KR20110107006A - 조도 검출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

광원으로부터 광 전류를 인가하여 상기 광 전류를 디지털 값으로 변환하고, 상기 광원에 대한 조도 검출 범위 및 적분 시간(integration Time)을 조절하여 상기 광원에 대한 조도를 검출하는 조도 검출 장치 및 방법을 제공한다.

Description

조도 검출 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING ILLUMINATION}

본 발명의 실시예들은 조도 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원에 대한 조도를 디지털 신호로 출력함과 동시에 조도 검출 범위를 조절할 수 있는 조도 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 포토 다이오드는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광 센서의 한 종류라 할 수 있다.

포토 다이오드는 응답 속도가 빠르고, 감도 파장이 넓으며, 광 전류의 직진성이 양호하다는 특징이 있어, 주로 CD 플레이어, 화재경보기, 텔레비전의 리모컨 수신부와 같은 전자제품 소자에 사용되며, 빛의 세기를 정확하게 측정하기 위하여 활용되기도 한다.

또한, 포토 다이오드는 광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 광 신호로부터 전기적 신호(전류 또는 전압)를 얻는 일종의 광 센서로서, 다이오드의 접합부에 광 검출 기능을 부여하여 이루어진 반도체 소자이다.

이러한 포토 다이오드로부터 광원로부터 변환된 광 전류를 인가하여 주변의 밝기를 측정할 수 있는 소자를 조도 센서라 한다.

일반적으로 사용되는 조도 센서는 주변 밝기에 대해 아날로그 전류로 출력한다. 조도 센서의 출력 전류에 저항을 연결하여 전압으로 변환하고 상기 아날로그 신호가 다시 아날로그-디지털 변환 회로(ADC: Analog-Digital Converter)를 거쳐 디지털 값으로 변환되는 과정을 가진다.

조도 센서는 일반적으로 주변 잡음에 대한 영향을 많이 받기 때문에 광원의 잡음에 강한 센서 개발이 이루어질 필요가 있다.

본 발명의 일실시예는 광원에 대한 조도를 디지털 신호로 출력함과 동시에 조도 검출 범위를 조절할 수 있는 조도 검출 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 주변 조도를 감지하여 밝기에 따른 어플리케이션을 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예는 디스플레이 장치 주변 밝기에 따라 화면 밝기를 조절하여 소비 전력을 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일실시예는 광원의 잡음에 강한 조도 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 광원으로부터 광 전류를 인가하여 상기 광 전류를 디지털 값으로 변환하는 신호 변환부를 포함하고 상기 신호 변환부는 상기 광원에 대한 조도 검출 범위 및 적분 시간(integration Time)을 조절하여 상기 광원에 대한 조도를 검출한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 상기 검출된 조도의 잡음을 제거하는 디지털 필터를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 방법은 광원으로부터 광 전류를 인가하여 상기 광 전류를 디지털 값으로 변환하는 단계 및 상기 광원에 대한 조도 검출 범위 및 적분 시간(integration Time)을 조절하여 상기 광원에 대한 조도를 검출하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 방법은 상기 검출된 조도의 잡음을 제거하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 광원에 대한 조도를 디지털 신호로 출력함과 동시에 조도 검출 범위를 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 주변 조도를 감지하여 밝기에 따른 어플리케이션을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 디스플레이 장치 주변 밝기에 따라 화면 밝기를 조절하여 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 광원의 잡음에 강한 조도 센서를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 변환부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출의 아날로그 동작 신호를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출에 따른 아날로그 동작의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 범위를 조절하기 위한 적분 시간을 조절하는 예를 도시한 도면이다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 신호 변환부(120)를 이용하여 광원으로부터 광 전류를 인가하여 상기 광 전류를 디지털 값으로 변환한다(210). 이때, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 광원으로부터 발생하는 광 전류는 포토 다이오드(110)를 통하여 전환 가능하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 신호 변환부(120)는 상기 광원에 대한 조도 검출 범위 및 적분 시간(integration Time)을 조절하여 상기 광원에 대한 조도를 검출할 수 있다(120).

