KR20200139969A - 광 센서 모듈 및 이의 전원 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예에 따르면, 전자 장치에 있어서, 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되고, 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광부 및 적어도 하나의 수광 소자를 포함하는 수광부를 포함하도록 구성된 광 센서 모듈과, 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 발광부의 전원 공급을 제어하도록 구성된 광원 구동부와, 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 광 센서 모듈 및 상기 광원 구동부와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 광 센서 모듈 구동 시 센서 측정 모드 또는 측정 기능에 따라 상기 발광 소자의 광원 및 상기 발광 소자의 턴온/오프 타이밍을 확인하고, 상기 확인된 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍에 대응하여 상기 광원 구동부의 제어 신호를 설정하고, 상기 제어 신호를 기반으로, 상기 발광 소자의 상기 턴 온 구간에 상기 광원 구동부의 출력 전압을 상기 발광 소자의 전원으로 인가하고, 상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에 상기 광원 구동부의 출력을 제한하여 상기 발광 소자의 전원을 차단하도록 설정될 수 있다.

Description

광 센서 모듈 및 이의 전원 제어 방법{A PHOTO SENSOR MODULE AND METHOD FOR CONTROLLING POWER IN THE SAME}
본 발명의 다양한 실시예는 발광 및 수광 소자를 포함하는 광 센서 모듈 및 이의 전원 제어 방법에 관한 것이다.
전자 장치는 하드웨어 및 소프트웨어 기술의 발달을 기반으로 다양한 기능들을 복합적으로 운용할 수 있도록 지원하고 있다. 또한, 전자 장치는 센서를 이용해 수집된 정보를 기반으로 다양한 기능 또는 서비스를 사용자에게 제공할 수 있다.
일 예를 들어, 전자 장치는 적어도 하나의 발광 소자 및/또는 수광 소자를 포함한 광 센서 장치를 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치는 광 센서 장치를 이용해 물체의 근접 여부, 전자 장치 사용자의 심박, 스트레스, 혈중 산소 포화도(SpO2), 혈압 또는 혈당 정보를 측정할 수 있다. 광 센서는 다양한 출력 대역(예: Green, Red, blue, IR 등)의 발광 소자를 포함할 수 있으며, 출력 대역의 조합에 따라 다양한 생체 정보를 측정할 수 있다.
발광 소자는 발광 소자의 종류 및 구동 전류에 따라 인가되는 전압이 다르다. 전자 장치는 부스트 컨버터(boost convertor)를 이용하여 발광 소자의 공급 전원을 제어하고 있다. 부스트 컨버터는 인가되는 입력 전압을 승압하여 출력 전압을 생성하며, 입력 전압 대비 높은 전압을 출력함으로써 LED 드라이버, 배터리 충전기(charger)와 같이 다양한 분야에서 이용되고 있다. 그러나, 광 센서의 발광 소자를 전자 장치에서 구동하는 과정에서 발광 소자의 턴 온/오프와 상관없이 부스터 컨버터가 항상 동작되어 불필요한 소모 전류가 발생되고 있다.
다양한 실시예에 따르면, 발광 소자의 동작 신호에 대응하여 광원 구동부 예를 들어, 부스트 컨버터의 출력을 선택적으로 발광 소자로 전달하거나 차단함으로써, 부스트 컨버터로 인해 발생되는 소모 전류를 줄일 수 있는 광 센서 모듈 및 이의 전원 제어 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치에 있어서, 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되고, 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광부 및 적어도 하나의 수광 소자를 포함하는 수광부를 포함하도록 구성된 광 센서 모듈과, 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 발광부의 전원 공급을 제어하도록 구성된 광원 구동부와, 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 광 센서 모듈 및 상기 광원 구동부와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 광 센서 모듈 구동 시 센서 측정 모드 또는 측정 기능에 따라 상기 발광 소자의 광원 및 상기 발광 소자의 턴온/오프 타이밍을 확인하고, 상기 확인된 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍에 대응하여 상기 광원 구동부의 제어 신호를 설정하고, 상기 제어 신호를 기반으로, 상기 발광 소자의 상기 턴 온 구간에 상기 광원 구동부의 출력 전압을 상기 발광 소자의 전원으로 인가하고, 상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에 상기 광원 구동부의 출력을 제한하여 상기 발광 소자의 전원을 차단하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 광 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 있어서, 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광부와 적어도 하나의 수광 소자를 포함하는 수광부와, 상기 발광부 및 상기 수광부의 구동을 제어하도록 구성된 신호 처리 회로와 그리고 프로세서를 포함하는 광 센서 모듈, 및 상기 발광부의 전원 공급을 제어하도록 구성된 광원 구동부를 포함하고, 상기 광 센서 모듈 구동 시 상기 프로세서의 제어 하에, 상기 신호 처리 회로가 센서 측정 모드 또는 측정 기능에 따른 발광 소자의 광원 및 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍 신호에 대응하여 상기 광원 구동부의 제어 신호를 설정하고, 상기 제어 신호를 기반으로 상기 신호 처리 회로가 발광 소자의 상기 턴 온 구간에 상기 광원 구동부를 통해 입력 전압을 승압한 출력 전압을 상기 발광 소자의 전원으로 인가하고, 상기 신호 처리 회로가 상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에 상기 광원 구동부의 출력을 제한하여 상기 발광 소자의 전원을 차단하고, 상기 신호 처리 회로가 상기 수광 소자를 통해 수집된 신호를 상기 프로세서로 전달하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 광 센서 장치는, 발광 소자의 턴 온 구간에는 광원 구동부를 통해 승압된 출력 전압을 발광 소자의 전원으로 제공하고, 발광 소자의 턴 오프 구간에는 광원 구동부로부터 제공되는 전원 공급을 차단하도록 광원 구동부를 제어함으로써 광 센서 성능의 열화 없이 소모전류를 절감할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전면 사시도 및 후면 사시도를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전면 사시도 및 후면 사시도를 도시한 도면이다.
도 4는, 다양한 실시예에 따른 광 센서 모듈을 포함한 전자 장치의 일 예를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 따른 광 센서 장치의 전원 제어 방법을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 구동 전류와 광원 구동부의 제어 신호를 나타내는 파형이다.
도 7은 일 실시예에 따른 따른 광 센서 장치의 전원 제어 방법을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 발광 소자의 구동 전류와 광원 구동부의 제어 신호 및 측정치를 나타내는 파형이다.
도 9는 일 실시예에 따른 따른 광 센서 장치의 전원 제어 방법을 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 발광 소자의 전압 및 전류와 광원 구동부의 동작 신호를 측정한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 발광 소자의 광량을 측정한 데이터를 도시한다.
도 12는 다양한 실시예에 따른 광 센서 장치의 센싱 정보 출력 데이터를 나타낸다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 다양한 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치(wearable device), 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치(101)는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성 요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드(embedded)된 채 구현될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성 요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성 요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성 요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(volatile memory)(132)에 로드(load)하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(non-volatile memory)(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치(CPU, central processing unit) 또는 어플리케이션 프로세서(AP, application processor)), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치(GPU, graphic processing unit), 이미지 시그널 프로세서(ISP, image signal processor), 센서 허브 프로세서(sensor hub processor), 또는 커뮤니케이션 프로세서(CP, communication processor))를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(inactive)(예: 슬립(sleep)) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(active)(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성 요소들 중 적어도 하나의 구성 요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))과 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(OS, operating system)(142), 미들 웨어(middleware)(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성 요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)는, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜) 등을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커(speaker) 또는 리시버(receiver)를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서(pressure sensor))를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서(gesture sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 기압 센서(barometer sensor), 마그네틱 센서(magnetic sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 그립 센서(grip sensor), 근접 센서(proximity sensor), 컬러 센서(color sensor)(예: RGB(red, green, blue) 센서), IR(infrared) 센서, 생체 센서(biometric sensor), 온도 센서(temperature sensor), 습도 센서(humidity sensor), 또는 조도 센서(luminance sensor) 등을 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)의 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜(protocol)들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD(secure digital) 카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스 등을 포함할 수 있다.
