KR102632479B1 - 맥파 센서 및 맥파 센서의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

맥파 센서 및 맥파 센서의 동작 방법이 제공된다. 맥파 센서는, 광을 수집하는 픽셀 어레이, 픽셀 어레이를 통해 수집된 광을 복수의 픽셀 데이터로 변환하는 픽셀 광량 신호 획득부, 복수의 픽셀 데이터로부터 픽셀 어레이의 유효 영역과 비유효 영역을 구분하는 유효 영역 판단부, 픽셀 어레이의 비유효 영역에 대한 전원을 차단하는 전원 제어부, 및 복수의 픽셀 데이터 중, 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성하는 맥파 데이터 생성부를 포함한다.

Description

맥파 센서 및 맥파 센서의 동작 방법{PPG SENSOR AND METHOD FOR OPERATING PPG SENSOR}
본 발명은 맥파 센서 및 맥파 센서의 동작 방법에 관한 것이다.
CIS(CMOS Image Sensor)를 이용하여 혈류로부터 반사되는 광으로부터 맥파 신호를 획득하는 맥파 센서가 주목받고 있다. 그리고 관련 분야의 선행문헌(WO2019-016191 A1)를 참조하면, 맥파 센서는 마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스, 무선 이어폰 등 소형 기기에 탑재되는 경우가 많다. 이와 같이 맥파 센서는 매우 제한적인 전력만이 제공되는 환경에서 장시간 동작할 수 있어야 하므로, 맥파 센서에서 소모하는 전력을 낮추기 위한 방안이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 픽셀 어레이에서 소모되는 전력을 낮추는 방식으로 전력 효율화를 실현하는 맥파 센서 및 맥파 센서의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서는, 광을 수집하는 픽셀 어레이, 픽셀 어레이를 통해 수집된 광을 복수의 픽셀 데이터로 변환하는 픽셀 광량 신호 획득부, 복수의 픽셀 데이터로부터 픽셀 어레이의 유효 영역과 비유효 영역을 구분하는 유효 영역 판단부, 픽셀 어레이의 비유효 영역에 대한 전원을 차단하는 전원 제어부, 및 복수의 픽셀 데이터 중, 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성하는 맥파 데이터 생성부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서는, 광을 수집하는 픽셀 어레이, 픽셀 어레이를 통해 수집된 광을 복수의 픽셀 데이터로 변환하는 픽셀 광량 신호 획득부, 복수의 픽셀 데이터에 대해 수집된 광의 광량에 따라 전원 차단 여부를 결정하는 광량 판단부, 픽셀 어레이의 광량 판단부의 명령에 따라 픽셀 어레이에 대한 전원을 차단하는 전원 제어부, 및 복수의 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성하는 맥파 데이터 생성부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서의 동작 방법은, 픽셀 어레이를 통해 수집된 광을 복수의 픽셀 데이터로 변환하고, 복수의 픽셀 데이터로부터 픽셀 어레이의 유효 영역과 비유효 영역을 구분하고, 픽셀 어레이의 비유효 영역에 대한 전원을 차단하고, 복수의 픽셀 데이터 중, 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성하는 것을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센싱 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유효 영역 판단부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서의 유효 영역 판단례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서의 활용례를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센싱 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센싱 장치(1)는 맥파 센서(10) 및 어플리케이션(15)을 포함한다.
맥파 센싱 장치(1)는 근거리에서 피부에 광을 조사하여 혈류량 변화 등을 측정하는 장치이다. 맥파 센싱 장치(1)는 웨어러블 장치, 예컨대 스마트 워치, 피트니스 밴드나, 무선 이어폰과 같은 소형 기기에 탑재되어, 예컨대 심박 측정과 같은 용도로 사용될 수 있다. 맥파 센서(10)가 혈류량 변화를 측정하여 맥파 데이터를 생성하면 어플리케이션(15)은 맥파 데이터를 활용하여 다양한 기능을 구현할 수 있다.
