JP2016515903A - 統合された画像能力を伴うポータブル電子装置 - Google Patents

統合された画像能力を伴うポータブル電子装置 Download PDF

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Abstract

人体などの画像化ターゲットの画像（例えば、２次元や３次元画像）を生成しディスプレイするポータブル電子装置（例えば、スマートホンやタブレットコンピュータ等）が提供される。ポータブル電子装置は、画像化ターゲットを介して伝達される、若しくは画像化ターゲットにより反射する、放射信号を受信するように構成されている画像素子と、画像インタフェースと、一つ若しくはそれ以上のプロセッサとを含む。ポータブル電子装置は、画像化ターゲット（例えば、人体）内のウインドウであると見えるもの及び／又はターゲットの分解図（例えば、３次元の、上方突出の画像）をディスプレイし得る。生成される画像は、ターゲットの動作（例えば、呼吸パターン）、及び、ターゲットの表面に対してポータブル電子装置が動く際のポータブル電子装置の相対位置を、追跡するべく、更新される、ターゲット（例えば、人体）の内部特性のリアルタイムの連続画像でよい。

Description

本出願は、２０１３年４月３日出願の米国特許出願第１３／８５６２５２号、発明の名称“Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ”の優先権を主張するものであり、その開示内容は全体として参照の上本明細書に組み込まれる。
本開示は、画像装置及び方法（例えば、超音波画像装置及び方法）に概略関する。
画像技術は、医療的ケアの様々なステージで用いられる。例えば、画像技術は非侵襲の診断の患者に用いられ、医療的（例えば、外科的）手順の実行をモニタし、及び／又は、治療後の進歩や回復をモニタする。
米国特許出願番号第１３／６５４３３７号（特許文献１） 米国特許仮出願番号第６１／７９８８５１号（特許文献２） 米国特許仮出願番号第６１／７９４７４４号（特許文献３）
従来の画像装置及び方法は、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）技術を含み、病院内の固定配置内部で利用するように構成され、及び、その利用に限定されている。ＭＲＩ技術は、一般に遅いものでもあり、高コスト、大きい音、及び、潜在的に有害な磁界の利用を含む、他の欠点を抱えている。
上記内容を考慮して、統合された画像能力を伴う、ポータブル電子装置及び関連方法を提供することが望ましい。
本開示のある実施形態は、人体などの、下部のオブジェクトに近接して（例えば、オブジェクト上に若しくは近くに）配置されると、オブジェクト内のウインドウとなり得る画像（例えば、２次元若しくは３次元画像）を生成し及び表示するためのポータブル電子装置（例えば、スマートホン及び／又はタブレットコンピュータ）に関する。ポータブル電子装置のディスプレイスクリーン上に表示されるウインドウ及び対応する画像は、ポータブル電子装置が人体の様々な部位（例えば、腹部、喉など）上を動くことで、変化する。ポータブル電子装置により表示される画像は、例えば、器官、血管、組織、骨、及び／又は、他の身体内容や部位を、識別し得る。種々の実施形態では、画像は３次元で示され、このことにより、ビューアが恰も人体内を視ているように、若しくは、人体部位が人体から突出している（例えば、分解図）かのように、ビューアには見える。
本開示は、例えば、スマートホンやタブレットコンピュータなどの、ポータブル電子装置を用いて画像機能を提供するシステム、装置、コンピュータ読み取り可能記録媒体、及び方法に関する、多数の実施形態を提供する。ある実施形態では、ポータブル電子装置は、オブジェクト若しくはその構成部分の分解図（例えば、３次元の、上に突出する画像）と見えるものの画像を生成し表示するように、構成されている。ある実施形態では、ポータブル電子装置が動くことにより、ターゲット（例えば、人体の様々な部位）の様々な内部画像のレンダリングとなる。ある実施形態では、下部のオブジェクト（例えば、人体の部位）に関する、生成されたウインドウは、オブジェクトの内部ビュー（例えば、器官若しくは器官の部位の、３次元のレンダリング）を提供し得る。
本開示の一つの形態に係るある実施形態では、ターゲットの外部表面に装置が配置されるとターゲットの内部特性の画像（例えば、超音波画像）を生成するように構成されているプロセッサと、及び、画像を表示するように構成されているディスプレイとを含む、ポータブル電子装置が、提供される。
本開示の別の形態に係るある実施形態では、超音波装置がターゲットに指向されるとき、ターゲットにより反射される、若しくはターゲットを通過する、超音波放射を受信するように構成されている、複数の超音波素子と、及び、複数の超音波素子により受信される超音波放射に少なくとも部分的に基づいて、ターゲットの内部特性の画像を表示するように構成されている、ディスプレイとを含む、ポータブル超音波装置が、提供される。
本開示の別の形態に係るある実施形態では、ポータブル電子装置を対象の外部表面に指向するステップと、及び、ポータブル電子装置を対象の外部表面に指向する間に、対象の内部特性の画像を、ポータブル電子装置のディスプレイ上で、眺めるステップとを含む、方法が、提供される。ある実施形態では、ポータブル電子装置が放射センサを含み、更に方法は、放射センサにより、対象により反射される、若しくは対象を通過する、放射を受信するステップと、放射センサにより受信される放射に少なくとも部分的に基づいて、内部特性の画像を形成するステップとを含む。
本開示の更に別の形態に係るある実施形態では、ポータブル電子装置が（例えば、人体の約１メートルの範囲内で）人体に指向されるとき、ポータブル電子装置のディスプレイ上のウインドウの範囲内に人体の内部の画像を描画する、ポータブル電子装置が、提供される。ある実施形態では、ポータブル電子装置が人体に対して動くにつれて、更なる体部位を反射するように、画像が変化する。
ある実施形態では、ポータブル電子装置は、人体により反射される若しくは人体を介して通過する、放射センサにより受信される、放射信号を処理することにより、画像を描画する。ある実施形態では、ポータブル電子装置が、人体から約１メートルの範囲内（例えば、人体から０．７５〜１．２５メートルの範囲内）に位置する。
本開示の別の形態に係るある実施形態では、画像化ターゲットを介して伝達される、若しくは画像化ターゲットにより反射する、放射信号を受信するように構成されている複数の画像素子と、画像インタフェースとを含む、ポータブル電子装置が提供される。ポータブル電子装置はまた、複数の画像素子のうちの少なくとも一つから一つ若しくはそれ以上の検知信号を受信し、一つ若しくはそれ以上の検知信号に少なくとも部分的に基づいて、画像インタフェースを介して表示のための画像化ターゲットの画像を描画するように構成されている、一つ若しくはそれ以上のプロセッサを含む。
ある実施形態では、画像素子の各々は、対応する画像化プロセッサにより独立して処理され、このことにより、画像素子の処理される信号を組み合わせることは、単体の画像素子に基づいて描画される画像よりも高解像度及び／又は高いフレームレートを有する画像を描画するのに、利用される。ある実施形態では、組み合わされる処理された信号は、ターゲットの３次元画像を生成するのに用いられる。
ある実施形態では、ポータブル電子装置はセルラーホンやタブレットコンピュータなどの、ハンドヘルドポータブル電子装置である。
ある実施形態では、画像素子は、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、及び／若しくは、中央処理装置（ＣＰＵ）などの、それ自身の専用回路を含み得、並びに／又は、ポータブル電子装置の処理回路を利用し得る。例えば、ある実施形態では、ポータブル電子装置１００のＣＰＵ及び／若しくはＧＰＵは、画像収集／再構築及び画像描画のために利用され得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置のＣＰＵは、画像若しくはトポグラフィを生成するために、受信した信号（例えば、後方散乱信号及び／又は透過信号）に基づいて計算を処理するのに利用され得、一方で、ＧＰＵは、ＣＰＵから受けた情報に基づいて画像を描画してリアルタイムの若しくは実質的にリアルタイムの画像ディスプレイを生成するのに利用され得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置は、処理すること、フィルタすること、増幅すること、及び／又は画像を描画することのための、一つ若しくはそれ以上のコンポーネントを含み得る。
ある実施形態では、処理回路は、超音波素子と同じ半導体チップ上で製造され得る。
ある実施形態では、ポータブル電子装置は、格納されたデータ（例えば、ポータブル電子装置の、ランダムアクセスメモリ若しくは他の格納装置）に少なくとも部分的に基づいて画像内で識別される構造を識別する一つ若しくはそれ以上のプロセッサを含み得る。例えば、装置内部に格納されるデータは、装置により描画される画像内に示される構造のタイプを識別し及び／又は予見するべく、人体の様々な領域の範囲内に存在し得る構造の特徴（例えば、一つ若しくはそれ以上の形状、カラー、テキスチャ、細胞特徴、組織特徴、並びに／又は、他の独特の及び／若しくは周囲の特性若しくは構造）をパーソナル電子装置により利用するために識別し得る。ある実施形態では、装置内部に格納されるデータは、装置により描画される画像内に示される構造のタイプを識別し及び／又は予見するべく、（疾病に関連する特定の構造についての予め格納された特徴に対応する画像データに基づいて）癌や他の異常などの特定の疾病の特徴をパーソナル電子装置により利用するために識別し得る。
以下の図面を参照しつつ、本開示の形態及び実施形態を記載する。当然ながら、図面は必ずしも原寸に比例して描いていない。複数の図面で現れるアイテムは、それらが現れる図面の全てにて同じ参照番号で示している。
図１Ａは、本開示のある実施形態に係る、人体若しくは人体の部位の内部画像を生成するための及び／又は描画するための画像インタフェースを含むポータブル電子装置を示す。 図１Ｂは、本開示のある実施形態に係る、ポータブル電子装置によって生成される及び／又は描画される人体の部位の３次元内部画像を示す。 図２Ａは、本開示のある実施形態に係る、画像インタフェースを含むポータブル電子装置の前面図を示す。 図２Ｂは、本開示のある実施形態に係る、画像素子を含むポータブル電子装置の背面図を示す。 図３は、本開示のある実施形態に係る、透過画像システム及び方法を示す。 図４は、本開示のある実施形態に係る、反射画像システム及び方法を示す。 図５は、本開示のある実施形態に係る、透過及び／又は反射画像システム及び方法を示す。 図６Ａは、第１の位置と第２の位置における人体の部位の内部画像を生成するための及び／又は描画するための画像インタフェースを含むポータブル電子装置を示す。 図６Ｂは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置により生成され及び／又は描画される、図６Ａに示す第１の位置における人体の部位の３次元内部画像を示す。 図６Ｃは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置により生成され及び／又は描画される、図６Ａに示す第２の位置における人体の部位の３次元内部画像を示す。 図７Ａは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置の前面図を示す。 図７Ｂは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置の背面図を示す。 図７Ｃは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置のためのケースの前面図を示す。 図７Ｄは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置のための画像素子を含むケースの背面図を示す。 図８Ａは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置のためのケースの前面図を示す。 