操作超声换能器的二维阵列制造技术

在操作二维超声换能器阵列的方法中，定义了二维超声换能器阵列的包括多个超声换能器的多个阵列位置，多个阵列位置各自包括二维超声换能器阵列的一部分超声换能器。针对多个阵列位置中的每个阵列位置，激活与相应阵列位置相关联的多个超声换能器。激活包括从多个超声换能器中的第一组超声换能器发射超声信号，其中，第一组超声换能器中的至少一些超声换能器相对于第一组超声换能器中的其他超声换能器是相位延迟的。激活还包括在多个超声换能器中的第二组超声换能器处接收反射超声信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】操作超声换能器的二维阵列相关申请本申请要求由Ng等人于2016年5月4日提交的题为“PINNEDULTRASONICTRANSDUCERS”、代理人案号为IVS-681.PR的共同未决的美国专利临时专利申请62/331,919的优先权和权益，该申请被转让给本申请的受让人，其全部内容通过参引并入本文。本申请还要求由Apte于2016年5月10日提交的题为“ULTRASONICTRANSDUCERSSUPPORTINGVIRTUALBLOCKARRAYSFORBEAMFORMING”、代理人案号为IVS-682.PR的共同未决的美国专利临时专利申请62/334,388的优先权和权益，该申请被转让给本申请的受让人，其全部内容通过参引并入本文。本申请还要求由Apte于2016年5月10日提交的题为“ULTRASONICTRANSDUCERSSUPAMORTINGBEAM-STEERINGFORARRAYEDGES”、代理人案号为IVS-683.PR的共同未决的美国专利临时专利申请62/334,390的优先权和权益，该申请被转让给本申请的受让人，其全部内容通过参引并入本文。本申请还是由Apte等人于2016年9月15日提交的题为“OPERATINGATWO-DIMENSIONALARRAYOFULTRASONICTRANSDUCERS”、代理人案号为IVS-682的共同未决的美国专利申请15/266,673的延续，并要求其优先权，该申请被转让给本申请的受让人，其全部内容通过参引并入本文。
技术介绍
压电材料促进机械能与电能之间的转换。此外，压电材料可以在受到机械应力时产生电信号，并且可以在受到变化的电气电压时振动。压电材料广泛用于压电超声换能器中，以基于施加至压电超声换能器的电极的致动电压而产生声波。附图说明结合在具体实施方式中并形成具体实施方式的一部分的附图示出了主题的各种实施方式，并且与具体实施方式一起用于说明下面所论述的主题的原理。除非明确指出，否则该附图说明中所涉及的附图不应当被理解为是按比例绘制的。在本文中，相同的部件用相同的附图标记标注。图1是示出了根据一些实施方式的具有中心用销固定的膜的PMUT装置的图。图2是示出了根据一些实施方式的在PMUT装置的启动期间膜移动的示例的图。图3是根据一些实施方式的图1的PMUT装置的俯视图。图4是示出了根据一些实施方式的图1至图3中示出的PMUT装置的膜的最大竖向移位的模拟图。图5是根据一些实施方式的呈圆形形状的示例性PMUT装置的俯视图。图6是根据一些实施方式的呈六边形形状的示例性PMUT装置的俯视图。图7示出了根据一些实施方式的圆形PMUT装置的示例性阵列。图8示出了根据一些实施方式的方形PMUT装置的示例性阵列。图9示出了根据一些实施方式的六边形PMUT装置的示例性阵列。图10示出了根据一些实施方式的PMUT阵列中的一对示例性PMUT装置，其中，每个PMUT均具有不同的电极图案。图11A、图11B、图11C和图11D示出了根据各种实施方式的内部支承结构的替代性示例。图12示出了根据一些实施方式的在超声指纹感测系统中使用的PMUT阵列。图13示出了根据一些实施方式的通过将用于限定PMUT装置的CMOS逻辑晶片与微机电(MEMS)晶片进行晶片键合而形成的集成指纹传感器。图14示出了根据一些实施方式的具有相位延迟发送的示例超声换能器系统。图15示出了根据一些实施方式的具有相位延迟发送的另一示例超声换能器系统。图16示出了根据一些实施方式的用于9×9超声换能器块的示例相位延迟图案。图17示出了根据一些实施方式的9×9超声换能器块的另一示例相位延迟图案。图18示出了根据实施方式的使用三个定时相位的示例超声换能器系统的焦平面上的模拟超声压力的平面图。图19示出了根据实施方式的使用三个或五个定时相位的示例超声换能器系统的焦平面上的模拟超声压力的横截面。图20A至图20C示出了根据一些实施方式的用于二维超声换能器阵列中的阵列位置的示例发射器块和接收器块。图21示出了根据一些实施方式的具有相位延迟发送的示例超声换能器系统。图22示出了根据一些实施方式的具有相位延迟发送的示例超声换能器系统。