맥파 센서(10)는 픽셀 어레이(100), 픽셀 광량 신호 획득부(110), 타이밍 제너레이터(120), 광량 판단부(130), 유효 영역 판단부(140), 데이터 처리부(150), 맥파 데이터 생성부(160) 및 전원 제어부(170)를 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(100)는 렌즈와 같은 광학계를 통해 광을 수집할 수 있다. 이를 위해, 픽셀 어레이(100)는 복수의 로우(row) 및 컬럼(column)으로 구성된 포토 다이오드 어레이(photodiode array)로 구현될 수 있다. APS(Active Pixel Sensor) 어레이로 구현될 수 있는 픽셀 어레이(100)는 1 개의 픽셀 내에 3 개의 트랜지스터 및 1 개의 포토 다이오드를 포함하는 3-Tr APS, 1 개의 픽셀 내에 4 개의 트랜지스터 및 1 개의 포토 다이오드를 포함하는 4-Tr APS 등 다양한 형태의 구조를 갖는 픽셀로 구현될 수 있다.
픽셀 광량 신호 획득부(110)는 픽셀 어레이(100)를 통해 수집된 광을 복수의 픽셀 데이터로 변환한다. 이를 위해, 픽셀 광량 신호 획득부(110)는 픽셀을 리드아웃(readout)할 때 발생하는 노이즈 제거를 위해 사용될 수 있는 CDS(Correlated Double Sampling), 아날로그 형식의 픽셀 신호를 디지털 데이터로 변환하기 위해 사용될 수 있는 ADC(Analog-Digital Converter), 포토 다이오드에서 발생되는 광 전류를 전기적 신호로 변환하기 위한 TIA(Trans-Impedance Amplifier) 등을 포함할 수 있다.
또한 픽셀 광량 신호 획득부(110)는 픽셀 어레이(100)를 구성하는 복수의 로우 중 특정 로우를 인에이블하거나 디스에이블함으로써, 해당 로우를 선택하거나 비선택할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 픽셀 어레이(100)는 디지털 픽셀 센서 어레이로 구현될 수도 있다. 디지털 픽셀 센서는 픽셀 내부에서 아날로그 디지털 변환을 수행하는 센서이다. 디지털 픽셀 센서 어레이는 각 픽셀 내부에 ADC 및 디지털 메모리를 포함하고, 광학계를 통해 수집된 광으로부터 생성된 전기적 신호를 즉시 디지털로 변환하여 디지털 메모리에 저장할 수 있다. 이에 따라 디지털 픽셀 센서는 전압 신호가 아닌 디지털 신호를 출력할 수 있다.
픽셀 어레이(100)가 디지털 픽셀 센서 어레이로 구현되는 경우, 픽셀 광량 신호 획득부(110)의 내부 구성은 픽셀 어레이(100)가 APS 어레이로 구현되는 경우와 다르게 변경될 수 있지만, 여전히 픽셀 어레이(100)를 구성하는 복수의 로우 중 특정 로우를 인에이블하거나 디스에이블함으로써, 해당 로우를 선택하거나 비선택할 수 있다.
타이밍 제너레이터(120)는 픽셀 어레이(100)를 구성하는 복수의 컬럼 중 특정 컬럼을 인에이블하거나 디스에이블함으로써, 해당 컬럼을 선택하거나 비선택할 수 있다. 타이밍 제너레이터(120)는 픽셀 광량 신호 획득부(110)와 함께 동작하여 픽셀 어레이(100) 중 특정 픽셀을 선택하거나 비선택하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 픽셀 광량 신호 획득부(110) 및 타이밍 제너레이터(120)는 픽셀 어레이(100)를 구성하는 복수의 픽셀 중 특정 픽셀에 대한 로우 및 컬럼을 인에이블하거나 디스에이블함으로써, 해당 픽셀을 선택하거나 비선택할 수 있다.
전원 제어부(170)를 먼저 설명하면, 전원 제어부(170)는 픽셀 어레이(100)에 대한 전원을 공급하거나 전원을 차단할 수 있다. 특히 전원 제어부(170)는 후술할 광량 판단부(130) 또는 유효 영역 판단부(140)와 함께 동작하여 픽셀 어레이(100) 전체에 대한 전원을 차단하거나, 픽셀 어레이(100) 일부에 대한 전원을 차단할 수 있다.
전원 제어부(170)가 픽셀 어레이(100) 일부에 대한 전원을 차단하는 것은, 픽셀 광량 신호 획득부(110)를 제어하여 특정 로우에 해당하는 픽셀들의 전원을 차단하거나, 타이밍 제너레이터(120)를 제어하여 특정 컬럼에 해당하는 픽셀들의 전원을 차단할 수도 있고, 나아가 픽셀 광량 신호 획득부(110) 및 타이밍 제너레이터(120)를 이용하여 특정 픽셀만의 전원을 차단할 수도 있다.
