KR20180000159A - 광학 센서 모듈 및 광학 센싱 방법 - Google Patents

Abstract

광학 센서 모듈이 개시된다. 본 발명의 광학 센서 모듈은, 전자 장치의 일면에 설치되고, 적외선 대역의 빛을 방출하는 적외선 발광부, 상기 전자 장치의 일면에 설치되고, 적외선 대역의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 적외선 수광부 및 상기 적외선 수광부가 변환한 전기 신호를 미리 저장된 알고리즘에 따라 처리하는 신호처리부를 포함하고, 상기 전자 장치가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 상기 적외선 발광부가 방출한 빛을 이용하여 홍채를 촬영하고, 상기 신호처리부는 홍채 인식 알고리즘에 따라 신호를 처리하고, 상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 방출된 빛이 피측정 신체에서 반사된 것을 감지하고, 상기 신호처리부는 심박 측정 알고리즘에 따라 신호를 처리한다.

Description

광학 센서 모듈 및 광학 센싱 방법{OPTICAL SENSOR MODULE AND OPTICAL SENSING METHOD}

본 발명은 광학 센서 모듈 및 광학 센싱 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 장치에 탑재되어 적외선을 이용하여 동작하는 광학 센서 모듈 및 이를 이용한 광학 센싱 방법에 관한 것이다.

스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등 최근의 전자 장치는 민감한 개인정보를 저장하고 있으며 금융, 건강 관리 등 고도의 보안성이 요구되는 작업을 수행할 수 있다. 따라서 이러한 최근의 전자 장치에는 보다 높은 수준의 보안 수단이 채용되는 추세이다.

종래에는 비밀번호나 특정 모양의 패턴을 이용한 보안 수단이 사용되었으나, 최근에는 지문 인식을 이용한 보안 수단이 널리 보급되고 있다. 지문 등 사용자의 생체 신호를 이용한 보안 수단은 종래의 그것보다 보안성이 높다는 장점이 있다.

홍채 인식을 이용한 보안 수단은 지문보다 더 많고 복잡한 고유 패턴을 가지고 있다. 또한, 홍채의 패턴은 지문의 패턴보다 위조되기 어려워 보안성이 높다는 장점이 있다. 또한, 지문 인식은 지문의 표면을 센서면에 직접 접촉하는 방식이라 장갑을 착용하고 있거나 지문에 이물이 묻은 경우 인식이 불가하다는 단점이 있지만, 홍채 인식은 비접촉 방식으로 안경이나 콘택트 렌즈를 착용한 상태에서도 인식이 가능하다는 장점이 있다.

