JP2014017565A - 静電容量型トランスデューサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静電容量型トランスデューサは、第1の電極8と、間隙9、10を挟んで第1の電極と対向する第2の電極11、12を含む振動膜13、14と、間隙が形成されるように振動膜を支持する振動膜支持部15、16で構成されるセル4、5を有する。セルとして、振動膜の法線方向から見て間隙9、10の面積に対する第1の電極8または第2の電極11、12の面積の比率が互いに異なる複数種のセル4、5が設けられ、複数種のセルは、それぞれ、第1の電極または第2の電極同士が電気的に結合されている。
【選択図】図1
Description
on Insulator(SOI)などでもよい。第1の電極8、第2の電極11、12は金属薄膜ならばよく、例えばAl、Ti、Co、Cu、Mo、Wやその化合物であるAlSi、AlCu、AlSiCu、TiW、TiN、TiC、或いはこれらの積層などでもよい。第1の電極8は、基板7とは絶縁されていても、或いは基板7が電気を導通する物質であれば接続していてもよい。また、基板7が第1の電極8と一体であってもよく、例えば、シリコン(Si)基板そのものを第1の電極11として機能させてもよい。
k=(V2/2)・((∂C/∂x)/x) (式1)
電極の面積が小さいと振動膜のバイアス電圧起因の静電気力による変位が大きくなる。一方、電極が小さいと静電気力が小さくなる。また、電極が大きいと振動膜の支持部に近い部分は変位が小さくなる。そのため、電極面積とばね定数との関係は下に凸の関数になり、極値をもつ。いずれにしても、電極の面積を変えるだけでばね定数が変わり、間隙面積に対する電極面積が異なる複数種のセルが一つのエレメントに存在すると帯域が広がる。ただし、電極面積が小さくなると電気機械変換係数が小さくなるため、電極面積は間隙部の面積の50%以上であることが望ましい。
(第1の実施例)
本発明の第1の実施例である静電容量型トランスデューサを説明する。図1は本実施例を表す図面である。セルグループ2のセル4の数は8個で、セルグループ3のセル5の数は8個であるが、これらの個数に限定されない。ただし、一方のセルグループのセル数が多すぎると広帯域化の効果が減殺されるため、セルグループ2、3の専有面積が可能な限り同程度であるのがよい。
本発明の第2の実施例である静電容量型トランスデューサを説明する。本実施例は第1の実施例の変形である。図2は本実施例を表す図面である。セルグループ2のセル4の構成は第1の実施例と同じである。
上記実施形態や実施例で説明した静電容量型トランスデューサを備える探触子は、音響波を用いた被検体情報取得装置に適用することができる。被検体からの音響波を静電容量型トランスデューサで受信し、出力される電気信号を用い、光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報を取得することができる。
Claims (7)
- 第1の電極と、間隙を挟んで前記第1の電極と対向する第2の電極を含む振動膜と、前記間隙が形成されるように前記振動膜を支持する支持部と、で構成されるセルと、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加するための電圧印加手段と、
を有する静電容量型トランスデューサであって、
前記セルとして、前記振動膜の法線方向から見て前記間隙の面積に対する前記第1の電極または前記第2の電極の面積の比率が互いに異なる複数種のセルが設けられ、
前記複数種のセルは、それぞれ、前記第1の電極または前記第2の電極同士が電気的に結合されている、
ことを特徴とする静電容量型トランスデューサ。 - 前記複数種のセルの振動膜のばね定数が等しいことを特徴とする請求項1に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 前記複数種のセルの振動膜のばね定数が異なっており、
前記振動膜のばね定数が大きいセルの前記間隙の面積に対する前記第1の電極または前記第2の電極の面積の比率が、前記振動膜のばね定数の小さいセルの前記間隙の面積に対する前記第1の電極または前記第2の電極の面積の比率より大きいことを特徴とする請求項1に記載の静電容量型トランスデューサ。 - 前記複数種のセルの振動膜の面積が異なっており、
前記振動膜の面積が小さいセルの前記間隙の面積に対する前記第1の電極または前記第2の電極の面積の比率が、前記振動膜の面積が大きいセルの前記間隙の面積に対する前記第1の電極または前記第2の電極の面積の比率より大きいことを特徴とする請求項1に記載の静電容量型トランスデューサ。 - 前記複数種のセルの振動膜の厚さが異なっており、
前記振動膜が厚いセルの前記間隙の面積に対する前記第1の電極または前記第2の電極の面積の比率が、前記振動膜が薄いセルの前記間隙の面積に対する前記第1の電極または前記第2の電極の面積の比率よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の静電容量型トランスデューサ。 - 請求項1から5の何れか1項に記載の静電容量型トランスデューサと、
光を発生する光源と、
前記静電容量型トランスデューサから出力される信号を処理する信号処理部と、
を有し、
該光源から発せられて被検体にあてられた前記光によって生じる光音響波を前記静電容量型トランスデューサで受信し、電気信号に変換された信号を前記信号処理部で処理することで被検体の情報を取得することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 請求項1から5の何れか1項に記載の静電容量型トランスデューサを作製する作製方法であって、
前記複数種のセルの第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極の上に、前記複数種のセルの間隙を形成するための犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の上に、前記複数種のセルの振動膜の少なくとも一部を形成する工程と、
前記犠牲層を除去する工程と、
を有し、
前記犠牲層を形成する工程と前記振動膜の少なくとも一部を形成する工程において、前記複数種のセルの間隙を形成するための犠牲層の面積にそれぞれ対する前記複数種のセルの第2の電極の面積の比率を異ならせることを特徴とする作製方法。
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