KR102136317B1

KR102136317B1 - A method for error compensation

Info

Publication number: KR102136317B1
Application number: KR1020130162325A
Authority: KR
Inventors: 윤형길; 조인아; 진원혁
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2020-07-22
Also published as: KR20150074493A

Abstract

본 발명은 멀티 수광소자를 구비한 심박센서에 있어서, 각 수광소자에 수광된 광신호가 상이한 경우 정확한 심박 신호를 검출하기 위해 각 수광소자에 수광되는 광신호의 정렬 오차를 검출하고 보상하는 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명의 정렬 오차 보상 방법은 선광원 형태의 광원부와 좌측상부에 배치된 제1 수광부, 우측상부에 배치된 제2 수광부, 좌측하부에 배치된 제3 수광부 및 우측하부에 배치된 제4 수광부를 구비한 심박센서에 적용 가능하고, 제1 내지 제4 수광부에 수광된 광신호를 비교하여 오차를 검출하는 단계, 오차가 발생한 경우 광신호의 비교결과 더 큰 광신호에 미리 결정한 가중치를 곱하는 단계 및 가중치를 곱한 광신호와 가중치를 곱하지 않는 광신호의 크기를 더하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to a method for detecting and compensating for an alignment error of an optical signal received at each light receiving element in order to detect an accurate heart rate signal when the optical signals received at each light receiving element are different in a heart rate sensor having a multi light receiving element. will be.
More specifically, the alignment error compensation method of the present invention includes a light source unit in the form of a linear light source, a first light receiving unit disposed at the upper left, a second light receiving unit disposed at the upper right, a third light receiving unit disposed at the lower left and a lower light disposed at the lower right. 4 Applicable to a heart rate sensor equipped with a light-receiving unit, and comparing the optical signals received by the first to fourth light-receiving units to detect an error, and when an error occurs, a comparison of the optical signals results in a predetermined weight for the larger optical signal. It may include a step of multiplying and adding a magnitude of an optical signal multiplied by weight and an optical signal not multiplying by weight.

Description

Alignment error compensation method {A METHOD FOR ERROR COMPENSATION}

본 발명은 정렬 오차 보상 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for compensating for alignment errors.

광학식 심박 센서는 생체조직의 광학적 특성을 이용하여 혈관에 흐르는 혈류량을 측정함으로써 심박활동 상태를 추정한다. 구체적으로 광용적맥파는 빛을 이용하여 혈관의 용적 변화시 나타나는 생체조직 및 혈액의 빛 반사율， 흡수율， 투과율 등의 광특성을 관찰하며 이 변화를 통해 심박을 측정한다. 이 방법은 비침습적 방법으로 생체신호 측정이 가능하여 널리 사용되고 있으며 측정장치의 소형화，사용편의성 등의 장점을 갖고 있어 착용형(WEARABLE) 생명신호 감지 센서 개발에 용이하다.The optical heart rate sensor estimates the heart rate activity by measuring the amount of blood flow through the blood vessel using the optical characteristics of the biological tissue. Specifically, the light volume pulse wave uses light to observe light characteristics such as light reflectance, absorption, and transmittance of biological tissues and blood that appear when the volume of blood vessels changes, and the heart rate is measured through this change. This method is widely used because it is possible to measure bio-signals in a non-invasive method. It has the advantages of miniaturization of measurement devices and ease of use, making it easy to develop a wearable life signal sensor.

광학식 심박 센서는 광원과 수광부를 구비하여 광원으로부터 피부에 빛이 입사하고 입사된 빛으로부터 반사된 빛을 수광부가 수집하여 수집된 빛의 양으로부터 심박수를 검출할 수 있다.The optical heart rate sensor has a light source and a light receiving unit, and light is incident on the skin from the light source and the light receiving unit collects light reflected from the incident light to detect the heart rate from the amount of light collected.

그러나, 종래 광학식 심박 센서의 경우 수광소자인 포토다이오드(PD:PHOTO-DIODE)가 1개이고, 광원은 점광원의 형태를 하고 있어, 피부에 반드시 밀착되어야만 정확한 심박을 측정할 수 있었다. 따라서 손목 시계 형태의 제품에만 적용이 가능하고, 상대적으로 손목에 밀착되지 않는 밴드 형태의 제품에는 적용하기 어려운 문제가 있었다.However, in the case of the conventional optical heart rate sensor, there is only one photodiode (PD:PHOTO-DIODE) as a light receiving element, and the light source is in the form of a point light source, and thus must be in close contact with the skin to accurately measure the heart rate. Therefore, it can be applied only to a product in the form of a wrist watch, and there is a problem that it is difficult to apply to a product in the form of a band that is not relatively close to the wrist.

이를 개선하기 위해서 선광원 형태의 곡면 도광판을 가지는 광원과 4개의 수광소자를 이용하여 광원 및 수광소자가 점광원 형태 보다 피부에 접촉할 확률이 높고, 피부에 밀착되지 않더라도 정확한 심박측정이 가능한 광학식 심박센서가 제안되었다.In order to improve this, a light source having a curved light guide plate in the form of a linear light source and four light receiving elements have a higher probability of contacting the skin with the light source and the light receiving element than the point light source type, and an optical heart rate capable of accurately measuring heart rate even if it is not in close contact with the skin Sensors have been proposed.