図８Ｂは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置と共に利用されるモジュラーユニットのための保持機構を含むケースの背面図を示す。 図８Ｃは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置のためのケースの前面図を示す。 図８Ｄは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置と共に利用されるモジュラーユニットのための保持機構を含むケースの背面図を示す。 図８Ｅは、本開示の実施形態に係る画像回路を含むモジュラーユニットを示す。 図９Ａは、ある実施形態にて、単体のトランスデューサ素子が、より大きいトランスデューサアレイの内部にてどのようにフィットするかを示す。 図９Ｂは、ある実施形態で、アレイの内部の所与のトランスデューサ素子がどのように構成されるか、に関する五つの異なる例の一つを示す。 図９Ｃは、ある実施形態で、アレイの内部の所与のトランスデューサ素子がどのように構成されるか、に関する五つの異なる例の一つを示す。 図９Ｄは、ある実施形態で、アレイの内部の所与のトランスデューサ素子がどのように構成されるか、に関する五つの異なる例の一つを示す。 図９Ｅは、ある実施形態で、アレイの内部の所与のトランスデューサ素子がどのように構成されるか、に関する五つの異なる例の一つを示す。 図９Ｆは、ある実施形態で、アレイの内部の所与のトランスデューサ素子がどのように構成されるか、に関する五つの異なる例の一つを示す。 図１０Ａは、ある実施形態に係るモノリシック超音波装置の例示を示す。 図１０Ｂは、ある実施形態にて、所与のトランスデューサのためのＴＸコントロール回路及びＲＸコントロール回路が、素子に電圧を加えて超音波パルスを発するのに、若しくは、それにより検知される超音波パルスを表す素子からの信号を受信して処理するのに、どのように用いられ得るか、を示すブロック図である。 図１１は、アレイ若しくは他の配置のトランスデユーサ素子をバイアスするための例示の技術を示す。 図１２は、図１０に示すＲＸコントロール回路のアナログ処理ブロック及びデジタル処理ブロック内部に含まれ得るコンポーネントの例示を示す。 図１３は、図１０に示すＲＸコントロール回路のアナログ処理ブロック及びデジタル処理ブロック内部に含まれ得るコンポーネントの例示を示す。 図１４Ａは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｂは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｃは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｄは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｅは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｆは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｇは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｈは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｉは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｊは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。 図１４Ｋは、本願の非限定の実施形態に係る、膜がＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に形成されたＣＭＯＳ超音波トランスデューサ（ＣＵＴ）を組み立てるプロセスシーケンスを示す。
本開示のある実施形態によると、画像インタフェース、及び一つ若しくはそれ以上の画像素子を含むポータブル電子装置が提供される。例えば、ポータブル電子装置は、セルラーホン、パーソナルデジタルアシスタント、スマートホン、タブレットデバイス、デジタルカメラ、ラップトップコンピュータなどでよい。ポータブル電子装置を利用して、画像が生成され及び／又は描画され得る。例えば、ポータブル電子装置は、人体や人体の部位などの画像化ターゲット内への「ウインドウ」をシミュレートするのに、利用され得る。シミュレートされる「ウインドウ」は、器官、動脈、静脈、組織、骨、及び／又は、他の身体内容や部位を含む、人体若しくは人体の部位の内部のビューを提供し得る。例えば、ユーザのための画像化ターゲットの内部特徴を示す及び／又はシミュレートする画像（例えば、超音波若しくはソノグラフ画像）が生成され得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置の移動する動きが、ポータブル電子装置の新しい位置に対応する領域についての実質的にリアルタイムで更新される画像を生じるように、リアルタイム連続画像、若しくは、実質的なリアルタイム連続画像（例えば、１０フレーム／秒、２０フレーム／秒、２５フレーム／秒、３０フレーム／秒など）が生成され及び／又は描画され得る。ある実施形態では、（例えば、器官の膨張及び／又は縮小などの）ターゲットのオブジェクトの内部での動きが、ポータブル電子装置によりリアルタイムで描画され得る。
ある実施形態では、本明細書に記載の、ポータブル電子装置、及び、方法は、本開示全体にて詳細に記載する非限定の実施形態に拠ってユーザに画像を生成及び／若しくは描画するために、一つ若しくはそれ以上の放射線源、センサ、及び／若しくは、トランスデューサ（例えば、超音波トランスデューサのアレイ）、フロントエンド処理回路及び関連する処理技術、及び／若しくは、画像再構築装置、並びに／又は方法を、含み、（例えば、ＵＳＢリンクなどの、適切な通信接続若しくはポートを介して）結合し、又は、利用し得る。
本開示のある実施形態では、添付の図１Ａ〜図８Ｅに記載の装置の一つ若しくはそれ以上は、一つ若しくはそれ以上の超音波画像素子（例えば、超音波源、センサ、及び／又はトランスデューサの一つ若しくはそれ以上のアレイ）を含み得る、若しくは結合し得る。ポータブル電子装置内部の一つ若しくはそれ以上のコンピュータ若しくはプロセッサは、画像装置により受信される放射信号に少なくとも部分的に基づいて、画像解析及び／又は画像描画を実行し得る。
図１Ａは、ある実施形態に係る、人体若しくは人体の部位の内部画像を生成及び／又は描画するための画像インタフェース１０２を含むポータブル電子装置１００を示す。図１Ｂは、図１Ｂは、ある実施形態に係る、ポータブル電子装置１００によって生成及び／又は描画される人体の部位の３次元内部画像１１０を示す。図１Ａに示すように、ポータブル電子装置１００は、画像にされるべき及び／又は解析されるべき人体の部位近くの（例えば、人体の部位の表面に接触する、若しくは、人体の部位から１メートルの範囲内の）領域内で配置され得る。ポータブル電子装置１００は、放射信号を送信及び／又は受信するように構成されている画像素子１０４を含み得る。画像素子１０４は、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置１００の他のコンポーネント及び機能と共に、図２Ａ〜図２Ｂを参照して以下にてより詳細に説明する。図２Ｂに示す内部画像１１０は、ポータブル電子装置１００により生成され得る。内部画像１１０は、ビューア１１７にはポータブル電子装置１００の表面から上方に突出して見える、人体の部位の３次元内部画像であり、下部の人体内への視覚ウインドウの知覚をビューアに与え得るものである。内部画像の生成を介して、ポータブル電子装置１００は、表面下にある人体の内部領域へのウインドウを提供し得る。生成される画像は、図６Ａ〜図６Ｃを参照してより詳細に説明するように、ポータブル電子装置１００及び／又は画像のターゲット（例えば、人体の内部器官）の動きに基づいて、画像が動的に更新される、リアルタイムの連続画像であり得る。
図２Ａは、本開示のある実施形態に係る、画像インタフェース１０２を含むポータブル電子装置１００の前面図を示す。ポータブル電子装置１００の画像素子１０４は、画像化ターゲットの２次元（２−Ｄ）若しくは３次元（３−Ｄ）を出力するように構成されたディスプレイを含み得る。ある実施形態では、画像インタフェース１０２は双方向性であり、例えば、タッチスクリーンを介してユーザのインプットを受信することができる。画像インタフェース１０２を介して表示される画像は、受信するインプットに基づいて、例えば、ズームレベル、センタリングポジション、詳細度、画像化される下部のオブジェクトの深さ、解像度、輝度、カラー、及び／又は、画像に関する好みを、調整するべく、調整され得る。例えば、ある実施形態では、画像インタフェース１０２は、ユーザが、例えば、タッチスクリーンを用いて、下部のオブジェクトに関する種々のレイヤ及び画像深さを選択的に横断できるように構成されている。
ポータブル電子装置１００は、任意の適切な方法、若しくは方法の組み合わせ（例えば、アナグリフ、偏光、エクリプス、干渉フィルタ、及び／又は、オートステレオスコピイ）を用いて、画像化ターゲットの三次元画像を描画し得る。例えば、ある実施形態では、画像インタフェース１０２は、偏光フィルタ眼鏡を備えるビューアが３次元画像を視ることができる円偏光子及び／又は直線偏光子を含む。ある実施形態では、画像インタフェース１０２は、表示される画像と連動して交互に動くシャッタを伴う眼鏡を備えるビューアが３次元画像を視ることができる、交互に動作する左右画像を表示するように構成されている。ある実施形態では、画像インタフェース１０２は、ビューアが３次元画像を視るために、３Ｄ眼鏡の利用を必要としない、オートステレオスコピイ方法を利用し得る。
ある実施形態では、ポータブル電子装置１００は、ターゲットのオブジェクトの画像に加えて（例えば、映像上、上に若しくは隣接して、被せて）、例えば、画像内で識別される構造（例えば、器官、動脈、静脈、組織、骨、及び／又は、他の身体内容や部位）を識別するテキスト及び／又はグラフなどの、情報（例えば、テキスト及び／又はグラフ９を表示し得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置１００は、格納されたデータ（例えば、ポータブル電子装置１００のランダムアクセスメモリ若しくは他の記録装置内に格納されたデータ）に少なくとも部分的に基づいて、画像内で識別される構造を識別する一つ若しくはそれ以上のプロセッサを含み得る。例えば、装置１００内部に格納されたデータは、装置１００により描画される画像内に示される構造のタイプを識別し及び／又は予測する個人の電子装置１００による利用のために、人体の様々な領域の内部に存在し得る構造の特徴（例えば、一つ若しくはそれ以上の形状、カラー、テキスチャ、細胞特性、組織特性、並びに／又は、他の独特の及び／若しくは周りの特徴若しくは構造）を、識別し得る。ある実施形態では、装置１００内部に格納されたデータは、装置１００により描画される画像内に示される構造のタイプを識別し及び／又は予測する個人の電子装置１００による利用のために、癌や他の異常などの特定の疾病の特性を識別し得る。ある実施形態では、ユーザインタフェース１０４に表示される、画像、テキスト、グラフ、及び／又は、他の情報は、ポータブル電子装置１００の一つ若しくはそれ以上のインプット（例えば、タッチスクリーン、ボタン、タッチ検知エリアなど）によるユーザの相互作用を介して、調整され得る。
