圧電体１のＸ方向サイズを１２ｍｍ、圧電体要素２の配列ピッチを０．１５ｍｍとした場合には、８０本の圧電体要素２がＸ方向に配列される。
【００５７】
　図３では、４種類の形状を持つ圧電体要素２が２組ずつ図示されている。圧電体要素２は、複合圧電体１の中心部を通る軸（Ｚ方向に平行な軸）に関して対称に配列されているが、本発明は、このような構造に限定されない。Ｘ方向に平行に配列された複数の圧電体要素２に含まれる圧電体要素２の形状の種類は５以上であってもよい。また、同じ形状を有する圧電体要素２が、Ｘ方向に沿って２本以上連続していても良い。すなわち、Ｘ方向の位置（Ｘ座標）に応じて、圧電体要素２の形状を徐々に変化させて中央から周辺部まで１本ずつを配列させても、数本ずつ同じ形状の圧電体要素を配列させてもよい。
【００５８】
　本実施形態では、共振周波数が複合圧電体１の中央で最も高く、中央からＸ方向に沿って周辺部に向かうにつれて低下していくように設計しているが、本発明はこれに限定されない。用途に応じて、共振周波数の分布を任意に設定することが可能である。
【００５９】
　図４を参照しながら、上記の複合圧電体１を用いた超音波探触子および超音波診断装置を説明する。
【００６０】
　図４は、超音波探触子および超音波診断装置の構成を示す図である。図４において、この超音波探触子６は、複合圧電体１と、複合圧電体１の超音波放射面上に形成された音響整合層４と、複合圧電体１の背面に設けられた背面負荷材５とを備えている。複合圧電体１は、図１から図３に示す構成を有している。
【００６１】
　音響整合層４は、複合圧電体１で発生した超音波を効率よく伝搬させるためのものであり、図４の音響整合層４は、その真下における複合圧電体１の共振周波数に応じた厚さを有している。音響整合層４は、次に述べる音響インピーダンスおよび厚さに関する２つの条件を満足することが求められる。
【００６２】
　音響インピーダンスは音速と密度の積で決まる。音響整合層４の音響インピーダンスＺｍは、複合圧電体１の音響インピーダンスをＺｐ、音波の伝搬媒体である人体などの音響インピーダンスをＺｓとした場合、以下の（数１）を満足することが好ましい。
【００６３】
　　Ｚｍ＝（Ｚｐ×Ｚｓ）(1/2)　　　　　　　　　　　　　・・・（数１）
【００６４】
　音響整合層４の厚さは、送受信する超音波の波長の１／４に設定することが好ましい。
【００６５】
　音響整合層４の音響インピーダンスＺｍおよび音響整合層４の厚さを最適な値に設定することにより、超音波探触子６と伝搬媒体である人体などの界面での音波の反射を小さくし、高感度な超音波検査を可能とすることができる。
【００６６】
　本実施形態では、音響整合層４をエポキシ樹脂から形成している。エポキシ樹脂の音速は約２５００ｍ／ｓであるため、その厚さを複合圧電体１が送受信する超音波の共振周波数に合わせて、中央部で約０．４ｍｍ、周辺部で約０．８ｍｍとしている。
【００６７】
　複合圧電体１の背面側に設けた背面負荷材５は、複合圧電体１で発生し、音波放射方向と逆方向に伝わる超音波を減衰させる働きを示す。背面負荷材５は背面側からの超音波の反射を防止し、超音波探触子６の共振周波数特性を広帯域化することに寄与する。すなわち、背面負荷材５を設けることにより、パルス幅の短い超音波パルスの送受信が可能となるため、高分解能の超音波検査の実現を可能とするものである。本実施形態では、鉄粉を分散させたゴムからなる背面負荷材５を用いている。
【００６８】
　本実施形態の超音波探触子６によれば、複合圧電体１の厚さが一定でありながら、中央部では高周波の超音波の送受信を行い、周辺部では低周波の超音波の送受信を行うことができるため、広い共振周波数帯域で動作させることが可能である。これは、図１から図３に示すように、複合圧電体１中に共振周波数の異なる圧電体要素２が２次元的に配列されているからである。
【００６９】
　通常の平板状圧電セラミックスを圧電体上に均一な厚さの音響整合層を設けた超音波探触子の場合、共振周波数が４ＭＨｚとなるように設計をすると、共振周波数が４ＭＨｚに対して−６ｄＢの値を示す共振周波数で規定される帯域は、およそ２．８〜５．２ＭＨｚであり、比帯域は６０％程度である。これに対し、本実施形態の超音波探触子では、３．１〜５．７ＭＨｚにおいて６０％程度の比帯域を有している。このため、超音波探触子全体としては、１．９〜６．９Ｍｚの広い周波数帯域を有することとなる。中心共振周波数を１．９〜６．９ＭＨｚの中央値である３．４ＭＨｚに設定し、比帯域を算出すると、１５０％程度の極めて広い周波数比帯域を有することがわかる。
