WO2020171590A1 - 초음파 센서 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

초음파 센서 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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WO2020171590A1
WO2020171590A1 PCT/KR2020/002400 KR2020002400W WO2020171590A1 WO 2020171590 A1 WO2020171590 A1 WO 2020171590A1 KR 2020002400 W KR2020002400 W KR 2020002400W WO 2020171590 A1 WO2020171590 A1 WO 2020171590A1
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WO
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slits
electronic device
edge
ultrasonic sensor
horn
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/002400
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English (en)
French (fr)
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박응규
김진희
이동엽
정원태
최형길
홍준표
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삼성전자 주식회사
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes

Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure relate to an ultrasonic sensor assembly and an electronic device including the same.
  • the electronic device may include an ultrasonic sensor.
  • the electronic device is a mobile electronic device, and may include a driving unit that supports the movement, and may detect and avoid an obstacle in a moving direction by using an ultrasonic sensor.
  • the presence or absence of an obstacle may be determined according to the magnitude of a signal that reaches the receiver of the ultrasonic sensor by reflecting the ultrasonic wave generated from the transmitter of the ultrasonic sensor to the obstacle.
  • recognition of an obstacle irrelevant to a moving path needs to be excluded, and for this, directivity control of an ultrasonic sensor may be required.
  • the directivity of an ultrasonic sensor may refer to a property that substantially transmits or receives a signal in a direction in which ultrasonic waves are directed.
  • a horn for this directivity may be positioned in connection with an ultrasonic sensor.
  • the shape such as the size of the horn may be determined according to the directivity characteristics of the ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor.
  • Various embodiments of the present disclosure may provide an ultrasonic sensor assembly capable of having a desired directional characteristic while overcoming a limited mounting space to facilitate its arrangement, and an electronic device including the same.
  • an electronic device includes a housing and an ultrasonic sensor assembly positioned within the housing, wherein the ultrasonic sensor, a horn connected to the ultrasonic sensor, and a mouse of the horn are positioned, and a plurality of slits It may include an ultrasonic sensor assembly including a plate including them.
  • the ultrasonic sensor assembly and the electronic device including the same may improve directivity characteristics. For example, directivity characteristics that are wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction may be possible.
  • the ultrasonic sensor assembly and the electronic device including the same can achieve a desired directivity characteristic while simplifying the structure within a limited mounting space.
  • the ultrasonic sensor assembly and the electronic device including the same may enable directivity control to transmit and receive ultrasonic waves in a desired direction when detecting the presence or absence of an obstacle and a distance using ultrasonic waves.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of an electronic device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 illustrates an ultrasonic radiation pattern (or radiation pattern) of the directional ultrasonic sensor assembly of the electronic device of FIG. 2 according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a directional ultrasonic sensor assembly according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a method of controlling an ultrasonic radiation pattern in the directional ultrasonic sensor assembly according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a change in an ultrasonic radiation pattern of an ultrasonic sensor according to a shape of a horn according to various embodiments.
  • 7, 8, 9, or 10 illustrate a directional ultrasonic sensor assembly according to various embodiments.
  • FIG. 1 is a convex view of an electronic device 101 in a network environment 100 according to various embodiments.
  • the electronic device 101 communicates with the electronic device 102 through a first network 198 (for example, a short-range wireless communication network), or a second network 199 It is possible to communicate with the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network).
  • the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input device 150, an audio output device 155, a display device 160, an audio module 170, and a sensor module ( 176, interface 177, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196, or antenna module 197 ) Can be included.
  • a sensor module 176, interface 177, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196, or antenna module 197
  • at least one of these components may be omitted or one or more other components may be added to the electronic device 101.
  • some of these components may be implemented as one integrated circuit.
  • the sensor module 176 eg, a fingerprint sensor, an iris sensor, or an illuminance sensor
  • the display device 160 eg, a display.
  • the processor 120 for example, executes software (eg, a program 140) to implement at least one other component (eg, a hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can be controlled and can perform various data processing or operations. According to an embodiment, as at least part of data processing or operation, the processor 120 may transfer commands or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190) to the volatile memory 132 The command or data stored in the volatile memory 132 may be processed, and result data may be stored in the nonvolatile memory 134.
  • software eg, a program 140
  • the processor 120 may transfer commands or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190) to the volatile memory 132
  • the command or data stored in the volatile memory 132 may be processed, and result data may be stored in the nonvolatile memory 134.
  • the processor 120 includes a main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor), and a secondary processor 123 (eg, a graphics processing unit, an image signal processor) that can be operated independently or together with the main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor). , A sensor hub processor, or a communication processor). Additionally or alternatively, the coprocessor 123 may be set to use lower power than the main processor 121 or to be specialized for a designated function. The secondary processor 123 may be implemented separately from the main processor 121 or as a part thereof.
  • main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphics processing unit, an image signal processor
  • the coprocessor 123 may be set to use lower power than the main processor 121 or to be specialized for a designated function.
  • the secondary processor 123 may be implemented separately from the main processor 121 or as a part thereof.
  • the coprocessor 123 is, for example, in place of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 121 is active (eg, an application is executed). ) While in the state, together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (for example, the display device 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the functions or states related to. According to an embodiment, the coprocessor 123 (eg, an image signal processor or a communication processor) may be implemented as part of another functionally related component (eg, the camera module 180 or the communication module 190). have.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component of the electronic device 101 (for example, the processor 120 or the sensor module 176 ).
  • the data may include, for example, software (eg, the program 140) and input data or output data for commands related thereto.
  • the memory 130 may include a volatile memory 132 or a nonvolatile memory 134.
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130, and may include, for example, an operating system 142, middleware 144, or an application 146.
  • the input device 150 may receive commands or data to be used for components of the electronic device 101 (eg, the processor 120) from outside the electronic device 101 (eg, a user).
  • the input device 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, or a digital pen (eg, a stylus pen).
  • the sound output device 155 may output an sound signal to the outside of the electronic device 101.
  • the sound output device 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback, and the receiver can be used to receive incoming calls. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display device 160 may visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display device 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
  • the display device 160 may include a touch circuitry set to sense a touch, or a sensor circuit (eg, a pressure sensor) set to measure the strength of a force generated by the touch. have.
  • the audio module 170 may convert sound into an electric signal or, conversely, convert an electric signal into sound. According to an embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input device 150, the sound output device 155, or an external electronic device (eg, electronic device) connected directly or wirelessly to the electronic device 101 The sound can be output through the device 102) (for example, speakers or headphones).
  • the device 102 for example, speakers or headphones.
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101, or an external environmental state (eg, a user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 is, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an atmospheric pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, a humidity sensor, or an illuminance sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that may be used to connect the electronic device 101 directly or wirelessly to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • the connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102 ).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert an electrical signal into a mechanical stimulus (eg, vibration or movement) or an electrical stimulus that a user can perceive through a tactile or motor sense.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture a still image and a video.
  • the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101.
  • the power management module 388 may be implemented as at least a part of a power management integrated circuit (PMIC), for example.
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101.
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, electronic device 102, electronic device 104, or server 108). It is possible to support establishment and communication through the established communication channel.
  • the communication module 190 operates independently of the processor 120 (eg, an application processor), and may include one or more communication processors that support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg : A LAN (local area network) communication module, or a power line communication module) may be included.
  • a wireless communication module 192 eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 194 eg : A LAN (local area network) communication module, or a power line communication module
  • a corresponding communication module is a first network 198 (for example, Bluetooth, WiFi direct, or a short-range communication network such as IrDA (infrared data association)) or a second network 199 (for example, a cellular network, the Internet, Alternatively, it may communicate with external electronic devices through a computer network (for example, a telecommunication network such as a LAN or WAN).
