KR20150145236A

KR20150145236A - 통합된 촬상 기능을 갖춘 휴대 전자 장치

Info

Publication number: KR20150145236A
Application number: KR1020157031515A
Authority: KR
Inventors: 노아 재커리 로스버그
Original assignee: 버터플라이 네트워크, 인크.
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-12-29
Also published as: WO2014165662A3; CN105263419A; CA2908631A1; EP2981215A2; US20140300720A1; US20170228862A1; JP6786384B2; US9667889B2; CA2908631C; US20170309023A1; WO2014165662A2; JP2019030736A; JP2016515903A

Abstract

인체 등의 촬상 타겟의 이미지(예를 들어, 2차원 또는 3차원 이미지)를 생성 및 디스플레이하기 위한 휴대 전자 장치(예를 들어, 스마트폰 또는 태블릿 컴퓨터)가 제공된다. 휴대 전자 장치는, 촬상 타겟을 투과하거나 및/또는 촬상 타겟에 의해 반사된 방사선 신호를 수신하도록 구성된 촬상 요소들, 촬상 인터페이스, 및 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 휴대 전자 장치는, 촬상 타겟(예를 들어, 인체) 내로의 윈도우처럼 보이는 것, 및/또는 타겟의 분해도(예를 들어, 3차원의 상방향 투사된 이미지)를 디스플레이할 수 있다. 생성된 이미지는, 휴대 전자 장치가 타겟의 표면에 관해 움직일 때 휴대 전자 장치의 상대적 위치와 타겟의 움직임(예를 들어, 호흡 패턴)을 추적하도록 업데이트되는 타겟(예를 들어, 인체)의 내부 피쳐의 실시간 연속 이미지일 수 있다.

Description

통합된 촬상 기능을 갖춘 휴대 전자 장치{PORTABLE ELECTRONIC DEVICES WITH INTEGRATED IMAGING CAPABILITIES}

관련 출원의 상호참조

본 출원은, 참조에 의해 그 개시 전체를 본 명세서에 포함하는 발명의 명칭이 "Portable Electronic Devices with Integrated Imaging Capabilities"인 2013년 4월 3일 출원된 미국 특허 출원 제13/856,252호의 우선권을 주장한다.

발명의 분야

본 개시는 대체로 촬상 장치 및 방법(예를 들어, 초음파 촬상 장치 및 방법)에 관한 것이다.

촬상 기술은 다양한 의료 단계에서 이용된다. 예를 들어, 촬상 기술은 비침습적으로 환자를 진단하고 의료(예를 들어, 외과) 절차의 수행을 모니터링하며, 및/또는 치료후 진행 또는 회복을 모니터링하는데 이용된다.

자기 공명 촬상(MRI) 기술을 포함한 종래의 촬상 장치 및 방법은 통상적으로 병원 세팅 내의 고정된 장소 내에서의 사용을 위해 구성되고 이것으로 제한된다. MRI 기술은 또한 일반적으로 느리며, 고비용, 큰 소음, 및 잠재적으로 유해한 자기장의 이용을 포함한 기타의 단점을 겪는다.

상기에 비추어, 통합된 촬상 기능을 갖춘 휴대 전자 장치 및 연관된 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 개시의 일부 실시예는, 물체 부근에(예를 들어, 물체 상에 또는 물체 가까이에) 놓였을 때 인체 등의 그 기저 물체(underlying object) 내로의 윈도우처럼 보이는 것의 이미지(예를 들어, 2차원 또는 3차원 이미지)를 생성 및 디스플레이하기 위한 휴대 전자 장치(예를 들어, 스마트폰 및/또는 태블릿 컴퓨터)에 관한 것이다. 휴대 전자 장치의 디스플레이 스크린 상에 디스플레이된 윈도우 및 대응하는 이미지는 휴대 전자 장치가 신체의 다양한 부분(예를 들어, 복부, 흉부)에 걸쳐 이동될 때 변한다. 휴대 전자 장치에 의해 디스플레이된 이미지는, 예를 들어, 장기, 동맥, 정맥, 조직, 뼈, 및/또는 기타의 신체 내용물이나 부분들을 식별할 수 있다. 다양한 실시예에서, 이미지는 관찰자가 신체 내부를 주시하고 있는 것처럼, 또는 신체 부분들이 신체로부터 투사된 것처럼(예를 들어, 분해도처럼) 관찰자에게 보이도록 3차원으로 프리젠팅될 수 있다.

본 개시는, 예를 들어, 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터 등의 휴대 전자 장치를 이용하여 촬상 기능을 제공하기 위한 시스템, 장치, 컴퓨터 판독가능한 매체, 및 방법의 다양한 실시예를 제공한다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치는 물체 또는 그 구성 부분들의 분해도처럼 보이는 것의 이미지(예를 들어, 3차원의 상방향으로 투사된 이미지)를 생성 및 디스플레이하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치의 움직임은 타겟(예를 들어, 인체의 상이한 부분(들))의 상이한 내부 이미지의 렌더링을 야기한다. 일부 실시예에서, 기저 물체(예를 들어, 인체의 부분)의 생성된 윈도우는 그 물체의 내부 모습(예를 들어, 장기 또는 장기의 일부의 3차원 렌더링)을 제공할 수 있다.

본 개시의 한 양태에 따른 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치가 타겟의 외부면에 위치할 때 그 타겟의 내부 피쳐의 이미지(예를 들어, 초음파 이미지)를 생성하도록 구성된 프로세서, 및 이미지를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 포함하는 휴대 전자 장치가 제공된다.

본 개시의 또 다른 양태에 따른 일부 실시예에서, 초음파 장치가 타겟을 향할 때 타겟에 의해 반사되거나 타겟을 통과하는 초음파 방사선을 수신하도록 구성된 복수의 초음파 요소를 포함하는 휴대 초음파 장치가 제공된다. 휴대 초음파 장치는 또한, 복수의 초음파 요소에 의해 수신된 초음파 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 타겟의 내부 피쳐의 이미지를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 포함한다.

본 개시의 또 다른 양태에 따른 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치가 피험자의 외부면으로 향하게 하는 단계, 및 휴대 전자 장치를 피험자의 외부면으로 향하게 하는 동안 휴대 전자 장치의 디스플레이 상에서 피험자의 내부 피쳐의 이미지를 관찰하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치는 방사선 센서를 포함하고, 방법은, 방사선 센서에 의해, 피험자에 의해 반사되거나 피험자를 통과하는 방사선을 수신하는 단계, 및 방사선 센서에 의해 수신된 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 내부 피쳐의 이미지를 생성하는 단계를 더 포함한다.

본 개시의 역시 또 다른 양태에 따른 일부 실시예에서, 장치가 (예를 들어, 인체의 약 1미터 이내에서) 인체를 향할 때 장치의 디스플레이 상의 윈도우 내에서 인체 내부의 이미지(예를 들어, 3차원 이미지)를 렌더링하는 휴대 전자 장치가 제공된다. 일부 실시예에서, 이미지는 장치가 신체에 관해 상대적으로 이동될 때 추가적인 인체 부분을 반영하도록 변한다.

일부 실시예에서, 휴대 전자 장치는 인체에 의해 반사되거나 인체를 통과하는 방사선 센서에 의해 수신된 방사선 신호를 처리함으로써 이미지를 렌더링한다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치는 인체로부터 약 1미터 이내에(예를 들어, 인체로부터 0.75 내지 1.25 미터 이내에) 위치한다.

본 개시의 또 다른 양태에 따른 일부 실시예에서, 촬상 타겟을 통해 전송되거나 이에 의해 반사된 방사선 신호를 수신하도록 구성된 복수의 촬상 요소와 촬상 인터페이스를 포함하는 휴대 전자 장치가 제공된다. 휴대 전자 장치는 또한, 복수의 촬상 요소 중 적어도 하나로부터 하나 이상의 감지 신호를 수신하고, 하나 이상의 감지 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 촬상 인터페이스를 통한 디스플레이를 위해 촬상 타겟의 이미지를 렌더링하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함한다.

일부 실시예에서, 촬상 요소들 각각은 대응하는 촬상 프로세서에 의해 별개로 처리되되, 단일 촬상 요소에 기초하여 렌더링된 이미지보다 더 높은 해상도 및/또는 더 높은 프레임 레이트를 갖는 이미지를 렌더링하기 위해 촬상 요소들의 처리된 신호를 결합하는 것이 이용되도록 처리된다. 일부 실시예에서, 결합된 처리된 신호들은 타겟의 3차원 이미지를 생성하는데 이용된다.

일부 실시예에서, 휴대 전자 장치는, 셀룰러 전화기 또는 태블릿 컴퓨터 등의 핸드헬드 휴대 전자 장치이다.

일부 실시예에서, 촬상 요소는, 그래픽 처리 유닛(GPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 및/또는 중앙 처리 장치(CPU) 등의 그들 자신의 전용 회로를 포함할 수 있고, 및/또는 휴대 전자 장치의 처리 회로를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100)의 CPU 및/또는 GPU는 이미지 취득/재구성 및 이미지 렌더링에 이용될 수 있다. 휴대 전자 장치의 CPU는 수신된 신호(예를 들어, 후방-산란된 신호 및/또는 투과 신호)에 기초하여 계산을 처리하는데 이용될 수 있는 반면, GPU는 CPU로부터 수신된 정보에 기초하여 이미지를 렌더링하여 실시간 또는 실질적으로 실시간 이미지 디스플레이를 생성하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치는 이미지를 처리, 필터링, 증폭, 및/또는 렌더링하기 위한 하나 이상의 컴포넌트를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 처리 회로는 초음파 요소와 동일한 반도체 칩 상에 제작될 수 있다.

일부 실시예에서, 휴대 전자 장치는, 적어도 부분적으로 저장된 데이터(예를 들어, 휴대 전자 장치의 랜덤 액세스 메모리 또는 기타의 저장 장치에 저장된 데이터)에 기초하여, 이미지에서 식별되는 구조(들)를 식별하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치 내에 저장된 데이터는, 장치에 의해 렌더링된 이미지 내에 묘사된 구조의 유형(들)을 식별 및/또는 예측하기 위해 개인 전자 장치에 의해 이용되기 위한 인체의 상이한 영역들 내에 존재할 수 있는 구조(들)(예를 들어, 하나 이상의 형상, 색상, 텍스쳐, 세포 특성, 조직 특성, 및/또는 기타의 구분되는 및/또는 주변의 피쳐 또는 구조)의 특성(들)을 식별할 수 있다. 일부 실시예에서, 장치 내에 저장된 데이터는, 장치에 의해 렌더링된 이미지 내에 묘사된 구조의 유형(들)을 식별 및/또는 예측하기 위해 개인 전자 장치에 의해 이용되기 위한 암이나 기타의 이상 등의 특정한 질병(들)의 특성을 (예를 들어, 질병과 연관된 특정한 구조의 이전에 저장된 특성에 대응하는 이미지 데이터에 기초하여) 식별할 수 있다.

