本申請案主張以下專利申請案的優(yōu)先權：2014年10月15日申請的標題為“三端口壓電超聲換能器(THREE-PORT PIEZOELECTRIC ULTRASONIC TRANSDUCER)”的第62/064,416號美國臨時專利申請案、2014年10月15日申請的標題為“用于壓電超聲換能器陣列的主動波束成形技術(ACTIVE BEAM-FORMING TECHNIQUE FOR PIEZOELECTRIC ULTRASONIC TRANSDUCER ARRAY)”的第62/064,417號美國臨時專利申請案、2014年10月15日申請的標題為“用于2-D波束成形的壓電超聲換能器的超像素陣列(SUPERPIXEL ARRAY OF PIEZOELECTRIC ULTRASONIC TRANSDUCERS FOR 2-D BEAMFORMING)”的第62/064,418號美國臨時專利申請案、2015年10月14日申請的標題為“集成式壓電微機械超聲換能器像素和讀出(INTEGRATED PIEZOELECTRIC MICROMECHANICAL ULTRASONIC TRANSDUCER PIXEL AND READOUT)”的第62/241,651號美國臨時專利申請案、2015年10月14日申請的標題為“三端口壓電超聲換能器(THREE-PORT PIEZOELECTRIC ULTRASONIC TRANSDUCER)”的第14/883,583號美國專利申請案、2015年10月14日申請的標題為“用于壓電超聲換能器陣列的主動波束成形技術(ACTIVE BEAM-FORMING TECHNIQUE FOR PIEZOELECTRIC ULTRASONIC TRANSDUCER ARRAY)”的第14/883,585號美國專利申請案、以及2015年10月14日申請的標題為“用于2-D波束成形的壓電超聲換能器的超像素陣列(SUPERPIXEL ARRAY OF PIEZOELECTRIC ULTRASONIC TRANSDUCERS FOR 2-D BEAMFORMING)”的第14/883,586號美國專利申請案，所述專利申請案的揭示內容特此以全文引用的方式并入到本申請案中。

技術領域

本發(fā)明涉及用于成像和活性確定的壓電超聲換能器陣列，且更確切地說，涉及用于作為用于2-D波束成形的超像素的所述陣列的部分的主動波束成形的技術。

背景技術：

薄膜壓電聲學換能器對于包含例如指紋傳感器的生物識別傳感器、手勢檢測、麥克風和揚聲器、超聲成像以及化學傳感器的眾多應用是有吸引力的候選對象。此類換能器可包含壓電微機械超聲換能器(PMUT)，其被配置為包含壓電層堆疊和安置于腔上方的機械層的多層堆疊。所述壓電層堆疊可包含壓電材料層。在壓電層的上部表面和下部表面中的每一者上或附近，可安置相應的上部電極層和下部電極層。所述電極層可經圖案化或未經圖案化。

本發(fā)明的受讓人已經研發(fā)出包含PMUT陣列的生物識別傳感器，所述陣列中的每一PMUT對應于例如指紋的所呈現(xiàn)圖像的個別像素。一般地，可大致同時地啟動PMUT，其為可被稱為平面波激勵的技術。圖1A說明平面波激勵的實例，其中陣列100中的每一PMUT以與源自相鄰PMUT的超聲發(fā)射基本上相同的時序和相位發(fā)出超聲能量。如細節(jié)A中所說明，集合超聲信號接近平面波。此平面波的聲壓相對于跨越PMUT陣列的位置相當均勻(細節(jié)B)。

在平面波激勵和發(fā)射模式中操作的像素陣列已展示產生足夠的平均聲壓以提供約500dpi(點/英寸)的指紋圖像分辨率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和裝置各自具有若干新穎方面，其中沒有單個方面單獨負責本文所揭示的合乎需要的屬性。

本發(fā)明中揭示的標的物的一個創(chuàng)新性方面涉及一種設備，其包含收發(fā)器電子裝置和像素陣列，每一像素包含單元內像素邏輯和壓電微機械超聲換能器(PMUT)元件，每一單元內像素邏輯以通信方式與所述陣列中的至少一個相鄰像素耦合，所述收發(fā)器電子裝置以通信方式與所述陣列耦合且經配置以在第一模式和第二模式中的一可選擇者中操作所述陣列。在所述第一模式中，所述陣列產生具有第一聲壓的基本上平面超聲波。在所述第二模式中，所述陣列從至少一個超像素區(qū)產生具有第二聲壓的經聚焦波束，所述第二聲壓顯著高于所述第一聲壓，每一超像素區(qū)包含安置于所述超像素區(qū)的中心部分中的至少一個內部像素和安置于所述超像素區(qū)的外部部分中的至少一第一群組的外部像素。所述收發(fā)器電子裝置經配置以通過配置至少一個單元內像素邏輯來操作所述陣列。

在一些實例中，所述PMUT元件可安置于襯底上，所述襯底包含薄膜晶體管(TFT)電路。在一些實例中，所述TFT電路可與所述PMUT元件共同制造。在一些實例中，所述TFT電路可包含所述單元內像素邏輯。

在一些實例中，配置所述至少一個單元內像素邏輯可包含在所述第二模式中，使用串行接口結構將配置信息以時鐘輸入到每一像素并使每一像素與對應超像素相關聯(lián)。在一些實例中，配置所述至少一個單元內像素邏輯可包含在所述第二模式中，指定每一像素作為所述對應超像素的中心像素或外部像素。

在一些實例中，所述單元內像素邏輯包含2位存儲器、2位解碼器和2位移位寄存器。

在一些實例中，所述收發(fā)器電子裝置可包含至少一個解碼器，所述至少一個解碼器經配置以尋址和配置所述單元內像素邏輯。在一些實例中，所述至少一個解碼器可經配置以可選擇地指定每一像素作為對應超像素的內部像素或外部像素。在一些實例中，所述至少一個解碼器可經配置以可選擇地指定至少一個像素作為內部像素。在一些實例中，所述所指定的內部像素與鄰近于所述所指定的內部像素的至少一第二像素中的每一者可包含單元輸入接口邏輯和單元輸出接口邏輯；且所述所指定的內部像素的所述單元輸出接口邏輯可經配置以將喚醒信號發(fā)送到所述第二像素的所述單元輸入接口邏輯。在一些實例中，所述單元輸入接口邏輯可為經配置以接收來自所述解碼器以及來自一或多個相鄰像素的輸入的七輸入“或”門。