선광원 형태의 광원을 이용하면, 심박센서가 피부에 밀착되지 않더라도 충분한 양의 빛이 피부에 들어갔다가 나올 수 있고, 나오는 빛을 선광원과 4개의 수광소자를 이용하면 심박측정이 가능한 충분한 양의 빛을 수광할 수 있다. If a light source in the form of a linear light source is used, even if the heart rate sensor is not in close contact with the skin, a sufficient amount of light can enter and exit the skin, and a sufficient amount of heart rate measurement is possible by using the linear light source and four light receiving elements. It can receive light.

4개의 수광소자에 입사되는 빛의 양은 각 수광소자가 피부의 밀착된 정도에 따라 상이할 수 있고, 이에 정확한 심박측정을 위해서는 각 수광소자에 입사되는 빛의 양으로부터 정렬 오차를 검출하고 보상하여 심박측정의 기준이 되는 값을 결정하는 방법이 필요하다.
The amount of light incident on the four light-receiving elements may differ depending on the degree of close contact of the skin with each light-receiving element. Accordingly, for accurate heart rate measurement, an alignment error is detected and compensated from the amount of light incident on each light-receiving element to compensate for the heart rate. There is a need for a way to determine the value on which to measure.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 정렬 오차 보상 방법에 관한 것이다.
The present invention is proposed to solve the above problems and relates to a method for compensating alignment errors.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 정렬 오차 보상 방법은 선광원 형태의 광원부와 좌측상부에 배치된 제1 수광부, 우측상부에 배치된 제2 수광부, 좌측하부에 배치된 제3 수광부 및 우측하부에 배치된 제4 수광부를 구비한 심박센서에 적용 가능하고, 상기 제1 내지 제4 수광부에 수광된 광신호를 비교하여 오차를 검출하는 단계, 오차가 발생한 경우 상기 광신호의 비교결과 더 큰 광신호에 미리 결정한 가중치를 곱하는 단계 및 상기 가중치를 곱한 광신호와 가중치를 곱하지 않는 광신호의 크기를 더하는 단계를 포함한다.In order to solve the above technical problem, the alignment error compensation method of the present invention includes a light source unit in the form of a linear light source, a first light receiving unit disposed at the upper left, a second light receiving unit disposed at the upper right, and a third light receiving unit disposed at the lower left. And a heart rate sensor having a fourth light-receiving unit disposed at the lower right, comparing the optical signals received by the first to fourth light-receiving units to detect errors, and comparing results of the optical signals when errors occur. And multiplying the larger optical signal by a predetermined weight and adding the magnitude of the optical signal multiplied by the weight and the optical signal not multiplying the weight.

본 발명의 일실시 예에 따른 상기 오차는 제1 수광부와 제2 수광부에 수광된 광신호의 합인 제1 신호와 제3 수광부와 제4 수광부에 입사된 광신호의 합인 제2 신호의 차이인 제1 오차, 제1 수광부와 제3 수광부에 수광된 광신호의 합인 제3 신호와 제2 수광부와 제4 수광부에 수광된 광신호의 합인 제4 신호의 차이인 제2 오차 및 제1 수광부 및 제4 수광부에 수광된 광신호의 합인 제5 신호와 제2 수광부와 제3 수광부에 수광된 광신호의 합인 제6 신호의 차이인 제3 오차를 포함하는 것이 바람직하다.The error according to an embodiment of the present invention is the difference between the first signal, which is the sum of the optical signals received by the first light receiving unit and the second light receiving unit, and the second signal, which is the sum of the optical signals incident on the third light receiving unit and the fourth light receiving unit. 1 error, the 2nd error which is the difference between the 3rd signal which is the sum of the optical signals received by the 1st light receiving part and the 3rd light receiving part, and the 4th signal which is the sum of the optical signals received by the 2nd light receiving part and the 4th light receiving part, and 1st light receiving part and 1st 4 It is preferable to include a third error that is a difference between a fifth signal that is the sum of the optical signals received by the light receiving unit and a sixth signal that is the sum of the optical signals that are received by the second and third light receiving units.

본 발명의 일실시 예에 따른 상기 광신호의 비교결과 더 큰 광신호에 미리 결정한 가중치를 곱하는 단계는 제1 오차가 발생한 경우, 상기 제1 신호와 제2 신호 중 더 큰 신호에 미리 결정한 가중치를 곱하는 단계, 제2 오차가 발생한 경우, 상기 제3 신호와 제4 신호 중 더 큰 신호에 미리 결정한 가중치를 곱하는 단계 및 제3 오차가 발생한 경우, 상기 제5 신호와 제6 신호 중 더 큰 신호에 미리 결정한 가중치를 곱하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.As a result of comparing the optical signal according to an embodiment of the present invention, the step of multiplying the larger optical signal by a predetermined weight causes a predetermined weight to be assigned to a larger one of the first signal and the second signal when a first error occurs. Multiplying, if a second error occurs, multiplying a larger weight of the third signal and the fourth signal by a predetermined weight, and when a third error occurs, to a larger one of the fifth signal and the sixth signal It is preferred to include the step of multiplying the predetermined weight.