본 개시의 양태 및 실시예들이 이하의 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 축척비율대로 그려진 것은 아니라는 점을 이해하여야 한다. 복수의 도면들 내에 나타나는 항목들은 이들이 나타나는 모든 도면들에서 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 인체 또는 인체의 일부의 내부 이미지를 생성 및/또는 렌더링하기 위한 촬상 인터페이스를 포함하는 휴대 전자 장치를 나타낸다.
도 1b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치에 의해 생성 및/또는 렌더링된 인체의 일부의 3차원 내부 이미지를 나타낸다.
도 2a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 촬상 인터페이스를 포함하는 휴대 전자 장치의 정면도를 나타낸다.
도 2b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 촬상 요소를 포함하는 휴대 전자 장치의 배면도를 나타낸다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른 투과 촬상 시스템 및 방법을 나타낸다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 반사 촬상 시스템 및 방법을 나타낸다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른 투과 및/또는 반사 촬상 시스템 및 방법을 나타낸다.
도 6a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 제1 위치 및 제2 위치에서의 인체의 일부의 내부 이미지를 생성 및/또는 렌더링하기 위한 촬상 인터페이스를 포함하는 휴대 전자 장치를 나타낸다.
도 6b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치에 의해 생성 및/또는 렌더링되는 도 6a에 도시된 제1 위치에서의 인체의 일부의 3차원 내부 이미지를 나타낸다.
도 6c는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치에 의해 생성 및/또는 렌더링되는 도 6a에 도시된 제2 위치에서의 인체의 일부의 3차원 내부 이미지를 나타낸다.
도 7a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치의 정면도를 나타낸다.
도 7b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치의 배면도를 나타낸다.
도 7c는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치용 케이스의 정면도를 나타낸다.
도 7d는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치용 촬상 요소를 포함하는 케이스의 배면도를 나타낸다.
도 8a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치용 케이스의 정면도를 나타낸다.
도 8b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치에서 이용되는 모듈형 유닛을 위한 유지 메커니즘을 포함하는 케이스의 배면도를 나타낸다.
도 8c는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치용 케이스의 정면도를 나타낸다.
도 8d는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치에서 이용되는 모듈형 유닛을 위한 유지 메커니즘을 포함하는 케이스의 배면도를 나타낸다.
도 8e는 본 개시의 일부 실시예에 따른 촬상 회로를 포함하는 모듈형 유닛을 나타낸다.
도 9a는, 일부 실시예에서, 단일의 트랜스듀서 요소가 더 큰 트랜스듀서 어레이 내에 어떻게 들어맞을 수 있는지를 나타낸다.
도 9b 내지 도 9f는 어레이 내의 주어진 트랜스듀서 요소가 일부 실시예에서 어떻게 구성될 수 있는지의 5개의 상이한 예를 도시한다.
도 10a는 일부 실시예에 따른 모놀리식 초음파 장치(monolithic ultrasound device)의 예시를 도시한다.
도 10b는 일부 실시예에서, 주어진 트랜스듀서 요소에 대한 TX 제어 회로 및 RX 제어 회로가, 요소를 통전(energize)시켜 초음파 펄스를 방출하거나, 그에 의해 감지된 초음파 펄스를 나타내는 요소로부터의 신호를 수신 및 처리하기 위해, 어떻게 이용될 수 있는지를 나타내는 블록도이다.
도 11은 어레이 또는 기타의 배열 내의 트랜스듀서 요소를 바이어싱(biasing)하기 위한 예시적 기술을 나타낸다.
도 12 및 도 13은, 도 10에 도시된 RX 제어 회로의 아날로그 처리 블록 및 디지털 처리 블록 내에 포함될 수 있는 컴포넌트들의 예시를 도시한다.
도 14a 내지 도 14k는, 본 출원의 비제한적 예에 따른, CMOS 웨이퍼 내의 캐비티(cavity) 위에 형성된 박막(membrane)을 갖는 CMOS 초음파 트랜스듀서(CUT)를 제작하기 위한 프로세스 시퀀스를 나타낸다.

본 개시의 일부 실시예에 따르면, 촬상 인터페이스 및 하나 이상의 촬상 요소를 포함하는 휴대 전자 장치가 제공된다. 예를 들어, 휴대 전자 장치는, 셀룰러 전화, 개인용 디지털 보조도구, 스마트폰, 태블릿 장치, 디지털 카메라, 랩탑 컴퓨터 등일 수 있다. 휴대 전자 장치를 이용하여 이미지가 생성 및/또는 렌더링될 수 있다. 예를 들어, 휴대 전자 장치는, 인체 또는 인체의 일부 등의 촬상 타겟 내에 "윈도우"를 시뮬레이팅하는데 이용된다. 시뮬레이팅된 "윈도우"는, 기관, 동맥, 정맥, 조직, 뼈, 및/또는 기타 신체 내용물 또는 부분 등의, 인체 또는 인체 일부의 내부의 모습을 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자에 대한 촬상 타겟의 내부 피쳐를 나타내거나 및/또는 시뮬레이팅하는 이미지(예를 들어, 초음파 또는 소노그래픽(sonographic) 이미지)가 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 실시간 연속 또는 실질적으로 실시간 연속 이미지(예를 들어, 초당 10 프레임, 초당 20 프레임, 초당 25 프레임, 초당 30 프레임 등)이 생성 및/또는 렌더링되어, 휴대 전자 장치의 움직임은 휴대 전자 장치의 새로운 위치에 대응하는 영역의 실질적으로 실시간 업데이트된 이미지로 이어진다. 일부 실시예에서, (장기의 확장 및/또는 수축 등의) 타겟 객체의 내부 움직임은 휴대 전자 장치에 의해 실시간으로 렌더링될 수 있다.

일부 실시예에서, 여기서 기술되는 휴대 전자 장치 및 방법은, 본 개시에 걸쳐 상세히 설명되는 비제한적 실시예에 따라 이미지를 생성하거나 사용자에게 이미지를 렌더링하기 위하여, 하나 이상의 방사선 소스, 센서, 및/또는 트랜스듀서(예를 들어, 트랜스듀서들의 어레이(들)), 프론트-엔드 처리 회로 및 연관된 처리 기술, 및/또는 이미지 재구성 장치 및/또는 방법을 포함하거나, (예를 들어, USB 링크 등의 적절한 통신 접속 또는 포트를 통해) 이에 결합되거나, 기타의 방식으로 이를 이용할 수 있다.

본 개시의 일부 실시예에서, 본 명세서의 도 1a 내지 도 8e에서 설명된 장치들 중 하나 이상은 한 이상의 초음파 촬상 요소(예를 들어, 초음파 소스, 센서, 및/또는 트랜스듀서들의 하나 이상의 어레이)를 포함하거나 이에 결합될 수 있다. 휴대 전자 장치 내의 하나 이상의 컴퓨터 또는 프로세서는 촬상 장치에 의해 수신된 방사선 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 이미지 분석 및/또는 이미지 렌더링을 수행할 수 있다.

도 1a는 일부 실시예에 따른 인체 또는 인체의 일부(106)의 내부 이미지를 생성 및/또는 렌더링하기 위한 촬상 인터페이스(102)를 포함하는 휴대 전자 장치(100)를 나타낸다. 도 1b는 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치(100)에 의해 생성 및/또는 렌더링되는 인체의 일부의 3차원 내부 이미지(110)를 나타낸다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 휴대 전자 장치(100)는 촬상되거나 및/또는 분석되는 인체의 일부의 부근 영역에 (예를 들어, 인체의 일부의 표면과 접촉하여 또는 인체의 일부의 표면으로부터 약 1미터 이내에) 위치할 수 있다. 휴대 전자 장치(100)는, 방사선 신호를 전송 및/또는 수신하도록 구성된 촬상 요소(104)를 포함할 수 있다. 촬상 요소(104)는, 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치(100)의 다른 컴포넌트 및 기능들과 함께, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 이하에서 상세히 설명될 것이다. 도 1b에 도시된 내부 이미지(110)는 휴대 전자 장치(100)에 의해 생성될 수 있다. 내부 이미지(110)는, 휴대 전자 장치(100)의 표면으로 상방으로 돌출하는 것처럼 관찰자(117)에게 보여, 관찰자에게 기저 인체 내로의 관찰 윈도우의 지각을 주는 인체의 일부의 3차원 내부 이미지일 수 있다. 내부 이미지의 생성을 통해, 휴대 전자 장치(100)는 표면 아래에 있는 인체의 내부 영역 내로의 윈도우를 제공할 수 있다. 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 생성된 이미지는, 휴대 전자 장치(100) 및/또는 이미지 타겟(예를 들어, 인체의 내부 장기)의 움직임에 기초하여 이미지들이 동적으로 업데이트되도록 하는 실시간 연속 이미지일 수 있다.

도 2a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 촬상 인터페이스(102)를 포함하는 휴대 전자 장치(100)의 정면도를 나타낸다. 휴대 전자 장치(100)의 촬상 인터페이스(102)는 촬상 타겟의 2차원(2D) 또는 3차원(3D) 이미지를 출력하도록 구성된 디스플레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 촬상 인터페이스(102)는 상호작용형이고, 예를 들어, 터치스크린을 통해 사용자 입력을 수신할 수 있다. 촬상 인터페이스(102)를 통해 디스플레이되는 이미지는, 예를 들어, 이미지의 줌 레벨, 센터링 위치, 세부사항 레벨, 촬상될 기저 물체의 깊이, 해상도, 밝기, 색상 등을 조절하기 위해, 수신된 입력에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 촬상 인터페이스(102)는, 사용자가 예를 들어 터치스크린을 이용하여 기저 물체의 다양한 층과 촬상 깊이를 선택적으로 트래버스(traverse)하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다.

휴대 전자 장치(100)는 임의의 적절한 방법 또는 방법들의 조합(예를 들어, 애너글리프(anaglyph), 편광, 이클립스(eclipse), 간섭 필터링, 및/또는 오토스테레오스코피(autostereoscopy))을 이용하여 촬상 타겟의 3차원 이미지를 렌더링할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 촬상 인터페이스(102)는, 편광 필터링 안경을 착용한 관찰자가 3차원 이미지를 볼 수 있도록 원형 편광기 및/또는 선형 편광기를 포함한다. 일부 실시예에서, 촬상 인터페이스(102)는, 교대하는 좌우 이미지들을 디스플레이하여 디스플레이된 이미지와 연계하여 교대하는 셔터를 갖는 안경을 착용한 관찰자가 이미지를 3차원 이미지로서 보게 하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 촬상 인터페이스(102)는 관찰자가 3차원 이미지를 보기 위해 3D 안경이 필요하지 않도록 오토스테레오스코피 방법을 이용할 수 있다.

일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100)는, 타겟 물체의 이미지 외에도 (예를 들어, 이미지의 상부에 또는 그에 인접하게 그래픽적으로 오버레이되는), 예를 들어, 이미지 내에서 식별되는 구조(들)(예를 들어, 장기, 동맥, 정맥, 조직, 뼈, 및/또는 기타의 신체 내용물 또는 부분들)을 식별하는 텍스트 및/또는 그래픽 등의 정보(예를 들어, 텍스트 및/또는 그래픽)를 디스플레이할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100)는, 적어도 부분적으로 저장된 데이터(예를 들어, 휴대 전자 장치(100)의 랜덤 액세스 메모리 또는 기타의 저장 장치에 저장된 데이터)에 기초하여, 이미지에서 식별되는 구조(들)를 식별하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치(100) 내에 저장된 데이터는, 장치(100)에 의해 렌더링된 이미지 내에 묘사된 구조의 유형(들)을 식별 및/또는 예측하기 위해 개인 전자 장치(100)에 의해 이용되기 위한 인체의 상이한 영역들 내에 존재할 수 있는 구조(들)(예를 들어, 하나 이상의 형상, 색상, 텍스쳐, 세포 특성, 조직 특성, 및/또는 기타의 구분되는 및/또는 주변의 피쳐 또는 구조)의 특성(들)을 식별할 수 있다. 일부 실시예에서, 장치(100) 내에 저장된 데이터는, 장치(100)에 의해 렌더링된 이미지 내에 묘사된 구조의 유형(들)을 식별 및/또는 예측하기 위해 개인 전자 장치(100)에 의해 이용되기 위한 암이나 기타의 이상 등의 특정한 질병(들)의 특성을 식별할 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자 인터페이스(104) 상에 디스플레이되는 이미지, 텍스트, 그래픽, 및/또는 기타의 정보는 휴대 전자 장치(100)의 하나 이상의 입력(예를 들어, 터치스크린, 버튼, 터치-감응 영역 등)과의 사용자 상호작용을 통해 조절될 수 있다.

도 2b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 촬상 요소(104)를 포함하는 휴대 전자 장치(100)의 배면도를 나타낸다. 촬상 요소(104)는 초음파 방사선 및/또는 기타 복사의 소스(방출기) 및/또는 센서로서 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 촬상 요소(104)는 실질적으로 동일한 크기이거나 및/또는 도 2b에 도시된 바와 같이 어레이로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 촬상 요소(104)는 상이한 크기이거나 및/또는 불규칙한 또는 이산된 구성으로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 촬상 요소(104)들 중 하나 이상(예를 들어, 모두)은 동일한 평면에 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 촬상 요소들 중 적어도 일부는 적어도 2개의 상이한 평면에 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100)에 포함된 촬상 요소(104)들 전부는 방출 요소 또는 감지 요소일 수 있다. 일부 실시예에서, 촬상 요소(104)는 방출 요소와 감지 요소 양쪽 모두를 포함할 수 있다. 도 2b에 도시된 실시예는, 제한이 아니라 예시로서, 4x6 어레이의 촬상 요소(104)를 포함한다. 다른 실시예에서, 기타 임의의 적절한 개수(예를 들어, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 500, 1000, 또는 이들 사이의 또는 그 이상의 임의의 개수)의 촬상 요소가 제공될 수 있고 임의의 적절한 구성으로 배열될 수 있다.

일부 실시예에서, 촬상 요소(104)는, 예를 들어, 휴대 전자 장치(100)의 처리(예를 들어, 이미지 처리) 컴포넌트들을 포함하는 회로 기판(예를 들어, 인쇄 회로 기판) 내에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 촬상 요소(104)는 휴대 전자 장치(100)의 처리 컴포넌트와는 별개의 회로 기판 상의 회로 기판이나 층에 제공될 수 있고, 적절한 통신 링크(예를 들어, 내부 버스, USB 링크, 또는 기타의 포트)를 통해 처리 회로와 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 이하에서 도 14a 내지 도 14k와 연계하여 설명되는 바와 같이, 촬상 요소(104)는 처리 회로를 갖는 반도체 칩 상에 마이크로제작될 수 있다.

