(57)【要約】【課題】従来構成に比較して指向性についての異方性を向上させることができる超音波トランスデューサ、およびそれを用いた車両用センサを提供する。【解決手段】周壁２２は、第１方向における内底面２１１の寸法が、第１方向と直交する第２方向における内底面２１１の寸法に比べて大きくなる形に形成されている。底板２１には、内底面２１１の第１方向における圧電素子３の両側に第２方向に沿って形成された一対の第１凹部４１と、内底面２１１の第２方向における圧電素子３の両側に第１方向に沿って形成された一対の第２凹部４２とが設けられている。第１方向における一対の第１凹部４１の各々の寸法は、第２方向における一対の第２凹部４２の各々の寸法に比べて大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板形状の底板と、前記底板の厚み方向の一面から突出する筒形状の周壁とを有するケースと、
前記底板のうち前記周壁に囲まれた内底面に取り付けられる圧電素子とを備え、
前記周壁は、第１方向における前記内底面の寸法が、前記第１方向と直交する第２方向における前記内底面の寸法に比べて大きくなる形に形成されており、
前記底板には、前記内底面の前記第１方向における前記圧電素子の両側に前記第２方向に沿って形成された一対の第１凹部と、前記内底面の前記第２方向における前記圧電素子の両側に前記第１方向に沿って形成された一対の第２凹部とが設けられており、
前記第１方向における前記一対の第１凹部の各々の寸法は、前記第２方向における前記一対の第２凹部の各々の寸法に比べて大きい
ことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項２】
前記第１方向における前記一対の第１凹部間の間隔は、前記第１方向における前記一対の第２凹部の各々の寸法より小さく、
前記第２方向における前記一対の第２凹部間の間隔は、前記第２方向における前記一対の第１凹部の各々の寸法より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項３】
前記一対の第１凹部の各々は、前記第２方向に沿って形成されたリブによって、前記第１方向に並ぶ複数本の溝部に分割されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項４】
前記複数本の溝部は、前記圧電素子から遠い溝部ほど前記第１方向の寸法が大きくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記複数本の溝部は、前記圧電素子から遠い溝部ほど前記厚み方向の寸法が大きくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記複数本の溝部は、前記第２方向の寸法が異なる少なくとも２本の溝部を含む
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記内底面は前記第１方向に長い長円形状である
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記周壁のうち前記圧電素子の前記第１方向の両側に位置する部位の前記第１方向の寸法は、前記周壁のうち前記圧電素子の前記第２方向の両側に位置する部位の前記第２方向の寸法に比べて小さい
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
前記ケースは、前記第１方向を垂直方向に向け、前記第２方向を水平方向に向けて設置される
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波トランスデューサを備え、
前記超音波トランスデューサが車両に取り付けられ、超音波の反射により物体の検知を行う
ことを特徴とする車両用センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に超音波トランスデューサ、およびそれを用いた車両用センサに関し、より詳細には、圧電素子により超音波の送信と受信との少なくとも一方を行う超音波トランスデューサ、およびそれを用いた車両用センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の超音波トランスデューサは、たとえば車両のバックセンサやコーナセンサ等、車両用センサに用いられている。車両用センサに用いられる超音波トランスデューサは、車両のバンパー等に埋め込み設置され、障害物で反射された超音波を受信することで周辺の障害物を検出する（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の超音波トランスデューサ（超音波送受波器）においては、内部が長方形状の有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を接着しユニモルフ振動子を構成している。特許文献１には、超音波トランスデューサにおいて、ケース（有底円筒ケース）の内部を長方形状とすることにより、水平方向の指向性を広く、垂直方向の指向性を狭くすることが記載されている。これは、超音波トランスデューサが車両等に設置された場合に、水平方向については広域な検出範囲を確保し、垂直方向については路面などの誤検出を抑制するためである。また、特許文献１には、ケースの狭い側の周壁（側壁）に設けた開口部の位置によって、水平方向の指向性を車両の内側に偏心させて車両幅から検出範囲がはみ出さないようにすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６０３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来の構成では、ケースの内部の形状（長方形状）によって、水平方向の指向性に対して垂直方向の指向性を狭くしている。そのため、ケースを小型化する場合、アスペクト比が制限されることにより、水平方向の指向性に対して垂直方向の指向性を十分に狭めることができないことがある。また、超音波トランスデューサが車両に設置される場合に、超音波トランスデューサの取付位置（路面からの高さ）や超音波トランスデューサの取付角度などの自由度を高めるため、指向性についての異方性の向上が求められる。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みてなされており、従来構成に比較して指向性についての異方性を向上させることができる超音波トランスデューサ、およびそれを用いた車両用センサ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】
【０００７】
本発明の第１の形態に係る超音波トランスデューサは、平板形状の底板と、前記底板の厚み方向の一面から突出する筒形状の周壁とを有するケースと、前記底板のうち前記周壁に囲まれた内底面に取り付けられる圧電素子とを備え、前記周壁は、第１方向における前記内底面の寸法が、前記第１方向と直交する第２方向における前記内底面の寸法に比べて大きくなる形に形成されており、前記底板には、前記内底面の前記第１方向における前記圧電素子の両側に前記第２方向に沿って形成された一対の第１凹部と、前記内底面の前記第２方向における前記圧電素子の両側に前記第１方向に沿って形成された一対の第２凹部とが設けられており、前記第１方向における前記一対の第１凹部の各々の寸法は、前記第２方向における前記一対の第２凹部の各々の寸法に比べて大きいことを特徴とする。