根據(jù)一些實施方案，一種非暫時性計算機可讀媒體具有存儲于其上的軟件，所述軟件包含用于致使設備執(zhí)行以下操作的指令：在第一模式和第二模式中的一可選擇者中操作像素陣列，每一像素包含單元內像素邏輯和壓電微機械超聲換能器(PMUT)元件，每一單元內像素邏輯以通信方式與所述陣列中的至少一個相鄰像素耦合。收發(fā)器電子裝置經配置以通過配置至少一個單元內像素邏輯來操作所述陣列。在所述第一模式中，操作所述陣列產生具有第一聲壓的基本上平面超聲波。在所述第二模式中，操作所述陣列從至少一個超像素區(qū)產生具有第二聲壓的經聚焦波束，所述第二聲壓顯著高于所述第一聲壓，每一超像素區(qū)包含安置于所述超像素區(qū)的中心部分中的至少一個內部像素和安置于所述超像素區(qū)的外部部分中的至少一第一群組的外部像素。

在一些實例中，配置所述至少一個單元內像素邏輯可包含在所述第二模式中，使用串行接口結構將配置信息以時鐘輸入到每一像素并使每一像素與對應超像素相關聯(lián)。在一些實例中，配置所述至少一個單元內像素邏輯可包含在所述第二模式中，指定每一像素作為所述對應超像素的中心像素或外部像素。

在一些實例中，所述收發(fā)器電子裝置可包含至少一個解碼器，所述至少一個解碼器經配置以尋址和配置所述單元內像素邏輯。在一些實例中，所述至少一個解碼器可經配置以可選擇地指定每一像素作為對應超像素的內部像素或外部像素。在一些實例中，所述至少一個解碼器可經配置以可選擇地指定至少一個像素作為內部像素。所述所指定的內部像素與鄰近于所述所指定的內部像素的至少一第二像素中的每一者可包含單元輸入接口邏輯和單元輸出接口邏輯。所述所指定的內部像素的所述單元輸出接口邏輯可經配置以將喚醒信號發(fā)送到至少所述第二像素的所述單元輸入接口邏輯。

根據(jù)一些實施方案，一種方法包含：在第一模式和第二模式中的一可選擇者中操作像素陣列，每一像素包含單元內像素邏輯和壓電微機械超聲換能器(PMUT)元件，每一單元內像素邏輯以通信方式與所述陣列中的至少一個相鄰像素耦合。收發(fā)器電子裝置經配置以通過配置至少一個單元內像素邏輯來操作所述陣列。在所述第一模式中，操作所述陣列產生具有第一聲壓的基本上平面超聲波。在所述第二模式中，操作所述陣列從至少一個超像素區(qū)產生具有第二聲壓的經聚焦波束，所述第二聲壓顯著高于所述第一聲壓，每一超像素區(qū)包含安置于所述超像素區(qū)的中心部分中的至少一個內部像素和安置于所述超像素區(qū)的外部部分中的至少一第一群組的外部像素。

在一些實例中，所述PMUT元件可安置于襯底上，所述襯底包含與所述PMUT元件共同制造的薄膜晶體管(TFT)電路，所述TFT電路包含所述單元內像素邏輯。在一些實例中，配置所述至少一個單元內像素邏輯可包含在所述第二模式中，使用串行接口結構將配置信息以時鐘輸入到每一像素并使每一像素與對應超像素相關聯(lián)。在一些實例中，配置所述至少一個單元內像素邏輯可包含在所述第二模式中，指定每一像素作為所述對應超像素的中心像素或外部像素。在一些實例中，所述收發(fā)器電子裝置可包含至少一個解碼器，所述至少一個解碼器經配置以尋址和配置所述單元內像素邏輯。在一些實例中，所述至少一個解碼器經配置以可選擇地指定每一像素作為對應超像素的內部像素或外部像素。在一些實例中，所述至少一個解碼器可經配置以可選擇地指定至少一個像素作為內部像素；所述所指定的內部像素與鄰近于所述所指定的內部像素的至少一第二像素中的每一者可包含單元輸入接口邏輯和單元輸出接口邏輯；且所述所指定的內部像素的所述單元輸出接口邏輯可經配置以將喚醒信號發(fā)送到至少所述第二像素的所述單元輸入接口邏輯。

根據(jù)一些實施方案，一種設備包含：像素陣列，每一像素包含單元內像素邏輯和壓電微機械超聲換能器(PMUT)元件，每一單元內像素邏輯以通信方式與所述陣列中的至少一個相鄰像素耦合；和用于通過配置至少一個單元內像素邏輯來在第一模式和第二模式中的一可選擇者中操作所述陣列的裝置。在所述第一模式中，所述陣列產生具有第一聲壓的基本上平面超聲波。在所述第二模式中，所述陣列從至少一個超像素區(qū)產生具有第二聲壓的經聚焦波束，所述第二聲壓顯著高于所述第一聲壓，每一超像素區(qū)包含安置于所述超像素區(qū)的中心部分中的至少一個內部像素和安置于所述超像素區(qū)的外部部分中的至少一第一群組的外部像素。

附圖說明

在本發(fā)明和附圖中闡述本說明書中所描述的標的物的一或多個實施方案的細節(jié)。通過閱覽本發(fā)明，其它特征、方面和優(yōu)點將變得顯而易見。應注意，本發(fā)明的附圖和其它圖示的相對尺寸可不按比例繪制。在本發(fā)明中所示出和描述的大小、厚度、布置、材料等僅以實例方式作出并且不應理解為具有限制性。各個圖式中的相同參考標號和名稱指示相同元件。

