KR20220086783A

KR20220086783A - 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법

Info

Publication number: KR20220086783A
Application number: KR1020200176795A
Authority: KR
Inventors: 박정호; 김래영; 김주화; 용 엄; 정성진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-06-24
Also published as: CN114707531A; US20220191981A1

Abstract

본 발명은 전자 장치에 관한 것이다. 본 발명의 전자 장치는 광원, 광 센서, 그리고 광 센서를 이용하여 거친 모드에서 감지를 수행하여 거친 주변 광의 양을 감지하고, 그리고 광 센서를 이용하여 정교한 모드에서 감지를 수행하여 정교한 주변 광의 양을 감지하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 제어기는 광원이 광을 방사하는 동안 광 센서를 이용하여 감지를 수행하여 목표 광의 양을 감지하고, 그리고 거친 주변 광의 양, 정교한 주변 광의 양, 그리고 목표 광의 양에 기반하여 정보를 출력하도록 구성된다.

Description

전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법{ELECTRONIC DEVICE AND OPERATING METHOD OF ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 광용적맥파(photoplethysmography)를 감지하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법에 관한 것이다.

모바일 장치 또는 웨어러블 장치의 제조 기술이 발전하면서, 모바일 장치 또는 웨어러블 장치에 구현되는 응용들이 다양해지고 있다. 예시적으로, 광혈류 측정(photoplethysmography)이 모바일 장치 또는 웨어러블 장치에 구현될 수 있다.

광혈류 측정은 사용자의 혈관이 빛을 방사하고, 그리고 혈관을 투과한 또는 혈관으로부터 반사된 광을 감지함으로써, 사용자의 혈관의 팽창 및 수축을 감지하고, 따라서 사용자의 맥박을 감지할 수 있다. 광혈류 측정은 스마트와치, 스마트글래스, 이어폰, 스마트폰 등과 같이 사용자와 연속적으로 접촉되어 사용되는 모바일 장치 또는 웨어러블 장치에 구현되어, 사용자에게 건강 정보를 제공할 수 있다.

본 발명의 목적은 향상된 속도 및 정확성으로 광혈류 측정을 수행하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치는 광원, 광 센서, 그리고 광 센서를 이용하여 거친 모드에서 감지를 수행하여 거친 주변 광의 양을 감지하고, 그리고 광 센서를 이용하여 정교한 모드에서 감지를 수행하여 정교한 주변 광의 양을 감지하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 제어기는 광원이 광을 방사하는 동안 광 센서를 이용하여 감지를 수행하여 목표 광의 양을 감지하고, 그리고 거친 주변 광의 양, 정교한 주변 광의 양, 그리고 목표 광의 양에 기반하여 정보를 출력하도록 구성된다.

광원 및 광 센서를 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 제1 시간 구간 동안 광 센서를 이용하여 제1 전류량을 감지하는 단계, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간 동안 제1 전류량에 대응하는 전류를 광 센서의 출력으로부터 제거하는 단계, 제2 시간 구간 동안 광 센서를 이용하여 제2 전류량을 감지하는 단계, 그리고 제3 시간 구간 동안 광원을 이용하여 광을 방사하고, 그리고 광 센서를 이용하여 제3 전류량을 감지하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치는 광용적맥파(photoplethysmography) 신호를 출력하는 광혈류 측정(photoplethysmography) 장치, 그리고 광혈류 측정 장치로부터 광용적맥파 신호를 수신하고, 그리고 광용적맥파 신호를 외부의 장치와 통신하도록 구성되는 프로세서를 포함한다. 광혈류 측정 장치는 광원, 광 센서, 그리고 광 센서를 이용하여 거친 모드에서 감지를 수행하여 거친 주변 광의 양을 감지하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 제어기는 거친 주변 광의 양에 해당하는 전류를 광 센서의 출력으로부터 제거하는 동안, 광 센서를 이용하여 정교한 모드에서 감지를 수행하여 정교한 주변 광의 양을 감지하고, 그리고 광원이 광을 방사하는 동안 광 센서를 이용하여 감지를 수행하여 목표 광의 양을 감지하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 주변 광은 거친 모드 및 정교한 모드를 통해 제거될 수 있다. 주변 광이 더 빠르게 그리고 더 정확하게 제거되므로, 향상된 속도 및 정확성으로 광혈류 측정을 수행하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자 장치를 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 보여준다.
도 3은 전자 장치가 동작할 때의 신호들의 파형들의 제1 예를 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ADC를 보여준다.
도 5는 전자 장치가 적응적으로 동작하는 제1 예를 보여준다.
도 6은 제어기가 정교한 주변 광을 적어도 두 번 감지할 때의 신호들의 파형들의 예를 보여준다.
도 7은 전자 장치가 적응적으로 동작하는 제2 예를 보여준다.
도 8은 전자 장치가 정교한 주변 광의 세기, 즉 제2 디지털 값을 다음 주기에서 재사용 할 때의 신호들의 파형들의 예를 보여준다.
도 9는 전자 장치가 거친 주변 광의 세기, 즉 제1 디지털 값을 다음 주기에서 재사용 할 때의 신호들의 파형들의 예를 보여준다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전자 장치를 보여준다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전자 장치를 보여준다.
도 12는 제어기가 정교한 주변 광을 적어도 두 번 감지할 때의 신호들의 파형들의 예를 보여준다.
도 13은 제어기가 정교한 주변 광을 적어도 두 번 감지할 때의 신호들의 파형들의 다른 예를 보여준다.
도 14는 전자 장치가 활성 광원들의 수를 적응적으로 조절하는 방법의 예를 보여준다.
도 15는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 전자 장치를 보여준다.
도 16은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 전자 장치의 예를 보여준다.

