具有柔性襯底的壓電換能器設備的制作方法

本申請涉及于2014年5月30日遞交的標題為“PIEZOELECTRIC TRANSDUCER DEVICE FOR CONFIGURING A SEQUENCE OF OPERATIONAL MODES”的代理人案號No.7411.P020的美國專利申請號No.14/292,413，和于2014年5月30日遞交的標題為“PIEZOELECTRIC TRANSDUCER DEVICE WITH LENS STRUCTURES”的代理人案號No.7411.P022的美國專利申請號No.14/292,445。

背景

1.技術領域

本說明書主要涉及壓電換能器。

2.

背景技術：

壓電換能器包括能夠將電能轉換成機械能(聲能量或超聲能量)以及將機械能轉換成電能的壓電元件。因此，壓電換能器既可以用作機械能的發射機也可以用作沖擊(impinge)機械能的傳感器。

超聲壓電換能器設備可以包括響應于時變驅動電壓以高頻振動的壓電振動元件，并且在與該振動元件暴露的外表面相接觸的傳播介質(例如，空氣、水或組織)中生成高頻壓力波。該高頻壓力波可以傳播至其它媒介中。相同的振動元件還可以接收從傳播介質反射的壓力波，以及將所接收的壓力波轉換成電信號。該電信號可以連同驅動電壓信號一起被處理以獲得關于傳播介質中密度或彈性模量的變化的信息。

超聲壓電換能器設備可以包括壓電振動元件陣列，每個振動元件可以利用各自的驅動電壓和/或脈寬和時延被單獨控制，以使得具有期望方向、形狀和焦點的壓力波可以在傳播介質中通過振動元件陣列共同地創建，并且關于傳播介質中密度或彈性模量的變化的信息可以基于壓電振動元件陣列捕獲的反射壓力波和/或折射壓力波而被更加準確和精確地確定。

附圖說明

本發明的不同實施方式通過示例而非限制性的通過附圖被闡釋，以及其中：

圖1A-1H闡釋包括(一個或多個)振動元件陣列的壓電換能器設備的示例配置。

圖2A-2C闡釋包括振動元件的示例壓電換能器設備的縱向橫截面。

圖3是闡釋根據實施方式的壓電換能器設備的元件的功能框圖。

圖4是闡釋根據實施方式的壓電換能器設備的元件的功能框圖。

圖5闡釋根據各個實施方式的每一壓電換能器設備的不同操作模式。

圖6闡釋根據實施方式的柔性壓電換能器設備的元件。

圖7是闡釋根據實施方式的壓電換能器總成的元件的功能框圖。

圖8A、8B闡釋根據實施方式的超聲探測設備的元件。

圖9A、9B是闡釋根據相應實施方式的各自透鏡結構的元件的功能框圖。

圖10是闡釋根據實施方式的超聲換能器系統的元件的功能框圖。

具體實施方式

壓電超聲換能器設備能夠通過使用響應于高頻時變驅動電壓而振動的壓電換能器陣列在傳播介質(例如，空氣、水、組織、骨骼、金屬等)中生成高頻壓力波。振動換能器陣列暴露的外表面可以接近于傳播介質或與傳播介質相接觸來設置以將暴露的外表面的振動攜帶的能量耦合至沿著傳播介質中一個或多個方向傳播的壓力波攜帶的能量。超聲換能器設備通常生成具有高于人類聽力范圍的頻率的聲波。然而，在一些實施方式中，根據本說明書中的描述制造的壓電換能器設備可以被用于生成具有在人類聽力范圍內或低于人類聽力范圍的頻率的聲波。

當壓力波遇見傳播介質內或媒介之間邊緣處的密度和/或彈性模量的變化時，壓力波被反射。反射的壓力波的一些可以由換能器陣列暴露的外表面捕獲并且被轉換成由超聲換能器設備的感測電路感測的電壓信號。感測的電壓信號可以連同驅動電壓信號一起被處理以獲得關于傳播介質中或媒介之間邊緣處的密度和/或彈性模量的變化的信息。

當振動換能器陣列中每個振動元件的振動被單獨控制以及利用各自的時延及頻率被計時，則具有期望形狀、大小、方向和速度的波前可以被生成。振動元件的大小和間距、換能器陣列的布局、驅動頻率、及振動元件各自的延遲和位置可以與該振動元件上感測的電壓信號各自的強度和計時共同使用，以確定傳播介質內密度和/或彈性模量的變化，以及以推斷在傳播介質中壓力波遇到的目標的位置、大小、形狀和/或速度以及/或者結構變化。所推斷的關于傳播介質中的目標的位置、大小、形狀和/或速度以及/或者結構變化的信息可以在外置的顯示裝置上呈現，例如，作為彩色圖像或單色圖像來呈現。超聲換能器設備可以發現許多應用，其中媒介或多個媒介內的內部結構變化的成像是感興趣的，諸如在醫療診斷、產品缺陷檢測、微創外科設備等等中。

特定實施方式多方面提供了包括多個壓電換能器元件和基本結構(或簡稱為“基底(base)”)的設備(出于簡潔的目的，于此稱為“貼片(tile)”)，其中所述基礎結構鄰近且支持各個壓電換能器元件。基底可以包括集成電路，該集成電路被編程或以其他方式被配置成多方面實施貼片的多種操作模式中的任何操作模式。例如，基底可以被預編程具有操作模式的序列。代替依賴于如在常規(以及更少集成的)方式中的相對的高電壓(HV)模擬開關，特定實施方式通過使用低電壓(LV)(例如3.3V)模擬開關允許更好的集成以針對運行選擇換能器元件。例如，特定實施方式在瓦塊的比較高電壓驅動/傳送功能和該瓦塊的較低感測/接收功能之間提供一些隔離措施。LV模擬開關明顯小于HV模擬開關，二者具有類似的導通率(Ron)。此外，LV模擬開關可以不需要電平移位器和/或門驅動電路。

體積-或三維(3D)-成像可以利用一個或多個可配置的(例如，包括可重新配置的)貼片而被執行，其中每個貼片包括各自的二維(2D)壓電換能器元件的陣列。例如，多個可配置的貼片可以不同地布置在探測器的曲面上，其中所述多個貼片運行以成像楔形、圓錐體或其它例如被定義為來自曲面的一部分的投影的錐形體積。在探測器運行期間，多個貼片可以隨時間被不同地重新配置，例如以增加、減少、移動或者以其他方式改變被成像的體積。可選擇地或另外，多個貼片的重新配置可以改變將針對特定大小和位置的體積而執行的成像。

某些其它實施方式從不同方面提供可包括柔性(例如塑膠模)基底和耦合至基底的多個貼片的設備。柔性基底至貼片的耦合可以例如利用適應于常規柔性MEMS技術的操作而被執行。基底可以已經在其中或其上布置了信號線以交換至多個貼片的信號、交換來自多個貼片的信號或交換多個貼片之間的信號。因此，基底可以用作設備和用于處理和/或傳達成像信息的遠程系統之間交換的背板。多個或所有貼片均可以被預編程以實施各自多個(例如一系列)操作模式中的任何一個，但是某些實施方式并不限制于這方面。柔性基底可以允許多個貼片被綁定(例如附著)或以其他方式耦合至探測器設備的表明，該探測器設備的表面包括非常小的曲率半徑。

