KR101631737B1 - 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음파를 감지하는 수신용 센서부 방향에 곡면 형상의 반사판을 형성함으로써 간편하게 수신 신호의 지향성을 향상시킬 수 있는 수신전용 음향센서와 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서 배열을 이용하여 음파가 발생한 위치를 정확하게 판단할 수 있는 센싱장치에 관한 것이다. 본 발명의 일례와 관련된 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서는, 곡면으로 형성되고 외부에서 들어오는 음파를 상기 곡면을 통해 반사하는 반사판 및 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하고 상기 반사판에 의하여 반사된 음파 중 적어도 일부인 제 1 음파가 입사되며 상기 입사된 제 1 음파 중 적어도 일부인 제 2 음파를 감지하는 수신용 센서부를 포함하되, 상기 수신용 센서부는 상기 외부에서 들어오는 음파 중 상기 제 2 음파만을 감지함으로써 수신 지향성을 향상시키고, 상기 제 2 음파는 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판으로 기 설정된 각도 내로 들어오고, 상기 수신용 센서부의 전면에 입사되어 상기 수신용 센서부에 의하여 감지 가능하며, 상기 수신 지향성은, 상기 수신용 센서부에 의하여 감지되는 제 2 음파가 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판 방향으로 들어오는 각도 범위의 정도이고, 상기 각도 범위가 작을수록 상기 수신 지향성은 높아질 수 있다.

Description

지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치{Array using Acoustic Sensors for Receiving Sound Wave with High Directivity}

본 발명은 음파를 감지하는 수신용 센서부 방향에 곡면 형상의 반사판을 형성함으로써 간편하게 수신 신호의 지향성을 향상시킬 수 있는 수신전용 음향센서와 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서 배열을 이용하여 음파가 발생한 위치를 정확하게 판단할 수 있는 센싱장치에 관한 것이다.

음파는 공기나 그 밖의 매질의 진동에 의해 전파되는 탄성파의 일종으로서 물리검층이나 해양탐사 등의 다양한 분야에서 널리 활용되며 우리 삶에 많은 영역에서 편의를 제공해주고 있다.

특히, 초음파는 사람이 들을 수 있는 가청 주파수 대역보다 큰 20 ㎑를 넘는 주파수를 가지는 음파로서, 인간이 청각을 이용하여 들을 수 없으며, 그 활용의 폭이 매우 넓다.

예를 들어, 의료 영상 진단 기기에 사용될 수 있는데, 비침습적(non-invasive)으로 신체의 조직이나 기관의 사진이나 영상을 얻을 수 있는 장점이 있다.

이러한 초음파 활용에 필수적인 장비인 초음파 변환기(ultrasonic transducer)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하거나, 반대로 초음파 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있는 장치이다.

초음파 변환기는 외부 객체의 검지를 위하여 활용될 수도 있다. 즉, 초음파 변환기를 이용하여 초음파 신호를 출력한 후, 출력된 초음파 신호가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 경우 이를 수신하여 초음파 신호가 되돌아오는 데 걸리는 시간을 측정할 수 있다. 상기 측정된 시간을 이용하여 외부 객체의 존재 및 상기 외부 객체까지의 거리를 계산할 수 있다.

현재 일반적으로 많이 사용되고 있는 초음파 변환기는 자기장(magnetic field)을 이용하는 방식, 전기장을 이용하는 방식, 압전(piezoelectic) 물질을 이용하는 방식 세 가지가 있다.

이들 중 압전 물질을 이용하는 방식은 높은 주파수 대역(초음파 대역)에서 소형화에 비교적 유리하고 내구성도 뛰어 나서 많이 사용되어 있다.

압전 효과란 역학적인 진동이 가해졌을 때에 결정체(crystal)에 전위차가 발생하는 현상을 말한다. 이와 반대로 결정체에 전기장을 걸어주었을 때에 역학적인 진동이 발생하는 현상을 포함한다.

따라서, 압전소자를 이용한 초음파 변환기는 압전소자에 전기장을 인가하여 압전소자에서 발생되는 진동에 의해 초음파를 발생시키게 된다.

압전소자를 이루는 재료는 로셸염(Rochelle salt)과 수정(quartz)은 단결정(single crystal)이고, 타이타늄산바륨(Barium titanate, BaTiO3)과 Lead titanate(PbTiO3), Lead zirconate system(PbZrO3) 등은 복결정(multi-crystal)이다.