광량 판단부(130)는 복수의 픽셀 데이터에 대해 수집된 광의 광량에 따라 픽셀 어레이(100)의 전원 차단 여부를 결정할 수 있다. 그리고 광량 판단부(130)는 픽셀 어레이(100)의 전원 차단이 필요하다고 결정한 경우, 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 전체 픽셀의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수 있다. 그러면 전원 제어부(170)는 광량 판단부(130)의 명령에 따라 픽셀 어레이(100)에 대한 전원을 차단할 수 있다.
예를 들어, 광량 판단부(130)는 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제1 광량 기준 값을 초과하는 경우, 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수 있다. 여기서 어떤 픽셀 데이터의 값이 미리 정해진 제1 광량 기준 값을 초과하는 경우란 해당 픽셀 데이터의 광량이 포화(saturation) 상태에 있어 맥파 데이터를 획득하기에 의미를 갖지 못하는 경우를 말한다. 즉, 여기서 미리 정해진 제1 광량 기준 값은 픽셀 데이터의 광량이 포화 상태인지 그렇지 않은 상태인지를 판단하기 위해 통계적, 경험적으로 정해진 값으로 설정될 수 있다.
한편, 광량 판단부(130)는 복수의 픽셀 데이터 전부의 값이 제1 광량 기준 값을 초과하는 경우에 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수도 있고, 이와 다르게 복수의 픽셀 데이터 일부의 값이 제1 광량 기준 값을 초과하는 경우에 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수도 있다. 후자의 경우, 광량 판단부(130)는 예컨대 복수의 픽셀 데이터의 값들 중 80 %에 해당하는 값들이 제1 광량 기준 값을 초과하는 경우에 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수 있다.
다른 예로서, 광량 판단부(130)는 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제2 광량 기준 값 미만인 경우, 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수 있다. 여기서 어떤 픽셀 데이터의 값이 미리 정해진 제2 광량 기준 값 미만인 경우란 해당 픽셀 데이터의 광량이 저조도(low light) 상태에 있어 맥파 데이터를 획득하기에 의미를 갖지 못하는 경우를 말한다. 즉, 여기서 미리 정해진 제2 광량 기준 값은 픽셀 데이터의 광량이 저조도 상태인지 그렇지 않은 상태인지를 판단하기 위해 통계적, 경험적으로 정해진 값으로 설정될 수 있다.
한편, 광량 판단부(130)는 복수의 픽셀 데이터 전부의 값이 제2 광량 기준 값 미만인 경우에 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수도 있고, 이와 다르게 복수의 픽셀 데이터 일부의 값이 제2 광량 기준 값 미만인 경우에 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수도 있다. 후자의 경우, 광량 판단부(130)는 예컨대 복수의 픽셀 데이터의 값들 중 75 %에 해당하는 값들이 제2 광량 기준 값을 미만인 경우에 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수 있다.
유효 영역 판단부(140)는 복수의 픽셀 데이터로부터 상기 픽셀 어레이(100)의 유효 영역과 비유효 영역을 구분할 수 있다. 그리고 유효 영역 판단부(140)는, 전원 제어부(170)에 픽셀 어레이(100) 중 비유효 영역에 해당하는 일부 픽셀의 전원을 차단하라는 명령을 전송할 수 있다. 그러면 전원 제어부(170)는 유효 영역 판단부(140)의 명령에 따라 픽셀 어레이(100)의 비유효 영역에 대한 전원을 차단할 수 있다.
유효 영역 판단부(140)가 픽셀 어레이(100)에서 유효 영역과 비유효 영역을 구분하고 전원 제어부(170)가 픽셀 어레이(100)의 비유효 영역에 대한 전원을 차단하는 것에 대한 구체적인 내용은 도 2 내지 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.
데이터 처리부(150)는 복수의 픽셀 데이터에 대해 다양한 이미지 처리(image processing)를 수행할 수 있다. 특히, 데이터 처리부(150)는 픽셀 어레이(100)의 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터에 대해 이미지 처리를 수행할 수 있다. 이미지 처리의 예로서, 인터폴레이션(interpolation), 색상 보정(color correction), 감마 보정(color correction), 색 공간 변환(color space conversion), 화이트 밸런스 조정, 노출 조정 등 일반적인 이미지 처리 연산들 뿐 아니라, 맥파 데이터를 가공하거나 조정하기 위해 필요한 특유의 연산들을 수행할 수 있다.
