JP2023029626A - 光信号処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光信号処理装置を提供する。【解決手段】光信号を出力する光源１１０と、光源１１０から出力された光信号により、対象体から獲得される検出光から、第１イメージ信号を獲得する複数個のイメージセンサを含む第１センサアレイ１２０と、第１センサアレイ１２０と隣接した領域から獲得される検出光から、第２イメージ信号を獲得する複数個のイメージセンサを含む第２センサアレイ１３０と、第１イメージ信号及び第２イメージ信号に係わる分析結果を獲得するプロセッサ１４０と、を含み、光源１１０、第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０のうち少なくとも一つは、分析結果によって動作方式を更新する、光信号処理装置１００である。【選択図】図１

Description

本発明は、光学装置に係り、さらに詳細には、複数個のセンサアレイを含む光信号処理方法及びその装置に関する。

光信号処理装置（例：分光器）は、光信号を対象体に出力して光を検出することにより、対象体の特性を決定することができる。例えば、該光信号処理装置は、化合物などの成分分析、あるいは生体の多様な化学的生理的状態を測定する分野に適用可能である。例えば、該光信号処理装置は、血糖やコレステロールのような生理的状態を測定する健康状態測定装置などにも応用されたり、冷蔵庫における食品状態などを測定する装置などに応用されたりもする。さらに正確には、対象体の特性を決定することができる光信号処理装置に対する要求が増大している。

本発明は、複数個のセンサアレイを利用し、対象体の特性を決定する光信号処理方法及びその装置を提供することである。

第１側面による光信号処理装置は、光信号を処理する装置において、光信号を出力する光源と、光源から出力された光信号により、対象体から獲得される検出光から、第１イメージ信号を獲得する複数個のイメージセンサを含む第１センサアレイと、第１センサアレイと隣接した領域から獲得される検出光から、第２イメージ信号を獲得する複数個のイメージセンサを含む第２センサアレイと、第１イメージ信号及び第２イメージ信号に係わる分析結果を獲得するプロセッサと、を含み、光源、第１センサアレイ及び第２センサアレイのうち少なくとも一つは、分析結果によって動作方式を更新する。

また、第１センサアレイに含まれる複数個のイメージセンサの個数と、第２センサアレイに含まれる複数個のイメージセンサの個数は、既設定の単位個数でもある。

また、光源は、分析結果により、光信号の強度及び／または光信号の出力角度を更新することができる。

また、第１センサアレイ及び／または第２センサアレイは、分析結果により、露出時間を更新することができる。

また、分析結果は、第１イメージ信号または第２イメージ信号のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を含み、ＳＮＲが既設定の値未満であるならば、光源、第１センサアレイ、第２センサアレイのうち少なくとも一つは、ＳＮＲにより、動作方式を更新することができる。

また、分析結果は、第１イメージ信号または第２イメージ信号の飽和程度を含み、飽和程度が既設定の値以上であるならば、第１センサアレイ及び／または第２センサアレイは、飽和程度により、露出時間を更新することができる。

また、プロセッサは、第１イメージ信号及び第２イメージ信号に係わる分析結果を獲得し、分析結果により、第１イメージ信号及び第２イメージ信号のうち１つの信号を利用し、対象体の特性を決定してもよい。

また、プロセッサは、第１センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち一つである第１基準センサの位置と、第２センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち一つである第２基準センサの位置とに基づいて、第１イメージ信号と第２イメージ信号とを比較して比較結果を獲得し、比較結果に基づいて、対象体の特性を決定してもよい。

また、プロセッサは、第１基準センサから獲得した信号と、第２基準センサから獲得した信号とを利用し、第１イメージ信号と、第２イメージ信号とに係わるオフセットを決定することができる。

また、第２側面による光信号処理方法は、光信号を処理する方法において、光信号を出力する段階と、複数個のイメージセンサを含む第１センサアレイを利用し、出力された光信号により、対象体から獲得される検出光から、第１イメージ信号を獲得する段階と、複数個のイメージセンサを含む第２センサアレイを利用し、前記第１センサアレイと隣接した領域から獲得される検出光から、第２イメージ信号を獲得する段階と、第１イメージ信号及び第２イメージ信号に係わる分析結果を獲得する段階と、を含み、光信号を出力する段階、第１イメージ信号を獲得する段階、及び第２イメージ信号を獲得する段階のうち少なくとも一つは、分析結果によって動作方式を更新する。

また、第２側面による光信号処理方法をコンピュータで具現するためのプログラムが記録されたコンピュータで読み取り可能な非一時的記録媒体が提供される。

本発明によれば、複数個のセンサアレイを利用し、対象体の特性を決定することが可能である。

一実施形態による光信号処理装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態による光信号処理装置が、複数個のセンサアレイを利用し、対象体の特性を決定する一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、第１イメージ信号及び第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定する方法を示すフローチャートである。 一実施形態による光信号処理装置が、光信号の強度、光信号の照射角度、及び露出時間のうち少なくとも一つを更新し、対象体の特性を決定する方法を示すフローチャートである。 一実施形態による光信号処理装置が、複数個の基準センサを利用し、対象体の特性を決定する方法を示すフローチャートである。 一実施形態による光信号処理装置が、露出時間または出力角度を更新し、対象体の特性を決定する方法を示すフローチャートである。 一実施形態による光信号処理装置が、複数個のセンサアレイから獲得したイメージ信号を利用し、対象体の特性を決定する一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、モバイルデバイスに適用される一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、無線通信を介して動作する一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、センサアレイから獲得したイメージ信号を分析する一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が獲得したイメージ信号の一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が獲得したイメージ信号における複数個の基準点について説明するための図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、基準点を利用して信号を分析する一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、比較的均一に光が分布された場合、イメージ信号を分析する一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、均一ではないように光が分布された場合、イメージ信号を分析する一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、比較的均一に光が分布された場合と、均一ではないように光が分布された場合とにおいて、それぞれイメージ信号を分析する一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、複数個の信号（例：イメージ信号）のうち一つを選択し、対象体の特性を決定する方法について説明する図面である。 一実施形態による光信号処理装置の構成の一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、センサアレイの個数を決定する一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、露出時間によって獲得するイメージ信号の一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、露出時間によって獲得するイメージ信号の分析結果の一例を示す図面である。 一実施形態による光信号処理装置が、ＳＮＲによって獲得するイメージ信号の分析結果の一例を示す図面である。

本発明の利点、特徴、及びそれらを達成する方法は、添付される図面と共に説明する実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態によっても具現され、ただし、実施形態は、本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野で当業者に、発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範疇によって定義されるのみである。明細書全体にわたり、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面において、各構成要素の大きさや厚みは、説明の明瞭性のために誇張されてもいる。

本明細書で使用される用語について簡略に説明し、本発明について具体的に説明する。
本発明で使用される用語は、本発明での機能を考慮しながら、可能な限り、現在汎用される一般的な用語を選択したが、それは、当分野の当業者の意図、判例、あるいは新たな技術の出現などによって異なりもする。また、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、その場合、当該発明の説明部分において、詳細にその意味を記載する。従って、本発明で使用される用語は、単純な用語の名称ではない、その用語が有する意味と、本発明の全般にわたる内容とを基に定義されなければならない。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。