圖1A說明平面波激勵的實例。

圖1B到1D說明PMUT超聲傳感器陣列的各種配置的橫截面圖。

圖2說明根據(jù)一實施方案的PMUT陣列。

圖3展示根據(jù)一些實施方案的PMUT陣列的一部分。

圖4說明用于超像素區(qū)的波束成形的實例。

圖5說明在波束成形模式中操作的PMUT元件的超像素的實例聲壓圖。

圖6說明根據(jù)一實施方案的像素的布置的一部分。

圖7說明根據(jù)一實施方案的可用以將波束成形配置信息以時鐘輸入到每一像素的串行接口結構。

圖8說明根據(jù)一實施方案的用于通過配置單元內像素邏輯來操作像素陣列的另一技術。

圖9說明根據(jù)一實施方案的通過配置單元內像素邏輯來操作像素陣列的額外細節(jié)。

圖10說明用于在第一模式和第二模式中的一可選擇者中操作像素陣列的程序流程的實例。

具體實施方式

以下描述針對出于描述本發(fā)明的新穎方面的目的的某些實施方案。然而，所屬領域的技術人員將容易認識到，可以許多不同方式應用本文中的教示。所描述的實施方案可實施于包含超聲傳感器或發(fā)射器的任何裝置、設備或系統(tǒng)中。舉例來說，預期所描述的實施方案可包含在多種電子裝置中或與其相關聯(lián)，所述電子裝置例如(但不限于)：移動電話、具多媒體因特網功能的蜂巢式電話、移動電視接收器、無線裝置、智能手機、裝置、個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持式或便攜式計算機、上網本、筆記本計算機、智能本、平板計算機、手寫數(shù)字轉換器、指紋檢測器、打印機、復印機、掃描器、傳真裝置、全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器/導航器、攝像機、數(shù)字媒體播放器(例如MP3播放器)、攝錄像機、游戲控制臺、腕表、時鐘、計算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、電子閱讀裝置(例如，電子閱讀器)、移動健康裝置、計算機監(jiān)視器、自動顯示器(包含里程表和速度計顯示器等)、駕駛艙控制件和/或顯示器、攝像機景觀顯示器(例如，車輛中的后視攝像機的顯示器)、電子照片、電子廣告牌或標志、投影儀、建筑結構、微波、冰箱、立體聲系統(tǒng)、卡匣記錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機、便攜式存儲器芯片、洗滌器、干燥器、洗滌干燥器、停車計時器、封裝(例如，在包含微機電系統(tǒng)(MEMS)應用的機電系統(tǒng)(EMS)應用以及非EMS應用中)、美學結構(例如，關于一件珠寶或服裝的圖像的顯示)以及多種EMS裝置。本文中的教示也可用于例如(但不限于)以下各項的應用中：電子開關裝置、射頻濾波器、傳感器、加速度計、陀螺儀、運動感測裝置、指紋感測裝置、手勢辨識、磁力計、用于消費型電子裝置的慣性組件、消費型電子裝置產品的部分、變容二極管、液晶裝置、電泳裝置、驅動方案、制造程序和電子測試設備。因此，所述教示并不意圖僅限于附圖中所描繪的實施方案，而是具有對所屬領域的技術人員而言將是顯而易見的廣泛適用性。

本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和裝置各自具有若干新穎方面，其中沒有單個方面單獨負責本文中所揭示的合乎需要的屬性。本發(fā)明中所描述的標的物可實施于壓電微機械超聲換能器(PMUT)中，其某些方面已描述于2014年12月12日申請的標題為“微機械超聲換能器和顯示器(MICROMECHANICAL ULTRASONIC TRANSDUCERS AND DISPLAY)”的第14/569,280號美國專利申請案以及2014年12月12日申請的標題為“壓電超聲換能器和工藝(PIEZOELECTRIC ULTRASONIC TRANSDUCER AND PROCESS)”的第14/569,256號美國專利申請案中，所述專利申請案各自轉讓給本發(fā)明的受讓人且特此出于所有目的以全文引用的方式并入到本申請案中。本發(fā)明中所描述的標的物的一個新穎方面可由能夠幾乎同時執(zhí)行手指的表面形貌成像和手指的皮下組織成像兩者的PMUT陣列和相關聯(lián)電子裝置實施。手指表面形貌可由通常供指紋匹配算法使用的脊線、谷線和細節(jié)點組成。皮下組織成像可提供額外三維(3-D)指紋信息且可用以提供用于認證/驗證的額外安全性。此外，3-D指紋圖像可充當用于手指活性確定的度量?；钚源_定對于驗證所成像的指紋是來自活人手指而不是合成、肢解或尸體的人體手指來說是重要的。本發(fā)明所揭示的技術涵蓋主動波束成形技術，所述主動波束成形技術使PMUT陣列能夠在提供高分辨率表皮成像的第一模式與提供適合于正被成像的對象(據(jù)稱為活人的人體手指)的3-D皮下成像和活性確定的較低分辨率和較高聲壓的第二模式之間選擇性地切換。在操作的第二模式(“波束成形模式”)中，發(fā)射側波束成形可產生相對較高聲壓的經聚焦波束場型，其可操作以從正被成像的對象的表面下層產生聲學回聲。依據(jù)來自活人手指的皮下組織(例如，真皮或下皮層)的特有聲學回聲難以或不可能偽造，所揭示的技術實現(xiàn)正被成像的對象的表面下特征是否與活體皮下組織一致的高置信度確定。因此，單個設備可執(zhí)行用于額外安全性和活性確定的指紋表面成像和指紋3-D成像兩者。因為同一PMUT陣列可用于指紋成像和活性確定兩者，且每一功能可在數(shù)秒或一秒的分數(shù)內執(zhí)行，所以可在帶來極少額外成本或用戶不便的情況下為現(xiàn)有超聲指紋成像系統(tǒng)提供防偽造保護。主動波束成形技術準許選擇合乎需要的高幀速率和高分辨率。

本發(fā)明中所描述的標的物的一個新穎方面可實施于包含定位于顯示器或超聲指紋傳感器陣列的背板下方、旁邊、上或上方或與所述背板一起定位的壓電微機械超聲換能器(PMUT)的一維或二維陣列的設備中。

在一些實施方案中，PMUT陣列可配置以在對應于多個頻率范圍的模式中操作。舉例來說，在一些實施方案中，PMUT陣列可配置以在對應于低頻率范圍(例如，50kHz到200kHz)的低頻率模式中或對應于高頻率范圍(例如，1MHz到25MHz)的高頻率模式中操作。當在高頻率模式中操作時，設備可能能夠在相對較高分辨率下成像。因此，所述設備可能能夠檢測來自對象(例如，放置在顯示器或傳感器陣列的表面上的手指)的觸摸、指紋、觸筆和生物識別信息。此類高頻率模式可在本文中稱為指紋傳感器模式。

當在低頻率模式中操作時，所述設備可能能夠發(fā)出與所述設備在高頻率模式中操作時相比能夠相對較大地滲透到空氣中的聲波。此類較低頻率聲波可發(fā)射穿過各種上覆層，包含蓋玻璃、觸摸屏、顯示器陣列、背光源、殼體或罩殼，或定位于超聲發(fā)射器與顯示器或傳感器表面之間的其它層。在一些實施方案中，可開出穿過所述上覆層中的一或多者的端口，以優(yōu)化從PMUT陣列到空氣中的聲學耦合。較低頻率聲波可發(fā)射穿過顯示器或傳感器表面上方的空氣，從所述表面附近的一或多個對象反射，發(fā)射穿過空氣且往回穿過上覆層，且被超聲接收器檢測到。因此，當在低頻率模式中操作時，所述設備可能能夠在手勢檢測模式中操作，其中可檢測在顯示器附近但未必觸摸顯示器的自由空間手勢。

替代地或另外，在一些實施方案中，PMUT陣列可配置以在對應于介于低頻率范圍與高頻率范圍之間的頻率范圍(例如，約200kHz到約1MHz)的中頻率模式中操作。當在中頻率模式中操作時，所述設備可能能夠提供觸摸傳感器功能性，但與高頻率模式相比具有略微較低的分辨率。

PMUT陣列對于波前波束成形、波束導引、接收側波束成形和/或返回信號的選擇性讀出可為可尋址的。舉例來說，個別列、行、傳感器像素和/或傳感器像素群組可為可單獨尋址的?？刂葡到y(tǒng)可控制發(fā)射器陣列產生特定形狀的波前，例如平面、圓形或圓柱形波前?？刂葡到y(tǒng)可控制發(fā)射器陣列的幅值和/或相位以在所要位置中產生相長或相消干擾。舉例來說，控制系統(tǒng)可控制發(fā)射器陣列的幅值和/或相位以在其中已檢測到或可能將檢測到觸摸或手勢的一或多個位置中產生相長干擾。

