本发明专利技术涉及一种机电变换器和光声装置。本发明专利技术提供一种机电变换器，其可防止光入射在接收面上，而不使振动膜的机械特性劣化。所述机电变换器具有至少一个单元(2)，在单元(2)中，振动膜(7)被能振动地支承，振动膜(7)包含两个电极(3)和(8)中的一个电极(8)，所述两个电极(3)和(8)被设置为在其之间插入间隙(5)。所述机电变换器具有形成在振动膜(7)上的、具有与振动膜(7)的声阻抗匹配的声阻抗的应力松弛层(9)，并且具有形成在应力松弛层(9)上的光反射层(6)。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】机电变换器和光声装置本申请是申请日为2012年4月10日、申请号为201210102975.6、专利技术名称为“机电变换器和光声装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种机电变换器(诸如用作超声变换器的电容式机电变换器等)和光声装置。
技术介绍
按照惯例，要使用微加工技术制造的微机械构件可按测微量级(micro-metricorder)进行处理，并且通过使用这些构件来实现各种微功能元件。使用这样的技术的电容式机电变换器(诸如CMUT(电容微加工超声变换器))已被作为压电元件的替换物进行了研宄。这样的电容式机电变换器可通过使用振动膜的振动来发送和接收声波(诸如超声波)，并且它可容易地获得超宽带特性，特别是在液体中。另一方面，提出了一种超声变换器，其用照射光(近红外线等)照射将被测量的对象，并且接收由此从被检体内部发射的光声波(参见日本专利申请公开N0.2010-075681)。所提及的变换器设有用于反射光的光反射构件，该光反射构件被构造为比超声变换器的接收光声波的接收面大。
技术实现思路
在电容式机电变换器用作用于接收光声波的传感器的情况下，当用于产生光声波的光入射在变换器上时，在变换器的接收面中产生光声波，以引起噪声。在日本专利申请公开N0.2010-075681中，为了防止这样的情形，紧临电容式机电变换器的接收面的前面布置反射构件，以使得光不入射在变换器上。作为现有技术的改进，需要减小构成变换器的振动膜的弹簧常数的改变和振动膜的变形量的分散(dispers1n)，从而有效地防止灵敏度的劣化和分散以及带宽的减小。根据本专利技术的机电变换器是关于上述问题而设计，并且具有至少一个单元，在所述单元中，振动膜被能振动地支承，所述振动膜包含两个电极中的一个电极，所述两个电极被设置为在它们之间插入间隙。所述机电变换器包括设置在振动膜上的应力松弛层和设置在应力松弛层上的光反射层。根据本专利技术的机电变换器具有设置在作为变换器的接收面的振动膜上的应力松弛层，并且具有设置在应力松弛层上的光反射层。因此，所述接收面不太受到光反射层的应力的影响，因此，振动膜阻挡在其中引起变形等。从而，其中形成有光反射层的机电变换器可降低其性能的分散，并且可接收弹性波，诸如光声波。从以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的进一步的特征将变得明白。【附图说明】图1A是示出本专利技术的实施例和示例性实施例1中的机电变换器的视图。图1B是沿着图1A的1B-1B截取的截面图。图2是示出本专利技术的示例性实施例2中的机电变换器的截面图。图3是示出本专利技术的光声装置的示意图。【具体实施方式】现在将根据附图对本专利技术的优选实施例进行详细描述。根据本专利技术的机电变换器具有下述特征，S卩，在单元的振动膜上提供应力松弛层，并且在所述应力松弛层上设置光反射层。所述单元由例如基板、在所述基板的一个表面侧的第一电极、具有第二电极的振动膜和振动膜支承部分形成，所述振动膜支承部分支承振动膜，以便在第一电极与振动膜之间形成间隙。所述单元可通过所谓的牺牲型方法、接合型方法等来制作。图1A和图1B的示例具有可通过接合型方法制作的结构，图2的示例具有可通过牺牲型方法制作的结构。以下将参照图1A和图1B对本专利技术的一个实施例进行描述。图1A是本实施例的电容式机电变换器的顶部俯视图；图1B是沿着图1A的线1B-1B截取的截面图。本机电变换器具有多个元件1，元件I中具有单元2。在图1A和图1B中，虽然仅提供了四个元件1，但是元件的数量可以是任何数量。另外，虽然每个元件I包括九个单元2，但是单元2的数量可以是任何数量。