【００７０】
　超音波探触子６は、図４に示す超音波診断装置本体７に接続されて使用される。超音波診断装置本体７は、超音波信号を超音波探触子６へ送り出す送信部８と、超音波探触子から出力される電圧信号を受け取る受信部９と、超音波信号の送受信に関する種々の制御を行うシステムコントロール部１０と、得られた超音波信号の基づいて画像を形成する画像構成部１１と、画像構成部１１から出力された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部１２とを備えている。
【００７１】
　本実施形態の超音波診断装置１は次のようにして動作する。
【００７２】
　送信部８で発生した駆動パルスを複合圧電体１の両面に設けられた電極に印加することにより、複合圧電体１が厚さ方向に変形して超音波を発生する。発生した超音波は、音響整合層４を通して、被検体である人体など（不図示）へ伝搬する。人体中で散乱・反射した超音波はやがて複合圧電体１へ戻る。複合圧電体１で受けた反射超音波は、電気信号へ変換され、受信部９を通って画像化され、画像表示部１２に表示される。
【００７３】
　駆動パルスを印加した直後に受信した信号は、近距離からの信号であるため、フィルタによって高周波の信号のみを選択した画像化する。こうして、近距離に超音波ビームがフォーカスされた高解像度の画像を構成することができる。
【００７４】
　所定時間の後に受信される信号は、遠距離の信号であり、フィルタにより低周波の信号を受信して画像化することで、遠距離に超音波ビームがフォーカスされた高解像度の画像を構成することができる。このようにして、近距離から遠距離までの各点に超音波ビームをフォーカスした画像を形成することができる。
【００７５】
　本実施形態の複合圧電体１は、一様な厚さを有しているため、その上に音響整合層を形成することがが容易である。また、低周波から高周波までの超音波の送受信が可能であり、広帯域化されているため、短パルスの超音波の送受信が可能で、かつ、深さ方向の分解能が向上する。
【００７６】
　本実施形態の複合圧電体１によれば、その中央部における狭い開口の領域で高周波の送受信を行い、周辺部の広い開口の領域で低周波の超音波の送受信を行うため、開口の大きさを超音波の共振周波数に応じて制御することができる。そうすることにより、近距離から遠距離までの広い範囲において、細い超音波ビームを形成し、方位方向の分解能を高めることも可能になる。
【００７７】
　（実施形態２）
　図５（ａ）から（ｄ）を参照しながら、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態と実施形態１との異なる点は、圧電体要素２の個々の形状の差異にある。これ以外の点は、実施形態１と同様の構成を有している。
【００７８】
　図５（ａ）から（ｄ）は、図２に相当する断面図であり、５種類の複合圧電体の断面を示している。各複合圧電体１は、Ｙ方向には一様な構造を有しているため、Ｙ方向に沿って任意の位置で切断した断面は、図５（ａ）から（ｄ）に記載されている断面と同一である。
【００７９】
　図５（ａ）の複合圧電体１では、圧電体要素２の長手方向（Ｚ方向）に垂直な断面の面積が、圧電体要素２の中央よりも圧電体要素の両端面において小さい形状を有している。また、圧電体要素２の中央における長手方向に垂直な断面の面積は、Ｘ方向に沿って変化している。Ｘ方向に沿って配列した複数の圧電体要素２のうち、複合圧電体１の中央部に位置する圧電体要素２の共振周波数は、複合圧電体１の周辺部に位置する圧電体要素２の共振周波数に比較して高くなるように設計されている。
【００８０】
　図５（ｂ）の複合圧電体１では、各圧電体要素２が一対の柱状部分を有しており、一対の柱状部分の間にそれらを連結する架橋部分（橋渡し部）が設けられている。圧電体要素２の橋渡し部の厚さは、Ｘ方向に沿って変化している。具体的には、圧電体要素２の橋渡し部は、Ｘ方向に関する中央部において相対的に厚く、Ｘ方向に関する周辺部に近づくほど薄くなっている。このような構造を採用することにより、複合圧電体の面内中央部における共振周波数を相対的に高めることができる。