  • a computer network for example, a telecommunication network such as a LAN or WAN.
  • These various types of communication modules may be integrated into one component (eg, a single chip), or may be implemented as a plurality of separate components (eg, multiple chips).
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information stored in the subscriber identification module 196 (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the electronic device 101 can be checked and authenticated.
  • the antenna module 197 may transmit, for example, a signal or power to the outside (eg, an external electronic device) or receive from the outside.
  • the antenna module may include one antenna including a conductor formed on a substrate (eg, a PCB) or a radiator formed of a conductive pattern.
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas. In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is, for example, provided by the communication module 190 from the plurality of antennas. Can be chosen.
  • the signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the at least one selected antenna.
  • other components eg, RFIC
  • other than the radiator may be additionally formed as part of the antenna module 197.
  • At least some of the components are connected to each other through a communication method (e.g., a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI))) between peripheral devices and signals ( E.g. commands or data) can be exchanged with each other.
  • a communication method e.g., a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • GPIO general purpose input and output
  • SPI serial peripheral interface
  • MIPI mobile industry processor interface
  • the command or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199.
  • Each of the electronic devices 102 and 104 may be a device of the same or different type as the electronic device 101.
  • all or part of the operations executed by the electronic device 101 may be executed by one or more of the external electronic devices 102, 104, or 108.
  • the electronic device 101 needs to perform a function or service automatically or in response to a request from a user or another device, the electronic device 101 does not execute the function or service by itself.
  • One or more external electronic devices receiving the request may execute at least a part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit the execution result to the electronic device 101.
  • the electronic device 101 may process the result as it is or additionally and provide it as at least part of a response to the request.
  • cloud computing, distributed computing, or client-server computing technology Can be used.
  • Electronic devices may be devices of various types.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance.
  • a portable communication device eg, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • phrases such as “at least one of, B, or C” may include any one of the items listed together in the corresponding one of the phrases, or all possible combinations thereof.
  • Terms such as “first”, “second”, or “first” or “second” may be used simply to distinguish the component from other corresponding components, and the components may be separated from other aspects (eg, importance or Order) is not limited.
  • Some (eg, a first) component is referred to as “coupled” or “connected” to another (eg, a second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively”. When mentioned, it means that any of the above components may be connected to the other components directly (eg by wire), wirelessly, or via a third component.
  • module used in this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic blocks, parts, or circuits.
  • the module may be an integrally configured component or a minimum unit of the component or a part thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Various embodiments of the present document include one or more instructions stored in a storage medium (eg, internal memory 136 or external memory 138) readable by a machine (eg, electronic device 101). It may be implemented as software (for example, the program 140) including them.
  • the processor eg, the processor 120 of the device (eg, the electronic device 101) may call and execute at least one command among one or more commands stored from a storage medium. This makes it possible for the device to be operated to perform at least one function according to the at least one command invoked.
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • a storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • non-transient only means that the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (e.g., electromagnetic wave), and this term refers to the case where data is semi-permanently stored in the storage medium. It does not distinguish between temporary storage cases.
  • a signal e.g., electromagnetic wave
  • a method according to various embodiments disclosed in the present document may be provided by being included in a computer program product.
  • Computer program products can be traded between sellers and buyers as commodities.
  • Computer program products are distributed in the form of a device-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (e.g. Play StoreTM) or two user devices ( It can be distributed (e.g., downloaded or uploaded) directly between, e.g. smartphones).
  • a device e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store e.g. Play StoreTM
  • two user devices It can be distributed (e.g., downloaded or uploaded) directly between, e.g. smartphones).
  • at least a part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily generated in a storage medium that can be read by a device such as a server of a manufacturer, a server of an application store, or a memory of a relay server.
  • each component (eg, module or program) of the above-described components may include a singular number or a plurality of entities.
  • one or more components or operations among the above-described corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg, a module or a program
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar to that performed by the corresponding component among the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component are sequentially, parallel, repeatedly, or heuristically executed, or one or more of the above operations are executed in a different order or omitted. Or one or more other actions may be added.
  • FIG 2 is a perspective view of an electronic device 300 according to an exemplary embodiment.
  • the electronic device 300 may be, for example, a mobile electronic device (eg, a robot cleaner).
  • the mobile electronic device may include a driving unit for its movement.
  • the driving unit may be based on, for example, a power source such as wheels 320 and a motor connected thereto.
  • the electronic device 300 may include an ultrasonic sensor assembly 200 positioned in the housing 310 forming the exterior. The electronic device 300 may detect and avoid an obstacle in a moving direction by using the ultrasonic sensor assembly 200.
  • the housing 310 is a surface 311 (hereinafter, referred to as the front surface) facing in a direction when the electronic device 300 moves forward (eg, forward or forward direction) (eg, a +x axis direction). It may include).
  • the forward direction may be orthogonal to the axis of rotation about the wheel 320.
  • the ultrasonic wave output from the transmitter of the ultrasonic sensor may proceed to the front surface 311 and be emitted to the outside, and the ultrasonic wave reflected by the external object may pass through the front surface 311 and be input to the receiver of the ultrasonic sensor.
  • the ultrasonic sensor assembly 200 may be provided in plural as shown, but is not limited thereto and the number of the ultrasonic sensor assembly 200 may vary.
  • the ultrasonic sensor assembly 200 may be positioned to correspond to various outer surfaces of the housing 310 as well as the front surface 311 to obtain sensor data regarding the presence or absence of an external object or a distance to the external object.
  • the ultrasonic sensor assembly 200 is not limited to the electronic device 300 according to the embodiment of FIG. 2 and may be used in various types of other electronic devices.
  • the electronic device 300 may include various devices that are at least partially positioned in the housing 310 according to the purpose.
  • the electronic device 300 may include various parts related to cleaning, such as a rotating brush and a suction device.
  • the electronic device 300 may include a buffer member (not shown) capable of reducing or absorbing an impact with an external object, and the buffer member is an outer surface of the housing 310 or the housing 310 It can be placed in various locations within.
  • the buffer member may be implemented with various materials having elasticity or flexibility.
  • the buffer member may be disposed on the front surface 311. According to various embodiments, at least a portion of the ultrasonic sensor assembly 200 may be located within the buffer member.
  • the surface facing the +x-axis direction is'front'
  • the surface facing the +y axis direction or the -y axis direction is'side'
  • the surface facing +z direction is'plane'. I will refer to it as.
  • FIG. 3 illustrates an ultrasonic radiation pattern (or radiation type) of the directional ultrasonic sensor assembly 200 of the mobile electronic device 300 of FIG. 2 according to an exemplary embodiment.
  • an ultrasonic radiation pattern 3000 formed by the directional ultrasonic sensor assembly 200 may have directivity. Directivity may refer to a property in which a signal is actually sent or received in a direction in which ultrasonic waves are directed.
  • the ultrasonic radiation pattern 3000 is widely distributed horizontally in a forward direction (e.g., in front of the front surface 311 in FIG. 2) when viewed in the z-dir or xy plane. Can be (e.g., widely distributed in the horizontal direction) (see reference numeral 3001).
  • the ultrasonic radiation pattern 3000 may be formed narrower in a vertical direction (eg, a z-axis direction) compared to a horizontal distribution.
  • the vertical distribution of the ultrasonic radiation pattern 3000 may be formed in a range corresponding to the height 312 of the housing 310 or the front surface 311.
  • the ultrasonic radiation pattern 3000 shown in FIG. 3 may exhibit directivity such that ultrasonic waves are evenly transmitted in a horizontal direction and transmitted in a narrow range compared to a horizontal direction in a vertical direction.
