[发明专利]用于超声感测的系统和方法

说明书

本发明提供用于超声感测的系统和方法，其中超声接收器阵列包含多个超声传感器像素，且每一传感器像素包含经配置以读取超声信号的超声接收器。由多个元件组成的超声发射器阵列发射超声信号，所述超声信号可从对象反射并且在所述超声接收器处被接收，其中传感器控制器将激励信号施加到所述发射器阵列，其中在激励信号之间具有时间延迟。

优先权要求

本申请案主张2017年11月30日申请的标题为“用于超声感测的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR ULTRASONIC SENSING)”的第15/827,528号美国专利申请案的权益，并且主张2017年9月29日申请的标题为“用于大面积超声传感器的滑动距离门(SLIDINGRANGE GATE FOR LARGE AREA ULTRASONIC SENSOR)”的第62/565,479号美国临时申请案的权益，所述申请案均明确地以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及超声换能器阵列，且更具体地说，涉及并入有滑动距离门的大面积超声换能器阵列。

背景技术

超声传感器系统可使用发射器产生超声波并且穿过透射介质且朝向待检测和/或成像的对象发送超声波。超声发射器可以可操作地耦合到经配置以检测从对象反射的超声波的部分的超声传感器阵列。在超声脉冲遇到的每一材料界面处，可以反射超声脉冲的一部分。在一些实施方案中，可通过在短时间间隔(例如小于1微秒)期间开始和停止发射器来产生超声脉冲。超声传感器系统可包含生物计量传感器，例如指纹或手纹传感器，和/或其它超声成像应用。

压电超声换能器是用于这类应用的具有吸引力的候选并且可包含配置为包含压电层堆叠的多层堆叠的压电微机械超声换能器(PMUT)。压电层堆叠可包含压电材料层，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或PVDF共聚物层。压电层可将由超声反射所引起的振动转换成电输出信号。在一些实施方案中，超声传感器系统另外包含薄膜晶体管(TFT)层，所述TFT层可包含可例如放大压电层产生的电输出信号的传感器像素电路阵列。

在一些应用中，可涵盖多个PMUT元件的二维阵列(“PMUT阵列”)。举例来说，可涵盖用于一些大面积超声传感器的1-5百万PMUT阵列。在不存在本发明所公开的技术的情况下，归因于窄像素到像素地址和信号迹线，这类大面积超声传感器的TFT层可限制通到像素元件的电流并且使压电层产生的信号的发射降级。

因此，需要改进PMUT驱动器/读出方案，尤其是对于大PMUT阵列来说。

发明内容

本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责本文所公开的合乎需要的属性。

本公开中所描述的标的物的一个创新方面可实施于一种设备中。所述设备可包含超声接收器阵列，其包含多个超声传感器像素，每一超声传感器像素包含超声接收器，且每一超声传感器像素经配置以在读取操作模式中操作；超声发射器阵列，其包含多个超声发射器元件，每一超声发射器元件经配置以在发射操作模式中操作；传感器控制器，其可操作地与所述超声发射器阵列和所述超声接收器阵列耦合且经配置以将激励信号施加到所述超声发射器阵列并且从所述超声传感器像素接收反射的信号；其中所述传感器控制器经配置以在第一时间将第一激励信号施加到所述超声发射器阵列的第一元件；所述传感器控制器经配置以将第二激励信号施加到所述超声发射器阵列的第二元件，其中所述传感器控制器在第二时间施加所述第二激励信号，其中在所述第一时间和第二时间之间存在时间延迟；且所述传感器控制器经配置以设置第一和第二距离门窗(RGW)以容纳所述时间延迟。