在一些實施方案中，PMUT裝置可與同一襯底上的薄膜晶體管(TFT)電路共同制造，所述襯底在一些實例中可為硅、玻璃或塑料襯底。TFT襯底可包含尋址電子裝置的行和列、多路復用器、局部放大級和控制電路。在一些實施方案中，包含驅動器級和感測級的接口電路可用以激勵PMUT裝置并檢測來自同一裝置的響應。在其它實施方案中，第一PMUT裝置可充當聲學或超聲發(fā)射器，且第二PMUT裝置可充當聲學或超聲接收器。在一些配置中，不同PMUT裝置可能能夠低頻率和高頻率操作(例如，針對手勢檢測和針對指紋檢測)。在其它配置中，同一PMUT裝置可用于低頻率和高頻率操作。在一些實施方案中，可使用硅晶片制造PMUT，其中在硅晶片中制造有源硅電路。有源硅電路可包含用于PMUT或PMUT陣列運行的電子裝置。

在一些實施方案中，PMUT陣列可被配置為超聲傳感器陣列。圖1B到1D說明PMUT超聲傳感器陣列的各種配置的橫截面圖。圖1B描繪具有PMUT作為可用作(例如)超聲指紋傳感器、超聲觸摸板或超聲成像器的發(fā)射和接收元件的超聲傳感器陣列1100A。PMUT傳感器陣列襯底1160上的PMUT傳感器元件1162可發(fā)出和檢測超聲波。如所說明，超聲波1164可從至少一個PMUT傳感器元件1162發(fā)射。超聲波1164可穿過聲學耦合介質1165和臺板1190a朝向對象1102(例如，定位于臺板1190a的外表面上的手指或觸筆)行進。超聲波1164的一部分可穿過臺板1190a發(fā)射到對象1102中，而第二部分從臺板1190a的表面往回朝向傳感器元件1162反射。反射波的振幅可部分地取決于對象1102的聲學性質。反射波可由傳感器元件1162檢測，可從所述傳感器元件獲取對象1102的圖像。舉例來說，通過具有約50微米(每英寸約500個像素)的間距的傳感器陣列，可檢測指紋的脊線和谷線?？商峁┞晫W耦合介質1165(例如粘附劑、膠、柔順層或其它聲學耦合材料)以改進安置于傳感器陣列襯底1160上的PMUT傳感器元件1162陣列與臺板1190a之間的耦合。聲學耦合介質1165可輔助發(fā)射去往和來自傳感器元件1162的超聲波。臺板1190a可包含(例如)玻璃、塑料、藍寶石、金屬、金屬合金或其它臺板材料層。聲學阻抗匹配層(未示出)可安置于臺板1190a的外表面上。臺板1190a可在外表面上包含涂層(未示出)。

圖1C描繪具有共同制造于傳感器和顯示器襯底1160上的PMUT傳感器元件1162和顯示像素1166的超聲傳感器和顯示器陣列1100B。傳感器元件1162和顯示像素1166可共置于單元陣列的每一單元中。在一些實施方案中，傳感器元件1162和顯示像素1166可并排制造于同一單元內。在一些實施方案中，部分或全部傳感器元件1162可制造于顯示像素1166上方或下方。臺板1190b可定位于傳感器元件1162和顯示像素1166上方并可充當或包含蓋透鏡或蓋玻璃。蓋玻璃可包含一或多個材料(例如玻璃、塑料或藍寶石)層，且可包含用于電容式觸摸屏的供應件。聲學阻抗匹配層或涂層(未示出)可安置于臺板1190b的外表面上。可從一或多個傳感器元件1162發(fā)射和接收超聲波1164以提供針對對象1102(例如，放置在蓋玻璃1190b上的觸筆或手指)的成像能力。蓋玻璃1190b基本上透明以允許用戶通過蓋玻璃1190b觀察到來自顯示像素1166陣列的可見光(optical light)。用戶可選擇觸摸蓋玻璃1190b的一部分，且超聲傳感器陣列可檢測到所述觸摸。可例如在用戶觸摸蓋玻璃1190b的表面時獲取生物識別信息(例如指紋信息)。可提供聲學耦合介質1165(例如粘附劑、膠或其它聲學耦合材料)以改進傳感器陣列襯底1160與蓋玻璃之間的聲學、光學和機械耦合。在一些實施方案中，耦合介質1165可為可充當液晶顯示器(LCD)的部分的液晶材料。在LCD實施方案中，背光源(未示出)可光學耦合到傳感器和顯示器襯底1160。在一些實施方案中，顯示像素1166可為具有發(fā)光顯示像素的非晶型發(fā)光二極管(AMOLED)顯示器的部分。在一些實施方案中，超聲傳感器和顯示器陣列1100B可用于顯示目的和用于觸摸、觸筆或指紋檢測。

圖1D描繪具有定位在顯示器陣列襯底1160b之后的傳感器陣列襯底1160a的超聲傳感器和顯示器陣列1100C。聲學耦合介質1165a可用以將傳感器陣列襯底1160a聲學耦合到顯示器陣列襯底1160b。光學和聲學耦合介質1165b可用以將傳感器陣列襯底1160a和顯示器陣列襯底1160b光學和聲學耦合到蓋透鏡或蓋玻璃1190c，所述蓋透鏡或蓋玻璃還可充當用于檢測指印的臺板。聲學阻抗匹配層或涂層(未示出)可安置于臺板1190c的外表面上。從一或多個傳感器元件1162發(fā)射的超聲波1164可行進穿過顯示器陣列襯底1160b和蓋玻璃1190c，從蓋玻璃1190c的外表面反射，并且往回朝向傳感器陣列襯底1160a行進，其中可檢測到反射的超聲波，并獲取圖像信息。在一些實施方案中，超聲傳感器和顯示器陣列1100C可用于提供視覺信息給用戶以及用于從用戶的觸摸、觸筆或指紋檢測。替代地，PMUT傳感器陣列可形成于顯示器陣列襯底1160b的背側上。替代地，具有PMUT傳感器陣列的傳感器陣列襯底1160a可附接到顯示器陣列襯底1160b的背側，其中傳感器陣列襯底1160a的背側(例如)使用粘附層或粘附材料(未示出)直接附接到顯示器陣列襯底1160b的背側。

用于偽造人體指紋的技術已經先進到對此形式的生物識別認證的所感知的可靠性和安全性提出質疑的程度。偽造可包含使用具有模仿人體指紋的脊線和谷線特征的表面的合成目標。偽造還可涉及使用從活人或死人受害者割下的真實人體手指。