【０００８】
第２の形態に係る超音波トランスデューサは、第１の形態において、前記第１方向における前記一対の第１凹部間の間隔は、前記第１方向における前記一対の第２凹部の各々の寸法より小さく、前記第２方向における前記一対の第２凹部間の間隔は、前記第２方向における前記一対の第１凹部の各々の寸法より大きいことを特徴とする。
【０００９】
第３の形態に係る超音波トランスデューサは、第１または２の形態において、前記一対の第１凹部の各々は、前記第２方向に沿って形成されたリブによって、前記第１方向に並ぶ複数本の溝部に分割されていることを特徴とする。
【００１０】
第４の形態に係る超音波トランスデューサは、第３の形態において、前記複数本の溝部は、前記圧電素子から遠い溝部ほど前記第１方向の寸法が大きくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
第５の形態に係る超音波トランスデューサは、第３または４の形態において、前記複数本の溝部は、前記圧電素子から遠い溝部ほど前記厚み方向の寸法が大きくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
第６の形態に係る超音波トランスデューサは、第３〜５のいずれかの形態において、前記複数本の溝部は、前記第２方向の寸法が異なる少なくとも２本の溝部を含むことを特徴とする。
【００１３】
第７の形態に係る超音波トランスデューサは、第１〜６のいずれかの形態において、前記内底面は前記第１方向に長い長円形状であることを特徴とする。
【００１４】
第８の形態に係る超音波トランスデューサは、第１〜７のいずれかの形態において、前記周壁のうち前記圧電素子の前記第１方向の両側に位置する部位の前記第１方向の寸法は、前記周壁のうち前記圧電素子の前記第２方向の両側に位置する部位の前記第２方向の寸法に比べて小さいことを特徴とする。
【００１５】
第９の形態に係る超音波トランスデューサは、第１〜８のいずれかの形態において、前記ケースは、前記第１方向を垂直方向に向け、前記第２方向を水平方向に向けて設置されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る車両用センサは、第１〜９のいずれかの形態の超音波トランスデューサを備え、前記超音波トランスデューサが車両に取り付けられ、超音波の反射により物体の検知を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る超音波トランスデューサは、圧電素子が取り付けられる内底面の形状を、第１方向に長い形状とすることで、第２方向の指向性に対して第１方向の指向性を狭めている。さらに、この超音波トランスデューサは、第１凹部の第１方向の寸法を、第２凹部の第２方向の寸法に比べて大きくすることで、第２方向の指向性に対し第１方向の指向性を相対的に狭めている。したがって、この超音波トランスデューサは、従来構成に比較して指向性についての異方性を向上させることができる、という利点がある。
【００１８】
また、本発明に係る車両用センサは、上記の超音波トランスデューサを備えることで、水平方向の指向性に対する垂直方向の指向性を、従来構成に比較してより狭めることができ、地面などが障害物として検知されることを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１Ａは実施形態１に係る超音波トランスデューサをケースの開口側から見た平面図、図１Ｂは図１Ａのα−α断面図、図１Ｃは図１Ａのβ−β断面図である。
【図２】実施形態１に係る車両用センサの使用例を示す説明図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、実施形態１に係る超音波トランスデューサのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】実施形態１の第１変形例に係る超音波トランスデューサをケースの開口側から見た平面図である。
【図５】実施形態１の第２変形例に係る超音波トランスデューサをケースの開口側から見た平面図である。
【図６】図６Ａは実施形態２に係る超音波トランスデューサをケースの開口側から見た平面図、図６Ｂは図６Ａのα−α断面図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、実施形態２に係る超音波トランスデューサのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】実施形態３に係る超音波トランスデューサをケースの開口側から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施形態１）
（１．１）概要
本実施形態の超音波トランスデューサ１は、図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃに示すように、ケース２と、圧電素子３とを備える。ケース２は、平板形状の底板２１と、底板２１の厚み方向の一面から突出する筒形状の周壁２２とを有している。圧電素子３は、底板２１のうち周壁２２に囲まれた内底面２１１に取り付けられる。
【００２１】
本実施形態の超音波トランスデューサ１は、圧電素子３にて電気信号（交流電圧）と機械振動とを相互に変換することにより、超音波の送信（送波）と受信（受波）との両方が可能に構成されている。ここで、底板２１の厚み方向の一面（周壁２２が突出する側の面）が内底面２１１となり、底板２１の厚み方向の他面は送受波面２１２を構成する。
【００２２】
超音波トランスデューサ１が超音波の送信に用いられる場合には、圧電素子３は、所定周波数の電気信号を出力する駆動回路に電気的に接続され、駆動回路からの電気信号を機械振動に変換する。つまり、超音波トランスデューサ１では、駆動回路から圧電素子３に電気信号が印加されることにより、圧電素子３が周期的に伸縮（振動）する。この伸縮によってケース（底板２１）２が振動し空気を振動させることにより、超音波トランスデューサ１は、底板２１の送受波面２１２から超音波を送信する。
【００２３】
さらに詳しく説明すると、圧電素子３と底板２１とはユニモルフ構造の振動体を構成しており、底板２１の内底面２１１に貼り付けられた圧電素子３が内底面２１１内で（第１方向および第２方向に）伸縮することにより、底板２１に反りが生じる。つまり、圧電素子３に電気信号が印加されて圧電素子３が伸縮すると、底板２１に曲げ変形が生じて、底板２１の中央部分が底板２１の厚み方向に振動する。そのため、圧電素子３に所定周波数（たとえば数十〔ｋＨｚ〕）の駆動信号を印加して圧電素子３を伸縮させた場合、所定周波数（振動数）で底板２１が振動し、送受波面２１２から所定周波数の超音波が送信されることになる。
【００２４】
一方、超音波トランスデューサ１が超音波の受信に用いられる場合には、圧電素子３は、圧電素子３の出力に対してノイズの除去や増幅等の信号処理を施す信号処理回路に電気的に接続され、機械振動を電気信号に変換して信号処理回路に出力する。つまり、超音波トランスデューサ１では、底板２１の送受波面２１２に入射した超音波でケース（底板２１）２が振動し、この振動が圧電素子３で電気信号に変換されて、超音波の強度や周波数に対応した電気信号が信号処理回路に出力される。
