KR102452955B1 - 광 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
개시된 광 신호 처리 장치는 광원에서 대상체를 향해 출력된 광 신호를 이용하여, 복수개의 이미지 신호를 획득하고, 획득한 복수개의 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 획득되는 이미지 신호는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 복수개의 센서 어레이로부터 획득될 수 있다.
Description
본 개시는 광학 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 센서 어레이를 포함하는 광 신호 처리 장치에 관한 것이다.
광 신호 처리 장치(예: 분광기)는 광 신호를 대상체에 출력하고 광을 검출함으로써, 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치는 화합물등의 성분 분석 혹은 생체의 다양한 화학적 생리적 상태를 측정할 수 있는 분야에 적용 가능하다. 예를 들어, 광 신호 처리 장치는 혈당이나 콜레스테롤 같은 생리적 상태를 측정하는 건강상태 측정 장치 등으로 응용될 수 있거나 냉장고에서 식품의 상태 등을 측정하는 장치 등으로 응용될 수 있다. 보다 정확하게 대상체의 특성을 결정할 수 있는 광 신호 처리 장치에 대한 요구가 증가하고 있다.
복수개의 센서 어레이를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 광 신호 처리 장치가 개시된다.
제 1 측면에 따른 광 신호 처리 장치는 광 신호를 처리하는 장치에 있어서, 광 신호를 출력하는 광원; 상기 광원에서 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 1 센서 어레이; 및 상기 제 1 센서 어레이와 인접한 영역에서 획득되는 상기 검출 광으로부터 상기 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호를 이용하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 센서 어레이에 포함되는 복수개의 이미지 센서의 개수와 상기 제 2 센서 어레이에 포함되는 복수개의 이미지 센서의 개수는 기설정된 단위 개수일 수 있다.
또한, 상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과를 획득하는 프로세서를 더 포함하고, 상기 광원, 상기 제 1 센서 어레이 및 상기 제 2 센서 어레이 중 적어도 하나는 상기 분석 결과에 따라 동작 방식을 갱신할 수 있다.
또한, 상기 광원은 상기 분석 결과에 따라 상기 광 신호의 세기 및/또는 상기 광 신호의 출력 각도를 갱신할 수 있다.
또한, 상기 제 1 센서 어레이 및/또는 상기 제 2 센서 어레이는 상기 분석 결과에 따라 노출 시간을 갱신할 수 있다.
또한, 상기 분석 결과는 상기 제 1 이미지 신호 또는 상기 제 2 이미지 신호의 SNR(signal to noise ratio)을 포함하고, 상기 SNR이 기설정된 값 미만이면 상기 광원, 상기 제 1 센서 어레이, 상기 제 2 센서 어레이 중 적어도 하나는 상기 SNR에 따라 동작 방식을 갱신할 수 있다.
또한, 상기 분석 결과는 상기 제 1 이미지 신호 또는 상기 제 2 이미지 신호의 포화 정도를 포함하고, 상기 포화 정도가 기설정된 값 이상이면 상기 제 1 센서 어레이 및/또는 상기 제 2 센서 어레이는 상기 포화 정도에 따라 상기 노출 시간을 갱신할 수 있다.
또한, 상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과를 획득하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호 중 하나의 신호를 이용하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 하나인 제 1 기준 센서의 위치와 상기 제 2 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 하나인 제 2 기준 센서의 위치에 기초하여, 상기 제 1 이미지 신호와 상기 제 2 이미지 신호를 비교하여 비교 결과를 획득하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 제 1 기준 센서에서 획득한 신호와 상기 제 2 기준 센서에서 획득한 신호를 이용하여 상기 제 1 이미지 신호와 상기 제 2 이미지 신호에 대한 오프셋을 결정할 수 있다.
또한, 제 2 측면에 따른 광 신호 처리 방법은, 광 신호를 처리하는 방법에 있어서, 광 신호를 출력하는 단계; 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 1 센서 어레이를 이용하여, 상기 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득하는 단계; 및 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 2 센서 어레이를 이용하여, 상기 제 1 센서 어레이와 인접한 영역에서 획득되는 상기 검출 광으로부터 상기 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 제 2 측면에 따른, 광 신호 처리 방법을 컴퓨터에서 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적 기록 매체가 제공될 수 있다.
개시된 실시 예들에 의한 광 신호 처리 장치는 복수개의 센서 어레이를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 복수개의 센서 어레이를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 제 1 이미지 신호 및 제 2 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 광 신호의 세기, 광 신호의 조사 각도 및 노출 시간 중 적어도 하나를 갱신하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 복수개의 기준 센서를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 노출 시간 또는 출력 각도를 갱신하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 복수개의 센서 어레이로부터 획득한 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 모바일 디바이스에 적용되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 무선 통신을 통해 동작하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 센서 어레이로부터 획득한 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 획득한 이미지 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 획득한 이미지 신호에서 복수개의 기준점을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 기준점을 이용하여 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 비교적 균일하게 빛이 분포된 경우 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 균일하지 않게 빛이 분포된 경우 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 비교적 균일하게 빛이 분포된 경우와, 균일하지 않게 빛이 분포된 경우에 각각 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 17은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 복수개의 신호(예 이미지 신호) 중 하나를 선택하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 18은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 19는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 센서 어레이의 개수를 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 노출 시간에 따라 획득하는 이미지 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 21은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 노출 시간에 따라 획득하는 이미지 신호의 분석 결과의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 22는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 SNR에 따라 획득하는 이미지 신호의 분석 결과의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 복수개의 센서 어레이를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 제 1 이미지 신호 및 제 2 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 광 신호의 세기, 광 신호의 조사 각도 및 노출 시간 중 적어도 하나를 갱신하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 복수개의 기준 센서를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 노출 시간 또는 출력 각도를 갱신하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 복수개의 센서 어레이로부터 획득한 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 모바일 디바이스에 적용되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 무선 통신을 통해 동작하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 센서 어레이로부터 획득한 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 획득한 이미지 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 획득한 이미지 신호에서 복수개의 기준점을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 기준점을 이용하여 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 비교적 균일하게 빛이 분포된 경우 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 균일하지 않게 빛이 분포된 경우 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 비교적 균일하게 빛이 분포된 경우와, 균일하지 않게 빛이 분포된 경우에 각각 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 17은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 복수개의 신호(예 이미지 신호) 중 하나를 선택하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 18은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 19는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 센서 어레이의 개수를 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 노출 시간에 따라 획득하는 이미지 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 21은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 노출 시간에 따라 획득하는 이미지 신호의 분석 결과의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 22는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치가 SNR에 따라 획득하는 이미지 신호의 분석 결과의 일 예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략될 수 있다.
일 실시예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 사용자가 휴대할 수 있는 장치, 예를 들어, 웨어러블 장치에 포함될 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)는 통신 기능 및 데이터 프로세싱 기능을 구비한 손목시계 타입, 팔찌 타입, 또는 밴드 타입 등의 장치 중 어느 하나에 포함될 수 있고, 다른 예로 둘 이상의 조합에 포함될 수도 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)(예: 분광기)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따를 경우, 도 1에 도시된 구성요소들 중 일부 구성요소는 생략될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 1을 참조하면, 광 신호 처리 장치(100)는 광원(110), 제 1 센서 어레이(120) 및 제 2 센서 어레이(130) 등을 포함할 수 있다. 또는 광 신호 처리 장치(100)는 프로세서(140)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 생체 정보 측정을 위해 이용될 수 있다. 대상체 내에 입사된 광 신호는 대상체 내를 진행하면서 대상체 내의 물질과 반응하여 생체 정보를 포함할 수 있다. 광 신호가 대상체 내 물질의 고유한 특성에 따라 반사, 흡수, 및 산란되기 때문에 대상체 내를 진행한 광 신호는 고유한 생체 정보를 포함할 수 있다. 대상체내 물질은 위치에 따라 다를 수 있기 때문에 궤적이 다른 광 신호는 서로 다른 생체 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 광원(110)은 광 신호를 출력할 수 있다. 광원(110)에서 출력된 광 신호는 대상체로 인가될 수 있다.