이러한 홍채 인식을 위해서는 통상적으로 적외선 발광부와 적외선 수광부가 탑재되어야 한다. 그러나 홍채 인식을 위해 이러한 별도의 장치를 탑재하는 것은 단가 인상 요인이고, 스마트 디바이스의 경박단소화를 저해하는 요인이어서 현재까지 홍채 인식을 이용한 보안 수단은 널리 사용되지 않고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 광학 센서를 다양한 용도로 사용하여 홍채 인식과 함께 심박 측정을 할 수 있는 광학 센서 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 광학 센서를 다양한 용도로 사용하면서도 소비 전력을 최소화할 수 있는 광학 센서 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 목적은 상술한 것으로 제한되는 것은 아니며, 상술한 목적 이외의 다른 목적들은 하기의 설명 및 특허청구범위에 기재된 발명에 의해서 달성될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 광학 센서 모듈은, 전자 장치의 일면에 설치되고, 적외선 대역의 빛을 방출하는 적외선 발광부, 상기 전자 장치의 일면에 설치되고, 적외선 대역의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 적외선 수광부 및 상기 적외선 수광부가 변환한 전기 신호를 미리 저장된 알고리즘에 따라 처리하는 신호처리부를 포함하고, 상기 전자 장치가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 상기 적외선 발광부가 방출한 빛을 이용하여 홍채를 촬영하고, 상기 신호처리부는 홍채 인식 알고리즘에 따라 신호를 처리하고, 상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 방출된 빛이 피측정 신체에서 반사된 것을 감지하고, 상기 신호처리부는 심박 측정 알고리즘에 따라 신호를 처리한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자 장치가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부는 제1 레벨 파워의 빛을 방출하고, 상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 발광부는 제2 레벨 파워의 빛을 방출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레벨 파워는 상기 제2 레벨 파워보다 높을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적외선 수광부는 복수의 광전변환소자가 픽셀 어레이 형태로 배열된 이미지 센서를 포함하고, 상기 적외선 수광부는 상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 전자 장치가 홍채 인식 모드일 때보다 상대적으로 적은 개수의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 수광부는 서로 인접하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 수광부는 서로 이격하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 수광부는 한 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적외선 발광부는 상기 전자 장치가 홍채 인식 모드일 때 빛을 방출하는 홍채 인식용 적외선 발광부와 상기 전자 장치가 심박 측정 모드일 때 빛을 방출하는 심박 측정용 적외선 발광부를 각각 포함할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 광학 센싱 방법은, 적외선 대역의 빛을 방출하는 적외선 발광부, 적외선 대역의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 적외선 수광부, 및 상기 적외선 수광부가 변환한 전기 신호를 미리 저장된 알고리즘에 따라 처리하는 신호처리부를 포함하는 전자 장치의 광학 센싱 방법에 있어서, 상기 전자 장치가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 상기 적외선 발광부가 방출한 빛을 이용하여 홍채를 촬영하고, 상기 신호처리부는 홍채 인식 알고리즘에 따라 신호를 처리하는 홍채 인식 단계 및 상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 방출된 빛이 피측정 신체에서 반사된 것을 감지하고, 상기 신호처리부는 심박 측정 알고리즘에 따라 신호를 처리하는 심박 측정 단계를 포함한다.

상기 홍채 인식 단계에서 상기 적외선 발광부가 빛을 방출하는 것은, 상기 심박 측정 단계에서 상기 적외선 발광부가 빛을 방출하는 것보다 더 큰 파워의 빛을 방출하는 것인 광학 센싱 방법.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적외선 수광부는 복수의 광전변환소자가 픽셀 어레이 형태로 배열된 이미지 센서를 포함하고, 상기 심박 측정 단계에서 상기 적외선 수광부가 빛을 감지하는 것은, 상기 홍채 인식 단계에서 상기 적외선 수광부가 빛을 감지하는 것보다 상대적으로 더 적은 개수의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 심박 측정 단계는, 상기 적외선 수광부의 서로 인접하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 심박 측정 단계는, 상기 적외선 수광부의 서로 이격하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 심박 측정 단계는, 상기 적외선 수광부의 서로 인접하여 위치하는 한 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈은 다양한 용도로 사용되어 홍채 인식과 함께 심박 측정을 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈은 다양한 용도로 사용되면서도 소비 전력을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 광학 장치가 설치된 전자 장치의 외관을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈의 이미지 센서를 간략하게 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈을 간략하게 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 홍채 인식 모드로 동작하는 것을 간략하게 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 심박 측정 모드로 동작하는 것을 간략하게 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 홍채 인식 모드로 동작할 때, 활성화되는 이미지 센서의 광전변환소자를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 심박 측정 모드로 동작할 때, 활성화되는 이미지 센서의 광전변환소자를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 심박 측정 모드로 동작할 때, 활성화되는 이미지 센서의 광전변환소자를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 심박 측정 모드로 동작할 때, 활성화되는 이미지 센서의 광전변환소자를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센싱 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부한 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 광학 장치가 설치된 전자 장치의 외관을 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 광학 센서 모듈(100)은 전자 장치(400)에 설치될 수 있다. 도 1에는 광학 센서 모듈(100)이 스마트폰(400)에 설치된 것이 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 전자 장치는 예를 들어, 스마트폰 등을 포함하는 셀룰러 전화 단말기, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, PDA 장치, 미디어 플레이어, 내비게이션 장치, 게임 플레이 장치, 손목 등에 착용가능한 전자 장치, 헤드폰 장치, 핸즈프리 장치 등이 될 수 있다.