以下では、添付図面を参照し、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野で当業者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、さまざまに異なる形態にも具現され、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。そして、図面において、本発明について明確に説明するために、説明と関係ない部分は、省略されもする。

一実施形態による光信号処理装置１００は、ユーザが携帯することができる装置、例えば、ウェアラブル装置にも含まれる。光信号処理装置１００は、通信機能及びデータプロセッシング機能を具備した腕時計タイプ、腕輪タイプまたはバンドタイプのような装置のうちいずれか一つにも含まれ、他の例として、２以上の組み合わせにも含まれる。

図１は、一実施形態による光信号処理装置１００（例：分光器）の構成を示すブロック図である。図１に図示された構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいということは、関連技術分野で当業者であるならば、理解することができるであろう。または、他の実施形態よる場合、図１に図示された構成要素のうち一部構成要素は、省略されもするということは、関連技術分野で当業者であるならば、理解することができるであろう。

図１を参照すれば、光信号処理装置１００は、光源１１０、第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０などを含んでもよい。または、光信号処理装置１００は、プロセッサ１４０をさらに含んでもよい。

一実施形態による光信号処理装置１００は、生体情報測定のためにも利用される。対象体内に入射された光信号は、対象体内を進みながら、対象体内の物質と反応し、生体情報を含みもする。該光信号が、対象体内物質の固有特性により、反射、吸収及び散乱されるために、対象体内を進んだ光信号は、固有生体情報を含むことになる。該対象体内物質は、位置によっても異なるために、軌跡が異なる光信号は、互いに異なる生体情報を含む。
一実施形態による光源１１０は、光信号を出力することができる。光源１１０から出力された光信号は、対象体に印加される。

光源１１０は、光信号を出力または放出することができ、電気的信号により、光信号の進行方向を制御し、光を特定入射角で対象体に入射させるプロセッサ１４０によっても制御される。

一実施形態による光源１１０から出力される光信号は、レーザまたはＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）による光信号でもあるが、それらに制限されるものではない。

光源１１０から出力されるレーザは、例えば、半導体レーザダイオードによっても具現される。場合によっては、光源１１０には、短波長発光ダイオードが採用されもする。

光源１１０から出力される光信号は、対象体内関心物質の種類などによっても異なる。例えば、対象体が人であり、関心物質が、対象体の皮膚内にある物質である場合、光源１１０は、赤色光領域または近赤外線領域の波長を有する光を放出することができる。前述の波長範囲は、例示的なものに過ぎず、関心物質などにより、光源１１０は、他の波長を有する光信号を放出することもできる。

ここで、対象体は人、動物でもある。しかし、それらに限定されるものではない。該対象体は、対象体に含まれた一部でもある。そして、該関心物質は、対象体に含まれており、固有な光学的特性を有する物質でもある。該関心物質は、生体物質でもあり、生体物質が蛍光体などと結合した物質でもある。例えば、該関心物質は、赤血球、ブドウ糖、ｈｓＣＲＰ（ｈｉｇｈ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｃ－ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｔｅｉｎ）などがあり、該関心物質の種類に制限を置くものではない。

該関心物質は、分子の結合構造、分子の形態、ＰＥＳ（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｕｒｆａｃｅ）、原子の質量（ｍａｓｓｅｓ ｏｆ ａｔｏｍｓ）、バイブレーションカップリング（ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）などにより、光信号に対する吸収、透過及び反射などが異なりもする。それにより、該関心物質において、反射または透過された光の特性を把握することにより、該関心物質に係わる情報、すなわち、生体情報を獲得することができる。該関心物質と反応して光特性が変更された光信号を、生体情報を含む光信号と言うことができる。

光信号処理装置１００は、複数個のイメージセンサを含んでもよい。該イメージセンサは、光信号をセンシングすることができる。例えば、イメージセンサは、光源１１０が出力した光信号が、対象体に反射されて獲得された検出光をセンシングすることができる。光信号処理装置１００に含まれた複数個のイメージセンサのうち一部は、１つの単位を構成することができる。例えば、光信号処理装置１００に含まれた複数個のイメージセンサのうち、第１領域に含まれた第１個数のイメージセンサは、第１センサアレイ１２０を構成し、第２領域に含まれた第２個数のイメージセンサは、第２センサアレイ１３０を構成することができる。ここで、第１個数及び第２個数は、同一であっても、異なっていてもよい。

一実施形態による第１センサアレイ１２０は、光源１１０から出力された光信号により、対象体から獲得される検出光から、第１イメージ信号を獲得する複数個のイメージセンサを含んでもよい。また、一実施形態による第２センサアレイ１３０は、第１センサアレイ１２０と隣接した領域から獲得される検出光から、第１イメージ信号との反復性を有する第２イメージ信号を獲得する複数個のイメージセンサを含んでもよい。

第１イメージ信号は、第１センサアレイ１２０で獲得するイメージ信号でもある。第１センサアレイ１２０に含まれる複数個のイメージセンサから獲得したイメージ信号により、第１イメージ信号が獲得される。

また、第２イメージ信号は、第２センサアレイ１３０で獲得するイメージ信号でもある。第２センサアレイ１３０に含まれる複数個のイメージセンサから獲得したイメージ信号により、第２イメージ信号が獲得される。

第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０は、イメージセンサ、フォトダイオードアレイまたはフォトトランジスタアレイなどでもある。

第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０は、入射面上に二次元配列されたイメージセンサを含んでもよい。該イメージセンサそれぞれは、所定波長帯域の光だけ通過させるバンドパスフィルタ（ｂａｎｄ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）を含んでもよい。該イメージセンサのうち少なくとも一部は、互いに異なる波長の通過帯域を有することができる。

第１センサアレイ１２０と第２センサアレイ１３０は、互いに隣接した領域に位置することができる。本明細書において、隣接領域とは、境界線を共有する場合のみを意味するものではない。隣接領域は、所定範囲内に位置する場合を含んでもよい。例えば、１つの領域が１６個の領域に分割された場合、分割された１６個の領域のうち２つの領域は、互いに隣接した領域でもある。

第１イメージ信号と第２イメージ信号は、反復性を有することができる。本明細書において、該反復性は、厳格な意味で同一を意味するものではない。該反復性は、一部異なっているとしても、全体的に一部の類似性が認められるレベルの反復性を含んでもよい。

第１センサアレイ１２０に含まれる複数個のイメージセンサの個数と、第２センサアレイ１３０に含まれる複数個のイメージセンサの個数は、既設定の単位個数でもある。

例えば、該単位個数は、１６個でもある。１番から６４番までの番号が付された６４個のイメージセンサがある場合、１番から１６番までのイメージセンサは、第１センサアレイに含まれ、１７番から３２番までのイメージセンサは、第２センサアレイに含まれてもよい。

他の例として、該単位個数は、６４個でもある。１番から１０２４番までの番号が付された１０２４個のイメージセンサがある場合、６５番から１２８番までのイメージセンサは、第１センサアレイ１２０に含まれ、４４９番から５１２番までのイメージセンサは、第２センサアレイ１３０に含まれてもよい。