광원(110)은 광 신호를 출력 또는 방출할 수 있으며, 전기적 신호에 따라 광 신호의 진행 방향을 제어하여 광을 특정 입사각으로 대상체에 입사시키는 프로세서(140)에 의해 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따른 광원(110)에서 출력되는 광 신호는 레이저 또는 LED(Light Emitting Diode)에 의한 광 신호일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
광원(110)에서 출력되는 레이저는 예를 들어 반도체 레이저 다이오드로 구현될 수 있다. 경우에 따라서는, 광원(110)에는 단파장 발광 다이오드가 채용될 수 있다.
광원(110)에서 출력되는 광 신호는 대상체 내 관심 물질의 종류 등에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 대상체가 사람이고, 관심 물질이 대상체의 피부 속에 있는 물질인 경우, 광원(110)은 적색광 또는 근적외선 영역의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 전술한 파장 범위는 예시적인 것에 불과하며, 관심 물질 등에 따라 광원(110)은 다른 파장을 가지는 광 신호를 방출할 수도 있다.
여기서 대상체는 사람, 동물일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 대상체는 대상체에 포함된 일부일 수도 있다. 그리고, 관심 물질은 대상체에 포함되어 있으며, 고유한 광학적 특성을 갖는 물질일 수 있다. 관심 물질은 생체 물질일 수도 있고, 생체 물질이 형광체 등과 결합한 물질일 수도 있다. 예를 들어, 관심 물질은 적혈구, 포도당, hsCRP(high sensitivity C-reactive protein), 등이 있을 수 있으며, 관심 물질의 종류에 제한을 두지 않는다.
관심 물질은 분자의 결합 구조, 분자의 모양, PES(potential energy surface), 원자들의 질량(masses of atoms), vibration coupling 등에 따라, 광 신호에 대한 흡수, 투과 및 반사 등이 다를 수 있다. 그리하여, 관심 물질에서 반사 또는 투과된 광의 특성을 파악함으로써 관심 물질에 대한 정보 즉, 생체 정보를 획득할 수 있다. 관심 물질과 반응하여 광 특성이 변경된 광 신호를 생체 정보를 포함하는 광 신호라고 할 수 있다.
광 신호 처리 장치(100)는 복수개의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 광 신호를 센싱할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서는 광원(110)이 출력한 광 신호가 대상체에 반사되어 획득된 검출 광을 센싱할 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 일부는 하나의 단위를 구성할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 제 1 영역에 포함된 제 1 개수의 이미지 센서는 제 1 센서 어레이(120)를 구성하고, 제 2 영역에 포함된 제 2 개수의 이미지 센서는 제 2 센서 어레이(130)를 구성할 수 있다. 여기서 제 1 개수 및 제 2 개수는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
일 실시 예에 따른 제 1 센서 어레이(120)는 광원(110)에서 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 제 2 센서 어레이(130)는 제 1 센서 어레이(120)와 인접한 영역에서 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함할 수 있다.
제 1 이미지 신호는 제 1 센서 어레이(120)에서 획득하는 이미지 신호일 수 있다. 제 1 센서 어레이(120)에 포함되는 복수개의 이미지 센서로부터 획득한 이미지 신호에 따라 제 1 이미지 신호가 획득될 수 있다.
또한, 제 2 이미지 신호는 제 2 센서 어레이(130)에서 획득하는 이미지 신호일 수 있다. 제 2 센서 어레이(130)에 포함되는 복수개의 이미지 센서로부터 획득한 이미지 신호에 따라 제 2 이미지 신호가 획득될 수 있다.
센서 어레이(120, 130)는 이미지 센서, 포토다이오드 어레이, 또는 포토트랜지스터 어레이 등일 수 있다.
센서 어레이(120, 130)는 입사면상에 2차원 배열된 이미지 센서들을 포함할 수 있다. 이미지 센서들 각각은 소정 파장대역의 빛만 통과시키는 밴드패스필터(band-pass filter)를 포함할 수 있다. 이미지 센서들 중 적어도 일부는 서로 다른 파장의 통과대역을 가질 수 있다.
제 1 센서 어레이(120)와 제 2 센서 어레이(130)는 서로 인접한 영역에 위치할 수 있다. 본 명세서에서 인접한 영역이란 경계선을 공유하는 경우만을 의미하는 것은 아니다. 인접한 영역은 소정 범위 내에 위치하는 경우를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나의 영역이 16개의 영역으로 분할된 경우, 분할된 16개의 영역 중 두 개의 영역은 서로 인접한 영역일 수 있다.
제 1 이미지 신호와 지 2 이미지 신호는 반복성을 가질 수 있다. 본 명세서에서 반복성은 엄격한 의미에서 동일을 의미하는 것은 아니다. 반복성은 일부 상이하다고 할지라도 전체적으로 일부의 유사성이 인정되는 수준의 반복성을 포함할 수 있다.
제 1 센서 어레이에 포함되는 복수개의 이미지 센서의 개수와 제 2 센서 어레이에 포함되는 복수개의 이미지 센서의 개수는 기설정된 단위 개수일 수 있다.
예를 들면, 단위 개수는 16개일 수 있다. 1번부터 64번까지의 번호가 부여된 64개의 이미지 센서가 있는 경우, 1번부터 16번까지의 이미지 센서는 제 1 센서 어레이에 포함되고, 17번부터 32번까지의 이미지 센서는 제 2 센서 어레이에 포함될 수 있다.
다른 예로, 단위 개수는 64개일 수 있다. 1번부터 1024번까지의 번호가 부여된 1024개의 이미지 센서가 있는 경우, 65번부터 128번까지의 이미지 센서는 제 1 센서 어레이에 포함되고, 449번부터 512번까지의 이미지 센서는 제 2 센서 어레이에 포함될 수 있다.
제 1 센서 어레이(120) 또는 제 2 센서 어레이(130)는 광 신호를 검출할 수 있다. 제 1 센서 어레이(120) 또는 제 2 센서 어레이(130)는 공핍층 포토 다이오드(depletion layer photo diode), 애벌런치 포토 다이오드(avalanche photo diode), 광전자 증배관(photomultiplier tube) 등을 포함할 수 있다. 또는 제 1 센서 어레이(120) 또는 제 2 센서 어레이(130)는 CMOS 이미지 센서 또는 CCD 이미지 센서로 구현될 수도 있다. 제 1 센서 어레이(120) 또는 제 2 센서 어레이(130)는 복수 개의 단위 검출 유닛을 포함할 수 있고, 각 단위 검출 유닛에 소정의 파장에 대응하는 광 필터를 더 포함할 수 있다.
광 신호 처리 장치(100)는 광원(110)과 센서 어레이(120, 130) 사이에 배치되는 격벽(미도시)을 더 포함할 수 있다. 격벽은 광 신호를 차단할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 격벽(150)은 광원(110)에서 대상체를 거치지 않고 직접 센서 어레이(120, 130)로 향하는 광 신호를 차단할 수 있다.
광원(110), 제 1 센서 어레이(120)와 제 2 센서 어레이(130), 프로세서(140)는 하우징(미도시) 내에 실장될 수 있다. 하우징은 대상체의 외면의 굴곡에 적응하도록 유연성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 하우징은 대상체의 생체정보가 획득될 수 있는 부위에 부착될 수 있는 형상을 지닐 수도 있다. 예를 들어 손목, 팔목 등에 부착되는 경우, 하우징의 피부접촉면은 이러한 손목이나 팔목의 형상에 맞도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 하우징은 경성 재질로 형성될 수도 있다.
하우징의 피부접촉면에는 돌기형 미세구조를 갖는 부착층이 마련될 수 있다. 이러한 부착층은 도마뱀붙이(gecko)등의 생체 접착장치를 모사한 형상을 지닐 수 있다. 부착층은 광 신호 처리 장치(100)를 대상체(사람)의 피부에 용이하게 부착시킬 수 있으며, 또한 사용 완료후 탈착시킬 수 있다. 다른 예로, 하우징의 피부접촉면에는 아크릴 점착제나 실리콘 점착제와 같은 점착제로 형성되는 점착층(미도시)이 마련될 수도 있다.