還有其它實施方式不同地提供一個或多個曲面透鏡結構以促進傳播自探測器設備的波的形成。探測器設備可以包括具有曲面的部分和不同地耦合至該曲面的多個貼片。一些或所有這種貼片可以經由柔性薄膜被耦合至曲面，但是某些實施方式并不限制于這方面。在一種實施方式中，多個不同透鏡中的每一者均被耦合至各自的貼片。可選擇地，包括多透鏡區域的單個透鏡體可以耦合在多個貼片上。

圖1A-1G闡述了包括(一個或多個)彎曲的振動元件的壓電換能器設備的示例性配置。在一些實施方式中，換能器設備包括換能器陣列。換能器陣列中的元件可以被布置在基本平坦的平面上。如圖1A所示，換能器設備102包括手柄部分104。換能器陣列106可以在手柄104的一個末端108處被附著至手柄104，其中手柄的形狀被修改(例如，擴寬、平整等)以適應換能器陣列106的形狀和大小。在該示例中，換能器陣列106的振動外表面面向沿著手柄104的長軸的前進方向，即，其上裝配有陣列106的基底的外表面105垂直于手柄104的長軸。在其它實施方式中，換能器陣列106的暴露的外表面可以面向沿著垂直于手柄104的長軸(或者與手柄104的長軸成銳角)的方向的側面。換能器設備102的操作者可以操縱手柄104以按照期望來改變線性換能器陣列106的振動外表面的方向和位置(例如，面向將被成像的(一個或多個)區域)。

壓電換能器設備102可以可選擇地包括在振動元件106的線性陣列下面和手柄部分104內部(例如，擴寬和平整的第一末端108)集成的應用特定集成電路(或者ASIC，未示出)。連接至ASIC的外部輸入連接的線纜110可以從手柄104的后端出去并且可以被連接至外部裝置(例如控制設備和/或顯示設備)。

在一些實施方式中，換能器設備可以包括二維換能器陣列。每個二維換能器陣列可以包括分布在二維陣列中的多個彎曲的陣列元件。二維陣列所覆蓋的區域可以具有各種形狀，例如，長方形、正方形、圓形、八邊形、六邊形、圓形等等。二維陣列中的振動元件可以分布在由直線組成的格子(例如，正方形格子或六邊形格子)上或由更復雜圖案組成的格子上。二維換能器陣列的振動外表面也可以基本上在平面內。二維換能器陣列可以附著至手柄(例如，在直圓柱手柄的一個末端處)以形成換能器設備。換能器陣列的振動外表面的平面可以面向前面(例如垂直于手柄的長軸(例如，如圖1B所示))，或者面向側面，即平行于手柄的長軸(或者與手柄的長軸呈銳角)(例如，如圖1C所示)。

換能器設備的操作者可以操作換能器設備的手柄以按照期望改變二維換能器陣列的振動外表面的朝向和位置(例如，面向將被成像的(一個或多個)區域)。

如圖1B所示，壓電換能器設備112包括在第一末端118處附著至手柄114的正向的六邊形換能器陣列。壓電換能器設備112可以選擇地包括在振動元件的六邊形陣列下面和手柄部分114內部的集成ASIC(未示出)。連接至ASIC的外部連接的線纜120可以從手柄114的后面(例如，第二末端)出來并且被連接至外部裝置(例如，控制設備和/或顯示設備)。正向換能器設備112可以被用于血管內超聲(IVUS)成像，這利用常規超聲成像是不可行的。

圖1C示出包括在第一末端128處附著至手柄124的側向正方形換能器陣列126。壓電換能器設備122可以選擇地包括振動元件的正方形陣列后面和手柄部分124內的集成ASIC(未示出)。連接ASIC的外部連接的線纜130可以從手柄124的后面(例如，第二末端)出來并且被連接至外部裝置(例如控制設備和/或顯示設備)。

在一些實施方式中，換能器設備可以包括沿著曲線或圍繞曲面覆蓋的一維換能器陣列或二維換能器陣列，以使得換能器陣列的振動外表面是曲線或曲面。

例如，圖1D示出了包括沿著曲線運行并在手柄134的第一末端138(例如，擴大的、彎曲的和平整的部分)附著至手柄134的線性換能器陣列136的示例性換能器設備132。換能器設備132還包括連接至ASIC(未示出)并從手柄134的后端出去的線纜140。

圖1E示出了包括圍繞圓形的圓周運行并在手柄144的末端148處附著至手柄144的正向線性換能器陣列146的示例性換能器設備142。換能器設備142還包括連接至ASIC(未示出)并從手柄144的后端出去的線纜150。

圖1F示出包括圍繞圓形的圓周運行并且在手柄154的末端158處附著至手柄154的側向線性換能器陣列156的示例性換能器設備152。換能器設備152還包括連接至ASIC(未示出)并從手柄154的后端出去的線纜160。

在一些實施方式中，圖1D、1E和1F所示的線性換能器陣列136、146和156的每個振動元件可以由小的二維子陣列來替代。例如，每個子陣列可以是小的正方形換能器陣列。如圖1G所示，換能器設備162包括多個振動元件正方形子陣列(例如，正方形子陣列168)形成的正向二維環形陣列166，其中正向環形陣列166被附著至換能器設備162的手柄164的第一末端。換能器設備162還包括連接至ASIC(未示出)并且從手柄164的后端出來的線纜170。

類似地，如圖1H所示，換能器設備172包括多個振動元件正方形子陣列(例如，正方形子陣列178)形成的側向陣列176，其中側向陣列176被附著至換能器設備172的手柄174的第一末端。換能器設備172還包括連接至ASIC(未示出)并且從手柄174的后端出去的線纜180。

圖1A-1H中所示的換能器設備的配置僅僅是闡釋性的。整個換能器陣列的振動外表面的朝向(例如，前向、側向或其它面向角度)和整體形狀(例如，平坦或彎曲、線性、多邊形或環形)的不同組合、手柄上換能器陣列的位置和換能器陣列上振動元件的布局在換能器設備的各種實施方式中是可行的。

此外，依賴于應用(例如，期望的運行頻率、成像區域、成像分辨率等)，換能器陣列中的振動元件的總數、換能器陣列的大小、換能器陣列中振動元件的大小、間距和/或分布也可以變化。在一個示例中，線性陣列包括具有200微米間距的128個50微米半徑的振動元件。在另一示例中，正方形陣列包括具有200微米間距的16個75微米的振動元件。例如，各個振動元件(諸如50至150微米直徑的凸面或凹面頂)可以按照具有兩個至四個的緊湊小間距簇來布置，例如，其中較大間距分離這種簇的中心。在一個闡述性實施方式中，陣列可以包括128個振動元件，每個振動元件包括具有兩個至四個較小的圓頂(dome)的簇，其中元件之間的間距是(例如)200微米。其它示例配置可以根據不同實施方式而被不同地提供。