연결 단자(connection terminal)(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터) 등을 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(haptic module)(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터(motor), 압전 소자(piezoelectric element), 또는 전기 자극 장치(electrical stimulation device) 등을 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지(fuel cell)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, Wi-Fi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN(wide area network))와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI, international mobile subscriber identity))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)가 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성 요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고, 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호 간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104) 간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104 또는 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들(102, 104)에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들(102, 104)은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅(cloud computing), 분산 컴퓨팅(distributed computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅(client-server computing) 기술이 이용될 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은 외부의 환경 정보 또는 생체 정보를 획득할 수 있다. 전자 장치는 센서 모듈(176)을 통해 습도, 온도, 열량, 조도, 광, 이온, 진동, 방사선, 음파, 초음파, 압력, 화학 성분, 또는 생물학적 반응 중 적어도 하나를 감지할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은 조도 센서(illuminance sensor), 근접 센서(proximity sensor), 컬러 센서(color sensor)(예: RGB(red, green, blue) 센서), IR(infrared) 센서, 생체 센서(biometric sensor), HRM(heart rate monitor) 센서, PPG(photoplethysmography) 센서, 홍채 인식(iris recognition) 중 적어도 하나를 통합한 광 센서 장치를 포함할 수 있다. 광 센서 장치는 심박수, 지문, 홍채, 뇌파, 얼굴, 혈압, 또는 혈당 중 적어도 하나의 정보를 측정할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)의 전면 사시도 및 후면 사시도를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 광 센서 장치(예: 생체 센서, 근접 센서 등)(예: 도 1의 센서 모듈(176))를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 광 센서 장치를 포함하는 전자 장치(101)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 스마트 폰일 수 있다. 전자 장치(101)는, 제 1 면(또는 전면)(211A), 제 2 면(또는 후면)(211B), 및 제 1 면(211A) 및 제 2 면(211B) 사이의 공간을 둘러싸는 측면(211C)을 포함하는 하우징(211)을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 하우징은, 도 1의 제 1 면(211A), 제 2 면(211B) 및 측면(211C)들 중 일부를 형성하는 구조를 지칭할 수도 있다. 제 1 면(211A)은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(202)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 제 2 면(211B)은 실질적으로 불투명한 후면 플레이트(221)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 후면 플레이트(221)는, 예를 들어, 코팅 또는 착색된 유리, 세라믹, 폴리머, 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘), 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 상기 측면(211C)은, 전면 플레이트(202) 및 후면 플레이트(221)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조 (또는 "측면 부재")(218)에 의하여 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 후면 플레이트(211) 및 측면 베젤 구조(218)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 알루미늄과 같은 금속 물질)을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(202)는, 상기 제 1 면(211A)으로부터 상기 후면 플레이트(211) 쪽으로 휘어져 심리스하게(seamless) 연장된 2개의 제 1 영역(211D)들을, 상기 전면 플레이트(202)의 긴 엣지(long edge) 양단에 포함할 수 있다. 상기 전면 플레이트(202)(또는 상기 후면 플레이트(221))가 상기 제 1 영역(211D)들(또는 상기 제 2 영역(211E)들) 중 하나 만을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는, 디스플레이(201), 오디오 모듈(203, 207, 214), 센서 모듈(204, 216, 219), 카메라 모듈(205, 212, 213), 키 입력 장치(217), 발광 소자(206), 및 커넥터 홀(208, 209) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(217), 또는 발광 소자(206))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
디스플레이(201)는, 예를 들어, 전면 플레이트(202)의 상당 부분을 통하여 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 제 1 면(211A), 및 상기 측면(211C)의 제 1 영역(211D)들을 형성하는 전면 플레이트(202)를 통하여 상기 디스플레이(201)의 적어도 일부가 노출될 수 있다.
오디오 모듈(203, 207, 214)은, 마이크 홀(203) 및 스피커 홀(207, 214)을 포함할 수 있다. 마이크 홀(203)은 외부의 소리를 획득하기 위한 마이크가 내부에 배치될 수 있고, 어떤 실시예에서는 소리의 방향을 감지할 수 있도록 복수개의 마이크가 배치될 수 있다. 카메라 모듈(205, 212, 213)은, 전자 장치(101)의 제 1 면(211A)에 배치된 제 1 카메라 장치(205), 및 제 2 면(211B)에 배치된 제 2 카메라 장치(212), 및/또는 플래시(213)를 포함할 수 있다. 플래시(213)는, 예를 들어, 발광 다이오드 또는 제논 램프(xenon lamp)를 포함할 수 있다. 키 입력 장치(217)는, 하우징(211)의 측면(211C)에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서는, 전자 장치(101)는 상기 언급된 키 입력 장치(217) 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있고 포함되지 않은 키 입력 장치(217)는 디스플레이(201) 상에 소프트 키 등 다른 형태로 구현될 수 있다. 어떤 실시예에서, 키 입력 장치는 하우징(211)의 제 2면(211B)에 배치된 센서 모듈(216)을 포함할 수 있다. 커넥터 홀(208, 209)은, 외부 전자 장치와 전력 및/또는 데이터를 송수신하기 위한 커넥터(예를 들어, USB 커넥터)를 수용할 수 있는 제 1 커넥터 홀(208), 및/또는 외부 전자 장치와 오디오 신호를 송수신하기 위한 커넥터를 수용할 수 있는 제 2 커넥터 홀(예를 들어, 이어폰 잭)(209)을 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서는, 상기 센서 모듈(204, 219)의 적어도 일부, 및/또는 키 입력 장치(217)의 적어도 일부가, 상기 제 1 영역(211D)들, 및/또는 상기 제 2 영역(211E)들에 배치될 수 있다.
다른 실시예에서는, 발광 소자(206)는, 예를 들어, 카메라 모듈(205)의 동작과 연동되는 광원을 제공할 수 있다. 발광 소자(206)는, 예를 들어, LED, IR LED 및 제논 램프를 포함할 수 있다.
센서 모듈(204, 216, 219)은, 전자 장치(101)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 전자 장치(101)의 센서 모듈은, 예를 들어, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서(204) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서 모듈(204, 216, 219)은 광 센서 장치를 포함할 수 있다. 광 센서 장치는 전기적 신호를 광으로 변환하여 출력하거나, 또는 수신한 광을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면 광 센서 장치(310)는 PPG(photoplethysmography) 센서 일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치(300)의 전면 사시도 및 후면 사시도를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 손목 착용 형의 웨어러블(wearable) 장치(예: 시계, 팔찌형, 밴드형, 뱅글 타입 등)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(300)가 웨어러블(wearable) 장치일 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 전자 장치의 후면(예: 사용자가 착용 시 사용자의 신체에 접촉하는 면)(311B)에 광 센서 장치(310)가 노출될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 제1 면(또는 전면)(311A), 제2 면(또는 후면)(311B), 및 제1 면(311A) 및 제2 면(311B) 사이의 공간을 둘러싸는 측면(311C)을 포함하는 하우징(311)과, 상기 하우징(311)의 적어도 일부에 연결되고 상기 전자 장치(300)를 사용자의 신체 일부(예: 손목, 발목 등)에 탈착 가능하게 결착하도록 구성된 결착 부재(350, 360)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 면(311A)은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(301)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 제2 면(311B)은 실질적으로 불투명한 후면 플레이트(307)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 측면(311C)은, 전면 플레이트(301) 및 후면 플레이트(307)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조 (또는 "측면 부재")(306)에 의하여 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는, 디스플레이(320)(예: 도 1의 표시 장치(160)), 오디오 모듈(305, 308), 센서 모듈(310), 키 입력 장치(302, 303, 304) 및 커넥터 홀(309) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(300)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(302, 303, 304), 커넥터 홀(309), 또는 센서 모듈(310))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
디스플레이(320)의 형태는, 상기 전면 플레이트(301)의 형태에 대응하는 형태일 수 있으며, 원형, 타원형, 또는 다각형 등 다양한 형태일 수 있다. 디스플레이(320)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 지문 센서와 결합되거나 인접하여 배치될 수 있다.