【００８１】
　図５（ｃ）の複合圧電体１では、各圧電体要素２が中央に開口部を有しており、この開口部の大きさがＸ方向で変化している。この構造は、図５（ｂ）の構造とは逆に、開口部の小さな圧電体要素ほど、両端部が重くなるため、共振周波数が低下する。
【００８２】
　図５（ｄ）の複合圧電体１は、圧電体要素の長手方向に垂直な断面の面積がＸ方向に沿って一定であるが、面内における位置に応じて異なる値を有している。具体的には、複合圧電体の周辺部に近づくほど、圧電体要素２が細くなっている。このような構造を採用しても、複合圧電体の中央部で高周波を、端部では低周波の超音波の送受信を行うことができる。
【００８３】
　（実施形態３）
　本実施形態では、誘電体部分の材料をＸ方向に沿って異なる材料から形成している点に特徴を有している。図６は、図３に対応する断面図である。
【００８４】
　図６に示すように、Ｘ方向の中央部には、弾性率の高い硬い材料を用いて誘電体部分を形成し、周辺部では弾性率の低い柔らかい材料を用いて誘電体部分を形成している。
【００８５】
　本実施形態では、中央部の圧電体要素の周囲が硬くなるために、圧電体要素の実質的な音速が速くなり、共振周波数が高くなる。一方、周辺部の圧電体要素の周囲が柔らかいために、その圧電体要素の共振周波数は圧電体要素がフリー状態にある時に近く、中央に位置する圧電体要素の共振共振周波数に比べ低くなる。
【００８６】
　弾性率が相対的に高い誘電体としては、エポキシ系樹脂にセラミックフィラーを混ぜたものなどを使用できる。周辺部に用いる誘電体材料としては、エポキシ樹脂単体、シリコン系樹脂、ゴムなど、適宜選択して使用することができる。
【００８７】
　本実施形態の複合圧電体によれば、前述の実施形態と同様に、広帯域化および高分解能化を実現できる。
【００８８】
　（実施形態４）
　本実施形態では、実施形態１〜３の複合圧電体を製造する方法を説明する。
【００８９】
　まず、図７を参照する。図７は、板状圧電体１３の一表面に樹脂層１４が貼り付けられた複合板１５を示している。板状圧電体１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）から形成されている。本実施形態で用いる板状圧電体１３の厚さは０．０５ｍｍ程度である。このような厚さの圧電セラミックスは、板状のＰＺＴセラミックスは、価格の低いセラミックス・グリーンシート（厚さ：０．０７ｍｍ程度）を焼結させることによって容易かつ安価に作製できる。セラミックス・グリーンシートは、セラミックス粉と樹脂から構成された焼結前のシートであり、ドクター・ブレード法などの方法で作製され、薄層または層構造の圧電体（積層基板など）を形成する場合に好適に用いられる。板状圧電体１３は、ブロック状のセラミックスを切断して作製することも可能であるが、この方法は、切断・研磨工程などのコストの高い工程を必要である。これに対して、セラミックス・グリーンシートから板状圧電体を作製する方法は、切断・研磨などの工程が不要であるため、低コスト化の観点で有利である。
【００９０】
　セラミックス・グリーンシートを焼結させることよって板状圧電体１３を作製する場合、設備コスト低減の観点から、多数のセラミックス・グリーンシートを重ねて同時に焼結させることが一般的に行われる。この場合、重ねた上下のセラミックス・グリーンシートが焼結に際して接合しないように、剥離粉と言われるＭｇＯなどの粉を各セラミックス・グリーンシート間にまぶしながら重ねていく。焼結後の板状圧電体１３は、剥離粉を除去するため、１枚ごとに洗浄される。板状圧電体１３のサイズが１５ｍｍ角程度である場合、ハンドリングなどの取り扱いを容易にするため、その厚さを３０μｍ程度以上に設定し、充分な強度を確保する必要がある。厚さが３０μｍ程度に達しないような薄い板状圧電体１３の場合、その取り扱いが困難であるため、ハンドリング中に割れや欠けが発生しやすく、製造歩留まりが低下してコストが増加するおそれがある。
【００９１】