하우징에는 광원(110) 및 센서 어레이(120, 130)를 각각을 덮는 제1 및 제2 커버(미도시)가 더 배치될 수 있다. 제1 및 제2 커버 각각은 광원(110) 및 센서 어레이(120, 130)를 외부로부터 보호할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 커버는 제1 및 제2 커버를 통과하는 광의 광 손실이 최소화도록 광투과율이 높은 물질로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 커버는 동일한 물질로 형성될 수 있거나 다른 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 커버 각각은 광원(110) 및 센서 어레이(120, 130)와 광 신호의 진행 방향을 기준으로 중첩되게 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(140)는 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(140)는 제 1 이미지 신호 및 제 2 이미지 신호 중 하나의 이미지 신호만을 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 일 예로, 프로세서(140)는 제 1 이미지 신호 및 제 2 이미지 신호 중 하나의 이미지 신호를 선택하고 선택한 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 이 경우, 프로세서(140)는 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호 중 대상체의 특성을 결정하기 위해 더 적절한 이미지 신호를 선택하고, 선택한 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(140)는 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호 중 SNR(signal to noise ratio)가 더 높은 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
다른 예로, 프로세서(140)는 제 1 이미지 신호 및 제 2 이미지 신호를 모두 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 일 예로, 프로세서(140)는 제 1 이미지 신호 및 제 2 이미지 신호를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(140)는 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호를 이용하여 광 신호가 대상체에 반사 또는 투과되어 획득되는 검출과의 특성을 결정하고, 결정된 검출 광의 특성에 따라서 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(140)는 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호에 대해 매트릭스 변환 알고리즘을 이용하여 검출 광의 특성을 복원하고, 복원된 검출 광의 특성에 기초하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(140)는 제 1 이미지 및/또는 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과를 획득하고, 분석 결과에 따라 광원(110), 제 1 센서 어레이(120) 및 제 2 센서 어레이(130) 중 적어도 하나를 제어하여 동작 방식을 갱신할 수 있다. 광원(110), 제 1 센서 어레이(120) 및 제 2 센서 어레이(130) 중 적어도 하나는 프로세서(140)의 제어에 따라 동작 방식을 갱신할 수 있다. 예를 들면, 광원(110)은 프로세서(140)의 제어에 따라 출력하는 광 신호의 출력 각도, 세기, 출력 시간 중 적어도 하나를 갱신할 수 있다. 다른 예로, 제 1 센서 어레이(120) 및/또는 제 2 센서 어레이(130)는 프로세서(140)의 제어에 따라 노출 시간을 갱신할 수 있다. 이 경우, 제 1 센서 어레이(120) 및/또는 제 2 센서 어레이(130)는 검출 광에 대한 노출 시간을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
예를 들면, 일 실시 예에 따른 프로세서(140)는 SNR에 따라 광원(110), 제 1 센서 어레이(120) 및 제 2 센서 어레이(130) 중 적어도 하나의 동작 방식을 갱신할지 여부를 결정할 수 있다. 일 예로, 프로세서(140)는 제 1 이미지 및/또는 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과에 따라 획득한 SNR이 임계치 미만인 경우에만 광원(110), 제 1 센서 어레이(120) 및 제 2 센서 어레이(130) 중 적어도 하나의 동작 방식을 갱신할 수 있다.
다른 예로, 일 실시 예에 따른 프로세서(140)는 포화 정도에 따라 광원(110), 제 1 센서 어레이(120) 및 제 2 센서 어레이(130) 중 적어도 하나의 동작 방식을 갱신할지 여부를 결정할 수 있다. 일 예로, 프로세서(140)는 제 1 이미지 및/또는 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과에 따라 획득한 포화 정도가 임계치 이상인 경우, 제 1 센서 어레이(120) 및/또는 제 2 센서 어레이(130)의 노출 시간을 감소시키고, 임계치 미만인 경우, 제 1 센서 어레이(120) 및/또는 제 2 센서 어레이(130)의 노출 시간을 증가시킬 수 있다.
광 신호 처리 장치(100)는 광 분리기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 복수개의 센서 어레이를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 대상체(210)에 광원(110)을 이용하여 광 신호를 출력하고, 대상체로부터 반사되거나 투과된 빛인 검출 광을 획득하여 이미지 신호(220)의 전부 또는 일부를 획득할 수 있다.
복수개의 이미지 센서를 통해 이미지 신호(220)가 획득될 수 있다. 광 신호 처리 장치는 이미지 신호(220)의 획득에 이용되는 복수개의 이미지 센서 중 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
이미지 신호(220)는 복수개의 이미지 신호를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이미지 신호(220)는 제 1 이미지 신호(230) 및 제 2 이미지 신호(240)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 이미지 신호(220)의 전부 또는 일부를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호(230) 및 제 2 이미지 신호(240) 중 적어도 하나를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 광 방향 제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
광 방향 제어기는 광원(110)의 광방출면쪽에 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 광원(110)과 광 방향 제어기 사이에 미러나 전반사 프리즘과 같은 광경로를 변환하는 광학소자가 배치되어 있을 수도 있다.
광 방향 제어기는 광원(110)에서 방출된 광의 방향을 제어할 수 있다. 광 방향 제어기는 전기적 신호에 따라 광 방향 제어기에서 반사되는 광의 반사각 또는 광 방향 제어기를 투과하는 굴절각 중 어느 하나를 제어할 수 있다. 달리 말하면, 광 방향 제어기에 의해 광원(110)에서 방출된 광 신호는 대상체(210) 내에서 선택적으로 서로 입사각으로 조사될 수 있다.
일 예로 광 방향 제어기는 조사되는 광의 경로를 변경시킬 수 있는 메타 물질이 배치된 광학 소자를 포함할 수 있다. 메타 물질은 미세 패턴 형상의 복수 개의 메타 원자가 배열된 구조일 수 있다. 메타 원자의 형상, 크기 및 메타 원자들의 배열 방식(예를 들어, 주기적(periodic), 혹은 준주기적(quasi-periodic) 배열) 등에 따라, 메타 물질은 다양한 유효물성을 발현시킬 수 있다. 이러한 메타 물질은 압전체의 일면에 마련될 수 있다. 압전체에는 제1 및 제2 전극이 마련될 수 있다. 예를 들어, 압전체는 장방형의 형상을 지니며, 제1 및 제2 전극은 압전체의 양측면에 마련될 수 있다. 전원에 의해 제1 및 제2 전극에 전기적 신호, 예를 들어, 전압이 인가됨에 따라 압전체는 압전 현상에 의해 수축 또는 팽창을 하게 된다. 이와 같이 압전체의 수축 또는 팽창에 따라 메타 물질의 내부구조(예를 들어, 메타 원자들의 간격, 메타 원자의 크기, 형상 등)이 변경될 수 있다.
본 실시예의 광 방향 제어기는 이러한 메타 물질을 이용하여 입사된 광을 소정의 각도로 굴절 혹은 반사시킬 수 있다. 가령, 메타 물질이 투과성 구조를 지니는 경우, 광 방향 제어기는 입사된 광을 소정의 각도로 굴절시킬 수 있다. 또는 메타 물질이 반사성 구조를 지니는 경우, 광 방향 제어기는 입사된 광을 소정의 각도로 반사시킬 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극에 인가되는 전압에 따라 굴절 혹은 반사되는 각도를 변경시킬 수 있다.
메타 원자의 구조로 광편향성을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 메타 원자들간의 간격에 의해서도 광편향성이 조절될 수 있다. 메타 원자의 간격은 압전체의 피에조 현상과 같은 전기에 의한 기계적 변형 현상을 이용하여 조정될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 제 1 이미지 신호 및 제 2 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
단계 S310에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 광 신호를 출력한다. 광 신호 처리 장치(100)는 대상체를 향해 광 신호를 출력 또는 방출할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 레이저 또는 LED 광을 특정 입사각으로 대상체에 출력할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
광 신호를 출력하는 구체적인 방법에 대해서는 도 1에서 상술된 내용을 채용할 수 있다.
단계 S320에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 1 센서 어레이를 이용하여, 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득한다.
제 1 센서 어레이는 복수개의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 센싱 기능 뿐 아니라 필터링 기능도 수행할 수 있다.
제 1 센서 어레이는 광 신호 처리 장치(100)에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 제 1 영역에 포함된 제 1 개수의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)에 포함된 64개의 이미지 센서 중 제 1 영역에 포함된 16개의 이미지 센서가 제 1 센서 어레이에 포함될 수 있다.