第１センサアレイ１２０または第２センサアレイ１３０は、光信号を検出することができる。第１センサアレイ１２０または第２センサアレイ１３０は、空乏層フォトダイオード（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、アバランシュフォトダイオード（ａｖａｌａｎｃｈｅ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、光電子増倍管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ）などを含んでもよい。または、第１センサアレイ１２０または第２センサアレイ１３０は、ＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサまたはＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサとしても具現される。第１センサアレイ１２０または第２センサアレイ１３０は、複数個の単位検出ユニットを含んでもよく、各単位検出ユニットに、所定波長に対応する光フィルタをさらに含んでもよい。

光信号処理装置１００は、光源１１０と、第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０との間に配置される隔壁（図示せず）をさらに含んでもよい。該隔壁は、光信号を遮断することができる材質によっても形成される。該隔壁は、光源１１０から、対象体を経ずに、直接第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０に向かう光信号を遮断することができる。

光源１１０、第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０、プロセッサ１４０は、ハウジング（図示せず）内にも実装される。該ハウジングは、対象体の外面屈曲に適応するように、柔軟性がある材質によっても形成される。ここで、場合によっては、該ハウジングは、対象体の生体情報が獲得される部位に付着することができる形状を有することもできるということは言うまでもない。例えば、手首などに付着される場合、該ハウジングの皮膚接触面は、そのような手首などの形状に該当するようにも形成される。その場合、該ハウジングは、硬質材質によっても形成される。

該ハウジングの皮膚接触面には、突起型微細構造を有する付着層が設けられてもよい。そのような付着層は、やもり（ｇｅｃｋｏ）のような生体接着装置を模写した形状を有することができる。該付着層は、光信号処理装置１００を、対象体（人）の皮膚に容易に付着させることができ、また、使用完了後、脱着させることができる。他の例として、該ハウジングの皮膚接触面には、アクリル粘着剤やシリコン粘着剤のような粘着剤によって形成される粘着層（図示せず）が設けられてもよい。

該ハウジングには、光源１１０、並びに第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０をそれぞれを覆う第１カバー及び第２カバー（図示せず）がさらに配置されもする。該第１カバー及び該第２カバーそれぞれは、光源１１０、並びに第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０を外部から保護することができる。また、該第１カバー及び該第２カバーは、該第１カバー及び該第２カバーを通過する光の損失が最小化されるように、光透過率が高い物質によっても形成される。該第１カバー及び該第２カバーは、同一物質によっても形成されたり、異なる物質によっても形成されたりする。そして、該第１カバー及び該第２カバーそれぞれは、光源１１０、並びに第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０と、光信号の進行方向を基準に、重畳されるようにも配置される。

一実施形態によるプロセッサ１４０は、第１イメージ信号及び／または第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定することができる。

例えば、プロセッサ１４０は、該第１イメージ信号及び該第２イメージ信号のうち１つのイメージ信号のみを利用し、対象体の特性を決定することができる。一例として、プロセッサ１４０は、該第１イメージ信号及び該第２イメージ信号のうち１つのイメージ信号を選択し、選択したイメージ信号を利用し、対象体の特性を決定することができる。その場合、プロセッサ１４０は、該第１イメージ信号と該第２イメージ信号とから、対象体の特性を決定するために、さらに適切なイメージ信号を選択し、選択したイメージ信号を利用し、対象体の特性を決定することができる。例えば、プロセッサ１４０は、該第１イメージ信号と該第２イメージ信号とにおいて、ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）がさらに高いイメージ信号を利用し、対象体の特性を決定することができる。

他の例として、プロセッサ１４０は、該第１イメージ信号及び該第２イメージ信号をいずれも利用し、対象体の特性を決定することができる。一例として、プロセッサ１４０は、該第１イメージ信号及び該第２イメージ信号を比較し、該比較結果に基づいて、対象体の特性を決定することができる。

一実施形態によるプロセッサ１４０は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号を利用し、光信号が対象体に反射または透過されて獲得される検出との特性を決定し、決定された検出光の特性により、対象体の特性を決定することができる。例えば、プロセッサ１４０は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号に対して、マトリックス変換アルゴリズムを利用し、検出光の特性を復元し、復元された検出光の特性に基づいて、対象体の特性を決定することができる。

一実施形態によるプロセッサ１４０は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号に係わる分析結果を獲得し、該分析結果により、光源１１０、第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０のうち少なくとも一つを制御し、動作方式を更新することができる。光源１１０、第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０のうち少なくとも一つは、プロセッサ１４０の制御により、動作方式を更新することができる。例えば、光源１１０は、プロセッサ１４０の制御により、出力する光信号の出力角度、強度、出力時間のうち少なくとも一つを更新することができる。他の例として、第１センサアレイ１２０及び／または第２センサアレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、露出時間を更新することができる。その場合、第１センサアレイ１２０及び／または第２センサアレイ１３０は、検出光に対する露出時間を延長させたり短縮させたりすることができる。

例えば、一実施形態によるプロセッサ１４０は、ＳＮＲにより、光源１１０、第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０のうち少なくとも１つの動作方式を更新するか否かということを決定することができる。一例として、プロセッサ１４０は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号に係わる分析結果によって獲得したＳＮＲが臨界値未満である場合にだけ、光源１１０、第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０のうち少なくとも１つの動作方式を更新することができる。

他の例として、一実施形態によるプロセッサ１４０は、飽和程度により、光源１１０、第１センサアレイ１２０及び第２センサアレイ１３０のうち少なくとも１つの動作方式を更新するか否かということを決定することができる。一例として、プロセッサ１４０は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号に係わる分析結果によって獲得した飽和程度が臨界値以上である場合、第１センサアレイ１２０及び／または第２センサアレイ１３０の露出時間を短縮させ、臨界値未満である場合、第１センサアレイ１２０及び／または第２センサアレイ１３０の露出時間を延長させることができる。

光信号処理装置１００は、光分離器（図示せず）をさらに含んでもよい。

図２は、一実施形態による光信号処理装置１００が、複数個のセンサアレイを利用し、対象体の特性を決定する一例を示す図面である。

一実施形態による光信号処理装置１００は、対象体２１０に、光源１１０を利用して光信号を出力し、対象体から反射されたり透過されたりする光である検出光を獲得し、イメージ信号２２０の全部または一部を獲得することができる。

複数個のイメージセンサを介して、イメージ信号２２０が獲得される。光信号処理装置１００は、イメージ信号２２０の獲得に利用される複数個のイメージセンサのうち、全部または一部を含んでもよい。

イメージ信号２２０は、複数個のイメージ信号を含んでもよい。例えば、イメージ信号２２０は、第１イメージ信号２３０及び第２イメージ信号２４０を含んでもよい。

一実施形態による光信号処理装置１００は、イメージ信号２２０の全部または一部を利用し、対象体の特性を決定することができる。例えば、光信号処理装置１００は、第１イメージ信号２３０及び第２イメージ信号２４０のうち少なくとも一つを利用し、対象体の特性を決定することができる。

一実施形態による光信号処理装置１００は、光方向制御器（図示せず）をさらに含んでもよい。

該光方向制御器は、光源１１０の光放出面側にも配置される。場合によっては、光源１１０と該光方向制御器との間に、ミラーや全反射プリズムのような光路を変換する光学素子が配置されてもいる。

該光方向制御器は、光源１１０から放出された光の方向を制御することができる。該光方向制御器は、電気的信号により、光方向制御器で反射される光の反射角、または光方向制御器を透過する屈折角のうちいずれか一つを制御することができる。言い換えれば、該光方向制御器により、光源１１０から放出された光信号は、対象体２１０内において、選択的に互いに入射角としても照射される。