  • the ultrasonic sensor 210 included in the ultrasonic sensor assembly 200 emits spherical sound waves without directionality, but the plate 230 connected to the ultrasonic sensor 210 (see FIG. 4 ).
  • the ultrasonic radiation pattern of FIG. 3 may be formed. For example, when the electronic device 300 moves, an obstacle in front is detected, but an obstacle (eg, a sofa or bed formed with sufficient height) located higher than the height of the electronic device 300 is not detected (or recognized). can do.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the directional ultrasonic sensor assembly 200 according to an embodiment.
  • the directional ultrasonic sensor assembly 200 may include an ultrasonic sensor 210, a horn 220, or a plate 230.
  • the ultrasonic sensor 210 may emit ultrasonic waves in a spherical shape without directionality.
  • the ultrasonic sensor 210 may generate a spherical wave.
  • the horn 220 may be connected to the ultrasonic sensor 210.
  • the horn 220 is a hollow tube extending from the first side 221 to the second side 222, and its cross section can be widened in a trumpet shape from the first side 221 to the second side 222. have.
  • the horn 220 may include a conduit or passage extending from a first opening (not shown) formed on the first side 221 to a second opening formed on the second side 222.
  • the second opening is an opening having a larger cross-sectional area at the end of the horn 222 and may be referred to as a'mouth'.
  • the horn 220 may contribute to the directivity of ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor 210.
  • the ultrasonic sensor 210 may be connected to the first side 221 of the horn 220.
  • the cross-sectional shape of the horn 220 may be a rectangle having a narrow width in the y-axis direction and a wide width in the z-axis direction.
  • the horn 220 may be a pyramid horn having a rectangular cross-sectional shape.
  • the horn 220 may be implemented in various different cross-sectional shapes.
  • the horn 220 may be implemented in a cross-sectional shape of various polygons such as a square.
  • the horn 2200 may be an ellipse or a conical horn implemented in a circular cross-sectional shape. In the embodiment of FIG.
  • the horn 220 in the form of a shell is attached to the ultrasonic sensor 210
  • the horn 220 is not limited thereto, and the horn 220 may be implemented based on an opening formed in a structure such as a buffer member (eg, a bumper).
  • the plate 230 may be located on the second side 222 of the horn 220.
  • the plate 230 may be positioned at an opening (or mouse) (not shown) of the second side 220 of the horn 220.
  • the directional plate 230 may be provided separately from the horn 220 and may be combined with the horn 220.
  • the plate 230 may be formed integrally with the horn 220 and may include the same material as the horn 220.
  • the plate 230 may be a part of the housing 310 of FIG. 2 or may form the front surface 311.
  • the housing 310 of FIG. 2 may include an opening, and the plate 230 may be exposed to the outside through the opening of the housing 310.
  • the plate 230 may include a slit structure 240.
  • the plate 230 may include a first short edge 231, a second short edge 232, a first long edge 233, or a second long edge 234.
  • the slit structure 240 includes a plurality of slits 241, 242, 243, 244, 245 arranged in a direction from the first short edge 231 to the second short edge 232 (for example, in the -z axis direction). 246, 247).
  • the plurality of slits 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247 are in a direction from the first long edge 233 to the second long edge 234 (e.g., -y direction). It can have the same length extended to ).
  • the plurality of slits 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247 are in a direction from the first short edge 231 to the second short edge 232 (e.g., -z direction). It can have the same width extended to ).
  • the spacing between adjacent slits may be constant.
  • the number of slits, the width of the slit extending in the z-axis direction, the length of the slit extending in the y-axis direction, or the spacing between adjacent slits is not limited to the embodiment of FIG. 4. It can be formed in various ways.
  • the ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor 210 may proceed in the passage of the horn 220 and be emitted to the outside through the plate 230.
  • the ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor 210 may be guided by the passage of the horn 220 to reach the plate 230.
  • the slit structure 240 of the plate 230 may control directivity with respect to ultrasonic waves. For example, as shown in FIG. 3, an ultrasonic radiation pattern (refer to reference numeral 3001) widely distributed in a horizontal direction may be formed.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a method of controlling an ultrasonic radiation pattern in the directional ultrasonic sensor assembly 200 according to an exemplary embodiment.
  • the plate 230 of the directional ultrasonic sensor assembly 200 includes a plurality of slits 251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261. It may include a slit structure 240 including, 262, 263.
  • the plurality of slits 251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261, 262, 263 are formed from the first short edge 231 of the plate 230 to the second short edge ( It can be arranged in a direction toward (232).
  • the slit structure 240 may include a first region 501, a second region 502, or a third region 503.
  • the first area 501 may be located between the second area 502 and the third area 503.
  • the first region 501 may at least partially face the ultrasonic sensor 210, for example.
  • a plurality of slits 256, 257, 258 formed in the first region 501 may be arranged at a first interval.
  • the first interval may be smaller than the second interval.
  • the ribs between the plurality of slits 256, 257, and 258 in the first region 501 extend in a direction from the first short edge 231 to the second short edge 232 May have a first width.
  • Ribs between the plurality of slits 251, 252, 253, 254, 255 in the second region 502, and/or a plurality of slits 259, 260, 261, 262 in the third region 503, Ribs 263 may have a second width extending in a direction from the first short edge 231 to the second short edge 232.
  • the first width may be larger than the second width.
  • the second slit structure formed in the second region 502 and the third slit structure formed in the third region 503 are symmetrical to each other with the first slit structure formed in the first region 501 therebetween.
  • the ultrasonic wave in the spherical wave form 510 output from the ultrasonic sensor 210 may travel inside the horn 220 and be emitted to the outside through the plate 230.
  • a phase delay phenomenon may occur.
  • Some of the ultrasonic waves of the spherical wave shape 510 corresponding to the first region 501 are interfered by ribs of the first width when passing through the plurality of slits 256, 257, 258 of the first region 501 Can be.
  • Some of the ultrasonic waves of the spherical wave 501 corresponding to the second region 502 are larger than the first width when passing through the plurality of slits 251, 252, 253, 254, 255 of the second region 502. It can be interfered with by ribs of 2 width.
  • Some of the ultrasonic waves of the spherical wave 501 corresponding to the third region 503 are larger than the first width when passing through the plurality of slits 259, 260, 261, 262, 263 of the third region 503. It can be interfered with by ribs of 2 width. Based on the difference in interference, a phase delay phenomenon may occur in the first region 501, and ultrasonic waves passing through the plate 230 may have a shape similar to that of the plane wave 520.
  • the ultrasonic wave formed narrowly in the vertical direction (eg, the direction between the first short edge 231 and the second short edge 232).
  • a radiation pattern 3000 may be formed.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a change in an ultrasonic radiation pattern of the ultrasonic sensor 210 according to the shape of the horn 220 according to various embodiments.
  • FIG. 6 for example, (a) of FIG. 6 shows the shape of the horn 220 as shown in (b), (c), (d), or (e) of FIG. 6 based on the xz plane. The radiation pattern of the ultrasonic wave is shown accordingly.
  • the opening formed on the second side 222 of the horn 220 is formed longer in the z-axis direction as shown in (c) or (d) of FIG. 6 compared to the horn 220 of FIG. 6 (b) shape, z
  • the shape of the ultrasonic radiation in the axial direction can be narrowed. Even if the opening formed on the second side 222 is formed longer than the corresponding length as shown in (d) of FIG. 6, a change in the radiation shape no longer occurs, or the space in which the directional ultrasonic sensor assembly 200 is disposed is limited In some cases, the length of the opening of the horn 220 may not be sufficiently long. In this case, by placing the plate 230 on the opening (or mouse) 222 as shown in (e) of FIG. 6, the shape of the ultrasonic radiation in the z-axis direction can be narrower.