本实施例的单元2包括振动膜7、间隙5 (诸如空隙)、能振动地支承振动膜7的振动膜支承部分4和硅基板3。振动膜7被例示为单晶硅，或者它还可以是通过堆叠技术形成的成膜的振动膜(例如，氮化硅膜)。振动膜7具有设置在振动膜中或者振动膜的外面上的、变为第二电极的金属(铝薄膜8等)。在本专利技术中，由氮化硅膜或单晶硅膜形成的膜部分和第二电极部分的组装件被称为振动膜。然而，当振动膜7是具有低电阻的单晶硅时，所述单晶硅可用作第二电极，因此，可不布置变为第二电极的金属。硅基板3具有低电阻，并且它可用作第一电极。当硅基板不用作第一电极时，可在基板上形成作为第一电极的金属。此外，在诸如玻璃基板的绝缘基板被用作基板的情况下，在基板上形成第一电极。第一电极和第二电极被设置为在它们之间插入间隙5。本实施例的机电变换器具有在声波接收面上的应力松弛层9。当第一电极形成在振动膜中时，应力松弛层9直接形成在振动膜上，或者当第一电极形成在振动膜上时，应力松弛层9形成在第一电极上。希望的是将应力松弛层9布置为比包括所有单元的接收面的总表面大。应力松弛层是不增大振动膜7的变形量并且不改变振动膜7的机械特性(诸如弹簧常数)的层。另外，应力松弛层可具有与具有振动膜7的接收面的声阻抗大致相同水平的声阻抗。具体地讲，杨氏模量可以是OMPa或更大且10MPa或更小，并且声阻抗可以是IMRayls或更大且2MRayls或更小。如果应力松弛层具有10MPa或更小的杨氏模量，则应力松弛层减轻光反射层6 (稍后将描述)的应力对振动膜的影响，并且应力松弛层因为具有足够低的刚性(杨氏模量)，所以几乎不改变振动膜7的机械特性。另外，当应力松弛层具有IMRayls或更大且2MRayls或更小的声阻抗时，应力松弛层具有与声波接收面的声阻抗大致相同水平的声阻抗，因此，它可减小振动膜7与应力松弛层9之间的界面处的声波的反射。接收面的声阻抗可从振动膜的弹簧常数和质量、元件的电容等转换得到，并且在例如具有IMHz至1MHz的中心频率的CMUT的情况下，接收面的声阻抗为0.0lMRayls至5MRayls。然而，接收面的声阻抗根据单元的形状等而改变。当本实施例的机电变换器用在具有低声阻抗的诸如水(其中，水的声阻抗大约为1.5MRayls)的介质中时，如果应力松弛层的声阻抗为IMRayls或更大且2MRayls或更小，则机电变换器可减小应力松弛层与该介质之间的界面处的反射。本实施例的机电变换器具有设置在应力松弛层9上的光反射层6。光反射层6是主要用于反射具有从要被用于照射被检体以产生光声波的光源发射的波长的光的层，并且它可以是相对于光源所具有的波长显示出高反射率的膜。使用Al、Au、电介质多层等作为光反射层6。希望的是将光反射层6布置在应力松弛层9的整个面上。更希望的是将光反射层6布置在机电变换器中的被定位为比接收面更接近被检体侧的所有构件上。通过本结构，可防止在机电变换器中由于激光束辐照而产生的噪声。光反射层6相对于将用于机电变换器的光的反射率可以为80%或更大，并且可进一步为90%或更大。另外，光反射层6理想地可以是薄的，这是因为光反射层6布置在接收面上，因此，需要使声波传播通过光反射层6，而几乎不使声波衰减。光反射层可具有具体为10 μ m或更小的厚度。本实施例的机电变换器的驱动原理如下。元件I形成在用作第一电极的硅基板3上，并且振动膜7用作第二电极。对于元件1，可通过将未显示的提取线(drawing wire)设置在基板上或者在作为通孔基板的基板中从第一电极或第二电极提取电信号。当接收声波时，预先通过未显示的电压施加单元将直流电压施加于第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机电变换器，包括：至少一个单元，所述单元上的第一层，第一层对于光具有80％或更大的反射率；和第二层，被设置在所述单元和第一层之间，第二层具有100MPa或更小的杨氏模量；其中，所述单元包括被形成为在第一电极和第二电极之间插入空隙的第一电极和具有第二电极的振动膜；并且，其中，所述机电变换器被配置为接收在被光照射的被检体中产生的声波。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：虎岛和敏，笠贯有二，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。