본 개시의 일부 실시예에 따른 촬상 요소(104)는, 그래픽 처리 유닛(GPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 및/또는 중앙 처리 장치(CPU) 등의 그들 자신의 전용 회로를 포함하거나, 및/또는 휴대 전자 장치(100)의 처리 회로를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100)의 CPU 및/또는 GPU는 이미지 취득/재구성 및 이미지 렌더링에 이용될 수 있다. 휴대 전자 장치(100)의 CPU는 수신된 신호(예를 들어, 후방-산란된 신호 및/또는 투과 신호)에 기초하여 계산을 처리하는데 이용될 수 있는 반면, GPU는 CPU로부터 수신된 정보에 기초하여 이미지를 렌더링하여 실시간 또는 실질적으로 실시간 이미지 디스플레이를 생성하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100)는 이미지를 처리, 필터링, 증폭, 및/또는 렌더링하기 위한 하나 이상의 컴포넌트를 포함할 수 있다.

도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른 투과 촬상 시스템 및 방법(301)을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 투과 촬상 시스템(301)은 촬상 타겟(306)의 대향하거나 대체로 대향하는 측들상에 있는 2개의 휴대 전자 장치(100A 및 100B)를 포함한다. 다른 실시예에서, 장치들(100A 및 100B)은 서로에 관하여 기타 임의의 관계로 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 장치들(100A 및/또는 100B)은 이미지(들)의 생성을 보조하기 위해 이들 장치들의 상대적 위치를 판정하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 휴대 전자 장치(100B)(예를 들어, 스마트폰)으로서 도시되어 있지만, 일부 실시예에서 장치(100B)는 초음파 요소들의 어레이 및 연관된 회로 등의 전용 감지 및/또는 방출 장치일 수도 있다. 휴대 전자 장치(100B)로부터 방출된 신호(예를 들어, 파동 또는 빔(308))는 휴대 전자 장치(100A)에 의해 감지되고 타겟(306)의 2D 또는 3D 이미지(310)(예를 들어, 실시간 또는 실질적으로 실시간 이미지)를 렌더링하는데 이용된다. 일부 실시예에서, 생성된 3D 이미지는 팝-아웃 이미지(pop-out image) 또는 깊이 이미지의 형태일 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100A)는 휴대 전자 장치(100B)에 의해 수신되는 신호(예를 들어, 파동 또는 빔)(308)을 타겟(306)을 통해 전송하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100B)는 적어도 부분적으로 감지된 신호 처리에 기초하여 이미지(예를 들어, 장치(100A)에 의해 렌더링되는 이미지의 세부사항의 레벨 또는 다른 모습 또는 뒤쪽 모습)를 동시에 또는 실질적으로 동시에 렌더링할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100A 및/또는 100B)는, 예를 들어, 더 높은 해상도 및/또는 더 큰 프레임 레이트를 제공함으로써 렌더링된 이미지를 생성 또는 개선하기 위하여 감지된 신호의 결과를 다른 쪽에 전달할 수 있다. 예를 들어, 렌더링 장치는 렌더링된 이미지에 관해 신호 방출 장치에 피드백을 전송할 수 있고, 응답하여, 신호 방출 장치는, 렌더링 장치에 의해 렌더링되는 이미지를 개선시키기 위해, 전력 레벨, 신호 타입, 신호 주파수, 또는 기타의 시그널링 파라미터를 조절할 수 있다.

도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 후방 산한 또는 반사 촬상 시스템 및 방법(401)을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 휴대 전자 장치(100)는 적어도 부분적으로 신호(408)의 반사(예를 들어, 후방 산란 효과)에 기초하여 이미지(410)를 렌더링하기 위하여 방출 및/또는 감지 요소(104)를 이용할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(100)는 타겟을 촬상하기 위하여 (예를 들어, 인체 내에 윈도우로서 나타나는 이미지를 생성하기 위해) 이용되는 유일한 장치이다. 예를 들어, 휴대 전자 장치(100)는 방사선 소스와 센서 양쪽 모두 (예를 들어, 별개의 소스와 센서, 및/또는 소스와 센서 양쪽 모두로서 기능하는 복수의 트랜스듀서)를 포함할 수 있고, 여기서, 이미지(들)을 재구성하기 위해 센서에 의해 이용되는 방사선의 전부 또는 실질적 전부는 후방산란 방사선 또는 유사한 효과를 통해 생성되는 방사선이다.

도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른 투과 및/또는 반사 촬상 시스템 및 방법(501)을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 휴대 전자 장치(500B) 상에서 타겟(506)의 하나 이상의 이미지(들)(510)을 렌더링하기 위하여, 휴대 전자 장치(500A, 500B, 500C, 및/또는 500D) 등의 복수의 장치가 이용될 수 있다. 휴대 전자 장치들(500A 내지 500D) 각각은 도 5에 도시된 바와 같이 신호(예를 들어, 파동 또는 빔)(508)를 방출하도록 구성될 수 있다. 이미지(510) 또는 이미지나 촬상된 구조의 다른 모습이 서로간의 통신을 통해 다른 휴대 전자 장치(예를 들어, 500A, 500C, 및 500D) 상에 렌더링될 수 있다. 일부 실시예에서, 장치들(500A, 500C, 및/또는 500D) 각각은 방출 및/또는 감지 장치로서만 구성될 수도 있다. 휴대 장치(500B) 상에 렌더링되는 이미지(510)는, 장치들(500A 내지 500D) 중 하나 이상에 의해 방출되고, 장치들(500A 내지 500D) 중 하나 이상에 의한 반사(예를 들어, 후방 산란) 및/또는 투과를 통해 감지되는 신호(508)에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.

일부 실시예에서, 본 개시에 따른 하나 이상의 휴대 전자 장치는 장치의 하나 이상의 센서(예를 들어, 초음파 트랜스듀서)에 의해 수신되는 신호에만 기초하여 이미지를 생성 및/또는 렌더링할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 개시에 따른 하나 이상의 휴대 전자 장치는, 촬상될 물체(들)의 구조(들), 부분(들), 조성(들), 및/또는 기타의 특성(들)에 관한 상세사항(들)을 식별하는 휴대 장치(들)의 메모리(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리에 저장된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 이미지를 생성 및/또는 렌더링할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치의 하나 이상의 센서(들)에 의해 수신되는 데이터가 촬상중인 물체가 특정한 인체 부분 또는 영역임을 나타낼 때, 휴대 전자 장치는 물체 및/또는 그 구성 부분(들)의 이미지를 생성하고 및/또는 물체 및/또는 그 구성 부분들에 관한 추가의 상세사항이나 설명을 제공하기 위하여 수신된 데이터 외에도 저장된 데이터를 이용할 수 있다. 예를 들어, 저장된 데이터는 이전에 렌더링된 이미지 또는 프레임과 현재의 이미지 또는 프레임 사이의 차이를 판정하기 위하여 수신된 데이터와 비교되어, 판정된 차이에 대응하는 화소들의 출력을 변경함으로써 업데이트된 이미지가 생성될 수 있다.

본 개시의 일부 실시예에서, 생성된 및/또는 렌더링된 이미지는, 촬상 타겟의 표면을 따른 휴대 전자 장치(100)의 움직임 및/또는 촬상 타겟의 움직임에 기초하여 동적으로 업데이트되는 실시간 또는 실질적으로 실시간 이미지일 수 있다. 도 6a는 일부 실시예에 따른 제1 위치 및 제2 위치에서 인체의 일부의 내부 이미지를 생성 및/또는 렌더링하기 위한 촬상 인터페이스(102)를 포함하는 휴대 전자 장치(100)를 나타낸다. 도 6b는 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치(100)에 의해 생성 및/또는 렌더링되는 도 6a에 도시된 제1 위치에서의 인체의 일부의 3차원 내부 이미지(610)를 나타낸다. 도 6c는 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치(100)에 의해 생성 및/또는 렌더링되는 도 6a에 도시된 제2 위치에서의 인체의 일부의 3차원 내부 이미지(610)를 나타낸다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 인체의 일부의 3차원 내부 이미지(610)가 생성되어 관찰자(617)에게 디스플레이될 수 있다. 3차원 이미지(610)는, 도 6a에 도시된 바와 같이 휴대 전자 장치(100)의 제1 위치에서의 인체의 내부 부분의 표면 및/또는 기타의 양태 또는 피쳐에 대응하는 토포그래피에서의 변화를 갖는 이미지로서 관찰자(617)에게 나타날 수 있다. 3차원 이미지(610)는, 휴대 전자 장치(100) 및/또는 분석되고 있는 인체의 내부 부분의 움직임에 기초하여 동적으로 업데이트되는 실시간 연속 이미지(예를 들어, 비디오 이미지)일 수 있다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 상이한 기저 구조 및/또는 양태(예를 들어, 장기, 동맥, 정맥, 조직, 뼈, 및/또는 기타의 신체 내용물이나 부분들)를 보여주는 상이한 3차원 내부 이미지(610)가 관찰자(617)에게 디스플레이된다. 도 6c에 도시된 3차원 내부 이미지(610)는 도 6a에 도시된 휴대 전자 장치(100)의 제2 위치에 대응하는 신체 부분의 내부 이미지에 대응한다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 내부 이미지(610)는, 도 6b에 도시된 내부 이미지(610)와는 상이한 신체 부분의 토포그래피 및/또는 기타의 양태 또는 피쳐를 보여주는 상이한 이미지로서 예시되어 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 상이한 종횡비 및/또는 줌 설정 뿐만 아니라 휴대 전자 장치(600)의 위치설정을 통해, 전체 장치 또는 복수의 장치의 3차원 모습 등의, 타겟의 상이한 타입의 내부 이미지들이 생성될 수 있다.

일부 실시예에서, 센서 및/또는 소스를 포함하는 촬상 요소 (예를 들어, 트랜스듀서)가 휴대 전자 장치용 케이스 상에, 또는 케이스 내에 제공되거나 기타의 방식으로 이와 결합될 수 있다. 도 7a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치(700)의 정면도를 나타낸다. 휴대 전자 장치(700)는 촬상 인터페이스(702)를 포함한다. 도 7b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치(700)의 배면도를 나타낸다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 휴대 전자 장치(100)와는 달리, 휴대 전자 장치(700)는 장치(700)의 메인 하우징 또는 인클로져의 일부로서 촬상 요소(104)를 포함하지 않는다.

도 7c는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치용 케이스(711)의 정면도를 나타낸다. 도 7d는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치용 촬상 요소를 포함하는 케이스(711)의 배면도를 나타낸다. 케이스(711)는, 휴대 전자 장치(700)를 적어도 부분적으로 인클로징하도록 휴대 전자 장치에 부착되게끔 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 케이스(711)는 휴대 전자 장치(700)에 촬상 기능을 제공하고 동시에 보호 케이스로서 역할할 수 있다. 케이스는, 고무, 플라스틱, 가죽 등의 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 촬상 회로(712)(예를 들어, 집적 회로)가 케이스(711)의 배면 및/또는 기타의 표면(들) 상에(예를 들어, 표면 상에 직접) 제공되거나, 이에 임베딩되거나, 및/또는 기타의 방식으로 이와 결합될 수 있다. 케이스(711)는 휴대 전자 장치(700)의 일부로서 간주될 수 있다.

촬상 회로(712)는 하나 이상의 촬상 요소(104)를 포함할 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 촬상 요소(104)는 소스 및/또는 센서를 포함할 수 있다. 촬상 회로(712)는 또한, 유선 또는 무선 링크를 통해 휴대 전자 장치(700)와 통신하도록 구성된 통신 장치(714)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬상 회로(712)는, 휴대 전자 장치(700)와 통신하기 위해, 적외선 신호, Bluetooth 통신 신호, 근접장 통신 신호 등을 이용하는 통신 전송기/수신기를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 장치(714)는 유선 통신 링크(예를 들어, USB 포트, 또는 기타의 데이터 포트) 또는 유선과 무선 링크의 조합을 통해 휴대 전자 장치의 처리 회로와 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 촬상 회로(712)는 휴대 전자 장치로의 유선 및/또는 무선 접속(들)을 통해 전력을 수신할 수 있다. 일부 실시예에서, 촬상 회로(712)는 촬상 회로(712)에 결합된 별개의 전원(예를 들어, 배터리)로부터 전력을 수신할 수 있다. 일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(700)가 케이스(711)에 결합 또는 부착될 때, 촬상 회로(712)와의 통신에 기초하여 이미지를 렌더링하기 위하여 소프트웨어 애플리케이션 및/또는 드라이버가 휴대 전자 장치(700)에 의해 자동으로 로딩되거나 및/또는 실행된다. 소프트웨어 애플리케이션 및/또는 드라이버는 촬상 회로(712)의 메모리에 저장되고 휴대 전자 장치(700)에 전달되거나 및/또는 네트워크(예를 들어, 인터넷)를 통해 휴대 전자 장치에 의해 회수될 수도 있다.