一例として、該光方向制御器は、照射される光の経路を変更させることができるメタ物質が配置された光学素子を含んでもよい。該メタ物質は、微細パターン形状の複数個のメタ原子が配列された構造でもある。該メタ原子の形状、大きさ、及びメタ原子の配列方式（例えば、周期的（ｐｅｒｉｏｄｉｃ）あるいは準周期的（ｑｕａｓｉ－ｐｅｒｉｏｄｉｃ）な配列）などにより、該メタ物質は、多様な有効物性を発現させることができる。そのようなメタ物質は、圧電体の一面にも設けられる。該圧電体には、第１電極及び第２電極が設けられる。例えば、該圧電体は、長方形の形状を有し、該第１電極及び該第２電極は、該圧電体の両側面にも設けられる。電源により、該第１電極及び該第２電極に、電気的信号、例えば、電圧が印加されることにより、該圧電体は、圧電現象によって、収縮または膨脹を行う。そのように、圧電体の収縮または膨脹により、該メタ物質の内部構造（例えば、メタ原子の間隔、メタ原子の大きさ、形状など）が変更される。

本実施形態の光方向制御器は、そのようなメタ物質を利用して入射された光を、所定角度に屈折あるいは反射させることができる。仮に、該メタ物質が透過性構造を有する場合、該光方向制御器は、入射された光を所定角度に屈折させることができる。または、該メタ物質が反射性構造を有する場合、該光方向制御器は、入射された光を、所定角度に反射させることができる。また、該第１電極及び該第２電極に印加される電圧により、屈折あるいは反射する角度を変更させることができる。

該メタ原子の構造により、光偏向性を調節するだけではなく、メタ原子間の間隔によっても、光偏向性が調節される。該メタ原子の間隔は、圧電体のピエゾ現象のような電気による機械的変形現象を利用しても調整される。

図３は、一実施形態による光信号処理装置１００が、該第１イメージ信号及び該第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定する方法を示すフローチャートである。

段階Ｓ３１０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、光信号を出力する。光信号処理装置１００は、対象体に向け、光信号を出力または放出することができる。例えば、光信号処理装置１００は、レーザまたはＬＥＤ光を、特定入射角で対象体に出力することができるが、それに制限されるものではない。

光信号を出力する具体的な方法については、図１で述べた内容を採用することができる。

段階Ｓ３２０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、複数個のイメージセンサを含む第１センサアレイを利用して出力された光信号により、対象体から獲得される検出光から、第１イメージ信号を獲得する。

該第１センサアレイは、複数個のイメージセンサを含んでもよい。該イメージセンサは、センシング機能だけではなく、フィルタリング機能も遂行することができる。

該第１センサアレイは、光信号処理装置１００に含まれた複数個のイメージセンサのうち、第１領域に含まれた第１個数のイメージセンサを含んでもよい。例えば、光信号処理装置１００に含まれた６４個のイメージセンサのうち、第１領域に含まれた１６個のイメージセンサが、第１センサアレイに含まれてもよい。

段階Ｓ３３０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、複数個のイメージセンサを含む第２センサアレイを利用し、第１センサアレイと隣接した領域から獲得される検出光から、第１イメージ信号との反復性を有する第２イメージ信号を獲得する。

該第２センサアレイは、光信号処理装置１００に含まれた複数個のイメージセンサのうち、第２領域に含まれた第２個数のイメージセンサを含んでもよい。例えば、光信号処理装置１００に含まれた６４個のイメージセンサのうち、第２領域に含まれた１６個のイメージセンサが第２センサアレイに含まれてもよい。

該第１センサアレイから獲得された第１イメージ信号と、該第２センサアレイから獲得された第２イメージ信号は、反復性を有することができる。該第１イメージ信号と該第２イメージ信号とが完全に同一ではないにしても、全体的に、一部の類似性が認められるレベルの反復性を有することができる。

該第１センサアレイと該第２センサアレイの具体的な動作については、図１で説明した内容を採用することができる。

段階Ｓ３４０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定する。

光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号または該第２イメージ信号のみを利用し、対象体の特性を決定することもでき、該第１イメージ信号及び該第２イメージ信号をいずれも利用し、対象体の特性を決定することができる。

該対象体の特性を決定する具体的な方法については、図１で説明した内容を採用することができる。

図４は、一実施形態による光信号処理装置１００が、光信号の強度、光信号の照射角度、及び露出時間のうち少なくとも一つを更新し、対象体の特性を決定する方法を示すフローチャートである。

図４を参照すれば、本発明の一実施形態による光信号処理方法は、図３に図示された段階を一部含む。以下で省略された内容であるとしても、図３に図示された段階について、以上で記述された内容は、図４の光信号処理方法にも適用される。

段階Ｓ４１０ないし段階Ｓ４３０は、段階Ｓ３１０ないし段階Ｓ３３０に対応するので、全体的な説明を簡単にするために、詳細な説明を省略する。

段階Ｓ４４０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定するか否かということを決定する。

一実施形態による光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号のＳＮＲまたは飽和程度を、既設定の臨界値と比較し、該比較結果により、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定するか否かということを決定することができる。

例えば、光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号に係わる分析結果によって獲得したＳＮＲが臨界値未満である場合、現在獲得された該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定しない。その場合、段階Ｓ４６０に開示されているように、光信号処理装置１００は、光信号の強度、光信号の出力角度、及び露出時間のうち少なくとも一つを更新し、該第１イメージ及び該第２イメージをさらに獲得することができる。しかし、光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号に係わる分析結果によって獲得したＳＮＲが臨界値以上である場合、段階Ｓ４５０に開示されているように現在獲得された該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定することができる。

他の例として、光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号に係わる分析結果によって獲得した飽和程度が、臨界値未満であるか、臨界値以上である場合、現在獲得された該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定しない。その場合、段階Ｓ４６０に開示されているように、光信号処理装置１００は、光信号の強度、光信号の出力角度、及び露出時間のうち少なくとも一つを更新し、該第１イメージ及び該第２イメージをさらに獲得することができる。しかし、光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号に係わる分析結果によって獲得した飽和程度が既設定の範囲内である場合、段階Ｓ４５０に開示されているように、現在獲得された該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定することができる。

段階Ｓ４５０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号及び該第２イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定する。

例えば、光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号及び／または該第２イメージ信号に対して、マトリックス変換アルゴリズムを利用し、検出光（または、反射光）の特性を復元し、復元された検出光（または、反射光）の特性に基づいて、対象体の特性を決定することができる。

段階Ｓ４６０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、光信号の強度、光信号の出力角度、及び露出時間のうち少なくとも一つを更新する。

一実施形態による光信号処理装置１００は、段階Ｓ４２０で獲得した第１イメージ信号、及び／または段階Ｓ４３０で獲得した第２イメージ信号に係わる分析結果により、光信号の強度、光信号の出力角度、及び露出時間のうち少なくとも一つを更新することができる。

例えば、該分析結果によって獲得したＳＮＲが臨界値未満である場合、光信号処理装置１００は、光信号の出力角度を更新することができる。光信号処理装置１００は、分析結果によって獲得したＳＮＲにより、光信号の出力角度を増大または低減させることができる。

