超音波斜向阵列及其制造方法

技术领域

本发明涉及超音波阵列，尤指一种具有提供空间资讯能力的超音波斜向阵列制造方法及超音波斜向阵列。

背景技术

随着医疗技术的日新月异，超音波的探测技术也越来越成熟。一般而言，超音波的探测方式会利用具有发射超音波讯号的探头，对皮肤以下发射超音波讯号。并且，超音波讯号的探头还会利用反射的超音波讯号，判断皮肤以下肉眼不可视的物体的形状和位置，以进行各种医疗用途。

传统超音波换能器发射超音波讯号的方式为利用多个压电装置发射出多束超音波讯号，每一束超音波讯号会对应一条扫描线。并且，超音波换能器可接收对应扫描线的超音波反射讯号，进行影像辨识及物体侦测。传统超音波换能器中的压电材料以矩形切割为多个振元。举例而言，压电材料以矩形切割为N个单排振元，N为正整数。然而，N个单排振元并无发取得侦测物体的三维空间资讯。换句话说，由于传统超音波换能器无法取得侦测物体的三维空间资讯，故在对侦测物体定位其位置的精确度仍待加强。

发明内容

本发明的目的在于提出一种超音波斜向阵列及其制造方法，以解决上述问题。

基于上述目的，本发明提出一种超音波斜向阵列制造方法，其包含：提供压电材料层，该压电材料层具有相对的第一侧边与第二侧边；将该压电材料层通过切割线切割为多个第一振元以及多个第二振元；提供多个第一引线以及多个第二引线；将该多个第一引线于邻近该第一侧边的位置耦接于该多个第一振元；及将该多个第二引线于邻近该第二侧边的位置耦接于该多个第二振元；其中，该多个第一振元中的每一第一振元与该多个第二振元中的每一第二振元相邻，且相邻的切割线不相平行。

较佳的，还包含：将该压电材料层以多条垂直切割线切割为多个矩形单元，该垂直切割线垂直于该第一侧边；及依据该多个矩形单元中的每一矩形单元的第一切割线作为分界，产生第一振元以及第二振元；其中该多个第一振元以及该多个第二振元的数量相同，该第一切割线的一端位于该第一侧边，该第一切割线的另一端位于该第二侧边，且该第一切割线不垂直于该第一侧边；其中，该切割线包含该垂直切割线和该第一切割线。

较佳的，该第一切割线为该每一矩形单元的对角线。

较佳的，还包含：将该压电材料层以多条垂直切割线切割为多个矩形单元，该垂直切割线垂直于该第一侧边；设定第一权重以及第二权重；依据该第一权重以及该第二权重，将该多个矩形单元中每一矩形单元分割，以产生第一振元以及第二振元；其中，该第一权重以及该第二权重基于该第一振元以及该第二振元的两个面积、两条边长或相邻两条切割线的斜率确定。

较佳的，还包含：将该压电材料层以多条垂直切割线切割为多个矩形单元，该垂直切割线垂直于该第一侧边；确定多条第二切割线；及依据该多条第二切割线分割该压电材料层，以使该压电材料层分割为该多个第一振元以及该多个第二振元；其中该多条第二切割线不垂直于该第一侧边，且该多条第二切割线中的每一条第二切割线通过至少两个矩形单元；其中，该切割线包含该垂直切割线和该第二切割线。

较佳的，该多个第一振元提供第一视角资讯，该多个第二振元提供第二视角资讯，且该第一视角资讯及该第二视角资讯用以整合为立体空间资讯。

基于上述目的，本发明还提出一种超音波斜向阵列，其包含：压电材料层，用以发射及接收超音波讯号，该压电材料层具有相对的第一侧边与第二侧边；多个第一引线，耦接于该压电材料层的该第一侧边；及多个第二引线，耦接于该压电材料层的该第二侧边；其中，该压电材料层被切割线切割为多个第一振元以及多个第二振元，该多个第一引线于邻近该第一侧边的位置耦接于该多个第一振元中，该多个第二引线于邻近该第二侧边的位置耦接于该多个第二振元，该多个第一振元中的每一第一振元与该多个第二振元中的每一第二振元相邻，且相邻的切割线不相平行。

较佳的，该压电材料层以多条垂直切割线切割为多个矩形单元，该垂直切割线垂直于该第一侧边，该切割线包含该垂直切割线，依据设定的第一权重以及第二权重，该多个矩形单元中每一矩形单元被分割以产生第一振元以及第二振元，且该第一权重以及该第二权重基于该第一振元以及该第二振元的两个面积、两条边长或相邻两条切割线的斜率。