광학 센서 모듈(100)은 전자 장치(400)의 전면 측에 설치될 수 있다. 전자 장치(400)의 전면이란 통상적으로 사용자가 전자 장치를 사용할 때 사용자의 안면과 마주보게 되는 부분을 의미한다. 통상적으로 전자 장치의 전면에는 디스플레이 장치(410)가 위치하게 된다. 도 1에 도시된 것과 같이, 광학 센서 모듈(100)은 구체적으로 디스플레이 장치(410)의 주변에 위치할 수 있다. 본 발명의 광학 센서 모듈(100)은 전자 장치(400)의 전면에서 이미지 촬영용 카메라와 인접하게 위치할 수 있다.

광학 센서 모듈(100)은 적어도 일부 부분이 외부로 노출되도록 설치될 수 있다. 외부로 노출된다는 것은 광학 센서 모듈(100)의 일부가 그대로 외부로 노출되는 것뿐만 아니라 전자 장치(400)의 전면 커버(420)로 덮이되, 광학 센서 모듈(100) 상의 전면 커버(420)는 특정 파장의 광이 투과할 수 있는 투광성 재질로 형성되어 광학적으로 노출되는 것을 포함한다. 본 발명에서는 광학 센서 모듈(100)의 일부가 적외선이 투과할 수 있는 투광창에 의해 덮여있어 적외선에 대해 노출되는 것일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈의 이미지 센서를 간략하게 도시한 평면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 광학 센서 모듈에 대해서 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 광학 센서 모듈(100)은 적외선 발광부(110) 및 적외선 수광부(120)를 포함한다.

적외선 발광부(110)는 적외선 대역에 속하는 빛을 방출한다. 적외선 발광부(110)는 전력을 공급받아 빛을 방출하는 발광 소자(111)를 포함한다. 발광 소자(111)는 예를 들어, 발광 다이오드(LED), 유기 발광다이오드(OLED), 또는 램프일 수 있다. 적외선 발광부(110)가 방출한 빛은 전자 장치의 전면에서 방출된다. 적외선 발광부(110)는 제어부의 제어에 의해 간헐적으로 적외선을 방출할 수 있다. 방출하는 적외선의 파워 등은 제어부에 의해 조절될 수 있다.

적외선 발광부(110)는 전자 장치(400)의 전면 커버(420)의 하부에 위치할 수 있다. 적외선 발광부(110)를 덮고 있는 전면 커버(420) 부분은 적어도 적외선 발광부(110)가 방출하는 적외선의 파장 대역에 대해서 투광성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 적외선 발광부(110)는 렌즈(112)를 포함할 수 있다. 따라서 적외선 발광부(110)가 방출하는 적외선은 렌즈(112)의 굴절률에 따라서 조사각(FOV)이 조절될 수 있다. 경우에 따라서 렌즈(112)의 위치 등이 조절되어 적외선 발광부(110)가 방출하는 적외선의 조사각이 유동적으로 제어될 수 있다.

적외선 수광부(120)는 외부에서 조사된 적외선 대역의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 수광소자이다. 적외선 수광부(120)는 이미지 센서(121)를 포함한다.

도 3에 도시된 것과 같이, 이미지 센서(121)는 복수의 광전변환소자가 픽셀 어레이 형태로 배열된 것이다. 이미지 센서(121)의 광전변환소자는 2차원 방향으로 배열된 것일 수 있다. 각각의 광전변환소자는 조사되는 빛을 감지하여 전기 신호로 변환한다.