맥파 데이터 생성부(160)는 복수의 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성한다. 특히, 맥파 데이터 생성부(160)는 픽셀 어레이(100)의 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 맥파 데이터 생성부(160)는, 픽셀 어레이(100)의 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터에 대한 신호 품질을 측정하고, 측정한 신호 품질이 미리 정해진 품질 기준 값 이상 유지되는 경우, 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성하는 것을 계속할 수 있다. 만일, 맥파 데이터 생성부(160)에서 측정된 신호 품질이 미리 정해진 품질 기준 값 미만인 경우, 픽셀 광량 신호 획득부(110)는 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 다시 수집하여 새로운 복수의 픽셀 데이터를 생성할 수 있고, 이에 따라 유효 영역 판단부(140)는 새로운 복수의 픽셀 데이터에 근거하여 픽셀 어레이(100)에서 유효 영역과 비유효 영역을 구분하는 동작을 수행할 수 있다.
어플리케이션(15)은 맥파 센서(10)로부터 제공받은 맥파 데이터를 활용하여 다양한 기능을 수행하는 전자 회로와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 픽셀 광량 신호 획득부(110)는, 타이머에 의해 발생되는 신호에 따라 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 수집하여 복수의 픽셀 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 광량 신호 획득부(110)는, 사용자가 웨어러블 장치 또는 무선 이어폰을 착용한 시점에 발생되는 신호 또는 미리 정해진 주기로 발생되는 신호에 따라 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 수집하여 복수의 픽셀 데이터를 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 픽셀 광량 신호 획득부(110)는, 외부 센서에 의해 발생되는 신호에 따라 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 수집하여 복수의 픽셀 데이터를 생성할 수도 있다. 예를 들어, 픽셀 광량 신호 획득부(110)는, 가속도 센서 또는 근접 센서 등에서 발생하는 센싱 값이 의미있어 보이는 값으로 판단되는 경우, 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 수집하여 복수의 픽셀 데이터를 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 픽셀 광량 신호 획득부(110)는, 사용자 신호에 따라 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 수집하여 복수의 픽셀 데이터를 생성할 수도 있다. 예를 들어, 픽셀 광량 신호 획득부(110)는, 사용자의 조작에 의해 임의적으로 발생한 신호에 따라, 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 수집하여 복수의 픽셀 데이터를 생성할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유효 영역 판단부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a)를 참조하면 픽셀 어레이(100)의 일부가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해 픽셀 어레이(100)의 각 픽셀에는 광량을 1 내지 10 사이의 정수로 표현한 픽셀 데이터가 도시되어 있다. 상기 픽셀 데이터는 앞서 설명한 픽셀 광량 신호 획득부(110)의 ADC로부터 출력되거나, 디지털 픽셀 센서 어레이로부터 출력된 ADC 코드에 해당할 수 있다.
다음으로 도 2의 (b)를 참조하면, (a)의 픽셀 어레이(100)에서 픽셀 데이터의 값이 4 내지 8에 해당하는 픽셀들만이 유효 영역으로 표시되어 있다. 즉, 픽셀 데이터의 값이 4 내지 8에 해당하는 픽셀들은 맥파 데이터를 획득하기에 의미있는 값을 가지는 것으로 판단될 수 있다. 표시되지 않은 나머지 픽셀들은 1 내지 3 및 9 내지 10의 값을 가지며, 픽셀 데이터의 값이 1 내지 3 및 9 내지 10에 해당하는 픽셀들은 맥파 데이터를 획득하기에 의미없는 값을 가지는 것으로 판단될 수 있다.
이어서 도 2의 (c)를 참조하면, 유효 영역으로 표시되지 않은 픽셀들은 전원 차단 영역으로 표시되어 있다. 전원 차단 영역, 즉, 비유효 영역에 포함된 픽셀들은 맥파 데이터를 획득하기 위해 의미있는 값을 제공하지 않기 때문에, 이들 픽셀에 대한 전원을 차단할 수 있다. 이와 같은 방식으로 맥파 센서(10)의 전력 효율화를 꾀할 수 있다.