본 발명의 일실시 예에 따른 정렬 오차 보상 방법은 상기 가중치를 곱한 광신호와 가중치를 곱하지 않는 광신호의 크기를 더한 값 중 가장 큰 값을 심박 기준 신호로 결정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다Alignment error compensation method according to an embodiment of the present invention preferably further comprises the step of determining the largest value of the sum of the magnitude of the optical signal multiplied by the weight and the optical signal not multiplied by the heart rate reference signal. Do

본 발명의 또 다른 일실시 예에 따른 정렬 오차 보상 방법은 선광원 형태의 광원부와 좌측상부에 배치된 제1 수광부, 우측상부에 배치된 제2 수광부, 좌측하부에 배치된 제3 수광부 및 우측하부에 배치된 제4 수광부를 구비한 심박센서에 적용 되고, 상기 제1 내지 제4 수광부에 수광된 광신호를 비교하여 오차를 검출하는 단계, 오차가 발생한 경우 상기 광신호의 비교결과 가장 큰 광신호에 미리 결정한 가중치를 곱하는 단계 및 상기 가중치를 곱한 광신호와 가중치를 곱하지 않는 광신호의 크기를 더하는 단계를 포함한다.The alignment error compensation method according to another embodiment of the present invention includes a light source unit in the form of a linear light source, a first light receiving unit disposed in the upper left, a second light receiving unit disposed in the upper right, a third light receiving unit disposed in the lower left, and a lower right. It is applied to a heart rate sensor having a fourth light-receiving unit disposed in, comparing the optical signals received by the first to fourth light-receiving units to detect an error, and when an error occurs, the largest optical signal as a result of comparing the optical signals And multiplying the weight by a predetermined weight and adding the magnitude of the optical signal multiplied by the weight and the optical signal not multiplying the weight.

본 발명의 일실시 예에 따른 상기 제1 내지 제4 수광부에 수광된 광신호를 비교하여 오차를 검출하는 단계는, 제1 수광부와 제2 수광부에 수광된 광신호의 합인 제1 신호와 제3 수광부와 제4 수광부에 입사된 광신호의 합인 제2 신호의 차이인 제1 오차, 제1 수광부와 제3 수광부에 수광된 광신호의 합인 제3 신호와 제2 수광부와 제4 수광부에 수광된 광신호의 합인 제4 신호의 차이인 제2 오차 및 제1 수광부 및 제4 수광부에 수광된 광신호의 합인 제5 신호와 제2 수광부와 제3 수광부에 수광된 광신호의 합인 제6 신호의 차이인 제3 오차를 비교하여 가장 큰 광신호를 수광한 수광부를 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
Comparing the optical signals received by the first to fourth light-receiving units according to an embodiment of the present invention to detect errors, the first signal and the third signal that is the sum of the optical signals received by the first and second light-receiving units The first error which is the difference between the second signal which is the sum of the optical signals incident on the light receiving unit and the fourth light receiving unit, the third signal which is the sum of the optical signals received by the first light receiving unit and the third light receiving unit, and the light received by the second light receiving unit and the fourth light receiving unit The second error, which is the difference between the fourth signal, which is the sum of the optical signals, and the fifth signal, which is the sum of the optical signals received by the first and fourth light-receiving units, and the sixth signal, which is the sum of the optical signals received by the second and third light-receiving units. It is preferable to include the step of determining the light-receiving unit that receives the largest optical signal by comparing the third error, which is the difference.

상기와 같은 본 발명은 복수의 수광소자를 구비한 심박센서가 피부에 밀착되지 않는 경우에도 안정적인 심박 신호의 검출이 가능하다는 효과가 있다.The present invention as described above has an effect that it is possible to detect a stable heart rate signal even when the heart rate sensor provided with a plurality of light receiving elements is not in close contact with the skin.

또한 본 발명은 가중치 설정, 신호대 잡음비, 심박센서의 동작환경 등을 고려하여, 비교 신호 가중법 또는 절대 신호 가중법 중 적절한 방법을 선택하여 적용할 수 있다는 효과가 있다.
In addition, the present invention has an effect that a suitable method can be selected and applied among a comparison signal weighting method or an absolute signal weighting method in consideration of weight setting, signal-to-noise ratio, and the operating environment of the heart rate sensor.

도 1은 본 발명의 정렬 오차 보상 방법을 적용하기 위한 심박 센서의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 정렬 오차 보상 방법이 적용되는 경우 발생하는 정렬 오차의 종류를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬 오차 보상 방법을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬 오차 보상 방법 중 비교 신호 가중법을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 정렬 오차 보상 방법인 절대 신호 가중법을 나타낸 것이다.Figure 1 shows the structure of a heart rate sensor for applying the alignment error compensation method of the present invention.
Figure 2 shows the type of alignment error that occurs when the alignment error compensation method of the present invention is applied.
3 shows a method for compensating for an alignment error according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a comparison signal weighting method of the alignment error compensation method according to an embodiment of the present invention.
5 shows an absolute signal weighting method, which is another alignment error compensation method of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시 예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 정렬 오차 보상 방법을 적용하기 위한 심박 센서의 구조를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the structure of a heart rate sensor for applying the alignment error compensation method of the present invention.

도 1에 따르면, 본 발명의 정렬 오차 보상 방법이 적용되는 심박 센서는 광원부(100) 및 제1 내지 제4 수광부(200, 300, 400, 500)을 포함할 수 있다.According to FIG. 1, the heart rate sensor to which the alignment error compensation method of the present invention is applied may include a light source unit 100 and first to fourth light receiving units 200, 300, 400, 500.