적외선 수광부(120)는 이미지 센서(121)에 적외선 대역의 빛만 선택적으로 조사되도록 광학 필터(122)를 포함할 수 있다. 광학 필터(122)는 적외선 대역의 빛을 선택적으로 투과시키는 것일 수 있다.

적외선 수광부(120)는 광학 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 광학 렌즈는 감지하려는 적외선 대역의 빛을 굴절시킬 수 있다. 따라서 감지하려는 빛이 수광 소자에 초점이 맺히도록 할 수 있다. 경우에 따라서 광학 렌즈는 광축을 따라 움직이며 초점을 맺히도록 할 수 있다.

적외선 수광부(120)는 적외선 발광부(110)가 방출하는 빛만을 감지하는 것은 아니다. 적외선 수광부(120)는 적외선 발광부(110)가 방출하는 빛의 대역에 해당하는 파장 선택성을 가지는 것이 바람직하지만, 다른 대역의 빛도 감지할 수 있다. 또한, 적외선 발광부(110)가 방출하는 빛과 동일한 파장 대역에 해당하는 다른 빛도 감지할 수 있다. 그러나 적외선 수광부(120)가 감지하는 빛 중 일정 부분은 적외선 발광부(110)가 방출되어 홍채, 피측정 신체 등 객체에서 반사된 것일 수 있다.

적외선 발광부(110)와 적외선 수광부(120)는 전자 장치(400)의 전면 전체에 대해서는 인접하여 위치하지만 서로 소정의 거리로 이격되어 위치할 수 있다. 적외선 발광부(110)와 적외선 수광부(120) 사이에는 차광구조물이 위치할 수 있다. 차광구조물은 적외선 발광부(110)에서 방출된 빛이 객체에 도달하지 않고 바로 적외선 수광부(120)로 유입되는 것을 억제하는 구조물이다. 차광구조물은 차광성 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

적외선 발광부(110) 및 적외선 수광부(120)는 전자 장치(400)의 홍채 인식용 카메라로 설계된 것일 수 있다. 본 발명에서는 홍채 인식용 카메라가 포함하는 적외선 발광부(110) 및 적외선 수광부(120)가 홍채 인식뿐만 아니라 심박 측정을 위해 사용될 수 있는 것을 포함한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈을 간략하게 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하여, 본 발명의 전자 장치의 광학 장치의 구성 요소에 대해서 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 광학 센서 모듈(100)은 신호처리부(200)를 포함한다. 신호처리부(200)는 적외선 수광부(120)가 변환하여 생성한 전기 신호를 처리하는 프로세서이다. 신호처리부(200)는 미리 저장된 알고리즘에 의해 신호를 처리한다. 신호처리부(200)에는 전자 장치(400)의 동작 모드에 따라 선택되어 수행될 수 있는 복수의 알고리즘이 저장되어 있을 수 있다.

신호처리부(200)는 전자 장치(400)의 프로세서일 수 있다. 또한, 경우에 따라서 신호처리부(200)는 적외선 수광부(120)가 생성한 신호를 처리하기 위한 별도의 이미지 프로세서일 수 있다.

광학 센서 모듈(100)은 제어부(300)를 포함할 수 있다. 제어부(300)는 적외선 발광부(110) 및 적외선 수광부(120)와 연결되어 동작을 제어한다. 제어부(300)는 적외선 발광부(110) 및 적외선 수광부(120)가 전자 장치(400)가 설정된 모드에 따라 동작하도록 제어할 수 있다.

제어부(300)는 전자 장치의 프로세서일 수 있고, 경우에 따라서 광학 센서 모듈(100)의 제어를 위한 별도의 프로세서 장치일 수도 있다.