이러한 압전 특성을 이용하면 초음파 발생용 변환기, 수신용 변환기, 발신/수신 겸용 변환기를 만들 수 있다.

한편, 음파를 외부 객체의 감지나 장애인용 시각 보조장치 등에 사용하는 경우, 일반적으로 출력되는 음파의 지향성은 크게 상관이 없으나, 음파의 수신 시에는 높은 지향성을 갖는 것이 요구된다.

즉, 음파를 발신하는 경우에는 여러 방향으로 음파를 출력하기 때문에 지향성이 크게 문제되지 않았으나, 음파를 수신하는 경우에는 수신되는 방향에 반사체가 있는 것을 정확하게 파악하여야 하기 때문에 높은 지향성을 갖는 것이 필요하다.

그러나, 종래에는 높은 지향성을 갖는 음파 센서부의 설계가 어려웠으며, 복잡한 절차를 수행하는 과정이 필요하였기 때문에 수신 지향성을 높이기가 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 음파를 이용한 외부 객체의 감지가 정밀하지 못하여 음파를 실제 활용하는 데 제한이 있었다는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 음향센서를 복수로 배열하여 외부 객체의 위치를 판단하는 센싱장치의 경우에는 평면파 모델을 사용하여 개발되었으나, 실제로 입사되는 음파는 평면파가 아닌 구면파인 경우가 더욱 흔하다.

이러한 이론적 기본 가정의 불일치와 낮은 지향성을 갖는 음향센서로 인하여 탐지된 외부 객체의 형상이나 위치가 정확하지 않을 수 있다는 문제점이 있었다.

이에 따라, 간단한 방법으로 높은 수신 지향성을 가지며, 평면파 성분을 주로 감지하여 탐지된 음원의 정확성을 향상시킬 수 있는 수신전용 음향센서 및 그 배열을 이용한 센싱장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2012-0004896호 대한민국 공개특허 제10-2003-0082303호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 음파를 감지하는 수신용 센서부 방향에 곡면 형상의 반사판을 형성함으로써 간편하게 수신 신호의 지향성을 향상시킬 수 있는 수신전용 음향센서와 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서 배열을 이용하여 음파가 발생한 위치를 정확하게 판단할 수 있는 센싱장치 및 그 제어방법을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

구체적으로, 본 발명은 음파를 감지하는 수신용 센서부 방향에 반사판을 형성함으로써 간단하고 효과적으로 수신 지향성을 향상시킬 수 있는 수신전용 음향센서를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 반사판의 곡률 또는 반사판과 수신용 센서부의 거리를 조정함으로써 손쉽고 저렴한 비용으로 수신 지향성을 조정할 수 있는 수신전용 음향센서를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서 배열을 이용하여 평면파 성분을 주로 감지하며 외부 객체 탐지에 대한 Localization과 Identification을 향상시킬 수 있는 센싱장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제 해결하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서는, 곡면으로 형성되고, 외부에서 들어오는 음파를 상기 곡면을 통해 반사하는 반사판 및 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하고, 상기 반사판에 의하여 반사된 음파 중 적어도 일부인 제 1 음파가 입사되며, 상기 입사된 제 1 음파 중 적어도 일부인 제 2 음파를 감지하는 수신용 센서부를 포함하되, 상기 수신용 센서부는 상기 외부에서 들어오는 음파 중 상기 제 2 음파만을 감지함으로써 수신 지향성을 향상시키고, 상기 제 2 음파는 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판으로 기 설정된 각도 내로 들어오고, 상기 수신용 센서부의 전면에 입사되어 상기 수신용 센서부에 의하여 감지 가능하며, 상기 수신 지향성은, 상기 수신용 센서부에 의하여 감지되는 제 2 음파가 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판 방향으로 들어오는 각도 범위의 정도이고, 상기 각도 범위가 작을수록 상기 수신 지향성은 높아질 수 있다.

또한, 상기 곡면의 곡률에 대응하여 상기 수신 지향성이 조절될 수 있다.

또한, 상기 반사판과 상기 수신용 센서부 사이의 거리에 대응하여 상기 수신 지향성이 조절될 수 있다.