【００２５】
さらに詳しく説明すると、超音波トランスデューサ１では、底板２１の中央部分が底板２１の厚み方向に振動すると、底板２１の内底面２１１に貼り付けられた圧電素子３が内底面２１１内で（第１方向および第２方向に）伸縮する。そのため、底板２１の送受波面２１２で所定周波数の超音波を受波した場合、所定周波数（振動数）で底板２１が振動し、圧電素子３から所定周波数の電気信号が出力されることになる。
【００２６】
ところで、本実施形態の超音波トランスデューサ１は、ケース２を以下に説明するような構成とすることで、従来構成に比較して指向性についての異方性を向上させている。
【００２７】
すなわち、図１Ａに示すように、周壁２２は、第１方向（Ｙ軸方向）における内底面２１１の寸法が、第１方向と直交する第２方向（Ｘ軸方向）における内底面２１１の寸法に比べて大きくなる形に形成されている。底板２１には、内底面２１１の第１方向における圧電素子３の両側に第２方向に沿って形成された一対の第１凹部４１と、内底面２１１の第２方向における圧電素子３の両側に第１方向に沿って形成された一対の第２凹部４２とが設けられている。第１方向における一対の第１凹部４１の各々の寸法は、第２方向における一対の第２凹部４２の各々の寸法に比べて大きい。
【００２８】
なお、第１凹部４１および第２凹部４２の「凹部」は、底板２１の厚み方向の寸法が小さく（つまり底板２１が薄く）なるように、底板２１の内底面２１１に形成された凹み（窪み）を意味している。そのため、第１凹部４１および第２凹部４２には、図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃの例のように１ないし複数本の細長形状の「溝部」も含む。そして、一対の第１凹部４１の各々が複数本の細長形状の溝部４１１，４１２，４１３に分割されている場合には、これら複数本の溝部４１１，４１２，４１３の幅（第１方向の寸法）の合計が、第１方向における一対の第１凹部４１の各々の寸法となる。また、ここでいう「直交」とは、厳密に９０度で交差している状態だけでなく、略直交しているとみなせる状態も含み、内底面２１１の長手方向である第１方向は、内底面２１１の短手方向となる第２方向と９０度で交差する方向に対して若干傾いていてもよい。
【００２９】
要するに、本実施形態の超音波トランスデューサ１は、圧電素子３が取り付けられる内底面２１１の形状を、第１方向に長い形状（たとえば長円形状や長方形状など）とすることで、第２方向の指向性に対して第１方向の指向性を狭めている。さらに、この超音波トランスデューサ１は、底板２１に形成した一対の第１凹部４１、および一対の第２凹部４２の形状にて、第２方向の指向性に対する第１方向の指向性をより狭めている。つまり、第１凹部４１の幅（第１方向の寸法）を、第２凹部４２の幅（第２方向の寸法）に比べて大きくすることで、第２方向の指向性に対し第１方向の指向性を相対的に狭めている。
【００３０】
言い換えれば、この超音波トランスデューサ１は、底板２１に第１凹部４１および第２凹部４２がない従来構成に比べて、指向性についての異方性を高めることが可能であり、第１方向の指向性と第２方向の指向性との差を増大させることができる。したがって、本実施形態の超音波トランスデューサ１は、従来構成に比較して指向性についての異方性を向上させることができる。指向性についての異方性が向上する理由、つまり第２方向の指向性に対する第１方向の指向性が狭まる理由については、下記「（１．４）指向性」の欄で説明する。
【００３１】
なお、ここでいう「指向性」は、超音波トランスデューサ１にて送受波される超音波の指向性（指向特性）を意味する。したがって、ここでいう「指向性」は、超音波トランスデューサ１が超音波の受信に用いられる場合には超音波の受信感度の指向性であり、超音波トランスデューサ１が超音波の送信に用いられる場合には超音波の放射強度の指向性である。
【００３２】
（１．２）車両用センサ
本実施形態では、上述したような超音波トランスデューサ１が、図２に示すように、自動車等の車両５に搭載されて車両５の周囲の物体（障害物）６を検知するバックセンサやコーナセンサ等の車両用センサ１０に用いられる場合を例示する。すなわち、車両用センサ１０は、超音波トランスデューサ１を備え、超音波トランスデューサ１が車両５に取り付けられ、超音波の反射により物体６の検知を行う。ここでは、超音波トランスデューサ１は、ケース２の送受波面２１２を車両５の周囲に向けて、車両５のバンパー等に取り付けられる。図２では、車両用センサ１０がバックセンサに用いられる例を示しており、車両用センサ１０にて、車両５の周囲（後方）に設定される検知空間７内の物体６を検知することができる。
【００３３】
この車両用センサ１０は、１個の超音波トランスデューサ１を超音波の送信と受信とに兼用しており、超音波トランスデューサ１から車両５の周囲に向けて超音波を送信し、物体６で反射された超音波を超音波トランスデューサ１で受信する。車両用センサ１０は、超音波トランスデューサ１の他に、駆動回路や信号処理回路を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。車両用センサ１０では、超音波トランスデューサ１からの超音波が届く空間（検知空間７）内の物体６の有無や、超音波トランスデューサ１から物体６までの距離が検知可能である。
【００３４】
本実施形態の超音波トランスデューサ１が車両用センサ１０に用いられる場合、下記のような利点がある。
【００３５】
すなわち、本実施形態の超音波トランスデューサ１は、「（１．１）概要」の欄で説明したように、第２方向の指向性に対する第１方向の指向性を、従来構成に比較してより狭めることが可能である。そのため、車両用センサ１０において、第１方向を垂直方向、第２方向を水平方向に向けるようにして、超音波トランスデューサ１が車両５に取り付けられることで、水平方向の指向性に対する垂直方向の指向性を、従来構成に比較してより狭めることができる。この場合に、車両用センサ１０の検知空間７の形状は、上記の指向性に依存し、車両用センサ１０の検知空間７は、送受波面２１２の真正面を略中心とした比較的狭い範囲（角度θｖの範囲）に絞られることになる。なお、検知空間７の大きさは、送信される超音波（以下、「送信波」と呼ぶ。）の強度に依存し、つまり超音波の送信のために圧電素子３に入力される電力や圧電素子３の材料や寸法形状などに依存する。
【００３６】
そのため、超音波トランスデューサ１の取付位置（地面からの高さ）が比較的低くても、地面（路面）が検知空間７から外れることになるため、車両用センサ１０において、地面が障害物として検知されることを回避できる。したがって、超音波トランスデューサ１の取付位置（地面からの高さ）や超音波トランスデューサ１の取付角度などの自由度を高めることができる。また、超音波トランスデューサ１は、底板２１に形成した一対の第１凹部４１、および一対の第２凹部４２の形状にて、第１方向の指向性を狭めている。したがって、ケース２が小型化され、ケース２の開口形状のアスペクト比が制限される場合でも、水平方向の指向性に対して垂直方向の指向性を十分に狭めることが可能となる。
【００３７】
ただし、超音波トランスデューサ１は、車両５に搭載される車両用センサ１０に限らず、その他の用途、たとえば探傷検査装置などに用いられてもよい。また、超音波トランスデューサ１は、超音波の送信のみ、あるいは超音波の受信のみに用いられてもよい。