일부 실시예에서, 휴대 전자 장치(700)는 통신 장치(714)로부터 원시 데이터를 수신하고 휴대 전자 장치(700)에 포함된 처리 회로(예를 들어, 이미지 신호 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 필터 등)를 이용해 원시 데이터를 처리한다. 일부 실시예에서, 촬상 회로(712)는 촬상 요소(104)에 의해 수신된 신호를 처리하도록 구성된 로컬 촬상 프로세서(716)를 포함한다. 통신 장치(714)는 촬상 요소(104)로부터 수신된 (예를 들어, 원시 센서 데이터 등의) 데이터를 전달하도록 구성되거나 및/또는 로컬 촬상 프로세서(716)로부터 수신되는 처리된 데이터를 전달할 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 휴대 전자 장치(700)는, 통신 장치(714)로부터 수신된 신호를 처리함으로써 렌더링되는 이미지를 디스플레이하기 위한 인터페이스(702)를 포함한다.

일부 실시예에서, 촬상 회로(예를 들어, 집적 회로)가 별개로 제공되어, 상이한 휴대 전자 장치들에 의해 이용되는 상이한 케이스들에 장착 및/또는 부착될 수 있다. 도 8a는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치용 케이스(811A)의 정면도를 나타낸다. 도 8b는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치에서 이용되는 모듈형 유닛(830)을 위한 유지 메커니즘(820)을 포함하는 케이스(811A)의 배면도를 나타낸다. 도 8c는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치용 케이스(811B)의 정면도를 나타낸다. 도 8d는 본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치에서 이용되는 모듈형 유닛(830)을 위한 유지 메커니즘을 포함하는 케이스(811B)의 배면도를 나타낸다. 도 8e는 본 개시의 일부 실시예에 따른 촬상 회로(712)를 포함하는 모듈형 유닛(830)을 나타낸다. 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 케이스(811A)는 케이스(811B)와는 상이한 형상을 가진다. 케이스(811A)는 제1 휴대 전자 장치에 이용될 수 있는 반면, 케이스(811B)는 제1 휴대 전자 장치와는 상이한 크기 및/또는 형상을 갖는 제2 휴대 전자 장치에 이용될 수 있다. 케이스들(811A 및 811B) 각각은 모듈형 유닛(830)을 유지하도록 구성된 유지 메커니즘(820)을 포함한다.

모듈형 유닛(830)은 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 전술된 촬상 회로(712)를 포함할 수 있다. 촬상 회로(712)는, 하나 이상의 촬상 요소(104), 통신 장치(714) 및/또는 로컬 촬상 프로세서(716)를 포함할 수 있다. 모듈형 유닛(830)은 또한, 케이스(811A 및 811B)의 유지 메커니즘(820)과 맞물리도록 구성된 결합 메커니즘(832)을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 유지 메커니즘(820)은 모듈형 유닛(830)을 수용하도록 구성된 케이스(811A 및/또는 811B) 상의 슬롯에 대응할 수 있다. 결합 메커니즘(832)은, 모듈형 유닛(830)이 케이스(811A 및/또는 811B)에 의해 고정될 수 있도록 케이스(811A 및/또는 811B)의 슬롯에 대응하도록 성형될 수 있다. 일부 실시예에서, 유지 메커니즘(820)과 결합 메커니즘(832)은 이용시 모듈형 유닛(830)을 제위치에 고정하기 위한 대응하는 구조를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 유지 메커니즘(820)은 제1 극성을 갖는 하나 이상의 자석을 포함할 수 있고, 결합 메커니즘(832)은 제1 극성과는 상반되는 제2 극성을 갖는 하나 이상의 자석을 포함하여, 케이스(811A 및/또는 811B)에 의해 모듈형 유닛(830)이 유지되게 할 수 있다.

도 8a 내지 도 8e를 참조하여 설명된 바와 같이, 모듈형 유닛(830)은 상이한 휴대 전자 장치들에 이용되는 상이한 케이스들(811A 및/또는 811B)에 포함될 수 있으므로, 모듈형 유닛(830)은, 유익하게도, 상이한 휴대 전자 장치에서의 촬상 시스템의 포함에 있어서 융통성을 제공할 수 있다. 또한, 임의의 적절한 기술(예를 들어, 3D 프린팅, 주입 몰딩 등)을 이용하여 상이한 케이스들(811A 및 811B)이 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈형 유닛(830)과 호환성을 유지하면서 상이한 케이스들(811A 및/또는 811B)이 폐기되거나 및/또는 업그레이드될 수 있도록, 케이스들(811A 및/또는 811B)은 저비용으로 제조될 수 있다. 그 결과, 모듈형 유닛(830)은, 휴대 전자 장치의 설계가 변경(예를 들어, 업데이트 및/또는 업그레이드)되더라도 복수의 휴대 전자 장치 내에 통합될 수 있고 사용자에 의해 이용될 수 있다.

본 개시의 일부 실시예에 따른 휴대 전자 장치 내에 통합되거나 이에 결합될 수 있는 적절한 촬상 장치의 예가 도 9a 내지 도 9f, 도 13, 및 도 14a 내지 도 14k, 및 참조에 의해 그 전체 내용이 각각 본 명세서에 포함되는, 공동 소유된 발명의 명칭이 "Transmissive Imaging and Related Apparatus and Methods"인 2012년 10월 17일 출원된 미국 특허 출원 제13/654,337; 발명의 명칭이 "Monolithic Ultrasonic Imaging Devices, Systems and Methods"인 2013년 3월 15일 출원된 미국 가출원 제61/798,851; 및 발명의 명칭이 "Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) Ultrasonic Transducers and Methods for Forming the Same"인 2013년 3월 15일 출원된 미국 가출원 제61/794,744호와 관련하여 이하에서 설명된다.

도 9a는, 일부 실시예에서, 단일의 트랜스듀서 요소(104)가 더 큰 트랜스듀서 어레이(900) 내에 어떻게 들어맞을 수 있는지를 나타낸다. 도 9b 내지 도 9f는 어레이(900) 내의 원형 트랜스듀서 셀(900)들로 구성된 주어진 트랜스듀서 요소(104)가 일부 실시예에서 어떻게 구성될 수 있는지의 5개의 상이한 예를 도시한다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 어레이(900) 내의 각각의 트랜스듀서 요소(104)는 단 하나의 트랜스듀서 셀(902)(예를 들어, 단일 CUT 또는 CMUT)만을 포함할 수 있다. 도 9b 내지 도 9f에 도시된 바와 같이, 다른 실시예들에서, 어레이(900) 내의 각각의 트랜스듀서 요소(104)는 한 그룹의 개별 트랜스듀서 셀(902)(예를 들어, CUT들 또는 CMUT들)을 포함할 수 있다. 트랜스듀서 요소(104)의 다른 가능한 구성들은, 사다리꼴 요소, 삼각형 요소, 6각형 요소, 8각형 요소 등을 포함한다. 유사하게, 주어진 트랜스듀서 요소(104)를 구성하는 각각의 트랜스듀서 셀(902)(예를 들어, CUT 또는 CMUT)은 자체적으로 앞서 언급된 기하학적 형상들 중 임의의 것을 취할 수 있어서, 주어진 트랜스듀서 요소(104)는, 예를 들어, 하나 이상의 정사각형 트랜스듀서 셀(902), 직사각형 트랜스듀서 셀(902), 원형 트랜스듀서 셀(902), 에스트리스크 형상의 트랜스듀서 셀(902), 사다리꼴 트랜스듀서 셀(902), 삼각형 트랜스듀서 셀(902), 6각형 트랜스듀서 셀(902), 및/또는 8각형 트랜스듀서 셀(902) 등을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 각각의 주어진 트랜스듀서 요소(104) 내의 트랜스듀서 셀(902)들 중 적어도 2개(예를 들어, 전부)는 유닛으로서 작용하고 (이하에서 설명되는) 동일한 펄서(pulser)의 출력에 응답하여 함께 송출 초음파 펄스를 생성하거나 및/또는 함께 입사 초음파 펄스를 수신하고 동일한 아날로그 수신 회로를 구동한다. 복수의 트랜스듀서 셀(902)이 각각의 트랜스듀서 요소(104)에 포함될 때, 개개의 트랜스듀서 셀(902)은 다양한 임의의 패턴으로 배열될 수 있고, 특정한 패턴은, 주어진 응용에 대한 다양한 성능 파라미터, 예를 들어, 지향성, 신호-대-잡음비(SNR), 시야 등을 최적화하도록 선택된다. CUT들이 트랜스듀서 셀(902)로서 이용되는 일부 실시예에서, 개개의 트랜스듀서 셀(902)은, 예를 들어, 약 20-110 ㎛ 정도의 폭일 수 있고, 약 0.5-1.0㎛의 박막 두께를 가지며, 개개의 트랜스듀서 요소(104)는 약 0.1-2.0 ㎛ 정도의 깊이를 가질 수 있고, 약 0.1 mm-3mm 또는 이들 사이의 임의의 값의 직경을 가진다. 그러나, 이것들은 가능한 치수의 예시일 뿐이고, 더 크거나 더 작은 치수가 가능하고 고려될 수 있다.

도 10a는 일부 실시예에 따른 모놀리식 초음파 장치(1000)의 예시를 도시한다. 도시된 바와 같이, 장치(1000)는, 하나 이상의 트랜스듀서 배열(예를 들어, 어레이)(900), 전송(TX) 제어 회로(1004), 수신(RX) 제어 회로(1006), 타이밍 & 제어 회로(1008), 신호 조정/처리 회로(1010), 전력 관리 회로(1018), 및/또는 고밀도 포커싱된 초음파(HIFU) 제어기(1020)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 예시된 요소들 모두는 단일의 반도체 다이(1012) 상에 형성된다. 그러나, 대안적 실시예에서, 예시된 요소들 중 하나 이상은 그 대신에 오프-칩 위치될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 추가로, 예시된 예는 TX 제어 회로(1004)와 RX 제어 회로(1006) 양쪽 모두를 도시하고 있지만, 대안적 실시예에서, TX 제어 회로만 또는 RX 제어 회로만 채용될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 실시예들은, 음향 신호를 전송하기 위해 하나 이상의 전송-단독 장치(1000)가 이용되고 초음파 촬상중인 피험자에 의해 반사되거나 이를 통해 투과된 초음파 신호를 수신하기 위해 하나 이상의 수신-단독 장치(1000)가 이용되는 환경에서 채용될 수 있다.

도 10b는, 일부 실시예에서, 주어진 트랜스듀서 요소(104)에 대한 TX 제어 회로(1004) 및 RX 제어 회로(1006)가, 트랜스듀서 요소(104)를 통전시켜 초음파 펄스를 방출하거나, 그에 의해 감지된 초음파 펄스를 나타내는 트랜스듀서 요소(104)로부터의 신호를 수신 및 처리하기 위해, 어떻게 이용될 수 있는지를 나타내는 블록도이다. 일부 구현에서, TX 제어 회로(1004)는 "전송" 단계 동안에 이용될 수 있고, RX 제어 회로는 전송 단계과 중첩되지 않는 "수신" 단계 동안에 이용될 수 있다. 다른 구현에서는, 한 쌍의 초음파 유닛(200)이 투과 촬상의 경우에만 이용되는 때와 같이, 주어진 장치(1000)에서 TX 제어 회로(1004)와 RX 제어 회로(1006) 중 하나가 단순히 이용되지 않을 수도 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 일부 실시예에서, 장치(1000)는 대안으로서 TX 제어 회로(1004)만을 채용하거나 RX 제어 회로(1006)만을 채용할 수 있고, 본 기술의 양태는 이러한 타입의 회로들 양쪽 모두의 존재를 반드시 요구하는 것은 아니다. 다양한 실시예에서, 각각의 TX 제어 회로(1004) 및/또는 각각의 RX 제어 회로(1006)는, 단일의 트랜스듀서 셀(900)(예를 들어, CUT 또는 CMUT), 단일 트랜스듀서 요소(104) 내의 한 그룹의 2개 이상의 트랜스듀서 셀(902), 한 그룹의 트랜스듀서 셀(902)을 포함하는 단일 트랜스듀서 요소(104), 어레이(900) 내의 한 그룹의 2개 이상의 트랜스듀서 요소(104), 또는 트랜스듀서 요소(104)의 전체 어레이(900)와 연관될 수 있다.