광원부(100)는 빛을 송출한다. 특히 본 발명이 적용될 수 있는 심박 센서의 경우 광원부(100)는 점광원이 아닌 선광원을 방출하기 위해 곡면 도광판를 이용할 수 있다. 선광원을 이용하면 점광원을 이용할 때보다 더 많은 양의 빛을 방출하여 본 발명의 적용 대상인 심박 센서가 손목에 완전히 밀착되지 않는 경우에도 충분한 양의 광을 손목 부위에 입사시킬 수 있다. 또한 실제 제품에 적용시 점광원 형태 보다 피부에 접촉할 확률이 높다.The light source unit 100 emits light. In particular, in the case of a heart rate sensor to which the present invention can be applied, the light source unit 100 may use a curved light guide plate to emit a linear light source rather than a point light source. When a linear light source is used, a sufficient amount of light can be incident on the wrist region even when the heart rate sensor, which is the object of the present invention, is not completely in contact with the wrist by emitting more light than when using a point light source. Also, when applied to actual products, there is a higher probability of contacting the skin than the point light source.

광원부(100)에서 입사된 빛은 헤모글로빈과 같은 혈액의 색소체에 의한 광흡수 정도가 시간에 따라 즉, 심박동에 의해 변화하기 때문에 피부에 들어갔다가 나오는 빛의 양이 심박에 의해 달라지게 된다.The light incident from the light source unit 100 changes the amount of light absorbed by the blood pigment such as hemoglobin with time, that is, by the heartbeat, so the amount of light entering and exiting the skin varies depending on the heart rate.

제1 및 제4 수광부(200, 300, 400, 500)는 피부에 들어갔다가 나오는 빛을 수광할 수 있다.The first and fourth light receiving units 200, 300, 400, and 500 may receive light entering and exiting the skin.

제1 내지 제4 수광부(200, 300, 400, 500)는 광원부(100)의 길이 방향을 기준으로 좌우 및 상하 대칭으로 배치될 수 있고, 광원부(100)로부터 방출된 광이 피부로 들어갔다 나오는 빛을 수광할 수 있다.The first to fourth light receiving units 200, 300, 400, and 500 may be arranged symmetrically left and right and up and down based on the longitudinal direction of the light source unit 100, and light emitted from the light source unit 100 enters and exits the skin. Can receive.

구체적으로 제1 수광부(200)는 광원부의 길이방향을 세로로 배치하는 경우 좌측상부에 배치되고, 제2 수광부(300)는 우측상부에 배치되고, 제3 수광부(400)는 좌측하부에 배치되며, 제4 수광부(500)는 우측하부에 배치된다.Specifically, when the longitudinal direction of the light source unit is vertically arranged, the first light receiving unit 200 is disposed at the upper left, the second light receiving unit 300 is disposed at the upper right, and the third light receiving unit 400 is disposed at the lower left. , The fourth light receiving unit 500 is disposed in the lower right.

제1 내지 제4 수광부(200, 300, 400, 500)의 간격과 위치는 광원부(100)의 길이와 넓이에 따라서 달라질 수 있다.The intervals and positions of the first to fourth light receiving units 200, 300, 400, and 500 may vary depending on the length and width of the light source unit 100.

제1 내지 제4 수광부(200, 300, 400, 500)는 광을 수광하는 수광소자를 포함하며, 각 수광부에 수광하는 소자는 포토다이오드(PD:PHOTO DIODE)인 것이 바람직하다. The first to fourth light-receiving units 200, 300, 400, and 500 include light-receiving elements that receive light, and it is preferable that the light-receiving elements are photodiodes (PD).

이상적인 경우, 즉 심박센서가 피부에 완전 밀착된 경우에는 각 수광부에 입사된 빛의 양을 합산한 양은 일정한 값을 갖게 된다.In an ideal case, that is, when the heart rate sensor is in close contact with the skin, the amount of light incident on each light-receiving unit has a constant value.

구체적으로 피부와 밀착되는 경우에는 수광부 및 광원부가 모두 피부에 닿게 되어 검출대상이 되는 빛이 4개의 수광부에 입사할 수 있다. 따라서 4개의 수광부에 입사한 광량을 합산한 값은 일정한 값을 가진다.Specifically, when in close contact with the skin, both the light receiving portion and the light source portion contact the skin, so that the light to be detected can enter the four light receiving portions. Therefore, the sum of the amount of light incident on the four light-receiving units has a constant value.

그러나 심박 센서가 밀착되지 않아 일부 수광부는 밀착되고, 나머지 수광부는 밀착되지 않는 경우에는 정렬 오차가 발생할 수 있다.However, if the heart rate sensor is not in close contact, some of the light receiving units are in close contact, and if the other light receiving units are not in close contact, an alignment error may occur.

도 2는 본 발명의 정렬 오차 보상 방법이 적용되는 경우 발생하는 정렬 오차의 종류를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the type of alignment error that occurs when the alignment error compensation method of the present invention is applied.

도 2에 따르면, 제1 내지 제4 수광부(200, 300, 400, 500)에 입사하는 빛의 양을 각각 제1 수광신호(PD1), 제2 수광신호(PD2), 제3 수광신호(PD3) 및 제4 수광신호(PD4)라고 할 수 있다.According to FIG. 2, the first light receiving signal PD1, the second light receiving signal PD2, and the third light receiving signal PD3 are respectively applied to the first to fourth light receiving units 200, 300, 400, and 500. ) And the fourth light receiving signal PD4.