  • 7, 8, 9, or 10 illustrate a directional ultrasonic sensor assembly 200, 800, 900, or 1000 according to various embodiments.
  • FIG. 7 is a view as viewed from the front of the directional ultrasonic sensor assembly 200 according to an embodiment.
  • 7B is a view of the ultrasonic sensor assembly 200 as viewed from the rear.
  • 7C is a cross-sectional view of the directional ultrasonic sensor assembly 200 as viewed from the side.
  • a plurality of slits of the slit structure 240 formed on the plate 230 have the same length L1 and the same height H1, and may be arranged at a constant interval W1. Even in this case, as in the embodiment of FIG.
  • the slit structure 240 of may cause a phase delay phenomenon that transforms a spherical wave shape into a plane wave shape.
  • the plates 830, 930, or 1030 according to the embodiment of FIGS. 8, 9, or 10 may form a narrower radiation pattern of ultrasonic waves in the z-axis direction.
  • 8A is a front view of the directional ultrasonic sensor assembly 800 according to another exemplary embodiment.
  • 8B is a view of the directional ultrasonic sensor assembly 800 viewed from the rear.
  • 8C is a cross-sectional view of the directional ultrasonic sensor assembly 800 as viewed from the side.
  • a plurality of slits of the slit structure 840 formed on the plate 830 may have the same length L2 and the same height H2.
  • the height of the ribs between the slits in the central area of the plate 830 eg, the first area 501 of FIG. 5
  • the second area 502 of FIG. 5 e.g, the second area 502 of FIG. 5
  • the third area 503 e.g. the phase delay phenomenon occurring in the central region may be increased, so that ultrasonic waves that pass through the plate 830 and radiate to the outside may be further transformed into a plane wave shape.
  • FIG. 9A is a front view of a directional ultrasonic sensor assembly 900 according to another exemplary embodiment.
  • 9B is a view of the directional ultrasonic sensor assembly 900 as viewed from the rear.
  • 9C is a cross-sectional view of the directional ultrasonic sensor assembly 900 as viewed from the side.
  • a plurality of slits of the slit structure 940 formed on the plate 930 may have the same length L3.
  • the slits formed in the central region of the plate 930 are formed in other regions (for example, the second region 502 in FIG. 5, and/or the third region). It may be formed to have a height lower than that of the slits formed in the region 503.
  • ribs between the slits in the central region of the plate 830 for example, the first region 501 of FIG. 5
  • the height may be greater than that of other regions (eg, the second region 502 and/or the third region 503 of Fig. 5), thereby increasing the phase delay phenomenon occurring in the central region, thereby increasing the plate 930 ), the ultrasonic waves radiated to the outside can be transformed into a more plane wave form.
  • 10A is a front view of the directional ultrasonic sensor assembly 1000 according to another exemplary embodiment.
  • 10B is a view of the directional ultrasonic sensor assembly 1000 as viewed from the rear.
  • 10C is a cross-sectional view of the directional ultrasonic sensor assembly 1000 as viewed from the side.
  • a plurality of slits of the slit structure 1040 formed on the plate 1030 may have the same length L4 and the same height H4.
  • the number of slits formed in the central region of the plate 1030 (for example, the first region 501 of FIG. 5) is different from the number of the slits (for example, the second region 502 of FIG. 5, and/or It may be smaller than the number of slits formed in the third area 503.
  • the height of the ribs between the slits in the central region of the plate 830 (for example, the first region 501 in FIG. 5) is different from the other region (for example, the second region 502 in FIG. 5, and/or the third region). It may be formed larger than the region 530. Through this, a phase delay phenomenon occurring in the central region may be increased, so that ultrasonic waves that pass through the plate 1030 and radiate to the outside may be further transformed into a plane wave shape.
  • an electronic device eg, the electronic device 300 of FIG. 2 includes a housing (eg, the housing 310 of FIG. 2 ), and an ultrasonic sensor assembly (eg: The ultrasonic sensor assembly 200 of FIG. 4 may be included.
  • the ultrasonic sensor assembly may include an ultrasonic sensor (eg, the ultrasonic sensor 210 of FIG. 4 ), a horn connected to the ultrasonic sensor (eg, the horn 220 of FIG. 4), and a plurality of It may include a plate (for example, the plate 230 of FIG. 4) including slits of.
  • the plurality of slits (for example, the plurality of slits 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247 of FIG. 4) may be arranged at regular intervals.
  • the plurality of slits (eg, the plurality of slits 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247 of FIG. 4) may be formed in the same shape.
  • the plurality of slits are arranged in a direction in which the plurality of slits (for example, the plurality of slits 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247 of FIG. 4) are arranged.
  • the extended height can be constant.
  • the plate faces the ultrasonic sensor (for example, the ultrasonic sensor 210 in FIG. 5).
  • a first area 501 of the first area, a second area (eg, the second area 502 in FIG. 5) and a third area (eg, the second area 502 in FIG. 5) located opposite to each other with the first area interposed therebetween. 3 regions 503) may be included.
  • the plurality of slits may include first slits formed in the first area (eg, slits 256, 257, 258 in FIG. 5), and second slits formed in the second area (eg, slits in FIG. 5). S 251, 252, 253, 254, 255), or third slits formed in the third region (for example, slits 259, 260, 261, 262, 263 of FIG. 5). .
  • the second area eg, the second area 502 of FIG. 5
  • the third area eg, the third area 503 of FIG. 5
  • the first region 501 of FIG. 5 may be symmetrical to each other.
  • the distance between the first slits is, the second slits (for example, the slits 251 of FIG. 5) 252, 253, 254, 255)), or a distance between the third slits (eg, the slits 259, 260, 261, 262, 263 of FIG. 5).
  • the height of the first slit (eg, the slit 256, 257, or 258 of FIG. 5) extending in the direction in which the plurality of slits are arranged is the second slit (eg, FIG. It may be smaller than the height of the slit (251, 252, 253, 254, or 255) of 5, or the height of the third slit (for example, the slit 259, 260, 261, 262, or 263 of FIG. 5).
  • the number of the first slits is determined by the number of the second slits (e.g., slits 251 of FIG. 5). 252, 253, 254, 255)) or the number of the third slits (eg, slits 259, 260, 261, 262, 263 of FIG. 5).
  • the plate e.g., the plate 230 of FIG. 4
  • the plurality of slits are positioned to be spaced apart from each other in the arrangement direction, It may include a first short edge 231 and a second edge (eg, the second short edge 232 of FIG. 4 ).
  • the plate may connect one end of the first edge and one end of the second edge, and include a third edge perpendicular to the first edge (for example, the first long edge 233 of FIG. 4 ).
  • the plate may connect the other end of the first edge and the other end of the second edge, and include a fourth edge parallel to the third edge (for example, the second long edge 234 of FIG. 4 ).
  • the plurality of slits eg, the plurality of slits 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247 in FIG. 4
  • the plurality of slits may be arranged in the direction from the first edge to the second edge. .
  • the distance between the first edge (eg, the first short edge 231 in FIG. 4) and the second edge (eg, the second short edge 232 in FIG. 4) is the It may be greater than a distance between the third edge (eg, the first long edge 233 of FIG. 4) and the fourth edge (eg, the second long edge 234 of FIG. 4 ).
  • the plate (eg, the plate 230 of FIG. 4) may be exposed to the outside through an opening formed in the housing (eg, the housing 210 of FIG. 2 ).
  • the horn may be a conical horn.
  • the horn may be formed of a buffer member.
  • the electronic device may further include a driving unit for moving the housing (eg, the housing 310 of FIG. 2 ).