단계 S330에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 2 센서 어레이를 이용하여, 제 1 센서 어레이와 인접한 영역에서 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득한다.
제 2 센서 어레이는 광 신호 처리 장치(100)에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 제 2 영역에 포함된 제 2 개수의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)에 포함된 64개의 이미지 센서 중 제 2 영역에 포함된 16개의 이미지 센서가 제 2 센서 어레이에 포함될 수 있다.
제 1 센서 어레이로부터 획득된 제 1 이미지 신호와 제 2 센서 어레이로부터 획득된 제 2 이미지 신호는 반복성을 가질 수 있다. 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호가 완전히 동일한 것은 아니라고 할지라도, 전체적으로 일부의 유사성이 인정되는 수준의 반복성을 가질 수 있다.
제 1 센서 어레이와 제 2 센서어레이의 구체적인 동작에 대해서는 도 1에서 상술된 내용을 채용할 수 있다.
단계 S340에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정한다.
광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호 또는 제 2 이미지 신호만을 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수도 있고, 제 1 이미지 신호 및 제 2 이미지 신호를 모두 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
대상체의 특성을 결정하는 구체적인 방법에 대해서는 도 1에서 상술된 내용을 채용할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 광 신호의 세기, 광 신호의 조사 각도 및 노출 시간 중 적어도 하나를 갱신하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 방법은 도 3에 도시된 단계들을 일부 포함한다. 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 3에 도시된 단계에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 4의 광 신호 처리 방법에도 적용될 수 있다.
단계 S410 내지 단계 S430은 단계 S310 내지 단계 S330에 대응되므로 전체적인 설명을 간단히 하기 위해 상세한 설명을 생략한다.
단계 S440에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호를 이용해서 대상체의 특성을 결정할지 여부를 결정한다.
일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호의 SNR 또는 포화 정도를 기설정된 임계치와 비교하고 비교 결과에 따라 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정할지 여부를 결정할 수 있다.
예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과에 따라 획득한 SNR이 임계치 미만인 경우에 현재 획득된 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호를 이용해서 대상체의 특성을 결정하지 않을 수 있다. 이 경우, 단계 S460에 개시된 바와 같이, 광 신호 처리 장치(100)는 광 신호의 세기, 광 신호의 출력 각도 및 노출 시간 중 적어도 하나를 갱신하여 제 1 이미지 및 제 2 이미지를 다시 획득할 수 있다. 그러나 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 및/또는 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과에 따라 획득한 SNR이 임계치 이상인 경우, 단계 S450에 개시된 바와 같이 현재 획득된 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호를 이용해서 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
다른 예로, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 및/또는 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과에 따라 획득한 포화 정도가 임계치 미만이거나 임계치 이상인 경우에 현재 획득된 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호를 이용해서 대상체의 특성을 결정하지 않을 수 있다. 이 경우, 단계 S460에 개시된 바와 같이, 광 신호 처리 장치(100)는 광 신호의 세기, 광 신호의 출력 각도 및 노출 시간 중 적어도 하나를 갱신하여 제 1 이미지 및 제 2 이미지를 다시 획득할 수 있다. 그러나 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 및/또는 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과에 따라 획득한 포화 정도가 기설정된 범위 내인 경우, 단계 S450에 개시된 바와 같이 현재 획득된 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호를 이용해서 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
단계 S450에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호 및 제 2 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정한다.
예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호 및/또는 제 2 이미지 신호에 대해 매트릭스 변환 알고리즘을 이용하여 검출 광(또는 반사광)의 특성을 복원하고, 복원된 검출 광(또는 반사광)의 특성에 기초하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
단계 S460에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 광 신호의 세기, 광 신호의 출력 각도 및 노출 시간 중 적어도 하나를 갱신한다.
일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 단계 S420에서 획득한 제 1 이미지 신호 및/또는 단계 S430에서 획득한 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과에 따라 광 신호의 세기, 광 신호의 출력 각도 및 노출 시간 중 적어도 하나를 갱신할 수 있다.
예를 들면, 분석 결과에 따라 획득한 SNR이 임계치 미만인 경우 광 신호 처리 장치(100)는 광 신호의 출력 각도를 갱신할 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)는 분석 결과에 따라 획득한 SNR에 따라 광 신호의 출력 각도를 증가 또는 감소시킬 수 있다.
다른 예로, 분석 결과에 따라 획득한 포화 정도가 임계치 이상인 경우, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 센서 어레이(120) 및/또는 제 2 센서 어레이(130)의 검출 광에 대한 노출 시간을 감소시키고, 임계치 미만인 경우, 제 1 센서 어레이(120) 및/또는 제 2 센서 어레이(130)의 검출 광에 대한 노출 시간을 증가시킬 수 있다.
다른 예로, 분석 결과에 따라 획득한 포화 정도가 임계치 이상인 경우, 광 신호 처리 장치(100)는 광 신호의 세기을 감소시키고, 임계치 미만인 경우, 광 신호의 세기를 증가시킬 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 복수개의 기준 센서를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 방법은 도 3에 도시된 단계들을 일부 포함한다. 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 3에 도시된 단계에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 5의 광 신호 처리 방법에도 적용될 수 있다.
단계 S510 내지 단계 S530은 단계 S310 내지 단계 S330에 대응되므로 전체적인 설명을 간단히 하기 위해 상세한 설명을 생략한다.
단계 S540에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 하나인 제 1 기준 센서의 위치와 제 2 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 하나인 제 2 기준 센서의 위치에 기초하여, 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호를 비교하여 비교 결과를 획득한다.
센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서는 하나 이상의 기준 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 좌하단의 이미지 센서는 제 1 기준 센서일 수 있다. 다른 예로, 제 2 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 좌하단의 이미지 센서는 제 2 기준 센서일 수 있다.
일 실시 예에 따른 기준 센서는 이미지 센서 위에 메탈이 씌어져서 수신되는 광 신호의 전부 또는 일부가 차단(block)된 이미지 센서를 의미할 수 있다. 기준 센서는 다른 이미지 센서와는 달리, 이미지 센서에서 발생하는 노이즈가 배제되어 절대적인 값의 비교가 가능할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 기준 센서가 기설정된 위치에 배치되는 경우, 복수개의 센서 어레이들간의 위치 비교에 이용될 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)에 포함된 복수개의 이미지 센서에서 결정되는 복수개의 센서 어레이의 영역은는 기준 센서의 위치를 기준으로 결정될 수 있다. 기준 센서는 기설정된 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 기준 센서는 센서 어레이의 좌상단, 좌하단, 우상단, 우하단, 정중앙 등에 위치할 수 있다.
제 1 센서 어레이에서 기준 센서가 제 1 기준 센서이고, 제 2 센서 어레이에서 기준 센서가 제 2 기준 센서인 경우, 광 신호 처리 장치(100)는 복수개의 이미지 센서로부터 획득된 신호들 중 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호를 각각 제 1 기준 센서와 제 2 기준 센서의 위치에 기초하여 획득하고, 획득된 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호를 비교하여 비교 결과를 획득할 수 있다.
단계 S550에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 기준 센서에서 획득한 신호와 제 2 기준 센서에서 획득한 신호를 이용하여 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호에 대한 오프셋을 결정한다.
일 실시 예에 따른 오프셋은 전체적인 신호 값에서의 편차를 의미할 수 있다.
제 1 이미지 신호의 오프셋과 제 2 이미지 신호의 오프셋이 서로 상이한 경우, 제 1 이미지 신호의 전체적인 값과 제 2 이미지 신호의 전체적인 값이 서로 상이하여 직접적인 비교에 따른 결과 값이 부정확할 수 있다. 이 경우 광 신호 처리 장치(100)는 오프셋을 고려하여 비교 또는 분석을 수행할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호의 전체적인 값이 제 2 이미지 신호의 전체적인 값보다 상대적으로 높은 경우, 제 1 이미지 신호의 값을 전체적으로 일부 낮추어 제 2 이미지 신호와 비교할 수 있다.
이와 같이 이미지 신호의 오프셋을 결정할 때, 기준 센서에서 획득한 신호가 이용될 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 기준 센서에서 획득한 신호를 이용하여 제 1 이미지 신호의 오프셋을 결정하고, 제 2 기준 센서에서 획득한 신호를 이용하여 제 2 이미지 신호의 오프셋을 결정할 수 있다.