【００３８】
（１．３）超音波トランスデューサの構成
以下、本実施形態に係る超音波トランスデューサ１の構成について詳しく説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、下記実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００３９】
以下では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸を用い、Ｙ軸方向（図１Ａでの上下方向）が第１方向に相当し、Ｘ軸方向（図１Ａでの左右方向）が第２方向に相当し、Ｚ軸方向が底板２１の厚み方向に相当することとして説明する。本実施形態では、ケース２は、第１方向を垂直方向に向け、第２方向を水平方向に向けて設置されると仮定する。つまり、ケース２は、内底面２１１の長手方向を垂直方向（Ｙ軸方向）に向け、内底面２１１の短手方向を水平方向（Ｘ軸方向）に向けて設置される。なお、図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃ等の図面において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を表す矢印は実体を伴う訳ではなく、説明のために表記しているに過ぎない。また、第１方向を垂直方向、第２方向を水平方向とすることも超音波トランスデューサ１に必須の構成ではなく、超音波トランスデューサ１の取り付けの向きは、たとえば用途に応じて適宜変更可能である。
【００４０】
（１．３．１）全体構成
圧電素子３は、平板形状であって、厚み方向に直交する板面が長方形状に形成されている。圧電素子３の材料としては、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（いわゆるＰＺＴ）や、チタン酸バリウムなどの材料が用いられる。圧電素子３はケース２の底板２１に対してたとえば接着などの手段により固定されている。圧電素子３は電極を有しており、上述した駆動回路および信号処理回路がリード線３１を介して電極に電気的に接続される。なお、リード線３１については、図１Ｃでのみ図示し、他の図では図示を省略している。
【００４１】
ケース２は、円板形状の底板２１と、底板２１の周部から底板２１の厚み方向の一方側に突出する筒形状の周壁２２とを有し、全体として有底筒形状に形成されている。ケース２は、底板２１と周壁２２とで囲まれた空間を収納室２０とし、収納室２０内に圧電素子３を収納する。
【００４２】
ケース２の材料としてはたとえばアルミニウムのような金属が用いられる。ケース２の材料として導電材料が用いられる場合、ケース２は、圧電素子３の一方の電極と上記の駆動回路や信号処理回路との間の電路として利用可能である。
【００４３】
また、収納室２０には、たとえば発泡シリコーンなどの充填剤が充填されている。充填剤は、衝撃吸収性を有するため、たとえば底板２１に過大な衝撃が加わった場合などに、この衝撃を抑制する作用がある。
【００４４】
底板２１は、収納室２０側となる厚み方向の一面のうち、周壁２２に囲まれた部分を内底面２１１とする。つまり、ケース２の開口側からみたときに収納室２０の底面となる部分が、圧電素子３が取り付けられる内底面２１１を構成する。底板２１の厚み方向の他面（内底面２１１の裏面）は、ケース２のうち主に超音波が出射あるいは入射される送受波面２１２を構成する。
【００４５】
底板２１の内底面２１１には、上述したように圧電素子３が固定される。ここで、圧電素子３は厚み方向の一面（板面）を内底面２１１に対向させるように配置される。これにより、圧電素子３の厚み方向と底板２１の厚み方向とは一致している。圧電素子３は、第１方向および第２方向の両方向において、内底面２１１の略中央に位置するように配置される。これにより、第１方向における圧電素子３と周壁２２との間の間隔は、圧電素子３の第１方向の両側において略均等になる。同様に、第２方向における圧電素子３と周壁２２との間の間隔は、圧電素子３の第２方向の両側において略均等になる。
【００４６】
ここにおいて、周壁２２の外周面は、平面視で略円形状となる円筒形状に形成されている。本実施形態では、内底面２１１に沿う面内における圧電素子３の中心が周壁２２の外周面の中心軸上に位置するように、ケース２と圧電素子３との位置関係が設定されている。なお、ここでいう圧電素子３の中心は、第１方向および第２方向の両方向についての圧電素子３の中心点を意味する。
【００４７】
また、周壁２２は、第１方向において対向する一対の第１壁部２２１と、第２方向において対向する一対の第２壁部２２２とを有している。ここでは、一対の第１壁部２２１と一対の第２壁部２２２とが連続するように構成されており、全体として筒形状の周壁２２を構成する。そして、本実施形態では、第１壁部２２１の厚みは第２壁部２２２の厚みに比べて小さく形成されている。言い換えれば、周壁２２のうち圧電素子３の第１方向の両側に位置する部位（第１壁部２２１）の第１方向の寸法（厚み）は、周壁２２のうち圧電素子３の第２方向の両側に位置する部位（第２壁部２２２）の第２方向の寸法（厚み）に比べて小さい。
【００４８】
本実施形態では、上述したように周壁２２の外周面は平面視で略円形状である。そのため、周壁２２で囲まれた収納室２０の形状は、周壁２２のうち一対の第１壁部２２１が対向する方向（第１方向）に広く、一対の第２壁部２２２が対向する方向（第２方向）に狭くなる。言い換えれば、収納室２０の形状は、周壁２２の外周面と同軸の円柱形状の穴が、第１方向に拡張された形状となる。
【００４９】
これにより、収納室２０の底面である内底面２１１においては、第１方向の寸法が第２方向の寸法に比べて大きくなる。つまり、周壁２２は、第１方向における内底面２１１の寸法が、第１方向と直交する第２方向における内底面２１１の寸法に比べて大きくなる形に形成されている。本実施形態では、内底面２１１は第１方向に長い長円形状である。なお、ここでいう長円形状は、外周の一部に円弧状を含み、かつ一方向（ここでは第１方向）に長い形状を意味し、厳密な「長円」に限らず、図１Ａに示すように第１方向に対向する一対の円弧の両端同士を直線によって連結した形状も含む。さらに、ここでいう長円形状は、平面上のある２点からの距離の和が一定となる点の集合からなる曲線、つまり楕円形状を含む意味である。
【００５０】
また、本実施形態では、周壁２２のうち一対の第２壁部２２２に、周壁２２の先端部（収納室２０の開口付近）において周壁２２の第２方向の幅寸法を狭める形の凹み２３が設けられている。凹み２３にはケース２が固定される固定対象の一部が挿入されることにより、固定対象に対するケース２の回転（周壁２２の外周面の中心軸周りの回転）が防止される。なお、凹み２３は、超音波トランスデューサ１に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
【００５１】
（１．３．２）第１凹部および第２凹部
次に、底板２１に形成された第１凹部４１および第２凹部４２について、図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃを参照して詳しく説明する。
【００５２】