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징, 및 상기 하우징 내에 위치된 초음파 센서 어셈블리로서, 초음파 센서, 상기 초음파 센서와 연결된 혼(horn), 및 상기 혼의 마우스에 위치되고, 복수의 슬릿들을 포함하는 플레이트를 포함하는 초음파 센서 어셈블리를 포함할 수 있다. 이밖에 다양한 다른 실시예가 가능할 수 있다.

Description

초음파 센서 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치
본 발명의 다양한 실시예들은 초음파 센서 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
전자 장치는 초음파 센서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치는 이동형 전자 장치로서 그 이동을 지원하는 구동부를 포함할 수 있고, 초음파 센서를 이용하여 이동 방향의 장애물을 탐지하고 회피할 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서의 발신부로부터 발생된 초음파가 장애물에 반사되어 초음파 센서의 수신부에 도달하는 신호의 크기에 따라 장애물의 유무가 판단될 수 있다. 이동형 전자 장치의 경우 이동 경로와 무관한 장애물에 관한 인식은 배제될 필요가 있고, 이를 위해서는 초음파 센서의 지향성 제어가 필요할 수 있다. 초음파 센서의 지향성이라 함은 초음파를 지향하는 방향으로 신호를 실질적으로 보내거나 받게 되는 성질을 가리킬 수 있다. 이러한 지향성을 위한 혼(horn)이 초음파 센서와 연결되어 위치될 수 있다. 초음파 센서로부터 출력된 초음파의 지향 특성에 따라 혼의 크기와 같은 형태가 결정될 수 있다. 하지만, 전자 장치의 제한된 실장 공간에서 초음파 센서에 관한 원하는 지향성을 가지게 하면서 그 배치가 용이한 혼을 구현하기 어려울 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 제한된 실장 공간을 극복하여 그 배치를 용이하게 하면서 원하는 지향 특성을 가질 수 있는 초음파 센서 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징, 및 상기 하우징 내에 위치된 초음파 센서 어셈블리로서, 초음파 센서, 상기 초음파 센서와 연결된 혼(horn), 및 상기 혼의 마우스에 위치되고, 복수의 슬릿들을 포함하는 플레이트를 포함하는 초음파 센서 어셈블리를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 초음파 센서 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치는 지향 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 수평 방향으로는 넓고 수직 방향으로는 좁은 지향 특성이 가능할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 초음파 센서 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치는 제한된 실장 공간 내에서 그 구조를 단순화할 수 있으면서 원하는 지향 특성을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 초음파 센서 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치는 초음파를 이용한 장애물 유무 및 거리 감지를 함에 있어 원하는 방향으로 초음파를 보내고 받을 수 있도록 지향성 제어를 가능하게 할 수 있다.
그 외에 본 발명의 다양한 실시예들로 인하여 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명에서 직접적으로 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전자 장치에 관한 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 도 2의 전자 장치의 지향성 초음파 센서 어셈블리의 초음파 방사 패턴(또는 방사 형태)를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리에 관한 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리에서 초음파 방사 패턴을 제어하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다양한 실시예에 따라 혼의 형태에 따른 초음파 센서의 초음파 방사 패턴의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7, 8, 9, 또는 10은 다양한 실시예들에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리를 도시한다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 볼록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 전자 장치(101)에는, 이 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성 요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성 요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성 요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성 요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성 요소들 중 적어도 하나의 구성 요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144), 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는 전자 장치(101)의 구성 요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)는, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는, 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct, 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은, 예를 들어, 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성 요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다.. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성 요소를 다른 해당 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성 요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성 요소가 다른(예: 제 2) 구성 요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성 요소가 상기 다른 구성 요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성 요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성 요소들의 각각의 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성 요소들 중 하나 이상의 구성 요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성 요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성 요소는 상기 복수의 구성 요소들 각각의 구성 요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성 요소들 중 해당 구성 요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 전자 장치(300)에 관한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(300)는, 예를 들어, 이동형 전자 장치(예: 로봇 청소기)일 수 있다. 이동형 전자 장치는 그 이동을 위한 구동부를 포함할 수 있다. 구동부는, 예를 들어, 휠(wheels)(320), 및 이와 연결된 모터와 같은 동력원을 기초로 할 수 있다. 전자 장치(300)는 외관을 형성하는 하우징(310) 내에 위치된 초음파 센서 어셈블리(200)를 포함할 수 있다. 전자 장치(300)는 초음파 센서 어셈블리(200)를 이용하여 이동 방향의 장애물을 탐지하고 회피할 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서 어셈블리(300)의 초음파 센서(미도시)의 발신부로부터 발생된 초음파가 외부 물체(또는 장애물)에 반사되어 초음파 센서의 수신부에 도달하는 신호의 크기에 따라 장애물의 유무가 판단될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 하우징(310)은, 전자 장치(300)가 앞으로 이동할 때의 방향(예: 전방, 또는 전진 방향)(예: +x 축 방향)으로 향하는 일면(311)(이하, 전면이라 칭함)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전진 방향은, 휠(320)에 관한 회전 축과 직교할 수 있다. 초음파 센서의 발신부로부터 출력된 초음파는 전면(311) 앞쪽으로 진행하여 외부로 방출되고, 외부 물체에 의해 반사된 초음파는 전면(311)을 통과하여 초음파 센서의 수신부로 입력될 수 있다. 초음파 센서 어셈블리(200)는 도시된 바와 같이 복수 개로 마련될 수 있으나, 이에 국한되지 않고 그 개수는 다양할 수 있다. 초음파 센서 어셈블리(200)는 전면(311)뿐만 아니라 하우징(310)의 다양한 외면에 대응하여 위치되어 외부 물체의 유무, 또는 외부 물체와의 거리에 관한 센서 데이터를 획득할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 초음파 센서 어셈블리(200)는 도 2의 실시예에 따른 전자 장치(300)에 국한되지 않고 다양한 형태의 다른 전자 장치에 활용될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 그 목적에 따라 하우징(310)에 적어도 일부 위치된 다양한 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)가 로봇 청소기인 경우, 전자 장치(300)는 회전 브러쉬(brush), 흡입 장치와 같은 청소와 관련된 다양한 부품들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 외부 물체와의 충격을 완화 또는 흡수할 수 있는 완충 부재(미도시)를 포함할 수 있고, 완충 부재는 하우징(310)의 외면 또는 하우징(310) 내의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 완충 부재는 탄력 또는 가요성을 가지는 다양한 물질로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 완충 부재는 전면(311)에 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 초음파 센서 어셈블리(200)의 적어도 일부는 상기 완충 부재 내에 위치될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, +x축 방향을 향하는 면을 '전면', +y 축 방향 또는 -y 축 방향으로 향하는 면을 '측면', +z 방향으로 향하는 면을 '평면'으로 지칭하겠다.
도 3은 일 실시예에 따른 도 2의 이동형 전자 장치(300)의 지향성 초음파 센서 어셈블리(200)의 초음파 방사 패턴(또는 방사 형태)를 도시한다.