在圖2A-2C的上下文中，各個換能器元件的示例性微機械(即，微機電或MEMS)方面現在被簡略地描述。應該理解的是，圖2A-2C中描述的結構主要作為特定實施方式的特定方面的上下文被包括并且進一步闡述了各種實施方式關于壓電換能器設備結構的廣泛適用性。

在圖2A中，凸形換能器元件202包括頂表面204，頂表面204在操作期間形成壓電MEMS超聲換能器(pMUT)陣列的振動外表面的一部分。換能器元件202還包括附著到基底280的頂表面的底表面206。換能器元件202包括布置在參考電極212和驅動/感測電極214之間的凸形或圓頂形壓電膜210。在一個實施方式中，例如，壓電膜210可以通過在具有在平面頂表面上形成的圓頂的輪廓轉移基底(例如，圖案化的硅)上在均勻層中沉積(例如，濺射)壓電材料顆粒而被形成。示例性的壓電材料是鋯鈦酸鉛(PZT)，但是本領域中任何已知的適合于常規微機械加工的材料也可以使用，例如但不限于聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物顆粒、BaTiO₃、單晶PMN-PT和氮化鋁(AlN)。驅動/感測電極和參考電極214、212每個均可以是在輪廓至輪廓轉移基底上沉積(例如，通過PVD、ALD、CVD等)的導電材料的薄膜層。用于驅動電極層的導電材料可以是用于這種功能的本領域中任何已知的材料，例如但不限于Au、Pt、Ni、Ir等中的一種或多種)，其合金(例如，AdSn、IrTiW、AdTiW、AuNi等)，其氧化物(例如，IrO₂、NiO₂、PtO₂等)，或兩種或更多種這種材料的復合堆疊。

進一步如圖2A所示，在一些實施方式中，換能器元件202可以可選地包括薄膜層222，諸如二氧化硅，其可以在制造期間用作支撐和/或蝕刻停止。電介質膜224還可用于將驅動/感測電極214與參考電極212絕緣。垂直取向的電互連件226經由驅動/感測電極軌道285將驅動/感測電極214連接到驅動/感測電路。類似的互連件232將參考電極212連接到參考軌道234。具有孔241的環形支撐件236機械地將壓電膜210耦合到襯底280，該孔的對稱軸線限定了換能器元件202的中心。支撐件236可以是任何常規材料，例如但不限于二氧化硅、多晶硅、多晶鍺、SiGe等。支撐件236的示例性厚度范圍為10-50μm，并且膜224的示例性厚度范圍為2-20μm。

圖2B示出了換能器元件242的另一示例配置，其中功能上類似于換能器元件202中的結構的結構用相同的附圖標記來標識。換能器元件242闡釋了在靜態下凹入的凹形壓電薄膜250。于此，驅動/感測電極214布置在凹形壓電膜250的底表面下方，而參考電極212布置在頂表面上方。還示出了頂部保護鈍化層263。

圖2C示出了換能器元件282的另一示例配置，其中功能上類似于換能器元件202中的結構的結構用相同的附圖標記來標識。換能器元件282闡釋了在靜態下為平面的平面壓電膜290。于此，驅動/感測電極214被布置在平面壓電膜290的底表面下方，而參考電極212被布置在頂表面上方。與圖2A-2C的每一個中描述的相反的電極配置也是可行的。

圖3闡釋了根據實施方式的用于提供表示超聲(或其他)成像信息的信號的貼片300的元件。貼片300是包括壓電換能器元件陣列和用于陣列運行的集成電路(例如，包括脈沖邏輯、解復用器邏輯和/或數字控制邏輯)的設備的一個示例。出于簡潔的目的，壓電陣列和這種支撐基底的集成組合在本文中稱為“貼片”。這種集成電路可以是鄰接并物理支撐陣列的基底的一部分。例如，貼片300可以是封裝設備。某些實施方式提供將基底的解復用邏輯作為電壓域的一部分，與基底的另一電壓域的相應的工作電壓電平(或電壓范圍)相比，其特征在于其是相對低的工作電壓電平(或電壓范圍)。

作為說明性而非限制性的方式，貼片300可以包括基底305和由基底305的一側支撐的換能器陣列310。例如，基底305可以包括襯底，諸如圖2A-2C中的那些不同支撐換能器的結構任意者。基底305可以包括集成電路，例如包括單個集成電路(IC)管芯或IC管芯堆疊，其被編程以實現多個操作模式中的任一個，每個模式用于換能器陣列305的相應操作以生成圖像信息。在一個實施方式中，基底305包括控制邏輯350，例如包括微控制器或類似裝置以接收來自外部系統(未示出)的提供給貼片300的信號，例如包括經由控制接口360接收的控制信號。控制信號可以編程控制邏輯350以能夠實現貼片300的多個操作模式中的任何操作模式。在控制邏輯350中編程的說明性模式354表示貼片300的這種多個操作模式中的一個示例。可選擇地，在控制邏輯350已經用模式354編程之后，可以經由接口360將控制信號提供給貼片300。

模式354的編程可包括向控制邏輯350提供(或以其它方式定義)各自的狀態信息S1、S2、...、SN，每一個狀態信息至少部分地實現相應的操作模式。盡管某些實施方式在這方面不受限制，但是狀態信息S1、S2、...、SN可以不同地存儲在控制邏輯350的存儲器中。可選擇地或另外，控制邏輯350可以包括諸如現場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程門陣列(PGA)的電路，其中這種電路可編程以實現狀態機或其它邏輯以不同地配置由狀態信息S1、S2、...、SN表示的模式354。然而，某些實施方式并不限于特定機制，由此控制邏輯350將實現模式354中的任何模式。

對于模式354中的給定模式，用于配置模式的狀態信息可以包括例如地址、位圖或指定陣列310的對應于該模式的換能器元件子集的其它信息。該模式的后續配置可以基于這種狀態信息導致子集的選擇，例如，用于僅激活子集以傳達圖像信息。狀態信息還可以包括一個或多個值，每一個值用于表征一些或全部換能器元件子集的激活的相應參數(例如電壓電平、持續時間、時間延遲、頻率等)的。例如，可以選擇給定子集的每個換能器元件用于由相同的電壓電平、持續時間、時間延遲、頻率等所表征的激活。可選地或另外，用于該模式的這種狀態信息可以包括用于指定將被執行以從設備300傳送圖像信息的解復用的信息。例如，給定子集的每個換能器元件可以被選擇以被切換地連接到總線的相同信號線。

