JP2008518553A - センサ素子の再構成可能なアレイのためのスイッチング回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】装置は、多数のセンサ素子と、複数のバス・ライン(BL)と、一列内の一組のセンサ素子をBLに選択的に接続する一組のアクセス・スイッチ(ACS)と多数組のマトリクス・スイッチ(MXS)と制御回路とを含み、1つのACSが第1のセンサ素子に接続される。各MXSが、多数のセンサ素子の内の一組の隣接のセンサ素子に選択的に接続し、また1つのMXSが、第1のセンサ素子に、且つ前記一組のセンサ素子の一員ではない第2のセンサ素子に接続される。制御回路は、第1のセンサ素子が前記1つのACSを介してBLに接続されるように、同時に第2のセンサ素子が前記1つのMXSを介して前記1つのACSに接続されるように、選択されたスイッチング構成に従ってACS及びMXSを制御する。
【選択図】図13
Description
4 基板
6 絶縁支持体
8 膜
10 電極
12 電極
14 空洞
16 トランスデューサ部分素子
18A、18B、18C、18D 環状の素子
30 アクセス・スイッチ
30’ アクセス・スイッチ
32 cMUT部分素子
34 バス
34a〜34d 列バス・ライン
36 マトリクス・スイッチ
38 システム・チャンネル
40 接続点
42 共通接続点
46 接続線
50 CMOSセル
56 バイア
60 アレイ
62 音響裏当て層
64 ハンダ・バンプ
65 信号電極
66 導電パッド
70 マルチプレクサ
72 バス・ライン
74 バス・ライン
76 バス・ライン
80 バス・ライン
82 バス・ライン
84 バス・ライン
Claims (39)
- 複数の列に配列された多数のセンサ素子と、
複数のバス・ラインと、
複数のシステム・チャンネルと、
様々なバス・ラインを様々なシステム・チャンネルに選択的に接続するための多数のマルチプレクサ・スイッチと、
第1の列内の第1組のセンサ素子を前記複数のバス・ラインの内の第1のバス・ラインに選択的に接続するための第1組のアクセス・スイッチであって、当該第1組のアクセス・スイッチの内の各アクセス・スイッチが前記第1組のセンサ素子の内のそれぞれのセンサ素子の下に配置され、また当該第1組のアクセス・スイッチの内の第1のアクセス・スイッチが、前記第1組のセンサ素子の一員である第1のセンサ素子に接続されている、第1組のアクセス・スイッチと、
多数組のマトリクス・スイッチであって、当該多数組のマトリクス・スイッチの各々が、前記多数のセンサ素子の内のそれぞれのセンサ素子をそれぞれの一組の隣接のセンサ素子に選択的に接続し、また当該多数組のマトリクス・スイッチの内の第1のマトリクス・スイッチが、前記第1のセンサ素子に接続され、且つ前記第1組のセンサ素子の一員ではない第2のセンサ素子に接続されている、多数組のマトリクス・スイッチと、
前記第1のセンサ素子が、前記第1のバス・ラインに接続される前記多数のマルチプレクサ・スイッチの内の第1のマルチプレクサ・スイッチを介して、また前記第1のバス・ラインを介して、また前記第1のアクセス・スイッチを介して、第1のシステム・チャンネルに接続されると共に、同時に前記第2のセンサ素子が前記第1のマトリクス・スイッチを介して前記第1のアクセス・スイッチに接続されるように、選択されたスイッチング構成に従って前記マルチプレクサ・スイッチ、前記アクセス・スイッチ及び前記マトリクス・スイッチを制御する制御回路と、
を有する装置。 - 前記装置は更に、前記第1の列内の第2組のセンサ素子を前記複数のバス・ラインの内の第2のバス・ラインに選択的に接続するための第2組のアクセス・スイッチを含んでおり、前記第2組のアクセス・スイッチの内の各アクセス・スイッチが前記第2組のセンサ素子の内のそれぞれのセンサ素子の下に配置され、また前記第2組のアクセス・スイッチの内の第2のアクセス・スイッチが前記第2組のセンサ素子の一員である第3のセンサ素子に接続され且つ該第3のセンサ素子の下に配置されており、また前記多数組のマトリクス・スイッチの内の第2のマトリクス・スイッチが、前記第3のセンサ素子に接続され、且つ前記第2組のセンサ素子の一員ではない第4のセンサ素子に接続されており、ここで、前記制御回路は、前記第3のセンサ素子が、前記第2のバス・ラインに接続される前記多数のマルチプレクサ・スイッチの内の第2のマルチプレクサ・スイッチを介して、また前記第2のバス・ラインを介して、また