[发明专利]超声波图像传感器及相关电子装置

权利要求书

1.一种超声波图像传感器，其特征在于，所述超声波图像传感器耦接弦波脉冲信号产生电路，所述超声波图像传感器和所述弦波脉冲信号产生电路设置于盖板下方，所述超声波图像传感器用以传感从所述盖板上方接触所述盖板的待测物体的表面图案，所述超声波图像传感器包括：

上电极，耦接所述弦波脉冲信号产生电路；

下电极阵列，包含第一下电极；

压电层，设置于所述上电极以及所述下电极阵列之间，其中所述压电层通过所述弦波脉冲信号产生电路产生的弦波脉冲信号激励以产生超声波，所述超声波沿所述盖板传输到达所述待测物体后产生反射回波，所述反射回波沿所述盖板传输回到所述压电层，使所述压电层产生接收信号；以及

检波电路阵列，包含第一检波电路，耦接所述第一下电极，用来判断所述接收信号的幅度，所述第一检波电路包括：

运算放大器，具有正端、负端与输出端，所述输出端用以输出所述超声波图像传感器的传感结果；

电容单元，耦接于所述运算放大器的所述输出端与所述负端之间；

重置开关，与所述电容单元并联设置；

第一开关，耦接于参考电压及所述第一下电极之间；以及

第二开关，耦接于所述第一下电极及所述运算放大器的所述负端之间；

所述弦波脉冲信号具有脉冲周期，所述脉冲周期包含第一时段与第二时段，在所述第一时段中，所述弦波脉冲信号包含N个周期为t的弦波，其中N为正整数，在所述第二时段中，所述弦波脉冲信号的电压固定；以及

所述第一检波电路依据所述脉冲周期对所述接收信号进行检波；

在重置阶段，所述重置开关导通及所述第二开关不导通，所述运算放大器的所述输出端输出所述参考电压；以及

在一般阶段，所述重置开关不导通，以及对应所述弦波脉冲信号的各所述脉冲周期，所述接收信号至少包含周期为t的N个波，且所述第一检波电路在对应所述N个波中的各周期t中，有t*R的时间被设置为采样模式，以及有t*(1-R)的时间被设置为非采样模式，其中R大于0且小于1，其中：

在所述采样模式，所述第一开关不导通且所述第二开关导通，使所述接收信号在所述采样模式期间的幅度改变依特定比例反应且累加在所述运算放大器的所述输出端；以及

在所述非采样模式，所述第一开关导通且所述第二开关不导通，使所述压电层产生的所述接收信号在所述非采样模式的幅度改变不反应且不累加在所述运算放大器的所述输出端，使所述运算放大器的所述输出端的电压在所述非采样模式维持不变。

2.如权利要求1所述的超声波图像传感器，其特征在于，还包括：

控制电路，用来控制所述弦波脉冲信号产生电路产生所述弦波脉冲信号，以及控制所述第一检波电路的所述重置开关、所述第一开关以及第二开关。

3.如权利要求1所述的超声波图像传感器，其特征在于，所述下电极阵列还包括第二下电极，以及所述检波电路阵列还包括第二检波电路，所述第二检波电路的结构和所述第一检波电路相同，且所述第二检波电路耦接所述第二下电极。

4.如权利要求1所述的超声波图像传感器，其特征在于，所述下电极阵列还包括第二下电极，以及所述第一检波电路还包括：

第三开关，耦接于参考电压及所述第二下电极之间；以及

第四开关，耦接于所述第二下电极及所述运算放大器的所述负端之间。

5.如权利要求1所述的超声波图像传感器，其特征在于，R为1/2，且：

所述第一检波电路在所述接收信号的所述N个波的波峰降至波谷的时间中，被设置为所述采样模式；以及

所述第一检波电路在所述接收信号的所述N个波的波谷升至波峰的时间中，被设置为所述非采样模式。

6.如权利要求5所述的超声波图像传感器，其特征在于，所述电容单元的电容值为CI，所述压电层的寄生电容的电容值为CS，所述N个波的波峰和波谷的电压差为2*VA，所述N个波的波峰降至波谷，使所述运算放大器的所述输出端的电压增加2*N*VA*CS/CI。

7.如权利要求1所述的超声波图像传感器，其特征在于，所述运算放大器的所述正端耦接至所述参考电压。