電極上產生的電流的檢測允許對于每個元件檢測振動膜的撓曲量。另外，通過將要被重疊的AC電壓的頻率設為不等于振動膜的振動頻率值的值，允許在不使振動膜振動的情況下檢測振動膜的撓曲量(上電極和下電極之間的電極距離)。因此，振動膜的機械振動特性可被去除以便以高精度實現測量。由于可對于每個元件向上電極施加DC電壓以減少元件之間的撓曲量的變化，因此，能夠減少振動膜之間的撓曲量的差異。另外，即使影響振動膜101的參數由于時間變化和/或環(huán)境變化而改變，也能夠對于每個元件調整振動膜101的撓曲量。并且，由于電流檢測單元205可用于撓曲量的變化的測量和超聲波的測量兩者，因此，能夠以簡單的配置實現電氣機械變換器。
[0051]第五實施例
[0052]現在將參照圖6A和圖6B描述本發(fā)明的第五實施例。第五實施例的特征在于，電流檢測單元205在撓曲量的變化的測量時和超聲波的測量時之間切換電路參數。第五實施例中的其它配置與第四實施例中的配置相同。
[0053]使用跨導倒數(transimpedance)電路以描述第五實施例，該跨導倒數電路為將微小電流的變化轉換成電壓的電流電壓轉換電路。圖6A和圖6B示出根據第五實施例的作為電流檢測單元205的跨導倒數電路的配置的例子。參照圖6A和圖6B，附圖標記601表示運算放大器(op-amp)、附圖標記602、604和606表不電阻器，附圖標記603、605、607表不電容器，并且，附圖標記608表示電路元件切換單元。
[0054]在圖6A和圖6B中的例子中，op-amp 601與正電源和負電源連接?，F在將參照圖6A描述超聲波的測量時的工作。op-amp 601的反相輸入端子-1N通過保護開關204與上電極102連接。op-amp 601的輸出端子OUT通過相互并聯(lián)的電阻器602和電容器603以及電路元件切換單元608與反相輸入端子-1N連接，以反饋輸出信號。op-amp 601的非反相輸入端子+IN通過相互并聯(lián)連接的電阻器604和電容器605與接地端子連接。接地端子的電壓等于正電源的電壓值和負電源的電壓值之間的中間值。電阻器602具有與電阻器604相同的電阻值，并且，電容器603具有與電容器605相同的電容值。電阻器602和604的電阻值以及電容器603和605的電容值是與超聲波測量時的規(guī)定匹配的參數。
[0055]現在將參照圖6B描述撓曲量變化的測量時的工作。在撓曲量變化的測量時，電路元件切換單元608被切換，并且通過相互并聯(lián)連接的電阻器606和電容器607執(zhí)行輸出信號的反饋。電阻器606的電阻值和電容器607的電容值是與撓曲量變化的測量時的規(guī)定匹配的參數。
[0056]根據第五實施例，能夠根據在撓曲量變化的測量時使用的包括頻率和電流的大小的規(guī)定和在超聲波的測量時使用的包括超聲波的頻率和電流的大小的規(guī)定來執(zhí)行電流檢測。雖然在圖6A和圖6B的例子中電路元件切換單元608僅用于op-amp 601的反饋部分中，但是，可以在op-amp的非反相輸入端子+IN和接地端子之間使用相同的配置，以根據撓曲量變化的測量時和超聲波的測量時的切換來切換元件常數。
[0057]雖然在以上的實施例中振動膜101被描述為在常規(guī)模式中工作，在該常規(guī)模式中在電氣機械變換器的傳送和接收工作中振動膜101和下電極105之間的間隙恒定地存在，但是本發(fā)明不限于以上的工作。本發(fā)明適于在諸如振動膜101和下電極105之間的間隙的一部分被消除的塌陷模式的另一狀態(tài)中工作。
[0058]雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。以下的權利要求的范圍應被賦予最寬的解釋以包含所有的這樣的變更方式、等同的結構和功能。
[0059]本申請要求在2009年6月19日提交的日本專利申請N0.2009-146936的益處，通過引用將其全文并入此。
[0060]附圖標記列表
[0061]101振動膜
[0062]102上電極(第一電極)
[0063]103支撐體
[0064]104 間隙
[0065]105下電極(第二電極)
[0066]106 基板
[0067]201 DC電壓施加單元
[0068]202驅動檢測單元
[0069]203 AC電壓產生單元
[0070]204保護開關
[0071]205電流檢測單元
[0072]301下電極貫通布線
[0073]302上電極貫通布線
[0074]303貫通布線基板
[0075]401振動膜狀態(tài)檢測單元
[0076]402控制信號產生單元
[0077]403 AC電壓重疊單元
[0078]404信號切換單元
[0079]608電路元件切換單元
【主權項】
1.一種電氣機械變換器，包括: 多個元件，每個元件包含多個單元，每個單元包含第一電極和第二電極，第二電極與第一電極相對并且在它們之間夾有間隙；以及 基板，包括多個第一貫通布線和多個第二貫通布線，其中， 第一電極對于每個元件電氣分離并且在每個元件內電氣連接， 第二電極對于每個元件電氣分離并且在每個元件內電氣連接， 每個元件中的第一電極電氣連接到第一貫通布線中的一個，并且 每個元件中的第二電極電氣連接到第二貫通布線中的一個。2.根據權利要求1所述的電氣機械變換器， 其中，第一貫通布線的數量與元件的數量相同。3.根據權利要求1所述的電氣機械變換器， 其中，第二貫通布線的數量與元件的數量相同。4.根據權利要求1所述的電氣機械變換器，還包括: 電壓施加單元，被配置為對于每個元件分別引起第一電極和第二電極之間的電勢差。5.根據權利要求1到4中任一項所述的電氣機械變換器，還包括: 電流檢測單元，被配置為對于每個元件分別檢測從第二電極輸出的電流。6.根據權利要求1所述的電氣機械變換器， 其中，至少一個單元還包括振動膜，在該振動膜上形成第一電極和第二電極中的至少—個°7.根據權利要求1所述的電氣機械變換器， 其中，第一電極和第二電極中的至少一個用作振動膜。8.根據權利要求4所述的電氣機械變換器， 其中，電壓施加單元被配置為根據由電流檢測單元檢測到的電流來對各元件施加電壓以減少元件之間的超聲波的傳送特性的變化。9.根據權利要求4所述的電氣機械變換器， 其中，電壓施加單元被配置為根據由電流檢測單元檢測到的電流來對各元件施加電壓以減少元件之間的超聲波的接收特性的變化。10.根據權利要求4所述的電氣機械變換器， 其中，電壓施加單元被配置為根據由電流檢測單元檢測到的電流來對各元件施加電壓以減少元件之間的撓曲量的變化。
【專利摘要】公開了電容型電氣機械變換器。本發(fā)明涉及能夠對于每個元件任意地改變振動膜的撓曲量的電氣機械變換器。該電氣機械變換器包括多個包含至少一個包含第一電極和與第一電極相對且在它們之間夾有間隙的第二電極的單元的元件，以及被配置為對于各元件被設置并且分別向各元件中的第一電極施加直流電壓的直流電壓施加單元。第一電極和第二電極對于每個元件電氣分離。
【IPC分類】B06B1/02, H01L23/48, H01L21/768
【公開號】CN104923467
【申請?zhí)枴緾N201510213503
【發(fā)明人】香取篤史, 高木誠, 真島正男
【申請人】佳能株式會社
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2010年6月15日
【公告號】CN102458692A, CN102458692B, EP2442918A2, US8928203, US20120086307, US20150091477, WO2010146838A2, WO2010146838A3