図２Ｂは、本開示のある実施形態に係る、画像素子１０４を含むポータブル電子装置１００の背面図を示す。画像素子１０４は、超音波放射及び／又は他の放射のソース（エミッタ）及び／又はセンサとして、構成され得る。ある実施形態では、画像素子１０４は、図２Ｂに示すものと実質的に同じ寸法であり、及び／又は、図２Ｂに示すアレイで配置され得る。ある実施形態では、画像素子１０４は、異なる寸法であり、及び／又は、不規則な若しくは散在した構成で配置され得る。ある実施形態では、画像素子１０４の一つ若しくはそれ以上（例えば、全て）は、同じ平面で配置され得る。他の実施形態では、画像素子の少なくとも一部は、少なくとも二つの異なる平面に配置され得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置１００内に含まれる画像素子１０４の全ては、発出素子若しくは検知素子であり得る。ある実施形態では、画像素子１０４は、発出素子と検知素子の両方を含み得る。図２Ｂに示す実施形態は、例示でのみ、画像素子１０４の４×６アレイを含み、限定することを意図するものでは無い。他の実施形態では、任意の他の適切な数の画像素子が提供可能であり（例えば、１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、５００、１０００、若しくはそれらの間の任意の数、又は、それ以上）、任意の適切な構成で配置され得る。
ある実施形態では、画像素子１０４は、例えば、ポータブル電子装置１００の処理（例えば、画像処理）コンポーネントを含む、回路基板（例えば、プリント回路基板）の内部に統合され得る。ある実施形態では、画像素子１０４は、ポータブル電子装置１００の処理コンポーネントを含む、独立の回路基板若しくは回路基板のレイヤ上に設けられ得、適切な通信リンク（例えば、内部バス、ＵＳＢリンク、若しくは他のポート）を介して処理回路と通信し得る。ある実施形態では、図１４Ａ〜図１４Ｋと関連して説明するように、画像素子１０４は、処理回路を備える半導体チップ上で微細加工されてもよい。
本開示のある実施形態に係る画像素子１０４は、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、及び／若しくは、中央処理装置（ＣＰＵ）などの、それ自身の専用回路を含み得、並びに／又は、ポータブル電子装置１００の処理回路を利用し得る。例えば、ある実施形態では、ポータブル電子装置１００のＣＰＵ及び／若しくはＧＰＵは、画像収集／再構築及び画像描画のために利用され得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置１００のＣＰＵは、画像若しくはトポグラフィを生成するために、受信した信号（例えば、後方散乱信号及び／又は透過信号）に基づいて計算を処理するのに利用され得、一方で、ＧＰＵは、ＣＰＵから受けた情報に基づいて画像を描画してリアルタイムの若しくは実質的にリアルタイムの画像ディスプレイを生成するのに利用され得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置１００は、処理すること、フィルタすること、増幅すること、及び／又は画像を描画することのための、一つ若しくはそれ以上のコンポーネントを含み得る。
図３は、本開示のある実施形態に係る、透過画像システム及び方法３０１を示す。図３に示すように、透過画像システム３０１は、画像化ターゲット３０６の対向する側に、若しくは実質的に対向する側にある、二つのポータブル電子装置１００Ａ、１００Ｂを含む。他の実施形態では、二つの装置１００Ａ、１００Ｂは、相互に関して他のどのような関係に配置されてもよい。ある実施形態では、装置１００Ａ及び／又は１００Ｂは、画像の生成を助けるための、これら装置の相対位置を判定する一つ若しくはそれ以上のセンサを含み得る。ポータブル電子装置１００Ｂ（例えば、スマートホン）として示されているが、ある実施形態では、装置１００Ｂは、超音波素子及びのアレイ及び関連回路などの、専用の検知及び／又は発出装置であってもよい。ポータブル電子装置１００Ｂから発される信号（例えば、ウエーブ若しくはビーム３０８）は、ポータブル電子装置１００Ａにより検知され、ターゲット３０６の２Ｄ若しくは３Ｄの画像３１０（例えば、リアルタイム若しくは実質的にリアルタイムの画像）を描画するのに利用され得る。ある実施形態では、生成される３Ｄ画像は、ポップアウト画像若しくは奥行き画像の形式であればよい。ある実施形態では、ポータブル電子装置１００Ａは、ターゲットのオブジェクト０６を介して信号（例えば、ウエーブ若しくはビーム）３０８を送信してポータブル電子装置１００Ｂにより受信されるように、構成され得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置１００Ｂは、検知される信号を処理することに少なくとも部分的に基づいて、同時に若しくは実質的に同時に、画像（例えば、装置１００Ａにより描画される画像の、バックビュー若しくはオールタネートビュー、又は、詳細度）を描画し得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置１００Ａ及び／又は１００Ｂは、描画される画像を生成するために若しくは改良するために、例えば、より高い解像度及び／又はより大きいフレームレートを与えることにより、検知された信号の結果を他方に伝達し得る。例えば、描画する装置は、描画された画像に関して信号を発出した装置にフィードバックを送信し、これに応じて、信号を発出した装置は、描画する装置により描画される画像を改良するために、パワーレベル、信号タイプ、信号周波数、若しくは、他の信号パラメータを調整し得る。
図４は、本開示のある実施形態に係る、後方散乱若しくは反射画像システム及び方法４０１を示す。図４に示すように、ポータブル電子装置１００は、画像４１０を描画するために、信号４０８の反射（例えば、後方散乱効果）に少なくとも部分的に基づいて、発出及び／又は検知素子１０４を利用し得る。ある実施形態では、ポータブル電子装置１００は、ターゲットを画像化するために（例えば、人体内へのウインドウとして現れる画像を作成するために）利用される唯一の装置である。例えば、ポータブル電子装置１００は、放射源とセンサの両方（例えば、独立のソース及びセンサ、及び／又は、ソースとセンサの両方として機能する多数のトランスデューサ）を含み得、この場合、画像を再構築するセンサにより利用される放射の全て若しくは実質的に全ては、後方散乱放射、若しくは類似の効果により生成される放射である。
図５は、本開示のある実施形態に係る、透過及び／又は反射画像システム及び方法を示す。図５に示すように、ポータブル電子装置５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、及び／又は、５００Ｄなどの、複数の装置は、ポータブル電子装置５００Ｂ上にターゲット５０６の一つ若しくはそれ以上の画像５１０を描画するために、利用され得る。ポータブル電子装置５００Ａ〜５００Ｄの各々は、図５に示す信号（例えば、ウエーブ若しくはビーム）５０８を発出するように、構成され得る。画像５１０は、即ち、画像若しくは画像化構造のオールタネートビューは、相互の通信を介して他のポータブル電子装置（例えば、５００Ａ、５００Ｃ、及び５００Ｄ）上に描画され得る。ある実施形態では、装置（例えば、５００Ａ、５００Ｃ、及び／又は５００Ｄ）の各々は、発出及び／又は検知装置としてのみ構成され得る。ポータブル装置５００Ｂで描画される画像５１０は、装置５００Ａ〜５００Ｄの一つ若しくはそれ以上により発出される信号５０８に少なくとも部分的に基づくものであり、該信号は、装置５００Ａ〜５００Ｄの一つ若しくはそれ以上による反射（例えば、後方散乱）及び／又は透過を介して検知され得る。
ある実施形態では、本開示に係る一つ若しくはそれ以上のポータブル電子装置が、装置の一つ若しくはそれ以上のセンサ（例えば、超音波トランスデューサ）によりにより受信される信号に基づいてのみ、画像を生成し及び／又は描画し得る。ある実施形態では、本開示に係る一つ若しくはそれ以上のポータブル電子装置が、ポータブル装置のメモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ）内に格納され、画像化されるオブジェクトの構造、部分、組み合わせ、及び／又は、他の特徴に関する詳細を識別する、情報に少なくとも部分的に基づいて、画像を生成し及び／又は描画し得る。例えば、ある実施形態では、ポータブル電子装置の一つ若しくはそれ以上のセンサにより受信されるデータが画像化されるオブジェクトが人体の特定部位若しくは領域であることを示すとき、ポータブル電子装置は、オブジェクト及び／若しくはその構成部分の画像を生成するために、並びに／又は、オブジェクト及び／又はその構成部分に関する更なる詳細若しくは説明を提供するために、受信したデータに加えて格納されるデータを用いることができる。例えば、従前の描画された画像若しくはフレームと現在の画像若しくはフレームとの間の差異を判定して、判定された差異に対応するピクセルのアウトプットを偏光することにより更新される画像を生成可能にするために、格納されたデータは受信されるデータと対比され得る。
本開示のある実施形態では、生成される及び／又は描画される画像は、画像化ターゲット及び／又は画像化ターゲットの動きの、表面沿いのポータブル電子装置１００の運動に基づいて、動的に更新されるリアルタイムの、若しくは実質的にリアルタイムの画像であってもよい。図６Ａは、ある実施形態に従って、第１の位置と第２の位置にて、人体の部位の内部画像を生成し及び／又は描画する画像インタフェース１０２を含むポータブル電子装置１００を示す。図６Ｂは、ある実施形態に係るポータブル電子装置１００により生成され及び／又は描画される、図６Ａに示す第１の位置における人体の部位の３次元内部画像６１０を示す。図６Ｃは、ある実施形態に係るポータブル電子装置１００により生成され及び／又は描画される、図６Ａに示す第２の位置における人体の部位の３次元内部画像６１０を示す。図６Ｂに示すように、人体の部位の３次元内部画像６１０が生成されて、ビューア６１７に示され得る。３次元画像６１０は、図６Ａに示すポータブル電子装置１００の第１の位置における人体の部位の、表面及び／又は他の形態若しくは特性に対応する、例えば、トポグラフィの変動を備える画像として、ビューア６１７には見え得る。３次元内部画像６１０は、ポータブル電子装置１００、及び／又は、解析される人体の内部部位の、運動に動的に基づく、リアルタイム連続画像（例えば、ビデオ画像）であればよい。図６Ｃに示すように、３次元内部画像６１０は、ビューア６１７に表示され、様々な下部の構造及び／又は形態（例えば、器官、動脈、静脈、組織、骨、及び／又は、他の身体内容若しくは部位）を示す。図９Ｃに示す３次元内部画像６１０は、図６Ａに示すポータブル電子装置１００の第２の位置に対応する人体の部位の内部画像に対応する。図６Ｃに示すように、内部画像６１０は、異なるトポグラフィを、及び／又は、図６Ｂに示す内部画像６１０以外の、人体部位の形態若しくは特徴を示す、異なる画像として、示される。上述のように、様々なアスペクト比及び／又はズーム設定の選択を介して、加えてポータブル電子装置６００の配置を介して、全体器官や多数器官の３次元ビューなどの、ターゲットの内部画像の様々なタイプが生成され得る。
ある実施形態では、センサ及び／又はソース（例えば、トランスデューサ）を含む、画像素子が、ポータブル電子装置のためのケース上に、内に、配置され、若しくはケースに結合され得る。図７Ａは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置７００の前面図を示す。ポータブル電子装置７００は、画像インタフェース７０２を含む。図７Ｂは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置７００の背面図を示す。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ポータブル電子装置１００とは異なり、ポータブル電子装置７００は、装置７００のメインハウジング若しくはエンクロージャの一部として画像素子１０４を含まない。
図７Ｃは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置のためのケース７１１の前面図を示す。図７Ｄは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置のための画像素子を含むケース７１１の背面図を示す。ケース７１１は、ポータブル電子装置７００を少なくとも部分的に囲むように、ポータブル電子装置に付属するべく構成され得る。ある実施形態では、ケース７１１は、ポータブル電子装置７００に画像化能力を提供し得、それと同時に、保護ケースとして機能し得る。ケースは、ラバー、プラスチック、レザーなどの、任意の適切な材料で形成され得る。図７Ｄに示すように、画像化回路７１２（例えば、集積回路）は、ケース７１１の背面及び／又は他の表面上に（例えば、直接に）配置され、内に埋め込まれ、及び／又は、別途結合し得る。ケース７１１は、ポータブル電子装置７００の一部と見なされ得る。