用于給定模式的壓電換能器元件的子集可以包括陣列310中將根據該給定模式操作的所有壓電換能器元件。模式可以指定或以其它方式確定元件的子集將根據模式而被不同地耦合，每一個元件提供要從貼片300輸出的相應信號。模式可以將相應子集的元件的每一者與相應的信號線(未示出)相關聯，該信號線將被例如經由接口365耦合到貼片300。例如，該模式可以將這些元件的每一者與接口365的多個焊盤、引腳或其他輸入/輸出(I/O)觸點(未示出)中的相應一個相關聯。

作為說明性而非限制性的方式，模式可切換地將子集元件中的每一者與用于從貼片300的輸出信號的不同的相應路徑耦合。可選擇地或此外，這種模式可以切換地將子集的多個元件耦合到用于從貼片300的輸出信號的相同路徑。為了避免使各種實施方式的某些特征模糊不清，于此針對壓電換能器元件中的每一者與該貼片用于傳送(以及在一些實施方式中接收)信號的信號總線的不同相應線纜相關聯，對模式進行了各種討論。然而，這種模式可以另外地或可選擇地將多個壓電換能器元件與這種信號總線的相同的相應線纜相關聯。

在實施方式中，控制邏輯350包括觸發檢測邏輯352，以檢測構成用于配置模式354中的一者的觸發事件的一個或多個條件。這種觸發事件可以至少部分地由例如控制、時鐘或由貼片300接收的其他信號來指示。可選擇地或另外，觸發事件可由一時間段的期滿或由設備300獨立確定的某其它條件來指示。在檢測觸發事件之前，控制邏輯350可以已經被編程具有實現模式354中的任何模式所必需的狀態信息S1、S2、...、SN。例如，觸發事件本身的檢測可以獨立于控制邏輯350接收到明確描述由該觸發事件指示的下一操作模式的任何狀態信息。因此，控制邏輯350可以通過識別要配置的下一個操作模式來響應觸發事件，其中這種識別獨立于在前一個(或多個)操作模式期間由貼片300接收的任何狀態信息(例如，明確地指定子集，例如換能器元件的任何子集)來執行。

在操作期間，響應于發送到貼片300的信號，控制邏輯350可以連續地使用操作模式354的一些或所有來配置貼片300，例如，其中這種連續配置是根據在控制邏輯350處預定的序列。當配置特定模式時，通過基底305的電路邏輯控制的換能器陣列310的操作可以是根據所配置的模式的。例如，基底300可以包括高壓(HV)脈沖邏輯320，該高壓(HV)脈沖邏輯320響應于控制邏輯350以在不同時間選擇性地驅動(或“激活”)陣列310的壓電換能器元件的不同相應子集。這種子集可以各自對應于模式354中的不同的相應一個模式。

作為說明性而非限制性的方法，控制邏輯350可以包括或耦合到包括多個開關的開關邏輯(未示出)，每個開關用于陣列310的不同的相應壓電換能器元件。響應于檢測到給定觸發事件，控制邏輯350可以為下一個操作模式選擇壓電換能器元件的子集。基于這種選擇，HV脈沖邏輯320可以僅激活陣列310中對應于操作模式的那些選定的換能器元件。在一個實施方式中，控制邏輯350(或耦合于此的開關邏輯)可以進一步向HV脈沖邏輯320指示要表征所選擇的換能器元件的一些或所有激活的一個或多個參數(例如，電壓電平、持續時間、時間延遲、頻率等)。

激活陣列310的所選子集的激活可以導致每個激活的換能器元件輸出表示相應圖像信息的感測信號。基于由控制邏輯350配置的操作模式，基底305的電路邏輯可以操作以選擇性地從貼片300發送這種圖像信息，例如，用于由遠程系統(未示出)來處理。通過說明性而非限制性的方式，基底305還可以包括各種耦合到陣列310的多個壓電換能器元件中的每一者的低壓(LV)解復用(demux)邏輯340。解復用器邏輯340還可以經由多個輸出信號線被耦合到用于從貼片300發送圖像數據的接口365。然而，耦合到解復用邏輯340的陣列310的壓電換能器元件的總數可以大于將解復用邏輯340耦合到接口365的輸出信號線的總數。相應地，解復用邏輯340可以不同地執行僅對所選擇的壓電換能器元件的子集的解復用，每個換能器元件經由至接口365的相應信號線輸出圖像信息。這種解復用可以由控制邏輯根據當前配置的模式354中的一個模式隨時間不同地配置(例如重新配置)。例如，在給定的操作模式期間，解復用邏輯340可以被配置成僅選擇那些對應于該操作模式的所選擇的換能器元件的信號線來進行信號通信。盡管在貼片300的示例中彼此區分，但是接口360、365可以是相同接口的一部分。

基底305的集成電路可以包括多個電壓域，其中一個這種域的操作的電壓電平(或電壓范圍)大于另一這種域的相應的電壓電平(范圍)。例如，基底305的第一電壓域可以包括解復用邏輯340，其中基底305的第二電壓域包括HV脈沖邏輯320。在這種實施方式中，第一域的供電電壓、數字邏輯電平(范圍)或其它這種操作特性可以小于第二電壓域的對應操作特性。如于此所討論的，某些實施方式還包括用于保護第一電壓域免受第二電壓域的相對高的電壓電平影響的電路(未示出在貼片300中)。在一些實施方式中使用相對低電壓的解復用邏輯340允許基底305包括用于傳達針對不同操作模式的圖像信息的有效機制。

圖4闡釋了根據用于在介質中生成壓力波的實施方式的貼片400的元件。貼片400闡釋了根據用于圖像信息的生成和通信的一個實施方式可以交換的各種信號的一個示例。貼片400可以包括貼片300的所有特征中的一些，但是某些實施方式并不限制于在這方面。

在實施方式中，貼片400包括壓電換能器元件的陣列410，其例如提供換能器陣列310的功能。貼片400的某些特征于此關于說明性的陣列410的壓電換能器元件PZT 415的操作而被討論，例如，如視圖405所示。然而，這種討論可以被擴展到另外地或可選擇地應用于陣列410的一些或所有其它換能器元件的操作。

陣列410可以鄰近基底并且由基底支撐，該基底例如提供基底305的一些或全部功能。如圖4所示，這種基底可以包括集成電路，以根據貼片400的各種操作模式來操作陣列410。例如，這種集成電路可以包括控制邏輯，該控制邏輯被編程以實現狀態機430，用于在貼片的不同操作模式之間的不同轉換。通過說明性而非限制性的方式，狀態機430可以被配置成連續地配置模式Sa、Sb、...、Sx的序列中的一些或所有。模式Sa、Sb、...、Sx的序列可以是重復序列，但是某些實施例并不限制于這方面。

在說明性實施例中，貼片400可操作以接收對操作模式Sa、Sb、...、Sx的序列的狀態機430編程的信號(如說明性序列422所表示的)。可以在貼片400接收用于狀態機430的其它信令以開始這種序列之前執行這種編程。例如，可以在貼片400將被適配為一些探測器裝置(未示出)的部件之前以及甚至在貼片400的制造完成之前執行這種編程。在一些實施方式中，狀態機430進一步可編程和/或可重新編程以實現一個或多個附加或替代模式序列。