他の例として、分析結果によって獲得した飽和程度が臨界値以上である場合、光信号処理装置１００は、第１センサアレイ１２０及び／または第２センサアレイ１３０の検出光に対する露出時間を短縮させ、臨界値未満である場合、第１センサアレイ１２０及び／または第２センサアレイ１３０の検出光に対する露出時間を延長させることができる。

他の例として、分析結果によって獲得した飽和程度が臨界値以上である場合、光信号処理装置１００は、光信号の強度を低減させ、臨界値未満である場合、光信号の強度を増大させることができる。

図５は、一実施形態による光信号処理装置１００が、複数個の基準センサを利用し、対象体の特性を決定する方法を示すフローチャートである。

図５を参照すれば、本発明の一実施形態による光信号処理方法は、図３に図示された段階を一部含む。以下で省略された内容であるとしても、図３に図示された段階について、以上で記述された内容は、図５の光信号処理方法にも適用される。

段階Ｓ５１０ないし段階Ｓ５３０は、段階Ｓ３１０ないし段階Ｓ３３０に対応するので、全体的な説明を簡単にするために、詳細な説明を省略する。

段階Ｓ５４０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、第１センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち一つである第１基準センサの位置と、第２センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち一つである第２基準センサの位置とに基づいて、該第１イメージ信号と該第２イメージ信号を比較し、該比較結果を獲得する。

該センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサは、１以上の基準センサを含んでもよい。例えば、該第１センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち、左下端のイメージセンサは、第１基準センサでもある。他の例として、該第２センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち左下端のイメージセンサは、第２基準センサでもある。

一実施形態による基準センサは、該イメージセンサの上にメタルが被せられて受信される光信号の全部または一部が遮断（ｂｌｏｃｋ）されたイメージセンサを意味する。該基準センサは、他のイメージセンサとは異なり、該イメージセンサで発生するノイズが排除され、絶対的な値の比較を行うことができる。

また、一実施形態による基準センサが、既設定の位置に配置される場合、複数個のセンサアレイ間の位置比較にも利用される。例えば、光信号処理装置１００に含まれた複数個のイメージセンサで決定される複数個のセンサアレイの領域は、該基準センサの位置を基準にも決定される。該基準センサは、既設定の位置にも配置される。例えば、該基準センサは、センサアレイの左上端、左下端、右上端、右下端、真中などに位置することができる。

該第１センサアレイにおいて、該基準センサが第１基準センサであり、該第２センサアレイにおいて、該基準センサが第２基準センサである場合、光信号処理装置１００は、複数個のイメージセンサから獲得された信号のうち、該第１イメージ信号と該第２イメージ信号とを、それぞれ該第１基準センサと該第２基準センサとの位置に基づいて獲得し、獲得された該第１イメージ信号と該第２イメージ信号とを比較し、該比較結果を獲得することができる。

段階Ｓ５５０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、該第１基準センサから獲得した信号と、該第２基準センサから獲得した信号とを利用し、該第１イメージ信号と該第２イメージ信号と係わるオフセットを決定する。

一実施形態によるオフセットは、全体的な信号値での偏差を意味する。

該第１イメージ信号のオフセットと、該第２イメージ信号のオフセットとが互いに異なる場合、該第１イメージ信号の全体的な値と、該第２イメージ信号の全体的な値とが互いに異なり、直接の比較による結果値が不正確にもなる。その場合、光信号処理装置１００は、オフセットを考慮し、比較または分析を行うことができる。例えば、光信号処理装置１００は、第１イメージ信号の全体的な値が、第２イメージ信号の全体的な値より相対的に高い場合、第１イメージ信号の値を、全体的に一部低くし、第２イメージ信号と比較することができる。

そのように、イメージ信号のオフセットを決定するとき、該基準センサから獲得した信号が利用される。例えば、光信号処理装置１００は、該第１基準センサから獲得した信号を利用し、第１イメージ信号のオフセットを決定し、該第２基準センサから獲得した信号を利用し、第２イメージ信号のオフセットを決定することができる。

段階Ｓ５６０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、段階Ｓ５４０での比較結果、及び段階Ｓ５５０でのオフセットを利用し、対象体の特性を決定する。

例えば、光信号処理装置１００は、段階Ｓ５５０で獲得したオフセットを利用し、該第１イメージ信号と該第２イメージ信号との全体的な値を調節し、調節された該第１イメージ信号と該第２イメージ信号とを比較し、対象体の特性を決定することができる。該イメージ信号を利用し、対象体の特性を決定する具体的なアルゴリズムは、既存に知られた方法が利用され、代表的には、マトリックス演算を介して対象体から受信された光信号を復元する方式が利用される。

図６は、一実施形態による光信号処理装置１００が、露出時間または出力角度を更新し、対象体の特性を決定する方法を示すフローチャートである。

図６を参照すれば、光信号処理装置１００（例：平面形分光器、平面形分光器システム）のデータ獲得方法に係わるフローチャートが開示される。光信号処理装置１００は、分光フィルタが載せられたイメージセンサにおいてイメージ信号を獲得した後、該イメージ信号を分析し、スペクトルを復元することができる。そして、該センサアレイの基準点（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｉｎｔ）を確認した後、適正な補正を経て、（全体）イメージセンサの結果値を獲得する。光信号処理装置１００は、獲得した結果値からスペクトルの平面分布情報を活用し、結果値を最適化させることができる。獲得した最適の信号においてＳＮＲを確認し、適正な信号が捕捉されない場合、光信号処理装置１００は、イメージセンサの露出時間、信号獲得方法などを更新し、さらに信号獲得及び分析ループを反復する。図６においては、そのようなループを反復し、最適のスペクトルデータが獲得されるようにするアルゴリズム方法が開示される。

具体的には、各段階別において、光信号処理装置１００の動作について述べれば、次の通りである。

段階Ｓ６１０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、イメージ信号を獲得する。例えば、光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号と該第２イメージ信号のうち少なくとも一つを獲得することができる。

段階Ｓ６２０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、該イメージ信号を分析する。例えば、光信号処理装置１００は、該イメージ信号を構成する光の波長別強度を決定することができる。

段階Ｓ６３０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、基準点を確認する。一実施形態による基準点は基準センサの位置を意味する。該基準点は、センサアレイごとに１以上ずつ位置することができる。

段階Ｓ６４０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、スペクトル分布のマッピング及び最適化を行うことができる。例えば、光信号処理装置１００は、１以上のイメージ信号の波長別強度を獲得し、それに対する最適化を行うことができる。

段階Ｓ６５０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、ＳＮＲが臨界値以上であるか否かということを決定する。

段階Ｓ６６０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、ＳＮＲが臨界値以上である場合、イメージ信号に基づいて、スペクトル結果を獲得する。

段階Ｓ６７０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、臨界値未満である場合、露出時間及び／または出力角度を更新する。

図７は、一実施形態による光信号処理装置１００が、複数個のセンサアレイから獲得したイメージ信号を利用し、対象体の特性を決定する一例を示す図面である。

光信号処理装置１００は、平面形分光構造において、複数個のイメージセンサを介して、１つのセンサアレイを構成することもできるが、いくつかのセンサアレイを構成することにより、入射光源の空間分布の不均一性などを補正することができる。図７を参照すれば、光信号処理装置１００は、いくつかのセンサアレイを区画し、イメージ信号をいくつかに復元することができる。