본 발명의 전자 장치는 다양한 모드에 의해 동작할 수 있다. 전자 장치의 모드에 따라 광학 센서 모듈은 미리 정해진 방식으로 동작할 수 있다. 구체적으로, 전자 장치는 홍채 인식 모드 및 심박 측정 모드 중에서 어느 하나가 선택될 수 있고, 광학 센서 모듈은 선택된 모드에 맞춰 동작할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 홍채 인식 모드로 동작하는 것을 간략하게 도시한 것이다.

전자 장치가 홍채 인식 모드로 설정되면, 이에 따라 광학 센서 모듈(100)이 동작하게 된다. 먼저, 적외선 발광부(110)는 적외선 대역의 빛을 방출한다. 적외선 발광부(110)가 방출한 빛은 광학 센서 모듈(100)의 전면에 위치하게 되는 홍채(501)에 조사될 수 있다. 적외선 수광부(120)는 홍채(501)에서 반사된 적외선을 감지하여 전기 신호로 변환한다. 적외선 수광부(120)에 의해 홍채의 이미지가 촬영된다. 신호처리부(200)는 미리 저장된 홍채 인식 알고리즘에 따라 신호를 처리하여 홍채의 고유 패턴을 식별한다. 광학 센서 모듈(100)이 홍채 인식 모드에 따라 동작하는 동안, 전자 장치의 디스플레이 장치에는 홍채 인식에 관한 메시지가 표시될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 심박 측정 모드로 동작하는 것을 간략하게 도시한 것이다.

전자 장치가 심박 측정 모드로 설정되면, 이에 따라 광학 센서 모듈(100)이 동작하게 된다. 먼저, 적외선 발광부(110)는 적외선 대역의 빛을 방출한다. 적외선 발광부(110)가 방출한 빛은 광학 센서 모듈(100)의 전면에 위치하게 되는 피측정 신체(502)에 조사될 수 있다. 심박 측정을 위한 피측정 신체(502)는 예를 들어, 손가락 끝단이 될 수 있다. 적외선 수광부(120)는 피측정 신체(502)에서 반사된 적외선을 감지하여 전기 신호로 변환한다. 신호처리부(200)는 미리 저장된 심박 측정 알고리즘에 따라 반사된 적외선의 세기 및 반복성 등을 분석하여 피측정 신체(502)의 심박수를 측정한다.

적외선 발광부(110)는 전자 장치가 홍채 인식 모드인 경우와 심박 측정 모드인 경우 각각 다른 레벨 파워의 빛을 방출할 수 있다. 구체적으로, 전자 장치가 홍채 인식 모드이면 적외선 발광부(110)는 제1 파워 레벨의 빛을 방출하고, 전자 장치가 심박 측정 모드이면 적외선 발광부(110)는 제2 파워 레벨의 빛을 방출할 수 있다. 여기서, 제1 파워 레벨은 제2 파워 레벨보다 더 높은 것일 수 있다.

통상적으로, 홍채 인식 모드에서 인식하려는 홍채는 심박 측정 모드에서 측정하려는 피측정 신체보다 광학 센서 모듈(100)에서 멀리 이격되어 위치한다. 또한, 홍채 인식 모드에서 홍채의 고유 패턴을 인식하기 위해서는 상대적으로 고화질의 홍채 이미지 데이터가 요구되나, 심박 측정을 위해서는 상대적으로 저급의 광학 데이터만으로 측정이 가능하다. 따라서 홍채 인식 모드에서 적외선 발광부(110)가 방출하는 빛의 파워 레벨이 더 높을 수 있다. 심박 측정 모드에서 방출하는 빛을 파워를 홍채 인식 모드에서 방출하는 빛의 파워보다 낮추어서 적외선 발광부(110)가 소비하는 전력을 최소화할 수 있다.