画像化回路７１２は、一つ若しくはそれ以上の画像素子１０４を含み得る。上述のように、画像素子１０４は、ソース及び／又はセンサを含み得る。画像化回路７１２は、有線の若しくは無線のリンクを介してポータブル電子装置７００と通信するように構成された通信装置７１４も含み得る。例えば、画像化回路７１２は、赤外線信号、ブルートゥース（登録商標）通信信号、近距離無線通信信号などを利用してポータブル電子装置７００と通信する、通信送信器／受信器を含み得る。ある実施形態では、通信装置７１４は、有線の通信リンク（例えば、ＵＳＢポート、若しくは他のデータポート）を介して、又は、有線及び無線のリンクの組み合わせを介して、ポータブル電子装置の処理回路と通信し得る。ある実施形態では、画像化回路７１２は、ポータブル電子装置への有線の及び／又は無線の接続を介して、パワーを受け取ることができる。ある実施形態では、画像化回路７１２は、画像化回路７１２に結合する独立の動力源（例えば、バッテリ）からパワーを受け取ることができる。ある実施形態では、ポータブル電子装置７００がケース７１１に結合若しくは付属すると、画像化回路７１２との通信に基づいて描画するために、ソフトウエアアプリケーション及び／又はドライバが、ポータブル電子装置により自動的にロードされ及び／又は実行される。ソフトウエアアプリケーション及び／又はドライバは、画像化回路７１２のメモリに格納されてポータブル電子装置７００に通信され得、及び／又は、ネットワーク（例えば、インターネット）を介してポータブル電子装置により検索され得る。
ある実施形態では、ポータブル電子装置７００は、通信装置７１４から生データを受信し、ポータブル電子装置７００内に含まれる処理回路（例えば、画像信号プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、フィルタなど）を用いてその生データを処理する。ある実施形態では、画像化回路７１２は、画像素子１０４により受信された信号を処理するように構成されたローカル画像化プロセッサ７１６を含む。通信装置７１４は、画像素子１０４から受信されるデータ（例えば、生のセンサデータ）を通信するように構成され得、及び／又は、ローカル画像化プロセッサ７１６から受信される処理されたデータを通信し得る。図７Ａに示すように、ポータブル電子装置７００は、通信装置７１４から受信される処理信号により描画される画像を表示するための、インタフェース７０２を含む。
ある実施形態では、画像化回路（例えば、集積回路）は、異なるポータブル電子装置により用いられる異なるケースに搭載され得るように及び／又は付属するように、分離して設けられ得る。図８Ａは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置のためのケース８１１Ａの前面図を示す。図８Ｂは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置により利用されるモジュラーユニット８３０のための保持メカニズム８２０を含むケース８１１Ａの背面図を示す。図８Ｃは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置のためのケース８１１Ｂの前面図を示す。図８Ｄは、本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置により利用されるモジュラーユニット８３０のための保持メカニズムを含むケース８１１Ｂの背面図を示す。図８Ｅは、本開示のある実施形態に係る画像化回路７１２を含むモジュラーユニット８３０を示す。図８Ａ〜図８Ｄに示すように、ケース８１１Ａは、ケース８１１Ｂとは異なる形状を有する。ケース８１１Ａは第１のポータブル電子装置のために利用され得、ケース８１１Ｂは第１のポータブル電子装置とは異なる寸法及び／又はサイズを有する第２のポータブル電子装置のために利用され得る。ケース８１１Ａ及びケース８１１Ｂの各々は、モジュラーユニット８３０を保持するように構成された保持メカニズム８２０を含む。
モジュラーユニット８３０は、図７Ａ〜図７Ｄに冠して上述した画像化回路７１２を含み得る。画像化回路７１２は、一つ若しくはそれ以上の画像素子１０４、通信装置７１４、及び／又は、ローカル画像化プロセッサ７１６を、含み得る。モジュラーユニット８３０は、ケース８１１Ａとケース８１１Ｂの保持メカニズム８２０と係合するように構成された結合メカニズム８３２も含む。例えば、ある実施形態では、保持メカニズム８２０は、モジュラーユニット８３０を受けるように構成された、ケース８１１Ａ及び／又はケース８１１Ｂ上のスロットに対応し得る。結合メカニズム８３２は、モジュラーユニット８３０がケース８１１Ａ及び／又はケース８１１Ｂにより固定され得るべく、ケース８１１Ａ及び／又はケース８１１Ｂのスロットに対応するように成形されている。ある実施形態では、保持メカニズム８２０及び結合メカニズム８３２は、利用時にモジュラーユニット８３０を適所にロックするための、対応する構造を含み得る。ある実施形態では、保持メカニズム８２０は第１の極性を有する一つ若しくはそれ以上の磁石を含み得、結合メカニズム８３２は、モジュラーユニット８３０がケース８１１Ａ及び／又はケース８１１Ｂにより保持され得るべく、第１の極性と反対である第２の極性を有する一つ若しくはそれ以上の磁石を含み得る。
図８Ａ〜図８Ｅに関して説明したように、異なるポータブル電子装置のために利用される異なるケース８１１Ａ及び／又はケース８１１Ｂと、モジュラーユニット８３０は組み込まれ得るので、モジュラーユニット８３０は、異なるポータブル電子装置と画像化システムとの組み合わせに柔軟性を提供し得るのが好ましい。更に、異なるケース８１１Ａ及び８１１Ｂは、任意の適切な技術（例えば、３Ｄプリント、インジェクションモールドなど）を用いて製造され得る。ある実施形態では、モジュラーユニット８３０との互換性を保持しつつ様々なケース８１１Ａ及び８１１Ｂが放棄され得及び／又は改良され得るように、ケース８１１Ａ及び８１１Ｂは低コストで製造され得る。その結果として、ポータブル電子装置のデザインが変更しても（例えば、更新されても及び／又は改良されても）モジュラーユニット８３０は、複数のポータブル電子装置で、統合され得、ユーザにより利用され得る。
本開示のある実施形態に係るポータブル電子装置内に集積され得る若しくは結合され得る、適切な画像化装置の例は、以下に図９Ａ〜図９Ｆ、図１３、及び図１４Ａ〜図１４Ｋ
に関連して、更に、共同所有の米国特許出願番号第１３／６５４３３７号（特許文献１）の、発明の名称“Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ”、米国特許仮出願番号第６１／７９８８５１号（特許文献２）の、発明の名称“Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ”、及び、米国特許仮出願番号第６１／７９４７４４号（特許文献３）の、発明の名称“Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ （ＣＭＯＳ） Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ”にて説明されており、それらの各々は、全体として参照の上本明細書に組み込まれる。
図９Ａは、ある実施形態にて、単体のトランスデューサ素子１０４がより大きいトランスデューサアレイ９００内にどのようにフィットし得るかを示す。図９Ｂ〜図９Ｆは、アレイ９００内部で円形トランスデューサセル９０２から構成される所与のトランスデューサ素子１０４がある実施形態でどのように構成され得るか、に関する５つの異なる例を示す。図９Ｂに示すように、ある実施形態にて、アレイ９００内の個々のトランスデューサ素子１０４は、単体のトランスデューサセル９０２（例えば、単体のＣＵＴ若しくはＣＭＵＴ）のみを含み得る。図９Ｂ〜図９Ｆに示すように、他の実施形態では、アレイ９００内の個々のトランスデューサ素子１０４は、個別のトランスデューサセル９０２（例えば、ＣＵＴ若しくはＣＭＵＴ）のグループを含み得る。トランスデューサ素子１０４に関する、他の可能性の有る構成は、台形素子、三角形素子、六角形素子、八角形素子等を含む。同様に、所与のトランスデューサ素子１０４を構成する個々のトランスデューサセル９０２（例えば、ＣＵＴ若しくはＣＭＵＴ）はそれ自身、前述の幾何学的図形のいずれであってもよく、従って、所与のトランスデューサ素子１０４は、例えば、一つ若しくはそれ以上の正方形トランスデューサセル９０２、長方形トランスデューサセル９０２、円形トランスデューサセル９０２、星印形状トランスデューサセル９０２、台形トランスデューサセル９０２、三角形トランスデューサセル９０２、六角形トランスデューサセル９０２、及び／又は、八角形トランスデューサセル９０２等を、含み得る。
ある実施形態では、個々の所与のトランスデューサ素子１０４内部のトランスデューサセル９０２のうちの少なくとも二つ（例えば、全て）は、ユニットとして作用し、及び、（以下に説明する）同じパルサのアウトプットに応じて出射超音波パルスを共に生成し、並びに／又は、入射超音波パルスを共に受信し、及び、同じアナログ受信回路を駆動する。多数のトランスデューサセル９０２が個々のトランスデューサ素子１０４内に含まれる場合、個別のトランスデューサセル９０２は、多数のパターンのいずれでも配置され得るのであり、特定のパターンは、例えば、指向性、信号対ノイズ比（ＳＮ比）、視野などの、所与の利用例に対する様々なパフォーマンスパラメータを最適化するように、選択される。ＣＵＴがトランスデューサセル９０２として用いられるある実施形態では、個別のトランスデューサセル９０２は、例えば、約２０〜１１０μｍ幅のオーダであり、約０．５〜１．０μｍの膜圧を有し、個別のトランスデューサ素子１０４は、約０．１〜２．０μｍのオーダの深さを有し、約０．１ｍｍ〜３ｍｍの、若しくはその間の任意の値の直径を有し得る。しかしながら、これらは、可能な寸法の例示に過ぎず、より大きい、及びより小さい寸法も可能であり想定される。
図１０Ａは、ある実施形態に係るモノリシックの超音波装置１０００の例示を示す。図示するように、装置１０００は、一つ若しくはそれ以上のトランスデューサ構成（例えば、アレイ）９００、送信（ＴＸ）コントロール回路１００４、受信（ＲＸ）コントロール回路１００６、タイミング及びコントロール回路１００８、信号調整／処理回路１０１０、パワー管理回路１０１８、及び／又は、高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）コントローラ１０２０を、含み得る。図示する実施形態では、例示の素子の全てが、単体の半導体ダイ１０１２上で形成される。しかし、当然ながら、別途の実施形態では、例示の素子の一つ若しくはそれ以上は、その代わりにオフチップで配置され得る。更に、例示の例は、ＴＸコントロール回路１００４とＲＸコントロール回路１００６の両方を示すが、別途の実施形態では、ＴＸコントロール回路のみ、若しくは、ＲＸコントロール回路のみが、採用され得る。例えば、そのような実施形態は、超音波画像化される対象を介して送信された目若しくは対象によって反射された音響信号を、送信するのに一つ若しくはそれ以上の送信専用装置１０００が用いられ、且つ、受信するのに一つ若しくはそれ以上の受信専用装置１０００が用いられる、状況で採用され得る。