도 2는 픽셀 단위로 전원을 차단하는 경우만 도시하고 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 전원 제어부(170)는 구체적인 구현 목적에 따라, 특정 로우에 해당하는 픽셀들의 전원을 차단하거나, 특정 컬럼에 해당하는 픽셀들의 전원을 차단할 수도 있다.
예를 들어, 전원 제어부(170)는 픽셀 광량 신호 획득부(110)를 제어하여, 픽셀 어레이(100)의 유효 영역에 포함되는 로우를 인에이블하고 비유효 영역에 포함되는 로우를 디스에이블할 수 있다. 하나의 로우에 유효 픽셀과 비유효 픽셀이 모두 포함되어 있는 경우, 해당 로우를 유효 또는 비유효로 판단할 지 여부는, 구체적인 구현 목적에 따라 정해지는 맥파 센싱 장치(1)의 운영 정책에 따라 다양한 기준으로 정해질 수 있다. 간단한 예로, 하나의 로우에 유효 픽셀의 개수가 비유효 픽셀의 개수보다 많은 경우 해당 로우를 유효 영역에 포함시키고, 유효 픽셀의 개수가 비유효 픽셀의 개수보다 적은 경우 해당 로우를 비유효 영역에 포함시키는 것과 같은 정책(policy)을 맥파 센싱 장치(1)에 설정할 수 있다.
다른 예로, 전원 제어부(170)는 타이밍 제너레이터(120)를 제어하여, 픽셀 어레이(100)의 유효 영역에 포함되는 컬럼을 인에이블하고 비유효 영역에 포함되는 컬럼을 디스에이블할 수 있다. 하나의 컬럼에 유효 픽셀과 비유효 픽셀이 모두 포함되어 있는 경우, 해당 컬럼을 유효 또는 비유효로 판단할 지 여부는, 구체적인 구현 목적에 따라 정해지는 맥파 센싱 장치(1)의 운영 정책에 따라 다양한 기준으로 정해질 수 있다. 간단한 예로, 하나의 컬럼에 유효 픽셀이 75 % 이상인 경우 해당 컬럼을 유효 영역에 포함시키고, 비유효 픽셀이 75 % 이상인 경우 해당 컬럼을 비유효 영역에 포함시키는 것과 같은 정책을 맥파 센싱 장치(1)에 설정할 수 있다.
도 3을 참조하면, 픽셀 어레이(100)에서 유효 영역과 비유효 영역을 설정하기 위해, 유효 영역 판단부(140)는, 복수의 픽셀 데이터로부터 제1 구간 기준 값(X1) 및 제2 구간 기준 값(X2)을 설정할 수 있다. 그리고 유효 영역 판단부(140)는, 복수의 픽셀 데이터 중, 제1 구간 기준 값(X1)과 제2 구간 기준 값(X2) 사이에 해당되는 값을 갖는 픽셀 데이터를 유효 영역에 포함시키고, 복수의 픽셀 데이터 중, 제1 구간 기준 값(X1)과 제2 구간 기준 값(X2) 사이에 해당되지 않는 값을 갖는 픽셀 데이터를 비유효 영역에 포함시킬 수 있다. 도 3에서 가로 축은 픽셀 어레이(100)의 각 픽셀이 가질 수 있는 ADC 코드 값을 의미하고, 세로 축은 픽셀 어레이(100)에서 해당 ADC 코드 값을 갖는 픽셀의 개수를 의미한다.
특히, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 유효 영역 판단부(140)는 제1 구간 기준 값(X1) 및 제2 구간 기준 값(X2)을 맥파 센서(10)의 동작 중 동적으로 재설정할 수 있다. 예를 들어, 평균(Mean)이 너무 우측으로 치우친 경우, 유효 영역 판단부(140)는 제2 구간 기준 값(X2)에 가중치를 곱셈하여 제2 구간 기준 값(X2)을 좌측으로 이동시키거나, 필요에 따라 제1 구간 기준 값(X1) 및 2 구간 기준 값(X2) 중 적어도 하나에 가중치를 곱셈하여 좌측 또는 우측으로 이동시키는 연산을 수행할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 전원 제어부(170)는 픽셀 광량 신호 획득부(110) 및 타이밍 제너레이터(120)를 제어하여, 픽셀 어레이(100)의 유효 영역에 포함되는 로우 및 컬럼을 인에이블하고 비유효 영역에 포함되는 로우 및 컬럼을 디스에이블할 수 있다.