　樹脂層１４としては、エポキシ系樹脂が半硬化状態でシート状に形成されたものが市販されており、このようなものを有用に用いることができる。このような樹脂シートからなる樹脂層１４を板状圧電体１３上に配置し、加圧しながら温度を上昇させて硬化させることにより、複合板１５を作製することができる。具体的には、片面に剥離フィルムのついたエポキシ系半硬化樹脂（樹脂層１４）を板状圧電体１３と重ね、これをピストン状の治具により、１２０枚積層し、その後、板状圧電体１３と樹脂層１４の積層物を治具に入れたまま加圧する。例えば、１２０℃、０．１Ｔｏｒｒ以下の大気雰囲気中において、約１ＭＰａの圧力を印加しながら、５分間加圧すれば良い。この後、雰囲気を大気に戻して圧力を解除した後、１５０℃で１時間保持する。こうして樹脂層１４を硬化させた後、積層物を治具から取り出し、剥離フィルムを剥がすことによって１２０個の複合板１５を得ることができる。
【００９２】
　樹脂層１４として樹脂シートを用いる代わりに、スピンコート法などにより、液状樹脂を板状圧電体１３の上に塗布し、硬化させても樹脂層１４を形成することができる。
【００９３】
　なお、圧電体１３の片面に樹脂層１４が貼り付けられると、比較的破損しやすい薄い板状圧電体１３が樹脂層１４で保護されるため、圧電体１３の取り扱いが容易になる。
【００９４】
　本実施形態で用いる圧電体１３および樹脂層１４は、いずれも、Ｘ方向サイズが１５ｍｍ、Ｙ方向サイズが１５ｍｍである。また、圧電体１３および樹脂層１４のＺ方向は、それぞれ、０．０５ｍｍおよび０．０２５ｍｍである。従って、結果として得られる複合板の厚さは、０．０７５ｍｍとなる。
【００９５】
　図７の複合板１５の板状圧電体１３の露出表面上に、図８に示すように、加工用のマスク１６を形成する。本実施形態で用いるマスク１６は、実施形態１の複合圧電体を作製するためのパターンを有している。すなわち、マスク１６は、図３に示す圧電体要素２の断面がＺ方向に沿って繰り返し連続的に配列されたパターンを有している。図５（ａ）から（ｄ）の構成を持つ複合圧電体を作製する場合は、図５（ａ）から（ｄ）のそれぞれの断面を繰り返し連続的に配列したパターンを有するマスクを用いればよい。なお、図８のマスク１６が形成される板状圧電体１３の露出面は、Ｙ方向に垂直なＸＺ面に平行であり、最終的に作製される複合圧電体の振動方向はＺ方向である。
【００９６】
　マスク１６は、Ｘ方向の中央部おいて、Ｘ方向サイズ（幅）が０．０５ｍｍのライン形状のパターン要素を含んでいる。Ｘ方向の両端部では、中央部と同じ幅のライン要素に対して０．１０ｍｍ×０．２ｍｍの矩形ランド部がＺ方向に沿って０．１５ｍｍの間隔を置いて付加されている。
【００９７】
　Ｘ方向の中央部と、Ｘ方向の両端部との間の領域では、０．０５〜０．１０ｍｍの矩形ランド部が、Ｘ方向の位置に応じたサイズを持つように配置されている。
【００９８】
　マスク１６は、感光性樹脂シートを板状圧電体１３に貼り付けた後に、フォトマスクを用いて樹脂シートを露光し、現像することによって形成される。フォトマスクには、図８に示すパターンを規定する遮光パターンが形成されている。感光性樹脂シートの露光・現像は、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて行うことができる。フォトマスクパターンを変更することにより、マスク１６のパターンおよび形状は任意に設定することができる。
【００９９】
　次に、複合板１５の加工用マスク１６を形成した面に対して、サンドブラスト加工を行う。サンドブラスト加工とは、細かい粒子（アルミナやダイヤモンドなどの研磨粒子）を圧縮空気と共に噴射して、被加工体を衝撃により破壊しながら加工する処理である。
【０１００】
　サンドブラスト加工によれば、樹脂などの柔らかい物質は破壊されずに、セラミックなどの硬い材料を選択的に脆性破壊することができる。従って、樹脂製の加工用マスク１６を用いてサンドブラスト加工を行うことにより、板状圧電体１３の表面のうち、加工用マスクで覆われていない領域だけを選択的に削り取ることができる。
【０１０１】
　サンドブラスト加工が進行するに従い、板状圧電体１３の背面側に設置されている樹脂層１４が露出するが、加工用マスク１６と同様に、樹脂層１４は殆ど破壊されない。このようにして、本実施形態では、図９（ａ）に示すように、１枚の板状圧電体１３から複数本の圧電体要素２を形成することができる。図９には、８本の圧電体要素２が示されているが、現実には、１枚の板状圧電体１３から数百本の圧電体要素２が形成される。
【０１０２】