도 10b에 도시된 예에서, 어레이(들)(900) 내의 각각의 트랜스듀서 요소(104)에 대해 별개의 TX 제어 회로(1004)/RX 제어 회로(1006) 조합이 있지만, 타이밍 & 제어 회로(1008)와 신호 조정/처리 회로(1010) 각각에 대해서는 단 하나의 사례만이 있다. 따라서, 이러한 구현에서, 타이밍 & 제어 회로(1008)는 다이(1012) 상의 TX 제어 회로(1004)/RX 제어 회로(1006) 조합들 모두의 동작을 동기화하고 조율하는 책임을 질 수 있고, 신호 조정/처리 회로(1010)는 다이(1012) 상의 RX 제어 회로들(1006) (도 10의 요소 1005 참조) 모두로부터의 입력을 취급하는 책임을 질 수 있다.

도 10b에 도시된 바와 같이, 장치(1000) 내의 다양한 디지털 컴포넌트들을 구동하는 클록 신호를 생성 및/또는 분배하는 것 외에도, 타이밍 및 제어 회로(1008)는 "TX 인에이블" 신호를 출력하여 각각의 TX 제어 회로(1004)의 동작을 인에이블하거나 "RX 인에이블" 신호를 출력하여 각각의 RX 제어 회로(1006)의 동작을 인에이블할 수 있다. 도시된 예에서, RX 제어 회로(1006) 내의 스위치(1003)는, TX 제어 회로(1004)의 출력이 RX 제어 회로(1006)를 구동하지 못하도록, TX 제어 회로(1004)가 인에이블되기 전에 항상 개방될 수 있다. 스위치(1003)는, RX 제어 회로(1006)가 트랜스듀서 요소(104)에 의해 생성된 신호를 수신 및 처리하는 것을 허용하도록, RX 제어 회로(1006)의 동작이 인에이블될 때 닫힐 수 있다.

도시된 바와 같이, 각각의 트랜스듀서 요소(104)에 대한 TX 제어 회로(1004)는 파형 생성기(1007)와 펄서(1009) 양쪽 모두를 포함할 수 있다. 파형 생성기(1007)는, 펄서(1009)로 하여금 생성된 파형에 대응하는 트랜스듀서 요소(104)에 구동 신호를 출력하게 하도록, 예를 들어, 펄서(1009)에 적용될 파형을 생성하는 것을 책임질 수 있다.

도 10b에 도시된 예에서, 각각의 트랜스듀서 요소(104)에 대한 RX 제어 회로(1006)는, 아날로그 처리 블록(1011), 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)(1013), 및 디지털 신호 블록(1015)을 포함한다. ADC(1013)는, 예를 들어, 10-비트, 20Msps, 40Msps, 또는 80Msps ADC를 포함할 수 있다.

디지털 처리 블록(1015)에서 처리를 겪은 후에, 다이(1012) 상의 RX 제어 회로(1006)들 모두의 출력(이 개수는, 이 예에서는, 칩 상의 트랜스듀서 요소(104)의 개수와 같음)은 신호 조정/처리 회로(1010) 내의 멀티플렉서(MUX)(1017)에 공급된다. MUX(1017)는 다양한 RX 제어 회로(1006)로부터의 디지털 데이터를 멀티플렉싱하고, MUX(1017)의 출력은, 예를 들어, 하나 이상의 고속 직렬 출력 포트(1014)를 통해 데이터가 다이(1012)로부터 출력되기 이전의 최종 처리를 위해, 신호 조정/처리 회로(1010) 내의 멀티플렉싱된 디지털 처리 블록(1019)에 공급된다. 도 10b에 도시된 다양한 회로 블록들의 구현들의 예가 이하에서 더 논의된다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 아날로그 처리 블록(1011) 및/또는 디지털 처리 블록(1015) 내의 다양한 컴포넌트들은, 수신된 신호로부터의 파형들을 디커플링하고 고속 직렬 데이터 링크를 통해 또는 기타의 방식으로 다이(1012)로부터 출력될 필요가 있는 데이터의 양을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 아날로그 처리 블록(1011) 및/또는 디지털 처리 블록(1015) 내의 하나 이상의 컴포넌트는 그에 따라 RX 제어 회로(1006)가 투과된 및/또는 산란된 초음파 압력파를 개선된 신호-대-잡음비(SNR)로 및 다양한 파형들과 호환되는 방식으로 수신하는 것을 허용하는 역할을 할 수 있다. 따라서 이러한 요소들의 포함은 일부 실시예에서 "칩상의 초음파(ultrasound-on-a-chip)" 해결책을 가능케하거나 및/또는 향상시킬 수 있다.

아날로그 처리 블록(1011)에 선택적으로 포함될 수 있는 특정한 컴포넌트들이 이하에서 설명되지만, 이러한 아날로그 컴포넌트에 대한 디지털 대응물이 추가적으로 또는 대안적으로 디지털 처리 블록(1015)에서 채용될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 그 역도 역시 참이다. 즉, 디지털 처리 블록(1015)에 선택적으로 포함될 수 있는 특정한 컴포넌트들이 이하에서 설명되지만, 이러한 디지털 컴포넌트에 대한 아날로그 대응물이 추가적으로 또는 대안적으로 아날로그 처리 블록(1011)에서 채용될 수 있다는 점을 이해해야 한다

도 11은 어레이(900) 내의 트랜스듀서 요소(104)를 바이어싱하기 위한 기술의 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 환자와 마주하는 트랜스듀서 요소(104)들 각각의 측면은 전기 쇼크의 위험을 최소화하도록 접지될 수 있다. 각각의 트랜스듀서 요소(104)의 다른 측은 저항(1102)을 통해 펄서(1009)의 출력에 접속될 수 있다. 따라서, 각각의 트랜스듀서 요소(104)는, 스위치 S1이 개방되든 닫히든 관계없이, 펄서(1009)의 출력을 통해 항상 바이어싱된다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 하나 이상의 CUT 또는 CMUT를 포함하는 트랜스듀서 요소(104)를 채용하는 실시예에서, 요소 양단에 인가되는 바이어스 전압은 100V 정도일 수 있다.

도 11의 동반된 타이밍도에 예시된 바와 같이, 스위치 S1은 전송 동작 동안에 닫힐 수 있고 수신 동작 동안에 개방될 수 있다. 역으로, 스위치 S2는 수신 동작 동안에 닫힐 수 있고 전송 동작 동안에 개방될 수 있다. (스위치 S1의 개방과 스위치 S2의 닫힘 사이 뿐만 아니라 스위치 S2의 개방과 스위치 S1의 닫힘 사이에는, 펄서(1009)가 RX 제어 회로(1006) 내의 LNA(1101)에 송출 펄스를 인가하지 않는 것을 보장하도록, 항상 갭이 있다는 점에 유의한다)

타이밍도에도 도시된 바와 같이, 펄서(1009)는, 그 트랜스듀서 요소(104)에 파형 펄스를 인가하고 있을 때를 제외하고는 항상 트랜스듀서 요소(104)의 하부판을 하이 출력 레벨에 유지할 수 있고, 전송 단계 동안에 인가된 파형 펄스는 펄서(1009)의 하이 출력 레벨로부터 참조될 수 있다. 따라서, 각각의 개개의 펄서(1009)는 그 대응하는 트랜스듀서 요소(104) 상에서 항상 바이어스를 유지할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 커패시터(1104)는 DC 바이어스 신호(즉, 펄서(1009)의 하이 출력)가 수신 동작(즉, 스위치 S2가 닫힐 때) 동안에 LNA(1101)에 도달하는 것을 차단하도록 스위치 S2와 RX 제어 회로(1006)의 LNA(1101) 사이에 놓일 수 있다.

트랜스듀서 요소(104)들을 그들 각각의 펄서(1009)를 통해 바이어싱하는 것은, 요소(104)가 예를 들어 공통 버스를 통해 바이어싱될 경우에 발생하는 크로스토크를 제거하는 등의, 일부 실시예에서 혜택을 제공할 수 있다.

도 12는, 예를 들어, 파형 제거를 수행하고 수신 회로의 신호-대-잡음비를 개선시킬 수 있는 정합된 필터(1202)를 포함하는 RX 제어 회로(1006)의 예시적 구현을 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 아날로그 처리 블록(1011)은, 예를 들어, 저잡음 증폭기(LNA)(1201), 가변 이득 증폭기(VGA)(1204), 및 저역 통과 필터(LPF)(1206)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, VGA(1204)는, 예를 들어, 시간-이득 보상(TGC; time-gain compensation) 회로를 통해, 조절될 수 있다. LPF(1206)는 취득된 신호의 안티알리아싱을 제공한다. 일부 실시예에서, LPF(1206)는, 예를 들어, 5MHz 정도의 주파수 차단(frequency cutoff)을 갖는 2차 저역 통과 필터를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 구현도 가능하고 고려될 수 있다.

도 12의 예에서, RX 제어 회로(1006)의 디지털 제어 블록(1015)은 디지털 직교 복조(DQDM; digital quadrature demodulation) 회로(1208)와 출력 버퍼(1216)를 포함한다. DQDM 회로(1208)는, 예를 들어, 수신된 신호의 디지털화된 버전을 중심 주파수로부터 기저대역으로 믹스 다운(mix down)한 다음, 기저대역 신호를 저역 통과 필터링 및 데시메이팅하도록 구성될 수 있다. 정합된 필터(1202)로서의 이용에 적절한 회로의 실시예가 도 13에 도시되어 있다.

"정합된" 필터로 라벨링되어 있지만, 필터 회로(1202)는 수신된 신호로부터 파형들을 디커플링하도록 실제로 정합된 필터 또는 부정합된 필터로서 동작할 수 있다. 정합된 필터(1202)는 선형 주파수 변조(LFM; linear frequency modulated) 또는 비-LFM 펄스에 대해 작용할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 정합된 필터(1202)는, 예를 들어, 패딩 회로(1302), 빠른 푸리에 변환(FFT) 회로(1304), 곱셈기(1306), 저역 통과 필터(1308), 데시메이터 회로(1310), 및 역 FFT 회로(1312)를 포함할 수 있다. 채용된다면, 패딩 회로(1302)는, 예를 들어, 인입 신호에 원형 콘볼루션(circular convolution)의 FFT 구현으로부터의 아티팩트를 회피하기에 충분한 패딩을 적용할 수 있다.

"정합된" 필터로서 동작하기 위해, 곱셈기(1306)에 적용되는 "H(ω)"의 값은 전송 파형 Tx(ω)의 켤레(conjugate)이다. 일부 실시예에서, 따라서 필터(2202)는, 곱셈기(1306)에 전송 파형 Tx(ω)의 켤레를 적용함으로써, 사실상 "정합된" 필터로서 동작할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, "정합된" 필터(2202)는 그 대신에, 전송 파형 Tx(ω)의 켤레 이외의 어떤 값이 곱셈기(1306)에 적용될 수 있는 부정합된 필터로서 동작할 수 있다.

CMOS 웨이퍼 내의 캐비티 위에 박막을 갖는 초음파 트랜스듀서(예를 들어, 트랜스듀서 셀(902))를 형성하기 위한 프로세스가 이제 설명된다. 도 14a를 참조하면, 이 프로세스는, 기판(1402), 유전체 또는 절연층(1404), 제1 금속화층(1406), 및 일부 실시예에서는 CMOS(1400)의 최상부 금속화층일 수 있는 제2 금속화층(1408)을 포함하는 CMOS 웨이퍼(1400)에서 시작할 수 있다.

기판(1402)은 실리콘 또는 기타 임의의 적절한 CMOS 기판일 수 있다. 일부 실시예에서, CMOS 웨이퍼(1400)는 CMOS 집적 회로(IC)를 포함할 수 있으므로, 기판(1402)은 이러한 회로를 지지하기 위한 적절한 기판일 수 있다.

절연층(1404)은 SiO₂ 또는 기타 임의의 적절한 유전체 절연 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 절연층(1404)은 테트라에틸 오소실리케이트(TEOS; tetraethyl orthosilicate)를 이용해 형성될 수 있지만, 대안적인 프로세스가 이용될 수도 있다.

CMOS 웨이퍼(1400)가 2개의 금속화층(1406 및 1408)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 출원의 다양한 양태에 따른 CMOS 웨이퍼들은 2개의 금속화층으로 제한되지 않고, 일부 실시예에서는 2개보다 많은 금속화층을 포함한, 임의의 적절한 개수의 금속화층을 가질 수도 있다는 점을 이해해야 한다. 이러한 금속화층은 일부 실시예에서 와이어링(예를 들어, 와이어링층으로서)을 위해 이용될 수 있지만, 모든 실시예가 이에 관해 제한되는 것은 아니다.