예를 들어, 픽셀 어레이(100)의 유효 영역이 제1 행의 제1 컬럼, 제3 컬럼 및 제4 컬럼에 대응하는 픽셀, 제2 행의 제1 컬럼, 제3 컬럼 및 제4 컬럼에 대응하는 픽셀, 제3 행의 제2 컬럼에 대응하는 픽셀, 그리고 제4 행의 제1 컬럼, 제2 컬럼 및 제4 컬럼에 대응하는 픽셀을 포함한다고 가정하면 도 5와 같이 도시될 수 있다.
이 경우, 전원 제어부(170)는 픽셀 광량 신호 획득부(110)가 제1 행을 선택한 경우 타이밍 제너레이터(120)를 제어하여, 제1 컬럼, 제3 컬럼 및 제4 컬럼으로 입력되는 컬럼 인에이블 신호를 로직 하이(logic high)로 설정하고, 제2 컬럼으로 입력되는 컬럼 인에이블 신호를 로직 로우(logic low)로 설정함으로써, 제1 행의 제2 컬럼에 대응하는 픽셀의 전원을 차단할 수 있다. 마찬가지로, 전원 제어부(170)는 픽셀 광량 신호 획득부(110)가 제3 행을 선택한 경우 타이밍 제너레이터(120)를 제어하여, 제2 컬럼으로 입력되는 컬럼 인에이블 신호를 로직 하이로 설정하고, 제1 컬럼, 제3 컬럼 및 제4 컬럼으로 입력되는 컬럼 인에이블 신호를 로직 로우로 설정함으로써, 제3 행의 제1 컬럼, 제3 컬럼 및 제4 컬럼에 대응하는 픽셀의 전원을 차단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서의 동작 방법은, 픽셀 어레이(100)에서 유효 영역 구분을 위한 데이터를 취득(S701)하는 것을 포함할 수 있다. 데이터를 취득(S701)하는 것은 픽셀 어레이(100)를 통해 수집된 광을 복수의 픽셀 데이터로 변환하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 복수의 픽셀 데이터에 대해 수집된 광의 광량에 따라 전원 차단 여부를 결정(S703)하는 것을 포함할 수 있다. 전원 차단 여부를 결정(S703)하는 것은, 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제1 광량 기준 값을 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 한편, 전원 차단 여부를 결정(S703)하는 것은, 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제2 광량 기준 값 미만인지 여부를 결정할 수 있다.
만일 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제1 광량 기준 값을 초과하거나, 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제2 광량 기준 값 미만인 경우, 상기 결정에 따라 픽셀 어레이(100)에 대한 전원을 차단(S707)할 수 있다.
만일 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제1 광량 기준 값을 초과하지 않고 미리 정해진 제2 광량 기준 값 이상인 경우, 복수의 픽셀 데이터로부터 제1 구간 기준 값(X1) 및 제2 구간 기준 값(X2)을 설정(S705)할 수 있다.
이후 복수의 픽셀 데이터 중, 제1 구간 기준 값(X1)과 제2 구간 기준 값(X2) 사이에 해당되는 값을 갖는 픽셀 데이터를 유효 영역에 포함시키고, 상기 제1 구간 기준 값과 상기 제2 구간 기준 값 사이에 해당되지 않는 값을 갖는 픽셀 데이터를 비유효 영역에 포함시켜 픽셀 어레이(100)의 유효 영역과 비유효 영역을 구분하고, 비유효 영역에 대해 전원을 차단(S709)할 수 있다.
비유효 영역에 대해 전원을 차단(S709)하는 것은, 픽셀 어레이(100)에서 유효 영역에 포함되는 로우를 인에이블하고 비유효 영역에 포함되는 로우를 디스에이블하거나, 픽셀 어레이(100)에서 유효 영역에 포함되는 컬럼을 인에이블하고 비유효 영역에 포함되는 컬럼을 디스에이블하거나, 픽셀 어레이(100)에서 유효 영역에 포함되는 로우 및 컬럼을 인에이블하고 비유효 영역에 포함되는 로우 및 컬럼을 디스에이블하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 제1 구간 기준 값(X1) 및 제2 구간 기준 값(X2)은 맥파 센서(10)의 동작 중 동적으로 재설정될 수 있다.
다음으로 복수의 픽셀 데이터 중, 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성(S711)할 수 있다.