前記第2のアクセス・スイッチを介して、第2のシステム・チャンネルに接続されると共に、同時に前記第4のセンサ素子が前記第2のマトリクス・スイッチを介して前記第2のアクセス・スイッチに接続されるように、前記選択されたスイッチング構成に従って前記マルチプレクサ・スイッチ、前記アクセス・スイッチ及び前記マトリクス・スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記装置は更に、前記第1の列内の第2組のセンサ素子を前記第1のバス・ラインに選択的に接続するための第2組のアクセス・スイッチを含んでおり、前記第2組のアクセス・スイッチの内の各アクセス・スイッチが前記第2組のセンサ素子の内のそれぞれのセンサ素子の下に配置され、また前記第2組のアクセス・スイッチの内の第2のアクセス・スイッチが前記第2組のセンサ素子の一員である第3のセンサ素子に接続され且つ該第3のセンサ素子の下に配置されており、また前記多数組のマトリクス・スイッチの内の第2のマトリクス・スイッチが、前記第3のセンサ素子に接続され、且つ前記第2組のセンサ素子の一員ではない第4のセンサ素子に接続されており、ここで、前記制御回路は、前記第3のセンサ素子が、前記第1のバス・ラインに接続される前記多数のマルチプレクサ・スイッチの内の第2のマルチプレクサ・スイッチを介して、また前記第1のバス・ラインを介して、また前記第2のアクセス・スイッチを介して、前記第1のシステム・チャンネルに接続されると共に、同時に前記第4のセンサ素子が前記第2のマトリクス・スイッチを介して前記第2のアクセス・スイッチに接続されるように、前記選択されたスイッチング構成に従って前記マルチプレクサ・スイッチ、前記アクセス・スイッチ及び前記マトリクス・スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記センサ素子の各々はそれぞれの多数の微小加工超音波トランスデューサ(MUT)セルを有し、各MUTセルは頂部電極及び底部電極を含んでおり、この場合、任意の特定の部分素子を形成する一群のMUTセルの頂部電極が一緒に接続されていて、互いからオン・オフ式に切断可能ではなく、また同じ一群のMUTセルの底部電極が一緒に接続されていて、互いからオン・オフ式に切断可能ではない、請求項1記載の装置。
- 前記装置は半導体基板を含み、前記アクセス・スイッチ及び前記マトリクス・スイッチが前記半導体基板内又は上に製造されており、また前記センサ素子が前記半導体基板内又は上に製造されている、請求項1記載の装置。
- 前記装置は一緒に積層状に形成された第1及び第2の半導体基板を含み、前記アクセス・スイッチ及び前記マトリクス・スイッチが前記第1の半導体基板内又は上に製造されており、また前記センサ素子が前記第2の半導体基板内又は上に製造されている、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、送信時の開口が受信時の開口とは異なるように前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、オンに切り換えられた前記センサ素子が大体環状のリングを形成するように前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記第1組及び第2組の前記アクセス・スイッチは、所与の数のバス・ラインについて必要とされるアクセス・スイッチの数を減らすために食い違い配置にされている、請求項2記載の装置。
- 前記第1の列内の各センサ素子はそれに関連した唯一つのそれぞれのアクセス・スイッチを持ち、前記アクセス・スイッチの各々が、前記第1の列のセンサ素子に関連した一組のバス・ラインの内の唯一つのそれぞれのバス・ラインに接続されている、請求項2記載の装置。
- アクセス・スイッチ対バス・ラインのマッピングにランダムな順序を使用して、パターンの繰返しに起因するアーティファクトを低減するようにした、請求項2記載の装置。
- 前記第1の列内の各センサ素子はそれに関連したそれぞれの一組のN個のアクセス・スイッチを持ち、前記一組のアクセス・スイッチが、前記第1の列のセンサ素子に関連した一組のバス・ラインの内のそれぞれのバス・ラインに接続されており、この場合、前記第1の列のセンサ素子に関連した前記一組のバス・ラインのバス・ライン数がNよりも大きいか又はNに等しい、請求項2記載の装置。