本發(fā)明所揭示的技術預期可操作以用于指紋成像和偽造預防兩者的PMUT陣列。圖2說明根據(jù)一實施方案的PMUT陣列。在所說明的實例中，PMUT陣列200包含163PMUT元件或PMUT 201。每一PMUT元件201可對應于或被稱作“像素”。在所說明的實例中，PMUT陣列200包含“交錯”的像素交替行的布置，使得交替行中的PMUT元件移位行內相鄰像素之間的間距距離的一半。此布置也可被稱作“六方晶格”，這意指像素的蜂窩狀布置，其經配置使得除邊緣像素以外的任何像素鄰近于六個相鄰像素，相鄰像素行沿著或平行于三個主軸線中的一者安置，三個主軸線中的每一者安置于相對于另兩個軸線大致相等的角度間隔處。在所說明的實例中，第一軸線210水平地安置，而第二軸線220和第三軸線230分別以相對于水平軸線為+60度和-60度的傾角安置。

仍參考圖2，可觀察到，PMUT陣列200中的每一像素201標注有整數(shù)編號：1、2、3或4?？蓞⒖紙D3更好地了解標注的意義，圖3展示根據(jù)一些實施方案的PMUT陣列200的一部分。更確切地說，PMUT陣列200的所說明部分包含121個像素201，其經安置以便形成七個“超像素”區(qū)250。在本文中和權利要求中所使用的術語“超像素”意指多個像素，包含安置于超像素區(qū)的中心部分中的至少一個內部像素，以及安置于超像素區(qū)的外部部分中的一或多組(例如，圈)外部像素。如圖3中所說明，超像素可包含單個中心像素和環(huán)繞所述中心像素的一或多圈像素，一圈像素中的每一像素具有距所述中心像素基本上相等的距離。

更確切地說，在圖3中所說明的實施方案中，七個六方超像素區(qū)250(i)中的每一者包含位于接近于超像素區(qū)的中心處的相應內部像素(標注為整數(shù)‘1’)。內部像素1也可被稱作“中心像素”。在所說明的實施方案中，單個中心像素安置成接近于每一超像素區(qū)的中心。然而，更一般來說，可預期第一群組或組內部像素(“第一像素組”)安置成接近于每一超像素區(qū)的中心且到每一超像素區(qū)的中心的距離相等。

每一超像素區(qū)250還包含安置于超像素區(qū)250的外部部分中的外部像素。在所說明的實例中，每一超像素區(qū)250包含第二組或群組外部像素(“第二像素組”)，標注為整數(shù)‘2’。六個外部像素2展示為接近于每一相應中心像素1且到每一相應中心像素1的距離基本上相等。在所說明的實例中，每一超像素區(qū)250還包含第三像素組，其包含安置于每一超像素區(qū)的邊界上的外部像素。標注為整數(shù)‘3’的第三像素組中的像素安置成接近于六方超像素區(qū)250的每一邊緣的中心且到中心像素1的距離基本上相等。第四像素組包含標注為整數(shù)‘4’的外部像素，其安置成接近于六方超像素區(qū)250的每一拐角，且到中心像素1的距離基本上相等。

應了解，外部像素3與外部像素2相比距離中心像素1較遠，且與外部像素4相比距離中心像素1較近。因此，超像素中的PMUT元件可根據(jù)其距超像素的中心的位置進行分組。在一些實施方案中，可在相鄰超像素之間共享一或多組或群組外部像素。在圖3中所說明的實例實施方案中，可在相鄰超像素之間共享第四像素組的像素。

如將在下文中更詳細地解釋，每一像素組中的每一PMUT元件可與收發(fā)器電子裝置系統(tǒng)地耦合，使得可使用具有可控相位和/或時間延遲的發(fā)射信號單獨地啟動所述像素組。當需要適合于(例如)指紋成像的平面波激勵和發(fā)射時，這可通過將基本上相同的延遲應用到超像素中的全部群組的PMUT元件來達成。替代地，在波束聚焦或發(fā)射側波束成形模式中，可選擇每一相應像素組的時間延遲以使得使用波束成形原理使每一超像素產生的聲壓聚焦于距中心像素預定的距離處。

圖4說明用于如上文所描述的包含像素組的超像素區(qū)的波束聚焦或發(fā)射器側波束成形的實例。通過將相位/時間延遲適當?shù)貞玫矫恳幌鄳袼亟M，來自超像素內的每一群組的PMUT元件的超聲發(fā)射之間的飛行時間和相長干擾可引起聚焦的、高度整形的且相對較高強度的超聲信號。舉例來說，可為每一像素組供應具有預定時間延遲的發(fā)射信號?？蛇x擇每一像素組的時間延遲以使得每一超像素產生的聲壓聚焦于預定位置處。如圖4中所說明，可通過如細節(jié)D中所展示的以下操作來聚焦來自超像素的超聲發(fā)射：首先將激勵信號應用到第四像素組；在一時間延遲后，將激勵信號應用到第三像素組；在另一時間延遲后，將激勵信號應用到第二像素組；且，在又一時間延遲后，將激勵信號應用到中心像素(或第一像素組)。因此，如細節(jié)C中所展示，可在接近于超像素區(qū)的中心處產生經聚焦的相對較高聲壓波束。

圖5說明在波束成形模式中操作的PMUT元件的超像素的實例聲壓圖?？捎^察到，超像素可在沿著正被成像的對象的厚度方向的所關注的距離處產生具有相對較高聲壓的經良好聚焦的波束。經聚焦波束可具有顯著高于(高至少2倍)當在平面波激勵發(fā)射模式中操作時產生的平均聲壓的聲壓。在所說明的實例中，峰值聲壓是當在平面波激勵和發(fā)射模式中操作時產生的平均聲壓的大致六倍(例如，比較圖5與圖1A的細節(jié)B)。所關注的距離(其可對應于所選的聚焦深度)由像素組250(1)到250(4)之間的間距以及可配置時間延遲確定。通過控制超像素區(qū)250的像素組250(1)到250(4)之間的時間延遲，可對手指組織的不同深度進行成像以提供3-D組織成像以及活性確定。

圖3中所說明的實例超像素250(i)中的每一者可表征為包含沿著六方晶格布置的19個像素。應注意，本發(fā)明預期到任何數(shù)目個替代性超像素布置，前提僅是超像素如上文所定義包含多個像素，其包含安置于超像素區(qū)的中心部分中的至少一個內部像素，以及安置于超像素區(qū)的外部部分中的一或多組外部像素。

可以多種方式實現(xiàn)不同相位/時間延遲到超像素陣列的每一超像素內的PMUT元件的相應像素組的應用。舉例來說，可預期到“無源”超像素陣列，其中PMUT群組內的每一PMUT元件共同硬接線到收發(fā)器電子裝置，且同時啟動(“激發(fā)”)。連續(xù)群組的PMUT可按受收發(fā)器電子裝置控制的順序激發(fā)，以便提供所要相位/時間延遲給每一相應群組。在此類無源陣列中，超像素中的每一者的大小和相對間距在制造時已固定。因此，波束成形模式中的PMUT陣列的空間分辨率也可為固定的。