도 2 및 3을 참조하면, 일 실시예에서, 지향성 초음파 센서 어셈블리(200)에 의해 형성된 초음파 방사 패턴(3000)은 지향성을 가질 수 있다. 지향성은 초음파를 지향하는 방향으로 신호를 실질적으로 보내거나 받게 되는 성질을 가리킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 초음파 방사 패턴(3000)은, z 축 방향(z-dir) 또는 x-y 평면으로 볼 때, 전방으로(예: 도 2의 전면(311)의 앞쪽으로) 수평적으로 넓게 분포될 수 있다(예: 수평 방향으로 넓게 분포)(도면 부호 3001 참조). 일 실시예에 따르면, 초음파 방사 패턴(3000)은, 수평 방향 분포에 비해, 수직 방향(예: z 축 방향)으로 좁게 형성될 수 있다. 예를 들어, 초음파 방사 패턴(3000)의 수직 방향 분포는 하우징(310)의 높이(312), 또는 전면(311)에 대응하는 범위로 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 초음파 방사 패턴(3000)은, 초음파가 수평 방향으로 고르게 전달되면서 수직 방향으로는 수평 방향에 비해 좁은 범위로 전달되게 하는 지향성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 초음파 센서 어셈블리(200)에 포함된 초음파 센서(210)(도 4 참조)는 방향성 없이 구형의 음파를 방사하나, 초음파 센서(210)와 연결된 플레이트(230)(도 4 참조)를 통해 초음파의 지향성이 제어되어 도 3의 초음파 방사 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)가 이동함에 있어 전방의 장애물은 탐지하되, 전자 장치(300)의 높이보다 높은 곳에 위치한 장애물(예: 충분한 높이 형성된 소파 또는 침대)은 탐지(또는 파악)되지 않게 할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리(200)에 관한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리(200)는 초음파 센서(210), 혼(220), 또는 플레이트(230)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 초음파 센서(210)는 초음파를 방향성 없이 구형으로 방사할 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서(210)는 구면파(spherical wave)를 발생시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 혼(220)은 초음파 센서(210)와 연결될 수 있다. 혼(220)은 제 1 측(221)으로부터 제 2 측(222)으로 연장된 속이 빈 관으로서, 그 단면은 제 1 측(221)에서 제 2 측(222)으로 나팔 모양으로 넓어져 갈 수 있다. 혼(220)은 제 1 측(221)에 형성된 제 1 오프닝(opening)(미도시)으로부터 제 2 측(222)에 형성된 제 2 오프닝으로 연장된 관로 또는 통로를 포함할 수 있다. 상기 제 2 오프닝은 혼(222)의 종단에서 단면적이 큰 쪽의 오프닝으로서 '마우스(mouth)'로 지칭될 수 있다. 혼(220)은 초음파 센서(210)로부터 출력된 초음파의 지향성에 기여할 수 있다. 초음파 센서(210)는 혼(220)의 제 1 측(221)과 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 혼(220)의 단면 형상은, y 축 방향의 폭이 좁고 z 축 방향의 폭이 넓은 장방형일 수 있다. 예를 들어, 혼(220)은 단면 형상이 직사각형인 피라미드 혼일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 혼(220)은 다양한 다른 단면 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 혼(220)은 정사각형과 같은 다양한 다각형의 단면 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 혼(2200은 타원, 또는 원 형태의 단면 형상으로 구현된 원추형 혼일 수 있다. 도 4의 실시예에서는 쉘(shell) 형태의 혼(220)이 초음파 센서(210)에 부착된 형태로 도시되었으나, 이에 국한되지 않고, 혼(220)은 완충 부재(예: 범퍼)와 같은 구조물에 형성된 오프닝(opening)를 기초로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 플레이트(230)는 혼(220)의 제 2 측(222)에 위치될 수 있다. 예를 들어, 플레이트(230)는 혼(220)의 제 2 측(220)의 오프닝(opening)(또는 마우스)(미도시)에 위치될 수 있다. 지향성 플레이트(230)는 혼(220)과는 별도로 마련되어 혼(220)과 결합될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 플레이트(230)는 혼(220)과 일체로 형성될 수 있고, 혼(220)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 플레이트(230)는 도 2의 하우징(310)의 일부분이거나, 전면(311)을 형성할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 도 2의 하우징(310)은 오프닝을 포함할 수 있고, 플레이트(230)는 하우징(310)의 오픈닝을 통해 외부로 노출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 플레이트(230)는 슬릿 구조(240)를 포함할 수 있다. 플레이트(230)는 제 1 짧은 에지(231), 제 2 짧은 에지(232), 제 1 긴 에지(233), 또는 제 2 긴 에지(234)를 포함할 수 있다. 슬릿 구조(240)는 제 1 짧은 에지(231)에서 제 2 짧은 에지(232)로 향하는 방향(예: -z 축 방향)으로 배열된 복수의 슬릿들(241, 242, 243, 244, 245, 246, 247)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 슬릿들(241, 242, 243, 244, 245, 246, 247)은 제 1 긴 에지(233)에서 제 2 긴 에지(234)로 향하는 방향(예: -y 방향)으로 연장된 동일한 길이를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 슬릿들(241, 242, 243, 244, 245, 246, 247)은 제 1 짧은 에지(231)에서 제 2 짧은 에지(232)로 향하는 방향(예: -z 방향)으로 연장된 동일한 너비를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 서로 이웃하는 슬릿들 사이의 간격은 일정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 슬릿의 개수, z 축 방향으로 연장된 슬릿의 너비, y 축 방향으로 연장된 슬릿의 길이, 또는 서로 이웃하는 슬릿들 사이의 간격은, 도 4의 실시예에 국한되지 않고 다양하게 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 초음파 센서(210)로부터 출력된 초음파는 혼(220)의 통로에서 진행하여 플레이트(230)를 통해 외부로 방출될 수 있다. 초음파 센서(210)로부터 출력된 초음파는 혼(220)의 통로에 의해 안내되어 플레이트(230)에 도달할 수 있다. 플레이트(230)의 슬릿 구조(240)는 초음파에 관한 지향성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서와 같이, 수평 방향으로 넓게 분포된 초음파 방사 패턴(도면 부호 3001 참조)이 형성될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리(200)에서 초음파 방사 패턴을 제어하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 다양한 실시예에서, 지향형 초음파 센서 어셈블리(200)의 플레이트(230)는 복수의 슬릿들(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261, 262, 263)을 포함하는 슬릿 구조(240)를 포함할 수 있다. 복수의 슬릿들(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261, 262, 263)은 플레이트(230)의 제 1 짧은 에지(231)에서 제 2 짧은 에지(232)로 향하는 방향으로 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 슬릿 구조(240)는 제 1 영역(501), 제 2 영역(502), 또는 제 3 영역(503)을 포함할 수 있다. 제 1 영역(501)은 제 2 영역(502) 및 제 3 영역(503) 사이에 위치될 수 있다. 제 1 영역(501)은, 예를 들어, 초음파 센서(210)와 적어도 일부 대면할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 영역(501)에 형성된 복수의 슬릿들(256, 257, 258)은 제 1 간격으로 배열될 수 있다. 제 2 영역(502)에 형성된 복수의 슬릿들(251, 252, 253, 254, 255), 또는 제 3 영역(503)에 형성된 복수의 슬릿들(259, 260, 261, 262, 263)은 제 1 간격과는 다른 제 2 간격으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제 1 간격은 제 2 간격보다 작을 수 있다.