단계 S560에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 단계 S540에서의 비교 결과 및 단계 S550에서의 오프셋을 이용하여 대상체의 특성을 결정한다.
예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 단계 S550에서 획득한 오프셋을 이용하여 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호의 전체적인 값을 조절하고, 조절된 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호를 비교하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 구체적인 알고리즘은 기존에 알려진 방법들이 이용될 수 있으며, 대표적으로 매트릭스 연산을 통해 대상체로부터 수신된 광 신호를 복원하는 방식이 이용될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 노출 시간 또는 출력 각도를 갱신하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면 광 신호 처리 장치(100)(예: 평면형 분광기, 평면형 분광기 시스템)의 데이터 획득 방법에 대한 흐름도가 개시된다. 광 신호 처리 장치(100)는 분광 필터가 올려진 이미지 센서에서 이미지 신호를 획득한 후에 이미지 신호를 분석하여 스펙트럼을 복원할 수 있다. 그리고 센서 어레이의 기준점을 확인한 후 적정한 보정을 거쳐서 (전체) 이미지 센서의 결과 값을 획득한다. 광 신호 처리 장치(100)는 획득한 결과값에서 스펙트럼의 평면 분포 정보를 활용하여 결과 값을 최적화 할 수 있다. 획득한 최적의 신호에서 SNR을 확인하여 적정한 신호가 포착되지 않은 경우, 광 신호 처리 장치(100)는 이미지 센서의 노출시간, 신호 획득 방법 등을 갱신하여 다시 신호 획득 및 분석의 루프를 돌린다. 도 6에서는 이러한 루프를 반복하여 최적의 스펙트럼 데이터가 획득될 수 있도록 하는 알고리즘 방법이 개시된다.
구체적으로 각 단계별로 광 신호 처리 장치(100)의 동작을 알아보면 다음과 같다.
단계 S610에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 이미지 신호를 획득한다. 예를 들면 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
단계 S620에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 이미지 신호를 분석한다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 이미지 신호를 구성하는 광의 파장별 세기를 결정할 수 있다.
단계 S630에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 기준점(reference point)을 확인한다. 일 실시 예에 따른 기준점은 기준 센서의 위치를 의미할 수 있다. 기준점은 센서 어레이마다 하나 이상씩 위치할 수 있다.
단계 S640에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 스펙트럼 분포 매핑 및 최적화를 수행할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 하나 이상의 이미지 신호의 파장별 세기를 획득하고, 그에 대한 최적화를 수행할 수 있다.
단계 S650에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 SNR이 임계치 이상인지 여부를 결정한다.
단계 S660에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 SNR이 임계치 이상인 경우, 이미지 신호에 기초하여 스펙트럼 결과를 획득한다.
단계 S670에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 임계치 미만 경우, 노출 시간 및/또는 출력 각도를 갱신한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 복수개의 센서 어레이로부터 획득한 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
광 신호 처리 장치(100)는 평면형 분광 구조에서 복수개의 이미지 센서를 통해 한 개의 센서 어레이를 구성할 수도 있지만 여러 개의 센서 어레이를 구성함으로써 입사 광원의 공간 분포의 불균일성등을 보정할 수 있다. 도 7을 참조하면, 광 신호 처리 장치(100)는 여러 개의 센서 어레이를 구획하여 이미지 신호를 여러 개로 복원할 수 있다.
예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 이미지 신호(220)를 12개로 구획하여, 구획된 이미지 신호(720)를 획득할 수 있다. 또한 광 신호 처리 장치(100)는 구획된 이미지 신호(720)에 포함된 12개의 이미지 신호(N1 내지 N12)를 분석하여, 파장별 진폭을 나타내는 12개의 그래프(730)를 획득할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 모바일 디바이스(800)에 적용되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 광 신호 처리 장치(100)는 광학 장치(810)와, 광학 장치(810)를 구동하는 구동 회로(820)를 포함할 수 있다. 광학 장치(810)와 구동 회로(820)는 하나의 하우징(미도시) 내에 실장된 구조를 지닐 수도 있다. 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 평판 구조를 가질 수 있는바, 구동 회로(820)는 광학 장치(810)의 배면쪽에 배치하여, 컴팩트한 평판형의 외관을 가질 수 있다. 나아가, 본 실시 예의 광 신호 처리 장치(100)는 온칩 형태로 통합될 수 있다.
광 신호 처리 장치(100)는 유선 혹은 무선 방식으로 외부의 분광 분석 장치(미도시)에 연결되어, 광 신호 처리 장치(100)에서 검출된 정보를 외부의 분광 분석장치로 전송시키거나, 외부의 분광 분석 장치로부터 제어 명령을 전송받을 수 있다.
본 실시 예의 모바일 디바이스(800)는 광 신호 처리 장치(100)를 포함하는 포터블 기기일 수 있다. 전술한 바와 같이 광 신호 처리 장치(100)는 얇은 평판 형상의 외관을 가질 수 있는바, 포터블 기기나 모바일 기기등의 소형 전자장치에 돌출되지 않거나 혹은 약간 돌출된 형태로 실장될 수 있다.
도 8을 참조하면 광 신호 처리 장치(100)는 평면형 분광기 시스템으로 구현될 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)는 모바일 디바이스(800)에 장착된 평면형 센서 구조를 통해서 이미지를 획득할 수 있다. 평면형 디바이스로 구현될 경우, 광 신호 처리 장치(100)는 광원이 포함된 독립형 구조일 수도 있고 광원이 없는 외부광원 의존형 구조일 수도 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 무선 통신을 통해 동작하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 데이터 리시버(900)와 연동하여 동작할 수 있다. 도 9에는 도 8을 참조하여 설명한 실시 예의 광 신호 처리 장치(100)가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 광 신호 처리 장치(100)는 구동 회로와, 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 본 실시 예의 광 신호 처리 장치(100)는 온칩 형태로 통합되어, 하나의 독립된 기기로 작동되거나, 외부로 무선으로 데이터를 전송하는 기기일 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기술이 접목될 수 있다. 데이터 리시버(900)는 무선 방식으로 광 신호 처리 장치(100)에서 검출된 데이터를 수집한다. 데이터 리시버(900)는 단순 데이터 수집 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 데이터 리시버(900)는 분광 분석장치이거나, 클라우드 서버이거나, 모바일 폰, 랩탑 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, 서버, 의료장비, 실험장비, 등일 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 센서 어레이로부터 획득한 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 광 신호 처리 장치(100)는 분광 필터형 이미지 센서에서 획득된 이미지를 분석하여 스펙트럼을 복원할 수 있다. 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 구획된 필터 박스(예: 센서 어레이)에서 빛의 세기 정보를 획득하여 필터 어레이로부터 획득된 이미지 신호(1010)를 획득하면 이 필터 박스(예: 센서 어레이)에서 대응되는 투과 중심 파장에 대응하여 스펙트럼 신호(1030)를 복원할 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)는 투과 중심 파장의 정보와 투과 세기 정도를 정규화시켜서 신호의 균일성을 확보할 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)는 정규화된 투과 세기 정도를 이용하여 신호의 균일성을 확보할 수 있다. 도 10을 참조하면 따른 파장에 따른 정규화 투과 세기 그래프(1020)의 일 예가 도시된다. 필터 박스는 금속선라인으로 구획지어서 필터(예: 이미지 센서)간의 간섭을 막고, 광 신호 처리 장치(100)는 순수한 박스 내의 신호 정보만을 활용하여 신호를 복원할 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 획득한 이미지 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
이미지 신호(220)는 검은 색으로 표시되는 하나 이상의 기준점(1110, 1120, 1130, 1140, 1150, 1160, 1170, 1180, 1191, 1193, 1195, 1197)을 포함할 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)는 기준점(1110, 1120, 1130, 1140, 1150, 1160, 1170, 1180, 1191, 1193, 1195, 1197)에 기초하여 이미지 신호(220)의 구역을 구분지어 분석을 수행할 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)는 이미지 신호(220)에서 기준점(1110, 1120, 1130, 1140, 1150, 1160, 1170, 1180, 1191, 1193, 1195, 1197)을 이미지 분석 등을 통해 확인하고, 경계선의 정보를 X, Y 평면 축상의 정보로 확인하여 각 필터 박스(예: 센서 어레이)의 정보를 인덱싱하여 이미지 신호 정보와 이미지 센서 정보를 대응시킬 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 획득한 이미지 신호에서 복수개의 기준점을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 다른 측면에서 기준점(1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260)을 나타내는 도면이다. 도 12를 참조하면, 기준점(1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260)은 흰 색으로 표현될 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 기준점을 이용하여 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
광 신호 처리 장치(100)는 이미지 신호로부터 획득된 분광 스펙트럼 정보에서 금속 박스(예: 센서 어레이)에서 획득되는 신호를 통해서 기준점에 따라 분광 스펙트럼의 진폭 정보를 비교할 수 있다.