또한, 상기 제 2 음파를 감지하는 상기 수신용 센서부의 전면은, 상기 반사판을 향하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 수신용 센서부의 전면 이외의 부분으로 입사되는 상기 제 1 음파는, 상기 수신용 센서부에 의하여 감지되지 않을 수 있다.

또한, 상기 감지된 제 2 음파를 이용하여 상기 제 2 음파의 발생원에 대한 위치 정보를 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 위치 정보는, 상기 제 2 음파의 발생원과 상기 수신용 센서부의 이격거리 및 상기 제 2 음파의 발생원과 상기 수신용 센서부의 이격거리가 이루는 각도 정보 중 적어도 하나일 수 있다.

또한, 사용자에게 진동 신호, 음향 신호 및 영상 신호 중 적어도 하나를 출력하는 알람부를 더 포함하되, 상기 판단된 위치 정보를 이용하여 상기 제 2 음파의 발생원이 제 1 위치범위에 있다고 판단하는 경우, 상기 제어부는 상기 알람부가 동작하도록 제어할 수 있다.

한편, 상술한 과제 해결하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치는, 음파를 발생시키는 음원 및 제어부를 더 포함하되, 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서는 복수로 배열되고, 상기 복수의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서는 상기 음원에서 발생된 음파를 감지하며, 상기 제어부는 상기 복수의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서가 감지한 음파를 이용하여 상기 음원의 위치를 판단할 수 있다.

또한, 상기 복수의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서는, 선형 배열, 십자형 배열, 원형 배열 및 격자형 배열 중 어느 하나의 배열을 이룰 수 있다.

또한, 상기 복수의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 수신 지향성이 조절 가능할 수 있다.

또한, 사용자에게 진동 신호, 음향 신호 및 영상 신호 중 적어도 하나를 출력하는 알람부를 더 포함하되, 상기 판단된 음원의 위치가 제 2 위치범위에 있다고 판단하는 경우, 상기 제어부는 상기 알람부를 동작하도록 제어할 수 있다.

한편, 상술한 과제 해결하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 제어방법은, 반사판에 음파가 들어오는 단계, 상기 반사판에 들어온 음파가 반사판에 의하여 반사되는 단계, 상기 반사판에 의하여 반사된 음파 중 적어도 일부인 제 1 음파가 수신용 센서부에 입사되는 단계 및 상기 수신용 센서부가 상기 제 1 음파 중 적어도 일부인 제 2 음파를 감지하는 단계를 포함하되, 상기 반사판은 곡면으로 형성되고, 상기 수신용 센서부는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며, 상기 수신용 센서부는 상기 외부에서 들어오는 음파 중 상기 제 2 음파만을 감지함으로써 수신 지향성을 향상시키고, 상기 제 2 음파는 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판으로 기 설정된 각도 내로 들어오고, 상기 수신용 센서부의 전면에 입사되어 상기 수신용 센서부에 의하여 감지 가능하며, 상기 수신 지향성은, 상기 수신용 센서부에 의하여 감지되는 제 2 음파가 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판 방향으로 들어오는 각도 범위의 정도이고, 상기 각도 범위가 작을수록 상기 수신 지향성은 높아질 수 있다.

한편, 상술한 과제 해결하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치의 제어방법은, 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서를 복수로 배열하는 단계, 음원에서 음파를 발생시키는 단계, 상기 복수의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서가 상기 음원에서 발생된 음파를 감지하는 단계 및 상기 감지한 음파를 이용하여 상기 음원의 위치를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 제어방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있고, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체에 있어서, 상술한 과제 해결하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 제어방법은, 반사판에 음파가 들어오는 단계, 상기 반사판에 들어온 음파가 반사판에 의하여 반사되는 단계, 상기 반사판에 의하여 반사된 음파 중 적어도 일부인 제 1 음파가 수신용 센서부에 입사되는 단계 및 상기 수신용 센서부가 상기 제 1 음파 중 적어도 일부인 제 2 음파를 감지하는 단계를 포함하되, 상기 반사판은 곡면으로 형성되고, 상기 수신용 센서부는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며, 상기 수신용 센서부는 상기 외부에서 들어오는 음파 중 상기 제 2 음파만을 감지함으로써 수신 지향성을 향상시키고, 상기 제 2 음파는 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판으로 기 설정된 각도 내로 들어오고, 상기 수신용 센서부의 전면에 입사되어 상기 수신용 센서부에 의하여 감지 가능하며, 상기 수신 지향성은, 상기 수신용 센서부에 의하여 감지되는 제 2 음파가 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판 방향으로 들어오는 각도 범위의 정도이고, 상기 각도 범위가 작을수록 상기 수신 지향성은 높아질 수 있다.