例えば、光信号処理装置１００は、イメージ信号２２０を１２個に区画し、区画されたイメージ信号７２０を獲得することができる。また、光信号処理装置１００は、区画されたイメージ信号７２０に含まれた１２個のイメージ信号Ｎ１ないしＮ１２を分析し、波長別振幅を示す１２個のグラフ７３０を獲得することができる。

図８は、一実施形態による光信号処理装置１００が、モバイルデバイス８００に適用される一例を示す図面である。

図８を参照すれば、本実施形態の光信号処理装置１００は、光学装置８１０と、光学装置８１０を駆動する駆動回路（ｄｒｉｖｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ）８２０と、を含んでもよい。光学装置８１０と駆動回路８２０は、１つのハウジング（図示せず）内に実装された構造を有することもできる。一実施形態による光信号処理装置１００は、平板構造を有することができるが、駆動回路８２０は、光学装置８１０の背面側に配置し、コンパクトな平板型の外観を有することができる。さらに、本実施例の光信号処理装置１００は、オンチップ形態にも統合される。

光信号処理装置１００は、有線方式あるいは無線方式で、外部の分光分析装置（図示せず）に連結され、光信号処理装置１００で検出された情報を、外部の分光分析装置に伝送するか、あるいは外部の分光分析装置から、制御命令を伝送されもする。

本実施例のモバイルデバイス８００は、光信号処理装置１００を含むポータブル機器でもある。前述のように、光信号処理装置１００は、薄い平板状の外観を有することができるが、ポータブル機器やモバイル機器などの小型電子装置に、突出しないか、あるいは若干突出した形態にも実装される。

図８を参照すれば、光信号処理装置１００は、平面形分光器システムにも具現される。光信号処理装置１００は、モバイルデバイス８００に装着された平面形センサ構造を介してイメージを獲得することができる。該平面形デバイスに具現される場合、光信号処理装置１００は、光源が含まれた独立型構造でもあり、光源がない外部光源依存型構造でもある。

図９は、一実施形態による光信号処理装置１００が無線通信を介して動作する一例を示す図面である。

図９を参照すれば、一実施形態による光信号処理装置１００は、データレシーバ（ｄａｔａ ｒｅｃｅｉｖｅｒ）９００と連動して動作することができる。図９には、図８を参照して説明した実施例の光信号処理装置１００が図示されているが、それに限定されるものではない。光信号処理装置１００は、駆動回路（ｄｒｉｖｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ）と、無線通信モジュールとを含んでもよい。本実施例の光信号処理装置１００は、オンチップ形態に統合され、１つの独立した機器として作動するか、あるいは外部に無線でデータを伝送する機器でもある。例えば、光信号処理装置１００は、事物インターネット（ＩｏＴ：ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ）技術が接木されもする。データレシーバ９００は、無線方式で、光信号処理装置１００で検出されたデータを収集する。データレシーバ９００は、単純データ収集装置でもあるが、それに限定されるものではない。例えば、データレシーバ９００は、分光分析装置であるか、クラウドサーバであるか、あるいはモバイルフォン、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータ、サーバ、医療装備、実験装備などでもある。

図１０は、一実施形態による光信号処理装置１００が、センサアレイから獲得したイメージ信号を分析する一例を示す図面である。

図１０を参照すれば、光信号処理装置１００は、分光フィルタ型イメージセンサから獲得されたイメージを分析し、スペクトルを復元することができる。一実施形態による光信号処理装置１００は、区画されたフィルタボックス（例：センサアレイ）において、光の強度情報を獲得し、フィルタアレイから獲得されたイメージ信号１０１０を獲得すれば、該フィルタボックス（例：センサアレイ）において、対応する透過中心波長に対応し、スペクトル信号１０３０を復元することができる。光信号処理装置１００は、透過中心波長の情報と透過強度程度とを正規化させ、信号の均一性を確保することができる。光信号処理装置１００は、正規化された透過強度程度を利用し、信号の均一性を確保することができる。図１０を参照すれば、波長による正規化透過強度グラフ１０２０の一例が図示される。該フィルタボックスは、金属線ラインで区画され、フィルタ（例：イメージセンサ）間の干渉を防ぎ、光信号処理装置１００は、純粋なボックス内の信号情報のみを活用し、信号を復元することができる。

図１１は、一実施形態による光信号処理装置１００が獲得したイメージ信号の一例を示す図面である。

イメージ信号２２０は、黒色に表示される１以上の基準点１１１０，１１２０，１１３０，１１４０，１１５０，１１６０，１１７０，１１８０，１１９１，１１９３，１１９５，１１９７を含んでもよい。光信号処理装置１００は、基準点１１１０，１１２０，１１３０，１１４０，１１５０，１１６０，１１７０，１１８０，１１９１，１１９３，１１９５，１１９７に基づいて、イメージ信号２２０の区域を区分して分析を行うことができる。光信号処理装置１００は、イメージ信号２２０から、基準点１１１０，１１２０，１１３０，１１４０，１１５０，１１６０，１１７０，１１８０，１１９１，１１９３，１１９５，１１９７を、イメージ分析などを介して確認し、境界線の情報を、Ｘ，Ｙ平面軸上の情報として確認し、各フィルタボックス（例：センサアレイ）の情報をインデキシングし、イメージ信号情報とイメージセンサ情報とを対応させることができる。

図１２は、一実施形態による光信号処理装置１００が獲得したイメージ信号における複数個の基準点について説明するための図面である。

図１２は、他の側面において、基準点１２１０，１２２０，１２３０，１２４０，１２５０，１２６０を示す図面である。図１２を参照すれば、基準点１２１０，１２２０，１２３０，１２４０，１２５０，１２６０は、白色で表現される。

図１３は、一実施形態による光信号処理装置１００が、基準点を利用して信号を分析する一例を示す図面である。

光信号処理装置１００は、イメージ信号から獲得された分光スペクトル情報から、金属ボックス（例：センサアレイ）で獲得される信号を介して、基準点により、分光スペクトルの振幅情報を比較することができる。

該基準点に位置するイメージセンサに印加される光の全部または一部は、遮断されるために、該基準点に位置するイメージセンサから獲得される信号には、イメージセンサのダークノイズなどの機器特性が反映される。従って、光信号処理装置１００は、分光スペクトル情報の振幅情報を比較するとき、該基準点で獲得される信号を利用し、補正を行うことができる。

例えば、光信号処理装置１００は、ローデータ（ｒａｗ－ｄａｔａ）１３１０を基準点として獲得される信号によって補正し、補正データ１３２０に変換することができる。

図１４は、一実施形態による光信号処理装置１００が、比較的均一に光が分布された場合、イメージ信号を分析する一例を示す図面であり、図１５は、一実施形態による光信号処理装置１００が、均一ではないように光が分布された場合、イメージ信号を分析する一例を示す図面である。

第１イメージ信号１４１０、及び区画された第１イメージ信号１４２０においては、相対的に均一な検出光の形態が確認される。また、第２イメージ信号１５１０、及び区画された第２イメージ信号１５２０においては、相対的に不均一な検出光の形態が確認される。第１光分布図面１４４０と第２光分布図面１５４０は、それぞれ光分布状態を概略的に図示している。