図１０Ｂは、ある実施形態にて、トランスデューサ素子１０４にエネルギを加えて超音波パルスを発するのに、若しくは、トランスデューサ素子１０４により検知される超音波パルスを表すトランスデューサ素子１０４からの信号を受信し処理するのに、所与のトランスデューサ素子１０４のための、ＴＸコントロール回路１００４及びＲＸコントロール回路１００６がどのように用いられ得るかを示すブロック図である。ある実装では、ＴＸコントロール回路１００４は、「送信」フェーズの間に用いられ得、ＲＸコントロール回路１００６は、送信フェーズとは非オーバラップである「受信」フェーズの間に用いられ得る。他の実装では、超音波ユニットの対２００が送信画像化のためのみに用いられるときなどの、所与の装置１０００内では、ＴＸコントロール回路１００４とＲＸコントロール回路１００６のうちの一方のみが、用いられ得るというものでは無い。前述のように、ある実施形態では、装置１００は、ＴＸコントロール回路１００４のみを、若しくは、ＲＸコントロール回路１００６のみを、交互に用いられ得、本技術の形態では、そのようなタイプの回路の両方の存在が必ずしも要求されない。種々の実施形態では、個々のＴＸコントロール回路１００４及び／又は個々のＲＸコントロール回路１００６は、単体のトランスデューサセル９０２（例えば、ＣＵＴ若しくはＣＭＵＴ）、単体のトランスデューサ素子１０４内部の二つ若しくはそれ以上のトランスデューサセル９０２から成るグループ、トランスデューサセル９０２のグループを含む単体のトランスデューサ素子１０４、アレイ９００内部の二つ若しくはそれ以上のトランスデューサ素子１０４から成るグループ、又は、トランスデューサ素子１０４から成る全体アレイ９００と、関連し得る。
図１０Ｂに示す例では、アレイ９００内の個々のトランスデューサ素子１０４に対して、独立のＴＸコントロール回路１００４／ＲＸコントロール回路１００６の組み合わせが存在するが、タイミング及びコントロール回路１００８と信号調整／処理回路１０１０との各々については一つのインスタンスしか無い。従って、そのような実装では、タイミング及びコントロール回路１００８は、ダイ１０１２上のＴＸコントロール回路１００４／ＲＸコントロール回路１００６の組み合わせの全ての動作を同期化し調整することの責任を負い、更に、単体の調整／処理回路１０１０は、ダイ１０１２上のＲＸコントロール回路１００６の全て（図１０Ｂの素子１００５参照）からのインプットを処理する責任を負う。
図１０Ｂに示すように、クロック信号を生成し及び／又は分配しデバイス１０００内の種々のデジタルコンポーネントを駆動することに加えて、タイミング及びコントロール回路１００８は、個々のＴＸコントロール回路１００４の動作をイネーブルにする「ＴＸイネーブル」信号か、若しくは、個々のＲＸコントロール回路１００６の動作をイネーブルにする「ＲＸイネーブル」信号か、のいずれかをアウトプットし得る。例示では、ＴＸコントロール回路１００４がイネーブルになる前には、ＲＸコントロール回路１００６のスイッチ１００３は、常にオープンであり、このことにより、ＴＸコントロール回路１００４のアウトプットがＲＸコントロール回路１００６を駆動することが防がれ得る。ＲＸコントロール回路１００６の動作がイネーブルになるとスイッチ１００３はクローズとなり、このことにより、トランスデューサ素子１０４により生成される信号をＲＸコントロール回路１００６が受信し処理することが可能になる。
例示のように、個別のトランスデューサ素子１０４のためのＴＸコントロール回路１００４は、波形生成器１００７とパルサ１００９を含んでもよい。波形生成器１００７は、例えば、パルサ１００９に印加されるべき波形を生成する責任を負い、このことにより、パルサ１００９は、生成された波形に対応する駆動信号をトランスデューサ素子１０４に出力する。
図１０Ｂに示す例では、個々のトランスデューサ素子１０４に対するＲＸコントロール回路１００６は、アナログ処理ブロック１０１１、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１０１３、及びデジタル処理ブロック１０１５を、含む。ＡＤＣ１０１３は、例えば、１０ビット、２０Ｍｓｐｓ、４０Ｍｓｐｓ、若しくは８０ＭｓｐｓＡＤＣを含み得る。
デジタル処理ブロック１０１５内での処理を経た後、ダイ１０１２上のＲＸコントロール回路１００６の全てのアウトプット（その数は、この例では、チップ上のトランスデューサ素子の数に等しい）は、信号調整／処理回路１０１０内のマルチプレクサ（ＭＵＸ）１０１７に供給される。ＭＵＸ１０１７は、種々のＲＸコントロール回路１００６からのデジタルデータを多重化し、ＭＵＸ１０１７のアウトプットは、信号調整／処理回路１０１０内の多重化デジタル処理ブロック１０１９に供給され、例えば、一つ若しくはそれ以上の高速シリアルアウトプットポート１０１４を介して、データがダイ１０１２からアウトプットされる前の、最終的処理が為される。図１０Ｂに示す種々の回路ブロックの実装の各々を、更に以下にて説明する。以下にてより詳細に説明するように、アナログ処理ブロック１０１１及び／又はデジタル処理ブロック１０１５内の、種々のコンポーネントは、受信した信号から波形を切り離すように機能し得、又は、高速シリアルデータリンク若しくは他のものを介してダイ１０１２からアウトプットされる必要があるデータの量を減少させるように機能し得る。ある実施形態では、例えば、アナログ処理ブロック１０１１及び／又はデジタル処理ブロック１０１５内の、一つ若しくはそれ以上のコンポーネントは、ＲＸコントロール回路１００６が、改良された信号対ノイズ比（ＳＮ比）で、且つ、多様な波形と適合するやり方で、送信された及び／又は散乱された超音波圧縮波を受信し得るように、機能し得る。このような素子が含まれることにより、ある実施形態における本開示の「チップ上の超音波」ソリューションが、更に促進され得、及び／又は向上され得る。
アナログ処理ブロック１０１１内に選択的に含まれ得る特定のコンポーネントを以下に記載するが、当然ながら、それらアナログコンポーネントのデジタルの対応物は、デジタル処理ブロック１０１５内で追加として若しくは交代として採用され得る。逆も真なり、である。即ち、デジタル処理ブロック１０１５内に選択的に含まれ得る特定のコンポーネントを以下に記載するが、当然ながら、それらデジタルコンポーネントのアナログの対応物は、アナログ処理ブロック１０１１内で追加として若しくは交代として採用され得る。
図１１は、アレイ９００内のトランスデューサ素子１０４をバイアスするための技術の例を示す。図示されるように、患者に対向するトランスデューサ素子１０４の各々の一側面はグラウンドに接続され、これにより、電気的ショックの危険を最小化し得る。個々のトランスデューサ素子１０４の他方側面は、抵抗１１０２を介してパルサ１００９のアウトプットに接続し得る。従って、個々のトランスデューサ素子１０４は、スイッチＳ１が開いている若しくは閉じているに拘わらず、パルサ１００９のアウトプットを介して常にバイアスされている。ある実施形態、例えば、一つ若しくはそれ以上のＣＵＴ若しくはＣＭＵＴを含むトランスデューサ素子を含む実施形態では、素子に亘って加えられるバイアス電圧は、１００Ｖのオーダであり得る。
図１１の添付のタイミング図に示すように、スイッチＳ１は、送信動作の間に閉じ得、受信動作の間に開き得る。逆に、スイッチＳ２は、受信動作の間に閉じ得、送信動作の間に開き得る。（スイッチＳ１のオープンとスイッチＳ２のクローズとの間、及び、スイッチＳ２のオープンとスイッチＳ１のクローズとの間には、常にギャップがあり、このことにより、パルサ１００９は出射パルスをＲＸコントロール回路１００６内のＬＮＡ１１０１に印加しないことが保証される、ということに留意されたい。）
またタイミング図に示すように、パルサ１００９が波形パルスをそのトランスデューサ素子１０４に印加しているときを除く、全ての時点にて、パルサはその高いアウトプットレベルでトランスデューサ素子１０４の底部プレートを保持し得、送信フェーズの間に印加される波形パルスはパルサ１００９の高いアウトプットレベルから参照され得る。従って、個々の個別パルサ１００９は、常時、その対応するトランスデューサ素子１０４へのバイアスを維持できる。図１１に示すように、キャパシタ１１０４は、スイッチＳ２と、ＲＸコントロール回路１００６のＬＮＡ１１０１との間に配置され得、このことにより、ＤＣバイアス信号（即ち、パルサ１００９の高アウトプット）が受信動作の間（即ち、スイッチＳ２がクローズされる間）にＬＮＡ１１０１に到達することをブロックし得る。
対応する個々のパルサ１００９を介してトランスデューサ素子１０４をバイアスすることで、ある実施形態では、例えば、素子１０４が共通バスを介してバイアスされたならば別途生じるクロストークを減少させるなどの、利点が得られ得る。
図１２は、例えば、波形除去を実行し受信回路の信号対ノイズ比（ＳＮ比）を改善し得る整合フィルタ１２０２を含むＲＸコントロール回路１００６の例の実装を示す。図１２に示すように、アナログ処理ブロック１０１１は、例えば、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２０１、可変利得増幅器（ＶＧＡ）１２０４、及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２０６を、含み得る。ある実施形態では、ＶＧＡ１２０４は、例えば、減衰補正（ＴＧＣ）回路を介して、調整され得る。ＬＰＦ１２０６は、獲得信号のアンチエイリアスを提供する。ある実施形態では、ＬＰＦ１２０６は、例えば、５ＭＨｚのオーダの周波数カットオフを有する二次ローパスフィルタを含み得る。しかしながら、他の実装も可能であり想定される。
図１２の例では、ＲＸコントロール回路１００６のデジタル処理ブロック１０１５は、デジタル直交変調（ＤＱＤＭ）回路１２０８及びアウトプットバッファ１２１６を含む。ＤＱＤＭ回路１２０８は、例えば、中心周波数からベースバンドまで受信した信号のデジタル化バージョンをミックスダウンし、ベースバンド信号をローパスフィルタして間引くように、構成され得る。整合フィルタ１２０２として用いるのに適した回路の例示の実施形態は、図１３に示される。
「整合」フィルタと名付けられるが、フィルタ回路１２０２は、受信された信号から波形を分離するように、整合するフィルタとして、若しくは整合しないフィルタとして、いずれで実際に動作してよい。整合フィルタ１２０２は、線形周波数変調（ＬＦＭ）パルスのため、若しくは、非線形周波数変調（ｎｏｎ−ＬＦＭ）パルスのため、いずれのために動作してもよい。
図１３に示すように、整合フィルタ１２０２は、例えば、パッド回路１３０２、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路１３０４、マルチプライヤ１３０６、ローパスフィルタ１３０８、間引き回路１３１０、及び逆ＦＦＴ回路１３１２を、含み得る。採用されるのであれば、パッド回路１３０２は、例えば、巡回畳み込みのＦＦＴ実装からのアーチファクトを十分回避するべく、パッドを入射信号に加えてもよい。
「整合」フィルタとして動作するべく、マルチプライヤ１３０６に加えられる「Ｈ（ω）」の値は、伝送波形Ｔｘ（ω）の共役であるべきである。ある実施形態では、フィルタ２２０２は、伝送波形Ｔｘ（ω）の共役をマルチプライヤ１３０６に加えることにより、「整合」フィルタとして実際に動作し得る。しかしながら、他の実施形態では、「整合」フィルタ２２０２は代わりに、非整合フィルタとして動作し、その場合、伝送波形Ｔｘ（ω）の共役以外のある値がマルチプライヤ１３０６に加えられ得る。
ＣＭＯＳウエファ内のキャビティ上に膜を有する超音波トランスデューサ（例えば、トランスデューサセル９０２）を形成するプロセスを次に記載する。図１４Ａを参照して、プロセスは、基板１４０２、誘電若しくは絶縁層１４０４、第１の金属化層１４０６及び第２の金属化層１４０８を含む、ＣＭＯＳウエファ１４００で、開始し得、該第２の金属化層１４０８は、ある実施形態では、ＣＭＯＳウエファ１４００の頂部の金属化層となり得る。
基板１４０２は、シリコンでも、他のどんな適切なＣＭＯＳ基板でもよい。ある実施形態では、ＣＭＯＳウエファ１４００は、ＣＭＯＳ集積回路（ＩＣ）を含み、よって基板１４０２はその回路を指示するのに最適な基板であればよい。
絶縁層１４０４は、ＳｉＯ２若しくは他のどんな適切な誘導絶縁材料で、形成されてもよい。ある実施形態では、絶縁層１４０４は、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）により形成されるが、別途のプロセスも用いられ得る。