키 입력 장치(302, 303, 304)는, 하우징(311)의 제1 면(311A)에 배치되고 적어도 하나의 방향으로 회전 가능한 휠 키(302), 및/또는 하우징(311)의 측면(311C)에 배치된 사이드 키 버튼(302, 303)을 포함할 수 있다. 휠 키는 전면 플레이트(302)의 형태에 대응하는 형태일 수 있다.
결착 부재(380, 390)는 락킹 부재(381, 391)를 이용하여 하우징(311)의 적어도 일부 영역에 탈착 가능하도록 결착될 수 있다. 결착 부재(380, 390)는 고정 부재(382), 고정 부재 체결 홀(383), 밴드 가이드 부재(384), 밴드 고정 고리(385) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 고정 부재(382)는 하우징(311)과 결착 부재(380, 390)를 사용자의 신체 일부(예: 손목, 발목 등)에 고정시키도록 구성될 수 있다. 고정 부재 체결 홀(383)은 고정 부재(382)에 대응하여 하우징(311)과 결착 부재(380, 390)를 사용자의 신체 일부에 고정시킬 수 있다. 밴드 가이드 부재(384)는 고정 부재(382)가 고정 부재 체결 홀(383)과 체결 시 고정 부재(382)의 움직임 범위를 제한하도록 구성됨으로써, 결착 부재(380, 390)가 사용자의 신체 일부에 밀착하여 결착되도록 할 수 있다. 밴드 고정 고리(385)는 고정 부재(382)와 고정 부재 체결 홀(383)이 체결된 상태에서, 결착 부재(380,390)의 움직임 범위를 제한할 수 있다. 상기 결착 부재(350, 360)는 다양한 재질 및 형태로 형성될 수 있다. 직조물, 가죽, 러버, 우레탄, 금속, 세라믹, 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 일체형 및 복수의 단위 링크가 서로 유동 가능하도록 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센서 모듈(310)은 전자 장치(300)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(310)은 광 센서 장치를 포함할 수 있다. 광 센서 장치는 전자 장치(300)의 후면(311B)에서 외부로 노출되어 외부 객체(예: 생체)에 광을 출력하고, 외부 객체로부터 반사된 반사광을 감지할 수 있다. 일 실시예에 따르면 광 센서 장치는 PPG(photoplethysmography) 센서 일 수 있다. 예를 들어, PPG 센서는 발광 소자(예: LED)에서 출력한 광이 외부 객체(예: 생체)에 반사되고 수광 소자(예: photodiode)에서 반사광을 감지하고, 수광 소자에서 감지한 반사광에 기반하여, 혈압(blood pressure), 심박수, 혈액내 산소포화도, 혈관 탄성도, 혈류 속도, 혈당, 동맥 경화도 중 적어도 하나의 생체 정보를 측정할 수 있다.
도 4는, 다양한 실시예에 따른 광 센서 모듈을 포함한 전자 장치의 일 예를 도시한다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(401)(예: (예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2a 및 도2b의 전자 장치(101), 도 3a및 도 3b의 전자 장치(300))는 광 센서 모듈(410), 광원 구동부(420) 및 전원 공급 모듈(예: 배터리)(430)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 센서 모듈(410)은, 발광부(411), 수광부(412), 신호 처리 회로(예, 아날로그 프론트 엔드(AFE))(413), 및 프로세서(415)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 광 센서 모듈(410)의 프로세서(415)는 발광부(411), 수광부(412), 신호 처리 회로(413)를 제어할 수 있다. 추가적으로 프로세서(415)는, 광원 구동부(420) 및 전원 공급 모듈(430)의 동작을 제어하기 위한 신호를 생성하고 제어할 수도 있다.
어떤 실시예에 따르면 프로세서(145)는 광 센서 모듈에 포함될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 도 1의 프로세서(120)로 대체될 수 있다. 도 1의 프로세서(120)로 대체될 경우, 도 1의 프로세서(120)는 광 센서 모듈(410)의 발광부(411), 수광부(412), 신호 처리 회로(413), 광원 구동부(420) 및 전원 공급 모듈(430)의 동작을 제어할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 광 센서 모듈에 포함되는 프로세서(415)는 도 1의 프로세서와 연동하여 동작될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 프로세서(120)는 광원 구동부(420) 및 전원 공급 모듈(430)을 제어하고, 광 센서 모듈의 프로세서(415)는 발광부(411), 수광부(412) 및 신호 처리 회로(413)를 제어할 수 있다. 이 경우, 도 1의 프로세서는 어플리케이션 프로세서를 포함하고, 광 센서 모듈의 프로세서는 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 센서 모듈(410)은, PPG(photoplethysmogram) 센서를 포함할 수 있다. 광 센서 모듈(410)은 전자 장치(401) 내부에 실장되며, 그 일부(예를 들어, 발광 소자 및 수광 소자가 전자 장치의 하우징(또는 커버 글라스)을 통해 외부로 노출되는 방식으로 배치될 수 있다.
광 센서 모듈(410)은 발광부(411)에 의해 광을 방출하고 수광부(412)에 의해 반사광 또는 빛을 수신하여 전자 장치(401), 전자 장치(401)의 외부 또는 사용자와 관련된 정보(예: 생체 정보/생체 신호)를 측정할 수 있다. 광 센서 모듈(410)은 다양한 정보를 측정하기 위해 다양한 파장대 또는 색상을 발광하는 광원(예: 발광 소자)을 포함할 수 있다. 광 센서 모듈(410)은, 프로세서(415)의 제어 하에, 측정하고자 하는 생체 신호 또는 사용자 기능에 따라 복수의 광원들 중 상이한 파장의 광을 출력하거나, 또는 상이한 포토다이오드를 통해 반사광 또는 빛을 수신할 수 있다.
보다 구체적으로, 발광부(411)는 발광 소자 예를 들어, 발광 다이오드(LED: light emitting diode), 반도체 레이저(LD: laser diode), 고체 레이저(solid laser), IR(infrared) 다이오드 중 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다. 발광 다이오드는 다른 파장 특성을 갖는 레드 LED, 그린 LED, 블루 LED 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 그린 파장의 광원은 인체의 심박수(heart rate)를 측정하는데 이용되는 파장 대이고 피부 속에 얕게 침투되어 노이즈에 강한 특성이 있을 수 있다. 레드 파장의 광원은 인체의 피부 속으로 깊게 침투되어 보다 정확한 심박수를 측정하는 데 이용될 수 있다. 적외선(infrared, IR) 파장을 사용하는 광원의 경우 인체의 심박수 및 산소포화도(saturation of percutaneous oxygen, SPO2)와 같은 생체 정보를 획득하는데 이용될 수 있다. 블루 파장의 광원은 혈당의 경향을 측정하는 데 이용될 수도 있다. 광 센서 모듈(410)은 광원으로 레드, 그린, 적외선 파장을 사용하는 경우, 피부톤 측정이 가능할 수 있다. 광 센서 모듈(410)은 다양한 LED 파장대의 광원을 포함하여 더 많은 생체 정보를 획득하도록 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면 발광 소자의 종류 및 수는 전자 장치에서 제공하는 센서 측정 서비스 또는 생체 측정 모드에 따라 변경될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 수광부(412)는 전자 장치에 구현된 발광 소자의 파장 특성에 따라 감응(예컨대, 파장에 따른 이득)이 일치하는 수광 소자로 구현될 수 있다.