다음으로 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터에 대한 신호 품질을 측정(S713)하고, 신호 품질이 미리 정해진 품질 기준 값 이상 유지되는 경우, 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성하는 것을 계속(S715, Yes)할 수 있다. 이와 다르게, 신호 품질이 미리 정해진 품질 기준 값 미만인 경우, 새로운 복수의 픽셀 데이터를 생성(S715, No)할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 것은, 타이머에 의해 발생되는 신호에 따라 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 수집하여 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 것은, 외부 센서에 의해 발생되는 신호에 따라 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 수집하여 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예에서, 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 것은, 사용자 신호에 따라 픽셀 어레이(100)를 통해 광을 수집하여 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 픽셀 어레이(100)의 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터에 대해 이미지 처리를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서의 유효 영역 판단례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 앞서 설명한 내용에 따라 픽셀 어레이(100)에서 약 절반 정도의 픽셀이 유효 영역에 포함되고, 나머지 절반 정도의 픽셀이 비유효 영역에 포함되어, 전원 제어부(170)가 비유효 영역에 대한 전원을 차단함으로써 맥파 센서(10)의 전력 감소 효과가 분명하게 나타남을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서의 활용례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 센서(10)는 광원(20)과 함께 사용될 수 있다. 즉, 광원(20)이 피부에 대해 광을 조사하고 맥파 센서(10)는 피부로부터 반사되는 광을 수집하여 이로부터 맥파 데이터를 획득할 수 있다. 맥파 센서(10)는 프로세서(30)(예컨대 AP(Application Processor))의 제어 하에, 픽셀 어레이(100)에서 유효 영역과 비유효 영역을 판단할 수 있고, 앞서 설명한 바와 같이 외부 센서(40)의 동작과 연동하거나, 통신 장치(50)를 통해 다른 기기와 동작을 연동하도록 구현될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 맥파 센싱 장치 10: 맥파 센서
100: 픽셀 어레이 110: 픽셀 광량 신호 획득부
120: 타이밍 제너레이터 130: 광량 판단부
140: 유효 영역 판단부 150: 데이터 처리부
160: 맥파 데이터 생성부 170: 전원 제어부
15: 어플리케이션 20: 광원
30: 프로세서 40: 센서
50: 통신 장치

Claims (20)

  1. 광을 수집하는 픽셀 어레이;
    상기 픽셀 어레이를 통해 수집된 광을 복수의 픽셀 데이터로 변환하는 픽셀 광량 신호 획득부;
    상기 복수의 픽셀 데이터로부터 상기 픽셀 어레이의 유효 영역과 비유효 영역을 구분하는 유효 영역 판단부;
    상기 픽셀 어레이의 상기 비유효 영역에 대한 전원을 차단하는 전원 제어부; 및
    상기 복수의 픽셀 데이터 중, 상기 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성하는 맥파 데이터 생성부를 포함하고,
    상기 유효 영역 판단부는,
    상기 복수의 픽셀 데이터로부터 제1 구간 기준 값 및 제2 구간 기준 값을 설정하고,
    상기 복수의 픽셀 데이터 중, 상기 제1 구간 기준 값과 상기 제2 구간 기준 값 사이에 해당되는 값을 갖는 픽셀 데이터를 상기 유효 영역에 포함시키고,
    상기 복수의 픽셀 데이터 중, 상기 제1 구간 기준 값과 상기 제2 구간 기준 값 사이에 해당되지 않는 값을 갖는 픽셀 데이터를 상기 비유효 영역에 포함시키는 맥파 센서.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원 제어부는 상기 픽셀 광량 신호 획득부를 제어하여, 상기 유효 영역에 포함되는 로우를 인에이블하고 상기 비유효 영역에 포함되는 로우를 디스에이블하는 맥파 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이의 컬럼을 인에이블 또는 디스에이블하는 타이밍 제너레이터를 더 포함하고,
    상기 전원 제어부는 상기 타이밍 제너레이터를 제어하여, 상기 유효 영역에 포함되는 컬럼을 인에이블하고, 상기 비유효 영역에 포함되는 컬럼을 디스에이블하는 맥파 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유효 영역 판단부는 상기 제1 구간 기준 값 및 상기 제2 구간 기준 값을 상기 맥파 센서의 동작 중 동적으로 재설정하는 맥파 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 데이터에 대해 상기 수집된 광의 광량에 따라 전원 차단 여부를 결정하는 광량 판단부를 더 포함하고,