본 발명의 정렬 오차 보상 방법에 따르면, 각 수광부에 입사한 빛의 양을 합산한 양(PD1+PD2+PD3+PD4), 상부에 배치된 수광부가 수광하는 광신호와 하부에 배치된 수광부가 수광하는 광신호의의 차((PD1+PD2)-(PD3+PD4)), 좌측에 배치된 수광부가 수광하는 광신호와 우측에 배치된 수광부가 수광하는 광신호의 차((PD1+PD3)-(PD2+PD4)), 대각선에 배치된 수광부가 수광하는 광신호를 각각 합한 신호간의 차((PD1+PD4)-(PD2+PD3))를 확인하면 전체 심박 센서가 피부에 잘 밀착되어 있는지, 아니면 어느 한쪽이 피부와 밀착되지 않는지를 판단할 수 있다.According to the alignment error compensation method of the present invention, the amount of light incident on each light receiving unit (PD1+PD2+PD3+PD4), the light signal received by the light receiving unit disposed above and the light receiving unit arranged below Difference between optical signals to be ((PD1+PD2)-(PD3+PD4)), difference between optical signal received by the light-receiving unit arranged on the left side and optical signal received by the light-receiving unit arranged on the right side ((PD1+PD3)-( PD2+PD4)), if you check the difference ((PD1+PD4)-(PD2+PD3)) between the sum of the optical signals received by the light-receiving units arranged on the diagonal line, is the entire heart rate sensor closely attached to the skin, or It can be determined which one is not in close contact with the skin.

이하, 상부에 배치된 수광부에 입사하는 빛의 양과 하부에 배치된 수광부에 입사하는 빛의 양의 차((PD1+PD2)-(PD3+PD4))를 제1 오차라고 하고, 좌측에 배치된 수광부에 입사하는 빛의 양과 우측에 배치된 수광부에 입사하는 빛의 양의 차((PD1+PD3)-(PD2+PD4))를 제2 오차라고 하며, 대각선에 배치된 수광부에 입사하는 빛을 각각 합한 양 끼리의 차((PD1+PD4)-(PD2+PD3))를 제3 오차라고 한다.Hereinafter, the difference ((PD1+PD2)-(PD3+PD4)) between the amount of light incident on the light-receiving portion disposed at the top and the amount of light incident at the light-receiving portion disposed at the bottom is referred to as a first error, and is disposed on the left side. The difference ((PD1+PD3)-(PD2+PD4)) between the amount of light incident on the light-receiving portion and the amount of light incident on the light-receiving portion disposed on the right side is referred to as a second error, and the light incident on the light-receiving portion disposed diagonally The difference between each sum ((PD1+PD4)-(PD2+PD3)) is called the third error.

따라서 제1 오차는 심박센서부의 광원부의 길이방향을 X축으로 가정하면, Y축 회전 오차가 되고, 제2 오차는 X축 회전 오차 그리고 제3 오차는 Z축 회전 오차라고 할 수 있다.Therefore, assuming that the first error is the X-axis in the longitudinal direction of the light source unit of the heart rate sensor unit, the Y-axis rotation error is the second error, and the X-axis rotation error and the third error are the Z-axis rotation error.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬 오차 보상 방법을 나타낸 것이다.3 shows a method for compensating for an alignment error according to an embodiment of the present invention.

도 3에 따르면, 본 발명의 정렬 오차 보상 방법은 먼저 오차의 발생 여부를 판단한다(S10). 오차의 발생 여부란 도 2에서 설명한 바와 같이 제1 오차, 제2 오차 또는 제3 오차를 말하며, 제1 내지 제3 오차 중 어느 하나만 발생할 수도 있고, 모두 발생할 수도 있으며, 이상적인 경우에는 오차가 발생하지 않을 수도 있다.According to FIG. 3, the alignment error compensation method of the present invention first determines whether an error has occurred (S10). Whether an error is generated refers to a first error, a second error, or a third error, as described in FIG. 2, any one of the first to third errors may occur, or all of them may occur, and in an ideal case, no error occurs It may not.

오차가 발생한 경우란 제1 내지 제4 수광부(200, 300, 400, 500)에 각각 수광된 광 신호의 차이가 발생하는 것을 말하며, 이 경우 미리 정한 가중치를 가장 높은 광 신호에 곱한다(S11). 그리고 나서 가중치를 곱한 광신호를 포함하여 나머지 광신호를 모두 합한 값이 심박측정을 위한 기준 광 신호가 된다(S12).When an error occurs, it means that a difference between the received light signals occurs in the first to fourth light receiving units 200, 300, 400, and 500, and in this case, a predetermined weight is multiplied by the highest light signal (S11). Then, the sum of all the remaining optical signals including the optical signal multiplied by the weight becomes a reference optical signal for heart rate measurement (S12).

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬 오차 보상 방법 중 비교 신호 가중법을 나타낸 것이다.Figure 4 shows a comparison signal weighting method of the alignment error compensation method according to an embodiment of the present invention.

도 4에 따르면, 본 발명의 정렬 오차 보상 방법이 적용되는 심박센서에서 발생 할 수 있는 정렬오차는 도 2에서 설명한 바와 같이 제1 오차, 제2 오차, 제3 오차일 수 있다.According to FIG. 4, the alignment error that may occur in the heart rate sensor to which the alignment error compensation method of the present invention is applied may be a first error, a second error, and a third error as described in FIG. 2.

