电容变换器及其制造方法、探测器以及对象信息获取装置制造方法

电容变换器及其制造方法、探测器以及对象信息获取装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及电容变换器及其制造方法、探测器以及对象信息获取装置。电容变换器中的旁瓣被缩减。提供了一种电容变换器，该电容变换器包括：包含多个单元的元件，所述多个单元被支撑，使得包含其间形成有间隙的一对电极之一的振动膜片能够振动，其中，元件端部中的单元之间的距离大于元件中间部分中的单元之间的距离。
【专利说明】电容变换器及其制造方法、探测器以及对象信息获取装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及电容变换器及其制造方法。

【背景技术】
[0002] 常规上，已能够以微米的量级来处理通过微加工技术所制造的微机械组件。通过 其使用，已实现各种微功能元件。作为用于压电元件的替代，已对利用这种技术的电容变换 器进行了研究。通过这种电容变换器，可使用振动膜片（membrane)的振动来发送和接收超 声波，并且可容易地获得特别是在液体中的优异宽带特性。
[0003] 存在包括如下元件的电容变换器：在所述元件中，以正方形形状或矩形形 状来布置单元（cell)，并且相邻单元之间的间隙是均匀的（参见日本专利申请公开 No. 2008-98697)。并且，存在如下电容变换器：在所述电容变换器中，元件端部中的单元的 发送效率或接收灵敏度低于元件中间部分中的单元的发送效率或接收灵敏度（参见美国 专利 No. 8456958)。
[0004] 专利文献1 :日本专利申请公开No. 2008-98697
[0005] 专利文献2 :美国专利No. 8456958


【发明内容】

[0006] 在用包含以正方形形状或矩形形状来布置单元且相邻单元之间的间隙均匀的元 件的电容变换器发送超声波的情况下，辐射（radiated)的声压在元件的端部和中间部分 中是均匀的。因此，容易出现超声束的旁瓣（side lobe)。使用超声束的超声图像的质量可 由于旁瓣而劣化。在接收的情况下，图像质量也可以以类似的方式劣化。
[0007] 在元件端部中的单元的发送效率或接收灵敏度比中间部分低的电容变换器中，结 构使得元件端部中的单元的形状和元件中间部分中的单元的形状不同。通过该配置，通过 其缩减旁瓣的切趾（apodization)是可能的。因此，可在发送或接收超声波时发送或接收 不必要的频带中的超声波，以使SN比劣化。
[0008] 本发明是基于对这种任务的认识而作出的。本发明的目的是缩减电容变换器中的 旁瓣。
[0009] 本发明提供一种电容变换器，该电容变换器包括：
[0010] 包含多个单元的元件，所述多个单元被支撑，使得包含其间形成有间隙的一对电 极之一的振动膜片能够振动，
[0011] 其中，元件端部中的单元之间的距离大于元件中间部分中的单元之间的距离。
[0012] 本发明还提供一种电容变换器的制造方法，所述电容变换器包括元件，所述元件 包括多个单元，
[0013] 所述方法包括以下步骤：
[0014] 形成多个第一电极；以及
[0015] 形成能够振动并包含分别与所述多个第一电极成对的多个第二电极的振动膜片， 以由此形成多个包含一对的第一电极和第二电极的单元，
[0016] 其中，在形成的步骤中，使得元件端部中的单元之间的距离大于元件中间部分中 的单元之间的距离。
[0017] 通过本发明，可以缩减电容变换器中的旁瓣。
[0018] 从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得明显。

【专利附图】

【附图说明】
[0019] 图1A是例子1中的电容变换器的顶视图；
[0020] 图1B是例子1中的电容变换器的沿线A-B的截面图；
[0021] 图2A是例子2中的电容变换器的顶视图；
[0022] 图2B是例子2中的电容变换器的沿线A-B的截面图；
[0023] 图3A至3E是示出电容变换器的制备方法的沿线A-B的截面图；以及