　上記のサンドブラスト加工によれば、板状圧電体１３の広い面を一括的に高速かつ精密に加工することができるが、サンドブラスト加工は、加工用マスク１６の開口部の幅に対する深さの比率（アスペクト比）が大きい場合には不適当な加工方法である。しかし、本実施形態では、サンドブラスト加工によって形成される切断溝の深さ方向は、形成すべき圧電体要素２の長手方向に平行ではなく、垂直である。このため、加工によって形成する切断溝の深さをＤ、切断溝の幅をＷとした場合、本実施形態における比率Ｄ／Ｗは、１程度である。この比率Ｄ／Ｗは、切断溝のアスペクト比を規定しており、圧電体の材質にもよるが、１〜２程度の範囲に設定することが好ましい。そして、特に微細な加工が必要な場合は、比率Ｄ／Ｗを１以下に設定することが望ましい。
【０１０３】
　本実施形態では、上述のように、柱状の圧電体要素２の長手方向（Ｚ方向）に対して垂直な方向から圧電体の加工を行うため、「圧電体要素２のアスペクト比」が５を超える大きさを持っていても、切断溝のアスペクト比は小さくすることができる。このため、従来は不可能とされていたようなアスペクト比を持つ柱状圧電体を容易に形成することが可能になる。また、Ｚ方向に対して中央部を太く、または細くするなど、従来技術では不可能であった任意の構造を形成することができる。
【０１０４】
　加工後、マスク１６を剥離することにより、図９（ｂ）に示すように、複数本の圧電体要素２が樹脂層１４によって保持された構成を有する単位複合シート１７を得ることができる。なお板状圧電体１３を所定の形状に加工できる工法であれば、サンドブラスト加工に限定されず、超音波加工、レーザ加工法などを用いることもできる。
【０１０５】
　次に、上記方法によって形成した単位複合シートを３００枚用意して、積層・一体化の工程を行う。なお、サンドブラスト工法によれば、一括で大量の加工が可能であるため、上記サイズの複合板を加工するのに要する時間は２時間以下と非常に短い。このため単位複合シートの製造時間を短くして、コスト低減が可能となる。
【０１０６】
　次に、図１０に示すように単位複合シートを構成する樹脂層１４とは別の樹脂層１４’を間に介在させながら、単位複合シートを積層する。図１０では、簡単化のために、５枚の単位複合シート１７が積層されているが、実際には３００枚の単位複合シート１７が積層される。積層に際しては、各層の圧電体が実質的に相互に平行となるように配置され、最上部には複合板と同じＸ、Ｙ方向サイズを持ち、厚さが０．０２５ｍｍのエポキシ系半硬化樹脂シートが配置される。
【０１０７】
　こうして形成した積層体に圧力をかけながら、熱をかけて樹脂を硬化、一体化させることにより、単位複合シートの積層体である複合圧電体ブロック１８を得ることができる。具体的には、積層体を１２０℃、０．１Ｔｏｒｒ以下で、０．１ＭＰａ程度の圧力を印加しながら１０分間放置した後、大気圧に戻し、圧力を印加することなく、１８０℃で１時間加熱する。こうして樹脂層１４、１４’を硬化し、積層体を一体化させることにより、複合シート積層体である複合圧電体ブロック１８を得ることができる。得られた複合圧電体ブロック１８は、Ｘ方向サイズ：１５ｍｍ、Ｙ方向サイズ：３０ｍｍ、Ｚ方向サイズ：１５ｍｍの直方体形状を有しており、１つの複合圧電体ブロック１８の中には、３０、０００本の圧電体要素２が樹脂によって略平行に保持されている。
【０１０８】
　次に、図１１に示すように、複合圧電体ブロック１８を、Ｚ方向に垂直な面に沿って複数の複合圧電体１９に切断、分離する。この際、切断ピッチを０．３５ｍｍ、切りしろを０．１ｍｍに設定し、切断の開始位置を圧電体の太径化している中央部分となるように設定する。
【０１０９】
　このような切断条件では、Ｘ方向サイズ１５ｍｍ、Ｙ方向サイズ３０ｍｍ、Ｚ方向サイズ１５ｍｍの複合圧電体ブロックから、Ｘ方向サイズ１５ｍｍ、Ｙ方向サイズ３０ｍｍ、Ｚ方向サイズ０．２５ｍｍの複合圧電体１９が４２枚得られる。なお、図１１では、簡単化のため、４枚の複合圧電体１９だけが記載されている。
【０１１０】
　次に、得られた複合圧電体１９の上下面（Ｚ方向に垂直な両端面）に電極を形成して、分極処理を行うことにより、圧電特性を示す複合圧電体を得ることができる。
【０１１１】