在操作中，貼片400的控制邏輯可以響應于觸發事件連續地配置操作模式Sa、Sb、...、Sx，觸發事件例如由貼片400從遠程系統(未示出)接收的信令來指示。這種信令可以包括例如下一個發射(Tx)波束信號424，其指定狀態機430將根據該序列將貼片400從用于超聲波束傳輸的任何當前配置的模式轉換到用于下一個超聲波束傳輸的另一個模式。

將配置的下一個模式可以例如對應于陣列410中將參與下一個超聲波束傳輸的換能器元件的特定子集。下一操作模式的配置可以包括狀態機430生成直接或間接選擇該特定子集的信令。例如，貼片400可以包括多個電路，每個電路對應于陣列405的不同的相應壓電換能器元件。關于陣列405的多個壓電換能器元件的驅動/感測操作，每個這種電路可以專用于執行僅一個壓電換能器元件的驅動/感測操作。通過說明性而非限制性的方式，專用于PZT 415的驅動/感測操作的貼片400的電路可以包括定時器436、3級HV脈沖發生器440和HV保護電路450。貼片400的類似電路(未示出)可以根據不同的實施方式被不同地專用于陣列405的附加的或替代的壓電換能器元件。

在實施方式中，貼片400包括多個定時器電路，每個定時器電路用于陣列410的換能器元件中的不同的相應一個換能器元件。這種定時器電路可以包括對應于PZT 415的定時器436。其中PZT 415將參與下一個波束傳輸，狀態機430可以用信號通知定時器436以指示對PZT 415的選擇。狀態機430可以不同地用信號通知其它這種定時器電路，以類似地指示對該子集的其它相關聯的換能器元件的選擇。

響應于狀態機430，定時器434可將輸出434發送到貼片400的脈沖電路。雖然某些實施例并不限制于這方面，輸出434的定時可以通過遠程系統由貼片400接收的一個或多個信號來調節。通過說明性而非限制性的方式，定時器436可以接收傳送控制時鐘426和發射Tx波束428控制信號中的一者或兩者。當設置為特定邏輯電平時，接收到的發射Tx波束428可以使得定時器436能夠輸出434，例如在Tx控制時鐘426的下一個連續轉變(上升或下降)。然而，各種附加或替代機制的變化中的任何機制可適于控制輸出434的定時。

在實施方式中，將輸出434提供給貼片400的脈沖邏輯，諸如說明性三級高壓脈沖發生器440。脈沖發生器440可駐留在貼片400的電壓域中，該電壓域與貼片400的一個或多個其它電壓域相比較，其特征在于相對高的電壓操作。脈沖發生器440可以提供用于驅動PZT 415以生成壓力波的電壓的多個不同電壓電平(在該示例中為三個電平)中的任一個電壓電平。可以通過輸出434和/或通過來自貼片400的控制邏輯的其它相關聯的信令來指定或以其它方式指示不同電壓電平中的特定一個電壓電平。

在響應輸出434中，脈沖發生器440可以操作PZT 415用于執行驅動/感測循環，包括PZT 415生成壓力波，以及響應于相應的返回波，生成表示圖像信息的感測信號。這種感測信號可以被準備用于在貼片400的相對低的電壓域中的后續處理。例如，基底還可以包括相對低壓的解復用器470和由說明性的HV保護電路450表示的電路，其提供低壓解復用器470免受包括脈沖發生器440的電壓域的電壓電平影響的至少部分地保護。

在實施方式中，陣列410的換能器元件中的每一者經由不同的相應電壓保護電路耦合到低壓解復用器470。例如，PZT 415可以被耦合以經由HV保護電路450向LV解復用器470提供輸出信號。因此，在給定時間，包括陣列410的所選的換能器元件的子集可以經由相應的HV保護電路向LV解復用器470提供感測信號。HV保護電路450可以包括簡單的HV開關、背對背二極管或各種其它電路中的任何電路，例如包括分壓器、運算放大器、和/或數模轉換器(DAC)等等，以從陣列410輸出這種感測信號的相對低電壓版本。

來自HV保護電路450的可用輸出的數量(例如，陣列410的每個換能器元件針對一個可用輸出)可以大于用于從貼片400傳送針對所選擇的子集的圖像信息的信號線472的總數。因此，低壓解復用器470可以執行解復用，以僅選擇來自HV保護電路450的對應于所選擇的子集的換能器元件的那些信號線以用于經由信號線472的輸出。在實施方式中，可以根據操作模式Sa、Sb、...、Sx中當前配置的一個操作模式來控制這種解復用。例如，貼片400的集成電路可以進一步包括解復用控制器460，以例如基于來自狀態機430的信息識別來自HV保護電路450的輸入集合，其對應于基于操作模式選擇的換能器元件的子集。雖然某些實施方式并不限制于這方面，但解復用控制器460可以響應于由貼片400接收的下一Rx波束420的控制信號從狀態機430檢索這樣的信息。在一些實施方式中，下一Rx波束420和下一Tx波束424是相同的控制信號。

圖5闡釋了操作模式的不同序列的元件，每一個元件根據相應的實施方式用于換能器陣列的操作。更具體地，圖5對于各種操作模式中的每一個操作模式，示出了換能器元件陣列的對應選擇的子集。各種實施方式中的某些方面于此關于換能器元件的說明性8×8陣列來論述。然而，這種論述可以擴展以應用于具有任意各種附加或替代的大小和/或幾何形狀的像素陣列。

序列500的實施可以包括連續配置操作模式505a-505h，例如，根據于此關于貼片300、400所論述的技術中的一些或全部。如序列500所示，操作模式505a-505h可以各自對應于換能器元件的8×8陣列的不同的相應列，其中，操作模式505a-505h中一個操作模式的配置包括或以其它方式導致換能器元件的相應列的選擇。由于序列500的特定順序，對應于這種模式505a-505h的列的連續選擇可以模擬例如較小陣列(例如一維(1D)陣列)在沿著2D 8×8陣列的列向(column-wise)方向上的平移運動。

在另一實施方式中，貼片的控制邏輯可以被編程以附加地或替代地實現操作模式515a-515h的序列510。操作模式515a-515h中的每一個操作模式可以對應于換能器元件的8×8(或其他)陣列的不同的相應行。由于序列510的特定順序，這種模式515a-515h的連續配置可以導致換能器元件的相應行的連續選擇，其中這種連續選擇模擬例如較小陣列在行向(row-wise)方向上的平移運動。

在又一個實施方式中，操作模式的序列可以用于模擬換能器陣列的旋轉運動。例如，序列520包括對應于8×8陣列的不同相應子集的操作模式525a-525p。進而，這種子集可以對應于延伸穿過陣列的不同的相應線，例如，其中每個子集包括最接近對應線的相應換能器元件。操作模式525a-525p的順序以及這種線纜的相關聯順序可以導致序列520近似在所示的8×8陣列的區域內旋轉的另一(例如1D)陣列。