이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자 장치(100)를 보여준다. 도 1을 참조하면, 전자 장치(100)는 광원(110), 광 센서(120), 그리고 제어기(130)를 포함할 수 있다.

광원(110)은 제어기(130)의 제1 구동 신호(DS1)에 의해 제어될 수 있다. 광원(110)은 제1 구동 신호(DS1)에 의해 제어되는 시간 구간 동안 광(L)을 방사할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)은 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다.

광 센서(120)는 입사되는 광에 기반하여 제1 신호(S1)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 광 센서(120)는 포토다이오드를 포함할 수 있다. 광 센서(120)는 전류의 형태로 제1 신호(S1)를 출력할 수 있다. 예시적으로, 도 1에서 광 센서(120)는 입사되는 광의 양에 대응하는 전류를 출력하는 전류 소스로 도시되지만, 광 센서(120)는 입사되는 광의 양에 대응하는 전류를 싱크하는 전류 싱크로 구현될 수 있다.

제어기(130)는 제1 구동 신호(DS1)에 기반하여 광원(110)을 턴-온 또는 턴-오프 할 수 있다. 턴-온 된 광원(110)은 광(L)을 방사하고, 턴-오프 된 광원(110)은 광(L)의 방사를 중지할 수 있다. 제어기(130)는 광 센서(120)로부터 제1 신호(S1)를 수신할 수 있다.

제어기(130)는 광원 구동기(131), 감산기(132), 아날로그-디지털 변환기(133), 전류 제거 제어기(134), 디지털-아날로그 변환기(135), 메모리(136), 인터페이스 회로(137), 그리고 제어 로직(138)을 포함할 수 있다.

광원 구동기(131)는 제어 로직(138)으로부터 수신되는 제1 제어 신호(CS1)에 응답하여, 제1 구동 신호(DS1)를 생성할 수 있다. 광원 구동기(131)는 제1 구동 신호(DS1)에 기반하여 광원(110)을 턴-온 또는 턴-오프 할 수 있다.

감산기(132)는 광원(110)으로부터 수신되는 제1 신호(S1)(예를 들어, 전류 또는 전류량)로부터 디지털-아날로그 변환기(135)로부터 전달되는 제5 신호(예를 들어, 전류 또는 전류량)를 감할 수 있다. 감산기(132)는 감산의 결과를 제2 신호(S2)(예를 들어, 전류 또는 전류량)로 출력할 수 있다. 예시적으로, 감산기(132)는 별도의 회로를 필요로 하지 않는 배선 연결의 형태로 구현될 수 있다.

아날로그-디지털 변환기(133)(ADC)는 감산기(132)로부터 제2 신호(S2)를 수신할 수 있다. ADC(133)는 제어 로직(138)으로부터 수신되는 제2 제어 신호(CS2)에 응답하여 동작할 수 있다. 예를 들어, ADC(133)는 거친 모드 또는 정교한 모드에서 동작할 수 있다.