上述したように、底板２１には、内底面２１１の第１方向における圧電素子３の両側に第２方向に沿って形成された一対の第１凹部４１と、内底面２１１の第２方向における圧電素子３の両側に第１方向に沿って形成された一対の第２凹部４２とが設けられている。言い換えれば、内底面２１１のうち圧電素子３と一対の第１壁部２２１との間となる位置には、それぞれ第１凹部４１が設けられている。内底面２１１のうち、圧電素子３と一対の第２壁部２２２との間となる位置には、それぞれ第２凹部４２が設けられている。つまり、圧電素子３は、内底面２１１のうち一対の第１凹部４１および一対の第２凹部４２で囲まれた領域に取り付けられている。
【００５３】
また、本実施形態では、第１方向における一対の第１凹部４１間の間隔は、第１方向における一対の第２凹部４２の各々の寸法より小さく、第２方向における一対の第２凹部４２間の間隔は、第２方向における一対の第１凹部４１の各々の寸法より大きい。すなわち、第２凹部４２は第１方向の両端部が、内底面２１１のうち第２方向において第１凹部４１の両側となる位置まで達している。一方、第１凹部４１は第２方向の両端部が、内底面２１１のうち第１方向において第２凹部４２の両側となる位置まで達していない。これにより、内底面２１１上において、圧電素子３は略全周に亘って一対の第１凹部４１および一対の第２凹部４２で囲まれることになる。
【００５４】
具体的には、第１方向における一対の第２凹部４２の各々の寸法は、第１方向における圧電素子３の寸法よりも大きく、第２方向における一対の第１凹部４１の各々の寸法は、第１方向における圧電素子３の寸法と略同一に設定されている。これにより、図１Ａに示すように、第１方向においては第２凹部４２が圧電素子３からはみ出し、第２方向においては第１凹部４１が圧電素子３からはみ出さないような寸法関係となる。
【００５５】
ここで、本実施形態の超音波トランスデューサ１は、図１Ａのα−α断面に関して面対称であり、かつβ−β断面に関して面対称である。そのため、一対の第１凹部４１の形状は第１方向において互いに対称な関係にあり、一対の第２凹部４２の形状は第２方向において互いに対称な関係にある。そこで、以下では、一対の第１凹部４１の一方について説明し、他方についての説明を適宜省略する。同様に、一対の第２凹部４２の一方について説明し、他方についての説明を適宜省略する。
【００５６】
第２凹部４２は、第１方向に沿った直線状（帯状）に形成されている。すなわち、第２凹部４２の各々は第１方向に延長された溝形状である。第２凹部４２における長さ（Ｙ軸方向の寸法）、幅（Ｘ軸方向の寸法）、および深さ（Ｚ軸方向の寸法）の具体的な値については、下記「（１．５）シミュレーション結果」の欄で例示する。ここで、第２凹部４２は、内底面２１１における第２方向の端部に配置されており、第２壁部２２２との間に間隔を空けずに形成されている。
【００５７】
また、本実施形態では、第１凹部４１は、第２方向に沿って形成されたリブ２４によって、第１方向に並ぶ複数本の溝部４１１，４１２，４１３に分割されている。すなわち、第１凹部４１は、複数本（ここでは３本）の溝部４１１，４１２，４１３で構成されている。３本の溝部４１１，４１２，４１３のうち隣接する溝部間（溝部４１１，４１２間、および溝部４１２，４１３間）は、それぞれリブ２４によって仕切られている。図１Ａの例では、３本の溝部４１１，４１２，４１３はいずれも第２方向に沿い、かつ平行な直線状（帯状）に形成されている。これら３本の溝部４１１，４１２，４１３は、圧電素子３に近い側から溝部４１１，４１２，４１３の順に並んでおり、その間隔は等間隔に設定されている。リブ２４の高さは、リブ２４の先端面が内底面２１１における第１凹部４１以外の部位と面一になるように設定されている。
【００５８】
さらに、本実施形態では、複数本の溝部４１１，４１２，４１３は、第２方向の寸法が異なる少なくとも２本の溝部を含んでいる。つまり、３本の溝部４１１，４１２，４１３は、長さ（Ｘ軸方向の寸法）が異なる組み合わせの溝部を少なくとも１組含んでいる。ここでは、周壁２２が湾曲しているため、圧電素子３から最も遠い溝部４１３が、他の溝部４１１，４１２に比べて第２方向の寸法が小さく（短く）なるように構成されている。溝部４１１，４１２，４１３に関し、幅（Ｙ軸方向の寸法）、および深さ（Ｚ軸方向の寸法）の具体的な値については、下記「（１．５）シミュレーション結果」の欄で例示する。ここで、第１凹部４１は、内底面２１１における第１方向の端部に配置されており、圧電素子３から最も遠い溝部４１３が第１壁部２２１との間に間隔を空けずに形成されている。
【００５９】
ここにおいて、第１方向における第１凹部４１の寸法は、第２方向における第２凹部４２の寸法に比べて大きい。本実施形態では第１凹部４１が３本の溝部４１１，４１２，４１３に分割されている。そのため、３本の溝部４１１，４１２，４１３の幅（第１方向の寸法）の合計（つまり第１方向における第１凹部４１の寸法）が、第２凹部４２の幅（第２方向の寸法）に比べて大きい。なお、溝部４１３のように第２方向の全長にかけて幅が均一でない場合には、最大幅（つまり第２方向の中央部の幅）をもって溝部４１３の幅とする。
【００６０】
（１．４）指向性
次に、上述したように構成される超音波トランスデューサ１の超音波の指向性（指向特性）について説明する。超音波トランスデューサ１が超音波の受信に用いられる場合における感度の指向性は、超音波トランスデューサ１が超音波の送信に用いられる場合に超音波トランスデューサ１から送波される超音波の指向性と同様である。そのため、以下では、超音波トランスデューサ１における超音波の指向性について、超音波トランスデューサ１から送波される超音波の指向性を例に説明するが、超音波の受信感度の指向性についても同様である。
【００６１】
超音波トランスデューサ１は、圧電素子３に電気信号が印加されると、圧電素子３の振動により底板２１が振動することで、送受波面２１２から超音波を出射（送信）する。ここで、周壁２２は、第１方向における内底面２１１の寸法が、第２方向における内底面２１１の寸法に比べて大きくなる形に形成されている。そのため、送受波面２１２における振動領域（実効的な振動面）は、第２方向よりも第１方向に広くなる。
【００６２】
さらに、周壁２２は、底板２１の剛性を高めることにより底板２１の振動を抑制する作用があるため、第１壁部２２１が第２壁部２２２よりも薄い、つまり低剛性であることも、送受波面２１２における振動領域に影響する。すなわち、底板２１は、第１方向においては第２方向に比べてより周壁２２に近い部位まで、周壁２２による振動抑制の作用を受けにくくなる。そのため、送受波面２１２における振動領域（実効的な振動面）は、第１方向により広くなる。
【００６３】
このように、送受波面２１２における振動領域（実効的な振動面）が第１方向により広がることで、送受波面２１２の振動領域から放射される超音波は、第２方向の指向性に対して第１方向の指向性がより狭まることになる。
【００６４】
また、本実施形態の超音波トランスデューサ１は、底板２１に形成した一対の第１凹部４１、および一対の第２凹部４２の形状にて、第２方向の指向性に対する第１方向の指向性をより狭めている。つまり、第１凹部４１の幅（第１方向の寸法）を、第２凹部４２の幅（第２方向の寸法）に比べて大きくすることで、第２方向の指向性に対し第１方向の指向性を相対的に狭めている。
【００６５】
すなわち、第１凹部４１や第２凹部４２を設けたことにより、底板２１の剛性が低下するため、周壁２２による振動抑制の作用を受けにくくなる。ここで、第１凹部４１の幅は第２凹部４２の幅より大きいため、底板２１は、第１方向においては第２方向に比べてより周壁２２に近い部位まで、周壁２２による振動抑制の作用を受けにくい。そのため、送受波面２１２における振動領域（実効的な振動面）は、第１方向により広くなる。