- 前記マルチプレクサ・スイッチは、各バス・ラインを各システム・チャンネルに選択的に接続できるようにする交点スイッチング・マトリクスを形成する、請求項1記載の装置。
- 前記マルチプレクサ・スイッチは粗い交点スイッチング・マトリクスを形成する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、マトリクス・スイッチ接続部の長い列の両端にそれぞれの異なるアクセス・スイッチが確実に接続されているように、前記アクセス及びマトリクス・スイッチを制御し、これらのアクセス・スイッチは、遅延を減らすために同じバス・ラインに接続される、請求項1記載の装置。
- 前記複数のバス・ラインは一組の水平なバス・ライン及び一組の垂直なバス・ラインを含んでいる、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路が前記アクセス・スイッチを制御することにより、アクセス・スイッチが、選択されたセンサ素子によって形成されたリング(又は他の形状)の両方の縁から等距離に位置して、前記リング(又は他の形状)の内部の遅延を最小にするように選択される、請求項1記載の装置。
- 各素子内に1つのバス・ラインあたり2つ以上のアクセス・スイッチを使用することにより、歩留まりを改善するための冗長な接続部を設ける、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、開口が受信中に複数の間隔で異なるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、複数のセンサ素子より成る1つのリング全体に対して単一のアクセス・スイッチが接続され、そして該リング内の各センサ素子がマトリクス・スイッチによって一緒に接続されるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、複数のセンサ素子より成る1つのリング全体に対して複数のアクセス・スイッチが接続され、そして前記リングのそれぞれの一部分を形成するためにアクセス・スイッチを持つ部分素子の間にマトリクス・スイッチが設けられるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、複数のセンサ素子より成る1つのリング全体に対して複数のアクセス・スイッチが接続され、そして前記アクセス・スイッチが、スイッチ相互の間の部分素子についての信号遅延を低減するために前記リングに沿って等距離の間隔をおいて分布するように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、センサ素子の複数のリングが形成され、各リングは1つ以上のアクセス・スイッチを使用して単一のシステム・チャンネルに接続され、各アクセス・スイッチが1つのバス・ラインに接続され、該バス・ラインが1つのシステム・チャンネルに接続されるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、複数の冗長なマトリクス・スイッチ接続を用いて、単一のリングを形成することにより、直列抵抗を減少させて、遅延を小さくするように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、選択されたマトリクス・スイッチが既知の不良の部分素子を迂回するために使用されるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、遅延を最小にするためにアクセス・スイッチの配置を選択しながら、オンに切り換えられたセンサ素子がリング以外のパターンを形成するように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、平行移動における各々の新しい段階で最小遅延アルゴリズムを繰り返し使用することによって、移動するビームを生成するために、複数のセンサ素子より成る1つのリング・パターン全体を平行移動させることができるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、素子の形状を変えることによって部分素子1個よりも小さい増分で素子の中心を歩進させることができるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、整数の部分素子を歩進させるとき、バス・ラインを介してプログラムすることを必要とせずにスイッチ状態を部分素子から近隣へ直接に通すことができるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記装置は更に走査変換器を含み、前記制御回路は、分数の部分素子を歩進させるとき、部分素子から近隣への直接的な通信方式を使用して粗いビーム間隔で各異なる構成についてのビームを独立に歩進させることができ、またその結果の粗いビームの組を、完全な分解能が得られるように前記走査変換器によってインターリーブすることができるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記制御回路は、整数の部分素子を歩進させるとき、列バス・ラインとシステム・チャンネルとの間のマルチプレクサ・スイッチがそれらのチャンネルの回転によって変更されるように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 前記装置は更にシステム・ビームフォーマを含んでおり、前記制御回路は、整数の部分素子を歩進させるとき、列バス・ラインとシステム・チャンネルとの間のマルチプレクサ・スイッチの状態よりもむしろ前記システム・ビームフォーマが前記歩進を考慮するために所与のチャンネルについての遅延を変更するように、前記スイッチを制御する、請求項1記載の装置。
- 多数のバス・ラインと、
各々が前記バス・ラインの1つに接続されている多数のアクセス・スイッチと、
各々が前記アクセス・スイッチのそれぞれの1つを介して前記バス・ラインの1つにオン・オフ式に接続可能である多数の部分素子であって、各部分素子がそれぞれの多数のMUTセル及びそれぞれの複数のマトリクス・スイッチを有し、特定の部分素子内の各MUTセルが一緒に接続されていると共に、オン・オフ式に切断可能ではない、多数の部分素子と、を有し、
各部分素子がそれぞれのマトリクス・スイッチを介して各々の隣接の部分素子にオン・オフ式に接続可能であること、
を特徴とする超音波トランスデューサ・アレイ。 - 選択された部分素子は、前記選択された部分素子を近隣の部分素子に接続するマトリクス・スイッチを介して、且つ近隣の部分素子を選択されたバス・ラインに接続するアクセス・スイッチを介して、選択されたバス・ラインにオン・オフ式に接続することができる、請求項33記載のアレイ。
- 更に、それぞれの素子を形成するように選択された部分素子を相互接続するためのプログラミング手段を含んでいる請求項33記載のアレイ。
- 前記それぞれの素子は、電子的に形成された環状アレイの複数の同心の環帯を形成する、請求項35記載のアレイ。
- 前記電子的に形成された環状アレイは、電子制御の下に、前記トランスデューサ・アレイ全体にわたって動かさられる、請求項36記載のアレイ。
- 多数のセンサ素子と、
複数のバス・ラインと、
複数のシステム・チャンネルと、
第1の列内の第1組のセンサ素子を前記複数のバス・ラインの内の第1のバス・ラインに選択的に接続するための第1組のアクセス・スイッチであって、当該第1組のアクセス・スイッチの内の第1のアクセス・スイッチが、前記第1組のセンサ素子の一員である第1のセンサ素子に接続されている、第1組のアクセス・スイッチと、
多数組のマトリクス・スイッチであって、当該多数組のマトリクス・スイッチの各々が、前記多数のセンサ素子の内のそれぞれのセンサ素子をそれぞれの一組の隣接のセンサ素子に選択的に接続し、また当該多数組のマトリクス・スイッチの内の第1のマトリクス・スイッチが、前記第1のセンサ素子に接続され、且つ前記第1組のセンサ素子の一員ではない第2のセンサ素子に接続されている、多数組のマトリクス・スイッチと、
前記第1のセンサ素子が前記第1のアクセス・スイッチを介して前記第1のバス・ラインに接続され、同時に前記第2のセンサ素子が前記第1のマトリクス・スイッチを介して前記第1のアクセス・スイッチに接続されるように、選択されたスイッチング構成に従って前記アクセス・スイッチ及び前記マトリクス・スイッチを制御する制御回路と、
を有する装置。 - 前記センサ素子の各々はそれぞれの多数の微小加工超音波トランスデューサ(MUT)セルを有し、各MUTセルは頂部電極及び底部電極を含んでおり、この場合、任意の特定の部分素子を形成する一群のMUTセルの頂部電極が一緒に接続されていて、互いからオン・オフ式に切断可能ではなく、また同じ一群のMUTセルの底部電極が一緒に接続されていて、互いからオン・オフ式に切断可能ではない、請求項38記載の装置。
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