이하 상부에 배치된 수광부에서 수광하는 광신호의 합을 제1 신호(PD1+PD2)라 하고, 하부에 배치된 수광부에서 수광하는 광신호의 합을 제2 신호(PD3+PD4)라 하며, 좌측에 배치된 수광부에서 수광하는 광신호의 합을 제3 신호(PD1+PD3), 우측에 배치된 수광부에서 수광하는 광신호의 합을 제4 신호(PD2+PD4), 그리고 대각선에 배치된 수광부에서 수광하는 광신호의 합을 각각 제5 신호(PD1+PD4) 및 제6 신호(PD2+PD3)이라 할 수 있다.Hereinafter, the sum of the optical signals received by the light receiving unit disposed at the upper side is referred to as a first signal PD1+PD2, and the sum of the optical signals received at the light receiving unit disposed at the lower side is referred to as a second signal PD3+PD4. The sum of the optical signals received by the light-receiving unit arranged on the third signal (PD1+PD3), the sum of the optical signals received by the light-receiving unit arranged on the right is the fourth signal (PD2+PD4), and the light-receiving unit arranged diagonally The sum of the received light signals may be referred to as a fifth signal PD1+PD4 and a sixth signal PD2+PD3, respectively.

먼저 제1 오차 내지 제3 오차는 동시에 발생할 수도 있고, 어느 하나만 발생할 수도 있으며, 이상적인 경우에는 4개의 수광소자에 수광되는 광신호가 모두 동일하여 오차가 발생하지 않을 수도 있다.First, the first to third errors may occur at the same time, or any one of them may occur at the same time. In an ideal case, since all the optical signals received by the four light receiving elements are the same, no error may occur.

또한 일정 차이 이하는 오차로 보지 않는 역치값을 설정하여 오차가 역치값 이상인 경우에만 오차가 발생한 것으로 판단할 수도 있다.In addition, it is possible to determine that an error has occurred only when the error is greater than or equal to a threshold value by setting a threshold value not regarded as an error below a certain difference.

이하 도 4에 따라서 정렬 오차를 보상하는 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of compensating for an alignment error according to FIG. 4 will be described in detail.

먼저 제1 오차가 발생했는지를 판단할 수 있다(S20). 제1 오차란 제 1신호와 제2 신호의 값의 차이가 있는지 여부를 판단하는 것(S21)이며, 그 차이는 양의 값일 수도 있고, 음의 값일 수도 있다. 오차가 양의 값인지 음의 값인지를 판단하면 제1 신호와 제2 신호중 어떤 신호가 더 큰 값을 갖는지 알 수 있다. 따라서 양 신호 중에서 더 큰 신호에 가중치를 곱할 수 있다(S22). 가중치는 미리 정해 둔 값으로 가장 큰 신호가 검출된 광신호에 가중치를 곱하여 계산을 하는 경우 가장 정확한 심박 측정 기준을 얻을 수 있다.First, it may be determined whether a first error has occurred (S20). The first error is to determine whether there is a difference between the values of the first signal and the second signal (S21), and the difference may be a positive value or a negative value. When determining whether the error is a positive value or a negative value, it is possible to know which of the first signal and the second signal has a larger value. Therefore, the larger of the two signals can be multiplied (S22). The weight is a predetermined value, and the most accurate heart rate measurement criterion can be obtained when the multiplication is performed by multiplying the optical signal with the largest signal detected.

가중치를 곱하고 난 뒤, 가중치를 곱한 새로운 값과 가중치를 곱하지 아니한 나머지 광신호를 합하여 가중된 신호의 합을 구할 수 있다(S23).After multiplying the weights, the new value multiplied by the weights and the remaining optical signals not multiplied by the weights may be added to obtain a sum of weighted signals (S23).

제 2오차와 제3오차도 위와 같은 방법으로 구할 수 있다.The second and third errors can also be obtained in the same manner as above.

즉, 제2 오차가 발생했는지를 판단하는 것(S30)은, 제 3신호와 제4 신호의 값의 차이가 있는지 여부를 판단하는 것(S31)이며, 그 차이는 양의 값일 수도 있고, 음의 값일 수도 있다. 오차가 양의 값인지 음의 값인지를 판단하면 제3 신호와 제4 신호중 어떤 신호가 더 큰 값을 갖는지 알 수 있다. 따라서 양 신호 중에서 더 큰 신호에 가중치를 곱할 수 있다(S32). 가중치를 곱하고 난 뒤, 가중치를 곱한 새로운 값과 가중치를 곱하지 아니한 나머지 광신호를 합하여 가중된 신호의 합을 구할 수 있다(S33).That is, determining whether a second error has occurred (S30) is determining whether there is a difference between the values of the third signal and the fourth signal (S31), and the difference may be a positive value or negative It may be the value of. If it is determined whether the error is a positive value or a negative value, it is possible to know which of the third and fourth signals has a larger value. Therefore, the larger of the two signals can be multiplied (S32). After multiplying the weights, the sum of the weighted signals may be obtained by summing the new value multiplied by the weights and the remaining optical signals not multiplying the weights (S33).