본 발명은 음파를 감지하는 수신용 센서부 방향에 곡면 형상의 반사판을 형성함으로써 간편하게 수신 신호의 지향성을 향상시킬 수 있는 수신전용 음향센서와 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서 배열을 이용하여 음파가 발생한 위치를 정확하게 판단할 수 있는 센싱장치 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 음파를 감지하는 수신용 센서부 방향에 반사판을 형성함으로써 간단하고 효과적으로 수신 지향성을 향상시킬 수 있는 수신전용 음향센서를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 반사판의 곡률 또는 반사판과 수신용 센서부의 거리를 조정함으로써 손쉽고 저렴한 비용으로 수신 지향성을 조정할 수 있는 수신전용 음향센서를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서 배열을 이용하여 평면파 성분을 주로 감지하며 외부 객체 탐지에 대한 Localization과 Identification을 향상시킬 수 있는 센싱장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 일 실시례를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일례에 따라 수행될 수 있는 반사판에 의한 음파의 반사를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일례와 관련된 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서가 작동하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치의 일 실시례를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치가 차량의 후방 감지 장치에 적용된 일례를 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

일반적으로 음파는 우리 일상에 필수불가결한 전자/통신기기, 의료기기, 계측장비 등에 널리 활용되며 삶의 많은 영역에서 편의를 제공하고 있다. 이러한 음파의 센싱 시에는 특히 수신 지향성이 크게 설계되는 것이 그 활용에 유리하다.

그러나, 종래에는 수신 지향성을 높게 설계하기가 곤란하였으며, 복잡한 프로세스를 이용하여 지향성을 조절하여야 하기 때문에 사용자의 필요와 용도에 따른 수신 지향성의 설계가 쉽지 않았다.

이는 음파를 다양한 분야에 활용하는 데 큰 제약 사항이었고, 특히 정밀한 계측이 필요한 분야에서는 활용이 더욱 어려웠으며, 이를 대신하는 다른 장비를 이용하다 보면 비용 면에서도 문제점이 있었다.

또한, 종래의 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치는 평면파 모델을 기반으로 설계되었으며, 낮은 수신 지향성을 갖는 음향센서를 사용하기 때문에 정확한 객체의 탐지가 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 간단한 방법으로 손쉽게 수신 지향성을 향상시킬 수 있는 음향센서와 이를 이용하여 정밀한 외부 객체의 탐지가 가능한 센싱장치를 제안하고자 한다.

<지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서>

이하에서는, 본 발명이 제안하는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다.

본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)는 반사판(10), 수신용 센서부(20), 출력부(30), 통신부(40), 메모리(50), 인터페이스부(60), 사용자 입력부(70), 전원공급부(80), 제어부(90) 등을 포함할 수 있다.

단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서가 구현될 수도 있다.

이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

반사판(10)과 수신용 센서부(20)는 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)를 구성하는 핵심적인 기계 장치이다.

반사판(10)은 외부에서 들어오는 음파를 반사시키며, 상기 반사된 음파의 일부가 수신용 센서부(20) 방향으로 향하도록 곡면으로 형성될 수 있다.

수신용 센서부(20)는 반사판(10)에 의하여 반사된 음파 중 일부를 감지하여 외부 객체를 탐지할 수 있다. 수신용 센서부(20)는 음파 수신에 대한 지향성을 향상시키기 위하여 반사판(10)의 곡면 내측에 적절한 위치에 배치될 수 있다.

한편, 출력부(30)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 음파 발생부(32), 알람부(34), 디스플레이부(36) 등이 포함될 수 있다.

음파 발생부(32)는 수신용 센서부(20)의 감지 대상이 되는 음파를 출력하는 장치로서, 바람직하게는 초음파를 출력할 수 있는 초음파 변환기가 될 수 있다. 음파 발생부(32)는 수신용 센서부(20)와 함께 설치되거나 별도로 설치될 수 있다.