ＣＭＯＳウエファ１４００は、二つの金属化層１４０６及び１４０８を含むものとして示されているが、当然のことながら、本願の種々の形態に係るＣＭＯＳウエファは二つの金属化層を有することに限定されず、ある実施形態での二つ以上のものを含む、任意の適切な数の金属化層を有してもよい。ある実施形態にて、それらの金属化層は配線のために（例えば、配線層として）用いられてもよいが、この点で全ての実施形態が限定されるわけではない。
第１と第２の金属化層１４０６及び１４０８は 任意の適切な構成を有し得る。例示の実施形態では、少なくとも第２の金属化層１４０８が、（例えば、アルミニウム、若しくは他の適切な導体材料で形成される）中間導体層１４１２、並びに、夫々上部及び下部ライナ層１４１０、１４１４を含む、マルチ層構成を有してもよい。ライナ層１４１０、１４１４は、窒化チタン（ＴｉＮ）若しくは他の適切な導体材料（例えば、タンタルなどのＴｉＮ以外の金属、又は、ライナとして作用する他の適切な金属）で、形成され得る。ある実施形態では、上部ライナ層１４１０は、例えば、超音波トランスデューサのためのキャビティを形成するプロセスの一部として内で用いる一つ若しくはそれ以上のエッチステップの間に、エッチストップとして用いられ得る。よって、ライナ層１４１０は、ある実施形態にてエッチストップとして作用するのに適した材料で、形成され得る。更に、図示していないが、第１と第２の金属化層１４０６、１４０８、更に本明細書に記載の他の任意の金属化層は、リソグラフィ段階にて非反射コーティングとして機能するように、（例えば、ライナ層１４１０の上部にて）上部層として窒酸化シリコンを含んでもよい。
ある実施形態では、超音波トランスデューサの電極として機能する電極を、第２の金属化層１４０８から形成することが望ましい。更に、第２の金属化層１４０８は、ＣＭＯＳウエファ上に形成されるＣＵＴの膜への電気コンタクトを作成するのに用いられてもよい。従って、図１４Ｂに示すように。第２の金属化層１４０８が適切にパターン化され、電極１４１６及び一つ若しくはそれ以上のコンタクト１４１８を形成してもよい。
図１４Ｂは、金属化層からＣＭＯＳウエファ上に電極及び電気コンタクトが形成されている構成を示しているが、当然のことながら、電極（例えば、電極１４１６）及び／又は電気コンタクト１４１８を形成する他のやり方も実装され得る。例えば、金属以外であっても電極及び／又は電気コンタクトとして適切に作用する導体材料が、適宜ＣＭＯＳ上で処理され例示の電極及び／又は電気コンタクトが形成されてもよい。
続いて絶縁層１４２０が図１４Ｃに示すように積層される。絶縁層１４２０は、ＳｉＯ２若しくは他のどんな適切な絶縁体でもよく、どんな適切なやり方で形成されてもよい。ある実施形態では、絶縁層１４２０は、高密度（ＨＤＰ）蒸着により形成され得る。絶縁層１４２０は、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）若しくは他の適切な平坦化技術を用いて、平坦化されうる（図示せず）。
図１４Ｄでは、絶縁層１４２０は、図示のようにエッチされ、電極１４１６及び電気コンタクト１４１８の上部表面を露出する。ある実施形態では、上部ライナ層１４１０は、絶縁層１４２０をエッチするのに用いられる選択エッチのためのエッチストップとして用いられ得る。例として、ライナ層１４１０は、窒化チタン（ＴｉＮ）で形成されてエッチストップとして用いられてもよいが、この点について全ての実施形態が限定されるものでもない。
図１４Ｅに示すように、更なる絶縁層１４２２が蒸着されて電極１４１６及び電気コンタクト１４１８の上部表面を覆ってもよく、続いて図１４Ｆに示すようにパターン形成されて電気コンタクト１４１８のためのコンタクトホール１４２４を開くようにしてもよい。絶縁層１４２２は、ＳｉＯ２若しくは他のどんな適切な絶縁体でもよい。
図１４Ｇに示すように、導体層１４２６が積層され得る。図１４Ｊに関連して示すように、導体層は、超音波トランスデューサの膜への電気コンタクトを形成するのに用いられ得る。更に、導体層１４２６は、パターン形成され、内にＣＵＴのためのキャビティを形成するが、このとき導体層１４２６の残余の部位はキャビティの一つ若しくはそれ以上の側壁を画定することになる。ある実施形態では、導体層１４２６の高さだけ膜がＣＭＯＳウエファ１４００の表面から分離され得るという点において、導体層１４２６はスペーサも表し得ることになる。よって、導体層１４２６は、一つ若しくはそれ以上の多数の可能な機能を果たし得る。
導体層１４２６は、どんな適切な導体材料で形成されてもよい。ある実施形態では、導体層１４２６は、金属で形成され得る。例えば、ある実施形態では、導体層１４２６は窒化チタン（ＴｉＮ）でよい。
導体層１４２６は、ＣＭＰ若しくは他の適切な平坦化技術を用いて平坦化され得（図示せず）、続いて図１４Ｈに示すようにパターン形成されてコンタクト１４２８を形成し得る。この段階では、コンタクト１４２８がキャビティを少なくとも部分的に画定するように機能することで、キャビティ１４３０がＣＭＯＳウエファ内に形成されることがわかる。（ある実施形態では、閉輪郭を形成する単体のコンタクトを表し得る）コンタクト１４２８は、例示の実施形態ではキャビティ１４３０の側壁として機能するのであり、図１４Ｋを考慮して更に理解されるように、電極１４１６と、キャビティ１４３０を覆う膜との間の、スタンドオフを形成する。
図１４Ｉ〜図１４Ｊに示すように、第２のウエファ１４３１が、ＣＭＯＳウエファに接合され得る。概して、第２のウエファは、バルクシリコンウエファ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウエファ、又は、単体の結晶シリコン層とポリシリコン若しくはアモルファスシリコン層との間の絶縁層を伴うポリシリコン若しくはアモルファスシリコン層を含む工学基板など、どんな適切なタイプのウエファでもよい。例示の実施形態では、第２のウエファ１４３１は、ベース層若しくはハンドル層１４３２、絶縁層１４３４、層１４３６、及び層１４３８を含む、四つの層を含み得る。第２のウエファ１４３１は、層１４３６と層１４３８をＣＭＯＳウエファに移載しキャビティ１４３０を覆う膜を形成するのに用いられ得、よって、ここではトランスファウエファと称し得る。
第２のウエファ１４３１を構成する適切な材料の非限定的な例として、ベース層１４３２はシリコン層（例えば、単体の結晶シリコン）でよく、絶縁層１４３４はＳｉＯ２でよく埋め込み酸化物層を表し得、更に、層１４３６はシリコンでもよい。ある実施形態では、層１４３６は、変性ドープリン化シリコン（ＳｉＰ＋）でもよい。ある実施形態では、層１４３６はポリシリコンでもアモルファスシリコンでもよいが、別の実施形態で単体結晶シリコンが利用されてもよい。層１４３８は、ＣＯＭＳウエファ上のコンタクト１４２８に接合するために適切な材料で形成されてもよい。例えば、コンタクト１４２８及び層１４３８は同じ材料で形成されてもよい。ある実施形態では、コンタクト１４２８及び相１４３８は窒化チタン（ＴｉＮ）で形成され得る。
第２のウエファ１４３１をＣＭＯＳウエファ１４００に接合するためのプロセスは、例えば、４５０℃を超えない、低温接合プロセスであればよい。ある実施形態では、接合プロセスの温度は、約２００℃と４５０℃の間でも、約３００℃と約４００℃の間でも、それらの範囲の℃の温度でも、本明細書に記載する低温接合のための他のどんな温度でも、又は、他の適切などんな温度でも、よい。これにより、ＣＭＯＳウエファ上の金属化層への、及び、ＣＭＯＳ上の任意のＩＣへの、損傷が回避され得る。
ウエファ接合プロセスは、種々のタイプのうちの一つでよい。ある実施形態では、ウエファ接合は、直接接合（即ち、融着）でもよい。よって、ウエファ接合は、ＣＭＯＳウエファと第２のウエファとの夫々の表面にエネルギを加えること、及び、適切な圧力でウエファを共に圧縮して接合を形成することを、含み得る。低温アニールが実行されてもよい。融着は、適切な接合技術の一つを表すが、例えば、一つ若しくはそれ以上の中間層（例えば、接着剤）の利用を介して二つのウエファを接合することを含む、他の接合技術が代わりに用いられてもよい。
図１４Ｉ〜図１４Ｊに示す接合により、第２のウエファ１４３１はＣＭＯＳウエファ１４００とモノリシックに統合することとなり得る。よって、ある状況では、二つのものは単一体を形成し得る。
続いて膜は、第２のウエファ１４３１から形成され得る。第２のウエファ１４３１は背面から薄くされ得る。そのように薄くすることは、複数の段階で実行され得る。例えば、粗厚さコントロール（例えば、１０ミクロンコントロール）を行う機械的グラインドは、バルクウエファの比較的大量を除去するために、初期に実装され得る。ある実施形態では、機械的グラインドの厚さコントロールは、薄化プロセスが進むにつれて、粗から微に変動し得る。続いて、例えば、層１４３６に近接するポイントに達するために、背面上でＣＭＰが実行され得る。次に、選択的化学エッチなどの、選択エッチが実行されて層１４３６上で停止し得る。薄化の他のやり方も可能である。
このように、図１４Ｋに示すようにベース層若しくはハンドル層１４３２、及び絶縁層１４３４が除去され得る。層１４３６及び層１４３８で形成される膜１４４０が残り得る。膜は適切などのような厚さＴＭでもよく、非限定的な例を以下に記載する。ある実施形態では、層１４３６は、エッチされ若しくは薄化され、これにより所望の膜厚を提供する。
図１４Ｋに示す構造の種々の特性を記載する。先ず、構造は、膜１４４０によりシールされた封止キャビティ１４３０を含む。また、キャビティの側壁は導電性であり、即ち、コンタクト１４２８は導電性であり封止キャビティの側壁を形成する。この点において、コンタクト１４２８は、ＣＭＯＳウエファの表面からの、膜１４４０のためのスタンドオフを表す。コンタクト１４２８は、比較的大きいエリアの電気コンタクトであり、膜の比較的大きいエリアと接触を為し、膜への／膜からの低抵抗電気経路を提供し得る。例えば、膜と相互作用して電気信号を提供／受信しこれによりある実施形態では膜の動作を制御し得る、ＣＭＯＳウエファ上のＩＣと、膜との間の電気コントロールを、コンタクトは提供し得る。
更に、膜１４４０は、キャビティ１４３０に近い第１のサイド１４４２と、キャビティ１４３０から遠い第２のサイド１４４４とを有するということ、及び、コンタクト１４２８を介して第１のサイド１４４２と直接接触するということに、留意すべきである。第１のサイド１４４２は、膜の底部サイドと称され、第２のサイド１４４４は、膜の上部サイドと称される。膜１４４０への局所的接続はこのように為され、よって膜１４４０はこの接続を介して（例えば、コンタクト１４１８を介して）ＣＭＯＳウエファ内の集積回路に接続し得る。ある実施形態では、ＩＣはキャビティ１４３０の真下に配置され、例示の導電性経路の構成は、キャビティの真下の集積回路と膜１４４０との間の接続を形成することを促進し得る。第２のサイド１４４４上に形成されるコンタクトではなくＣＭＯＳウエファ内の（例えば、コンタクト１４１８への）導電性経路により電気コンタクトが提供される、という点において。図１４Ｋの構成は、膜への埋め込みコンタクトの非限定的な例を提供する。そのような構成は、第２のサイド１４４４上に電気コンタクトを作成するよりも好ましい。第２のサイド１４４４上のコンタクトは膜１４４０の振動に（否定的な）衝撃を与え得るからである。
更に、図１４Ｋの実施形態では、電極１４１６はキャビティ１４３０よりも幅狭いことに留意すべきである。即ち、電極１４１６は、キャビティ１４３０の幅Ｗ２よりも小さい幅Ｗ１を有する。少なくとも、キャビティが導電性の側壁（例えば、コンタクト１４２８）を有し側壁と電極との間に電気的分離を提供する、それらの実施形態では、そのような構成が好ましい。
更に、実施形態内に層１４３８を含めないことにより、図１４の構造を変更し得ることに留意すべきである。つまり、ある実施形態では、（例えば、窒化チタン（ＴｉＮで形成される）コンタクト１４２８と（例えば、シリコンの）層１４３６との間で、直接の接合を形成し得る。
図１４Ｋに示す構造は、適切などんな寸法を有してもよい。膜１４４０及びキャビティ１４３０に対する寸法の非限定的な例を更に以下に記載する。