기준점에 위치하는 이미지 센서로 인가되는 빛의 전부 또는 일부는 차단되기 때문에, 기준점에 위치하는 이미지 센서에서 획득되는 신호에는 이미지 센서의 다크노이즈 등의 기기 특성이 반영될 수 있다. 따라서 광 신호 처리 장치(100)는 분광 스펙트럼 정보의 진폭 정보를 비교할 때 기준점에서 획득되는 신호를 이용하여 보정을 수행할 수 있다.
예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 로-데이터(raw-data)(1310)를 기준점에서 획득되는 신호에 따라 보정하여 보정 데이터(1320)로 변환할 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 비교적 균일하게 빛이 분포된 경우 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이고, 도 15는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 균일하지 않게 빛이 분포된 경우 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
제 1 이미지 신호(1410) 및 구획된 제 1 이미지 신호(1420)에서는 상대적으로 균일한 검출 광의 형태가 확인될 수 있다. 또한, 제 2 이미지 신호(1510) 및 구획된 제 2 이미지 신호(1520)에서는 상대적으로 불균일한 검출 광의 형태가 확인될 수 있다. 제 1 광 분포 도면(1440)과 제 2 광 분포 도면(1540)은 각각 광 분포 상태를 개략적으로 도시하고 있다.
제 1 이미지 신호(1410)의 분석에 따른 제 1 그래프(1430)의 경우, 공간 분포가 비교적 균일하게 퍼져 있으나, 제 2 이미지 신호(1510)의 분석에 따른 제 2 그래프(1530)에서는 한쪽으로 쏠리는 현상을 확인할 수 있다. 이와 같은 특성은 단순히 제 2 이미지 신호(1510)의 신호 전체 평균을 낼 경우 원래 쏠려있는 신호의 진폭을 낮추어서 정보를 잃어버리는 단점이 될 수 있다. 따라서 광 신호 처리 장치(100)는 이러한 비균질한 광원 분포 특성을 활용하여 신호(예: 이미지 신호 등)를 분석하거나 신호 획득 방법을 갱신(예: 광 신호 출력 각도 갱신 등) 하는데 이용할 수 있다.
도 16은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 비교적 균일하게 빛이 분포된 경우와, 균일하지 않게 빛이 분포된 경우에 각각 이미지 신호를 분석하는 일 예를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 따라, 센서 어레이에서 획득한 검출광이 상대적으로 균일한 경우, 각 이미지 센서에서 획득한 검출광의 파장별 신호 크기는 제 1 그래프(1610)와 같이 나타날 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 센서 어레이에서 획득한 검출광이 상대적으로 불균일한 경우, 각 이미지 센서에서 획득한 검출광의 파장별 신호 크기는 제 2 그래프(1630)와 같이 나타날 수 있다.
센서 어레이에서 획득한 검출광이 상대적으로 균일한 경우 제 1 SNR 그래프(1620)에서 확인할 수 있는 바와 같이, SNR이 상대적으로 높고, 센서 어레이에서 획득한 검출광이 상대적으로 불균일한 경우 제 2 SNR 그래프(1640)에서 확인할 수 있는 바와 같이, SNR이 상대적으로 낮을 수 있다.
도 17은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 복수개의 신호(예 이미지 신호) 중 하나를 선택하여 대상체의 특성을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
단계 S1710에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 센서 어레이가 획득한 신호(예: 이미지 신호)로부터 평균된 신호를 획득할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 센서 어레이로부터 획득한 제 1 이미지 신호와 제 2 센서 어레이로부터 획득한 제 2 이미지 신호의 평균된 신호를 각각 획득할 수 있다.
단계 S1720에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 각 신호 세트의 관련성을 확인할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호간의 관련성을 확인할 수 있다.
단계 S1730에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 복수개의 신호 중 하나를 선택할지 또는 신호를 재수신할지 결정할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호와 제 2 이미지 신호 중 하나의 신호를 선택해서 선택된 이미지 신호를 분석하고, 분석 결과를 이용해서 대상체의 특성을 결정할 수 있다. 다른 예로, 광 신호 처리 장치(100)는 광 신호 출력 각도 등을 갱신하여 새롭게 획득된 이미지 신호를 분석하고, 분석 결과를 이용해서 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
단계 S1740에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 복수개의 신호 중 하나의 신호를 선택하고, 선택된 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
단계 S1750에서 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)는 노출 시간 또는 광 신호의 출력 각도 등을 갱신할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 센서 어레이가 검출광에 노출되는 노출 시간을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 또는 광 신호 처리 장치(100)는 광 신호를 출력하는 출력 각도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)는 단계 S1710 또는 단계 S1720에서 획득된 정보에 따라 노출 시간의 증가량, 노출 시간의 감소량, 출력 각도의 증가량, 출력 각도의 감소량을 결정할 수 있다.
도 18은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 따른 광원(1810)은 레이저를 렌즈(1820)를 통해서 대상체(1850)에 출력할 수 있다. 레이저가 대상체에 인가되는 각도는 기설정된 값일 수도 있고(예: 45도), 광 신호 처리 장치(100)의 제어에 따라 결정될 수도 있다.
대상체(1850)에서 광 신호가 반사되어 생성된 반사광 중 전부 또는 일부는 렌즈(1840)로 인가된다. 광 신호 처리 장치(100)는 반사광 중 검출된 검출광을 분석하여 대상체(1850)의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 이미지 센서(1830)를 통해 획득된 검출광의 파장별 진폭을 분석하여 대상체(1850)의 특성을 결정할 수 있다.
도 19는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 센서 어레이의 개수를 결정하는 일 예를 나타내는 도면이다.
광 신호 처리 장치(100)에 포함된 센서 어레이의 개수는 기설정될 수도 있고 제어에따라 변경될 수도 있다.
일 실시 예에 따라 광 신호 처리 장치(100)가 12개의 센서 어레이를 포함하는 경우 제 1 이미지 신호(1910)가 획득될 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)가 12개의 센서 어레이를 포함하는 경우 광 신호 처리 장치(100)의 특성의 일부가 제 1 표(1940)에 개시된다.
일 실시 예에 따라 광 신호 처리 장치(100)가 48개의 센서 어레이를 포함하는 경우 제 2 이미지 신호(1920)가 획득될 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)가 48개의 센서 어레이를 포함하는 경우 광 신호 처리 장치(100)의 특성의 일부가 제 2 표(1950)에 개시된다.
일 실시 예에 따라 광 신호 처리 장치(100)가 N개의 센서 어레이를 포함하는 경우 제 3 이미지 신호(1930)가 획득될 수 있다. 광 신호 처리 장치(100)가 N개의 센서 어레이를 포함하는 경우 광 신호 처리 장치(100)의 특성의 일부가 제 3 표(1960)에 개시된다.
일 실시 예에 따라 광 신호 처리 장치(100)는 광 신호 처리 장치(100)에 포함되는 센서 어레이의 개수, 하나의 센서 어레이에 포함되는 이미지 센서의 개수 등을 결정할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 기존에 획득한 이미지 신호를 이용하여, 대상체의 특성을 결정을 위해 가장 최적화된 센서 어레이의 개수 및 하나의 센서 어레이에 포함되는 이미지 센서의 개수를 결정할 수 있다.
도 20은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 노출 시간에 따라 획득하는 이미지 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 20을 참조하면 일 예에 따라, 노출 시간이 t1의 0.01배일 때 획득되는 제 1 이미지 신호(2010), 노출 시간이 t1의 0.1배일 때 획득되는 제 2 이미지 신호(2020), 노출 시간이 t1의 1배일 때 획득되는 제 3 이미지 신호(2030), 노출 시간이 t1의 10배일 때 획득되는 제 4 이미지 신호(2040)가 도시된다.