    상기 전원 제어부는 상기 광량 판단부의 명령에 따라 상기 픽셀 어레이에 대한 전원을 차단하는 맥파 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광량 판단부는 상기 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제1 광량 기준 값을 초과하는 경우, 상기 전원 제어부에 상기 픽셀 어레이 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송하는 맥파 센서.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광량 판단부는 상기 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제2 광량 기준 값 미만인 경우, 상기 전원 제어부에 상기 픽셀 어레이 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송하는 맥파 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 맥파 데이터 생성부는,
    상기 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터에 대한 신호 품질을 측정하고,
    상기 신호 품질이 미리 정해진 품질 기준 값 이상 유지되는 경우, 상기 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 상기 맥파 데이터를 생성하는 것을 계속하는 맥파 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 픽셀 광량 신호 획득부는,
    상기 맥파 데이터 생성부에서 측정된 상기 신호 품질이 상기 품질 기준 값 미만인 경우, 상기 픽셀 어레이를 통해 광을 다시 수집하여 새로운 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 맥파 센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 광량 신호 획득부는, 타이머에 의해 발생되는 신호에 따라 상기 픽셀 어레이를 통해 광을 수집하여 상기 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 맥파 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 광량 신호 획득부는, 외부 센서에 의해 발생되는 신호에 따라 상기 픽셀 어레이를 통해 광을 수집하여 상기 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 맥파 센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 광량 신호 획득부는, 사용자 신호에 따라 상기 픽셀 어레이를 통해 광을 수집하여 상기 복수의 픽셀 데이터를 생성하는 맥파 센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이의 상기 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터에 대해 이미지 처리를 수행하는 데이터 처리부를 더 포함하는 맥파 센서.
  15. 광을 수집하는 픽셀 어레이;
    상기 픽셀 어레이를 통해 수집된 광을 복수의 픽셀 데이터로 변환하는 픽셀 광량 신호 획득부;
    상기 복수의 픽셀 데이터에 대해 상기 수집된 광의 광량에 따라 전원 차단 여부를 결정하는 광량 판단부;
    상기 픽셀 어레이의 상기 광량 판단부의 명령에 따라 상기 픽셀 어레이에 대한 전원을 차단하는 전원 제어부; 및
    상기 복수의 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성하는 맥파 데이터 생성부를 포함하는 맥파 센서.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광량 판단부는 상기 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제1 광량 기준 값을 초과하는 경우, 상기 전원 제어부에 상기 픽셀 어레이 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송하는 맥파 센서.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 광량 판단부는 상기 복수의 픽셀 데이터의 전부 또는 적어도 일부의 값이 미리 정해진 제2 광량 기준 값 미만인 경우, 상기 전원 제어부에 상기 픽셀 어레이 전체의 전원을 차단하라는 명령을 전송하는 맥파 센서.
  18. 픽셀 어레이를 통해 수집된 광을 복수의 픽셀 데이터로 변환하고,
    상기 복수의 픽셀 데이터로부터 상기 픽셀 어레이의 유효 영역과 비유효 영역을 구분하고,
    상기 픽셀 어레이의 상기 비유효 영역에 대한 전원을 차단하고,
    상기 복수의 픽셀 데이터 중, 상기 유효 영역에 해당하는 픽셀 데이터로부터 맥파 데이터를 생성하는 것을 포함하고,
    상기 픽셀 어레이의 유효 영역과 비유효 영역을 구분하는 것은,
    상기 복수의 픽셀 데이터로부터 제1 구간 기준 값 및 제2 구간 기준 값을 설정하고,
    상기 복수의 픽셀 데이터 중, 상기 제1 구간 기준 값과 상기 제2 구간 기준 값 사이에 해당되는 값을 갖는 픽셀 데이터를 상기 유효 영역에 포함시키고,
    상기 복수의 픽셀 데이터 중, 상기 제1 구간 기준 값과 상기 제2 구간 기준 값 사이에 해당되지 않는 값을 갖는 픽셀 데이터를 상기 비유효 영역에 포함시키는 것을 포함하는 맥파 센서의 동작 방법.
  19. 삭제
  20. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 데이터에 대해 상기 수집된 광의 광량에 따라 전원 차단 여부를 결정하고,
    상기 결정에 따라 상기 픽셀 어레이에 대한 전원을 차단하는 것을 더 포함하는 맥파 센서의 동작 방법.
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