[0024] 图4是示出对象信息获取装置的配置的框图。

【具体实施方式】
[0025] 以下将参照附图描述本发明的优选实施例。注意，以下描述的组件的尺度、材料和 形状，其相对布置等应依赖于本发明所应用的装置的配置或各种条件而适当地改变，并且 并不意在将本发明的范围限于以下描述。
[0026] 本发明是针对用于超声波的电容变换器作出的，并可被应用于通过使用变换器发 送或接收超声波的装置和方法。并且，本发明的主题包含利用超声回声技术的装置，在所述 装置中，超声波被发送到诸如活体的对象，并且接收在对象内反射和传播的回声波。通过基 于回声波的数据产生，可获取反映对象内的声阻抗差的特性信息。
[0027] 除了回声波以外，本发明的电容变换器还可被用于接收当对象被来自光源的光照 射时通过光声效应由对象内的光吸收体产生和传播的光声波。通过分析光声波，可以获取 与对象内部有关的功能信息或光学特性信息。这种装置通过在对于接收的回声波或光声波 已执行通过信号处理部件（unit)进行的处理之后用信息处理设备执行分析来获得特性信 息，并因此可被称为对象信息获取装置。通过在显示部件中将特性信息作为图像数据显示， 诸如诊断的内部检查是可能的。
[0028] 本发明也可被理解为控制对象信息获取装置的方法、对象信息获取方法或声波测 量方法。并且，本发明也可被理解为用诸如CPU或电路的信息处理部件实现这种方法的程 序。本发明也可被理解为本发明的特征性的电容变换器的制造方法或利用该电容变换器的 探测器的制造方法。
[0029] 在利用电容变换器来获取特性信息的情况下，其中布置有单个或多个元件的探测 器的使用是优选的。通过保持对象以用探测器扫描，在宽范围上的测量是可能的。如果对 象是乳房（breast)，那么优选使用例如板状构件或杯状构件用于保持。
[0030] 本发明中提到的超声波是作为声波的典型例子给出的，该声波也被称为音波或弹 性波。波长等不受限制。
[0031] 以下将使用图1A和1B描述本发明的实施例。图1A是本发明的电容变换器的顶 视图，图1B是沿图1A中的线A-B的截面图。在本发明的电容变换器的元件14中，形成多 个单元12。包含于电容变换器中的元件的数量在图1A中是1个，但可以为任何数量。这 里，元件指的是电容变换器的各元件，其信号提取电极被形成该元件的所有单元共享。艮Ρ， 以元件为单位（in terms of the elements)来执行电信号的输出。包含于元件14中的单 元的数量在图1A中为63个，但可以为任何数量。
[0032] 在单元中，振动膜片9被支撑以能够振动。振动膜片9包含第二电极1。第二电极 1被设置为使得第一电极2在间隙3(即，空腔）对面。在图1B中，振动膜片具有第二电极 1被夹在第一膜片7与第二膜片8之间的配置。但是，仅具有第二电极或者仅具有第一膜片 和第二电极的配置是可接受的，只要振动膜片能够振动并包含第二电极即可。如后面将描 述的那样，附图标记4表示蚀刻路径，附图标记6表示密封部分，附图标记10表示基板，附 图标记11和15表示第一和第二绝缘膜。
[0033] 第一电极或第二电极被用作用于施加偏压的电极或者用于添加电信号或提取电 信号的电极。在这种情况下，第一电极被用作用于施加偏压的电极，且第二电极被用作信号 提取电极，但其可以相反。用于施加偏压的电极也在元件内被共享。配置可使得在元件之 间共享偏压。但是，信号提取电极必须对于各元件是电分离的。
[0034] 在图1A中的电容变换器的元件中，元件端部中的单元之间的间隙大于元件中间 部分中的单元之间的间隙。优选单元之间的间隙从元件的端部向着中间部分变窄。依赖于 所想要的超声束的形状来设计元件端部中的一对单元之间的间隙和元件中间部分中的一 对单元之间的间隙就足够了。例如，设计可根据高斯束（Gaussian beam)的分布。由于元 件端部中的单元的密度小于元件中间部分中的单元的密度，因此辐射的声压在元件端部中 比在元件中间部分中小。以类似的方式，由于元件端部中的单元的密度小于元件中间部分 中的单元的密度，因此接收的声压在元件端部中比在元件中间部分中小。