图23示出了根据一些实施方式的具有相位延迟发送的示例超声换能器系统。图24A和图24B示出了根据一些实施方式的用于5×5超声换能器块的示例相位延迟图案。图25A和图25B示出了根据一些实施方式的用于5×5超声换能器块的另一示例相位延迟图案。图26示出了根据一些实施方式的二维超声换能器阵列中的多个阵列位置的发射器块的示例同步操作。图27示出了根据一些实施方式的二维超声换能器阵列的发射信号至接收信号的示例操作模型。图28示出了根据一些实施方式的二维超声换能器阵列的示例发射路径架构。图29示出了根据一些实施方式的二维超声换能器阵列的示例接收路径架构。图30、图30A和图30B示出了根据各种实施方式的用于操作二维超声换能器阵列的示例方法的流程图。具体实施方式以下具体实施方式仅通过示例而非限制的方式提供。此外，无意受前面的
技术介绍
中或以下的具体实施方式中提出的任何明确的或暗指的理论的约束。现在将详细参照本主题的各种实施方式，其示例在附图中示出。虽然本文论述了各种实施方式，但是应当理解的是，并不旨在限于这些实施方式。相反，所呈现的实施方式旨在覆盖替代方案、改型和等同方案，这些替代方案、改型和等同方案可以包括在如由所附权利要求限定的各种实施方式的精神和范围内。此外，在该具体实施方式中，阐述了许多具体细节以提供对本主题的各实施方式的透彻理解。然而，也可以在没有这些具体细节的情况下实施各实施方式。在其他情况下，并未详细地描述公知的方法、公知的过程、公知的部件以及公知的电路，以免不必要地模糊所描述的实施方式的方面。符号和术语接下来的详细描述的一些部分是根据对电气设备内的数据的操作的过程、逻辑块、处理和其他符号表示来呈现的。这些描述和表示是数据处理领域的技术人员用来将他们工作的实质最有效地传达给本领域其他技术人员的手段。在本申请中，过程、逻辑块、处理等被设想为是促成期望结果的一个或更多个自洽过程或指令。过程是那些需要物理操纵物理量的过程。通常，尽管不是必须的，但是这些量采取能够由电子设备发送和接收的声学(例如，超声波)信号的形式和/或采取能够在电气设备中被存储、传送、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。然而，应该记住的是，所有这些和类似术语都与适当的物理量相关联，并且所有这些和类似术语仅仅是应用于这些量的方便标签。除非从以下论述中明确地另外说明，否则应当理解的是，在整个实施方式的描述中，利用诸如“定义”、“激活”、“发射”、“接收”、“感测”、“生成”、“成像”、“执行”等术语的论述指电子设备(比如电气设备)的动作和过程。可以在驻留在由一个或更多个计算机或其他设备执行的某种形式的非暂时性处理器可读介质(比如程序模块)上的处理器可执行指令的一般上下文中对本文中所描述的实施方式进行论述。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。在各种实施方式中，可以根据需要组合或分发程序模块的功能。在附图中，单个块可以被描述为执行一个或多个功能，然而，在实际实践本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作二维超声换能器阵列的方法，所述方法包括：定义所述二维超声换能器阵列的包括多个超声换能器的多个阵列位置，所述多个阵列位置各自包括所述二维超声换能器阵列的一部分超声换能器；针对所述多个阵列位置中的每个阵列位置，激活与相应阵列位置相关联的多个超声换能器，所述激活包括：从所述多个超声换能器中的第一组超声换能器发射超声信号，其中，所述第一组超声换能器中的至少一些超声换能器相对于所述第一组超声换能器中的其他超声换能器是相位延迟的，所述第一组超声换能器用于形成聚焦超声波束；以及在所述多个超声换能器中的第二组超声换能器处接收反射超声信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.04 US 62/331,919;2016.05.10 US 62/334,388;1.一种操作二维超声换能器阵列的方法，所述方法包括：定义所述二维超声换能器阵列的包括多个超声换能器的多个阵列位置，所述多个阵列位置各自包括所述二维超声换能器阵列的一部分超声换能器；针对所述多个阵列位置中的每个阵列位置，激活与相应阵列位置相关联的多个超声换能器，所述激活包括：从所述多个超声换能器中的第一组超声换能器发射超声信号，其中，所述第一组超声换能器中的至少一些超声换能器相对于所述第一组超声换能器中的其他超声换能器是相位延迟的，所述第一组超声换能器用于形成聚焦超声波束；以及在所述多个超声换能器中的第二组超声换能器处接收反射超声信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超声换能器是压电微机械超声换能器PMUT装置。