적외선 수광부(120)는 전자 장치가 홍채 인식 모드인 경우와 심박 측정 모드인 경우 각각 다른 개수의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지할 수 있다. 구체적으로, 전자 장치가 심박 측정 모드인 경우 전자 장치가 홍채 인식 모드인 경우보다 더 적은 개수의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

도 3을 참조하면, 적외선 수광부(120)의 이미지 센서(121)는 복수의 광전변환소자가 픽셀 어레이 형태로 배열된 것이다. 이미지 센서(121)는 통상적으로 활성화되어 빛을 감지하는데 사용되는 유효 영역(125)을 가진다. 유효 영역(125)은 이미지 센서(121)의 광전변환소자 전부가 해당할 수도 있지만, 경우에 따라서 일부의 광전변환소자 일부가 제외될 수도 있다. 예를 들어, 이미지 센서(121)의 광전변환소자가 배열된 영역의 형태와 촬영하려는 이미지의 형태가 불일치할 경우 테두리 부분의 일부 광전변환소자는 유효 영역(125)에 포함되지 않아 빛을 감지하지 않을 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 홍채 인식 모드로 동작할 때, 활성화되는 이미지 센서의 광전변환소자를 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 전자 장치가 홍채 인식 모드이고, 이에 맞춰 광학 센서 모듈이 동작하는 경우, 이미지 센서(121)는 통상적으로 사용되는 유효 영역(125)의 광전변환소자가 활성화되어 빛을 감지한다. 이는 적외선 수광부(120)가 특별히 일부의 광전변환소자를 의도적으로 비활성화시키지 않고 홍채의 이미지를 촬영한다는 것을 의미한다. 이를 통해, 상대적으로 고화질의 홍채의 이미지를 획득할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 심박 측정 모드로 동작할 때, 활성화되는 이미지 센서의 광전변환소자를 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 전자 장치가 심박 측정 모드이고, 이에 맞춰 광학 센서 모듈이 동작하는 경우, 이미지 센서(121)는 전자 장치가 홍채 인식 모드인 경우보다 적은 개수의 광전변환소자만을 활성화하여 빛을 감지한다. 구체적으로, 도 8에 도시된 것과 같이, 적외선 수광부(120)는 센서 크로핑(sensor cropping) 방식을 사용하여, 서로 인접하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자(126)를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

상술한 것과 같이, 심박 측정을 위해서는 상대적으로 저급의 광학 데이터만으로 측정이 가능하다. 구체적으로, 심박 측정을 위해서는 이미지 데이터가 필요하지 않고 피측정 신체에서 반사되는 적외선의 세기 및 패턴 등에 관한 데이터만 요구된다. 이러한 데이터는 몇몇의 광전변화소자에 의해서도 획득될 수 있으며, 픽셀 어레이 형태로 배열된 복수의 광전변환소자 전부가 필요하지 않는다. 따라서 전자 장치가 심박 측정 모드인 경우에는 상대적으로 적은 개수의 광전변환소자만을 활성화시키고, 나머지 광전변환소자는 비활성화시킬 수 있다. 이를 통해, 적외선 수광부(120)가 소비하는 소비전력을 최소화할 수 있고, 이미지 센서(121)의 열화를 최소화할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 심박 측정 모드로 동작할 때, 활성화되는 이미지 센서의 광전변환소자를 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 적외선 수광부(120)는 픽셀 비닝(pixel binning) 방식을 사용하여, 서로 이격하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자(127)를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학 센서 모듈이 심박 측정 모드로 동작할 때, 활성화되는 이미지 센서의 광전변환소자를 도시한 것이다.

도 10을 참조하면, 적외선 수광부(120)는 이미지 센서(121)의 한 개 픽셀의 광전변환소자(128)를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센싱 방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 광학 센싱 방법은 도 1 내지 도 10을 참조하여 상술한 광학 센서 모듈을 이용하여 광학 센싱을 하는 방법에 관한 것으로, 이미 설명된 것과 동일한 내용 중 일부는 생략하도록 한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센싱 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 센싱 방법 설명하면서 필요에 따라 도 1 내지 도 10을 참조하도록 한다.