[0035] 超声束从元件大致垂直地被辐射。这一般被称为主瓣。并且，旁瓣仿佛围绕主瓣 一样出现。当发送或接收的超声波的波长较短、元件的尺寸较大、或者元件端部中的发送效 率或接收灵敏度较高时，旁瓣较强。
[0036] 由此，与整个元件从中间部分到端部具有相同的发送效率或接收灵敏度的电容变 换器相比，可以缩减在超声束侧出现的旁瓣。在接收的情况中，也可以以类似的方式减小由 旁瓣导致的干涉。因此，由于可以减小不沿超声束的方向且不来自目标的超声信号且可提 高接收信号的SN比，所以可以形成高质量的超声图像。
[0037] 由于形成元件的所有单元的形状相同，因此所有单元的发送效率和接收灵敏度相 同。因此，由于不发送和接收不必要频带中的信号，所以可防止SN比的劣化。单元的形状 "相同"，即，形状可精确地（exactly)相同，或者可包含单元的转换效率的频率特性可被视 为相同的程度的误差（诸如由于制造过程导致的误差）。
[0038] 由于形成元件的所有单元的振动膜片的形状相同，因此所有单元的辐射阻抗大致 相同。辐射阻抗指的是由振动膜片推动诸如液体的声学介质所导致的力与振动膜片的速度 之比，并且表示辐射能力。由于在该配置中所有单元的辐射阻抗相同，因此所有单元的发送 效率和接收灵敏度大致相同。
[0039] 由于在该配置中可使得元件内的所有单元的振动膜片的尺寸相同，因此，在用半 导体制造过程进行制备的情况下，光掩模上的单元的布局是容易的。在如该配置中那样间 隙为lym或更小的情况下，用于牺牲层的蚀刻时间依赖于牺牲层的面积。因此，由于在该 配置中所有单元的牺牲层的面积相同，所以可使得所有单元的蚀刻时间相同，并且可制造 没有牺牲层的残留物且性能变动小的电容变换器。
[0040] 并且，该配置可使得不电连接的伪（du_y)单元被布置于有源（active)单元之间 且邻近单元之间的距离（包含有源单元位置和伪单元位置的全部位置之间的距离）相等。 有源单元与信号提取电极连接，有源单元是并联电连接的单元，并且伪单元是不与有源单 元电连接且不执行超声波的发送和接收的单元。单元之间的距离"相同"，即，单元之间的距 离可精确地相同，或者可包含声学串扰可被视为相同的程度的误差（诸如由于制造过程导 致的误差）。
[0041] 电容变换器的元件由多个单元形成，并且在各单元已发送或接收超声波的情况 下，振动膜片振动。由于由振动膜片的振动产生的音波，因此在各个单元之间出现声学串 扰。通过在有源单元之间布置伪单元，可使得各个单元的声学串扰大致相同。由此，所有单 元的发送效率和接收灵敏度大致相同。因此，由于不发送和接收不必要频带中的信号，所以 可以防止SN比的劣化。
[0042] 并且，该配置可使得所有相邻单元之间的间隙相同。该配置的电容变换器的元件 的所有单元的发送效率和接收灵敏度相同。因此，由于不发送和接收不必要频带中的信号， 所以可以防止SN比的劣化。
[0043] 将描述本发明的驱动原理。通过使用信号提取线，电容变换器可从第二电极提取 电信号。在本实施例中通过提取线来提取电信号，但可以使用贯通线等。在本实施例中从 第二电极提取电信号，但可从第一电极提取电信号。
[0044] 在用电容变换器接收超声波的情况下，通过电压施加装置（未示出）向第一电极2 施加 DC电压，以在电极之间产生电势差。在这种情况下，推荐第二电极1被固定于接地电 压。接地电压表示电流-电压转换电路（接收电路）（未示出）的直流中的基准电势。当 超声波入射时，包含第二电极1的振动膜片9变形。因此，第二电极1与第一电极2之间的 间隙3的距离改变，由此改变电容。由于电容的变化，从第二电极1输出电流，并且电流在 提取线中流动。所述电流通过电流-电压转换电路（未示出）被转换成电压，并且超声波 可被接收。如上所述，提取线的配置可被改变，使得向第二电极施加 DC电压，并且从第一电 极提取电信号。电流-电压转换电路优选被设置在图4中的探测器402内。
[0045] 在发送超声波的情况下，在第一电极2与第二电极1之间产生电势差的状态下作 为发送信号向第二电极1施加 AC电压（包含脉冲电压），使得振动膜片9可通过静电力而 振动。因此，可以发送超声波。提取线的配置在发送的情况下也可改变，使得向第一电极施 加 AC电压以使振动膜片振动。