광 신호 처리 장치(100)는 획득되는 이미지 신호를 분석하여, 적절한 노출 시간을 결정할 수 있다. 일 예로, 광 신호 처리 장치(100)는 제 1 이미지 신호(2010) 내지 제 4 이미지 신호(2040)를 획득하고, 제 3 이미지 신호를 이용하여 대상체의 특성을 결정할 수 있다.
도 21은 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 노출 시간에 따라 획득하는 이미지 신호의 분석 결과의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 21을 참조하면 일 예에 따라, 노출 시간이 t1의 0.01배일 때 획득되는 파장별 진폭인 제 1 그래프(2110), 노출 시간이 t1의 0.1배일 때 획득되는 파장별 진폭인 제 2 그래프(2120), 노출 시간이 t1의 1배일 때 획득되는 파장별 진폭인 제 3 그래프(2130), 노출 시간이 t1의 5배일 때 획득되는 파장별 진폭인 제 4 그래프(2110), 노출 시간이 t1의 10배일 때 획득되는 파장별 진폭인 제 5 그래프(2150)가 도시된다.
광 신호 처리 장치(100)는 획득된 제 1 이미지 신호를 분석하고, 분석 결과에 따라 노출 시간을 갱신하여 제 2 이미지 신호를 새롭게 획득할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 획득된 제 1 이미지 신호가 제 5 그래프(2150)와 같이 분석될 경우, 노출 시간을 감소시킬 수 있다. 다른 예로, 광 신호 처리 장치(100)는 획득된 제 1 이미지 신호가 제 1 그래프(2110)와 같이 분석될 경우, 노출 시간을 증가시킬 수 있다.
도 22는 일 실시 예에 따른 광 신호 처리 장치(100)가 SNR에 따라 획득하는 이미지 신호의 분석 결과의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 21을 참조하면 일 예에 따라, SNR이 낮을 때 획득되는 파장별 진폭인 제 1 그래프(2210), SNR이 높을 때 획득되는 파장별 진폭인 제 2 그래프(2220), SNR실질적으로 측정이 어려울 때 획득되는 파장별 진폭인 제 3 그래프(2230)이 도시된다.
광 신호 처리 장치(100)는 획득된 제 1 이미지 신호를 분석하고, 분석 결과에 따라 광 신호의 조사 각도 또는 노출 시간을 갱신하여 제 2 이미지 신호를 새롭게 획득할 수 있다. 예를 들면, 광 신호 처리 장치(100)는 획득된 제 1 이미지 신호가 제 1 그래프(2210)와 같이 분석될 경우, 광 신호의 조사 각도를 감소시킬 수 있다. 다른 예로, 광 신호 처리 장치(100)는 획득된 제 1 이미지 신호가 제 3 그래프(2230)와 같이 분석될 경우, 노출 시간을 감소시킬 수 있다.
전술한 광 신호 처리 장치(100)는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (23)
- 광 신호를 처리하는 장치에 있어서,
광 신호를 출력하는 광원;
상기 광원에서 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 1 센서 어레이;
상기 제 1 센서 어레이와 인접한 영역에서 획득되는 상기 검출 광으로부터 상기 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 2 센서 어레이; 및
상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과를 획득하는 프로세서를 포함하고,
상기 광원, 상기 제 1 센서 어레이 및 상기 제 2 센서 어레이 중 적어도 하나는 상기 분석 결과에 따라 동작 방식을 갱신하는 광 신호 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호를 이용하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 광 신호 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 센서 어레이에 포함되는 복수개의 이미지 센서의 개수와 상기 제 2 센서 어레이에 포함되는 복수개의 이미지 센서의 개수는 기설정된 단위 개수인 광 신호 처리 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 광원은 상기 분석 결과에 따라 상기 광 신호의 세기 및/또는 상기 광 신호의 출력 각도를 갱신하는 광 신호 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 센서 어레이 및/또는 상기 제 2 센서 어레이는 상기 분석 결과에 따라 노출 시간을 갱신하는 광 신호 처리 장치 - 제 1 항에 있어서,
상기 분석 결과는 상기 제 1 이미지 신호 또는 상기 제 2 이미지 신호의 SNR(signal to noise ratio)을 포함하고,
상기 SNR이 기설정된 값 미만이면 상기 광원, 상기 제 1 센서 어레이, 상기 제 2 센서 어레이 중 적어도 하나는 상기 SNR에 따라 동작 방식을 갱신하는 광 신호 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 분석 결과는 상기 제 1 이미지 신호 또는 상기 제 2 이미지 신호의 포화 정도를 포함하고,
상기 포화 정도가 기설정된 값 이상이면 상기 제 1 센서 어레이 및/또는 상기 제 2 센서 어레이는 상기 포화 정도에 따라 노출 시간을 갱신하는 광 신호 처리 장치. - 광 신호를 처리하는 장치에 있어서,
광 신호를 출력하는 광원;
상기 광원에서 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 1 센서 어레이;
상기 제 1 센서 어레이와 인접한 영역에서 획득되는 상기 검출 광으로부터 상기 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 2 센서 어레이; 및
상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과를 획득하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호 중 하나의 신호를 이용하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 프로세서를 포함하는 광 신호 처리 장치. - 광 신호를 처리하는 장치에 있어서,
광 신호를 출력하는 광원;
상기 광원에서 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 1 센서 어레이;
상기 제 1 센서 어레이와 인접한 영역에서 획득되는 상기 검출 광으로부터 상기 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득하는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 2 센서 어레이; 및
상기 제 1 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 하나인 제 1 기준 센서의 위치와 상기 제 2 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 하나인 제 2 기준 센서의 위치에 기초하여, 상기 제 1 이미지 신호와 상기 제 2 이미지 신호를 비교하여 비교 결과를 획득하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 프로세서를 포함하는 광 신호 처리 장치 - 제 10 항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 제 1 기준 센서에서 획득한 신호와 상기 제 2 기준 센서에서 획득한 신호를 이용하여 상기 제 1 이미지 신호와 상기 제 2 이미지 신호에 대한 오프셋을 결정하는 광 신호 처리 장치. - 광 신호를 처리하는 방법에 있어서,
광 신호를 출력하는 단계;
복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 1 센서 어레이를 이용하여, 상기 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득하는 단계;
복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 2 센서 어레이를 이용하여, 상기 제 1 센서 어레이와 인접한 영역에서 획득되는 상기 검출 광으로부터 상기 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득하는 단계; 및
상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 광 신호를 출력하는 단계, 상기 제 1 이미지 신호를 획득하는 단계 및 상기 제 2 이미지 신호를 획득하는 단계 중 적어도 하나는 상기 분석 결과에 따라 동작 방식을 갱신하는 광 신호 처리 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호를 이용하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는 광 신호 처리 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 센서 어레이에 포함되는 복수개의 이미지 센서의 개수와 상기 제 2 센서 어레이에 포함되는 복수개의 이미지 센서의 개수는 기설정된 단위 개수인 광 신호 처리 방법. - 삭제
- 제 12 항에 있어서,
상기 광 신호를 출력하는 단계는
상기 분석 결과에 따라 상기 광 신호의 세기 및/또는 상기 광 신호의 출력 각도를 갱신하는 광 신호 처리 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 이미지 신호를 획득하는 단계 및/또는 상기 제 2 이미지 신호를 획득하는 단계는 상기 분석 결과에 따라 노출 시간을 갱신하는 광 신호 처리 방법 - 제 12 항에 있어서,
상기 분석 결과는 상기 제 1 이미지 신호 또는 상기 제 2 이미지 신호의 SNR(signal to noise ratio)을 포함하고,
상기 SNR이 기설정된 값 미만이면 상기 광 신호를 출력하는 단계, 상기 제 1 이미지 신호를 획득하는 단계 및 상기 제 2 이미지 신호를 획득하는 단계 중 적어도 하나는 상기 SNR에 따라 동작 방식을 갱신하는 광 신호 처리 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 분석 결과는 상기 제 1 이미지 신호 또는 상기 제 2 이미지 신호의 포화 정도를 포함하고,
상기 포화 정도가 기설정된 값 이상이면 상기 제 1 이미지 신호를 획득하는 단계 및/또는 상기 제 2 이미지 신호를 획득하는 단계는 상기 포화 정도에 따라 노출 시간을 갱신하는 광 신호 처리 방법. - 광 신호를 처리하는 방법에 있어서,
광 신호를 출력하는 단계;
복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 1 센서 어레이를 이용하여, 상기 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득하는 단계;
복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 2 센서 어레이를 이용하여, 상기 제 1 센서 어레이와 인접한 영역에서 획득되는 상기 검출 광으로부터 상기 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득하는 단계;
상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호에 대한 분석 결과를 획득하는 단계; 및
상기 분석 결과에 따라 상기 제 1 이미지 신호 및 상기 제 2 이미지 신호 중 하나의 신호를 이용하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 단계를 포함하는 광 신호 처리 방법. - 광 신호를 처리하는 방법에 있어서,
광 신호를 출력하는 단계;