거친 모드에서, ADC(133)는 제2 신호(S2)를 제1 디지털 값들로 변환하고, 그리고 제1 디지털 값들을 제3 신호(S3)로 출력할 수 있다. 정교한 모드에서, ADC(133)는 제2 신호(S2)를 제2 디지털 값들 또는 제3 디지털 값들로 변환하고, 그리고 제2 디지털 값들 또는 제3 디지털 값들을 제6 신호(S6)로 출력할 수 있다.

예시적으로, 거친 모드에서 ADC(133)로부터 출력되는 제3 신호(S3)의 비트들의 수는 정교한 모드에서 ADC(133)로부터 출력되는 제6 신호(S6)의 비트들의 수와 다를 수 있다. 예를 들어, 제3 신호(S3)는 10-비트 신호이고, 제6 신호(S6)는 24-비트 신호일 수 있다.

전류 제거 제어기(134)는 ADC(133)로부터 제3 신호(S3)를 수신할 수 있다. 전류 제거 제어기(134)는 제어 로직(138)으로부터 수신되는 제3 제어 신호(CS3)에 응답하여 동작할 수 있다. 전류 제거 제어기(134)는 제3 신호(S3)를 제4 신호(S4)로 변환하여 출력할 수 있다.

예를 들어, 제3 신호(S3)는 ADC(133)의 거친 모드의 해상도에 대응하는 비트들을 포함할 수 있다. 제4 신호(S4)는 디지털-아날로그 변환기(135)(DAC)의 해상도에 대응하는 비트들을 포함할 수 있다. 제3 신호(S3)는 10-비트 신호이고, 제4 신호(S4)는 8-비트 신호일 수 있다.

전류 제거 제어기(134)는 제어 로직(138)으로부터 이득 및 오프셋을 수신할 수 있다. 제어 로직(138)으로부터 수신되는 이득 및 오프셋에 기반하여, 전류 제거 제어기(134)는 제3 신호(S3)를 제4 신호(S4)로 변환할 수 있다.

DAC(135)는 전류 제거 제어기(134)로부터 제4 신호(S4)를 수신할 수 있다. DAC(135)는 제4 신호(S4)를 제5 신호(S5)로 변환할 수 있다. 제5 신호(S5)는 제4 신호(S4)의 비트들의 값에 대응하는 전류량을 갖는 전류일 수 있다.

메모리(136)는 정교한 모드에서 ADC(133)로부터 제6 신호(S6)로서 출력되는 제2 디지털 값 및 제3 디지털 값을 저장할 수 있다. 메모리(136)에 저장된 제3 디지털 값과 제2 디지털 값의 차이를 계산하는 로직이 제어 로직(138)에 또는 메모리(136)와 통신 가능하게 결합된 구성 요소로 제어기(130)에 포함될 수 있다. 메모리(136)는 제3 디지털 값, 제4 디지털 값, 또는 계산된 차이를 제7 신호(S7)로서 인터페이스 회로(137)로 출력할 수 있다.

인터페이스 회로(137)는 제3 디지털 값, 제4 디지털 값, 또는 계산된 차이를 포함하는 정보를 외부 장치로 전달할 수 있다. 또는, 인터페이스 회로(137)는 외부 장치로부터 전달되는 제어 정보, 모드 정보 또는 명령을 제어 로직(138)에 전달할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치(100)의 동작 방법을 보여준다. 도 1 및 도 2를 참조하면, S110 단계에서, 전자 장치(100)는 거친 모드에서 주변 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 광원(110)을 턴-온 하지 않고, 광 센서(120)를 이용하여 입사광을 감지할 수 있다. 광원(110)이 턴-오프 상태이므로, 광 센서(120)에 의해 감지되는 광은 주변 광일 수 있다.

제어기(130)는 입사되는 주변 광을 거친 모드에서 감지할 수 있다. 예를 들어, 거친 모드에서, ADC(133)는 입사광에 응답하여 광 센서(120)가 생성하는 전류(또는 전류량)를 정교한 모드보다 낮은 정확도로 그리고 정교한 모드보다 빠른 속도로 제1 디지털 값으로 변환할 수 있다.