包括操作模式535a、535b、535c的序列530更詳細地闡釋了另一個實施方式，類似于序列520的實施方式，其中相控陣列的模擬運動(在該示例中為旋轉運動)被實現。在模式535a、535b、535c的每一模式中，根據模式選擇的換能器元件被根據給定操作特性的不同相應級別而不同地驅動。這種操作特性可以是例如電壓電平、頻率、時間延遲、持續時間等中的一者。對于針對根據模式535a、535b、535c不同地選擇的換能器元件的具有不同陰影的序列530，闡釋了這種操作特性的不同級別。對于某些成像模式，諸如用于實施菲涅爾環的一種成像模式，只有壓電換能器元件的子集可以連接到模擬總線以與遠程系統通信。在其它成像模式中，貼片的所有壓電換能器元件可以不同地耦合到這種模擬總線。例如，模式可以將多個壓電換能器元件可切換地耦合到模擬總線的相同信號線。將多個壓電換能器元件耦合到模擬總線的公共信號線可以提供改善的信噪比。

圖6示出根據實施方式的用于提供超聲圖像信息的設備600的元件。設備600包括多個貼片605，例如每個貼片不同地包括貼片300的特征中的一些或全部特征。貼片605中的每一者被耦合到設備600的柔性襯底610，其中襯底610提供用于交換至貼片605、來自貼片605和/或貼片605之間的信號的功能。

通過說明性而非限制性的方式，貼片605可以按照陣列來布置，如由貼片Ta-Th的說明性4×2陣列所表示的。襯底610還可以包括接口630和將貼片Ta-Th耦合到接口630的信號線620。信號線620可以包括一條或多條總線，例如每條總線用于交換相應數據、地址和/或控制信令。信號線620的特定數量僅僅是說明性的，并且可以根據實施特定細節而變化。雖然某些實施方式并不限制于這方面，襯底610中或襯底610上的信號線可以將貼片Ta-Th彼此串聯耦合。

對于貼片Ta-Th中的任何一個給定貼片，貼片的控制邏輯可被編程用于貼片的多個操作模式。這種控制邏輯可以經由信號線620接收信號，并且作為響應，配置一個這種操作模式以用于選擇性地激活對應于該模式的貼片的換能器元件。這種換能器元件的選擇性激活可導致圖像信息的產生，貼片將經由信號線620傳輸圖像信息。

在實施方式中，貼片Ta-Th中的一些或全部可以被不同地預編程，以各自響應于經由接口630接收的信令指示的相同觸發事件來配置不同的相應操作模式。例如，貼片Ta和Tb可以具有相似幾何形狀和大小的換能器元件的陣列。然而，公共觸發事件可以使貼片Ta和Tb選擇例如在位置、幾何形狀、數量等方面不同的相應換能器元件。可選擇地或另外地，貼片Ta和Tb可以選擇用于不同類型的激活的換能器元件，例如，以不同的驅動電壓、開始時間、持續時間、頻率等來表征。

圖7闡釋了根據實施方式的用于傳達超聲圖像信息的系統的元件。圖7的系統包括設備700，其例如在某些方面可以與設備600相似。更具體地，設備700可以包括提供對應于貼片Ta-Th的功能的多個貼片T0-T7。多個貼片T0-T7可以各自耦合到柔性襯底710，柔性襯底710具有布置在其中或其上的信號線715，信號線715不同地提供用于貼片T0-T7與通過其從設備700發送圖像信息的接口720之間的通信。在圖7的說明性實施方式中，貼片T0-T7中每一者獨立于貼片T0-T7中的任何其它貼片耦合到接口720。

遠程系統(未示出)與設備700經由接口720(或類似地，經由接口630與設備600)的信號的交換可以通過由可編程兼容性電路提供的附加信號處理功能來促進。這種電路的一個示例由說明性兼容性電路730來表示。在一個實施方式中，兼容性電路730包括諸如PGA(例如FPGA)的可編程性的功能，以適應特定類型的遠程系統的操作，該遠程系統將操作設備700并且處理從設備700和/或放大器734接收的結果圖像信息。

例如，兼容性電路730可以是可編程的或以其他方式配置成對從遠程系統接收到的(或將被發送到遠程系統的)各種控制、數據和/或其他信號中的任何信號進行不同地傳遞、重新排序、延遲、丟棄、結合、轉換或其它處理。通過說明性而非限制性的方式，兼容性電路730可以是可編程的，以實施傳送檢測器740以監聽例如在兼容性電路730的總線738處接收的控制信號和/或數據信號。傳送檢測器740可以操作以識別在總線738上的某些活動，作為指示由貼片T0-T7的選擇換能器元件不同地執行的傳送/接收周期的機會(或需要)。作為響應，傳送檢測器740可以經由接口720向信號線715發送信號發射Tx波束742，其例如功能上對應于信號發射Tx波束428。可選擇地或另外地，兼容性電路730可以被配置成傳遞或以其他方式提供信號下一Rx波束750，其例如對應于信號下一Tx波束424。根據不同的實施方式，兼容性電路730可以提供各種附加或替代的信號處理中的任意一者，用于設備700的操作。

響應于這種控制信號，貼片T0-T7可以不同地操作以生成表示圖像信息的信號。這種信號可以經由信號線715和接口720被發送到兼容性電路730，以用于額外處理，以準備將圖像信息傳達到遠程系統。例如，數據信號732可以被提供給低噪聲放大器734，以便改進到遠程系統的傳輸，例如經由總線738。雖然某些實施例并不限制于這方面，兼容性電路730可以被編程或以其它方式配置以提供HV保護電路736，HV保護電路736例如提供設備700免受遠程系統的相對高的電壓的影響的至少部分保護。

各種實施方式包括用于生成圖像信息的方法，例如利用貼片300、貼片400、設備600、系統700等中的一者。所述方法可以包括在包括如于此描述的各種貼片中的任何貼片的設備處接收信號，例如，其中所述設備為一種這樣的貼片或包括布置在柔性基底上的多種貼片。信號可以在一個或多個這種貼片被編程具有該貼片的各自的多個操作模式之后被接收，例如其中貼片被編程具有操作模式序列。響應于所接收到的信號，所述方法可以配置貼片的一個或多個操作模式。例如，設備的貼片可以根據預編程的序列連續地配置操作模式。可選擇地或另外，設備的多個貼片的每一個可以配置各自的操作模式。

在實施方式中，所述方法包括分別根據配置的一個或多個貼片的操作模式的驅動/感測操作。通過說明性而非限制性的方式，所述方法可以包括，針對一個或多個這種貼片的每一者，激活貼片的多個壓電換能器元件的子集。所述激活可以導致壓電換能器元件的一個這種子集生成圖像信息。在實施方式中，所述方法還包括貼片解復用所生成的圖像信息以用于從該貼片進行傳輸。這種解復用可以是基于貼片的相應操作模式的配置的。所述方法可以不同地執行多個這種驅動/感測操作，例如包括執行驅動/感測操作中的每一者以用于貼片的連續操作模式、和/或用于設備的不同相應貼片的驅動/感測操作的方法。

