徑陣列4000包含:在換能器子結(jié)構(gòu)4006上側(cè)的有效接收子孔徑線4002和有效發(fā)射子孔徑線4004。接地電極4008被形成在換能器結(jié)構(gòu)4006的下側(cè)。
[0244]操作期間，有效的接收子孔徑線4002和有效的發(fā)射子孔徑線4004被交替開(kāi)關(guān)，以便沿掃描方向4010發(fā)射和接收。就是說(shuō)，在接收期間，接收子孔徑線4002按接收模式被激活。在發(fā)射期間，發(fā)射子孔徑線4004按發(fā)射模式被激活。交替地開(kāi)關(guān)(即交錯(cuò))接收子孔徑線4002和發(fā)射子孔徑線4004，確保這些線的每一條被配置成，檢測(cè)與例如獲得毛細(xì)血管血流有關(guān)的信息的相同體積。
[0245]更準(zhǔn)確地說(shuō)，圖40所示換能器4000促進(jìn)幾乎同時(shí)發(fā)射和接收代表血流信息的聲波。在常用的使用相同孔徑線發(fā)射和接收的換能器中，發(fā)射和接收之間存在靜寂時(shí)間。就是說(shuō)，在換能器發(fā)射之后，有數(shù)微秒是不能接收的。該靜寂時(shí)間能夠表示高達(dá)數(shù)毫米的組織深度不能被測(cè)量，這最終影響任何測(cè)量的精度。
[0246]然而，圖40的交錯(cuò)發(fā)射/接收換能器4000提供的好處，是用單個(gè)換能器表面(如，換能器子結(jié)構(gòu)4006的上側(cè))提供兩個(gè)分開(kāi)的換能器。在本發(fā)明中，接收子孔徑線4002能夠立刻接收發(fā)射子孔徑線4004開(kāi)始的發(fā)射。這是因?yàn)橛山邮兆涌讖骄€4002和發(fā)射子孔徑線4004形成的電通道，被分別專用于接收和發(fā)射。所以，圖40所示本發(fā)明實(shí)施例提供接近組織深度成像的優(yōu)點(diǎn)。
[0247]圖41是按照本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)造的單線擦過(guò)式指紋傳感器陣列4100的圖例。圖41的單線擦過(guò)式指紋傳感器陣列4100，包含許多傳感器4101，這些傳感器能夠總計(jì)約一千四百個(gè)或略少。如本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員所周知，傳統(tǒng)的擦過(guò)式傳感器陣列，通常包含五萬(wàn)個(gè)或更多傳感器。傳感器陣列4100是靠用戶把生物統(tǒng)計(jì)學(xué)手指(digit)，諸如手指，從傳感器陣列4100的一側(cè)4102移動(dòng)到傳感器陣列4100的另一側(cè)4101操作的。
[0248]圖42是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的NXM擦過(guò)式指紋傳感器陣列4200的圖例。圖42的傳感器陣列4200促進(jìn)用于指紋分析的重疊區(qū)的建立。這些重疊區(qū)，例如允許頗為復(fù)雜的指紋相關(guān)程序的使用，諸如那些根據(jù)Fourier分析的程序。
[0249]圖43是在本發(fā)明實(shí)施例中進(jìn)行的柱體(如傳感器)阻尼的圖例，諸如圖42的NXM傳感器陣列4200。更準(zhǔn)確地說(shuō)，在圖43的例子中，傳感器陣列4200的片段4300被示出。片段4300包含，例如NXM矩陣4200的傳感器4302、4304和4306。圖3的片段4300被給出，以表明發(fā)射的波如何能夠被部分吸收進(jìn)手指的組織中以測(cè)量對(duì)應(yīng)的指紋。
[0250]在圖43中，例如，指紋片段4308包含脊4310和4312，以及谷4314。當(dāng)指紋片段4308與傳感器(如柱體)，諸如傳感器4302、4303和4306接觸時(shí)，該接觸建立摩擦。在以指紋的谷，諸如谷4314所代表的空氣中，該摩擦非常小。在以指紋的脊，諸如脊4310和4312代表的組織中，該摩擦大得多。由于向振動(dòng)的傳感器，諸如傳感器4302、4304和4306之一施加摩擦，該摩擦被阻尼。該阻尼導(dǎo)致振幅的變化和它的阻抗變化，這些變化能夠被記錄并用于測(cè)量指紋。該原理被本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員稱為振鈴(ringing)。
[0251]在圖43中，該振鈴由傳感器4302、4304和4306上部和下部的箭頭長(zhǎng)度代表。例如，脊4301與傳感器4302的表面接觸。該接觸建立摩擦，導(dǎo)致振鈴。該振鈴被阻尼，以較短的箭頭4316代表。相反，谷4314緊貼傳感器4304的表面。傳感器4304因?yàn)闆](méi)有負(fù)載，所以沒(méi)有摩擦阻尼它的振蕩而有更擴(kuò)張振動(dòng)的能力。這種相互作用由更長(zhǎng)的箭頭4318代表。脊4312與傳感器4306接觸，它的振動(dòng)被這種接觸阻尼。該阻尼再次由較短的箭頭4320代表。當(dāng)傳感器4302、4304和4306在空氣中自由振蕩，而不是被脊4308和4312阻尼時(shí)，關(guān)聯(lián)的振動(dòng)振幅大得多。