S120 단계에서, 전자 장치(100)는 거친 주변 광을 제거할 수 있다. 예를 들어, 거친 주변 광은 거친 모드에서 전자 장치(100)가 감지한 주변 광(또는 전류) 또는 주변 광의 세기(또는 전류량)일 수 있다. 제어기(130)의 전류 제거 제어기(134)는 거친 주변 광에 대응하는 전류를 생성하도록, 제4 신호(S4)를 통해 DAC(135)를 제어할 수 있다.

S130 단계에서, 전자 장치(100)는 정교한 모드에서 주변 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 광원(110)을 턴-온 하지 않고, 광 센서(120)를 이용하여 입사광을 감지할 수 있다. 광원(110)이 턴-오프 상태이므로, 광 센서(120)에 의해 감지되는 광은 주변 광일 수 있다.

제어기(130)는 입사되는 주변 광을 정교한 모드에서 감지할 수 있다. 예를 들어, 정교한 모드에서, ADC(133)는 입사광에 응답하여 광 센서(120)가 생성하는 전류(또는 전류량)를 거친 모드보다 높은 정확도로 그리고 거친 모드보다 느린 속도로 제2 디지털 값으로 변환할 수 있다. ADC(133)는 제2 디지털 값을 메모리(136)에 저장할 수 있다.

S140 단계에서, 전자 장치(100)는 광원(140)을 이용하여 광(L)을 방사할 수 있다. 제어기(130)의 제어 로직(138)은 제1 제어 신호(CS1)를 통해 광원 구동기(131)를 제어할 수 있다. 제1 제어 신호(CS1)에 응답하여, 광원 구동기(131)는 제1 구동 신호(DS1)를 생성하고, 그리고 제1 구동 신호(DS1)를 이용하여 광원(110)을 턴-온 할 수 있다. 턴-온 된 광원(110)은 광(L)을 방사할 수 있다.

S150 단계에서, 광원(110)이 광(L)을 방사하는 동안, 전자 장치(100)는 광 센서(120)를 이용하여, 입사되는 광을 목표 광으로 감지할 수 있다. 목표 광은 광(L)이 사용자의 신체의 일부를 통과하거나 사용자의 신체의 일부로부터 반사된 광과 주변 광을 합한 광을 가리킬 수 있다.

제어기(130)는 입사되는 목표 광을 정교한 모드에서 감지할 수 있다. 예를 들어, 정교한 모드에서, ADC(133)는 목표 광에 응답하여 광 센서(120)가 생성하는 전류(또는 전류량)를 거친 모드보다 높은 정확도로 그리고 거친 모드보다 느린 속도로 제3 디지털 값으로 변환할 수 있다. ADC(133)는 제3 디지털 값을 메모리(136)에 저장할 수 있다.

S160 단계에서, 전자 장치(100)는 목표 광의 세기와 정교한 주변 광의 세기의 차이를 출력할 수 있다. 예를 들어, 메모리(136)는 제3 디지털 값과 제2 디지털 값의 차이를 인터페이스 회로(137)를 통해 외부 장치로 출력할 수 있다.

상술된 바와 같이, 상대적으로 빠른 속도로 측정되는 거친 주변 광은 광 센서(120)로부터 출력되는 제1 신호(S1)로부터 거친 주변 광의 세기에 해당하는 제5 신호(S5)를 감함으로써 제거된다. 이후에, 정교한 모드에서 정교한 주변 광 및 목표 광이 감지된다. 입사 광에서 거친 주변 광의 성분이 제거되므로, ADC(133)가 더 빠르고 정확하게 정교한 주변 광 및 목표 광을 변환할 수 있다.

도 3은 전자 장치(100)가 동작할 때의 신호들의 파형들의 제1 예를 보여준다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 전자 장치(100)는 특정한 주기에 기반하여 주기적으로 동작할 수 있다. 예시적으로, 전자 장치(100)의 제1 주기(PER1) 및 제2 주기(PER2)가 도 3에 도시된다. 각 주기는 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간을 포함할 수 있다.

제1 구간은 거친 감지 구간(CSI)을 포함할 수 있다. 거친 감지 구간(CSI)에서, 제어 로직(138)은 제2 거친 제어 신호(CS2_C)를 활성화할 수 있다. 제2 거친 제어 신호(CS2_C)는 제2 제어 신호(CS2)에 포함될 수 있다. 제2 거친 제어 신호(CS2_C)에 응답하여, ADC(133)는 제2 신호(S2)를 거친 모드에서 제1 디지털 값으로 변환할 수 있다. 제2 신호(S2)는 주변 광의 세기에 대응하는 전류(또는 전류량)일 수 있다. ADC(133)는 제1 디지털 값을 제3 신호(S3)로서 전류 제거 제어기(134)로 전달할 수 있다.