예를 들어, 제 1 영역(501)에서 복수의 슬릿들(256, 257, 258) 사이의 리브들(ribs)은 제 1 짧은 에지(231)에서 제 2 짧은 에지(232)로 향하는 방향으로 연장된 제 1 너비를 가질 수 있다. 제 2 영역(502)에서 복수의 슬릿들(251, 252, 253, 254, 255) 사이의 리브들, 및/또는 제 3 영역(503)에서 복수의 슬릿들(259, 260, 261, 262, 263) 사이의 리브들은 제 1 짧은 에지(231)에서 제 2 짧은 에지(232)로 향하는 방향으로 연장된 제 2 너비를 가질 수 있다. 제 1 너비는 제 2 너비보다 클 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 영역(502)에 형성된 제 2 슬릿 구조 및 제 3 영역(503)에 형성된 제 3 슬릿 구조는 제 1 영역(501)에 형성된 제 1 슬릿 구조를 사이에 두고 서로 대칭일 수 있다(symmetrical). 초음파 센서(210)로부터 출력된 구면파 형태(510)의 초음파는 혼(220)의 내부를 진행하여 플레이트(230)를 통해 외부로 방출될 수 있다. 구면파 형태(510)의 초음파가 플레이트(230)의 슬릿 구조(240)를 통과할 때, 위상 지연 현상이 발생할 수 있다. 구면파 형태(510)의 초음파 중 제 1 영역(501)에 대응하는 일부는 제 1 영역(501)의 복수의 슬릿들(256, 257, 258)을 통과할 때 제 1 너비의 리브들에 의해 간섭될 수 있다. 구면파(501)의 초음파 중 제 2 영역(502)에 대응하는 일부는 제 2 영역(502)의 복수의 슬릿들(251, 252, 253, 254, 255)을 통과할 때 제 1 너비보다 큰 제 2 너비의 리브들에 의해 간섭될 수 있다. 구면파(501)의 초음파 중 제 3 영역(503)에 대응하는 일부는 제 3 영역(503)의 복수의 슬릿들(259, 260, 261, 262, 263)을 통과할 때 제 1 너비보다 큰 제 2 너비의 리브들에 의해 간섭될 수 있다. 이러한 간섭의 차이를 기초로 제 1 영역(501)에서 위상 지연 현상이 발생할 수 있고, 플레이트(230)를 통과한 초음파는 평면파(520)와 유사한 형태가 될 수 있다. 이를 통해 도 3에서와 같이, 수평 방향으로 넓게 분포되면서 (도면 부호 3001 참조), 수직 방향(예: 제 1 짧은 에지(231) 및 제 2 짧은 에지(232) 사이의 방향)으로 좁게 형성된, 초음파 방사 패턴(3000)이 형성될 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따라 혼(220)의 형태에 따른 초음파 센서(210)의 초음파 방사 패턴의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 예를 들어, 도 6의 (a)는 x-z 평면을 기준으로 도 6의 (b), (c), (d), 또는 (e)와 같이 혼(220)의 형태에 따라 초음파의 방사 형태를 도시한다.
도 6의 (b) 형태의 혼(220) 대비 도 6의 (c) 또는 (d)와 같이 혼(220)의 제 2 측(222)에 형성된 오프닝을 z 축 방향으로 더 길게 형성하면, z 축 방향에 대한 초음파 방사 형태는 좁아질 수 있다. 도 6의 (d)와 같이 제 2 측(222)에 형성된 오프닝을 해당 길이 이상으로 길게 형성하여도 더 이상 방사 형태의 변화가 발생하지 않거나, 지향성 초음파 센서 어셈블리(200)가 배치되는 공간의 제약에 따라 혼(220)의 오프닝의 길이를 충분히 길게 형성할 수 없는 경우가 있다. 이 경우, 도 6의 (e)와 같이 플레이트(230)를 오프닝(또는 마우스)(222)에 배치함으로써 z 축 방향에 대한 초음파 방사 형태를 보다 좁아지도록 할 수 있다.
도 7, 8, 9, 또는 10은 다양한 실시예들에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리(200, 800, 900, 또는 1000)를 도시한다.
예를 들어, 도 7의 (a)는 일 실시예에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리(200)를 전면에서 바라본 도면이다. 도 7의 (b)는 초음파 센서 어셈블리(200)를 후면에서 바라본 도면이다. 도 7의 (c)는 지향성 초음파 센서 어셈블리(200)를 측면에서 바라본 단면도이다. 도 7의 (a)에 따르면, 플레이트(230)에 형성된 슬릿 구조(240)의 복수의 슬릿들은 동일한 길이(L1) 및 동일한 높이(H1)을 가지며, 일정한 간격(W1)으로 배열될 수 있다. 이 경우에도, 도 5의 실시예서와 같이, 초음파 센서(210)로부터 출력된 구면파 형태의 초음파가 혼(220)의 통로에서 진행하여 플레이트(230)를 통해 외부로 방출될 때, 플레이트(230)의 슬릿 구조(240)는 구면파 형태를 평면파 형태로 변형시키는 위상 지연 현상을 일으킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 8, 9, 또는 10의 실시예에 따른 플레이트(830, 930, 또는 1030)는 z 축 방향에 대하여 보다 더 좁은 초음파의 방사 형태를 형성할 수 있다.
도 8의 (a)는 다른 실시예에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리(800)를 전면에서 바라본 도면이다. 도 8의 (b)는 지향성 초음파 센서 어셈블리(800)를 후면에서 바라본 도면이다. 도 8의 (c)는 지향성 초음파 센서 어셈블리(800)를 측면에서 바라본 단면도이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 플레이트(830)에 형성된 슬릿 구조(840)의 복수의 슬릿들은 동일한 길이(L2) 및 동일한 높이(H2)를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플레이트(830)의 중앙 영역(예: 도 5의 제 1 영역(501))에서 슬릿들 사이의 리브들의 높이는 다른 영역(예: 도 5의 제 2 영역(502), 및/또는 제 3 영역(503))보다 크게 형성될 수 있다. 이를 통해 중앙 영역에서 발생하는 위상 지연 현상을 크게 하여, 플레이트(830)를 통과하여 외부로 방사되는 초음파를 보다 더 평면파 형태로 변형되게 할 수 있다.
도 9의 (a)는 다른 실시예에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리(900)를 전면에서 바라본 도면이다. 도 9의 (b)는 지향성 초음파 센서 어셈블리(900)를 후면에서 바라본 도면이다. 도 9의 (c)는 지향성 초음파 센서 어셈블리(900)를 측면에서 바라본 단면도이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 플레이트(930)에 형성된 슬릿 구조(940)의 복수의 슬릿들은 동일한 길이(L3)를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플레이트(930)의 중앙 영역(예: 도 5의 제 1 영역(501))에 형성된 슬릿들은 다른 영역(예: 도 5의 제 2 영역(502), 및/또는 제 3 영역(503)에 형성된 슬릿들보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플레이트(830)의 중앙 영역(예: 도 5의 제 1 영역(501))에서 슬릿들 사이의 리브들의 높이는 다른 영역(예: 도 5의 제 2 영역(502), 및/또는 제 3 영역(503))보다 크게 형성될 수 있다. 이를 통해 중앙 영역에서 발생하는 위상 지연 현상을 크게 하여, 플레이트(930)를 통과하여 외부로 방사되는 초음파를 보다 더 평면파 형태로 변형되게 할 수 있다.
도 10의 (a)는 다른 실시예에 따른 지향성 초음파 센서 어셈블리(1000)를 전면에서 바라본 도면이다. 도 10의 (b)는 지향성 초음파 센서 어셈블리(1000)를 후면에서 바라본 도면이다. 도 10의 (c)는 지향성 초음파 센서 어셈블리(1000)를 측면에서 바라본 단면도이다.