【００６６】
したがって、本実施形態の超音波トランスデューサ１は、底板２１に第１凹部４１および第２凹部４２がない従来構成に比べて、指向性についての異方性を高めることが可能であり、第１方向の指向性と第２方向の指向性との差を増大させることができる。
【００６７】
なお、内底面２１１の第２方向における圧電素子３の両側に一対の第２凹部４２がない場合、底板２１全体が圧電素子３の両側に位置する周壁（第２壁部２２２）２２によって振動抑制されるため、送受波面２１２における振動領域（実効的な振動面）が狭くなる。その結果、超音波トランスデューサ１において、十分な超音波の放射強度（あるいは受信感度）が得られなくない可能性がある。
【００６８】
（１．５）シミュレーション結果
本実施形態の超音波トランスデューサ１によって送信される超音波の放射強度のシミュレーション結果を図３Ａおよび図３Ｂに示す。図３Ａは、超音波トランスデューサ１からみて真正面となるＺ軸方向を基準（０〔度〕）として、基準軸に対する第２方向（水平方向）の角度θｈ〔度〕と、超音波の放射強度との関係を表している。図３Ｂは、超音波トランスデューサ１からみて真正面となるＺ軸方向を基準（０〔度〕）として、基準軸に対する第１方向（垂直方向）の角度θｖ〔度〕と、超音波の放射強度との関係を表している。図３Ａおよび図３Ｂでは、横軸が角度θｈ，θｖ、縦軸が超音波の放射強度分布を表しており、超音波の放射強度分布（縦軸）は、角度θｈ，θｖがいずれも０〔度〕のときの放射強度に対する相対的な減衰量〔ｄＢ〕で表している。
【００６９】
ここで、図３Ａおよび図３Ｂにおいては、本実施形態に係る超音波トランスデューサ１のシミュレーション結果を実線で示し、底板２１に第１凹部４１および第２凹部４２がない比較例のシミュレーション結果を二点鎖線で示している。このシミュレーションにおいては、一例として周壁２２の外径を１４〔ｍｍ〕、開口長さ（つまり収納部２０のＸ軸方向の寸法）を７．４〔ｍｍ〕、第１壁部２２１の厚みを０．５〔ｍｍ〕、底板２１の厚みを０．８〔ｍｍ〕に設定している。さらに、第１凹部４１を構成する３本の溝部４１１，４１２，４１３の幅（Ｙ軸方向の寸法）は０．５〔ｍｍ〕、深さ（Ｚ軸方向の寸法）は０．５である。第１凹部４１を構成する３本の溝部４１１，４１２，４１３の幅（Ｙ軸方向の寸法）は０．５〔ｍｍ〕、深さ（Ｚ軸方向の寸法）は０．５である。第２凹部４２の長さ（Ｙ軸方向の寸法）は５〔ｍｍ〕、幅（Ｘ軸方向の寸法）は０．５〔ｍｍ〕、深さ（Ｚ軸方向の寸法）は０．５である。なお、ここでの凹部の「深さ」は、底板２１の厚みと深さとの比（深さ／厚み）である。比較例は、底板２１に第１凹部４１および第２凹部４２がない点を除き、本実施形態の超音波トランスデューサ１と同条件である。
【００７０】
図３Ａによれば、第２方向（水平方向）については、比較例の半値幅（−６〔ｄＢ〕）がθｈ＝１３３〔度〕であるのに対し、本実施形態の半値幅（−６〔ｄＢ〕）がθｈ＝１２５〔度〕である。したがって、第２方向については、本実施形態の指向性は比較例の約９４％である（半値幅ベース）。
【００７１】
一方、図３Ｂによれば、第１方向（垂直方向）については、比較例の半値幅（−６〔ｄＢ〕）がθｖ＝６１〔度〕であるのに対し、本実施形態の半値幅（−６〔ｄＢ〕）がθｖ＝４６〔度〕である。したがって、第１方向については、本実施形態の指向性は比較例の約７５％である（半値幅ベース）。
【００７２】
上記シミュレーション結果は一例であるが、このシミュレーション結果からも、本実施形態の超音波トランスデューサ１においては、第２方向（水平方向）の指向性に対する第１方向（垂直方向）の指向性が、従来構成に比較してより狭まることは明らかである。
【００７３】
（１．６）効果
以上説明した本実施形態の超音波トランスデューサ１によれば、底板２１に形成した一対の第１凹部４１、および一対の第２凹部４２の形状にて、第２方向の指向性に対する第１方向の指向性をより狭めることが可能である。つまり、この超音波トランスデューサ１は、第１凹部４１の幅（第１方向の寸法）を、第２凹部４２の幅（第２方向の寸法）に比べて大きくすることで、第２方向の指向性に対し第１方向の指向性を相対的に狭めている。言い換えれば、この超音波トランスデューサ１は、底板２１に第１凹部４１および第２凹部４２がない従来構成に比べて、指向性についての異方性を高めることが可能であり、第１方向の指向性と第２方向の指向性との差を増大させることができる。したがって、本実施形態の超音波トランスデューサ１は、従来構成に比較して指向性についての異方性を向上させることができる。
【００７４】
また、第１方向における一対の第１凹部４１間の間隔は、第１方向における一対の第２凹部４２の各々の寸法より小さく、第２方向における一対の第２凹部４２間の間隔は、第２方向における一対の第１凹部４１の各々の寸法より大きいことが好ましい。この構成によれば、内底面２１１上において、圧電素子３は略全周に亘って一対の第１凹部４１および一対の第２凹部４２で囲まれることになるため、一対の第１凹部４１、および一対の第２凹部４２の指向性への影響が大きくなる。
【００７５】
また、本実施形態のように、一対の第１凹部４１の各々は、第２方向に沿って形成されたリブ２４によって、第１方向に並ぶ複数本の溝部４１１，４１２，４１３に分割されていることが好ましい。この構成によれば、第１凹部４１を構成する溝部の本数によっても、第１方向の指向性を調節することができるので、指向性の自由度がさらに高くなる。
【００７６】
また、本実施形態のように、複数本の溝部４１１，４１２，４１３は、第２方向の寸法が異なる少なくとも２本の溝部を含んでいることが好ましい。この構成によれば、第１凹部４１を構成する複数本の溝部間で長さを変えることによっても、第１方向の指向性を調節することができるので、指向性の自由度がさらに高くなる。
【００７７】
また、本実施形態のように、内底面２１１は第１方向に長い長円形状であることが好ましい。この構成によれば、内底面２１１が長方形状の場合に比べて、底板２１の振幅が大きくなり、電気信号と底板２１の機械振動との間の変換効率が向上して、結果的に、電気信号と超音波との間の変換効率が向上する。
【００７８】
また、本実施形態のように、周壁２２のうち圧電素子３の第１方向の両側に位置する部位（第１壁部２２１）の第１方向の寸法は、周壁２２のうち圧電素子３の第２方向の両側に位置する部位（第２壁部２２２）の第２方向の寸法に比べて小さいことが好ましい。この構成によれば、圧電素子３の第１方向の両側では、圧電素子３の第２方向の両側に比べて周壁２２が低剛性となるので、底板２１の振動領域（実効的な振動面）が第１方向にさらに広くなる。そのため、第２方向（水平方向）の指向性に対する第１方向（垂直方向）の指向性を、より一層狭めることが可能である。
【００７９】
また、本実施形態のように、ケース２は、第１方向を垂直方向に向け、第２方向を水平方向に向けて設置されることが好ましい。この構成によれば、水平方向の指向性に対する垂直方向の指向性を、従来構成に比較してより狭めることができる。
【００８０】