[0046] 通过使用图3A至3E，将描述本实施例的制备方法的一种形式。图3A至3E是其配 置与图1B大致类似的本发明的电容变换器的截面图。图3A至3E是沿图1A中的线A-B的 截面图。
[0047] 如图3A所示，在基板60上形成第一绝缘膜61。基板60是硅基板，并且设置第一 绝缘膜61是为了与第一电极绝缘。在基板60是诸如玻璃基板的绝缘基板的情况下，可以 不形成第一绝缘膜61。基板60优选是具有小的表面粗糙度的基板。在表面粗糙度大的情 况下，表面粗糙度在作为本步骤之后的步骤的膜片形成步骤中被转印（transfer)，从而导 致由表面粗糙度造成的各个单元和各个元件之间的在第一电极与第二电极之间距离的方 面的变动。所述变动导致发送和接收的灵敏度的变动。因此，基板60优选为具有小的表面 粗糖度的基板。
[0048] 接下来，形成第一电极51。对于第一电极51，优选具有小的表面粗糙度的导电材 料，例如，钛或铝。在第一电极的表面粗糙度大的情况下，以与基板类似的方式，由于表面粗 糙度而在各个单元和各个元件之间在第一电极与第二电极之间距离的方面导致变动。因 此，优选具有小的表面粗糙度的导电材料。
[0049] 接下来，形成第二绝缘膜65。为了防止在第一电极与第二电极之间施加电压的情 况下的第一电极与第二电极之间的电短路或电介质击穿，第二绝缘膜65优选由具有小的 表面粗糙度的绝缘材料形成。在以低电压驱动的情况下，由于后面描述的第一膜片层是绝 缘体，因此可以不形成第二绝缘膜65。在第二绝缘膜的表面粗糙度大的情况下，以与基板类 似的方式，由于表面粗糙度而在各个单元和各个元件之间在第一电极与第二电极之间距离 的方面导致变动。因此，优选具有小的表面粗糙度的第二绝缘膜。例子包括硅氮化物膜和 硅氧化物膜。
[0050] 接下来，如图3B所示，形成牺牲层53。对于牺牲层53,优选具有小的表面粗糙度 的材料。在牺牲层的表面粗糙度大的情况下，以与基板类似的方式，由于表面粗糙度而在各 个单元和各个元件之间在第一电极与第二电极之间距离的方面导致变动。因此，优选具有 小的表面粗糙度的牺牲层。为了缩短去除牺牲层的蚀刻时间，优选蚀刻速度快的材料。
[0051] 希望牺牲层的材料使得用于去除牺牲层的蚀刻液体或蚀刻气体几乎不蚀刻第二 绝缘膜、第一膜片层和第二电极。在用于去除牺牲层的蚀刻液体或蚀刻气体几乎蚀刻第二 绝缘膜、第一膜片层和第二电极的情况下，出现振动膜片的厚度的变动和第一电极与第二 电极之间的距离的变动。振动膜片的厚度的变动和第一电极与第二电极之间的距离的变动 变为各个单元之间和各个元件之间的灵敏度的变动。在第二绝缘膜和第一膜片层是硅氮化 物膜或硅氧化物膜的情况下，优选具有小的表面粗糙度且用于其的蚀刻液体不导致对第二 绝缘膜、第一膜片层和第二电极的蚀刻的铬。
[0052] 利用图3C至3E，将描述形成包含第二电极的振动膜片以及通过牺牲层的去除来 形成间隙的步骤。振动膜片在图3A至3E中由第一膜片、第二电极和第二膜片形成，但只要 包含第二电极就可用任何数量的层形成。
[0053] 如图3C所不，形成包含第一膜片的第一膜片层57。对于第一膜片层57,优选低的 拉伸应力。例如，优选300MPa或更小的拉伸应力。利用硅氮化物膜，应力的控制是可能的， 并且可使得拉伸应力为300MPa或更小。在第一膜片具有压缩应力的情况下，第一膜片由于 粘附（sticking)或弯曲（buckling)而变得高度变形。在大的拉伸应力的情况下，第一膜 片可被破坏。因此，对于第一膜片层57,优选低的拉伸应力。
[0054] 接下来，如图3D所示，形成第二电极52,并进一步形成蚀刻孔（未示出）。然后，经 由蚀刻路径（未示出）通过蚀刻孔去除牺牲层53。对于第二电极52,优选具有小的残余应 力并具有耐热性的材料。在第二电极的残余应力大的情况下，振动膜片变得高度变形。因 此，优选具有小的残余应力的第二电极。优选材料不依赖于形成第二膜片层或用于形成密 封部分的密封层时的温度等而导致转变（transformation)和应力增大。