아래에서는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 변환부(120)를 이용하여 광 전류를 인가하여 디지털 조도 값으로 변환시키는 방법을 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 변환부의 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 신호 변환부(120)는 각 동작 구간에 따른 하나 이상의 스위치, 적분 캐패시터(intergration capacitor), 증폭기(AMP) 또는 비교 측정기(comparator) 등을 이용하여 상기 광 전류를 디지털 조도 값으로 변환시킬 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 신호 변환부는 초기화부(reset unit), 재충전부(Precharge unit), 적분부(Photo Current Integration unit) 및 방전부(Reference Current Integration unit)의 4개의 스위치를 이용하여 상기 광 전류를 순차적으로 디지털 조도 값으로 변환시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출의 아날로그 동작 신호를 도시한 도면이다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 상기와 같은 과정을 거침에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 아날로그 영역의 동작에 따른 노드(node) B의 신호를 측정할 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 아날로그 동작을 통하여 광 전류를 디지털 값으로 변환시킬 수 있는 바, 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출에 따른 아날로그 동작의 예를 도시한 도면이다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 초기화부(310)는 상기 적분 캐패시터 및 충전된 전류 값(charge)을 초기화시킨다(510).

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 재충전부(320)는 상기 증폭기 및 상기 비교 측정기의 자체 랜덤 오프셋(random offset)을 상쇄시킨다(520).

이때, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 조도 검출 동작 주파수(DPHOTO)가 낮은지 여부를 판단하고(530) 높은 경우, 다시 초기화 단계(510)를 수행하도록 제어한다.

반대로, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 상기 조도 검출 동작 주파수가 낮은 경우, 적분부(330)를 이용하여 상기 광원에 의한 상기 광 전류를 기설정된 시간만큼 적분한다(540).

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 방전부(340)는 상기 광원에 의해 상기 적분 캐패시터에 충전된 양을 기준 전류로 방전한다(550).

이때, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 조도 검출 동작 주파수(DPHOTO)가 높은지 여부를 판단하고(560) 낮은 경우, 조도 측정 범위를 초과한 것으로 판단하여(580) 초기화 단계(510)를 수행하도록 제어한다.

반면, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 상기 조도 검출 동작 주파수가 높은 경우, 최종적으로 상기 적분된 광 전류에 대응하는 조도를 검출한다 (570).

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 광 전류를 기준 전류에 대비하여 하기 수학식 1과 같은 값으로 설정할 수 있다.

[수학식 1]

IREF/IPHOTO=TINT/TREF

이때, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 IREF는 상기 기준 전류, 상기 IPHOTO는 상기 광 전류, 상기 TINT는 동작 범위에 따라 고정된 시간, 상기 TREF는 상기 광 전류에 의하여 충전된 전류의 양에 대응하여 변화된 시간을 의미한다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 조도에 대한 상기 디지털 값은 상기 TREF의 카운터(counter) 값에 의하여 결정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 범위는 상기 광 전류의 상기 적분 시간의 조절하여 변경할 수 있는 바, 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 범위를 조절하기 위한 적분 시간을 조절하는 예를 도시한 도면이다.

예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따라 조도 검출 동작의 기본 동작이라 가정하는 경우, (B)는 조도의 검출 범위를 1/2로 설정한 동작이라 할 수 있다. 또 다른 예로, 본 발명의 일실시예에 따르면 (C)의 경우에는 광원의 입력 시간인 적분 시간을 2배로 동작하는 것을 의미한다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치의 조도 검출 범위는 광 전류 적분 시간(Photo Current Integration Time(TINT))을 조절 함으로써, 쉽게 변경이 가능하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 조도 범위 변화 없이 광원 잡음에 영향을 덜 받기 위해 적분 시간을 증가시키기 위한 하나의 방법으로 모든 구간에 대한 동작 시간을 증가 시키는 것으로 가능하다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 적분 시간은, 신호 변화부(120)의 동작 주파수를 줄이는 경우 증가하고, 상기 신호 변환부의 동작 주파수를 높이는 경우 감소한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 적분 시간을 증가 시킴으로써, 광원에 대한 잡음을 최소화 할 수 있다.

예를 들어, 형광등과 같은 50/60Hz의 플릭커(flicker) 잡음은 조도 센서의 출력에 많은 잡음이 발생하므로, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 이러한 잡음에 면역력을 증가시키기 위해 광원의 입력을 길게 받아 적분 함으로써 그 영향을 최소화 시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조도 검출 장치는 디지털 필터(130)를 이용하여 상기 검출된 조도의 잡음을 제거할 수 있다(230).