음파 발생부(32)에서 외부로 출력된 음파는 외부 객체에 반사되어 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)에 되돌아오게 되며, 되돌아온 음파 중 일부가 반사판(10)에 반사되어 수신용 센서부(20)에 입사될 수 있다. 수신용 센서부(20)는 입사된 상기 음파를 감지하여 외부 객체의 존재나 외부 객체까지의 거리 등 외부 객체와 관련된 위치정보를 파악할 수 있다.

알람부(34)는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 사용자의 진행방향에 외부 객체의 존재, 기 설정된 지역에 위치한 외부 객체의 존재 등이 있다.

알람부(34)는 오디오 신호나 비디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. 상기 비디오 신호는 디스플레이부(36)를 통해서도 출력될 수 있으므로, 이 경우 상기 디스플레이부(36)는 알람부(34)의 일종으로 분류될 수도 있다.

디스플레이부(36)는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)에서 처리되는 정보를 표시(출력)할 수 있다. 예를 들어, 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)에 의하여 탐지된 외부 객체의 존부 또는 위치 정보를 출력할 수 있고, 그와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시할 수 있으며, 통신부(40)를 통하여 송/수신된 영상, UI, GUI 등을 표시할 수 있다.

또한, 디스플레이부(36)는 야간이나 어두운 공간에서 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)를 사용하는 경우에 대비하기 위한 조명등으로 이용될 수도 있다.

상기 디스플레이부(36)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 통신부(40)는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)와 유/무선 통신 시스템 사이 또는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)와 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)가 위치한 네트워크 사이의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(40)는 유/무선 인터넷 모듈(42), 근거리 통신 모듈(44) 및 위치정보 모듈(46) 등을 포함할 수 있다.

유/무선 인터넷 모듈(42)은 유/무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 수신전용 음향센서에 내장되거나 외장될 수 있다.

상기 무선 인터넷의 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 등이 이용될 수 있다.

근거리 통신 모듈(44)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 상기 근거리 통신(short range communication)의 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, Infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.

위치 정보 모듈(46)은 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 GPS모듈은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.

한편, 메모리(50)는 제어부(90)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 탐지된 외부 객체의 위치 정보 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리(50)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다.

상기와 같은 메모리(50)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(50)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.

한편, 인터페이스부(60)는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(60)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다.

예를 들어, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트 등이 인터페이스부(60)에 포함될 수 있다.

한편, 사용자 입력부(70)는 사용자가 수신전용 음향센서의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다.

사용자 입력부(70)는 본 발명에 따라 표시되는 컨텐트들 중 두 개 이상의 컨텐트를 지정하는 신호를 사용자로부터 수신할 수 있다. 그리고, 두 개 이상의 컨텐트를 지정하는 신호는, 터치입력을 통하여 수신되거나, 하드키 및 소프트 키입력을 통하여 수신될 수 있다.

사용자 입력부(70)는 상기 하나 또는 둘 이상의 컨텐트들을 선택하는 입력을 사용자로부터 수신할 수 있다. 또한, 사용자로부터 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)가 수행할 수 있는 기능과 관련된 아이콘을 생성하는 입력을 수신할 수 있다.

상기와 같은, 사용자 입력부(70)는 방향키, 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.

한편, 전원공급부(80)는 제어부(90)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

한편, 제어부(controller)(90)는 통상적으로 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 수신용 센서부(20)가 감지한 음파를 이용하여 외부 객체의 위치 정보 등을 판단하기 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다.

여기에 설명되는 다양한 실시례는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시례는 ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (Digital Signal Processors), DSPDs (Digital Signal Processing Devices), PLDs (Programmable Logic Devices), FPGAs (Field Programmable Gate Arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시례들이 제어부(90) 자체로 구현될 수 있다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시례들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰인 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(50)에 저장되고, 제어부(90)에 의해 실행될 수 있다.

이하에서는, 상기 설시한 구성을 갖는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서를 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 일 실시례를 나타낸다.

본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)는 기본적으로 반사판(10)과 수신용 센서부(20) 등을 포함할 수 있다.

반사판(10)은 외부에서 들어오는 음파를 반사하고, 상기 반사된 음파가 수신용 센서부(20)의 전면(20a)에 수신되도록 조절한다. 반사판(10)은 음파가 완전 반사될 수 있도록 적절한 굴절율을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.

반사판(10)은 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)가 수신하고자 하는 음파가 들어오는 방향을 향하여 설치된다.