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组超声换能器的相位延迟图案关于所述第一组超声换能器的两个轴线对称，其中，所述两个轴线彼此正交。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组超声换能器的相位延迟图案关于所述第一组超声换能器的两个轴线不对称，其中，所述两个轴线彼此正交。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组超声换能器的相位延迟图案关于所述第一组超声换能器的轴线对称。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述轴线与所述二维超声换能器阵列的边缘正交。7.根据权利要求5所述的方法，其中，针对与所述二维超声换能器阵列的边缘相邻的阵列位置，所述第一组超声换能器的相位延迟图案关于所述第一组超声换能器的轴线对称。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组超声换能器的相位延迟图案包括至少三个不同的定时相位。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个阵列位置包括具有一致布置的相同数目的超声换能器。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激活与所述相应阵列位置相关联的多个超声换能器是针对所述多个阵列位置中的至少两个非重叠阵列位置同时进行的。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激活与所述相应阵列位置相关联的多个超声换能器是针对所述多个阵列位置中的偏移一行超声换能器的至少两个重叠阵列位置连续地进行的。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激活与所述相应阵列位置相关联的多个超声换能器是针对所述多个阵列位置中的偏移一列超声换能器的至少两个重叠阵列位置连续地进行的。13.根据权利要求1所述的方法，还包括：定义所述多个阵列位置的激活序列；以及根据所述激活序列执行激活与相应阵列位置相关联的多个超声换能器。14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个阵列位置中的至少一个阵列位置包括未被激活的超声换能器。15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组超声换能器和所述第二组超声换能器包括所述多个超声换能器中的各个相应阵列位置的不同超声换能器。16.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个超声换能器被包括在所述第一组超声换能器和所述第二组超声换能器两者内。17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激活包括：从所述多个超声换能器中的所述第一组超声换能器发射第二超声信号，其中，所述第一组超声换能器中的至少一些超声换能器相对于所述第一组超声换能器中的其他超声换能器是相位延迟的，其中，所述第二超声信号的相位延迟图案不同于所述超声信号的相位延迟图案，使得与所述超声信号相比，所述第二超声信号在所述阵列位置的不同位置上形成聚焦波束；以及在所述多个超声换能器中的所述第二组超声换能器处接收第二反射超声信号，其中，所述反射超声信号用于感测图像的第一像素，并且所述第二反射超声信号用于感测所述图像的第二像素。18.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述多个超声换能器中的所述第一组超声换能器发射超声信号包括：如果所述多个阵列位置中的阵列位置延伸出所述二维阵列的边缘，则截去所述第一组超声换能器中的来自延伸出所述二维阵列的边缘的阵列位置的超声换能器。19.一种操作二维超声换能器阵列的方法，所述方法包括：定义所述二维超声换能器阵列的包括多个超声换能器的多个阵列位置；针对所述多个阵列位置中的第一阵列位置，激活与所述第一阵列位置相关联的第一多个超声换...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼克尔·艾佩特，朱丽叶斯·明林·蔡，迈克尔·朱利安·丹曼，雷娜塔·梅拉穆德·伯格，
申请(专利权)人：应美盛公司，
类型：发明
国别省市：美国,US