제1 및 제2 금속화층(1406 및 1408)은 임의의 적절한 구성을 가질 수도 있다. 예시된 실시예에서, 적어도 제2 금속화층(1408)은, (예를 들어, 알루미늄 또는 기타의 적절한 도전성 재료로 형성된) 중간 도전층(1412) 및 각각 상위 라이너 및 하위 라이너층(1410 및 1414)을 포함한 다중층 구성을 가질 수도 있다. 라이너층(1410 및 1414)은 질화 티타늄(TiN) 또는 기타의 적절한 도전성 재료(예를 들어, 탄탈 등의 TiN 이외의 금속, 또는 라이너로서 작용하기에 적절한 기타의 금속)로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상위 라이너층(1410)은, 예를 들어, 초음파 트랜스듀서에 대한 캐비티를 형성하기 위한 프로세스의 일부로서 이용되는 하나 이상의 에칭 단계 동안에 에칭 정지(etch stop)로서 이용될 수 있다. 따라서, 라이너층(1410)은 일부 실시예에서, 에칭 정지로서 작용하기에 적절한 재료로 형성될 수 있다. 게다가, 도시되지는 않았지만, 제1 및 제2 금속화층(1406 및 1408) 뿐만 아니라 여기서 설명된 기타 임의의 금속화층들은, 선택사항으로서, 리소그래피 단계 동안에 반사방지 코팅으로서 역할하는 상위층(예를 들어, 라이너층(1410)의 상부)으로서 산화질화 실리콘(SiON)을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 초음파 트랜스듀서의 전극으로서 역할하는 제2 금속화층(1408)으로부터 전극을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 금속화층(1408)은 CMOS 웨이퍼 상에 형성되는 CUT의 박막에 전기 접속을 형성하는데 이용될 수 있다. 따라서, 도 14b에 도시된 바와 같이, 제2 금속화층(1408)은 적절히 패터닝되어 전극(1416) 및 하나 이상의 콘택트(contact)(1418)를 형성할 수 있다.

도 14b는 전극과 전기적 콘택트가 금속화층으로부터 CMOS 웨이퍼 상에 형성되는 구성을 나타내고 있지만, 전극(예를 들어, 전극(1416)) 및/또는 전기적 콘택트(예를 들어, 전기적 콘택트(1418))를 형성하는 다른 방식들이 구현될 수도 있다는 점을 이해해야 한다. 예를 들어, 전극 및/또는 전기적 콘택트로서 작용하기에 적절한 금속 이외의 도전성 재료가 CMOS 웨이퍼 상에서 적절히 처리되어 예시된 전극 및/또는 전기적 콘택트를 형성할 수도 있다.

그 다음 절연층(1420)이 도 14c에 도시된 바와 같이 피착될 수 있다. 절연층(1420)은 SiO2 또는 기타 임의의 적절한 절연체일 수 있고, 임의의 적절한 방식으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 절연층(1420)은 고밀도 플라즈마(HDP; high density plasma) 피착에 의해 형성될 수 있다. 그 다음, 절연층(1420)은, 예를 들어, 화학적 기계적 연마(CMP) 또는 기타의 적절한 평탄화 기술을 이용하여 평탄화(미도시)될 수 있다.

도 14d에서, 절연층(1420)은 전극(1416) 및 전기적 콘택트(1418)의 상위면을 노출하도록 도시된 바와 같이 에칭될 수 있다. 일부 실시예에서, 상위 라이너층(1410)은 절연층(1420)을 에칭하는데 이용되는 선택적 에칭에 대한 에칭 정지로서 이용될 수 있다. 예로서, 라이너층(1410)은 TiN으로 형성될 수 있고 에칭 정지로서 이용될 수 있지만, 모든 실시예가 이에 관해 제한되는 것은 아니다.

추가 절연층(1422)이 전극(1416) 및 전기적 콘택트(1418)의 상부면을 덮도록 도 14e에 도시된 바와 같이 피착된 다음 전기적 콘택트(1418)에 대한 콘택트 홀(1424)을 개방하기 위해 도 14f에 도시된 바와 같이 패터닝될 수 있다. 절연층(1422)은 SiO₂ 또는 기타 임의의 적절한 절연체로 형성될 수 있다.

도 14g에 도시된 바와 같이, 도전층(1426)이 피착될 수도 있다. 도전층은, 도 14j와 연계하여 도시되는 바와 같이, 초음파 트랜스듀서의 박막에 대한 전기적 콘택트를 형성하는데 이용될 수 있다. 또한, 도전층(1426)은 패터닝되어 CUT에 대한 캐비티를 그 내부에 형성할 수 있고, 도전층(1426)의 나머지 부분은 캐비티의 하나 이상의 측벽을 정의한다. 일부 실시예에서, 도전층(1426)은 또한, 박막이 CMOS 웨이퍼(1400)의 표면으로부터 도전층(1426)의 높이만큼 분리될 수 있다는 점에 스페이서를 나타낼 수도 있다. 따라서, 도전층(1426)은 복수의 가능한 기능들 중 하나 이상을 역할할 수 있다.

도전층(1426)은 임의의 적절한 도전성 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 도전층(1426)는 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전층(1426)은 일부 실시예에서 TiN일 수 있다.

도전층(1426)은 CMP 또는 기타의 적절한 평탄화 기술을 이용하여 평탄화(미도시)된 다음, 도 14h에 도시된 바와 같이 패터닝되어 콘택트(1428)를 형성할 수도 있다. 이 단계에서 캐비티(1430)가 CMOS 웨이퍼에 형성되었고 콘택트(1428)는 캐비티를 적어도 부분적으로 정의한다는 것을 알 수 있다. (일부 실시예에서 닫힌 윤곽선(closed contour)을 형성하는 단일 콘택트를 나타낼 수 있는) 콘택트(1428)는 예시된 실시예에서 캐비티(1430)의 측벽으로서 기능하고, 도 14k의 고려로부터 이해되는 바와 같이, 전극(1416)과 캐비티(1430)에 오버레이된 박막 사이에 격리자(standoff)를 생성한다.

도 14i 내지 도 14j에 도시된 바와 같이, 제2 웨이퍼(1431)는 CMOS 웨이퍼에 접합될 수 있다. 일반적으로, 제2 웨이퍼는, 벌크 실리콘 웨이퍼, 실리콘-온-인슐레이터(SOI) 웨이퍼, 단결정 실리콘층과 폴리실리콘이나 아몰퍼스 실리콘층 사이에 절연층이 있는 폴리실리콘이나 아몰퍼스 실리콘층을 포함하는 엔지니어링된 기판 등의, 임의의 적절한 타입의 웨이퍼일 수 있다. 예시된 실시예에서, 제2 웨이퍼(1431)는, 베이스층 또는 핸들층(1432), 절연층(1434), 층(1436) 및 층(1438)을 포함하는 4개의 층을 포함할 수 있다. 제2 웨이퍼(1431)는 캐비티(1430) 위에 박막을 형성하기 위해 CMOS 웨이퍼에 층들(1436 및 1438)을 이송하는데 이용될 수 있으므로, 여기서는 이송 웨이퍼(transfer wafer)라 부를 수 있다.

제2 웨이퍼(1431)를 형성하는 적절한 재료의 비제한적 예로서, 베이스층(1432)은 실리콘층(예를 들어, 단결정 실리콘)일 수 있고, 절연층(1434)은 SiO₂일 수 있으며 매립된 산화물(BOX)층을 나타낼 수 있고, 층(1436)은 실리콘일 수 있다. 일부 실시예에서, 층(1436)은 퇴행적으로(degeneratively) 도핑된 실리콘 인화물(SiP+)일 수 있다. 일부 실시예에서, 층(1436)은 폴리실리콘 또는 아몰퍼스 실리콘일 수 있지만, 다른 실시예는 단결정 실리콘을 이용할 수도 있다. 층(1438)은 CMOS 웨이퍼 상의 콘택트(1428)에 접합하기 위한 적절한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 콘택트(1428) 및 층(1438)은 동일한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 콘택트(1428) 및 층(1438)은 TiN으로 형성될 수 있다.

제2 웨이퍼(1431)를 CMOS 웨이퍼(1400)에 접합하는데 이용되는 프로세스는, 예를 들어, 450℃를 넘지 않는, 저온 접합 프로세스일 수 있다. 일부 실시예에서, 접합 프로세스의 온도는, 약 200℃와 450℃ 사이, 약 300℃와 약 400℃ 사이, 이들 범위 내의 임의의 온도(들), 저온 접합을 위해 여기서 설명된 기타 임의의 온도, 또는 기타 임의의 적절한 온도일 수 있다. 따라서, CMOS 웨이퍼 상의 금속층들, 및 CMOS 웨이퍼 상의 임의의 IC에 대한 손상이 회피될 수 있다.

웨이퍼 접합 프로세스는 다양한 타입들 중 하나일 수 있다. 일부 실시예에서, 웨이퍼 접합은 직접 접합(즉, 용융 접합)일 수 있다. 따라서, 웨이퍼 접합은, CMOS와 제2 웨이퍼들의 각각의 표면들을 통전한 다음 적절한 압력으로 웨이퍼들을 함께 압착하여 접합을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 저온 어닐링이 수행될 수 있다. 용융 접합은 적절한 접합 기술의 한 예를 나타내지만, 예를 들어, 하나 이상의 중간층(예를 들어, 접착제(들))의 이용을 통해 2개의 웨이퍼를 접합하는 것을 포함한, 다른 접합 기술들이 대안으로서 이용될 수도 있다. 일부 실시예에서, 애노드 또는 플라즈마 보조형 접합이 이용될 수 있다.

도 14i 내지 도 14j에 예시된 접합의 결과, 제2 웨이퍼(1431)가 CMOS 웨이퍼(1400)와 모놀리식으로 통합된다. 따라서, 일부 상황에서 2개가 단일의 몸체를 형성할 수 있다.

그 다음 박막이 제2 웨이퍼(1431)로부터 형성될 수 있다. 제2 웨이퍼(1431)는 배면측으로부터 얇아질 수 있다. 이러한 박막화(thinning)는 단계들에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 거친(coarse) 두께 조절(예를 들어, 10 마이크론 제어)을 제공하는 기계적 연삭(mechanical grinding)이 초기에 구현되어 비교적 많은 양의 벌크 웨이퍼를 제거할 수 있다. 일부 실시예에서, 기계적 연삭의 두께 조절은 박막화 프로세스가 진행됨에 따라 거친 조절로부터 미세(fine) 조절까지 달라질 수 있다. 그 다음, CMP가 배면측 상에 수행되어, 예를 들어, 층(1436)에 근접한 지점에까지 도달한다. 그 다음, 선택적 기계적 에칭 등의 선택적 에칭이 수행되어 층(1436) 상에서 정지할 수 있다. 박막화의 다른 방식들도 역시 가능하다.

따라서, 도 14k에 도시된 바와 같이, 베이스층 또는 핸들층(1432) 및 절연층(1434)이 제거될 수 있다. 층(1436) 및 층(1438)으로 형성된 박막(1440)이 남을 수 있다. 박막은 임의의 적절한 두께 TM일 수 있고, 그 비제한적 예가 이하에서 설명된다. 일부 실시예에서, 층(1436)은 에칭되거나 기타의 방식으로 박막화되어 원하는 박막 두께를 제공할 수 있다.

도 14k에 예시된 구조의 다양한 피쳐들에 주목한다. 먼저, 이 구조는 박막(1440)에 의해 씰링되는(sealed) 씰링된 캐비티(1430)를 포함한다. 또한, 캐비티의 측벽은 도전성이다, 즉, 콘택트(1428)는 도전성이고 씰링된 캐비티의 측벽을 형성한다. 이 점에서, 콘택트(1428)는 CMOS 웨이퍼의 표면으로부터의 박막(1440)에 대한 도전성 격리자를 나타낸다. 콘택트(1428)는 비교적 큰 영역의 전기적 콘택트이고 박막의 비교적 큰 영역과 접촉하므로, 박막으로의/으로부터의 저저항 전기적 경로를 제공한다. 예를 들어, 콘택트는, 전기 신호 및 그에 따라 일부 실시예에서는 박막의 제어 동작을 제공/수신하기 위해 박막과 상호작용할 수 있는 (예를 들어, 캐비티 아래에 배치된) CMOS 웨이퍼 상의 IC와 박막 사이의 전기적 제어를 제공할 수 있다.

게다가, 박막(1440)은 캐비티(1430)에 근접한 제1 면(1442)과 캐비티로부터 먼 제2 면(1444)을 가지며, 제1 면(1442)에 대해 콘택트(1428)를 통해 직접적인 전기 접촉이 이루어진다는 점에 유의한다. 제1 면(1442)은 박막의 하부면이라 부를 수 있고 제2 면(1444)은 박막의 상부면이라 부를 수 있다. 박막(1440)에 대한 국지적 접속이 이런 방식으로 이루어질 수 있고, 박막(1440)은 이 접속을 통해(예를 들어, 콘택트(1418)를 통해) CMOS 웨이퍼 내의 집적 회로에 접속될 수 있다. 일부 실시예에서, IC는 캐비티(1430) 아래에 위치할 수 있고 예시된 도전성 경로 구성은 캐비티 아래의 집적 회로와 박막(1440) 사이에 접속을 이루는 것을 가능케할 수 있다. 도 14k는 박막으로의 임베딩형 콘택트의 비제한적 예를 제공하며, 여기서는 제2 면(1444) 상에 형성된 콘택트가 아니라 CMOS 웨이퍼 내의 도전성 경로에 의해(예를 들어, 콘택트(1418)에) 전기적 콘택트가 제공된다. 이러한 구성은 제2 면(1444) 상에 전기적 콘택트를 형성하는데 대해 바람직할 수 있는데, 그 이유는 제2 면(1444) 상의 임의의 콘택트는 박막(1440)의 진동에 (부정적으로) 영향을 줄 수 있기 때문이다.