상기 반사판(10)은 도 2에 도시한 것과 같이, 곡면으로 형성되는 것이 바람직하며, 반사판(10)으로 들어오는 음파는 상기 곡면에 반사된다. 상기 반사판(10)의 곡면에서 반사되는 음파는 스넬의 법칙(Snell's law)에 의하여 입사각과 동일한 크기의 각도로 반사된다.

수신용 센서부(20)는 반사판(10)의 곡면 내측에 위치하도록 설계되며, 따라서 반사판(10)에 의해 반사된 음파 중 일부는 수신용 센서부(20)의 전면(20a)에 입사될 수 있다.

또한, 반사판(10)의 곡면의 곡률을 조절하여 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)의 수신 지향성을 원하는 범위로 설계할 수 있다.

반사판(10)으로 들어오는 음파는 반사판(10)의 곡면에 반사되며, 스넬의 법칙에 의하여 반사되는 각도는 입사각과 동일하므로, 반사판(10)에 형성된 곡면의 곡률을 조절하면 수신 지향성을 원하는 범위로 설계할 수 있으며, 높은 지향성을 갖도록 설계할 수도 있다.

한편, 수신용 센서부(20)는 반사판(10)의 곡면 내측에 위치하며, 입사된 음파 중 적어도 일부를 감지할 수 있다.

수신용 센서부(20)의 전면(20a)으로 입사되는 음파는 수신용 센서부(20)에 의하여 감지되는 반면, 수신용 센서부(20)의 전면(20a) 이외의 후면(20b)과 같은 부분으로 입사되는 음파는 수신용 센서부(20)에 의하여 감지될 수 없다.

이러한 음파를 감지하는 수신용 센서부(20)의 전면(20a)은, 반사판(10)에 의하여 반사된 음파가 입사될 수 있도록 반사판(10)을 향하도록 설치될 수 있다. 수신용 센서부(20)의 후면(20b)에 입사하는 음파는 감지가 되지 않으므로, 반사판(10)이 향하는 방향과 큰 각도를 이루며 수신용 센서부(20)의 후면(20b)에 입사되는 음파는 감지되지 않는다. 이에 의하여, 수신 지향성을 향상시키는 것이 가능하다.

또한, 반사판(10)과 수신용 센서부(20) 사이의 거리를 조절하여 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)의 수신 지향성을 원하는 범위로 설계할 수 있다.

반사판(10)으로 들어오는 음파는 반사판(10)의 곡면에 반사되며, 반사된 음파 중 일부가 수신용 센서부(20)에 입사되고, 수신용 센서부(20)에 입사된 음파 중 수신용 센서부(20)의 전면(20a)에 입사된 음파가 수신용 센서부(20)에 의하여 감지된다.

따라서, 반사판(10)과 수신용 센서부(20) 사이의 거리를 조절하면 수신용 센서부(20)에 입사된 음파 중 수신용 센서부(20)의 전면(20a)에 입사되는 음파를 조절할 수 있고, 수신 지향성을 원하는 범위로 설계할 수 있으며, 높은 지향성을 갖도록 설계할 수도 있다.

이하에서는, 상기 설시한 구성이 구비된 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 동작을 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일례에 따라 수행될 수 있는 반사판에 의한 음파의 반사를 나타낸다.

반사판(10)으로 들어오는 음파는 반사판(10)의 곡면에 반사되며, 반사된 음파 중 일부는 도 3a에 도시한 것과 같이 수신용 센서부(20)에 입사되고, 반사판(10)에 의하여 반사된 음파 중 나머지는 도 3b에 도시한 것과 같이 수신용 센서부(20)에 입사되지 않고 외부로 나가게 된다.

또한, 수신용 센서부(20)에 입사된 음파 중 수신용 센서부(20)의 전면(20a)에 입사된 음파는 수신용 센서부(20)에 의하여 감지되고, 수신용 센서부(20)에 입사된 음파 중 수신용 센서부(20)의 전면(20a) 이외의 부분에 입사된 음파는 수신용 센서부(20)에 의하여 감지되지 않는다.

도 3a에 도시된 것과 같이 반사판(10)에 들어오는 음파와 반사판(10)이 향하는 방향 사이에 큰 각도 차이가 나지 않는 경우, 상기 음파는 반사판(10)에 반사되어 수신용 센서부(20)의 전면(20a)에 입사되어 감지될 수 있다.