[0252]圖44是按照本發(fā)明實(shí)施例被配置成雙平面成像的孔徑4400的圖例。在圖44中，正交成像平面被獲得，同時(shí)把有效孔徑的作用從上電極切換到下電極或反過(guò)來(lái)。上和下電極之間的這種切換，建立例如指紋圖像的多維視圖。
[0253]孔徑4400包含換能器結(jié)構(gòu)4402，而圖上示出的分別是在示例性的第一和第二時(shí)間段4404和4406期間。
[0254]在示例性的第一時(shí)間段4404期間，來(lái)自一組上側(cè)孔徑線4408中間的一組最左邊的子孔徑線4407，被配置成沿掃描方向4409有效地發(fā)射。另外，在第一時(shí)間段4404期間，換能器結(jié)構(gòu)4402的下側(cè)子孔徑線4410被接地。因此，作為例子，第一時(shí)間段4404借助使用該組子孔徑線4408和把子孔徑線4410接地，開(kāi)始自左至右的有效發(fā)射，采集圖像的第一快照。
[0255]在第二時(shí)間段4406期間，來(lái)自下側(cè)子孔徑線4410中間的一組下部子孔徑線4412，被配置成沿掃描方向4413有效地發(fā)射。另外，在第二時(shí)間段4406期間，上側(cè)子孔徑線4408被接地。因此，作為例子，第二時(shí)間段4406借助按向上和向下方式，開(kāi)始以該組子孔徑線4412和把子孔徑線4408接地，繼續(xù)有效發(fā)射，以采集圖像的第二快照。
[0256]在另一段隨后時(shí)間段(未畫(huà)出)中，子孔徑線4408的第一孔徑4416被消激活，而另一子孔徑線4418被激活，促進(jìn)沿掃描方向4409自左至右的掃描。在該另一段隨后時(shí)間段期間，所有下側(cè)子孔徑線4410被接地。該過(guò)程持續(xù)到最后的上側(cè)子孔徑線4420被激活為止，然后該過(guò)程重復(fù)。
[0257]類似地，在又一段時(shí)間段(未畫(huà)出)中，第一下側(cè)子孔徑線4422被消激活而另一下側(cè)子孔徑線4424被激活。該過(guò)程持續(xù)到最后的下側(cè)子孔徑線4426被激活為止，然后該過(guò)程重復(fù)。
[0258]在又一周期的時(shí)間段(未畫(huà)出)期間，孔徑4400按上述有效發(fā)射過(guò)程相同的方式，被配置成有效地接收。
[0259]所有時(shí)間段當(dāng)依次被組合時(shí)，形成雙平面成像過(guò)程。該雙平面成像過(guò)程產(chǎn)生陣列，促進(jìn)在換能器結(jié)構(gòu)4402上側(cè)的自左至右的掃描，還有在換能器結(jié)構(gòu)4402下側(cè)的自上下掃描。在該過(guò)程期間，子孔徑線4408和4410的接地作用是反過(guò)來(lái)的。該過(guò)程提供例如指紋圖像的多維視圖。與此同時(shí)，它使換能器簡(jiǎn)化并降低結(jié)構(gòu)所需電子裝置的量，最終降低換能器的成本。
[0260]圖45繪出按照本發(fā)明實(shí)施例的沿水平方向4502的線性電子切換掃描的圖例4500。更準(zhǔn)確地說(shuō)，在圖例4500中，掃描聲束按順序方式沿水平方向4502移動(dòng)。
[0261]在圖45中，孔徑結(jié)構(gòu)4504包含上側(cè)的子孔徑線4506和下側(cè)的子孔徑線4508。在圖45的實(shí)施例中，下側(cè)的子孔徑線4508全部接地。在第一時(shí)間段4510期間的操作中，子孔徑線4506被選定的相鄰各子孔徑線，被用于形成子孔徑4512。作為例子，在該第一時(shí)間段4510期間，第一子孔徑4512被用于形成掃描聲束，該掃描聲束在第一掃描期間收集物統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)，例如，一部分指紋。在該第一掃描期間，聲束使用收集的數(shù)據(jù)形成第一圖像，然后在隨后時(shí)間段4514期間，切換到隨后聲束。
[0262]在隨后時(shí)間段4514期間，子孔徑線4506不同的被選定的相鄰各子孔徑線，被用于形成子孔徑4516。就是說(shuō)，在時(shí)間段4514期間，孔徑結(jié)構(gòu)4510切換到下一束聲束。更準(zhǔn)確地說(shuō)，在時(shí)間段4514期間，子孔徑4516形成代表沿方向4502( S卩，自左至右)掃描的水平運(yùn)動(dòng)的另一束聲束。該過(guò)程重復(fù)，直到在時(shí)間段4518期間最后子孔徑4520被形成為止，該子孔徑4520包含子孔徑線4506最后被選定的相鄰各子孔徑線，這些子孔徑線組合成最后掃描聲束。雖然在子孔徑4512、4516和4520的例子中使用三根線，但在實(shí)踐中，任何合適數(shù)量的子孔徑線能夠被使用。