また、本実施形態のように、超音波トランスデューサ１は車両用センサ１０に用いられることが好ましい。この場合、超音波トランスデューサ１は車両５に取り付けられ、車両用センサ１０は超音波の反射により物体６の検知を行う。この構成によれば、水平方向の指向性に対する垂直方向の指向性を、従来構成に比較してより狭めることで、地面などが障害物として検知されることを回避できる。したがって、超音波トランスデューサ１の取付位置（地面からの高さ）や超音波トランスデューサ１の取付角度などの自由度が高くなる。
【００８１】
（１．７）変形例
（１．７．１）第１変形例
実施形態１の第１変形例に係る超音波トランスデューサ１は、図４に示すように、第１凹部４１を構成する溝部の本数が実施形態１の超音波トランスデューサ１と相違する。
【００８２】
本変形例においては、第１凹部４１は、第１方向に並ぶ５本の溝部４１１〜４１５に分割されている。これら５本の溝部４１１〜４１５は、圧電素子３に近い側から溝部４１１，４１２，４１３，４１４，４１５の順に並んでおり、その間隔は等間隔に設定されている。さらに、圧電素子３から遠い側の３本の溝部４１３，４１４，４１５は、圧電素子３から遠い溝部ほど第２方向の寸法が徐々に小さく（短く）なるように構成されている。
【００８３】
また、本変形例では内底面２１１の形状についても、実施形態１とは相違し、図４に示すように内底面２１１の第１方向の両端縁の曲率が周壁２２の外周面の曲率に比べて大きく設定されている。さらに、本変形例では、第２凹部４２は、第２壁部２２２との間に間隔を空けて形成されており、かつ第１凹部４１のうち圧電素子３から最も遠い溝部４１５は、第１壁部２２１との間に間隔を空けて形成されている。
【００８４】
このように、第１凹部４１を構成する溝部の本数は３本に限らず、２本以上であればよく、適宜設定可能である。また、内底面２１１の形状等についても、適宜変更可能である。
【００８５】
（１．７．２）第２変形例
実施形態１の第２変形例に係る超音波トランスデューサ１は、図５に示すように、第１凹部４１を構成する３本の溝部４１１，４１２，４１３の形状が実施形態１の超音波トランスデューサ１と相違する。
【００８６】
本変形例においては、３本の溝部４１１，４１２，４１３は、圧電素子３から遠い溝部ほど第２方向の寸法が徐々に大きく（長く）なるように構成されている。ここでは、３本の溝部４１１，４１２，４１３のうち圧電素子３から遠い側の２本の溝部４１２，４１３は、第１壁部２２１に沿って湾曲した円弧状に形成されている。
【００８７】
このように、第１凹部４１を構成する複数本の溝部４１１，４１２，４１３の形状は、直線状（帯状）に限らず適宜設定可能である。とくに、本変形例のように、圧電素子３から遠い溝部ほど第２方向の寸法が徐々に大きく（長く）なる構成であれば、複数本の溝部４１１，４１２，４１３の長さ（第２方向の寸法）が均一である場合に比べて、底板２１の振幅が大きくなる。したがって、電気信号と底板２１の機械振動との間の変換効率が向上して、結果的に、電気信号と超音波との間の変換効率が向上する。
【００８８】
（１．７．３）その他の変形例
ところで、実施形態１の超音波トランスデューサ１は、上述した構成に限らず適宜の変更が可能である。実施形態１における第１変形例および第２変形例以外の変形例を以下に列挙する。
【００８９】
たとえば、圧電素子３が取り付けられる内底面２１１の形状は、第１方向に長い形状であればよく、長円形状（楕円形状を含む）に限らず、長方形状や多角形状などであってもよい。圧電素子３は、厚み方向に直交する板面が長方形状に限らず、たとえば板面が正方形状や多角形状、円形状、長円形状などでもあってよい。
【００９０】
また、第１凹部４１および第２凹部４２の底面は、底板２１の送受波面２１２に対して平行な構成に限らない。たとえば、第１凹部４１の底面が送受波面２１２に対して傾斜していてもよい。さらに、第１凹部４１を構成する各溝部４１１，４１２，４１３と第２凹部４２との少なくとも一方は断面Ｖ字状に形成されていてもよい。
【００９１】
また、第１凹部４１と第２凹部４２とが分断されている構成に限らず、第１凹部４１と第２凹部４２とは繋がっていてもよい。この場合、第１凹部４１と第２凹部４２とは、圧電素子３の全周を完全に囲む形になる。
【００９２】
また、第１凹部４１は第２方向の両端部が、内底面２１１のうち第１方向において第２凹部４２の両側となる位置まで達し、第２凹部４２は第１方向の両端部が、内底面２１１のうち第２方向において第１凹部４１の両側となる位置まで達していなくてもよい。つまり、実施形態１では、第１方向において第２凹部４２が圧電素子３からはみ出し、第２方向において第１凹部４１が圧電素子３からはみ出さないような寸法関係であるが、この寸法関係が逆であってもよい。なお、第１凹部４１と第２凹部４２との両方が、圧電素子３からはみ出す（または、はみ出さない）ような寸法関係であってもよい。
【００９３】
さらにまた、第１凹部４１は、第１方向において複数に分割される構成に限らず、第２方向において複数に分割されていてもよい。第１凹部４１だけでなく、第２凹部４２が複数に分割されていてもよい。第２凹部４２においても、第２方向と第１方向との少なくとも一方向において複数に分割されることになる。
【００９４】
なお、第１凹部４１と第２凹部４２との少なくとも一方は、底板２１の送受波面２１２に形成された凹み（窪み）であってもよい。つまり、第１凹部４１と第２凹部４２との少なくとも一方は、底板２１の内底面２１１側に限らず、底板２１の送受波面２１２側に形成されていてもよい。
【００９５】
もちろん、周壁２２の外径、開口長さ、底板２１の厚み、さらに第１凹部４１を構成する３本の溝部４１１，４１２，４１３、および第２凹部４２の各寸法は、上記シミュレーションで用いた値に限らず、適宜変更可能である。たとえば、底板２１の厚みであれば０．３〜１．０〔ｍｍ〕程度で調節可能である。
【００９６】
（実施形態２）
本実施形態の超音波トランスデューサ１は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、第１凹部４１を構成する複数本（ここでは３本）の溝部４１１，４１２，４１３の形状が、実施形態１の超音波トランスデューサ１と相違する。以下では、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００９７】
すなわち、本実施形態においては、複数本の溝部４１１，４１２，４１３は、圧電素子３から遠い溝部ほど第１方向の寸法が大きくなるように構成されている。言い換えれば、第１凹部４１は、圧電素子３から離れるほどに、溝部の幅（Ｙ軸方向の寸法）が徐々に大きく（太く）なるように構成されている。図６Ａにおいては、圧電素子３に近い側から溝部４１１，４１２，４１３の順に並ぶ３本の溝部４１１，４１２，４１３について、溝部４１１の幅Ｗ１、溝部４１２の幅Ｗ２、および溝部４１３の幅Ｗ３は、「Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３」の関係にある。
【００９８】
さらに本実施形態では、複数本の溝部４１１，４１２，４１３は、圧電素子３から遠い溝部ほど厚み方向の寸法が大きくなるように構成されている。言い換えれば、第１凹部４１は、圧電素子３から離れるほどに、溝部の深さ（Ｚ軸方向の寸法）が徐々に大きく（深く）なるように構成されている。図６Ｂにおいては、圧電素子３に近い側から溝部４１１，４１２，４１３の順に並ぶ３本の溝部４１１，４１２，４１３について、溝部４１１の深さＤ１、溝部４１２の深さＤ２、および溝部４１３の深さＤ３は、「Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３」の関係にある。