较佳的，该压电材料层以多条垂直切割线切割为多个矩形单元，该垂直切割线垂直于该第一侧边；依据该多个矩形单元中的每一矩形单元的第一切割线作为分界，产生第一振元以及第二振元，该多个第一振元以及该多个第二振元的数量相同，该第一切割线的一端位于该第一侧边，该第一切割线的另一端位于该第二侧边，且该第一切割线不垂直于该第一侧边；其中，该切割线包含该垂直切割线和该第一切割线。

较佳的，该压电材料层以多条垂直切割线切割为多个矩形单元，该垂直切割线垂直于该第一侧边，在该压电材料层上的多条第二切割线被确定后，该压电材料层依据该多条第二切割线被分割为该多个第一振元以及该多个第二振元，该多个第二切割线中的每一条第二切割线通过至少两个矩形单元，且该多个第二切割线不垂直于该第一侧边；其中，该切割线包含该垂直切割线和该第二切割线。

较佳的，该多个第一振元提供第一视角资讯，该多个第二振元提供第二视角资讯，且该第一视角资讯及该第二视角资讯用以整合为立体空间资讯。

与现有技术相比，依据本发明制造的超音波斜向阵列，具有多个第一振元和第二振元，其在侦测物体时，可以模仿人类的双眼视觉，以不同视角的资讯产生该物体于立体空间的资讯，从而可以更精确地侦测立体物件的位置。

附图说明

图1为本发明的超音波斜向阵列系统的实施例的架构图。

图2为图1的超音波斜向阵列系统中，超音波斜向阵列的另一个实施例的示意图。

图3为图1的超音波斜向阵列系统中，超音波斜向阵列的另一个实施例的示意图。

图4为图1的超音波斜向阵列系统中，超音波斜向阵列的另一个实施例的示意图。

图5为图1的超音波斜向阵列系统中，超音波斜向阵列利用第一振元以及第二振元提供物体的立体空间资讯的示意图。

图6为图1的超音波斜向阵列系统中，超音波斜向阵列的制造方法的流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1为本发明的超音波斜向阵列系统100的实施例的架构图。超音波斜向阵列系统100包含超音波斜向阵列11、第一处理装置PC1以及第二处理装置PC2。应当理解的是，第一处理装置PC1以及第二处理装置PC2可为两个分离的处理装置，例如两台电脑。第一处理装置PC1以及第二处理装置PC2也可整合为单一处理装置，或以多工系统模式运作。任何合理的技术变更都属于本发明所揭露的范畴。超音波斜向阵列11包含压电材料层10、多个第一引线LW1及多个第二引线LW2。压电材料层10可为矩形。压电材料层10具有对应的第一侧边S1与第二侧边S2。第一侧边S1可平行于第二侧边S2。压电材料层10用以发射及接收超音波讯号。多个第一引线LW1耦接于压电材料层10的第一侧边S1。多个第二引线LW2耦接于压电材料层10的第二侧边S2。第一引线LW1以及第二引线LW2可为软性印刷电路板(FlexiblePrinted Circuit，FPC)或是任何的电导材质。在超音波斜向阵列系统100中，压电材料层10可被切割为多个第一振元AE1以及多个第二振元AE2。并且，该多个第一引线LW1于邻近第一侧边S1的位置耦接于该多个第一振元AE1。该多个第二引线LW2于邻近第二侧边S2的位置耦接于该多个第二振元AE2。并且，如图1所示，该多个第一振元AE1中的每一个第一振元AE1与该多个第二振元AE2中的每一个第二振元AE2相邻(例如两三角形的振元以斜边相邻)。每一个第一振元AE1与每一个第二振元AE2之间的切割线不垂直于第一侧边S1或第二侧边S2。换句话说，由于第一侧边S1平行于第二侧边S2，故第一振元AE1与第二振元AE2之间的切割线(如图1的第一切割线CL1)与第一侧边S1或第二侧边S2不会形成直角。