[0263]結(jié)束語(yǔ)
[0264]雖然本發(fā)明各種實(shí)施例已經(jīng)在上面描述，但應(yīng)當(dāng)理解，它們只是作為例子而不是限制給出。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離所附權(quán)利要求書(shū)中定義的本發(fā)明的精神和范圍下，可以對(duì)描述中的形式及細(xì)節(jié)作出各種變化。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不受上述示例性實(shí)施例的任何限制，只按照下面的權(quán)利要求書(shū)及其等價(jià)敘述定義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)射和接收聲波換能器，包括: 傳感器元件的兩維陣列，其中在所述陣列中的每個(gè)傳感器元件可經(jīng)由電子控制單獨(dú)地尋址；并且其中由于經(jīng)由所述電子控制引導(dǎo)，每個(gè)傳感器元件能夠在第一時(shí)間段期間發(fā)射，而在第二時(shí)間段期間交替為接收；并且其中 選擇第一組傳感器元件以形成所述所述陣列中的第一圖案，選擇第二組傳感器元件以形成所述所述陣列中的第二圖案；并且其中 所述第一圖案和所述第二圖案各自形成互相排他并且互相接近的傳感器元件群；并且其中 控制電子裝置被配置成控制所述第一組傳感器元件在第一組的一個(gè)或多個(gè)選定時(shí)間段期間發(fā)射而不接收，并且所述控制電子裝置被配置成控制所述第二組傳感器元件在第二組的一個(gè)或多個(gè)選定時(shí)間段期間接收而不發(fā)射；并且其中 所述第二組的選定時(shí)間段與所述第一組的選定時(shí)間段接近同時(shí)發(fā)生。
2.權(quán)利要求1所述的換能器，其中所述第一圖案是接近的一系列傳感器元件，并且所述第二圖案是接近的一系列傳感器元件。
3.權(quán)利要求2所述的換能器，其中所述第一圖案形成傳感器元件的至少一條直線，并且所述第二圖案形成傳感器元件的至少一條直線。
4.權(quán)利要求3所述的換能器，其中由所述第一圖案形成的至少一條直線相鄰于由所述第二圖案形成的至少一條直線。
5.權(quán)利要求3所述的換能器，其中由所述第一圖案形成的每一條直線相鄰于由所述第二圖案形成的至少一條直線。
6.權(quán)利要求3所述的換能器，其中所述第一圖案的所述線與所述第二圖案的所述線交織。
7.權(quán)利要求2所述的換能器，其中所述第一圖案的元件沿掃描方向順序激活。
8.權(quán)利要求2所述的換能器，其中所述第一圖案的元件和所述第二圖案的元件沿掃描方向交替地切換。
9.一種用于發(fā)射和接收聲能的方法，包括: 提供傳感器元件的兩維陣列，其中在所述陣列中的每個(gè)傳感器元件可經(jīng)由電子控制單獨(dú)地尋址；并且其中由于經(jīng)由所述電子控制引導(dǎo)，每個(gè)傳感器元件能夠在第一時(shí)間段期間發(fā)射，而在第二時(shí)間段期間交替為接收；并且其中 選擇第一組傳感器元件以形成所述所述陣列中的第一圖案，選擇第二組傳感器元件以形成所述所述陣列中的第二圖案；并且其中 所述第一圖案和所述第二圖案各自形成互相排他并且互相接近的傳感器元件群；并且其中 提供控制電子裝置，所述控制電子裝置被配置成控制所述第一組傳感器元件在第一組的一個(gè)或多個(gè)選定時(shí)間段期間發(fā)射而不接收，并且所述控制電子裝置被配置成控制所述第二組傳感器元件在第二組的一個(gè)或多個(gè)選定時(shí)間段期間接收而不發(fā)射；并且其中所述第二組的選定時(shí)間段與所述第一組的選定時(shí)間段接近同時(shí)發(fā)生。
【專利摘要】本申請(qǐng)涉及改進(jìn)的壓電識(shí)別裝置及其應(yīng)用。被提供的是一種有第一和第二表面的換能器，包含順著第一表面沿第一方向被定位并被配置成接地的第一電極線，以及順著第二表面沿垂直于第一方向的方向被定位的第二電極線。該第二電極線被配置成按交錯(cuò)方式在接收和發(fā)射之間切換。
【IPC分類】B06B1-06, G06K9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104815791
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510166897
【發(fā)明人】R·M·施密特, C·萊奧陶德
【申請(qǐng)人】索納維森股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2010年3月23日
【公告號(hào)】CA2756284A1, CN102428480A, CN102428480B, EP2411941A2, EP2411941A4, US8508103, US20100239133, WO2010110867A2, WO2010110867A3