수광부(412)는 수광 소자 예를 들어, 포토 다이오드(photo diode: PD)를 포함할 수 있다. 수광부(412)는 외부 객체(예: 생체)로부터 반사된 광을 획득하고, 신호 처리 회로(413)로 수신 신호를 전달할 수 있다.
신호 처리 회로(413)는 프로세서(415)의 생체 측정 신호에 따라 광원 구동부(420)를 제어하여 발광부(411)를 동작시키고, 수광부(412)로부터 전달된 수신 신호를 처리하여 프로세서(415)로 전달할 수 있다. 신호 처리 회로(413)는 AFE(analog front-end) 회로를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 처리 회로(413)는 광원 구동부(420)를 통해 발광부(411)의 광량 및 턴 온/오프 타이밍을 제어할 수 있다. 발광부(411)의 턴 온/오프 타이밍은 발광되는 광원의 파장대 또는 센싱 측정 모드에 따라 상이할 수 있다. 신호 처리 회로(413)는 발광부(411)의 턴 온/오프 타이밍에 따라 광원 구동부(420)의 제어 신호를 설정하고, 제어 신호에 따라 광원 구동부(420)의 동작을 제어 할 수 있다. 제어 신호는 인에이블 신호를 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 신호 처리 회로(413)는 발광부(411)의 턴 온 타이밍에 광원 구동부(420)가 입력 전압을 승압하여 출력 전압을 발광부(411)의 전원으로서 인가하고, 발광부(411)의 턴 오프 타이밍에 발광부(411)로 인가되는 출력 전압이 차단되도록 인에이블 신호를 광원 구동부(420)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 광원 구동부(420)는 인에이블 신호를 기반으로 출력 신호가 high 일 경우 발광부(411)로 승압된 전압을 발광부(411)로 출력하고, 출력 신호가 low일 경우에는 발광부(411)로 전달되는 전압을 출력하지 않을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 처리 회로(413)는 발광부(411)의 턴 온/오프 타이밍에 따라 스위치 회로를 이용하여 광원 구동부(420)가 동작하여 입력 전압을 승압하여 발광부(411)로 출력하거나, 발광부(411)로 전달되는 전압이 출력되지 않도록 제어할 수 있다. 예컨대, 발광부(411)는 턴 온 타이밍에 광원 구동부(420)로부터 전원(예: 광원 구동부의 출력 전압)을 공급받고 턴 오프 타이밍에 광원 구동부(420)로부터 전원을 공급받지 않을 수 있다.
신호 처리 회로(413)는 수광부(412)로부터 출력되는 신호 (예: 전류)를 증폭 및 처리하여 프로세서(415)로 전달할 수 있다. 신호 처리 회로(413)는 신호 증폭기(signal amplifier), 노이즈 필터(noise filter), AD 컨버터(analog-to-digital converter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 신호 처리 회로(413)는 수광부(412)로부터 전달된 아날로그 신호를 신호 증폭기에 의해 증폭하고 노이즈 필터에 의해 노이즈를 제거하고, AD 컨버터에 의해 디지털 신호로 변환하고 프로세서(415)로 전달할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 광원 구동부(420)는 프로세서(415)의 제어 하에, 발광소자로 구동 전원을 제공하거나, 전원 공급을 차단할 수 있다, 이 경우, 프로세서(415)는 발광 소자의 턴 온 및 턴 오프 타이밍에 대응하여 광원 구동부(420)의 제어 신호를 설정하고, 제어 신호를 기반으로 발광부(411)의 턴 온 구간에는 광원 구동부(420)가 입력 전압을 승압하여 출력 전압을 발광부(411)로 전원으로 인가하고, 발광부(411)의 턴 오프 구간에는 발광부(411)로 제공되는 전원이 차단되도록 광원 구동부(420)를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광원 구동부(420)를 제어하는 동작의 주체는 전자 장치 제조 시 구현에 따라 프로세서(415) 또는 신호 처리 회로(413)일 수 있다.
광원 구동부(420)는 신호 처리 회로(413) 또는 프로세서(415)의 제어 하에, 발광부(411)의 구동 전원을 생성하고, 이를 발광부(411)로 전달할 수 있다. 광원 구동부(420)는 Boost converter 타입, Buck converter 타입, Buck-Boost converter 타입 또는 AC-DC SMPS(switching mode power supply) 회로 중에 하나를 포함할 수 있다. 광원 구동부(420)의 출력 단자는 발광부(411)에 포함된 발광 소자의 입력 단자와 연결될 수 있다.
광원 구동부(420)는 전원 공급 모듈(430)로부터 전달되는 입력 전압(VIN)을 발광 소자를 구동시키는 데 필요한 출력전압(VOUT)으로 승압함으로써, 발광 소자의 구동 전원을 생성할 수 있다. 출력 전압은 발광 소자 별로 구동에 필요한 전원일 수 있다. 예를 들어, 그린 LED는 대략 5V 의 구동 전압이 요구되며, 레드 LED 는 대략 2.2 V의 구동 전압이 요구될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광원 구동부(420)는 신호 처리 회로(413) 또는 프로세서(415)의 제어 하에, 발광부(411)로 전압을 출력하거나 출력하지 않을 수 있다.
어떤 실시예에 따르면 광원 구동부(420)는 신호 처리 회로(413) 또는 프로세서(415)의 제어 하에 입력 전압을 공급받거나 입력 전압을 공급받지 않을 수 있다.
전원 공급 모듈(430)은 전원(예: 외부 전압 또는 배터리 전압)을 직류 전압으로 변환하고, 이를 입력 전압(Vin)으로 광원 구동부(420)에 제공할 수 있다. 외부 전원은 외부 충전 장치로부터 제공되는 전압일 수 있으며, 배터리 전압은 배터리의 공급 전압일 수 있다.
프로세서(415)는 광 센서 모듈(410)을 제어하며, 센서 측정 모드 또는 측정 기능에 따라 발광부(411)의 광원을 결정하고, 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍을 확인하여 신호 처리 회로(413)로 전달할 수 있다. 프로세서(415)는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU:micro controller unit )을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
프로세서(415)는 신호 처리 회로(413)로부터 전달된 측정 신호를 기반으로 데이터를 분석하여 센싱 정보(예: 생체 측정 정보)를 확인할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(415)는, 수광부(412)로부터 측정된 신호를 기반으로 피크(peak), 단위 시간당 신호의 개수 등의 다양한 신호 파라미터들을 추출하고 이를 분석하여 혈압(blood pressure), 심박수, 혈액내 산소포화도, 혈관 탄성도, 혈류 속도, 혈당, 동맥 경화도 중 적어도 하나의 생체 정보를 측정할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 프로세서(415)는, 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍에 대응하여 광원 구동부(420)의 제어 신호를 설정하고, 제어 신호를 기반으로 광원 구동부(420)가 발광 소자의 턴 온 구간에 입력 전압을 승압하여 발광부(411)로 전원을 제공하고 발광부(411)의 턴 오프 구간에는 발광부(411)로 제공되는 전원이 차단되도록 광원 구동부(420)를 제어할 수 있다.