【００９９】
次に、本実施形態の超音波トランスデューサ１によって送信される超音波の放射強度のシミュレーション結果について、図７Ａおよび図７Ｂを参照しながら説明する。図７Ａは、超音波トランスデューサ１からみて真正面となるＺ軸方向を基準（０〔度〕）として、基準軸に対する第２方向（水平方向）の角度θｈ〔度〕と、超音波の放射強度との関係を表している。図７Ｂは、超音波トランスデューサ１からみて真正面となるＺ軸方向を基準（０〔度〕）として、基準軸に対する第１方向（垂直方向）の角度θｖ〔度〕と、超音波の放射強度との関係を表している。図７Ａおよび図７Ｂでは、横軸が角度θｈ，θｖ、縦軸が超音波の放射強度分布を表しており、超音波の放射強度分布（縦軸）は、角度θｈ，θｖがいずれも０〔度〕のときの放射強度に対する相対的な減衰量〔ｄＢ〕で表している。
【０１００】
ここで、図７Ａおよび図７Ｂにおいては、本実施形態に係る超音波トランスデューサ１のシミュレーション結果を実線で示し、実施形態１に係る超音波トランスデューサ１のシミュレーション結果を二点鎖線で示している。このシミュレーションにおいては、一例として第１凹部４１を構成する３本の溝部４１１，４１２，４１３の幅（Ｙ軸方向の寸法）は、溝部４１１で０．３〔ｍｍ〕、溝部４１２で０．５〔ｍｍ〕、溝部４１３で０．７〔ｍｍ〕である。つまり、図６Ａにおいて、幅Ｗ１＝０．３〔ｍｍ〕、幅Ｗ２＝０．５〔ｍｍ〕、幅Ｗ３＝０．７〔ｍｍ〕とする。さらに、第１凹部４１を構成する３本の溝部４１１，４１２，４１３の深さ（Ｚ軸方向の寸法）は、溝部４１１で０．２５、溝部４１２で０．５、溝部４１３で０．７５である。つまり、図６Ｂにおいて、深さＤ１＝０．２５、深さＤ２＝０．５、深さＤ３＝０．７５とする。なお、ここでの溝部４１１，４１２，４１３の「深さ」は、底板２１の厚みと深さとの比（深さ／厚み）である。上述した条件以外は、本実施形態の超音波トランスデューサ１は実施形態１の超音波トランスデューサ１と同条件であり、実施形態１の「（１．５）シミュレーション結果」で例示した条件と同一とする。
【０１０１】
図７Ａによれば、第２方向（水平方向）については、実施形態１の半値幅（−６〔ｄＢ〕）がθｈ＝１２５〔度〕であるのに対し、本実施形態の半値幅（−６〔ｄＢ〕）がθｈ＝１２９〔度〕である。したがって、第２方向については、本実施形態の指向性は実施形態１の約１０３％である（半値幅ベース）。
【０１０２】
一方、図７Ｂによれば、第１方向（垂直方向）については、実施形態１の半値幅（−６〔ｄＢ〕）がθｖ＝４６〔度〕であるのに対し、本実施形態の半値幅（−６〔ｄＢ〕）がθｖ＝４１〔度〕である。したがって、第１方向については、本実施形態の指向性は実施形態１の約８９％である（半値幅ベース）。
【０１０３】
上記シミュレーション結果は一例であるが、このシミュレーション結果からも、本実施形態の超音波トランスデューサ１においては、第２方向（水平方向）の指向性に対する第１方向（垂直方向）の指向性が、実施形態１に比較してより狭まることは明らかである。
【０１０４】
以上説明した本実施形態の超音波トランスデューサ１によれば、複数本の溝部４１１，４１２，４１３は、圧電素子３から遠い溝部ほど幅（Ｙ軸方向の寸法）が大きく（太く）なるように構成されている。そのため、圧電素子３の第１方向の両側では、底板２１自体の剛性は周壁２２に近づくほど低くなる。したがって、底板２１の振動領域（実効的な振動面）が第１方向にさらに広くなり、第２方向（水平方向）の指向性に対する第１方向（垂直方向）の指向性を、より一層狭めることが可能である。
【０１０５】
また、本実施形態のように、複数本の溝部４１１，４１２，４１３は、圧電素子３から遠い溝部ほど深さ（Ｚ軸方向の寸法）が大きく（深く）なるように構成されていることが好ましい。これにより、圧電素子３の第１方向の両側では、底板２１自体の剛性は周壁２２に近づくほど低くなる。したがって、底板２１の振動領域（実効的な振動面）が第１方向にさらに広くなり、第２方向（水平方向）の指向性に対する第１方向（垂直方向）の指向性を、より一層狭めることが可能である。
【０１０６】
ところで、複数本の溝部４１１，４１２，４１３は、第１方向の寸法（幅）と、厚み方向の寸法（深さ）との少なくとも一方について、圧電素子３から遠い溝部ほど大きくなるように構成されていればよい。つまり、複数本の溝部４１１，４１２，４１３は、第１方向の寸法（幅）と、厚み方向の寸法（深さ）とのいずれか一方についてのみ、圧電素子３から遠い溝部ほど大きくなるように構成されていてもよい。
【０１０７】
もちろん、溝部の幅や深さの値は、上記シミュレーションで用いた値に限らず、適宜変更可能である。たとえば、３本の溝部４１１，４１２，４１３の幅（Ｙ軸方向の寸法）は、溝部４１１で０．３〔ｍｍ〕、溝部４１２で０．６〔ｍｍ〕、溝部４１３で０．８〔ｍｍ〕など、隣接する溝部間での差が一定でなくてもよい。
【０１０８】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。なお、本実施形態の構成は、実施形態１の変形例とも組み合わせて適用可能である。
【０１０９】
（実施形態３）
本実施形態の超音波トランスデューサ１は、図８に示すように、第１凹部４１が複数本の溝部に分割されていない点で、実施形態１の超音波トランスデューサ１と相違する。以下では、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【０１１０】
本実施形態では、第１凹部４１は、実施形態１における３本の溝部４１１，４１２，４１３（図１Ａ参照）間のリブ２４（図１Ａ）を省略し、これら３本の溝部４１１，４１２，４１３を１つに繋げた形に形成されている。ここで、第１方向における第１凹部４１の寸法は、第２方向における第２凹部４２の寸法に比べて大きい。ただし、第１凹部４１は、第２方向の全長にかけて幅（第１方向の寸法）が均一でない。そのため、第１凹部４１の最大幅、つまり第１凹部４１のうち第２方向の中央部の幅をもって第１凹部４１の幅とする。
【０１１１】
以上説明した本実施形態の超音波トランスデューサ１によれば、リブ２４がある場合に比べて、底板２１自体の剛性を第１凹部４１によって低くすることができる。したがって、底板２１の振動領域（実効的な振動面）が第１方向にさらに広くなり、第２方向（水平方向）の指向性に対する第１方向（垂直方向）の指向性を、より一層狭めることが可能である。
【０１１２】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。なお、本実施形態の構成は、実施形態１の変形例とも組み合わせて適用可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  超音波トランスデューサ
１０  車両用センサ
２  ケース
２１  底板
２１１  内底面
２２  周壁
２２１  第１壁部
２２２  第２壁部
２４  リブ
３  圧電素子
４１  第１凹部
４１１〜４１５  溝部
４２  第２凹部
５  車両
６  物体
【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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