또한 제3 오차가 발생했는지를 판단하는 것(S40)은, 제 3신호와 제4 신호의 값의 차이가 있는지 여부를 판단하는 것(S41)이며, 그 차이는 양의 값일 수도 있고, 음의 값일 수도 있다. 오차가 양의 값인지 음의 값인지를 판단하면 제3 신호와 제4 신호중 어떤 신호가 더 큰 값을 갖는지 알 수 있다. 따라서 양 신호 중에서 더 큰 신호에 가중치를 곱할 수 있다(S42). 가중치를 곱하고 난 뒤, 가중치를 곱한 새로운 값과 가중치를 곱하지 아니한 나머지 광신호를 합하여 가중된 신호의 합을 구할 수 있다(S43).Further, determining whether a third error has occurred (S40) is determining whether there is a difference between the values of the third signal and the fourth signal (S41), and the difference may be a positive value or a negative value. It may be a value. By determining whether the error is a positive value or a negative value, it is possible to know which of the third and fourth signals has a larger value. Therefore, the larger of the two signals can be multiplied by the weight (S42). After multiplying the weights, the new value multiplied by the weights and the remaining optical signals not multiplied by the weights may be summed to obtain a sum of weighted signals (S43).

위와 같은 과정을 거쳐 각 오차의 발생 여부에 따라서 가중된 신호의 합을 각각 구한 뒤에는 가장 큰 값을 선택하여 출력한다(S50).After summing the weighted signals according to whether each error has occurred through the above process, the largest value is selected and output (S50).

보다 간단한 설명을 위해서 예를 들어 상세히 설명한다.For a simpler explanation, it will be described in detail, for example.

예를 들어 제1 수광신호(PD1)가 10, 제2 수광신호(PD2)가 20, 제3 수광신호(PD3)이 30 및 제4 수광신호(PD4)가 40라고 하면, 제1 오차는 -40((PD1+PD2)-(PD3+PD4)), 제2 오차는 -20((PD1+PD3)-(PD2+PD4)), 제3 오차는 0((PD1+PD4)-(PD2+PD3))이 된다.For example, if the first light receiving signal PD1 is 10, the second light receiving signal PD2 is 20, the third light receiving signal PD3 is 30, and the fourth light receiving signal PD4 is 40, the first error is − 40((PD1+PD2)-(PD3+PD4)), second error is -20((PD1+PD3)-(PD2+PD4)), third error is 0((PD1+PD4)-(PD2+ PD3)).

제1 오차의 경우 제2 신호(PD3+PD4)가 큰쪽이고, 제2 오차의 경우 제4 신호(PD2+PD4)가 큰 쪽이다. 미리 정한 가중치가 2라고 하면, 제1 오차에 따른 가중된 신호의 합은 170(PD1+PD2+(PD3*2)+(PD4*2))이고, 제2 오차에 따른 가중된 신호의 합은 160(PD1+(PD2*2)+PD3+(PD4*2))이다. 따라서, 각각의 오차에 따른 가중된 신호의 합 중에서 더 큰 값인 170을 사용하여 심박신호를 계산 및 검출할 수 있다.In the case of the first error, the second signal PD3+PD4 is larger, and in the case of the second error, the fourth signal PD2+PD4 is larger. If the predetermined weight is 2, the sum of the weighted signals according to the first error is 170 (PD1+PD2+(PD3*2)+(PD4*2)), and the sum of the weighted signals according to the second error is 160 (PD1+(PD2*2)+PD3+(PD4*2)). Accordingly, a heart rate signal may be calculated and detected using a larger value 170 of the sum of weighted signals according to respective errors.

도 5는 본 발명의 또 다른 정렬 오차 보상 방법인 절대 신호 가중법을 나타낸 것이다.5 shows an absolute signal weighting method, which is another alignment error compensation method of the present invention.

도 5에 따르면, 절대 신호 가중법은 다음과 같은 단계를 거칠 수 있다.According to FIG. 5, the absolute signal weighting method may go through the following steps.

먼저 제1 오차의 발생 여부를 검출한다(S60). 제1 오차란 제1 신호와 제2 신호의 값의 차이가 있는지 여부를 판단하는 것(S61)이다. First, it is detected whether a first error has occurred (S60). The first error is to determine whether there is a difference between the values of the first signal and the second signal (S61).

그 다음 제2 오차의 발생 여부를 검출할 수 있다(S70). 제2 오차란 제3 신호와 제4 신호의 값의 차이가 있는지 여부를 판단하는 것(S71)이다.Then, it may be detected whether a second error has occurred (S70). The second error is to determine whether there is a difference between the values of the third signal and the fourth signal (S71).

그 다음 제3 오차의 발생 여부를 검출할 수 있다(S80). 제3 오차란 제5 신호와 제6 신호의 값의 차이가 있는지 여부를 판단하는 것(S81)이다.Then, it may be detected whether a third error has occurred (S80). The third error is to determine whether there is a difference between the values of the fifth signal and the sixth signal (S81).

도 4의 비교 신호 가중법의 경우와 마찬가지로 제1 오차 내지 제3 오차는 동시에 발생할 수도 있고, 어느 하나만 발생할 수도 있으며, 이상적인 경우에는 4개의 수광소자에 수광되는 광신호가 모두 동일하여 오차가 발생하지 않을 수도 있다.As in the case of the comparison signal weighting method of FIG. 4, the first error to the third error may occur at the same time, or only one of them may occur, and in an ideal case, since all the optical signals received by the four light receiving elements are the same, no error will occur. It might be.