第１イメージ信号１４１０の分析による第１グラフ１４３０の場合、空間分布が比較的均一に広がっているが、第２イメージ信号１５１０の分析による第２グラフ１５３０においては、一方に傾く現象を確認することができる。そのような特性は、単に、第２イメージ信号１５１０の信号全体平均を出す場合、本来傾いている信号の振幅を小さくし、情報をなくしてしまうという短所にもなる。従って、光信号処理装置１００は、そのような非均質光源分布特性を活用して信号（例：イメージ信号など）を分析したり、信号獲得方法を更新（例：光信号出力角度更新など）したりするのに利用することができる。

図１６は、一実施形態による光信号処理装置１００が、比較的均一に光が分布された場合と、均一ではないように光が分布された場合とにおいて、それぞれイメージ信号を分析する一例を示す図面である。

一実施形態により、センサアレイで獲得した検出光が相対的に均一である場合、各イメージセンサから獲得した検出光の波長別信号サイズは、第１グラフ１６１０のように示される。また、一実施形態により、センサアレイで獲得した検出光が、相対的に不均一である場合、各イメージセンサから獲得した検出光の波長別信号サイズは、第２グラフ１６３０のようにも示される。

該センサアレイで獲得した検出光が相対的に均一である場合、第１ ＳＮＲグラフ１６２０から確認することができるように、該ＳＮＲが相対的に高く、該センサアレイで獲得した検出光が相対的に不均一である場合、第２ ＳＮＲグラフ１６４０で確認することができるように、該ＳＮＲが相対的に低い。

図１７は、一実施形態による光信号処理装置１００が複数個の信号（例：イメージ信号）のうち一つを選択し、対象体の特性を決定する方法について説明する図面である。

段階Ｓ１７１０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、センサアレイが獲得した信号（例：イメージ信号）から、平均された信号を獲得することができる。例えば、光信号処理装置１００は、第１センサアレイから獲得した第１イメージ信号と、第２センサアレイから獲得した第２イメージ信号との平均された信号をそれぞれ獲得することができる。

段階Ｓ１７２０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、各信号セットの関連性を確認することができる。例えば、光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号と該第２イメージ信号との関連性を確認することができる。

段階Ｓ１７３０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、複数個の信号のうち一つを選択するか、あるいは信号を再受信するかということを決定することができる。例えば、光信号処理装置１００は、該第１イメージ信号と該第２イメージ信号のとうち１つの信号を選択し、選択されたイメージ信号を分析し、該分析結果を利用し、対象体の特性を決定することができる。他の例として、光信号処理装置１００は、光信号出力角度などを更新し、新しく獲得されたイメージ信号を分析し、該分析結果を利用し、対象体の特性を決定することができる。

段階Ｓ１７４０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、複数個の信号のうち１つの信号を選択し、選択された信号を利用し、対象体の特性を決定することができる。

段階Ｓ１７５０において、一実施形態による光信号処理装置１００は、露出時間、または光信号の出力角度などを更新することができる。例えば、光信号処理装置１００は、センサアレイが、検出光に露出される露出時間を延長または短縮させることができる。または、光信号処理装置１００は、光信号を出力する出力角度を増大または低減させることができる。光信号処理装置１００は、段階Ｓ１７１０または段階Ｓ１７２０で獲得された情報により、露出時間の延長量、露出時間の短縮量、出力角度の増大量、出力角度の低減量を決定することができる。

図１８は、一実施形態による光信号処理装置１００の構成の一例を示す図面である。

一実施形態による光源１８１０は、レーザをレンズ１８２０を介して、対象体１８５０に出力することができる。レーザが対象体に印加される角度は、既設定の値でもあり（例：４５°）、光信号処理装置１００の制御によっても決定される。

対象体１８５０で光信号が反射されて生成された反射光のうち全部または一部は、レンズ１８４０に印加される。光信号処理装置１００は、反射光のうち検出された検出光を分析し、対象体１８５０の特性を決定することができる。例えば、光信号処理装置１００は、イメージセンサ１８３０を介して獲得された検出光の波長別振幅を分析し、対象体１８５０の特性を決定することができる。

図１９は、一実施形態による光信号処理装置１００が、センサアレイの個数を決定する一例を示す図面である。

光信号処理装置１００に含まれたセンサアレイの個数は、既設定でもあり、あるいは制御によっても変更される。

一実施形態により、光信号処理装置１００が１２個のセンサアレイを含む場合、第１イメージ信号１９１０が獲得される。光信号処理装置１００が１２個のセンサアレイを含む場合、光信号処理装置１００の特性一部が、第１表１９４０に開示される。

一実施形態により、光信号処理装置１００が４８個のセンサアレイを含む場合、第２イメージ信号１９２０が獲得される。光信号処理装置１００が４８個のセンサアレイを含む場合、光信号処理装置１００の特性一部が、第２表１９５０に開示される。

一実施形態により、光信号処理装置１００がＮ個のセンサアレイを含む場合、第３イメージ信号１９３０が獲得される。光信号処理装置１００がＮ個のセンサアレイを含む場合、光信号処理装置１００の特性の一部が、第３表１９６０に開示される。

一実施形態により、光信号処理装置１００は、光信号処理装置１００に含まれるセンサアレイの個数、１つのセンサアレイに含まれるイメージセンサの個数などを決定することができる。例えば、光信号処理装置１００は、既存に獲得したイメージ信号を利用し、対象体の特性を決定のために、最適化されたセンサアレイの個数、及び１つのセンサアレイに含まれるイメージセンサの個数を決定することができる。

図２０は、一実施形態による光信号処理装置１００が、露出時間によって獲得するイメージ信号の一例を示す図面である。

図２０を参照すれば、一例により、露出時間がｔ１の０．０１倍であるときに獲得される第１イメージ信号２０１０、露出時間がｔ１の０．１倍であるときに獲得される第２イメージ信号２０２０、露出時間がｔ１の１倍であるときに獲得される第３イメージ信号２０３０、露出時間がｔ１の１０倍であるときに獲得される第４イメージ信号２０４０が図示される。

光信号処理装置１００は、獲得されるイメージ信号を分析し、適切な露出時間を決定することができる。一例として、光信号処理装置１００は、第１イメージ信号２０１０ないし第４イメージ信号２０４０を獲得し、第３イメージ信号２０３０を利用し、対象体の特性を決定することができる。

図２１は、一実施形態による光信号処理装置１００が、露出時間によって獲得するイメージ信号の分析結果の一例を示す図面である。

図２１を参照すれば、一例により、露出時間がｔ１の０．０１倍であるときに獲得される波長別振幅である第１グラフ２１１０、露出時間がｔ１の０．１倍であるときに獲得される波長別振幅である第２グラフ２１２０、露出時間がｔ１の１倍であるときに獲得される波長別振幅である第３グラフ２１３０、露出時間がｔ１の５倍であるときに獲得される波長別振幅である第４グラフ２１４０、露出時間がｔ１の１０倍であるときに獲得される波長別振幅である第５グラフ２１５０が図示される。

光信号処理装置１００は、獲得された第１イメージ信号を分析し、該分析結果によって露出時間を更新し、第２イメージ信号を新たに獲得することができる。例えば、光信号処理装置１００は、獲得された第１イメージ信号が、第５グラフ２１５０のように分析される場合、露出時間を短縮させることができる。他の例として、光信号処理装置１００は、獲得された第１イメージ信号が第１グラフ２１１０のように分析される場合、露出時間を延長させることができる。