非限定的な例として、キャビティ１４３０の幅Ｗ２は、約５ミクロンと約５００ミクロンの間でも、約２０ミクロンと約１００ミクロンの間でも、約３０ミクロンでも、約４０ミクロンでも、約５０ミクロンでも、中間のどんな幅でも若しくは幅の範囲でも、又は、他の適切などんな幅でも、よい。ある実施形態では、空隙比を、即ち、周囲の構造により消費されるエリアの量と対比される、キャビティにより消費されるエリアの量を、最大化するように、幅は選択され得る。幅の寸法は、キャビティのアパーチャサイズを識別するのにも用いられ得、よって、キャビティは、上述の値のいずれもの、若しくは、他の適切などんな値もの、アパーチャを、有してもよい。
深さＤ１は、約０．０５ミクロンと約１０ミクロンの間でも、約０．１ミクロンと約５ミクロンの間でも、約０．５ミクロンと約１．５ミクロンの間でも、中間のどんな深さでも若しくは深さの範囲でも、又は、他の適切などんな深さでも、よい。コンタクト１４２８が窒化チタン（ＴｉＮ）で形成されているならば、Ｄ１に対するそれら実施形態では、５ミクロン以下であることが好ましい。窒化チタン（ＴｉＮ）は通常、薄い薄膜として形成されるからである。ある実施形態では、キャビティの寸法、及び／又は、キャビティを覆う膜の膜厚は、膜の周波数挙動に影響を与え得るのであり、よって、所望の周波数挙動（例えば、膜の所望の共鳴周波数）を提供するように選択され得る。例えば、ある実施形態では、約２０ｋＨｚと約２００ＭＨｚの間でも、約１ＭＨｚと約１０ＭＨｚの間でも、約２ＭＨｚと約５ＭＨｚの間でも、約５０ｋＨｚと約２００ｋＨｚの間でも、約２．５ＭＨｚでも、約４ＭＨｚの間でも、中間のどんな周波数でも若しくは周波数の範囲でも、又は、他の適切などんな周波数でも、中心共鳴周波数を伴う超音波トランスデューサを有することが好ましい。例えば、医療画像のために、材料分析のために、又は、種々の動作周波数が所望され得る他の理由のために、例えば、空気、気体、水、又は他の環境で装置を用いることが望ましい。キャビティ及び／又は膜の寸法は、適宜選択され得る。
（例えば、深さＤ１と概略平行である方向で計測される）膜厚ＴＭは、約１００ミクロン以下でも、約５０ミクロン以下でも、約４０ミクロン以下でも、約４０ミクロン以下でも、約３０ミクロン以下でも、約２０ミクロン以下でも、約１０ミクロン以下でも、約５ミクロン以下でも、約１ミクロン以下でも、約０．１ミクロン以下でも、中間のどんな厚さの範囲でも、又は、他の適切などんな厚さでも、よい。ある実施形態では、厚さは、膜の所望の共鳴周波数などの、膜の所望の音響挙動に基づいて選択され得る。
更に、当然ながら、キャビティ１４３０は、より一般的には本明細書に記載の任意の実施形態のキャビティは、種々の形状を有し得るのであり、多数のキャビティが形成される場合、全てのキャビティが同じ形状若しくはサイズを有する必要は無い。例えば、図２２Ａ〜図２２Ｄは、キャビティ１４３０、及び本明細書に記載の他のキャビティの、様々な可能な形状を示す。特に、図２２Ａ〜図２２Ｄは、様々な形状のキャビティ１４３０が内に形成された、ＣＭＯＳウエファの部位２２００の上面図を示す。図２２Ａは、キャビティ１４３０が矩形のアパーチャを有し得ることを示す。図２２Ｂは、キャビティ１４３０が円形のアパーチャを有し得ることを示す。図２２Ｃは、キャビティ１４３０が六角形のアパーチャを有し得ることを示す。図２２Ｄは、キャビティ１４３０が八角形のアパーチャを有し得ることを示す。他の形状も可能である。
部位２２００は四つのアパーチャを含むものとして示されているが、当然ながら、本願の形態はＣＭＯＳウエファ内に形成されるべき一つ若しくはそれ以上のそのようなキャビティを提供する。ある実施形態では、単体の基板（例えば、単体のＣＭＯＳウエファ）では、数十、数百、数千、数万、数十万、若しくは数百万のＣＵＴ（及び対応するキャビティ）が内に形成され得る。
図１４Ｋは、キャビティ１４３０を覆う膜１４４０を有する超音波トランスデューサを示し、膜は実質的に一様な厚さを有する。ある実施形態では、膜は非一様な厚さを有するのが望ましい。例えば、膜はピストンとして形成され、中心部が膜の外側部より大きい厚みを有することも、好ましく、そのような非限定的な例について以下に記載する。
図１４Ｋに示す超音波トランスデューサは、音響信号を送信及び／又は受信するのに用いられ得る。生成されるパワーの観点でのトランスデューサの動作、動作の周波数（例えば、周波数帯）、及び膜の振動をコントロールするのに必要とされる電圧は、膜の形状及びサイズに依存し得る。より薄い周辺部位によりＣＭＯＳウエファに接続する中央塊状部位によりピストンとして形状付けられる膜は、種々の有益な動作特徴を提供し得る。
従って、本願の形態は、ピストン膜を有する超音波トランスデューサを提供する。それらのトランスデューサは、本願のある実施形態に係るウエファ接合プロセスにより形成され得る。概略、それらの膜のより厚い中央部位は、膜の上部面若しくは底部面に形成され得、且つ、ウエファ接合の前に若しくは後に形成され得る。
本明細書に記載すべき技術について複数の形態及び実施形態を記載したが、当然のことながら、当業者には種々の置換、修正、及び改良が即座に生じる。それらの置換、修正、及び改良は、本願に記載の技術の精神及び範囲の内部であることが意図されている。例えば、当業者は、本明細書に記載の、機能を実行するための、並びに／又は、結果及び／若しくは一つ若しくはそれ以上の利点を取得するための、種々の他の手段及び／若しくは構造を、即座に想到し得、それらの変更及び／若しくは修正は、本明細書に記載の実施形態の範囲の内部であると考えられる。当業者は、所定の実験のみを用いて、本明細書に記載の特定の実施形態の多数の等価物を、認識する、又は、解明することができる。したがって、当然のことながら、前述の実施形態は例示としてのみ示すものであり、添付の請求項及びそれらの等価物の範囲の内部で、特に記載したもの以外の、発明性のある実施形態を実施し得る。更に、本明細書に記載の、二つ若しくはそれ以上の特性、システム、品物、材料、キット、及び／又は、方法のいずれもの組み合わせは、それらの特性、システム、品物、材料、キット、及び／又は、方法が相互に不一致で無ければ、本開示の範囲の内部に含まれる。
上述の実施形態は、多数のやり方のいずれでも実装され得る。プロセス若しくは方法の実行を含む本開示の一つ若しくはそれ以上の形態及び実施形態は、プロセス若しくは方法を実行する、又は実行をコントロールする、デバイス（例えば、コンピュータ、プロセッサ、若しくは他のデバイス）により実行され得る、プログラム命令を利用し得る。この点において、種々の発明性のあるコンセプトは、一つ若しくはそれ以上のコンピュータ若しくは他のプロセッサ上で実行される場合に、前述の様々な実施形態の一つ若しくはそれ以上を実装する方法を実行する一つ若しくはそれ以上のプログラムが埋め込まれた（例えば、持続性コンピュータメモリ、一つ若しくはそれ以上のフロッピディスク、コンパクトディスク、光学ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）内の回路構成、若しくは他の半導体デバイス、又は、他の有形コンピュータ記録媒体、などの）コンピュータ読み取り可能記録媒体（若しくは、多重のコンピュータ読み取り可能記録媒体）として実体化され得る。コンピュータ読み取り可能媒体若しくは媒体群は輸送可能であり、よって、格納されたプログラム若しくはプログラム群は、一つ若しくはそれ以上の様々なコンピュータにロードされ前述の形態の様々なものを実装し得る。ある実施形態では、コンピュータ読み取り可能媒体は持続性媒体であってもよい。
前述のような様々な形態を実装するコンピュータ若しくは他のプロセッサをプログラムするのに用いられ得る、コンピュータコードのどんなタイプをも、若しくはコンピュータ実行可能の命令のどんなセットをも称する一般的意味にて、「プログラム」若しくは「ソフトウエア」の用語は、本明細書で用いられ得る。更に、当然ながら、一つの形態によると、実行時には本願の方法を実行する一つ若しくはそれ以上のコンピュータプログラムは、単体のコンピュータ若しくはプロセッサ上に常駐する必要は無く、本願の様々な形態を実装するべく多数の種々のコンピュータ若しくはプロセッサ間にてモジュール形式で分散され得る。
コンピュータ実行可能命令は、一つ若しくはそれ以上のコンピュータ若しくは他のデバイスにより実行される、プログラムモジュールとして、多数の形式となり得る。概略、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行する、若しくは特定の抽象データタイプを実装する、ルーティン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。通常、プログラムモジュールの機能は、種々の実施形態にて、所望のように組み合わされ得る、若しくは、分散され得る。
更に、データ構造は、適切などんな形式でもコンピュータ読み取り可能記録媒体に格納され得る。例示の簡素化のために、データ構造は、データ構造内の配置を介して関係するフィールドを有するように示され得る。それらの関係は、フィールド間の関係を伝達するコンピュータ読み取り可能媒体内で配置を伴ってフィールドのために格納を割り当てることにより、同様に達成され得る。しかしながら、データエレメント間の関係を確立する、ポインタ、タグ、若しくは他のメカニズムの利用を介することを含む、データ構造のフィールド内の情報間の関係を確立するのに、用いられ得る。
ソフトウエア内で実装されると、単体のコンピュータで設けられても多重コンピュータ間で分散されても、適切などんなプロセッサ上でも若しくはプロセッサ群でも、ソフトウエアコードは実行され得る。
更に、当然のことながら、非限定の例として、ラックマウント式コンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、若しくはタブレットコンピュータなどの、多数の形式のいずれでも具体化され得る。コンピュータは、概略コンピュータと見なされるデバイスでは無く、ＰＤＡ、スマートホン、又は、他の適切などんな携帯式の若しくは固定式の電子デバイスを含む、適切な処理能力を伴うデバイスに、埋め込まれ得る。
更に、コンピュータは、一つ若しくはそれ以上のインプット及びアウトプットデバイスを有してもよい。これらのデバイスは、とりわけ、ユーザインタフェースを示すのに用いられ得る。ユーザインタフェースを提供するのに用いられ得るアウトプットデバイスの例は、アウトプットの視覚的提示のためのプリンタ若しくはディスプレイスクリーンと、アウトプットの聴覚的提示のためのスピーカ若しくは他のサウンド生成デバイスを、含む。ユーザインタフェースに用いられ得るインプットデバイスの例は、キーボード、並びに、マウス、タッチパッド及びデジタルタブレットなどの、ポインティングデバイスを、含む。別の例として、コンピュータは、音声認識を介して、又は、他の可聴フォーマットで、インプット情報を受け取り得る。
それらのコンピュータは、エンタープライズネットワーク、インテリジェントネットワーク（ＩＮ）、若しくはインターネットなどの、ローカルエリアネットワーク若しくはワイドエリアネットワークを含む、適切な任意の形式での、一つ若しくはそれ以上のネットワークにより相互接続され得る。それらのネットワークは、適切な任意の技術に基づき得るものであり、適切な任意のプロトコルに従って動作し得、無線ネットワーク、有線ネットワーク若しくは光ファイバネットワークを含み得る。
更に、既述のように、一つ若しくはそれ以上の方法として具体化され得る形態もある。方法の一部として実行されるアクトは、どのようにも適切に順序付けされ得る。従って、例示とは異なる順序でアクトが実行される実施形態も構築可能であり、それら実施形態は、例示の実施形態では順次のアクトとして示されていても、複数のアクトを同時に実行することを含み得る。
本明細書で規定され用いられる定義の全ては、規定された用語の辞書的定義及び／又は通常の意味合いをコントロールするものであると理解すべきである。
明細書及び請求項にて用いる不定冠詞「ａ」「ａｎ」は、明示的に別途示されない限り、「少なくとも一つの」を意味すると理解すべきである。