[0055] 在露出第二电极的状态下执行牺牲层的去除的情况下，需要在涂敷有用于保护第 二电极的光致抗蚀剂等的同时执行牺牲层的蚀刻。由于由光致抗蚀剂等导致的应力有助于 第一膜片的粘附，因此优选第二电极具有耐蚀刻性，使得牺牲层的蚀刻在没有光致抗蚀剂 而露出第二电极的状态下是可行的。粘附指的是去除牺牲层之后的作为结构的振动膜片的 粘着。例如，优选钦、错娃合金等。
[0056] 接下来，如图3E所示，形成包含第二膜片的第二膜片层58。在本步骤中，形成第二 膜片，并形成用于密封蚀刻孔（未示出）的密封部分。通过形成第二膜片层58,第二膜片被 形成，以形成具有希望的弹簧常数的振动膜片，并使得能够密封蚀刻孔。
[0057] 在如本步骤中那样密封蚀刻孔的步骤和形成第二膜片的步骤相同的情况下，可仅 通过膜片形成步骤形成振动膜片。因此，由于易于控制振动膜片的厚度并且可以减小由于 厚度变动所导致的振动膜片的弹簧常数变动或偏转变动，所以可以减小单元或元件之间的 接收或发送灵敏度的变动。
[0058] 密封蚀刻孔的步骤和形成第二膜片的步骤可以是分离的步骤。可使得在形成第二 膜片之后形成密封部分或者在形成密封部分之后形成第二膜片。
[0059] 对于第二膜片层，优选具有低的拉伸应力的材料。以与第一膜片类似的方式，在第 二膜片具有压缩应力的情况下，第一膜片由于粘附或弯曲而变得高度变形。在大的拉伸应 力的情况下，第二膜片可被破坏。因此，对于第二膜片层，优选低的拉伸应力。利用硅氮化 物膜，应力的控制是可能的，并且可使得拉伸应力为300MPa或更小。
[0060] 对于密封部分，防止液体或外部空气进入间隙中就足够了。特别地，在减小的压力 下密封的情况下，振动膜片通过大气压力而变形，并且第一电极与第二电极之间的距离减 小。由于发送或接收灵敏度与第一电极和第二电极之间的有效距离的1. 5次幂成比例，因 此，可通过在减小的压力下密封以使得间隙中的压力低于大气压力来改善发送或接收灵敏 度。有效距离考虑到间隙与通过除以介电常数所获得的用于第一电极和第二电极的绝缘膜 的值。
[0061] 在本步骤之后，通过未示出的步骤形成用于连接第一电极与第二电极的线。线的 材料可以是铝等。
[0062] 通过这种制造方法，可以制造具有用于实现本发明目的所需要的配置的电容变换 器。
[0063] 为了详细描述本发明，以下将给出更具体的例子。
[0064]〈例子 1>
[0065] 以下将使用图1A和1B描述本发明的实施例。图1A是本发明的电容变换器的顶 视图，图1B是沿图1A中的线A-B的截面图。本发明的电容变换器的元件14由63个单元 12形成。包含于电容变换器中的元件的数量在图1A中是1个，但可以是任何数量。
[0066] 单元12被支撑，使得包含与第一电极2跨着间隙3设置的第二电极1的振动膜片 9能够振动。振动膜片9具有第二电极1被夹在第一膜片7与第二膜片8之间的配置。第 一电极2是用于施加偏压的电极，并且第二电极1是信号提取电极。本例子中的振动膜片 的形状是圆形。但是，形状可以是四边形、六边形等。在圆形的情况下，振动模式是轴对称 的。因此，可减小由于不必要的振动模式导致的振动膜片的振动。
[0067] 硅基板10上的第一绝缘膜11是通过热氧化形成且具有1 μ m的厚度的硅氧化物 膜。第二绝缘膜15是通过等离子体增强化学气相沉积（PE-CVD)形成并具有0. 1 μ m的厚度 的硅氧化物膜。第一电极是具有50nm的厚度的铝，并且第二电极1是具有100nm的厚度的 铝。第一膜片7和第二膜片8是通过PE-CVD制备的硅氮化物膜，并且形成有200MPa或更 低的拉伸应力。第一膜片7和第二膜片8的直径为25 μ m。各个厚度为0. 4 μ m和0. 7 μ m。