도 10의 (a)를 참조하면, 플레이트(1030)에 형성된 슬릿 구조(1040)의 복수의 슬릿들은 동일한 길이(L4) 및 동일한 높이(H4)를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플레이트(1030)의 중앙 영역(예: 도 5의 제 1 영역(501))에 형성된 슬릿들의 개수는 다른 영역(예: 도 5의 제 2 영역(502), 및/또는 제 3 영역(503))에 형성된 슬릿들의 개수보다 작을 수 있다. 이로 인해 플레이트(830)의 중앙 영역(예: 도 5의 제 1 영역(501))에서 슬릿들 사이의 리브들의 높이는 다른 영역(예: 도 5의 제 2 영역(502), 및/또는 제 3 영역(530))보다 크게 형성될 수 있다. 이를 통해 중앙 영역에서 발생하는 위상 지연 현상을 크게 하여, 플레이트(1030)를 통과하여 외부로 방사되는 초음파를 보다 더 평면파 형태로 변형되게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(300))는, 하우징(예: 도 2의 하우징(310)), 및 상기 하우징 내에 위치된 초음파 센서 어셈블리(예: 도 4의 초음파 센서 어셈블리(200))를 포함할 수 있다. 상기 초음파 센서 어셈블리는, 초음파 센서(예: 도 4의 초음파 센서(210)), 상기 초음파 센서와 연결된 혼(horn)(예: 도 4의 혼(220)), 상기 혼의 마우스에 위치되고, 복수의 슬릿들을 포함하는 플레이트(예: 도 4의 플레이트(230))를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 슬릿들(예: 도 4의 복수의 슬릿들(241, 242, 243, 244, 245, 246, 247)은 일정 간격으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 슬릿들(예: 도 4의 복수의 슬릿들(241, 242, 243, 244, 245, 246, 247))은 동일한 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 슬릿들(예: 도 4의 복수의 슬릿들(241, 242, 243, 244, 245, 246, 247))이 배열된 방향으로 상기 복수의 슬릿들이 연장된 높이는 일정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이트(예: 도 5의 플레이트(230))는, 상기 초음파 센서(예: 도 5의 초음파 센서(210))와 대면하는 제 1 영역(예: 도 5의 제 1 영역(501)), 상기 제 1 영역을 사이에 두고 서로 반대 편에 위치된 제 2 영역(예: 도 5의 제 2 영역(502)) 및 제 3 영역(예: 도 5의 제 3 영역(503))을 포함할 수 있다. 상기 복수의 슬릿들은, 상기 제 1 영역에 형성된 제 1 슬릿들(예: 도 5의 슬릿들(256, 257, 258)), 상기 제 2 영역에 형성된 제 2 슬릿들(예: 도 5의 슬릿들(251, 252, 253, 254, 255)), 또는 상기 제 3 영역에 형성된 제 3 슬릿들(예: 도 5의 슬릿들(259, 260, 261, 262, 263))을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 영역(예: 도 5의 제 2 영역(502)) 및 상기 제 3 영역(예: 도 5의 제 3 영역(503))은 상기 제 1 영역(예: 도 5의 제 1 영역(501))을 사이에 두고 서로 대칭일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 슬릿들(예: 도 5의 슬릿들(256, 257, 258)) 간의 간격은, 상기 제 2 슬릿들(예: 도 5의 슬릿들(251, 252, 253, 254, 255)) 간의 간격, 또는 상기 제 3 슬릿들(예: 도 5의 슬릿들(259, 260, 261, 262, 263)) 간의 간격보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 슬릿들이 배열된 방향으로 상기 제 1 슬릿(예: 도 5의 슬릿(256, 257, 또는 258))이 연장된 높이는 상기 제 2 슬릿(예: 도 5의 슬릿(251, 252, 253, 254, 또는 255))의 높이, 또는 상기 제 3 슬릿(예: 도 5의 슬릿(259, 260, 261, 262, 또는 263))의 높이보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 슬릿들(예: 도 5의 슬릿들(256, 257, 258))의 개수는, 상기 제 2 슬릿들(예: 도 5의 슬릿들(251, 252, 253, 254, 255))의 개수, 또는 상기 제 3 슬릿들(예: 도 5의 슬릿들(259, 260, 261, 262, 263))의 개수보다 적을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이트(예: 도 4의 플레이트(230)), 상기 복수의 슬릿들이 배열된 방향으로 서로 이격하여 위치되고, 서로 평행한 제 1 에지(예: 도 4의 제 1 짧은 에지(231)) 및 제 2 에지(예: 도 4의 제 2 짧은 에지(232))를 포함할 수 있다. 상기 플레이트는, 상기 제 1 에지의 일단부 및 상기 제 2 에지의 일단부를 연결하고, 상기 제 1 에지와 수직인 제 3 에지(예: 도 4의 제 1 긴 에지(233))를 포함할 수 있다. 상기 플레이트는, 상기 제 1 에지의 타단부 및 상기 제 2 에지의 타단부를 연결하고, 상기 제 3 에지와 평행인 제 4 에지(예: 도 4의 제 2 긴 에지(234))를 포함할 수 있다. 상기 복수의 슬릿들(예: 도 4의 복수의 슬릿들(241, 242, 243, 244, 245, 246, 247))은 상기 제 1 에지에서 상기 제 2 에지로 향하는 상기 방향으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 에지(예: 도 4의 제 1 짧은 에지(231)) 및 상기 제 2 에지(예: 도 4의 제 2 짧은 에지(232)) 사이의 거리는 상기 제 3 에지(예: 도 4의 제 1 긴 에지(233)) 및 상기 제 4 에지(예: 도 4의 제 2 긴 에지(234)) 사이의 거리보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이트(예: 도 4의 플레이트(230))는 상기 하우징(예: 도 2의 하우징(210))에 형성된 오프닝을 통해 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼은 원추형 혼일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼은 완충 부재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(300))는 상기 하우징(예: 도 2의 하우징(310))의 이동을 위한 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 있어서,
    하우징; 및
    상기 하우징 내에 위치된 초음파 센서 어셈블리로서,
    초음파 센서;
    상기 초음파 센서와 연결된 혼(horn); 및
    상기 혼의 마우스에 위치되고, 복수의 슬릿들을 포함하는 플레이트를 포함하는 초음파 센서 어셈블리를 포함하는 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿들은,
    일정 간격으로 배열된 전자 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿들은,
    동일한 형태로 형성된 전자 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿들이 배열된 방향으로 상기 복수의 슬릿들이 연장된 높이는, 일정한 전자 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는,
    상기 초음파 센서와 대면하는 제 1 영역; 및
    상기 제 1 영역을 사이에 두고 서로 반대 편에 위치된 제 2 영역 및 제 3 영역을 포함하고,
    상기 복수의 슬릿들은,
    상기 제 1 영역에 형성된 제 1 슬릿들;
    상기 제 2 영역에 형성된 제 2 슬릿들; 및
    상기 제 3 영역에 형성된 제 3 슬릿들을 포함하는 전자 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역은,
    상기 제 1 영역을 사이에 두고 서로 대칭인 전자 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 슬릿들 간의 간격은,
    상기 제 2 슬릿들 간의 간격, 또는 상기 제 3 슬릿들 간의 간격보다 큰 전자 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿들이 배열된 방향으로 상기 제 1 슬릿이 연장된 높이는,
    상기 제 2 슬릿의 높이, 또는 상기 제 3 슬릿의 높이보다 작은 전자 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 슬릿들의 개수는,
    상기 제 2 슬릿들의 개수, 또는 상기 제 3 슬릿들의 개수보다 적은 전자 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는,
    상기 복수의 슬릿들이 배열된 방향으로 서로 이격하여 위치되고, 서로 평행한 제 1 에지 및 제 2 에지;
    상기 제 1 에지의 일단부 및 상기 제 2 에지의 일단부를 연결하고, 상기 제 1 에지와 수직인 제 3 에지; 및
    상기 제 1 에지의 타단부 및 상기 제 2 에지의 타단부를 연결하고, 상기 제 3 에지와 평행인 제 4 에지를 포함하고,
    상기 복수의 슬릿들은,
    상기 제 1 에지에서 상기 제 2 에지로 향하는 상기 방향으로 배열된 전자 장치.
  11. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 에지 및 상기 제 2 에지 사이의 거리는,
    상기 제 3 에지 및 상기 제 4 에지 사이의 거리보다 큰 전자 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는,
    상기 하우징에 형성된 오프닝을 통해 외부로 노출되는 전자 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼은,
    원추형 혼인 전자 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼은,
    완충 부재로 형성된 전자 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징의 이동을 위한 구동부를 더 포함하는 전자 장치.
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