為了提供靈活地選擇波束成形模式中的所要空間分辨率的能力，本發(fā)明所揭示的技術預期個別像素和超像素的選擇性尋址。舉例來說，串行接口結構可用以將配置信息以時鐘輸入到每一像素并使每一像素與對應超像素相關聯(lián)。

圖6說明根據(jù)一實施方案的像素的布置的一部分。在所說明的布置600中，每一超像素650包含中心像素(1)、第一像素組的六個外部像素(2)，以及第二像素組的12個外部像素(3)。在所說明的實施方案中，圖6中的第二像素組的12個外部像素(3)包含對應于如圖2和3中所展示的外部像素(3)和外部像素(4)兩者的像素位置。陣列中的任何像素可由相應行解碼器661和列解碼器662尋址。行解碼器661和列解碼器662可為(例如)收發(fā)器電子裝置的組件，且可經配置以指定任何個別像素作為中心像素(1)、外部像素(2)或外部像素(3)。

圖7說明根據(jù)一實施方案的可用以將波束成形配置信息以時鐘輸入到每一像素的串行接口結構。在所說明的實施方案中，現(xiàn)參考圖7的細節(jié)E，超像素布置750中的19個像素701中的每一者可由列解碼器662和行解碼器661尋址，且被指定作為中心像素(1)、外部像素(2)或外部像素(3)中的一者。現(xiàn)參考圖7的細節(jié)F，每一像素701可包含發(fā)射電極711、單元內像素邏輯721以及傳遞晶體管(pass transistor)S1、S2和S3?？梢匝舆t時間t1、t2和t3中的一所選擇者使發(fā)射電極711通電(例如，激發(fā)PMUT元件)，所述選擇是由晶體管S1、S2和S3的開關狀態(tài)確定。

在所說明的實施方案中，可由單元內像素邏輯721設置晶體管S1、S2和S3的開關狀態(tài)。在一些實施方案中，像素邏輯721可包含2位存儲器、2位解碼器和2位移位寄存器。像素邏輯721可由解碼器661和662尋址和配置，其為可能需要兩個時鐘循環(huán)的過程。因此，當如圖7中展示的布置所預期地尋址像素時，需要大致38個時鐘循環(huán)配置超像素布置750中的全部19個像素。

上文所描述的實施方案不同于無源陣列，允許選擇性地指定任何像素作為中心像素(1)、外部像素(2)或外部像素(3)。在經指定為中心像素(1)、外部像素(2)或外部像素(3)時，邏輯721可設置超像素中的中心像素和外部像素的晶體管S1、S2和S3中的每一者的相應開關狀態(tài)，使得僅以延遲時間t1、t2和t3中的適合于所述指定的一所選擇者激發(fā)超像素中的每一群組的PMUT元件。舉例來說，可以較短的延遲時間t1激發(fā)外部像素(3)，可以中間的延遲時間t2激發(fā)外部像素(2)，且可以較長的延遲時間t3激發(fā)中心像素(1)。

在一些實施方案中，像素陣列中的各種像素作為中心像素(1)、外部像素(2)或外部像素(3)的指定可改變時間次序(例如)以支持掃描。因此，舉例來說，可跨越陣列的整個區(qū)域或陣列區(qū)域的任何部分執(zhí)行相對較高聲壓的經聚焦波束的高分辨率掃描。

圖8說明根據(jù)一實施方案的用于通過配置單元內像素邏輯來操作像素陣列的另一技術。在所說明的實施方案中，現(xiàn)參考圖8的細節(jié)G，通過(例如)安置于收發(fā)器電子裝置中的解碼器將超像素850中的中心像素(1)指定為中心像素(1)。

現(xiàn)參考圖8的細節(jié)H，包含中心像素(1)的每一像素801可包含發(fā)射電極811、單元內像素邏輯821、單元輸入接口邏輯823、單元輸出接口邏輯825，以及從收發(fā)器電子裝置810接收信號的傳遞晶體管S1、S2和S3。可以延遲時間t1、t2和t3中的一所選擇者使發(fā)射電極811通電(例如，可激發(fā)PMUT元件)，所述選擇是由晶體管S1、S2和S3的開關狀態(tài)確定。

在所說明的實施方案中，可由單元內像素邏輯821設置晶體管S1、S2和S3的開關狀態(tài)。在一些實施方案中，像素邏輯821可包含2位編碼器和2位計數(shù)器。邏輯821可處理來自單元輸入接口邏輯823的輸入。在一些實施方案中，單元輸入接口邏輯823可為接收來自(i)六個相鄰單元中的每一者和(ii)解碼器的輸入的7輸入“或”門。來自六個相鄰單元中的任一者的輸入可為“喚醒”信號822，這意指相鄰單元為中心單元或已被中心單元喚醒。

圖9說明根據(jù)一實施方案的通過配置單元內像素邏輯來操作像素陣列的額外細節(jié)。當中心像素(1)接收解碼器選擇信號時，通過啟用CLK信號來起始第一時鐘循環(huán)(步驟A)，且超像素中心像素(1)將喚醒信號924分配給六個相鄰單元(步驟B)。鄰近于中心像素(1)的單元是每一外部像素(2)。當相鄰單元(外部像素(2))接收到喚醒信號時，也開始以第二時鐘循環(huán)計數(shù)并且還將喚醒信號925分配給相鄰單元(步驟C)。在第三時鐘循環(huán)之后，超像素中的全部單元可被配置為中心像素(1)、外部像素(2)或外部像素(3)中的一者。因此，激發(fā)發(fā)射脈沖(步驟D)可產生相對較高聲壓的經良好聚焦的波束。

上文所描述的實施方案允許選擇性地指定任何像素作為超像素的中心像素(1)，在所述指定后，局部駐存于每一像素上的邏輯準許快速指定超像素中的剩余像素中的每一者作為外部像素(2)或外部像素(3)。在經指定為中心像素(1)、外部像素(2)或外部像素(3)時，邏輯821設置晶體管S1、S2和S3中的每一者的相應開關狀態(tài)，使得僅在延遲時間t1、t2和t3中的適合于所述指定的一者之后激發(fā)每一PMUT元件。舉例來說，可以較短的延遲時間t1激發(fā)外部像素(3)，可以中間的延遲時間t2激發(fā)外部像素(2)，且可以較長的延遲時間t3激發(fā)中心像素(1)。在一些實施方案中，像素作為中心像素(1)、外部像素(2)或外部像素(3)的指定可改變時間次序(例如)以支持掃描。因此，可跨越陣列的整個區(qū)域或陣列區(qū)域的任何部分執(zhí)行相對較高聲壓的經聚焦波束的高分辨率掃描。