이하 광 센서 장치의 동작으로 설명하기로 한다, 광 센서 장치의 동작들은 도 4의 프로세서(415) 또는 신호 처리 회로(413)에 의해 수행될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 따른 광 센서 장치의 전원 제어 방법을 도시한다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따르면, 510 동작에서 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2a 및 도 2b의 전자 장치(101), 도 3a 및 도 3b의 전자 장치(300), 도 4의 전자 장치(401))에 포함된 광 센서 장치(예: 생체 센서)는 센싱(예: 생체 정보)을 위해 구동될 수 있다. 일 예를 들어, 전자 장치의 프로세서는 생체 측정 이벤트를 감지하고 생체 측정 이벤트에 응답하여 광 센서 장치가 구동되도록 제어할 수 있다.
520 동작에서 광 센서 장치는 생체 측정 신호에 응답하여 설정된 시간 동안 반사광의 프리전압값(예: ADC값) 을 확인할 수 있다. 광 센서 장치는 생체 측정 데이터를 획득하기 이전에, 설정된 시간 동안(예: 1 내지 2초) 발광부를 통해 외부로 광을 방출하고, 수광부를 통해 외부 객체(예: 생체)에 의해 반사된 반사광을 수신하여 발광 소자의 최적 전류(예: 순방향 전류)를 결정하기 위한 프리전압값을 확인할 수 있다. 발광부의 광원은 광 센서의 측정 모드 또는 측정 기능에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 광 센서 장치는 산소 포화도를 측정하기 위해 IR 다이오드와 레드 LED를 발광 소자를 이용할 수 있으며, 혈당을 측정하기 위해 블루 LED를 이용할 수 있다. 또는 신체에 직접 부착하여 사용되는 웨어러블 장치의 경우 그린 LED를 발광 소자로 구현할 수 있다. LED의 경우 전류 값에 따라 발광량이 결정되므로 프리전압값을 확인하는 과정은 외부 객체 특성에 맞게 발광 소자의 광량을 결정하기 위환 프리 설정 과정의 일부 일 수 있다.
530 동작에서, 광 센서 장치는 프리전압값을 기반으로 발광 소자의 구동 전류(예: 최적 전류) 및 구동 전압을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 동작 520 및 530은 생체 정보를 측정하기 이전에, 측정 대상(예: 사용자)에 대한 환경 정보를 확인하기 위한 프리 설정 과정으로, 프리 설정 과정을 이미 수행한 상태일 시 520 동작 및 530 동작은 생략될 수도 있다.
540 동작에서 광 센서 장치는 생체 측정 데이터를 획득하기 위한 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍을 확인할 수 있다. 발광 소자의 턴 온/ 오프 타이밍은 정보 측정 모드 및 측정 기능에 따라 상이할 수 있다.
550 동작에서, 광 센서 장치는 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍에 대응하여 광원 구동부의 온/오프 제어 신호를 설정할 수 있다. 광 센서 장치는 발광 소자의 턴 온 구간에 광원 구동부가 입력 전압을 승압하고, 승압된 출력전압을 발광 소자의 구동 전원으로 인가하고 발광 소자의 턴 오프 구간에 발광부로 제공되는 전원을 차단하도록 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면 광 센서 장치는, 인에이블 신호를 기반으로 발광 소자의 턴온 구간에는 광원 구동부에 의해 승압된 출력 전압을 발광소자의 구동 전원으로 인가하고, 발광 소자의 턴 오프 구간에는 발광 소자로 전달되는 전원을 차단하도록 설정할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 광 센서 장치는 스위칭 회로를 이용하여 발광 소자의 턴 온 구간에는 광원 구동부로 입력 전압을 공급하여 승압하여 발광 소자의 구동 전원으로 인가하고, 발광 소자의 턴 오프 구간에는 광원 구동부의 입력 전압을 차단하여 발광 소자로 전달되는 전원을 차단하도록 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 센서 장치는 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍과 동일하게 광원 구동부의 온/오프 제어 신호를 설정할 수 있다. 발광 소자의 턴 온 타이밍과 동일한 시점에 광원 구동부를 동작시켜 발광 소자로 전원을 인가하고, 발광 소자의 턴 오프 타이밍과 동일한 시점에 광원 구동부의 동작을 제한하여 발광 소자로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 광 센서 장치는 광원 구동부의 출력 전압과 발광 소자의 구동 전압 차이를 보상하기 위한 보상값을 적용하여 광원 구동부의 온/오프 제어 신호를 설정할 수 있다. 예를 들어, 광 센서 장치는 광원 구동부의 출력 전압을 확인하고, 출력 전압이 발광 소자를 구동하는 데 필요한 구동 전압 기준을 만족하지 못한 경우, 미리 측정된 테스트 데이터를 기반으로 광원 구동부의 출력 전압과 발광 소자의 구동 전압 차이를 보상하기 위해 설정된 보상값을 확인하고 이를 적용할 수 있다. 일 예를 들어 보상값은 턴 온 구간에 대한 시간 파라미터일 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 광원 구동부로 인가되는 입력 전압 파라미터일 수도 있다. 또는 광 센서 장치는 다른 파라미터를 기반으로 보상값을 적용할 수 있다.
560 동작에서, 광 센서 장치는, 광원 구동부의 온/오프 제어 신호에 따라 발광소자의 턴 온 구간에 광원 구동부를 통해 발광부로 전원을 인가하고, 발광 소자의 턴 오프 구간에 발광부로 전원을 차단하여 센싱 정보(예: 생체 정보)를 측정할 수 있다. 예컨대, 광 센서 장치는 턴 온 구간에 광원 구동부를 통해 입력된 전압을 승압하여 출력된 전압을 발광부의 전원으로 인기하고, 턴 오프 구간에 발광부로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시예에 따른 발광 소자의 구동 전류(601)와 광원 구동부의 제어 신호(602, 603)를 나타내는 파형이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 일 실시예에 따르면 광 센서 장치는 생체 측정을 위한 발광 소자의 턴 온/ 오프 타이밍에 대응하여 광원 구동부를 온/오프하여 발광부의 전원을 선택적으로 공급할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광 소자의 구동 전류 파형은 도 6a에 도시된 파형일 수 있다. 도 6a의 예시에서 발광 소자는 발광하는 턴 온(A:) 구간 및 발광하지 않는 턴 오프(B) 구간을 갖는 주기(duration)를 가지며 동작할 수 있다. 여기서, 턴 온 구간(A)은 high 신호일 수 있으며, 턴 오프 구간(B)은 low 신호일 수 있다. 광 센서 장치는 광원 구동부를 선택적으로 제어하여 턴 온 구간(A)에는 구동 전압(예: 출력 전압)을 발생시켜 발광 소자로 전원을 인가하고, 턴 오프 구간(B)에는 발광 소자로의 전원 공급을 차단할 수 있다. 발광 소자는 광원 구동부로 전달된 출력 전압이 구동 전압(예: 순방향 전압) 또는 구동 전류에 도달하면 발광 소자에 전류가 흐르고 발광될 수 있다. 광 센서 장치는 도 6a에 도시된 바와 같이 턴 온 구간(A)에만 광원 구동부로 인에이블 신호(예; high)를 선택적으로 전달하여 턴 온 구간(A)에만 발광부로 전원을 공급하고, 턴 오프 구간(B)에는 발광부로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 광 센서 장치는 생체 측정을 위한 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍에 대응한 전원 공급 회로의 출력 전압과 발광 소자의 인가 전압 차이를 보상하기 위한 보상값을 적용하여 광원 구동부가 온/오프 되도록 구현할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자는 파장대 별로 구동을 위한 인가 전압이 상이할 수 있다. 