도 11을 참조하면, 전자 장치의 제어부는 전자 장치가 동작될 모드를 판단하고 선택한다. 구체적으로, 전자 장치의 제어부는 전자 장치가 홍채 인식 모드 및 심박 측정 모드 중 어느 것으로 동작할지 여부를 판단하고 선택한다.

전자 장치가 홍채 인식 모드이면, 적외선 발광부(110)는 적외선 대역의 빛을 방출한다. 적외선 발광부(110)가 방출한 빛은 광학 센서 모듈(100)의 전면에 위치하게 되는 홍채(501)에 조사될 수 있다. 적외선 수광부(120)는 홍채(501)에서 반사된 적외선을 감지하여 전기 신호로 변환한다. 적외선 수광부(120)에 의해 홍채의 이미지가 촬영된다. 신호처리부(200)는 미리 저장된 홍채 인식 알고리즘에 따라 신호를 처리하여 홍채의 고유 패턴을 식별한다. 광학 센서 모듈(100)이 홍채 인식 모드에 따라 동작하는 동안, 전자 장치의 디스플레이 장치에는 홍채 인식에 관한 메시지가 표시될 수 있다.

전자 장치가 심박 측정 모드이면, 적외선 발광부(110)는 적외선 대역의 빛을 방출한다. 적외선 발광부(110)가 방출한 빛은 광학 센서 모듈(100)의 전면에 위치하게 되는 피측정 신체(502)에 조사될 수 있다. 심박 측정을 위한 피측정 신체(502)는 예를 들어, 손가락 끝단이 될 수 있다. 적외선 수광부(120)는 피측정 신체(502)에서 반사된 적외선을 감지하여 전기 신호로 변환한다. 신호처리부(200)는 미리 저장된 심박 측정 알고리즘에 따라 반사된 적외선의 세기 및 반복성 등을 분석하여 피측정 신체(502)의 심박수를 측정한다.

전자 장치가 홍채 인식 모드이면 적외선 발광부(110)는 제1 파워 레벨의 빛을 방출하고, 전자 장치가 심박 측정 모드이면 적외선 발광부는 제2 파워 레벨의 빛을 방출할 수 있다. 여기서, 제1 파워 레벨은 제2 파워 레벨보다 더 높은 것일 수 있다.

전자 장치가 심박 측정 모드인 경우 전자 장치가 홍채 인식 모드인 경우보다 더 적은 개수의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지할 수 있다. 구체적으로, 전자 장치가 홍채 인식 모드인 경우 적외선 수광부(120)는 이미지 센서(121)의 유효 영역(125) 또는 이와 실질적으로 동일한 영역의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지한다.

반면에, 전자 장치가 심박 측정 모드인 경우 적외선 수광부(120)는 센서 크로핑(sensor cropping) 방식을 사용하여, 서로 인접하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자(126)를 이용하여 빛을 감지할 수 있다. 또한, 적외선 수광부(120)는 픽셀 비닝(pixel binning) 방식을 사용하여, 서로 이격하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자(127)를 이용하여 빛을 감지할 수 있다. 또한, 적외선 수광부(120)는 이미지 센서의 한 개 픽셀의 광전변환소자(128)를 이용하여 빛을 감지할 수 있다.

이상, 본 발명의 광학 센서 모듈 및 광학 센싱 방법의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 광전 변환 소자 110: 적외선 발광부
120: 적외선 수광부 121: 이미지 센서
200: 신호처리부 300: 제어부
400: 전자 장치

Claims (14)