제1 내지 제3 오차를 검출하면 그 값의 부호와 크기를 고려하여 제1 내지 제4 수광부(200, 300, 400, 500)중 어떤 수광부에 수광된 광신호가 가장 큰 값을 갖는지 알 수 있다.When the first to third errors are detected, it is possible to know which of the first to fourth light-receiving units 200, 300, 400, and 500 has the largest value of the light signal received in consideration of the sign and size of the value.

그 다음, 가장 큰 값을 갖는 광신호에 가중치를 곱한다(S90). 그리고 나서 가중치를 곱한 값과 나머지 광신호를 합하여(S100) 심박신호를 계산 및 검출할 수 있다.Next, the optical signal having the largest value is multiplied by a weight (S90). Then, the heart rate signal may be calculated and detected by adding the weighted product and the remaining optical signal (S100).

제1 내지 제3 오차를 판별하면 가장 큰 값을 갖는 제4 수광신호(PD4)를 구할 수 있고, 제4 수광신호(PD4)에 가중치 2를 곱한 뒤 새로운 가중치 합을 구하면 140(PD1+PD2+PD3+(PD4*2))이 되고, 이를 이용하여 심박 신호를 검출 및 계산할 수 있다.If the first to third errors are determined, the fourth light-receiving signal PD4 having the largest value can be obtained, and multiplying the fourth light-receiving signal PD4 by a weight 2 to obtain a new sum of weights is 140 (PD1+PD2+). PD3+ (PD4*2)), and the heart rate signal can be detected and calculated using the same.

본 발명의 정렬 오차 보상 방법은 가중치 설정, 신호대 잡음비, 심박센서의 동작환경 등을 고려하여, 도 4의 비교 신호 가중법 또는 도 5의 절대 신호 가중법 중 적절한 방법을 선택하여 적용할 수 있다.The alignment error compensation method of the present invention can be applied by selecting an appropriate method among the comparison signal weighting method of FIG. 4 or the absolute signal weighting method of FIG. 5 in consideration of weight setting, signal-to-noise ratio, and the operating environment of the heart rate sensor.

이상에서 본 발명에 따른 실시 예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
Although the embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent ranges of the embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

100 : 광원부
200 : 제1 수광부
300 : 제2 수광부
400 : 제3 수광부
500 : 제4 수광부100: light source unit
200: first light receiving unit
300: second light receiving unit
400: third light receiving unit
500: fourth light receiving unit

Claims

In the heart rate sensor having a light source in the form of a linear light source, a first light-receiving unit disposed at the upper left, a second light-receiving unit disposed at the upper right, a third light-receiving unit disposed at the lower left and a fourth light-receiving unit disposed at the lower right,
Detecting an error by comparing the optical signals received by the first to fourth light receiving units;
When an error occurs, multiplying a larger optical signal by a predetermined weight as a result of comparing the optical signal; and
And adding a magnitude of the optical signal multiplied by the weight and an optical signal not multiplying the weight.

The method of claim 1, wherein the error,
A first error that is a difference between a first signal, which is the sum of the optical signals received by the first and second light receiving units, and a second signal, which is the sum of the optical signals incident on the third and fourth light receiving units;
A second error that is a difference between a third signal, which is the sum of the optical signals received by the first light receiving unit and the third light receiving unit, and a fourth signal, which is the sum of the optical signals received by the second light receiving unit and the fourth light receiving unit; and
And a third error that is a difference between a fifth signal that is the sum of the optical signals received by the first and fourth light receiving units and a sixth signal that is the sum of the optical signals that are received by the second and third light receiving units.

The method of claim 2, wherein the step of multiplying a larger optical signal by a predetermined weight is a result of comparing the optical signal,
Multiplying a larger one of the first signal and the second signal by a predetermined weight when a first error occurs;
When a second error occurs, multiplying a larger one of the third and fourth signals by a predetermined weight; and
And when a third error occurs, multiplying a larger one of the fifth signal and the sixth signal by a predetermined weight.

The method of claim 3, further comprising determining the largest value among the sums of the magnitudes of the optical signals multiplied by the weights and the optical signals multiplied by the weights as a heart rate reference signal.

In the heart rate sensor having a light source in the form of a linear light source, a first light-receiving unit disposed at the upper left, a second light-receiving unit disposed at the upper right, a third light-receiving unit disposed at the lower left and a fourth light-receiving unit disposed at the lower right,
Detecting an error by comparing the optical signals received by the first to fourth light receiving units;
When an error occurs, multiplying the largest optical signal by a predetermined weight as a result of comparing the optical signals; and
And adding a magnitude of the optical signal multiplied by the weight and an optical signal multiplied by the weight.

According to claim 5, Comparing the optical signal received by the first to fourth light-receiving unit to detect an error,
A first error that is a difference between a first signal, which is the sum of the optical signals received by the first and second light receiving units, and a second signal, which is the sum of the optical signals incident on the third and fourth light receiving units;
A second error that is a difference between a third signal, which is the sum of the optical signals received by the first light receiving unit and the third light receiving unit, and a fourth signal, which is the sum of the optical signals received by the second light receiving unit and the fourth light receiving unit; and
Compare the fifth signal, which is the difference between the fifth signal, which is the sum of the optical signals received by the first and fourth receivers, and the sixth signal, which is the sum of the optical signals received by the second and third receivers. Comprising the step of determining the light-receiving light received alignment error compensation method.