예를 들어, 그린 LED 의 경우 다른 파장대의 LED의 구동 전압보다 상대적으로 높을 수 있으며, 높은 구동 전압을 생성하기 위한 보상값이 요구될 수 있다. 일 예를 들어 보상값은 광원 구동부에서 입력 전압을 승압하여 출력전압으로 도달하기 위해 추가적으로 필요한 시간 파라미터일 수 있으며 이에 한정하지 않고 입력 전압을 상승하는 전압 파라미터일 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 보상값은 발광 소자의 특성에 따라 사전 측정된 데이터를 기반으로 설정된 보상값일 수 있다. 예를 들어, 광 센서 장치는 발광 소자의 특성 분석을 위해 발광 소자 별로 입력 전압을 인가하고 승압된 출력 전압을 확인하고, 출력 전압으로 승압하기 위한 보상값을 테스트하여 결정된 보상값으로 설정할 수 있다. 예를 들어 보상값이 시간 상의 X라고 가정할 경우, 광 센서 장치는 도 6b에 도시된 바와 같이, 발광 소자의 턴 온 구간(A)에 X를 추가하여 A+X 구간에 광원 구동부를 구동하여 승압된 출력 전압을 발광부의 전원으로 인가하고 발광 소자의 턴 오프 시점에 광원 구동부를 통해 제공되는 발광부의 전원 공급을 차단할 수 있다. 일 실시예에 따르면 광 센서 장치는 보상값을 적용함으로써 발광 소자를 구동하기에 요구되는 구동 전압 기준만큼 광원 구동부에 의해 승압되도록 제어할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 따른 광 센서 장치의 전원 제어 방법을 도시한다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따르면, 광 센서 장치는, 710 동작에서 발광 소자의 구동 전압을 결정할 수 있다. 발광 소자의 구동 전압을 결정하는 동작은 도 5의 동작 510 내지 동작 530 과 동일하므로 구체적인 내용은 생략하기로 한다. 발광 소자의 구동 전압을 결정하는 동작은 프리 설정 동작일 수 있다. 예를 들어, 광 센서 장치는 센서 구동 시 설정된 시간 동안 반사광의 프리전압값(예: ADC값) 을 확인하여 발광 소자의 최적의 구동 전류 및 구동 전압을 결정할 수 있다. 일반적으로 광 센서는 측정 대상의 상태(예: 피부색) 및 주변 환경 정보에 따라 측정치가 상이하므로, 측정의 정확도를 향상시키기 위해서는 측정 상황에 맞는 광 센서의 구동 전류 및 구동 전압을 결정할 필요가 있다. 일 실시예에 따르면, 710 동작은 데이터를 측정하기 이전에, 측정 대상의 상태 및 주변 환경 정보를 사전에 확인하여 측정 상황에 따라 발광 소자를 구동하기 위한 최적의 구동 전류 및 구동 전압을 결정하기 위한 프리 설정동작일 수 있다.
720 동작에서, 광 센서 장치는 광원 구동부에 의해 승압된 출력 전압과 결정된 구동 전압 간의 차이를 보상하기 위해 설정된 보상값을 확인할 수 있다. 보상값은 발광 소자 별로 승압된 출력 전압을 확인하고, 출력 전압을 추가로 승압하기 위한 보상값을 테스트하여 결정된 보상값일 수 있다. 예를 들어, 구동 전압이 5V이고 출력 전압이 4.75V일 경우, 0.25 V를 승압되도록 테스트된 결과에 따라 설정된 보상값을 일 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 광 센서 장치는 보상값을 적용하기 위한 보상값 데이터베이스(또는 테이블 정보)를 기반으로 보상값을 확인할 수 있다.
730 동작에서 광 센서 장치는 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍에 대응하여 설정된 광원 구동부의 턴 온 구간에 보상값을 적용하여 광원 구동부의 동작을 제어할 수 있다. 740 동작에서 광 센서 장치는, 광원 구동부에 입력 전압으로부터 승압되는 출력 전압을 확인할 수 있다.
750 동작에서 광 센서 장치는, 보상값을 적용한 후 출력된 광원 구동부의 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족하는지를 결정할 수 있다. 일 예를 들어, 그린 LED의 경우 구동 전압은 5V일 수 있으며, 광 센서 장치는 그린 LED를 광원으로 하는 생체 측정 시 그린 LED의 출력 전압을 확인하고 출력 전압과 구동 전압의 차이만큼 설정된 보상값을 적용한 후 광원 구동부의 출력 전압이 5V로 승압되어 출력되는지를 확인할 수 있다.
750 동작에서 광 센서 장치는, 광원 구동부의 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족하지 않은 경우, 760 동작으로 진행하여 승압 증가를 위해 보상값에 추가적으로 알파값을 적용하고 750 동작으로 진행하여 광원 구동부의 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 도달될 때까지 반복할 수 있다,
770 동작에서 광 센서 장치는 광원 구동부의 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족된 경우, 보상값을 유지하여 발광 소자의 턴 온 구간에는 광원 구동부를 통해 승압된 출력 전압으로 발광 소자의 전원을 인가하고 발광 소자의 턴 오프 구간에는 광원 구동부를 통해 제공되는 발광 소자의 전원 공급을 차단하도록 동작하여 생체 정보를 측정할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 발광 소자의 구동 전류와 광원 구동부의 제어 신호 및 측정치를 나타내는 파형이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따르면 광 센서 장치는 발광 소자의 턴 온 구간에 광원 구동부를 통해 승압된 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 도달될 때까지 보상값에 대한 알파값을 단계적으로 증가시켜 다음 발광 소자의 턴 온 타임에 적용할 수 있다.
일 예를 들어, 발광 소자의 구동 전류 파형은 801에 도시된 바와 같이 발광하는 턴 온(A) 구간 및 발광하지 않는 턴 오프(B) 구간을 갖는 주기(duration)를 가지며 동작할 수 있다. 803은 광원 구동부에서 입력 전압이 승압되어 출력된 출력 전압의 측정치이다. 첫번째로 발광 소자 턴 온 시 출력 전압은 4.7 V로 측정되었으며, 두번째 발광 소자 턴 온 시 출력 전압은 4.85 V로 측정되었으며, 세번째 발광 소자 턴 온 시 출력 전압은 5V로 측정된 결과를 확인할 수 있다.
802는 광원 구동부의 제어 신호를 나타내며, 802에 도시된 바와 같이, 보상값 데이터를 기반으로 4.7V와 5V의 차이를 보상하기 위해 설정된 보상값(X)를 추가로 적용하여 발광 구동부의 첫번째 턴 온 구간에 적용하고, 출력 전압을 확인할 수 있다. 광 센서 장치는 보상값이 적용된 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 도달하지 않을 경우, 두번째 턴 온 구간과 같이, 보상값(X) 및 알파값(α)을 적용하여 출력 전압을 확인할 수 있다. 두번째 턴 온 구간의 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 도달하지 않는 경우, 세번째 턴 온 구간과 같이 보상값(X)에 2α값을 적용하여 광원 구동부를 동작시키고, 이러한 과정은 출력 전압이 구동 전압 기준에 도달할 때까지 반복할 수 있으며, 구동 전압 기준에 도달 시 보상값을 유지하여 광원 구동부를 통해 발광 소자로 전원을 공급하거나 전원 공급을 차단할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 따른 광 센서 장치의 전원 제어 방법을 도시한다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따르면, 광 센서 장치는, 910 동작에서 발광 소자의 구동 전압을 결정할 수 있다. 발광 소자의 구동 전압을 결정하는 동작은 도 5의 동작 510 내지 동작 530 과 동일하므로 구체적인 내용은 생략하기로 한다.