關于圖9，在一些實施方案中，可在開始步驟A之前將中心像素(1)和全部外部像素(2、3、…)設置為具有存儲于其相應單元內像素邏輯中的邏輯狀態(tài)“00”。在步驟A處，在第一時鐘循環(huán)期間，可將解碼器選擇信號從行和/或列解碼器發(fā)送到指定的超像素中心像素(1)，從而將邏輯狀態(tài)“01”加載到與超像素中心像素(1)相關聯(lián)的單元內像素邏輯的二位存儲器中。在同一時鐘循環(huán)期間，在步驟B處，單元內存儲器的更新可經由單元輸出接口邏輯觸發(fā)去往鄰近于中心像素(1)的六個相鄰單元(外部像素(2))的喚醒信號。在第二時鐘循環(huán)期間，中心像素(1)可接收第二解碼器選擇信號。邏輯狀態(tài)“10”可加載到中心像素(1)的單元內存儲器中，且存儲器更新信號可發(fā)送到六個相鄰外部像素(2)，且邏輯狀態(tài)“01”可經由單元輸入接口邏輯加載到相鄰外部像素(2)的單元內存儲器中。在步驟C處，相鄰外部像素(2)的單元內存儲器的更新可觸發(fā)去往鄰近于六個外部像素(2)的十二個相鄰外部像素(3)的喚醒信號。在第三時鐘循環(huán)期間，中心像素(1)可接收第三解碼器選擇信號。邏輯狀態(tài)“11”可加載到中心像素(1)的單元內存儲器中，且存儲器更新信號可發(fā)送到六個相鄰外部像素(2)，從而致使邏輯狀態(tài)“10”加載到外部像素(2)的單元內存儲器中，且致使存儲器更新信號發(fā)送到十二個相鄰外部像素(3)以及邏輯狀態(tài)“01”加載到外部像素(3)的單元內存儲器中?？捎脝卧獌?位解碼器解碼分別存儲于內部像素(1)、外部像素(2)和外部像素(3)的單元內存儲器中的邏輯狀態(tài)“01”、“10”和“11”以接通對應的傳遞晶體管S1、S2或S3，其可門控或以其它方式允許發(fā)射信號以對應延遲時間傳遞到單元內PMUT的一或多個發(fā)射電極上，從而允許超像素的對應PMUT發(fā)起經聚焦超聲波。在一些實施方案中，二位移位寄存器可用作單元內解碼器以提供適當邏輯電平以接通或斷開對應傳遞晶體管。將對象進行掃描可通過以下操作發(fā)生：重置中心像素(1)和外部像素(2、3)的單元內像素邏輯，接著針對PMUT陣列中的經指定充當中心像素(1)的不同像素來重新起始所述過程。

圖10說明用于在第一模式和第二模式中的一可選擇者中操作像素陣列的程序流程的實例。如上文所描述，每一像素可包含單元內像素邏輯和壓電微機械超聲換能器(PMUT)，每一單元內像素邏輯可以通信方式與陣列中的至少一個相鄰像素以及收發(fā)器電子裝置耦合。收發(fā)器電子裝置可經配置以通過配置至少一個單元內像素邏輯來操作所述陣列。在所說明的實施方案中，方法1000包含用于選擇操作PMUT陣列的第一模式和第二模式中的一者的步驟1010。

當在步驟1010處的選擇將在第一模式中操作時，所述方法可在步驟1020處繼續(xù)進行以使用收發(fā)器電子裝置控制PMUT陣列產生基本上平面超聲波。更確切地說，在第一操作模式中，收發(fā)器電子裝置可同時發(fā)射信號到所述陣列中的每一PMUT?；旧贤瑫r地在輸入終端處接收的信號可致使所述陣列產生基本上平面超聲波。

當在步驟1010處的選擇將在第二模式中操作時，所述方法可在步驟1030處繼續(xù)進行以使用收發(fā)器電子裝置控制PMUT陣列從每一超像素區(qū)產生相對較高聲壓的經聚焦波束。在一些實施方案中，收發(fā)器電子裝置可通過配置至少一個單元內像素邏輯來操作所述陣列。舉例來說，收發(fā)器電子裝置可使用串行接口結構將配置信息以時鐘輸入到每一像素并使每一像素與對應超像素相關聯(lián)。在一些實施方案中，收發(fā)器電子裝置可將至少一個像素指定為對應超像素的內部像素。所指定的內部像素與鄰近于所述指定的內部像素的至少一第二像素中的每一者可包含單元輸入接口邏輯和單元輸出接口邏輯。所指定的內部像素的單元輸出接口邏輯可經配置以將喚醒信號發(fā)送到第二像素的單元輸入接口邏輯。

因此，已揭示包含被配置為超像素的壓電超聲換能器陣列的布置，其可操作以選擇性地執(zhí)行指紋成像(例如，表皮成像)或皮下成像(例如，用于活性檢測)。應了解，可預期到多個替代性配置和制造技術。舉例來說，在一些實施方案中，可使用如上文主要描述的包含多個像素的像素陣列實現(xiàn)針對PMUT陣列的接收側波束成形，其中每一像素包含壓電微機械超聲換能器(PMUT)元件。像素陣列中的每一PMUT元件可安置于包含與PMUT元件共同制造的薄膜晶體管(TFT)或CMOS電路的襯底上。TFT或CMOS電路可包含以通信方式與收發(fā)器電子裝置耦合的單元內像素邏輯元件。單元內像素邏輯可包含2位存儲器、2位解碼器和2位移位寄存器。收發(fā)器電子裝置可包含至少一個解碼器，所述解碼器經配置以尋址和配置單元內像素邏輯。所述解碼器可經配置以可選擇地指定每一像素作為對應超像素的內部像素或外部像素。TFT或CMOS電路可包含單元輸入接口邏輯、單元輸出接口邏輯和多個傳遞晶體管。收發(fā)器電子裝置可包含至少一個解碼器，所述解碼器以通信方式與TFT電路耦合且經配置以可選擇地指定至少一個像素作為內部像素。所指定的內部像素與鄰近于所述指定的內部像素的第二像素中的每一者可包含單元輸入接口邏輯和單元輸出接口邏輯。所指定的內部像素的單元輸出接口邏輯可經配置以將喚醒信號發(fā)送到第二像素的單元輸入接口邏輯。傳遞晶體管可經配置以允許通過具有單元內獲取電路(例如波峰檢測器(未示出))的PMUT元件在預定時間t1、t2或t3處獲取所接收的超聲信號。預定時間t1、t2和t3可間隔開允許根據(jù)波束成形原理獲取所接收的信號的時間延遲。