또한, 도 14k의 실시예에서, 전극(1416)은 캐비티(1430)보다 좁다는 점에 유의한다. 즉, 전극(1416)은 캐비티(1430)의 폭 W2 보다 작은 폭 W1 을 가진다. 이러한 구성은, 적어도, 캐비티가 측벽과 전극 사이에 전기적 격리를 제공하기 위해 도전성 측벽(예를 들어, 콘택트(1428))을 갖는 실시예들에서 바람직할 수 있다.

게다가, 실시예에서 층(1438)을 포함하지 않음으로써 도 14k의 구조는 변경될 수 있다는 점에 유의한다. 따라서, 실시예에서 (예를 들어, TiN으로 형성된) 콘택트(1428)와 층(1436)(예를 들어, 실리콘) 사이에 직접 접합이 형성될 수 있다.

도 14k에 나타낸 구조는 임의의 적절한 치수를 가질 수 있다. 박막(1440) 및 캐비티(1430)에 대한 치수의 비제한적 예가 이하에서 더 설명된다.

비제한적 예로서, 캐비티(1430)의 폭 W2 는 약 5 마이크론 내지 약 500 마이크론, 약 20 마이크론 내지 약 100 마이크론일 수 있고, 약 30 마이크론, 약 40 마이크론, 약 50 마이크론, 이들 사이의 임의의 폭 또는 폭 범위이거나, 기타 임의의 적절한 폭일 수 있다. 일부 실시예에서, 폭은 텅빈 부분, 즉, 주변 구조물에 의해 소비되는 영역의 양에 비해 캐비티에 의해 소비되는 영역의 양이 최대화하도록 선택될 수 있다. 폭 치수는 또한, 캐비티의 개구 크기를 식별하는데 이용될 수 있으므로, 캐비티는 전술된 값들 중 임의의 값 또는 기타 임의의 적절한 값의 개구를 가질 수 있다.

깊이 D1 은 약 0.05 마이크론 내지 약 10 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 5 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 1.5 마이크론, 이들 사이의 임의의 깊이 또는 깊이 범위, 또는 기타 임의의 적절한 깊이일 수 있다. 콘택트(1428)가 TiN으로 형성된다면, 이러한 실시예에서, TiN은 통상 박막으로서 형성되기 때문에, D1 이 5마이크론 미만인 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 캐비티 치수 및/또는 캐비티에 오버레이된 임의의 박막의 박막 두께는 박막의 주파수 거동에 영향을 줄 수 있으므로, 원하는 주파수 거동(예를 들어, 박막의 원하는 공진 주파수)을 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 약 20 kHz 내지 약 200 MHz, 약 1 MHz 내지 약 10 MHz, 약 2 MHz 내지 약 5 MHz, 약 50 kHz 내지 약 200 kHz, 약 2.5 MHz, 약 4 MHz, 이들 사이의 임의의 주파수 또는 주파수 범위, 또는 기타 임의의 적절한 주파수의 중심 공진 주파수를 갖는 초음파 트랜스듀서를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 의료 촬상, 재료 분석 또는 다양한 동작 주파수가 희망되는 기타의 이유로 인해, 예를 들어, 공기, 개스, 물, 또는 기타의 환경에서 장치를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 캐비티 및/또는 박막의 치수는 그에 따라 선택될 수 있다.

박막 두께 TM(예를 들어, 깊이 D1 에 대체로 평행한 방향으로 측정)는 100 마이크론 미만, 50 마이크론 미만, 40 마이크론 미만, 30 마이크론 미만, 20 마이크론 미만, 10 마이크론 미만, 5 마이크론 미만, 1 마이크론 미만, 0.1 마이크론 미만, 이들 사이의 임의의 두께 범위, 또는 기타 임의의 적절한 두께일 수 있다. 두께는, 일부 실시예에서, 박막의 원하는 공진 주파수 등의, 박막의 원하는 음향 거동에 기초하여 선택될 수 있다.

또한, 캐비티(1430), 더 일반적으로는 여기서 설명된 임의의 실시예의 캐비티들은, 다양한 형상을 가질 수 있고, 복수의 캐비티가 형성될 때 모든 캐비티가 동일한 형상 또는 크기를 가질 필요는 없다는 점을 이해해야 한다. 예를 들어, 도 22a 내지 도 22d는 캐비티(1430) 및 여기서 설명된 다른 캐비티들에 대한 다양한 잠재적 형상들을 나타낸다. 구체적으로는, 도 22a 내지 도 22d는, 그 내부에 다양한 형상의 캐비티(1430)를 형성시킨 CMOS 웨이퍼의 일부(2200)의 상부면도를 나타낸다. 도 22a는 캐비티(1430)가 정사각형 개구를 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 도 22b는 캐비티(1430)가 원형 개구를 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 도 22c는 캐비티(1430)가 6각형 개구를 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 도 22d는 캐비티(1430)가 8각형 개구를 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 다른 형상들도 역시 가능하다.

부분(2200)이 4개의 캐비티를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 출원의 양태들은 CMOS 웨이퍼에 형성되는 하나 이상의 이러한 캐비티를 제공한다는 점을 이해해야 한다. 일부 실시예에서, 단일 기판(예를 들어, 단일 CMOS 웨이퍼)은, 수십개, 수백개, 수천개, 수만개, 수십만개, 수백만개의 CUT(및 대응하는 캐비티)를 그 내부에 형성할 수 있다.

도 14k는 캐비티(1430)에 오버레이된 박막(1440)을 갖는 초음파 트랜스듀서를 나타내며, 여기서, 박막은 실질적으로 균일한 두께를 가진다. 일부 실시예에서, 박막이 불균일한 두께를 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 박막이, 중심 부분이 박막의 외측 부분보다 큰 두께를 갖는 피스톤(piston)으로서 구성되는 것이 바람직할 수 있으며, 그 비제한적 예가 이하에서 설명된다.

도 14k에 예시된 것과 같은 초음파 트랜스듀서가 음향 신호를 전송 및/또는 수신하는데 이용될 수 있다. 생성된 전력, 동작의 주파수(예를 들어, 대역폭), 및 박막의 진동을 제어하는데 필요한 전압의 관점에서 트랜스듀서의 동작은 박막의 형상과 크기에 의존할 수 있다. 더 얇은 주변부에 의해 CMOS 웨이퍼에 접속되는 중심 덩어리형 부분을 갖는 피스톤처럼 성형된 박막은 다양한 유익한 동작 특성을 제공할 수 있다.

따라서, 본 출원의 양태는 피스톤 박막을 갖는 초음파 트랜스듀서를 제공한다. 이러한 트랜스듀서는 본 출원의 일부 실시예에 따라 웨이퍼 접합 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 일반적으로, 이러한 박막들의 더 두꺼운 중심 부분은 박막의 상부 또는 하부에 형성될 수 있고, 웨이퍼 접합 이전 또는 이후에 형성될 수 있다.

지금까지 본 기술의 수 개의 양태와 실시예를 설명하였으므로, 본 분야의 통상의 기술자에게는, 다양한 변형, 수정, 및 개선이 용이하다는 것을 이해해야 한다. 이러한 변형, 수정 및 개선은 본 개시에서 설명된 기술의 사상과 범위 내에 포함시키고자 한다. 예를 들어, 본 분야의 통상의 기술자라면, 기능을 수행하고 및/또는 결과 및/또는 여기서 설명된 이점들 중 하나 이상을 얻기 위해 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 용이하게 구상할 것이며, 이러한 변형들 및/또는 수정들 각각은 여기서 설명된 실시예의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 통상의 기술자라면, 단지 일상적인 실험만으로, 여기서 설명된 특정한 실시예들에 대한 많은 균등물을 인식하고 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 상기 실시예들은 단지 예시로서 제시된 것일 뿐이며, 첨부된 청구항들과 그 균등물의 범위 내에서, 본 발명의 실시예들은 특정적으로 설명된 것과는 다른 방식으로 실시될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 여기서 설명된 2개 이상의 피쳐, 시스템, 항목, 재료, 키트 및/또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 피쳐, 시스템, 항목, 재료, 키트 및/또는 방법이 상호 불일치하지 않는다면, 본 개시의 범위 내에 포함된다.

전술된 실시예들은 다양한 방식들 중 임의의 방식으로 구현될 수 있다. 프로세스 또는 방법의 수행을 수반하는 본 개시의 하나 이상의 양태와 실시예들은 프로세스 또는 방법을 수행하거나 수행을 제어하기 위해 장치(예를 들어, 컴퓨터, 프로세서, 또는 기타의 장치)에 의해 실행가능한 프로그램 명령어를 이용할 수 있다. 이 점에서, 다양한 발명적 개념은, 하나 이상의 컴퓨터 또는 기타의 프로세서 상에서 실행될 때, 전술된 다양한 실시예들 중 하나 이상을 구현하는 방법들을 수행하는 하나 이상의 프로그램으로 인코딩된 컴퓨터 판독가능한 저장 매체(또는 복수의 컴퓨터 판독가능한 저장 매체)(예를 들어, 비일시적 컴퓨터 메모리, 하나 이상의 플로피 디스크, 컴팩트 디스크, 광 디스크, 자기 테이프, 플래시 메모리, 필드 프로그래머블 게이트 어레이 또는 기타의 반도체 장치 내의 회로 구성, 또는 기타의 유형의 컴퓨터 저장 매체)로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체 또는 매체들은, 저장된 프로그램 또는 프로그램들이 하나 이상의 상이한 컴퓨터 또는 기타의 프로세서에 로딩되어 전술된 양태들 중 다양한 양태를 구현하도록, 이동가능할 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 판독가능한 매체는 비일시적 매체일 수 있다.

용어 "프로그램" 또는 "소프트웨어"는 본 명세서에서 전술된 다양한 양태를 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타의 프로세서를 프로그램하도록 채용될 수 있는 임의 타입의 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터-실행가능한 명령어 세트를 지칭하기 위해 일반적 의미로 사용된다. 추가적으로, 한 양태에 따르면, 실행될 때 본 출원의 방법을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램은 단일의 컴퓨터 또는 프로세서 상에 존재할 필요는 없고, 본 출원의 다양한 양태를 구현하기 위해 다수의 상이한 컴퓨터 또는 프로세서들간에 모듈식으로 분산될 수도 있다는 점을 이해해야 한다.

컴퓨터-실행가능한 명령어는, 하나 이상의 컴퓨터 또는 기타의 장치에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은, 많은 형태로 존재할 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈들은 특정 작업들을 수행하거나 특정 추상 데이터 타입들을 구현하는 루틴들, 프로그램들, 객체들, 컴포넌트들, 데이터 구조들 등을 포함한다. 전형적으로, 프로그램 모듈의 기능은 다양한 실시예에서 원한다면 결합되거나 분산될 수도 있다.

또한, 데이터 구조는 임의의 적절한 형태의 컴퓨터-판독가능한 매체에 저장될 수 있다. 예시의 간소화를 위해, 데이터 구조는 데이터 구조 내의 위치를 통해 관련된 필드들을 갖는 것으로 도시될 수 있다. 이러한 관계는 마찬가지로 필드들간의 관계를 전달하는 컴퓨터-판독가능한 매체 내의 위치들을 갖는 필드들에 대해 스토리지를 할당함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 데이터 요소들간의 관계를 설정하는 포인터, 태그 또는 기타의 메커니즘의 이용을 포함한, 데이터 구조 내의 필드들 내의 정보간의 관계를 설정하기 위해 임의의 적절한 메커니즘이 이용될 수 있다.

소프트웨어로 구현될 때, 소프트웨어 코드는, 단일의 컴퓨터에 제공되건 또는 복수의 컴퓨터들 사이에 분산되건, 임의의 적절한 프로세서 또는 프로세서 집합 상에서 실행될 수 있다.

또한, 컴퓨터는, 비제한적 예로서, 랙-탑재형 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 또는 태블릿 컴퓨터 등의, 다수의 형태들 중 임의의 형태로 구현될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 추가로, 컴퓨터는, 개인용 디지털 보조도구(PDA), 스마트폰 또는 기타 임의의 적절한 휴대형 또는 고정형 전자 장치를 포함한, 일반적으로 컴퓨터로서 간주되지 않지만 적절한 처리 기능을 갖는 장치에 임베딩될 수도 있다.