[0068] 在图1A中的电容变换器的元件中，元件端部中的单元之间的间隙比元件中间部 分中的单元之间的间隙大。由于元件端部中的单元的密度比元件中间部分中的单元的密度 低，因此辐射的声压在元件端部中比在元件中间部分中小。以类似的方式，由于元件端部中 的单元的密度比元件中间部分中的单元的密度低，因此接收的声压在元件端部中比在元件 中间部分中小。由此，与在整个元件上从中间部分到端部具有相同的发送效率或接收灵敏 度的电容变换器相比，可以缩减在超声束侧出现的旁瓣。因此，可以减少不沿超声束的方向 且不来自目标的超声信号，且可形成高质量的超声图像。由于形成元件的所有单元的形状 相同，因此所有单元的发送效率和接收灵敏度相同。因此，由于不发送和接收不必要频带中 的信号，所以可防止SN比的劣化。
[0069] 由于形成元件的所有单元的振动膜片的形状相同，因此所有单元的辐射阻抗大致 相同。由于在该配置中所有单元的辐射阻抗相同，因此所有单元的发送效率和接收灵敏度 大致相同。
[0070] 由于在该配置中可使得元件内的所有单元的振动膜片的尺寸相同，因此，在用半 导体制造过程制备的情况下，光掩模上的单元的布局是容易的。在如该配置中那样间隙为 1 μ m或更小的情况下，牺牲层的蚀刻时间依赖于牺牲层的面积。因此，由于在该配置中所有 单元的牺牲层的面积相同，所以可使得所有单元的蚀刻时间相同，并且可制造没有牺牲层 的残留物且性能变动小的电容变换器。
[0071] 单元的振动膜片的形状在元件内相同，并且仅仅从上面观看时的单元的布置不均 匀。由此，在使用半导体制造过程制备本发明的电容变换器的情况下，利用与单元布置均匀 的电容变换器相同的制造方法进行制备是可行的。
[0072] 〈例子 2>
[0073] 将使用图2A和2B描述例子2的电容变换器的配置。图2A是本发明的电容变换 器的顶视图。例子2在电容变换器的配置方面与例子1大致类似。由此，将主要描述不同 之处。
[0074] 图2A和2B中的电容变换器包含第二电极21、第一电极22、间隙23、密封部分26、 第一膜片27、第二膜片28、振动膜片29、基板30、第一绝缘膜31、单元32、元件34和第二绝 缘膜35。
[0075] 在图2A中的电容变换器的元件中，配置使得不电连接的伪单元被布置于有源单 元之间。邻近单元之间的距离（在单元位置在广义上被认为包含有源单元位置和伪单元位 置的情况下，为单元位置之间的距离）相等。有源单元与信号提取电极连接，有源单元是 并联电连接的单元，并且伪单元是不与有源单元电连接且不执行超声波的发送和接收的单 J Li 〇
[0076] 在本例子的情况下，在单元在广义上被认为包含有源单元和伪单元的情况下，单 元之间的间隙（在广义上）相等。在单元在狭义上仅被认为是有源单元（与超声波发送 或接收有关）的情况下，单元之间的间隙（在狭义上）依赖于元件的位置。例如，在图2A 中，在诸如从顶部起的第6至8行中的元件中间部分中有源单元相邻，并且单元之间的间隙 (在狭义上）相对窄。向着元件端部，伪单元被布置于第2和9行中，并且邻近单元之间的 间隙（在狭义上）大。
[0077] 电容变换器的元件由多个单元形成，并且在各单元已发送或接收超声波的情况 下，振动膜片振动。由于由振动膜片的振动所产生的音波，在各个单元之间出现声学串扰。 通过在有源单元之间布置伪单元且单元之间的所有距离（在广义上）相等的配置，可使得 各个单元的声学串扰相同。由此，所有单元的发送效率和接收灵敏度大致相同。因此，由于 不发送和接收不必要频带中的信号，所以可防止SN比的劣化。
[0078] 在根据本发明的电容变换器中，如上所述，元件端部中的单元之间的间隙比元件 中间部分中的单元之间的间隙大。由于元件端部中的单元的密度比元件中间部分中的单元 的密度低，因此辐射的声压在元件端部中比在元件中间部分中小。以类似的方式，由于元件 端部中的单元的密度比元件中间部分中的单元的密度低，因此接收的声压在元件端部中比 在元件中间部分中小。
[0079] 由此，与在整个元件上从中间部分到端部具有相同的发送效率或接收灵敏度的电 容变换器相比，可以缩减在超声束侧出现的旁瓣。在接收的情况中，也可以以类似的方式减 小由旁瓣导致的干涉。因此，由于可以减小不沿超声束的方向且不来自目标的超声信号且 可提高接收信号的SN比，所以可以形成高质量的超声图像。由于形成元件的所有单元的形 状相同，因此所有单元的发送效率和接收灵敏度相同。因此，由于不发送和接收不必要频带 中的信号，所以可防止SN比的劣化。