　本実施形態の製造方法によれば、複雑な形状を有する圧電体の柱をもつ複合圧電体を用意に形成することができ、共振周波数分布を持つ複合圧電体を容易に形成できる。また、薄い板状の圧電体を樹脂層に貼り付けて加工するため、圧電体の配置や単独での取り扱いをする必要がなく、短時間で歩留まり良く、製造することが可能となる。
【０１１２】
　（実施形態５）
　図１１に示す複合圧電体では、各単位複合シート上に配列された圧電体要素２の間に空隙部分が存在し、その空隙部分は空気によって満たされた状態にある。空気も誘電体であるため、複合圧電体として機能させるためには、この空隙部分を他の誘電体材料で埋める必要性は無い。しかしながら、空隙部分を硬化可能な誘電体材料で埋め込み、硬化させれば、複合誘電体の機械的強度を高めることができ、また、複合圧電体の振動モードを適切に調節することができるので好ましい。
【０１１３】
　本実施形態では、まず、実施形態４の製造方法と同様の方法によって作製された圧電体ブロックを用意する。そして、圧電体ブロック中の圧電体要素２の間に形成されている空隙部分に対し、誘電体材料として樹脂を充填することにより、複合圧電体の機械的強度を高める。具体的には、圧電体ブロックの空隙部分に充填用樹脂を含浸し、硬化させる。その後は、上記の各実施形態と同様にして、複合圧電体１０の切断工程、電極形成工程、分極処理を行う。
【０１１４】
　本実施形態によれば、切断などの工程での破損が生じにくくなり、歩留まりが向上する結果、製造コストを更に低減できる。また、空隙部分が樹脂で埋められていると、電極が形成される２つの面が空隙部分を介して連通していないため、無電解めっきを用いて電極を形成しても、２つの電極が短絡することを容易に防止できる。このため、大量の複合圧電体に対して一括的に電極を形成することができ、低コスト化を更に進めることができるようになる。
【０１１５】
　（実施形態６）
　本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、板状圧電体１３を粘着シート２０でガラス製の基板２１に仮固定する工程を行うことにより、単位複合シートを形成する。粘着シート２０としては熱剥離シートを用いることができる。ただし、この粘着シート２０は、熱剥離シートに限定されず、板状圧電体１３を保持し、圧電体の加工に際しては板状圧電体が粘着シートから剥離することなく、加工後に圧電体を破壊することなく何らかの作用によって剥離させることが可能なものであれば良い。
【０１１６】
　次に、図１２（ｂ）に示すように、板状圧電体１３をサンドブラストにより加工して所望の形状の圧電体要素２を形成する。サンドブラスト加工の前には、実施形態４で用いてマスク（不図示）を圧電体１３上に形成している。こうして、図１２（ｂ）に示すように圧電体要素２の列が粘着シート２０によって基板２１に仮固定された構造を得ることができる。
【０１１７】
　次に、図１２（ｃ）に示すように、基板２１に仮固定された圧電体要素２をシート状の樹脂層１４と対向させ、この樹脂層１４に熱と圧力を同時にかける。こうして、圧電体要素２の粘着シート２０からの剥離と樹脂層１４への接着を同時に行う。以上の工程により、単位複合シートを得ることができる。
【０１１８】
　これ以降の工程は、前述した方法と同様の方法で行い、最終的には、図１に示す複合圧電体が作製される。
【０１１９】
　本実施形態の単位複合シートは、樹脂層が完全硬化の熱履歴を経ていないため、未だ接着力を持続しており、積層体を構成する際において、新たな接着シートを介在させる必要がない。また、比較的高い圧力をかけることにより、積層工程中に単位複合シートの一部を流動・硬化させ、圧電体の空間（空隙部）への樹脂の充填することができる。
【０１２０】
　（実施形態７）
　以上の実施形態に係る複合圧電体１は、いずれも、一様な厚さを有しており、Ｘ方向にのみ段階的に共振周波数が変化する構造を有している。しかし、本発明の複合圧電体は、上記の構成に限定されない。例えば、Ｘ方向に垂直な断面もＹ方向に垂直な断面と同様に、図３に示すように位置に応じて圧電体要素の共振周波数が変化する構造を有していも良い。
【０１２１】
　図３や図５に示す構成では、中央部で共振周波数が最も高くなり、周辺部で低くなる共振周波数分布が得られるが、共振周波数分布はこれに限定されない。図１３は、Ｘ方向（またはＹ方向）に沿って、共振周波数が周期的に変化する構成を示している。共振周波数の分布パターンは、複合圧電体の用途に応じて任意に設定されいる。