그러나, 도 3b에 도시된 것과 같이 반사판(10)에 들어오는 음파와 반사판(10)이 향하는 방향 사이에 큰 각도 차이가 나는 경우에는, 상기 음파는 반사판(10)에 반사되어 수신용 센서부(20)에 입사되지 않고 외부로 나가게 된다.

이렇게 반사판(10)에 들어오는 음파의 방향이 반사판(10)이 향하는 방향과 큰 차이가 나지 않는 경우에만 음파 감지가 가능하므로, 수신 지향성을 향상시킬 수 있으며, 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)를 이용하면 특정한 방향에서 오는 음파만을 감지하는 것이 가능하다.

여기서, 수신 지향성이란 수신용 센서부(20)에 의하여 감지되는 음파가 상기 수신용 센서부(20)에 입사되기 전 반사판 방향(10)으로 들어오는 각도 범위의 정도를 나타내고, 상기 각도 범위가 작을수록 수신 지향성은 높아진다.

이하에서는, 상기 설시한 구조를 갖는 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 제어방법을 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일례와 관련된 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서가 작동하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 외부의 음파가 반사판(10) 방향으로 들어오며(S10), 반사판(10)으로 들어온 음파는 반사판(10)에 의하여 반사된다(S20). 상기 반사판(10)은 곡면을 이루고 있으며, 반사판에 들어온 음파는 입사각과 동일한 각도로 반사된다.

이어서, 상기 반사판(10)에 의하여 반사된 음파 중 적어도 일부인 제 1 음파는 수신용 센서부(20)로 입사된다(S30). 수신용 센서부(20)는 반사판(10)의 곡면 내측에 위치하므로, 반사된 음파 중 적어도 일부인 제 1 음파는 수신용 센서부(20)에 입사될 수 있다. 반사된 음파 중 제 1 음파 이외의 나머지 음파는 반사판(10)에 의하여 반사되어 외부로 나가게 된다.

이어서, 수신용 센서부(20)는 상기 제 1 음파 중 적어도 일부인 제 2 음파를 감지한다(S40). 수신용 센서부(20)에 입사되는 제 1 음파 중 수신용 센서부(20)의 전면(20a)에 입사되는 제 2 음파는 수신용 센서부(20)에 의하여 감지될 수 있다. 제 1 음파 중 센서부(20)의 전면(20a) 이외의 부분으로 입사되는 음파는 수신용 센서부(20)에 의하여 감지되지 않는다.

<지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치 >

이하에서는, 상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서를 복수로 배열하여 외부 객체를 센싱하는 장치를 설명한다. 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치의 일 실시례를 나타낸다.

도 5a 내지 도 5c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)를 복수로 배열하여 음원(5)에서 발생하는 음파를 감지하는 경우 보다 정확하고 확실하게 음원(5)의 위치를 판단할 수 있다.

본 발명에 적용될 수 있는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)의 배열의 구조로서, 도 5a에서는 선형 배열을, 도 5b에서는 십자형 배열을, 도 5c에서는 원형 배열을 나타낸다. 다만, 본 발명에 적용 가능한 배열은 이에 한정되지 않으며, 격자형 배열이나 기타 2차원 배열뿐만 아니고 3차원 배열이 적용될 수도 있다.

지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)는 종래 음향센서보다 수신 지향성을 크게 향상시킨 구성을 가지고 있으므로, 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1)를 기 설정된 배열로 배치하여 음원(5)으로부터 출력되는 음파를 감지하는 경우 매우 정확하게 음원의 위치를 파악할 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치가 차량의 후방 감지 장치에 적용된 일례를 나타낸다.

도 6에 도시된 것과 같이, 최근에는 음향센서를 차량의 후방에 설치하고 차량 후방의 장애물이 탐지되는 경우 이를 운전자에게 경보할 수 있는 차량의 후방 감지 장치가 널리 사용되고 있다.

도 6은 높이가 낮아 차량이 후진해도 무방한 장애물(7)이 차량의 뒷편 도로에 있는 경우를 나타내었다.