如图1所示，压电材料层10可用多条垂直分割线切割为多个矩形单元。因此，多个矩形单元为水平排列。接着，多个矩形单元中每一个矩形单元可用第一切割线CL1作为分界，以产生第一振元AE1以及第二振元AE2。并且，由于每一个矩形单元对应两个振元(第一振元AE1以及第二振元AE2)，因此，M个矩形单元可包含M个第一振元AE1以及M个第二振元AE2。M为正整数。该多个第一振元AE1以及该多个第二振元AE2的数量相同。并且，第一切割线CL1的一端可位于第一侧边S1。第一切割线CL1的另一端可位于第二侧边S2。第一切割线CL1为非垂直于第一侧边S1或第二侧边S2。例如，在图1中，第一切割线CL1可为每一矩形单元的对角线。换句话说，图1的第一振元AE1以及第二振元AE2为三角形。第一振元AE1以及第二振元AE2的斜边相邻。第一振元AE1以及第二振元AE2的大小可为相同。然而，本发明的第一振元AE1、第二振元AE2以及第一切割线CL1的配置不被图1局限，任何合理的配置都属于本发明所揭露的范畴。

图2为超音波斜向阵列系统100中，超音波斜向阵列12的另一个实施例的示意图。如前述提及，超音波斜向阵列系统100的振元以及切割线的配置可以自订。如图2所示，第二切割线CL2的一端可位于第一侧边S1。第二切割线CL2的另一端可位于第二侧边S2。第二切割线CL2为非垂直于第一侧边S1或第二侧边S2。然而，在图2中，第二切割线CL2并不是每一矩形单元的对角线。换句话说，图2的第一振元AE1以及第二振元AE2并非为三角形。然而应当理解的是，虽然第一振元AE1以及第二振元AE2并非为三角形，第一振元AE1以及第二振元AE2亦可将单一矩形单元区分为两个部分。因此，第一引线LW1可电性连接于第一振元AE1。第二引线LW2可电性连接于第二振元AE2。并且，除了图1以及图2的超音波斜向阵列的配置外，超音波斜向阵列系统100也可以引入权重，用以分割矩形单元。举例而言，在压电材料层10以多条垂直切割线切割为多个矩形单元之后，超音波斜向阵列系统100可以设定第一权重以及第二权重。第一权重以及第二权重可以分别对应第一振元AE1以及第二振元AE2的两个面积、相邻两条切割线斜率、或两个边长。在第一权重以及第二权重设定完成后，该多个矩形单元中每一个矩形单元可以依据第一权重以及第二权重进行分割，以产生第一振元AE1以及第二振元AE2。换句话说，在超音波斜向阵列系统100也引入权重后，在切割该多个矩形单元中每一个矩形单元时，其两个切割面积、两条切割线的斜率、或两个切割振元边长都可以客制化地调整。并且，在超音波斜向阵列系统100的其他实施例中，该多条第二切割线CL2为非垂直于第一侧边S1或第二侧边S2。该多条第二切割线CL2中的每一条第二切割线CL2通过至少两个矩形单元。换句话说，在其他实施例中，第一振元AE1以及第二振元AE2的数量并不受到多个矩形单元的数量限制。由于该多条第二切割线CL2中的每一条第二切割线CL2通过至少两个矩形单元(如图4所示)，故第一振元AE1以及第二振元AE2的长边可横跨两个矩形单元的宽度。换句话说，由于第一振元AE1以及第二振元AE2的数量并不受到矩形单元的数量限制，故超音波斜向阵列系统100的复杂度也可以客制化的调整。

图3为超音波斜向阵列系统100中，超音波斜向阵列13的另一个实施例的示意图。如前述提及，超音波斜向阵列系统100的振元以及切割线的配置可以自订。如图3所示，第三切割线CL3的斜率可以比第二切割线CL2更大。第三切割线CL3为非垂直于第一侧边S1或第二侧边S2。并且，在图3中，第三切割线CL3并不是每一矩形单元的对角线。换句话说，图3的第一振元AE1以及第二振元AE2并非为三角形。第一振元AE1以及第二振元AE2亦可将单一矩形单元区分为两个部分。因此，第一引线LW1可电性连接于第一振元AE1。第二引线LW2可电性连接于第二振元AE2。并且，如前述提及，超音波斜向阵列系统100也可以引入权重，用以分割矩形单元。权重的定义可为第一振元AE1以及第二振元AE2的两面积、两条相邻切割线斜率、或两边长。因此，相较于图2，图3因为第三切割线CL3的斜率与图2第二切割线CL2的斜率不同，因此图3所用的权重亦与图2不同。换句话说，在不同权重的设定下，除了可让两条相邻切割线的斜率有所差异外，每个矩形单元被分割为两区域的形状也可以客制化的调整。