明細書及び請求項にて用いるフレーズ「ａｎｄ／ｏｒ」は、結合された要素の「いずれか」「両方」を意味すると、即ち、ある場合には結合して存在しある場合には分離して存在する要素を意味すると、理解すべきである。「ａｎｄ／ｏｒ」と共にリストされた多数の要素は、同じように理解されるべき、即ち、結合された要素の「一つ若しくはそれ以上」と理解されるべきである。他の要素は、「ａｎｄ／ｏｒ」節により特別に識別された要素と関係があっても関係が無くても、特別に識別された要素以外に、選択的に存在し得る。よって、非限定的な例として、「Ａａｎｄ／ｏｒＢ」という言い回しは、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの非限定用語で結合して用いられる場合、ある実施形態では、Ａのみ（Ｂ以外の要素を選択的に含む）を示し、別の実施形態では、Ｂのみ（Ａ以外の要素を選択的に含む）を示し、更に別の実施形態では、ＡとＢの両方（他の要素を選択的に含む）を示し得る。
明細書及び請求項にて用いるように、フレーズ「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ」は、一つ若しくはそれ以上の要素のリストにて称する場合、要素のリスト内の、一つ若しくはそれ以上の要素うちの任意のものから選択される少なくとも一つの要素を意味すると理解すべきであるが、要素のリスト内にて特別に示される個々の及びあらゆる要素の少なくとも一つを必ずしも含むものでは無く、要素のリスト内での要素の任意の組み合わせを排除するものでも無い。要素は、フレーズ「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ」が示す要素のリスト内にて特別に識別された要素と関係があっても関係が無くても、特別に識別された要素以外に、選択的に存在し得る、ということも、この定義は許容する。よって、非限定的な例として、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ ａｎｄ Ｂ」（又は、等価的に「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ ｏｒ Ｂ」、若しくは、等価的に「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ ａｎｄ／ｏｒ Ｂ」）は、ある実施形態では、少なくとも一つの、選択的に一つ以上を含む、Ａを示し、このときＢは存在せず（Ｂ以外の要素を選択的に含み）、別の実施形態では、少なくとも一つの、選択的に一つ以上を含む、Ｂを示し、このときＡは存在せず（Ａ以外の要素を選択的に含み）、更に別の実施形態では、少なくとも一つの、選択的に一つ以上を含む、Ａと、少なくとも一つの、選択的に一つ以上を含む、Ｂ（及び選択的に他の要素を含む）とを示す、などである。
更に、本明細書で用いる用語及び術語は記載のためのものであり、限定として見なされるべきではない。「包含する」「含む」若しくは「有する」「含有する」「取り込む」及び本明細書でのそれらの変形の利用は、後にリストされる項目及び等価物、並びに、追加の項目を、網羅することを意図するものである。
１００・・・ポータブル電子装置、１０２・・・画像インタフェース、１０４・・・画像素子。

Claims (40)

  1. 装置であって、
    ターゲットの外部表面に装置が配置されるとターゲットの内部特性の画像を生成するように構成されているプロセッサと、及び、
    画像を表示するように構成されているディスプレイと
    を含み、
    前記装置がポータブル電子装置である、
    装置。
  2. ターゲットが人体若しくは人体の部位であり、画像がターゲットの内部特性のリアルタイム連続画像である、
    請求項１に記載の装置。
  3. 画像が超音波画像である、
    請求項１又は２に記載の装置。
  4. 装置がターゲットからの放射を受信するように構成された少なくとも一つのトランスデューサを含み、
    画像が、少なくとも一つのトランスデューサにより受信された放射に少なくとも部分的に基づいて生成される、
    請求項１〜３のうちのいずれか一に記載の装置。
  5. 少なくとも一つのトランスデューサが超音波トランスデューサである、
    請求項４に記載の装置。
  6. 装置が、本体と、本体を少なくとも部分的に囲む取り外し自在ケースとを含む、
    請求項１〜５のうちのいずれか一に記載の装置。
  7. 本体が画像インタフェースを含む、
    請求項６に記載のポータブル電子装置。
  8. 本体が、一つ若しくはそれ以上のプロセッサのうちの少なくとも一つを含む、
    請求項６又は７に記載のポータブル電子装置。
  9. ケースが、一つ若しくはそれ以上のプロセッサのうちの少なくとも一つを含む、
    請求項６〜８のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  10. ケースが複数の画像素子を含む、
    請求項６〜９のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  11. ケースが、複数の画像素子を含むモジュラーユニットを含み、
    ケース及びモジュラーユニットは、ケースがモジュラーユニットを保持し得るように構成され、
    モジュラーユニットは、第１のポータブル電子装置とは異なるサイズ及び／又は形状を有する第２のポータブル電子装置のための第２のケースによって保持されるようにも構成されている、
    請求項６〜１０のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  12. ポータブル超音波装置であって、
    ポータブル超音波装置がターゲットに指向されるとき、ターゲットにより反射される、若しくはターゲットを通過する、超音波放射を受信するように構成されている、複数の超音波素子と、及び、
    複数の超音波素子により受信される超音波放射に少なくとも部分的に基づいて、ターゲットの内部特性の画像を表示するように構成されている、ディスプレイと
    を含む、ポータブル超音波装置。
  13. 更に、複数の超音波素子により受信される超音波放射に少なくとも少なくとも部分的に基づいて、画像を描画するように構成されている、少なくとも一つのプロセッサを含む、
    請求項１２に記載のポータブル超音波装置。
  14. ポータブル電子装置を対象の外部表面に指向するステップと、及び、
    ポータブル電子装置を対象の外部表面に指向する間に、対象の内部特性の画像を、ポータブル電子装置のディスプレイ上で、眺めるステップと
    を含む、方法。
  15. ポータブル電子装置が放射センサを含み、
    更に、放射センサにより、対象により反射される、若しくは対象を通過する、放射を受信するステップと、
    放射センサにより受信される放射に少なくとも部分的に基づいて、内部特性の画像を形成するステップと
    を含む、請求項１４に記載の方法。
  16. 放射が超音波信号を含む、
    請求項１５に記載の方法。
  17. ポータブル電子装置であって、
    ポータブル電子装置が人体に指向されるとき、ポータブル電子装置のディスプレイ上のウインドウの範囲内に人体の内部の画像を描画する、
    ポータブル電子装置。
  18. ポータブル電子装置が人体から約１メートルの範囲内にあるとき、ポータブル電子装置が画像を描画する、
    請求項１７に記載のポータブル電子装置。
  19. ポータブル電子装置が人体に対して動くにつれて、様々な体部位を表す画像を示すように、画像が変化する、
    請求項１７又は１８に記載のポータブル電子装置。
  20. 画像が３次元画像である、
    請求項１７〜２０のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  21. 画像化ターゲットを介して伝達される、若しくは画像化ターゲットにより反射する、放射信号を受信するように構成されている複数の画像素子と、
    画像インタフェースと、
    複数の画像素子のうちの少なくとも一つから一つ若しくはそれ以上の検知信号を受信し、一つ若しくはそれ以上の検知信号に少なくとも部分的に基づいて、画像インタフェースを介して表示のための画像化ターゲットの画像を描画するように構成されている、一つ若しくはそれ以上のプロセッサと
    を含む、ポータブル電子装置。
  22. 複数の画像素子が、超音波信号を受信するように構成された超音波画像素子である、
    請求項２１に記載のポータブル電子装置。
  23. 複数の画像素子が複数の超音波トランスデューサを含む、
    請求項２１又は２２に記載のポータブル電子装置。
  24. 複数の画像素子が超音波トランスデューサのアレイを含む、
    請求項２１〜２３のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  25. 複数の画像素子が、画像化ターゲットを介して伝達される複数の放射信号を受信するように構成されている、
    請求項２１〜２４のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  26. 更に、複数の放射信号を複数の画像素子に伝達するように構成されている、第２の複数の画像素子を、含む、
    請求項２５に記載のポータブル電子装置。
  27. 複数の画像素子が、画像化ターゲットにより反射される放射信号を受信するように構成されている、
    請求項２１〜２６のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  28. ポータブル電子装置がスマートホンを含む、
    請求項２１〜２７のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  29. ポータブル電子装置がタブレットコンピュータを含む、
    請求項２１〜２８のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  30. 一つ若しくはそれ以上のプロセッサが、画像と同時にディスプレイするための画像化ターゲットの画像と関連するテキスト、グラフィック、及び／又は他の情報を描画するように構成されている、
    請求項２１〜２９のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  31. 画像の内部の一つ若しくはそれ以上の構造又はオブジェクトを識別する若しくは特徴付けるための、一つ若しくはそれ以上のプロセッサにより用いるためのデータを格納するように構成されているメモリを、更に含む、
    請求項２１〜３０のうちのいずれか一に記載のポータブル電子装置。
  32. データが、器官、動脈、静脈、組織、骨、及び／又は、他の身体内容や部位のうちの、少なくとも一つと関連する画像データを含む、
    請求項３１に記載のポータブル電子装置。
  33. データが、画像化された構造若しくはオブジェクトの、形状、カラー、テキスチャ、細胞特性、及び／又は組織特性のうちの、少なくとも一つと関連する画像データを含む、
    請求項３１又は３２に記載のポータブル電子装置。
  34. データが、画像化された構造若しくはオブジェクト内の一つ若しくはそれ以上の異常に関連するデータを含む、
    請求項３１〜３３に記載のポータブル電子装置。
  35. ポータブル電子装置が、本体と、本体を少なくとも部分的に囲む取り外し自在ケースとを含む、請求項２１〜３４に記載のポータブル電子装置。
  36. 本体が、画像インタフェースを含む、請求項３５に記載のポータブル電子装置。
  37. 本体が、一つ若しくはそれ以上のプロセッサのうちの少なくとも一つを含む、請求項３５又は３６に記載のポータブル電子装置。
  38. ケースが、一つ若しくはそれ以上のプロセッサのうちの少なくとも一つを含む、請求項３５〜３７に記載のポータブル電子装置。
  39. ケースが、複数の画像素子を含む、請求項３５〜３８に記載のポータブル電子装置。
  40. ケースが、複数の画像素子を含むモジュラーユニットを含み、
    ケース及びモジュラーユニットは、ケースがモジュラーユニットを保持し得るように構成され、
    モジュラーユニットは、第１のポータブル電子装置とは異なるサイズ及び／又は形状を有する第２のポータブル電子装置のための第２のケースによって保持されるようにも構成されている、
    請求項３５〜３９に記載のポータブル電子装置。
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