종래의 수신 지향성이 낮은 음향센서를 사용하는 경우에는, 도 6과 같은 경우에도 장애물(7)을 탐지하여 운전자에게 경보하게 될 수 있다. 이러한 불필요한 경보는 운전자의 신경을 분산시키고 안정적인 운전을 방해할 수 있는 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서(1) 배열을 이용한 센싱장치를 차량 후면에 장착한 경우에는, 낮은 수신 지향성으로 인하여 이러한 낮은 높이의 장애물(7)은 탐지되지 않는다. 따라서, 운전자는 차량 후방에 있는 장애물을 정확하게 판단하여 신속하고 안전하게 운전을 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서는 반사판을 사용하여 간단하고 저렴한 비용으로 수신전용 음향센서의 수신 지향성을 향상시킬 수 있으며, 용이하게 수신 지향성을 설계하는 것이 가능하다. 또한, 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치는 고지향 성질을 이용하여 평면파 성분만을 감지함으로써 보다 정확하게 외부 객체를 탐지할 수 있으며, 다양한 분야에서 활용의 폭을 넓힐 수 있다.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치에 있어서,
   초음파를 발생시키는 하나의 음원;
   상기 음원의 위치 정보를 생성하는 제어부;
   상기 위치 정보에 따라 사용자에게 진동 신호, 음향 신호 및 영상 신호를 출력하는 알람부;
   무선 인터넷 통신 또는 근거리 통신을 이용하여 상기 위치 정보를 외부로 전송하는 통신부;
   상기 위치 정보가 저장되는 메모리; 및
   외부기기가 접속되어 상기 메모리에 저장된 위치 정보를 상기 접속된 외부기기로 전달시키는 인터페이스부;를 포함하되,
   상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서는,
   곡면으로 형성되고, 상기 음원과 이격된 거리에 배치되며, 상기 음원에서 발생되는 초음파가 상기 곡면을 통해 완전 반사되는 반사판; 및
   상기 반사판의 곡면 내측에 위치하고, 상기 반사판에 의하여 반사된 초음파 중 일부인 제 1 음파가 입사되는 수신용 센서부;를 더 포함하고,
   상기 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서는 복수로 배열되고, 상기 복수의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서는 원형 배열을 이루며,
   상기 복수의 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서 각각은 상기 음원에서 발생된 초음파를 감지하고,
   상기 수신용 센서부에 입사된 제 1 음파 중 일부인 제 2 음파는 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판으로 기 설정된 각도 내로 들어오고, 상기 제 2 음파는 상기 수신용 센서부의 전면에 입사되어 상기 수신용 센서부에 의하여 감지되며, 상기 수신용 센서부는 상기 제 2 음파만을 감지함으로써 수신 지향성을 향상시키고, 상기 수신 지향성은 상기 수신용 센서부에 의하여 감지되는 제 2 음파가 상기 수신용 센서부에 입사되기 전 상기 반사판 방향으로 들어오는 각도 범위의 정도로서 상기 각도 범위가 작을수록 상기 수신 지향성은 높아지며,
   상기 수신 지향성을 조절하기 위하여 상기 곡면의 곡률 및 상기 반사판과 상기 수신용 센서부 사이의 거리의 조절이 가능하고,
   상기 제 2 음파를 감지하는 상기 수신용 센서부의 전면은 상기 반사판을 향하도록 설치되고, 상기 수신용 센서부의 전면 이외의 부분으로 입사되는 상기 제 1 음파는 상기 수신용 센서부에 의하여 감지되지 않으며,
   상기 위치 정보는, 상기 제 2 음파의 발생원과 상기 수신용 센서부의 이격거리 및 상기 제 2 음파의 발생원과 상기 수신용 센서부의 이격거리가 이루는 각도 정보를 포함하고,
   상기 위치 정보를 이용하여 상기 제 2 음파의 발생원이 특정한 위치범위에 있다고 판단하는 경우, 상기 제어부는 상기 알람부가 동작하도록 제어하며,
   상기 무선 인터넷 통신은 LTE 및 WCDMA를 포함하고, 상기 근거리 통신은 블루투스 및 ZigBee를 포함하고,
   상기 수신전용 음향센서 각각은 상기 수신전용 음향센서 반사판과 상기 수신용 센서를 하나의 세트로 포함하며, 상기 수신전용 음향센서는 지향성을 향상시키기 위해 복수로 배열되는 것을 특징으로 하는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서의 배열을 이용한 센싱장치.
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