【０１２２】
　図１４は、複合圧電体がＺ方向に垂直な対称面をもたない構成を示している。図９を参照しながら説明した製造方法によれば、マスク１６の形状を自由に設計できるため、図１４に示す構造の圧電体要素を形成することも容易である。
【０１２３】
　図１４に示すような構造の圧電体要素を配列されることによっても、所望の共振周波数分布を得ることができる。
【０１２４】
　なお、複合圧電体１は、必ずしも一様な厚さを有している必要はない。圧電体要素の形状を変化させることにより、複合圧電体の厚さを面内で一定にしたまま、放射する音波の共振周波数に任意の分布を与えることができるが、他の目的のため、複合圧電体の厚さを位置に応じて変化させてもよい。例えば、超音波を収束あるいは発散させる目的で、図１５（ａ）または図１５（ｂ）に示すような構造を持つ複合圧電体１を作製してもよい。この場合にも、図示していない圧電体要素の形状や誘電体部分の弾性率などを位置に応じて適切に変化させることにより、共振周波数を変化させている。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施形態１における複合圧電体を示す斜視図である。
【図２】実施形態１における複合圧電体のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】実施形態１における複合圧電体のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図４】本発明の超音波探触子および超音波診断装置の構成例を示す断面図である。
【図５】（ａ）から（ｄ）は、施形態２に関しており、本発明による複合圧電体の種々の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態３における複合圧電体を示す断面図である。
【図７】本発明の複合圧電体の製造工程を示す図である。
【図８】本発明の複合圧電体の製造工程を示す図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、本発明の複合圧電体の製造工程を示す図である。
【図１０】本発明の複合圧電体の製造工程を示す図である。
【図１１】本発明の複合圧電体の製造工程を示す図である。
【図１２】（ａ）から（ｃ）は本発明の複合圧電体の他の製造工程を示す図である。
【図１３】本発明の複合圧電体の更に他の構成例を示す断面図である。
【図１４】本発明の複合圧電体の更に他の構成例を示す断面図である。
【図１５】本発明の複合圧電体の他の構造を示す図である。
【図１６】従来の超音波探触子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１　複合圧電体
２　圧電体要素（柱状圧電体）
３　樹脂
４　音響整合層
５　背面負荷材
６　超音波探触子
７　超音波診断装置本体
８　送信部
９　受信部
１０　システムコントロール部
１１　画像構成部
１２　画像表示部
１３　板状圧電体
１４　樹脂層
１５　複合板
１６　加工用マスク
１７　単位複合シート
１８　複合圧電体ブロック
１９　複合圧電体
２０　粘着シート
２１　基板
１００　超音波探触子
１０１　圧電体
１０２　整合層
１０３　背面負荷材
【図１】
2004072755.tif 000003
【図２】
2004072755.tif 000004
【図３】
2004072755.tif 000005
【図４】
2004072755.tif 000006
【図５】
2004072755.tif 000007
【図６】
2004072755.tif 000008
【図７】
2004072755.tif 000009
【図８】
2004072755.tif 000010
【図９】
2004072755.tif 000011
【図１０】
2004072755.tif 000012
【図１１】
2004072755.tif 000013
【図１２】
2004072755.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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