920 동작에서, 광 센서 장치는, 결정된 구동 전압을 기반으로 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍을 확인할 수 있다,
930 동작에서, 광 센서 장치는 발광 소자의 턴 온/ 오프 타이밍에 대응하여 광원 구동부의 온/오프 제어 신호를 설정할 수 있다.
940 동작에서, 광 센서 장치는 광원 구동부의 출력 전압을 모니터링하여 입력 전압에 의해 승압된 출력 전압을 측정할 수 있다.
950동작에서, 광 센서 장치는 광원 구동부의 출력 전압과 발광 소자의 구동 전압 간에 차이가 존재하는 지 계산할 수 있다. 광 센서 장치는 광원 구동부의 출력 전압과 구동 전압간에 차이가 존재하지 않을 경우, 980 동작으로 진행하여 광원 구동부를 통해 발광 소자의 턴온 구간에 발광 소자로 전원을 인가하고 턴 오프 구간에 전원을 차단하도록 제어하여 센싱 정보를 측정할 수 있다.
960 동작에서, 광 센서 장치는 출력 전압과 구동 전압 간의 차이를 보상하기 위한 보상값을 추가하여 광원 구동부가 동작되도록 설정할 수 있다.
965동작에서, 광 센서 장치는 보상값이 적용된 광원 구동부의 출력 전압을 측정하여 확인할 수 있다. 970동작에서, 광 센서 장치는 보상값이 적용된 광원 구동부의 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족하는 지를 판단할 수 있다. 광 센서 장치는 광원 구동부의 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족하는 경우 975 동작과 같이 보상값을 유지하여 광원 구동부가 동작되도록 설정할 수 있다.
광 센서 장치는 광원 구동부의 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족하지 못한 경우 960동작으로 진행하여 발광 소자의 구동 전압 기준에 도달할 때까지 보상값을 추가적으로 적용하는 동작을 반복할 수 있다.
980 동작에서 광 센서 장치는 광원 구동부의 출력 전압이 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족된 경우, 발광 소자의 턴 온 구간에 광원 구동부를 통해 발광 소자로 전원을 인가하고 발광 소자의 턴 오프 구간에 광원 구동부를 통해 공급되는 발광 소자의 전원을 차단하도록 제어하여 센싱 정보를 측정할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 발광 소자의 전압 및 전류와 광원 구동부의 동작 신호를 측정한 도면이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따르면, 광 센서 모듈은, 발광 소자의 턴 온/ 오프 타이밍에 따라 광원 구동부가 선택적으로 동작하더라도 발광 소자의 전압값을 유지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 1010은 발광 소자의 전압 흐름이고, 1020은 발광 소자의 전류 흐름이며, 1030은 광원 구동부의 제어 신호(예: 인에이블 신호) 나타낸다. A 구간에서 발광 소자는 턴 온 되고 A이외의 구간에서 발광 소자는 턴 오프 될 수 있다, 1020와 같이, 턴 온 구간(A)은 high 이므로 발광 소자가 발광하는 구간이며, low 구간은 발광 소자의 턴 오프 구간이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동부는 1030에 도시된 바와 같이, 턴 온 구간(A)의 턴 온 타이밍보다 먼저 인에이블 신호가 high 로 설정되어 동작을 시작하고 있으며, 턴 오프 구간보다 늦게 low로 설정되어 발광 소자로의 전원 공급을 차단한 것을 확인할 수 있다. 그러나, 1010에 도시된 바와 같이 광원 구동부가 low 신호로 오프되더라도 발광 소자는 전류를 소모하지 않기 때문에 발광 소자의 캐패시터에 충전되어 있는 전압값 (예: 5V) 은 턴 온 구간(A)에도 유지하고 있음을 확인할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 발광 소자의 광량을 측정한 데이터를 도시한다.
도 11을 참조하면, 다양한 실시예와 같이 광원 구동부의 동작을 선택적으로 제어하는 경우(1110)와 종래와 같이 광원 구동부를 항상 구동하는 경우(1120)와 관련하여 발광 소자의 광량에 차이가 없음을 확인할 수 있다. 1110은 본원 발명의 다양한 실시예에 같이, 발광 소자의 턴 온 타이밍에 광원 구동부를 동작하고, 발광 소자의 턴 오프 타이밍에 광원 구동부를 동작하지 않도록 제어한 후 측정된 LED 광량이며, 1120은 종래와 같이 발광 소자의 턴온/오프 타이밍에 상관없이 항상 광원 구동부를 동작시켜 측정된 LED 광량이다. 이와 같이. 광원 구동부의 동작을 선택적으로 제어함으로써 발광 소자의 구동에 필요한 구동 전압을 선택적으로 제공할 수 있으며, 생체 측정을 위해 정해진 타이밍에 맞춰 발광 소자를 발광 시키고 발광되지 않게 함으로써 소모 전류를 최소화하면서 생체 정보를 정확하게 측정할 수 있다.
도 12는, 다양한 실시예에 따른 광 센서 장치의 센싱 정보 출력 데이터를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 다양한 실시예와 같이, 광 센서 장치는 광원 구동부의 동작을 선택적으로 제어함으로써 소모 전류의 절감 및 광원 구동부의 효율성을 향상시킬 수 있다. 1201은 본 발명과 같이 발광 소자의 턴 온 타이밍에 광원 구동부를 동작하고, 발광 소자의 턴 오프 타이밍에 광원 구동부를 동작하지 않도록 제어하여 측정된 생체 정보 파형이며, 1202는 종래와 같이 발광 소자의 턴온/오프 타이밍과 상관없이 항상 광원 구동부를 동작시켜 측정된 생체 정보 파형을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 본원 발명의 다양한 실시예와 같이 발광 소자의 턴 온 타이밍에 광원 구동부를 동작하고, 발광 소자의 턴 오프 타이밍에 광원 구동부를 동작하지 않도록 제어하더라도 생체 정보 측정 성능이 열화되지 않는 것을 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: CD-ROM, compact disc read only memory)의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성 요소들의 각각의 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성 요소들 중 하나 이상의 구성 요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성 요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성 요소는 상기 복수의 구성 요소들 각각의 구성 요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성 요소들 중 해당 구성 요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱(heuristic)하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 다양한 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101: 전자 장치
410; 광 센서 모듈
420: 광원 구동부
411: 발광부
412: 수광부
413: 신호 관리부
415: 프로세서

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내에 배치되고, 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광부 및 적어도 하나의 수광 소자를 포함하는 수광부를 포함하도록 구성된 광 센서 모듈;
    상기 하우징 내에 배치되고, 상기 발광부의 전원 공급을 제어하도록 구성된 광원 구동부;
    상기 하우징 내에 배치되고, 상기 광 센서 모듈 및 상기 광원 구동부와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 광 센서 모듈 구동 시 센서 측정 모드 또는 측정 기능에 따라 상기 발광 소자의 광원 및 상기 발광 소자의 턴온/오프 타이밍을 확인하고,
    상기 확인된 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍에 대응하여 상기 광원 구동부의 제어 신호를 설정하고,
    상기 제어 신호를 기반으로, 상기 발광 소자의 상기 턴 온 구간에 상기 광원 구동부의 출력 전압을 상기 발광 소자의 전원으로 인가하고,
    상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에 상기 광원 구동부의 출력을 제한하여 상기 발광 소자의 전원을 차단하도록 설정된 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    전원 공급 모듈을 더 포함하며,
    상기 광원 구동부는,
    상기 전원 공급 모듈로부터 제공된 입력 전압을 승압하여 상기 출력 전압을 생성하고,
    상기 생성된 출력 전압을 상기 발광 소자로 전달하는 회로를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 광원 구동부의 상기 제어 신호를 설정하기 이전에, 설정된 시간 동안 상기 수광부를 통해 수신된 반사광의 프리전압값을 확인하고,