[0080] 〈应用例子〉
[0081] 上述的电容变换器可被应用于通过使用该电容变换器接收或发送声波的探测器。 例如，在图4中，探测器402包含多个元件403。通过发送部件405根据信息处理部件406 的命令来执行对所发送的声波的控制，从各元件产生声波。在接收时，从各元件输出的电信 号经受通过信号处理部件404进行的处理（例如，放大或AD转换）。
[0082] 图4示出上述探测器用作对象信息获取装置的组件。
[0083] 首先，将描述对象401内的光吸收体吸收来自光源（未不出）的光以产生光声波 的情况。此时，光声波在对象内传播并被元件接收。从元件输出的电信号被输入到信号处 理部件并经受信号处理。基于从信号处理部件输入的信号，信息处理部件通过已知的图像 重构处理来产生对象内的初始声压分布、吸收系数分布等作为特性信息。在诊断时，这种信 息可根据需要在显示部件407中作为图像数据被显示。在本说明书中，由信号处理部件和 信息处理部件形成的配置可被称为处理部件。
[0084] 接下来，将描述获取与对象内部有关的回声信息的情况。利用此时通过发送部件 发送的控制信号，从各元件发送声波。在对象内的声阻抗边界处反射的声波再次被元件接 收。以与光声波的情况类似的方式，从元件输出的接收信号经受已知的信号处理、重构处理 或图像数据产生。在利用反射波的装置的情况下，可与用于接收的探测器分离地设置用于 声波发送的探测器。
[0085] 并且，本发明的电容变换器可被应用于具有作为利用光声波的装置和利用回声波 的装置的两种功能的装置。
[0086] 探测器可以用于机械扫描，或者可以是由诸如医生或技师的用户把持并相对于对 象被移动的（手持类型的）探测器。特别是在机械扫描作为活体的对象的情况下，通过用 保持装置保持对象，使得稳定的测量是可能的。如果对象是乳房，那么板状或杯状保持装置 是合适的。
[0087] 虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的示例性 实施例。所附权利要求的范围要被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结 构和功能。
【权利要求】
1. 一种电容变换器，包括： 包含多个单元的元件，所述多个单元被支撑，使得包含其间形成有间隙的一对电极之 一的振动I吴片能够振动， 其中，元件端部中的单元之间的距离大于元件中间部分中的单元之间的距离。
2. 根据权利要求1的电容变换器，其中，所述多个单元是并联电连接的有源单元，并且 元件被布置有所述有源单元和不电连接的伪单元。
3. 根据权利要求2的电容变换器，其中，用于相邻的有源单元或伪单元的距离相等。
4. 一种探测器，包括根据权利要求1至3中任一项的电容变换器。
5. -种对象信息获取装置，包括： 根据权利要求1至3中任一项的电容变换器；以及 处理部件，在所述处理部件中，使用由于从对象传播的声波入射于振动膜片上而从电 容变换器输出的电信号，来获取与对象内部有关的特性信息。
6. 根据权利要求5的对象信息获取装置，还包括发送部件，利用所述发送部件，通过向 所述一对电极施加电压而使振动膜片振动来导致声波的发送， 其中，声波是发送的声波从对象内部的反射。
7. 根据权利要求5的对象信息获取装置，还包括光源， 其中，声波是从照射有来自光源的光的对象产生的光声波。
8. -种电容变换器的制造方法，所述电容变换器包括元件，所述元件包括多个单元， 所述方法包括以下步骤： 形成多个第一电极；以及 形成能够振动并包含分别与所述多个第一电极成对的多个第二电极的振动膜片，以由 此形成多个包含一对的第一电极和第二电极的单元， 其中，在形成的步骤中，使得元件端部中的单元之间的距离大于元件中间部分中的单 元之间的距离。
【文档编号】B06B1/02GK104117476SQ201410171904
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2013年4月25日
【发明者】虎岛和敏, 长永兼一 申请人:佳能株式会社