본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110: 포토 다이오드
120: 신호 변환부
130: 디지털 필터

Claims (17)

1. 광원으로부터 광 전류를 인가하여 상기 광 전류를 디지털 값으로 변환하는 신호 변환부를 포함하고,
   상기 신호 변환부는 상기 광원에 대한 조도 검출 범위 및 적분 시간(integration Time)을 조절하여 상기 광원에 대한 조도를 검출하는 조도 검출 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 신호 변환부는,
   하나 이상의 스위치, 적분 캐패시터(intergration capacitor), 증폭기(AMP) 또는 비교 측정기(comparator) 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 광 전류를 상기 디지털 값으로 변환하는 조도 검출 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 신호 변환부는,
   상기 적분 캐패시터 및 충전된 전류 값(charge)을 초기화시키는 초기화부
   를 포함하는 조도 검출 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 신호 변환부는,
   상기 증폭기 및 상기 비교 측정기의 자체 랜덤 오프셋(random offset)을 상쇄시키는 재충전부
   를 포함하는 조도 검출 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 신호 변환부는,
   상기 광원에 의한 상기 광 전류를 기설정된 시간만큼 적분하는 적분부;
   를 포함하는 조도 검출 장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 신호 변환부는,
   상기 광원에 의해 상기 적분 캐패시터에 충전된 양을 기준 전류로 방전하는 방전부
   를 포함하는 조도 검출 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 광 전류는 기준 전류에 대비하여 하기 수학식 1과 같은 값으로 설정되고,
   [수학식 1]
   IREF/IPHOTO=TINT/TREF
   (상기 IREF는 상기 기준 전류, 상기 IPHOTO는 상기 광 전류, 상기 TINT는 동작 범위에 따라 고정된 시간, 상기 TREF는 상기 광 전류에 의하여 충전된 전류의 양에 대응하여 변화된 시간)
   상기 조도에 대한 상기 디지털 값은 상기 TREF의 카운터(counter) 값에 의하여 결정되는 조도 검출 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 조도 검출 범위는
   상기 광 전류의 상기 적분 시간의 조절하여 변경되는 조도 검출 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 적분 시간은,
   상기 신호 변화부의 동작 주파수를 줄이는 경우 증가하고, 상기 신호 변환부의 동작 주파수를 높이는 경우 감소하는 조도 검출 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 검출된 조도의 잡음을 제거하는 디지털 필터
    를 더 포함하는 조도 검출 장치.
11. 광원으로부터 광 전류를 인가하여 상기 광 전류를 디지털 값으로 변환하는 단계; 및
    상기 광원에 대한 조도 검출 범위 및 적분 시간(integration Time)을 조절하여 상기 광원에 대한 조도를 검출하는 단계
    를 포함하는 조도 검출 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 광원에 대한 조도를 검출하는 단계는,
    적분 캐패시터 및 충전된 전류 값(charge)을 초기화시키는 단계;
    증폭기 및 비교 측정기의 자체 랜덤 오프셋(random offset)을 상쇄시키는 단계;
    상기 광원에 의한 상기 광 전류를 기설정된 시간만큼 적분하는 단계; 및
    상기 광원에 의해 상기 적분 캐패시터에 충전된 양을 기준 전류로 방전하는 단계
    를 포함하는 조도 검출 방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 광 전류는 기준 전류에 대비하여 하기 수학식 2와 같은 값으로 설정되고,
    [수학식 2]
    IREF/IPHOTO=TINT/TREF
    (상기 IREF는 상기 기준 전류, 상기 IPHOTO는 상기 광 전류, 상기 TINT는 동작 범위에 따라 고정된 시간, 상기 TREF는 상기 광 전류에 의하여 충전된 전류의 양에 대응하여 변화된 시간)
    상기 조도에 대한 상기 디지털 값은 상기 TREF의 카운터(counter) 값에 의하여 결정되는 조도 검출 방법.
14. 제11항에 있어서,
    상기 조도 검출 범위는
    상기 광 전류의 상기 적분 시간의 조절하여 변경되는 조도 검출 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 적분 시간은,
    상기 신호 변화부의 동작 주파수를 줄이는 경우 증가하고, 상기 신호 변환부의 동작 주파수를 높이는 경우 감소하는 조도 검출 방법.
16. 제11항에 있어서,
    상기 검출된 조도의 잡음을 제거하는 단계
    를 더 포함하는 조도 검출 방법.
17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.

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