圖8A闡述了根據實施方式的包括布置在柔性襯底上的多個貼片的探測器設備800的示例。圖8B示出探測器設備800的橫截面視圖。如圖8A所示，探測器設備800可以包括具有末端830的主體部分840，其中沿著主體部分840的長度形成彎曲側。探測器設備800的多個貼片805可以沿著主體部分840的這種彎曲側而不同地設置，以及在實施方式中可以遠離主體部分840不同地放射狀地朝向。因此，貼片805的換能器膜結構可以被不同地操作以在其相應貼片朝向的方向各自發送壓力波。貼片805中的一些或所有例如可以各自具有貼片300的一個或多個特征。

雖然某些實施方式并不限制于這方面，貼片805的每一者可以被耦合至柔性襯底810，柔性襯底810例如具有襯底610(或襯底710)的一些或所有特征。例如，貼片805可以按照陣列布置在襯底810上，如針對探測器800所示的說明性8×2陣列所表示的。襯底810可以符合且耦合至主體部分840的彎曲側。在一個實施方式中，襯底810圍繞主體部分840的圓周(或其它周界)延伸。

襯底810可以具有布置在其中或其上的信號線，如說明性信號線815所表示的，以用于將貼片805不同地彼此耦合和/或不同地耦合至用于襯底810的接口(未示出)以交換控制、數據和/或其它信號。例如，這種接口可以提供襯底810和一個或多個互連件850之間的信號交換，所述互連件850將探測器設備耦合至一些遠程系統(未示出)。在一個實施方式中，這種交換是經由兼容性電路(未示出)進行的，該兼容性電路例如可以位于末端830中。兼容性電路可以是可編程的以提供用于探測器設備800和特定類型遠程系統之間的通信的信號處理。

如圖8B所示，貼片805的換能器元件的選擇性激活可以使得探測器設備800生成各種不同的任何傳播超聲波。例如，各種換能器元件可以順著沿著主體部分840的長度方向(于此稱為“標高(elevation)”)延伸的線來激活。這種激活可以促進圖像信息的生成，圖像信息表示沿著標高方向的圖像切片。如視圖870所示，不同的換能器元件的分組可以隨時間被連續地激活以提供沿著主體部分840的標高和/或圍繞主體部分840的邊緣(或“方位角”)的這種切片的運動。

可選擇地或另外，換能器元件可以沿著主體部分840的邊緣被激活以促進其它圖像信息的生成，該其他圖像信息表示圍繞邊緣的至少一部分的圖像切片。在實施方式中，換能器元件的范圍可以針對特殊視場(FOV)的選擇，如說明性的90°FOV 860和180°FOV 865所不同的表示的。如視圖872所示，換能器元件的不同分組可以隨時間被連續地激活以提供沿著標高和/或圍繞主體部分840的邊緣的方位角切片的運動。

在一些實施方式中，貼片805的換能器元件的激活可以不僅僅關于時間而變化，而且可以關于電壓、持續時間、和/或頻率等等而變化。基于這種變化，貼片805中的多個貼片可以運行一致以實施彎曲的線性相控陣列或平面相控陣列。在由圖8B所表示的示例中，90°FOV 860和180°FOV 865的每一者基于它們的各種方位角位置由相應梯度來不同地表征。這種梯度可以是針對幅度、頻率、持續時間、延遲或由貼片805生成的傳播波的其它特征。如視圖874所示，換能器元件的不同分組可以隨時間被連續地激活以提供沿著標高和/或圍繞主體部分840的邊緣的相控陣列的運動。

換能器元件的不同分組的選擇性激活可以提供對錐形體積的成像，例如包括說明性的楔形體積876，其延伸作為來自探測器的表面投影。將被成像的體積和/或針對體積將被執行的成像類型可以通過連續地重新配置換能器元件是否和/或如何在主體部分840的某些區域處激活來改變。例如，沿著標高和/或圍繞主體部分840的邊緣的相位陣列的運動可以導致成像體積876沿著或圍繞主體部分840的相應運動。

對于某些應用，探測器設備可以包括基底結構，該基底結構圍繞探測器設備的急轉彎曲表面(tightly curved surface)被不同地設置，其中這種基底結構每一個均支持相應的多個換能器元件。然而，針對每一個這種基底結構，用于支持相應的換能器元件的基底結構的表面可以相對平坦，例如，與基底放置于其上的表面的曲率半徑(ROC)相比。這些平坦換能器元件的不同方位可能不利于波束引導或介質中光滑彎曲波的傳播。

例如，圖9A示出包括圍繞主體部分910不同布置的貼片905的探測器設備900的橫截面視圖。例如，貼片905可以經由諸如襯底610的柔性襯底(未示出)被耦合至主體部分910，雖然某些實施方式并不限制于這方面。在探測器設備900的橫截面中，貼片905的相應朝外表面上的換能器元件(未示出)可以符合多邊形的幾何結構或其它的分段連續的幾何結構。然而，對于從諸如探測器設備900的設備的傳播來說，通常需要圓形、橢圓或其它平滑彎曲波前。

為了促進較為平滑的波的傳播，某些實施方式提供一個或多個曲面透鏡結構，所述曲面透鏡結構每一個圍繞換能器元件的相應平面陣列或在換能器元件的相應平面陣列上被不同的布置。通過說明性而非限制性的方式，探測器設備900還包括圍繞主體部分910設置的多個貼片905的每一者的相應凸透鏡部分(LP)920。對于LP 920的一些或所有，LP 920的橫截輪廓可以至少部分符合半圓形、半橢圓形、拋物線形或其它彎曲形狀。

LP 920的形狀可以給應用帶來便利，其中通過LP 920超聲波的速度C_lens大于通過環繞、鄰近或其它接近于LP 920的媒介的超聲波的速度C_media。例如，在鄰接媒介主要包括水(如在不同的醫療診斷應用中)的情況下，LP 920可以包括諸如來自艾默生(Emerson&Cuming)1090SI的各種環氧樹脂封裝材料中的任何環氧樹脂封裝材料。然而，任何各種可選擇的材料可以根據實施特定細節而被用于形成LP 920中的一些或所有。

如視圖930所示，在來自貼片905的連續波中的每一者通過相應凸面LP 920時，這種波的邊沿在它們進入具有較慢聲音傳播特性的媒介之后可以開始延遲。雖然某些實施方式并不限制于這方面，設備900可以還包括具有這種較慢聲音傳播特性的保護材料935。等到給定波離開其相應凸面LP920時，整體波前具有較為光滑彎曲(例如弧)的形狀。