복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 1 센서 어레이를 이용하여, 상기 출력된 광 신호에의해 대상체로부터 획득되는 검출 광으로부터 제 1 이미지 신호를 획득하는 단계;
복수개의 이미지 센서를 포함하는 제 2 센서 어레이를 이용하여, 상기 제 1 센서 어레이와 인접한 영역에서 획득되는 상기 검출 광으로부터 상기 제 1 이미지 신호와 반복성을 갖는 제 2 이미지 신호를 획득하는 단계;
상기 제 1 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 하나인 제 1 기준 센서의 위치와 상기 제 2 센서 어레이에 포함된 복수개의 이미지 센서 중 하나인 제 2 기준 센서의 위치에 기초하여, 상기 제 1 이미지 신호와 상기 제 2 이미지 신호를 비교하여 비교 결과를 획득하는 단계; 및
상기 비교 결과에 기초하여 상기 대상체의 특성을 결정하는 단계를 포함하는 광 신호 처리 방법 - 제 21 항에 있어서,
상기 제 1 기준 센서에서 획득한 신호와 상기 제 2 기준 센서에서 획득한 신호를 이용하여 상기 제 1 이미지 신호와 상기 제 2 이미지 신호에 대한 오프셋을 결정하는 단계를 더 포함하는 광 신호 처리 방법. - 제 12 항 내지 제 14 항 및 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10789450B2 (en) * | 2017-10-20 | 2020-09-29 | Synaptics Incorporated | Optical biometric sensor with automatic gain and exposure control |
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| US11475172B2 (en) * | 2019-03-15 | 2022-10-18 | International Business Machines Corporation | Adjustable viewing angle for a computer privacy filter |
| KR20210061044A (ko) | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 삼성전자주식회사 | 듀얼 카메라 모듈과 이를 포함하는 전자장치와 그 동작방법 |
| KR20210070801A (ko) | 2019-12-05 | 2021-06-15 | 삼성전자주식회사 | 초분광 카메라 모듈을 포함하는 듀얼 카메라 모듈과 이를 포함하는 장치와 그 동작방법 |
| KR20210079824A (ko) | 2019-12-20 | 2021-06-30 | 삼성전자주식회사 | 편분광 필터, 편분광 필터 어레이, 및 편분광 센서 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150042764A1 (en) * | 2013-08-06 | 2015-02-12 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Three-dimensional hyperspectral imaging system |
| WO2017025775A1 (en) | 2015-08-11 | 2017-02-16 | Latvijas Universitate | Device for adaptive photoplethysmography imaging |
| US20180260649A1 (en) | 2017-03-08 | 2018-09-13 | Raytheon Company | Multi-channel compressive sensing-based object recognition |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4002899A (en) * | 1974-12-04 | 1977-01-11 | Honeywell Inc. | Focus detecting apparatus |
| JP4251992B2 (ja) * | 2002-03-20 | 2009-04-08 | シンボル テクノロジーズ インコーポレイテッド | 共通撮像アレイを用いる画像捕捉システム及び方法 |
| SE0402576D0 (sv) * | 2004-10-25 | 2004-10-25 | Forskarpatent I Uppsala Ab | Multispectral and hyperspectral imaging |
| US7398927B2 (en) * | 2005-01-26 | 2008-07-15 | Datalogic Scanning, Inc. | Data reader and methods for imaging targets subject to specular reflection |
| WO2007103102A2 (en) | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Thermo Electron Scientific Instruments Llc | Spectrometer signal quality improvement via background subtraction |
| CN100496095C (zh) * | 2006-04-26 | 2009-06-03 | 中国科学院自动化研究所 | 基于分布式数据传输的高速摄像机系统 |
| FI20075622A0 (fi) | 2007-09-07 | 2007-09-07 | Valtion Teknillinen | Spektrometri ja menetelmä liikkuvan näytteen mittaukseen |
| US20100103300A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Tenebraex Corporation | Systems and methods for high resolution imaging |
| RU2012112601A (ru) * | 2009-09-01 | 2013-10-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Датчик цвета с высоким спектральным разрешением, использующий нерассеивающие элементы |
| CN101862174B (zh) * | 2010-05-24 | 2012-09-05 | 清华大学 | 用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统和方法 |
| CN103327880B (zh) * | 2011-01-31 | 2015-08-26 | 奥林巴斯株式会社 | 荧光观察装置 |
| US8561903B2 (en) * | 2011-01-31 | 2013-10-22 | Hand Held Products, Inc. | System operative to adaptively select an image sensor for decodable indicia reading |
| US9134241B2 (en) * | 2011-04-11 | 2015-09-15 | Li-Cor, Inc. | Differential scan imaging systems and methods |
| CN102438111A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-05-02 | 天津大学 | 一种基于双阵列图像传感器的三维测量芯片及系统 |
| WO2013116253A1 (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-08 | Scanadu Incorporated | Spatial resolution enhancement in hyperspectral imaging |
| US8872113B2 (en) * | 2012-02-21 | 2014-10-28 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | System to test performance of pixels in a sensor array |
| EA020939B1 (ru) * | 2012-05-31 | 2015-02-27 | Закрытое акционерное общество научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (ЗАО НИПК "Электрон") | Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения |
| US9766382B2 (en) * | 2012-06-05 | 2017-09-19 | Hypermed Imaging, Inc. | Single-sensor hyperspectral imaging device |
| US9363425B2 (en) * | 2012-12-06 | 2016-06-07 | Semiconductor Components Industries, Llc | Color filter arrangements for fused array imaging systems |
| CN103529480B (zh) * | 2013-10-12 | 2017-02-01 | 清华大学 | 对飞机进行检查的系统和方法 |
| CN103699885A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-04-02 | 格科微电子（上海）有限公司 | 光学指纹采集方法、光学指纹采集装置及便携式电子装置 |
| KR102201594B1 (ko) * | 2014-09-18 | 2021-01-11 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반사방지층을 갖는 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| US9672594B2 (en) * | 2014-10-21 | 2017-06-06 | The Boeing Company | Multiple pixel pitch super resolution |
| US10732771B2 (en) * | 2014-11-12 | 2020-08-04 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Fingerprint sensors having in-pixel optical sensors |
| CN107430031B (zh) | 2015-01-23 | 2019-08-20 | 理学拉曼技术股份有限公司 | 最小化光谱仪中的非随机固定图样噪声的系统和方法 |
| KR102231784B1 (ko) | 2015-08-24 | 2021-03-23 | 삼성전자주식회사 | 시료 분석을 위한 레퍼런스 스펙트럼 측정 장치 및 방법, 시료 분석 장치 및 방법 |
| KR102486385B1 (ko) * | 2015-10-29 | 2023-01-09 | 삼성전자주식회사 | 깊이 정보 획득 장치 및 방법 |
| KR101751140B1 (ko) * | 2015-12-24 | 2017-06-26 | 삼성전기주식회사 | 이미지 센서 및 카메라 모듈 |
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-
2023
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150042764A1 (en) * | 2013-08-06 | 2015-02-12 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Three-dimensional hyperspectral imaging system |
| WO2017025775A1 (en) | 2015-08-11 | 2017-02-16 | Latvijas Universitate | Device for adaptive photoplethysmography imaging |
| US20180260649A1 (en) | 2017-03-08 | 2018-09-13 | Raytheon Company | Multi-channel compressive sensing-based object recognition |
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