図２２は、一実施形態による光信号処理装置１００がＳＮＲによって獲得するイメージ信号の分析結果の一例を示す図面である。

図２１を参照すれば、一例により、ＳＮＲが低いときに獲得される波長別振幅である第１グラフ２２１０、ＳＮＲが高いときに獲得される波長別振幅である第２グラフ２２２０、ＳＮＲが実質的に測定し難いときに獲得される波長別振幅である第３グラフ２２３０が図示される。

光信号処理装置１００は、獲得された第１イメージ信号を分析し、該分析結果により、光信号の照射角度または露出時間を更新し、第２イメージ信号を新たに獲得することができる。例えば、光信号処理装置１００は、獲得された第１イメージ信号が、第１グラフ２２１０のように分析される場合、光信号の照射角度を低減させることができる。他の例として、光信号処理装置１００は、獲得された第１イメージ信号が、第３グラフ２２３０のように分析される場合、露出時間を短縮させることができる。

前述の光信号処理装置１００は、理解の一助とするために、図面に図示された実施形態を参照して説明されたが、それらは、例示的なものに過ぎず、当該分野で当業者であるならば、それらから多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決められるものである。

本発明の光信号処理方法及びその装置は、例えば、生理的分析関連の技術分野に効果的に適用可能である。

１００ 光信号処理装置
１１０ 光源
１２０ 第１センサアレイ
１３０ 第２センサアレイ
１４０ プロセッサ
２１０ 対象体

Claims (20)

1. 光信号を処理する装置において、
   前記光信号を出力する光源と、
   前記光源から出力された前記光信号により、対象体から獲得される検出光から、第１イメージ信号を獲得する複数個のイメージセンサを含む第１センサアレイと、
   前記第１センサアレイと隣接した領域から獲得される前記検出光から、第２イメージ信号を獲得する複数個のイメージセンサを含む第２センサアレイと、
   前記第１イメージ信号及び前記第２イメージ信号に係わる分析結果を獲得するプロセッサと、を含み、
   前記光源、前記第１センサアレイ及び前記第２センサアレイのうち少なくとも一つは、前記分析結果によって動作方式を更新する、光信号処理装置。
2. 前記第１センサアレイに含まれる複数個のイメージセンサの個数と、前記第２センサアレイに含まれる複数個のイメージセンサの個数は、既設定の単位個数であることを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
3. 前記光源は、前記分析結果により、前記光信号の強度及び／または前記光信号の出力角度を更新することを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
4. 前記第１センサアレイ及び／または前記第２センサアレイは、前記分析結果により、露出時間を更新することを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
5. 前記分析結果は、前記第１イメージ信号または前記第２イメージ信号のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を含み、
   前記ＳＮＲが既設定の値未満であるならば、前記光源、前記第１センサアレイ、前記第２センサアレイのうち少なくとも一つは、前記ＳＮＲにより、動作方式を更新することを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
6. 前記分析結果は、前記第１イメージ信号または前記第２イメージ信号の飽和程度を含み、
   前記飽和程度が既設定の値以上であるならば、前記第１センサアレイ及び／または前記第２センサアレイは、前記飽和程度により、露出時間を更新することを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
7. 前記プロセッサは、前記第１イメージ信号及び前記第２イメージ信号に係わる分析結果を獲得し、前記分析結果により、前記第１イメージ信号及び前記第２イメージ信号のうち１つの信号を利用し、前記対象体の特性を決定することを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
8. 前記プロセッサは、前記第１センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち一つである第１基準センサの位置と、前記第２センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち一つである第２基準センサの位置とに基づいて、前記第１イメージ信号と前記第２イメージ信号とを比較して比較結果を獲得し、前記比較結果に基づいて、前記対象体の特性を決定することを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
9. 前記プロセッサは、
   前記第１基準センサから獲得した信号と、前記第２基準センサから獲得した信号とを利用し、前記第１イメージ信号と、前記第２イメージ信号とに係わるオフセットを決定することを特徴とする請求項８に記載の光信号処理装置。
10. 光信号を処理する方法において、
    光信号を出力する段階と、
    複数個のイメージセンサを含む第１センサアレイを利用し、前記出力された光信号により、対象体から獲得される検出光から、第１イメージ信号を獲得する段階と、
    複数個のイメージセンサを含む第２センサアレイを利用し、前記第１センサアレイと隣接した領域から獲得される前記検出光から、第２イメージ信号を獲得する段階と、
    前記第１イメージ信号及び前記第２イメージ信号に係わる分析結果を獲得する段階と、を含み、
    前記光信号を出力する段階、前記第１イメージ信号を獲得する段階、及び前記第２イメージ信号を獲得する段階のうち少なくとも一つは、前記分析結果によって動作方式を更新する、光信号処理方法。
11. 前記第１イメージ信号及び前記第２イメージ信号を利用し、前記対象体の特性を決定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の光信号処理方法。
12. 前記第１センサアレイに含まれる複数個のイメージセンサの個数と、前記第２センサアレイに含まれる複数個のイメージセンサの個数は、既設定の単位個数であることを特徴とする請求項１０に記載の光信号処理方法。
13. 前記光信号を出力する段階は、
    前記分析結果により、前記光信号の強度及び／または前記光信号の出力角度を更新することを特徴とする請求項１０に記載の光信号処理方法。
14. 前記第１イメージ信号を獲得する段階、及び／または前記第２イメージ信号を獲得する段階は、前記分析結果により、露出時間を更新することを特徴とする請求項１０に記載の光信号処理方法。
15. 前記分析結果は、前記第１イメージ信号または前記第２イメージ信号のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を含み、
    前記ＳＮＲが既設定の値未満であるならば、前記光信号を出力する段階、前記第１イメージ信号を獲得する段階、及び前記第２イメージ信号を獲得する段階のうち少なくとも一つは、前記ＳＮＲにより、動作方式を更新することを特徴とする請求項１０に記載の光信号処理方法。
16. 前記分析結果は、前記第１イメージ信号または前記第２イメージ信号の飽和程度を含み、
    前記飽和程度が既設定の値以上であるならば、前記第１イメージ信号を獲得する段階、及び／または前記第２イメージ信号を獲得する段階は、前記飽和程度によって露出時間を更新することを特徴とする請求項１０に記載の光信号処理方法。
17. 前記第１イメージ信号及び前記第２イメージ信号に係わる分析結果を獲得する段階と、
    前記分析結果により、前記第１イメージ信号及び前記第２イメージ信号のうち１つの信号を利用し、前記対象体の特性を決定する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の光信号処理方法。
18. 前記第１センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち一つである第１基準センサの位置と、前記第２センサアレイに含まれた複数個のイメージセンサのうち一つである第２基準センサの位置とに基づいて、前記第１イメージ信号と前記第２イメージ信号とを比較し、比較結果を獲得する段階と、
    前記比較結果に基づいて、前記対象体の特性を決定する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の光信号処理方法。
19. 前記第１基準センサから獲得した信号と、前記第２基準センサから獲得した信号とを利用し、前記第１イメージ信号と、前記第２イメージ信号とに係わるオフセットを決定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の光信号処理方法。
20. 請求項１０ないし１９のうちいずれか１項に記載の光信号処理方法をコンピュータで実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

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