作為另一個實例，PMUT陣列可在非波束成形模式(即，常規(guī)模式)中或在接收側波束成形模式中操作。各自包含單元內像素邏輯和壓電微機械超聲換能器(PMUT)元件的像素陣列可在第一接收模式和第二接收模式中的一可選擇者中操作，其中每一單元內像素邏輯以通信方式與所述陣列中的至少一個相鄰像素耦合。收發(fā)器電子裝置可經配置以通過將至少一個單元內像素邏輯配置于第一接收模式或第二接收模式中來操作所述陣列。在第一接收模式中，所述陣列可操作以致單個時間點處接收超聲信號。在第二接收模式中，所述陣列可操作以在多個時間點處接收超聲信號，從而允許指定超像素內的接收側波束成形。每一超像素區(qū)可包含安置于超像素區(qū)的中心部分中的至少一個內部像素以及安置于超像素區(qū)的外部部分中的至少第一群組的外部像素。在第二接收模式中，可使用串行接口結構配置至少一個單元內像素邏輯以將配置信息以時鐘輸入到每一像素并使每一像素與對應超像素相關聯(lián)。單元內像素邏輯可包含在第二接收模式中，指定每一像素作為對應超像素的中心像素或作為對應超像素的外部像素。收發(fā)器電子裝置可包含一或多個解碼器，其經配置以尋址和配置單元內像素邏輯。所述解碼器可經配置以可選擇地指定每一像素作為對應超像素的內部像素或外部像素。所述解碼器可經配置以可選擇地指定至少一個像素作為內部像素，其中所指定的內部像素與鄰近于所述指定的內部像素中的每一者包含單元輸入接口邏輯和單元輸出接口邏輯。所指定的內部像素的單元輸出接口邏輯可經配置以將喚醒信號發(fā)送到外部像素的單元輸入接口邏輯。傳遞晶體管可經配置以允許通過單元內獲取電路(例如波峰檢測器)在預定時間t1、t2或t3處獲取所接收的超聲信號。預定時間t1、t2和t3可間隔開允許根據(jù)波束成形原理獲取所接收的信號的時間延遲。

如本文中所使用，提到項目列表“中的至少一者”的短語是指那些項目的任何組合，包含單個成員。作為實例，“a、b或c中的至少一者”意在涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c。

結合本文中揭示的實施方案所描述的各種說明性邏輯、邏輯塊、模塊、電路和算法過程可實施為電子硬件、計算機軟件或兩者的組合。硬件與軟件的互換性已大體在功能性方面加以描述，且在上文所描述的各種說明性組件、塊、模塊、電路和過程中加以說明。此類功能性是以硬件來實施還是以軟件來實施取決于特定應用以及強加于整個系統(tǒng)的設計約束。

結合本文中所揭示的方面描述的用以實現(xiàn)各種說明性邏輯、邏輯塊、模塊和電路的硬件和數(shù)據(jù)處理設備可通過以下各者來實現(xiàn)或執(zhí)行：通用單芯片或多芯片處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、分立門或晶體管邏輯、分立硬件組件，或經設計以執(zhí)行本文中所描述的功能的任何組合。通用處理器可為微處理器或任何常規(guī)處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器還可實施為計算裝置的組合，例如，DSP與微處理器的組合、多個微處理器、一或多個微處理器結合DSP核心，或任何其它此類配置。在一些實施方案中，特定過程和方法可由特定針對給定功能的電路執(zhí)行。

在一或多個方面中，可以硬件、數(shù)字電子電路、計算機軟件、固件(包含本說明書中所揭示的結構和其結構等效物)或以其任何組合來實施所描述功能。本說明書中所描述的標的物的實施方案還可實施為在計算機存儲媒體上編碼以用于供數(shù)據(jù)處理設備執(zhí)行或控制數(shù)據(jù)處理設備的操作的一或多個計算機程序，即，計算機程序指令的一或多個模塊。

如果實施于軟體中，則所述功能可作為一或多個指令或代碼存儲于計算機可讀媒體(例如，非暫時性媒體)上或經由所述計算機可讀媒體(例如，非暫時性媒體)發(fā)射。本文中所揭示的方法或算法的過程可以在可以駐存于計算機可讀媒體上的處理器可執(zhí)行軟件模塊中實現(xiàn)。計算機可讀媒體包含計算機存儲媒體和通信媒體兩者，通信媒體包含可經啟用以將計算機程序從一處傳送到另一處的任何媒體。存儲媒體可以是可通過計算機存取的任何可供使用的媒體。以實例說明而非限制，非暫時性媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲裝置、磁盤存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或可用于以指令或數(shù)據(jù)結構形式存儲所期望的程序代碼且可由計算機存取的任何其它媒體。而且，可將任何連接適當?shù)胤Q為計算機可讀媒體。如本文中所用，磁盤和光盤包含壓縮光盤(CD)、激光光盤、光學光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟性磁盤以及藍光光盤，其中磁盤通常以磁性方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而光盤用激光以光學方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。以上各項的組合也應包含在計算機可讀媒體的范圍內。另外，方法或算法的操作可作為代碼及指令中的任一者或任何組合或集合駐留于可并入到計算機程序產品中的機器可讀媒體及計算機可讀媒體上。

對于所屬領域的技術人員來說，本發(fā)明中所描述的實施方案的各種修改可以是顯而易見的，并且在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本文中所定義的一般原理可適用于其它實施方案。因此，權力要求書并不意圖限于本文中所展示的實施方案，而應符合與本發(fā)明、本文中所揭示的原理和新穎特征相一致的最廣泛范圍。另外，如所屬領域的技術人員將容易地理解，術語“上部”和“下部”、“頂部”和“底部”、“前部”和“后部”、以及“上方”、“上覆的”、“上”、“下方”和“下面的”有時用于易于描述圖和指示對應于正確地定向的頁上的圖的定向的相對位置，且可能并不反映所實施的裝置的正確定向。

在本說明書中在單獨實施方案的上下文中描述的某些特征也可在單個實施方案中組合地實施。相反地，在單個實施方案的上下文中描述的各種特征還可分別在多個實施方案中實施或以任何合適的子組合來實施。此外，盡管上文可將特征描述為以某些組合起作用或甚至最初如此主張，但在一些情況下，可將來自所主張的組合的一或多個特征從組合中刪除，并且所主張的組合可針對子組合或子組合的變化。

類似地，雖然在圖式中按特定次序描繪操作，但此情形不應被理解為要求按所展示的特定次序或按順序次序執(zhí)行此類操作，或執(zhí)行所有所說明的操作，以實現(xiàn)所要結果。另外，圖式可以流程圖形式示意性地描繪一個以上實例過程。然而，可將未描繪的其它操作并入于經示意性說明的實例過程中。舉例來說，可在所說明的操作中的任一者之前、之后、同時地或之間執(zhí)行一或多個另外操作。在某些情況下，多重任務處理和并行處理可為有利的。此外，上文所描述的實施方案中的各種系統(tǒng)組件的分開不應被理解為在所有實施方案中要求此分開，且應理解，所描述的程序組件和系統(tǒng)一般可一起集成在單個軟件產品中或包裝到多個軟件產品中。另外，其它實施方案是在所附權利要求書的范圍內。在一些情況下，權利要求書中所敘述的動作可以不同次序來執(zhí)行且仍實現(xiàn)合乎需要的結果。