1. 전자 장치의 일면에 설치되고, 적외선 대역의 빛을 방출하는 적외선 발광부;
   상기 전자 장치의 일면에 설치되고, 적외선 대역의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 적외선 수광부; 및
   상기 적외선 수광부가 변환한 전기 신호를 미리 저장된 알고리즘에 따라 처리하는 신호처리부를 포함하고,
   상기 전자 장치가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 상기 적외선 발광부가 방출한 빛을 이용하여 홍채를 촬영하고, 상기 신호처리부는 홍채 인식 알고리즘에 따라 신호를 처리하고,
   상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 방출된 빛이 피측정 신체에서 반사된 것을 감지하고, 상기 신호처리부는 심박 측정 알고리즘에 따라 신호를 처리하는 광학 센서 모듈.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 전자 장치가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부는 제1 레벨 파워의 빛을 방출하고,
   상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 발광부는 제2 레벨 파워의 빛을 방출하는 광학 센서 모듈.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 레벨 파워는 상기 제2 레벨 파워보다 높은 광학 센서 모듈.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 적외선 수광부는 복수의 광전변환소자가 픽셀 어레이 형태로 배열된 이미지 센서를 포함하고,
   상기 적외선 수광부는 상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 전자 장치가 홍채 인식 모드일 때보다 상대적으로 적은 개수의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 광학 센서 모듈.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 수광부는 서로 인접하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 광학 센서 모듈.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 수광부는 서로 이격하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 광학 센서 모듈.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 수광부는 한 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 광학 센서 모듈.
   
8. 제1 항에 있어서,
   상기 적외선 발광부는 상기 전자 장치가 홍채 인식 모드일 때 빛을 방출하는 홍채 인식용 적외선 발광부와 상기 전자 장치가 심박 측정 모드일 때 빛을 방출하는 심박 측정용 적외선 발광부를 각각 포함하는 광학 센서 모듈.
   
9. 적외선 대역의 빛을 방출하는 적외선 발광부, 적외선 대역의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 적외선 수광부, 및 상기 적외선 수광부가 변환한 전기 신호를 미리 저장된 알고리즘에 따라 처리하는 신호처리부를 포함하는 전자 장치의 광학 센싱 방법에 있어서,
   상기 전자 장치가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 상기 적외선 발광부가 방출한 빛을 이용하여 홍채를 촬영하고, 상기 신호처리부는 홍채 인식 알고리즘에 따라 신호를 처리하는 홍채 인식 단계; 및
   상기 전자 장치가 심박 측정 모드이면, 상기 적외선 발광부는 빛을 방출하고, 상기 적외선 수광부는 방출된 빛이 피측정 신체에서 반사된 것을 감지하고, 상기 신호처리부는 심박 측정 알고리즘에 따라 신호를 처리하는 심박 측정 단계를 포함하는 광학 센싱 방법.
   
10. 제9 항에 있어서,
    상기 홍채 인식 단계에서 상기 적외선 발광부가 빛을 방출하는 것은, 상기 심박 측정 단계에서 상기 적외선 발광부가 빛을 방출하는 것보다 더 큰 파워의 빛을 방출하는 것인 광학 센싱 방법.
    
11. 제9 항에 있어서,
    상기 적외선 수광부는 복수의 광전변환소자가 픽셀 어레이 형태로 배열된 이미지 센서를 포함하고,
    상기 심박 측정 단계에서 상기 적외선 수광부가 빛을 감지하는 것은, 상기 홍채 인식 단계에서 상기 적외선 수광부가 빛을 감지하는 것보다 상대적으로 더 적은 개수의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 것인 광학 센싱 방법.
    
12. 제11 항에 있어서,
    상기 심박 측정 단계는, 상기 적외선 수광부의 서로 인접하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 것인 광학 센싱 방법.
    
13. 제11 항에 있어서,
    상기 심박 측정 단계는, 상기 적외선 수광부의 서로 이격하여 위치하는 적어도 두 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 것인 광학 센싱 방법.
    
14. 제11 항에 있어서,
    상기 심박 측정 단계는, 상기 적외선 수광부의 서로 인접하여 위치하는 한 개 픽셀의 광전변환소자를 이용하여 빛을 감지하는 것인 광학 센싱 방법.

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