    상기 확인된 프리전압값을 기반으로 상기 발광 소자의 구동 전류 및 구동 전압을 결정하고,
    상기 광원 구동부로 인가된 상기 입력 전압이 상기 결정된 발광 소자의 구동 전압만큼 승압되도록 상기 광원 구동부의 상기 제어 신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 광원 구동부로부터 승압된 초기 출력 전압을 확인하고,
    상기 확인된 초기 출력 전압과 상기 결정된 구동 전압 사이의 차이를 보상하기 위한 보상값을 확인하고, 상기 보상값을 적용하여 상기 광원 구동부의 상기 제어 신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치,
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 발광 소자 별로 측정된 테스트 데이터에 적어도 일부 기반하여 상기 보상값을 확인하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 발광 소자의 상기 턴온/오프 타이밍에 대응하여 상기 발광 소자의 상기 턴 온 구간에는 상기 광원 구동부가 동작하도록 제어하고, 상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에는 상기 광원 구동부가 동작하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 발광 소자의 상기 턴 온 구간에, 상기 광원 구동부가 출력값을 상기 발광 소자로 제공하도록 상기 광원 구동부의 인에이블 신호를 high로 전달하고,
    상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에, 상기 광원 구동부가 출력값을 출력하지 않도록 상기 광원 구동부의 인에이블 신호를 low로 전달하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 발광 소자의 상기 턴 온 구간에 상기 광원 구동부의 전원을 인가하고,
    상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에 상기 광원 구동부의 전원 공급을 차단하여 상기 발광 소자로 공급되는 전원 공급 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 보상값은 상기 턴 온 구간에 적용되는 시간 파라미터 또는 상기 광원 구동부의 상기 입력 전압에 적용되는 전압 파라미터 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 보상값을 적용하여 상기 광원 구동부의 상기 제어 신호를 설정한 후, 상기 보상값이 적용된 상기 광원 구동부의 상기 출력 전압을 확인하고,
    상기 확인된 출력 전압이 상기 결정된 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족하는지를 판단하고,
    상기 판단의 결과에 적어도 일부 기반하여, 상기 광원 구동부의 상기 출력 전압이 상기 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족될 때까지 상기 보상값을 단계적으로 증가하여 상기 광원 구동부의 상기 출력 전압을 확인하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 광원 구동부의 상기 출력 전압을 모니터링하고,
    상기 모니터링된 광원 구동부의 출력 전압과 상기 결정된 발광 소자의 구동 전압 사이에 차이가 존재하는지 계산하고,
    상기 차이가 존재할 경우 상기 출력 전압과 상기 구동 전압의 차이를 보상하기 위한 보상값을 적용하여 상기 광원 구동부의 상기 제어 신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 수광 소자를 통해 수집된 신호를 기반으로 센싱 정보를 측정하도록 설정된 전자 장치.
  12. 광 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 있어서,
    적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광부;
    적어도 하나의 수광 소자를 포함하는 수광부;
    상기 발광부 및 상기 수광부의 구동을 제어하도록 구성된 신호 처리 회로; 및
    프로세서를 포함하는 광 센서 모듈과, 상기 발광부의 전원 공급을 제어하도록 구성된 광원 구동부를 포함하고,
    상기 광 센서 모듈 구동 시 상기 프로세서의 제어 하에, 상기 신호 처리 회로가 센서 측정 모드 또는 측정 기능에 따른 상기 발광 소자의 광원 및 상기 발광 소자의 턴 온/오프 타이밍 신호에 대응하여 상기 광원 구동부의 제어 신호를 설정하고,
    상기 제어 신호를 기반으로 상기 신호 처리 회로가 상기 발광 소자의 상기 턴 온 구간에 상기 광원 구동부를 통해 입력 전압을 승압한 출력 전압을 상기 발광 소자의 전원으로 인가하고,
    상기 신호 처리 회로가 상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에 상기 광원 구동부의 출력을 제한하여 상기 발광 소자의 전원을 차단하고,
    상기 신호 처리 회로가 상기 수광 소자를 기반으로 수집된 신호를 상기 프로세서로 전달하도록 설정된 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로가
    상기 광원 구동부의 제어 신호를 설정하기 이전에,
    설정된 시간 동안 상기 수광부를 통해 수신된 반사광의 프리전압값을 확인하고,
    상기 확인된 프리전압값을 기반으로 상기 발광 소자의 구동 전류 및 구동 전압을 결정하고,
    상기 광원 구동부로 인가된 입력 전압이 상기 결정된 발광 소자의 구동 전압만큼 승압되도록 상기 광원 구동부의 상기 제어 신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로가,
    상기 광원 구동부로부터 승압된 초기 출력 전압을 확인하고,
    상기 확인된 초기 출력 전압과 상기 결정된 구동 전압 사이의 차이를 보상하기 위한 보상값을 확인하고,
    상기 보상값을 적용하여 상기 광원 구동부의 상기 제어 신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치,
  15. 제14항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로가
    상기 발광 소자 별로 측정된 테스트 데이터에 적어도 일부 기반하여 상기 보상값을 확인하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로가,
    상기 발광 소자의 상기 턴 온 구간에 상기 광원 구동부가 출력값을 발광 소자로 제공하도록 상기 광원 구동부의 인에이블 신호를 high로 전달하고,
    상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에 상기 광원 구동부가 출력값을 출력하지 않도록 상기 광원 구동부의 인에이블 신호를 low로 전달하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로가,
    상기 발광 소자의 상기 턴 온 구간에 상기 광원 구동부의 전원을 인가하고,
    상기 발광 소자의 상기 턴 오프 구간에 상기 광원 구동부의 전원 공급을 차단하여 상기 발광 소자로 공급되는 전원 공급 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 보상값은 상기 턴 온 구간에 적용되는 시간 파라미터 또는 상기 광원 구동부의 입력 전압에 적용되는 전압 파라미터 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로가,
    상기 보상값을 적용하여 상기 광원 구동부의 제어 신호를 설정한 후, 보상값이 적용된 상기 광원 구동부의 상기 출력 전압을 확인하고, 상기 확인된 출력 전압이 상기 결정된 발광 소자의 구동 전압 기준에 충족하는지를 판단하고,
    상기 판단의 결과에 적어오 일부 기반하여, 상기 광원 구동부의 상기 출력 전압이 상기 발광 소자의 상기 구동 전압 기준에 충족될 때까지 상기 보상값을 단계적으로 증가하여 상기 광원 구동부의 출력 전압을 확인하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 광원 구동부의 상기 출력 전압을 모니터링하고,
    상기 모니터링된 광원 구동부의 출력 전압과 상기 결정된 발광 소자의 구동 전압 사이에 차이가 존재하는지 계산하고, 상기 차이가 존재할 경우 상기 출력 전압과 상기 구동 전압의 차이를 보상하기 위한 보상값을 적용하여 상기 광원 구동부의 상기 제어 신호를 설정하고,
    상기 제어 신호를 상기 신호 처리 회로 전달하고, 상기 신호 처리 회로로부터 전달된 제어 신호에 의해 발생된 상기 수광 소자의 신호를 수신하고, 상기 수신된 수광 소자의 신호를 기반으로 센싱 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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