圖9B示出了包括圍繞主體部分960的急轉彎曲的表面不同設置的貼片955的另一探測器設備950的橫截面視圖。在探測器設備950的說明性實施方式中，一個或多個凹面LP 970可以每一個被圍繞貼片950的相應一個貼片或在其上布置。對于LP 970的一些或所有，LP 970的橫截輪廓可以至少部分地符合半圓、橢圓、拋物線或其它彎曲的形狀。LP 970的形狀可以為應用提供便利，其中LP 970的C_lens小于環繞、鄰近或其它接近LP 970的媒介的C_media。例如，在鄰接媒介主要包括水的情況下，LP 920可以包括各種類型的室溫硫化(RTV)硅橡膠的任何類型。然而，各種可選擇材料中的任何材料可以根據實施特定細節被用于形成LP 920的一些或所有。

如視圖980所示，在來自貼片955的連續波中的每一者傳播通過相應凹面LP 970時，這種波的中間可以在它們進入具有較快聲音傳播特性的媒介之后開始引導波的邊沿。雖然某些實施方式并不限制于這方面，設備950可以還包括具有這種較快聲音傳播特性的保護材料。等到給定波離開其相應凹面LP 970時，整體波前具有較為光滑的彎曲形狀。

圖10是根據實施方式的采用換能器設備的超聲換能器設備1000的功能塊圖。在示例性實施方式中，超聲換能器設備1000用于生成和感測諸如水、組織物質等介質中的壓力波。超聲換能器設備1000具有許多應用，在這些應用中對介質或媒介中內部結構變化的成像是感興趣的，諸如在醫療診斷、產品缺陷檢測等中。設備1000包括至少一個貼片1016(以及，在實施方式中，柔性襯底和/或透鏡結構)，該貼片可以包括本文其它地方描述的結構和機制。在示例性實施方式中，貼片1016位于手柄部分1014中，該手柄部分1014可以由機械裝置或設備1000的用戶來操作以按照期望改變貼片1016的有效表面的朝向和位置(例如，朝向將被成像的(一個或多個)區域)。電子連接器1020將貼片1016的驅動/感測電極電耦合至手柄部分1014外部的通信接口。

在實施方式中，設備1000至少包括至少一個信號生成器，該信號生成器可以是本領域任何已知的能夠用于這種目的的信號生成器，其被耦合至貼片1016，例如通過電連接器1020的方式。信號生成器用于提供電信號以指示用于驅動不同驅動/感測電極的觸發事件。在實施方式中，一個或多個信號生成器每一個包括解串行器1004以解串行化控制信號，解串行化的控制信號然后由解復用器1006解復用。示例性信號生成器還包括數模轉換器(DAC)1008以將數字控制信號轉換為用于觸發貼片1016中各個換能器元件的激活的信號。相應時間延遲可以通過可編程的時間延遲控制器1010添加至各個驅動電壓信號以進行波束引導、創建期望的波束形狀、焦點和方向等。pMUT信道連接器1020和信號發生器之間的耦合是切換網絡1012以使貼片1016在驅動和感測模式之間切換。

在實施方式中，設備1000包括至少一個信號接收器，該信號接收器可以是本領域任何已知的能夠用于這種目的的信號接收器，其被耦合至貼片1016，例如通過電連接器1020的方式。一個或多個)該信號接收器用于采集來自貼片1016中每個驅動/感測電極信道的電響應信號。在信號接收器的一個示例性實施方式中，模數轉換器(ADC)1014用于接收電壓信號并將它們轉換成數字信號。數字信號然后可以被存儲至存儲器(未描繪)或者首先被傳遞至信號處理器。示例性信號處理器包括數字壓縮單元1026以壓縮數字信號。多路復用器1028和串行器1002還可以將所接收到的信號中繼至存儲器、其它存儲設備或下游處理器之前對其進行處理，下游處理器是諸如用于基于所接收到的信號生成圖形顯示的圖像處理器。

于此描述了操作壓電換能器設備的技術和架構。在上述說明中，出于解釋的目的，許多特定細節被陳述以便提供對某些實施方式的透徹理解。然而，對于本領域技術人員來說將理解的是，某些實施方式可以在不具有這些特定細節的情況下被實施。在其它情景中，以框圖形式示出了結構和設備以便避免模糊說明。

說明書中對于“一種實施方式”或“實施方式”的參考意味著結合該實施方式描述的特殊特征、結構或特性包括在本發明的至少一個實施方式中。在說明書中不同地方出現的術語“在一種實施方式中”并不必都指的是相同實施方式。

于此詳細的描述的某些部分通過對計算機存儲器內數據比特進行操作的算法和符號表現而被呈現。這些算法描述和表現是計算領域技術人員用于將他們工作的內容最有效地表達給本領域其它技術人員的手段。在這里及通常，算法被構想以成為獲得期望結果的有條理的步驟。所述步驟為那些需要對物理量進行物理操作的步驟。通常但不是必須的，這些量采用能夠被存儲、轉移、結合、比較及其它操作電信號或磁信號的形式。主要由于共同使用的原因，已經證明將這些信號稱為比特、值、元素、符號、特性、項或數字等等有時是便利的。

然而，應該牢牢記住這些及類似術語的全部與適當的物理量相關聯并且僅僅是應用于這些量的方便標簽。除非特別地陳述否則如于此論述所呈現的，將理解的是，貫穿整個說明書，利用諸如“處理”或“計算”或“運算”或“確定”或“顯示”等術語的論述指的是計算系統或類似電子計算設備的動作和處理，其將計算機系統的寄存器和存儲器內物理(電子)量所表示的數據操作和轉換成計算機系統存儲器或寄存器或其它這種信息存儲、傳輸或顯示設備內的物理量類似表示的其它數據。

某些實施方式也涉及用于于此執行操作的設備。該設備可以為了需要的目的而被專門構造，或者其可以包括計算機中存儲的計算機程序選擇性激活或重新配置的通用計算機。這種計算機程序可以被存儲在計算機可讀存儲介質，諸如但不限于任何類型的盤，包括軟盤、光盤、CD-ROM和磁光盤、只讀存儲器(ROM)、隨機接入存儲器(RAM)(諸如動態RAM(DRAM)、EPROM、EEPROM)、磁或光卡、或者任何類型的適用于存儲電子指令并耦合至計算機系統總線的媒介。

于此呈現的算法和顯示并不固定涉及任何特殊計算機或其它裝置。各種通用系統可以根據于此所教示的與程序使用，或者其可以證明對構造用于執行需要的方法步驟的更加專業的裝置是便利的。通過于此的說明，各種這些系統的需要結構是很顯然的。此外，某些實施方式并不是參考任何特殊編程語言來描述的。應該理解的是，各種編程語言可以被用于實施于此描述的這種實施方式的教示。

除了于此所描述的內容，在不背離其范圍的情況下，可以對公開的實施方式和其實施進行各種修改。因此，于此的闡述和示例應該被視為說明性的，并且是非限制性的。本發明的范圍應該參考隨附權利要求來唯一地判斷。