图4为超音波斜向阵列系统100中，超音波斜向阵列14的另一个实施例的示意图。如前述提及，超音波斜向阵列系统100的振元以及切割线的配置可以自订。如图4所示，第四切割线CL4为非垂直于第一侧边S1或第二侧边S2。并且，第四切割线CL4可横跨两个以上的矩形单元。在图4中，压电材料层10被多条第四切割线CL4切割后，可被分为多个区域。例如，最上的矩形单元可被分为区域R1、区域R2、区域R3以及区域R4。并且，在最上的矩形单元被多条第四切割线CL4分为区域R1、区域R2、区域R3以及区域R4后，可以引入导线进行不同区域的控制。举例而言，在区域R1、区域R2、区域R3以及区域R4被分割出来后，右边最上的第一条第二引线LW2可以利用跨过区域R1以及区域R2的导线，来同时控制区域R1以及区域R2。类似地，在区域R1、区域R2、区域R3以及区域R4被分割出来后，左边最上的第一条第一引线LW1可以利用跨过区域R3以及区域R4的导线，来同时控制区域R3以及区域R4。换句话说，在图4中，藉由引入第四切割线CL4以及连接不同区域的导线，由于区域R1以及区域R2可以同时控制，因此区域R1以及区域R2可以组合成一个斜向振元。类似地，由于区域R3以及区域R4可以同时控制，因此区域R3以及区域R4可以组合成一个斜向振元。藉由引入横跨两个以上的矩形单元的第四切割线以及连接不同区域的导线，可使超音波斜向阵列系统100的权重的调整更有弹性。

图5为超音波斜向阵列系统100中，超音波斜向阵列11利用第一振元以及第二振元提供物体的立体空间资讯的示意图。如图5所示，超音波斜向阵列系统100的压电材料层10可分为多个第一振元AE1以及多个第二振元AE2。当超音波斜向阵列11在侦测物体Obj时，该多个第一振元AE1可以提供第一视角资讯。该多个第二振元AE2可以提供第二视角资讯。第一振元AE1的第一视角资讯可以透过图1中的第一处理装置PC1进行分析。类似地，第二振元AE2的第二视角资讯可以透过图1中的第二处理装置PC2进行分析。并且，第一视角资讯及第二视角资讯可被整合为立体空间资讯。简言之，在超音波斜向阵列系统100中，压电材料层10可分为多个第一振元AE1以及多个第二振元AE2，且多个第一振元AE1以及多个第二振元AE2的视角不同。因此，多个第一振元AE1以及多个第二振元AE2在侦测物体Obj时，可以模仿人类的双眼视觉，以不同视角的资讯量产生立体空间的资讯。因此，超音波斜向阵列系统100可以精确地侦测立体物件的位置。

图6为超音波斜向阵列系统100中，超音波斜向阵列11的制造方法的流程图。超音波斜向阵列的制造方法的流程包含步骤S601至步骤S605。步骤S601至步骤S605如下：

步骤S601：提供压电材料层10具有对应的第一侧边S1与第二侧边S2；

步骤S602：将压电材料层10切割为多个第一振元AE1以及多个第二振元AE2；

步骤S603：提供多个第一引线LW1以及多个第二引线LW2；

步骤S604：将该多个第一引线LW1于邻近第一侧边S1的位置耦接于该多个第一振元AE1；

步骤S605：将该多个第二引线LW2于邻近第二侧边S2的位置耦接于该多个第二振元AE2。

步骤S601至步骤S605的细节已于前文中描述，故于此将不再赘述。超音波斜向阵列系统100中的超音波斜向阵列11利用步骤S601至步骤S605制造后，由于超音波斜向阵列11引入两组的斜向振元，两组振元可分别用不同的角度侦测物件。因此，超音波斜向阵列系统100可以产生立体空间的资讯，进而增加其侦测立体物件的精确度。

综上所述，本发明描述一种具有提供空间资讯能力的超音波斜向阵列制造方法及超音波斜向阵列。超音波斜向阵列可由压电材料层制成。在压电材料层被区分为多个矩形区域后，每一个矩形区域可用「非垂直于矩形区域两侧边」的切割线进行分割，以产生多个第一振元以及多个第二振元。并且，该多个第一振元以及该多个第二振元可为交错(interleaved)排列。因此，超音波斜向阵列中的多个第一振元以及多个第二振元在侦测物体时，可以模仿人类的双眼视觉，以不同视角的资讯量产生立体空间的资讯。因此，可以精确的侦测立体物件的位置。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。