또한, 컴퓨터는 하나 이상의 입력 및 출력 장치를 가질 수도 있다. 이들 장치들은, 특히, 사용자 인터페이스를 프리젠팅하는데 이용될 수 있다. 사용자 인터페이스를 제공하는데 이용될 수 있는 출력 장치들의 예로서는, 출력의 시각적 프리젠테이션을 위한 프린터 또는 디스플레이 스크린이나, 출력의 청각적 프리젠테이션을 위한 스피커 또는 기타의 사운드 생성 장치가 포함된다. 사용자 인터페이스를 위해 이용될 수 있는 입력 장치들의 예로서는, 키보드와, 마우스, 터치패드 및 디지타이징 태블릿 등의 포인팅 장치가 포함된다. 또 다른 예로서, 컴퓨터는 음성 인식을 통한 또는 기타의 청각적 형태의 입력 정보를 수신할 수 있다.

이러한 컴퓨터들은, 기업 네트워크 등의 근거리 통신망 또는 광역 네트워크, 및 지능형 네트워크(IN) 또는 인터넷을 포함한, 임의의 적절한 형태의 하나 이상의 네트워크에 의해 상호접속될 수 있다. 이러한 네트워크들은 임의의 적절한 기술에 기초할 수 있고 임의의 적절한 프로토콜에 따라 동작할 수 있으며 무선 네트워크, 유선 네트워크 또는 광섬유 네트워크를 포함할 수도 있다.

또한, 설명된 바와 같이, 일부 양태는 하나 이상의 방법으로서 구현될 수도 있다. 방법의 일부로서 수행되는 동작들은 임의의 적절한 방식으로 정렬될 수 있다. 따라서, 실시예에서는 순차적 동작들로서 도시되어 있더라도, 소정 동작들을 동시에 수행하는 것을 포함한, 동작들이 예시된 것과는 상이한 순서로 수행되는 실시예들이 구성될 수 있다.

모든 정의는, 여기서 정의되고 사용된 바와 같이, 정의된 용어의 사전적 정의 및/또는 통상의 의미를 통제하는 것으로 이해되어야 한다.

부정관사, "a" 및 "an"은, 본 명세서와 청구항에서 사용될 때, 분명하게 달리 나타내지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

구문 "및/또는"은, 여기 본 명세서 및 청구항에서 사용될 때, 이와 같이 결합된 요소들, 즉 어떤 경우에는 결합되어 존재하고 다른 경우에는 분리되어 존재하는 요소들의 "어느 하나 또는 양쪽 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"에 의해 열거된 복수의 요소들은 동일한 방식으로, 즉, 이와 같이 결합된 요소들의 "하나 이상"으로서 해석되어야 한다. "및/또는"에 의해 구체적으로 식별되는 요소들 이외의 다른 요소들이, 구체적으로 식별된 이들 요소들과 관련되든 관련되지 않든, 선택사항으로서 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 언급은, "포함하는" 등의 개방형 용어와 연계하여 사용될 때, 한 실시예에서는, (선택사항으로서 B 이외의 다른 요소를 포함한) A만을 지칭할 수 있고; 또 다른 실시예에서는, (선택사항으로서 A 이외의 요소를 포함한) B만을 지칭할 수 있으며; 역시 또 다른 실시예에서는, (선택사항으로서 다른 요소를 포함한) A와 B 양쪽 모두를 지칭할 수 있다.

여기 본 명세서와 청구항에서 사용될 때, 하나 이상의 요소의 열거를 참조한 구문 "적어도 하나"는, 요소들의 목록 내의 요소들 중 하나 이상으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 요소들의 목록 내의 요소들의 각각의 및 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함할 필요는 없고 요소들의 목록 내의 요소들의 임의의 조합을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이 정의는 또한, 구문 "적어도 하나"가 참조하는 요소들의 목록 내에서 구체적으로 식별되는 요소들 이외의 요소들이, 구체적으로 식별되는 요소들과 관련되든 관련되지 않든, 선택사항적으로 존재할 수 있다는 것을 허용한다. 따라서, 비제한적 예로서, "A와 B 중 적어도 하나"(또는, 등가적으로, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 등가적으로 "A 및/또는 B" 중 적어도 하나")는, 한 실시예에서는, B가 존재하지 않는(및 선택사항으로서 B 이외의 요소를 포함한), 적어도 하나의 A, 선택사항으로서는 하나보다 많은 A를 지칭할 수 있고; 또 다른 실시예에서는, 선택사항으로서 A가 존재하지 않는(및 선택사항으로서 A 이외의 요소를 포함한), 적어도 하나의 B, 선택사항으로서는 하나보다 많은 B를 지칭할 수 있고; 역시 또 다른 실시예에서는, 적어도 하나의 A, 선택사항으로서 하나보다 많은 A와, 적어도 하나의 B, 선택사항으로서는 하나보다 많은 B(및 선택사항으로서 다른 요소들을 포함)를 지칭할 수 있다.

또한, 여기서 사용되는 어법과 용어는 설명을 위한 것이며 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 여기서, "포함하는(including, comprising)", 또는 "갖는(having)", "담고 있는(containing)", "수반하는(involving)" 및 그 파생어들은 이후에 열거되는 항목들과 그 균등물뿐만 아니라 추가 항목들을 아우르는 것을 의미한다.

Claims

장치로서,
상기 장치가 타겟의 외부면에 위치할 때 상기 타겟의 내부 피쳐(internal feature)의 이미지를 생성하도록 구성된 프로세서; 및
상기 이미지를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이
를 포함하고,
상기 장치는 휴대 전자 장치인, 장치.
제1항에 있어서, 상기 타겟은 인체 또는 인체의 일부이고, 상기 이미지는 상기 타겟의 상기 내부 피쳐의 실시간 연속 이미지인, 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이미지는 초음파 이미지(ultrasound image)인, 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 타겟으로부터의 방사선(radiation)을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 트랜스듀서(transducer)를 포함하고, 상기 이미지는 상기 적어도 하나의 트랜스듀서에 의해 수신된 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 생성되는, 장치.
제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스듀서는 초음파 트랜스듀서(ultrasound transducer)인, 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 몸체부와 상기 몸체부를 적어도 부분적으로 인클로징(enclose)하는 착탈식 케이스(removable case)를 포함하는, 장치.
제6항에 있어서, 상기 몸체부는 촬상 인터페이스(imaging interface)를 포함하는, 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 몸체부는 하나 이상의 상기 프로세서들 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스는 하나 이상의 상기 프로세서들 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스는 복수의 촬상 요소를 포함하는, 장치.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스는 상기 복수의 촬상 요소를 포함하는 모듈형 유닛(modular unit)을 포함하고, 상기 케이스와 상기 모듈형 유닛은 상기 케이스가 상기 모듈형 유닛을 유지하는 것을 허용하도록 구성되며, 상기 모듈형 유닛은 또한, 제1 휴대 전자 장치와는 상이한 크기 및/또는 형상을 갖는 제2 휴대 전자 장치용의 제2 케이스에 의한 유지를 위해 구성되는, 장치.
휴대 초음파 장치로서,
상기 초음파 장치가 타겟을 향할 때 상기 타겟에 의해 반사되거나 상기 타겟을 통과하는 초음파 방사선(ultrasound radiation)을 수신하도록 구성된 복수의 초음파 요소; 및
상기 복수의 초음파 요소에 의해 수신된 상기 초음파 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 타겟의 내부 피쳐의 이미지를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이
를 포함하는, 휴대 초음파 장치.
제12항에 있어서, 상기 복수의 초음파 요소에 의해 수신된 초음파 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 이미지를 렌더링하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 더 포함하는 휴대 초음파 장치.
방법으로서,
휴대 전자 장치를 피험자의 외부면으로 향하게 하는 단계; 및
상기 휴대 전자 장치를 상기 피험자의 외부면으로 향하게 하는 동안, 상기 휴대 전자 장치의 디스플레이 상에서, 상기 피험자의 내부 피쳐의 이미지를 관찰하는 단계
를 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 휴대 전자 장치는 방사선 센서(radiation sensor)를 포함하고, 상기 방법은, 상기 방사선 센서에 의해, 상기 피험자에 의해 반사되거나 상기 피험자를 통과하는 방사선을 수신하는 단계, 및 상기 방사선 센서에 의해 수신된 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 내부 피쳐의 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 방사선은 초음파 신호를 포함하는, 방법.
휴대 전자 장치가 인체를 향할 때 상기 인체 내부의 이미지를 상기 장치의 디스플레이 상의 윈도우(window) 내에 렌더링하는, 휴대 전자 장치.
제17항에 있어서, 상기 장치는 상기 장치가 상기 인체의 약 1미터 이내에 있을 때 상기 이미지를 렌더링하는, 휴대 전자 장치.
제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 이미지는, 상기 장치가 상기 인체에 관해 움직일 때 상이한 인체 부분들을 나타내는 이미지들을 보여주도록 변경되는, 휴대 전자 장치.
제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지는 3차원 이미지인, 휴대 전자 장치.
휴대 전자 장치로서,
촬상 타겟(imaging target)을 투과하거나 촬상 타겟에 의해 반사된 방사선 신호를 수신하도록 구성된 복수의 촬상 요소;
촬상 인터페이스; 및
상기 복수의 촬상 요소 중 적어도 하나로부터 하나 이상의 감지 신호를 수신하고, 상기 하나 이상의 감지 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 촬상 인터페이스를 통한 디스플레이를 위해 상기 촬상 타겟의 이미지를 렌더링하도록 구성된 하나 이상의 프로세서
를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제21항에 있어서, 상기 복수의 촬상 요소는 초음파 신호를 수신하도록 구성된 초음파 촬상 요소들인, 휴대 전자 장치.
제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 복수의 촬상 요소는 복수의 초음파 트랜스듀서를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 촬상 요소는 초음파 트랜스듀서들의 어레이(an array of ultrasound transducers)를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 촬상 요소는 촬상 타겟을 통해 투과된 복수의 방사선 신호를 수신하도록 구성된, 휴대 전자 장치.
제25항에 있어서, 상기 복수의 촬상 요소에 상기 복수의 방사선 신호를 전송하도록 구성된 제2 복수의 촬상 요소를 더 포함하는 휴대 전자 장치.
제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 촬상 요소는 촬상 타겟에 의해 반사된 방사선 신호를 수신하도록 구성된, 휴대 전자 장치.
제21항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휴대 전자 장치는 스마트폰을 포함하는, 휴대 전자 장치.
제21항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휴대 전자 장치는 태블릿 컴퓨터를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는, 상기 촬상 타겟의 이미지와의 동시 디스플레이를 위해 상기 촬상 타겟의 이미지와 연관된 텍스트, 그래픽, 및/또는 기타의 정보를 렌더링하도록 구성된, 휴대 전자 장치.
제21항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 내의 하나 이상의 구조 또는 객체를 식별 또는 특성화(characterize)하기 위해 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 이용되기 위한 데이터를 저장하도록 구성된 메모리를 더 포함하는 휴대 전자 장치.
제31항에 있어서, 상기 데이터는, 장기, 동맥, 정맥, 조직, 뼈, 및/또는 기타의 신체 내용물(content) 또는 부분 중 적어도 하나와 연관된 이미지 데이터를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제31항 또는 제32에 있어서, 상기 데이터는, 촬상된 구조 또는 객체의 형상, 색상, 텍스쳐, 세포 특성, 및/또는 조직 특성 중 적어도 하나와 연관된 이미지 데이터를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터는, 촬상된 구조 또는 객체 내의 하나 이상의 이상(abnormalities)과 연관된 데이터를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제21항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휴대 전자 장치는 몸체부와 상기 몸체부를 적어도 부분적으로 인클로징하는 착탈식 케이스를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제35항에 있어서, 상기 몸체부는 상기 촬상 인터페이스를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제35항 또는 제36항에 있어서, 상기 몸체부는 상기 하나 이상의 프로세서들 중 적어도 하나를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스는 상기 하나 이상의 프로세서들 중 적어도 하나를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제35항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스는 상기 복수의 촬상 요소를 포함하는, 휴대 전자 장치.
제35항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스는 상기 복수의 촬상 요소를 포함하는 모듈형 유닛을 포함하고, 상기 케이스와 상기 모듈형 유닛은 상기 케이스가 상기 모듈형 유닛을 유지하는 것을 허용하도록 구성되며, 상기 모듈형 유닛은 또한, 제1 휴대 전자 장치와는 상이한 크기 및/또는 형상을 갖는 제2 휴대 전자 장치용의 제2 케이스에 의한 유지를 위해 구성되는, 휴대 전자 장치.