JP5859056B2 - 静電容量型の電気機械変換装置 - Google Patents
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Description
図1に、本実施形態に係る電気機械変換装置の断面の模式図を示す。本実施形態では、第1の電極を上部電極、第2の電極を下部電極として説明を行う。上部電極102が形成された振動膜101は、基板106上に形成された支持部103により支持されており、上部電極102と共に振動するようになっている。振動膜101上の上部電極102と、間隙104を介して対向する位置に、下部電極105が基板106上に形成されている。本発明においては、1つの間隙104を挟んで対向する上部電極と下部電極とを備えた構成をセル107と呼ぶ。エレメント(素子)108は、このセル107を1つ以上有する。具体的には、1つのセル107、又は、複数(少なくとも2つ)のセルが電気的に接続(並列に接続)された構成である。図1においては2つのセルで1つのエレメントを形成しているが、本発明はこれに限られるものではなく、複数のセルを2次元アレイ状に接続しても良い。また、エレメントは複数形成(2つ以上形成)されているものとする。
次に、第2の実施形態を、図3を用いて説明する。第2の実施形態は、上部電極及び下部電極からの配線の構成に関する。それ以外は、第1の実施形態と同じである。
次に、第3の実施形態を、図4を用いて説明する。第3の実施形態は、直流電圧印加手段201に印加する直流電圧を指示する制御信号生成手段を有している点に特徴がある。それ以外は、第1から第2の実施形態の何れかと同じである。
次に、第4の実施形態を、図5を用いて説明する。第4の実施形態は、上部電極に印加する直流電圧に交流電圧を重畳する交流電圧重畳手段403を有している点に特徴がある。それ以外は、第3の実施形態とほぼ同じである。図5に、本実施形態に係る電気機械変換装置の構成図を示す。
次に、第5の実施形態を、図6を用いて説明する。第5の実施形態は、電流検出手段205が、撓み量ばらつき測定時と、超音波の測定時の回路パラメータを切り替える構成になっていることが特徴である。それ以外は、第4の実施形態と同じである。
102 上部電極(第1の電極)
103 支持部
104 間隙
105 下部電極(第2の電極)
106 基板
201 直流電圧印加手段
202 駆動検出手段
203 交流電圧発生手段
204 保護スイッチ
205 電流検出手段
301 下部電極用貫通配線
302 上部電極用貫通配線
303 貫通配線基板
401 振動膜状態検出手段
402 制御信号生成手段
403 交流電圧重畳手段
404 信号切替手段
608 回路素子切替手段
Claims (14)
- 複数の素子と、
直流電圧印加手段と、
電流検出手段と、
を有し、
前記複数の素子の夫々は、複数のセルを有し、
前記複数のセルの夫々は、第1の電極と、前記第1の電極との間に間隙を挟んで設けられた第2の電極と、を備え、
前記第1の電極は、前記素子毎に電気的に分離され、且つ、前記素子内では電気的に接続されており、
前記第2の電極は、前記素子毎に電気的に分離され、且つ、前記素子内では電気的に接続されており、
前記直流電圧印加手段は、前記素子毎の第1の電極に夫々独立して直流電圧を印加し、
前記電流検出手段は、前記素子毎に設けられ、前記素子毎の第2の電極から出力される電流を夫々検出する
ことを特徴とする電気機械変換装置。 - 前記素子毎に電気的に分離された第2の電極に独立して交流電圧を印加する交流電圧発生手段をさらに備え、
前記素子は、前記交流電圧が前記第2の電極に印加されることにより超音波を送信することを特徴とする請求項1に記載の電気機械変換装置。 - 前記交流電圧発生手段が発生する前記交流電圧から前記電流検出手段の入力部を保護する保護手段をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の電気機械変換装置。
- 前記素子が超音波を受信する場合、前記第1の電極は所定電位に固定されており、前記第2の電極は誘導電荷により発生する電流を前記電流検出手段に出力することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記第1及び第2の電極のうち一方が設けられた振動膜をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記第1及び第2の電極のうち一方が振動膜を兼ねることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記第2の電極から出力される電流をもとにして、前記直流電圧印加手段に前記直流電圧を指示する制御信号生成手段をさらに有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記第1の電極に接続され、前記直流電圧に交流電圧を重畳させる交流電圧重畳手段を有し、
前記制御信号生成手段は、前記重畳された交流電圧により発生する電流をもとにして、前記直流電圧印加手段に前記直流電圧を指示することを特徴とする請求項7に記載の電気機械変換装置。 - 前記第1の電極に接続され、前記振動膜を振動させずに前記直流電圧に交流電圧を重畳させる交流電圧重畳手段と、
前記重畳された交流電圧により前記第2の電極から出力される電流をもとにして、前記直流電圧印加手段に前記直流電圧を指示する制御信号生成手段と、を有することを特徴とする請求項5又は6に記載の電気機械変換装置。 - 外部から送波された超音波を受けて前記素子毎の前記第2の電極から出力される電流をもとにして、前記直流電圧印加手段に前記直流電圧を指示する制御信号生成手段を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記直流電圧印加手段は、超音波の送信特性又は受信特性の素子毎のばらつきを低減するように、前記素子毎の第1の電極に夫々独立して直流電圧を印加することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記直流電圧印加手段は、前記第2の電極から出力される電流をもとにして、超音波の送信特性又は受信特性の素子毎のばらつきを低減するように、前記素子毎の第1の電極に夫々独立して直流電圧を印加することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記電流検出手段は、前記第2の電極から出力される電流を電圧に変換する変換回路であることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記電流検出手段は、前記素子が超音波を受信する場合に前記素子毎の第2の電極から出力される電流を夫々検出することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
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