전류 제거 제어기(134)는 제3 신호(S3)를 변환하여(또는 변환하지 않고) 제4 신호(S4)를 생성할 수 있다. 제2 구간 및 제3 구간 동안은 전류 제거 구간(CCI)에 포함될 수 있다. 전류 제거 구간(CCI) 동안, DAC(135)는 거친 주변 광에 대응하는 전류를 제5 신호(S5)로서 감산기(132)로 전달할 수 있다.

제2 구간은 정교한 감지 구간(FSI)을 포함할 수 있다. 정교한 감지 구간(FSI) 동안, 제어 로직(138)은 제2 정교한 제어 신호(CS2_F)를 활성화할 수 있다. 제2 정교한 제어 신호(CS2_F)는 제2 제어 신호(CS2)에 포함될 수 있다. 제2 정교한 제어 신호(CS2_F)에 응답하여, ADC(133)는 제2 신호(S2)를 정교한 모드에서 제2 디지털 값으로 변환할 수 있다. 정교한 감지 구간(FSI) 동안, 제2 신호(S2)는 주변 광의 세기로부터 거친 주변 광의 세기를 감한 정교한 주변 광의 세기에 대응하는 전류(또는 전류량)일 수 있다. ADC(133)는 제2 디지털 값을 제6 신호로서 메모리(136)로 전달할 수 있다.

제3 구간은 발광 구간(LEI) 및 목표 광 감지 구간(LSI)을 포함할 수 있다. 발광 구간(LEI) 동안, 제어 로직(138)은 제1 제어 신호(CS1)를 통해 제1 구동 신호(DS1)를 활성화할 수 있다. 발광 구간(LEI) 동안, 광원(110)은 광(L)을 방사할 수 있다.

목표 광 감지 구간(LSI)은 발광 구간(LEI)과 일치하거나 발광 구간(LEI)에 포함될 수 있다. 목표 광 감지 구간(LSI) 동안, 제어 로직(138)은 제2 목표 광 감지 제어 신호(CS2_L)를 활성화할 수 있다. 제2 목표 광 감지 제어 신호(CS2_L)에 응답하여, ADC(133)는 제2 신호(S2)를 정교한 모드에서 제3 디지털 값으로 변환할 수 있다. 목표 광 감지 구간(LSI) 동안, 제2 신호(S2)는 광(L) 중에서 광 센서(120)에 입사되는 부분 및 주변 광의 세기로부터 거친 주변 광의 세기를 감한 목표 광의 세기에 대응하는 전류(또는 전류량)일 수 있다. ADC(133)는 제3 디지털 값을 제6 신호로서 메모리(136)로 전달할 수 있다.

제2 주기(PER2) 동안, 신호들은 제1 주기(PER1)에서와 동일하게 제어될 수 있다. 각 주기에서, 메모리(136)는 제3 디지털 값과 제2 디지털 값의 차이를 제7 신호(S7)로서 인터페이스 회로로 출력할 수 있다. 또한, 각 주기에서, 메모리(136)는 제2 디지털 값 또는 제3 디지털 값을 제7 신호(S7)로서 인터페이스 회로로 출력할 수 있다.

제어 로직(138)에 의해 디버그 모드가 설정된 때에, 각 주기에서 ADC(133)는 제1 디지털 값을 메모리(136)로 전달할 수 있다. 각 주기에서, 메모리(136)는 제1 디지털 값을 제7 신호(S7)로서 인터페이스 회로로 출력할 수 있다. 인터페이스 회로(137)는 각 주기에서 메모리(136)로부터 수신되는 제7 신호(S7)에 포함된 정보를 외부 장치로 출력할 수 있다. 각 주기가 수행된 후, 제1 디지털 값, 제2 디지털 값, 또는 제3 디지털 값은 초기화(또는 리셋)될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ADC(200)를 보여준다. 예시적으로, ADC(200)는 도 1의 ADC(133)에 대응할 수 있다. 도 1 및 도 4를 참조하면, ADC(200)는 내부 감산기(210), 루프 필터(220), 내부 ADC(230), 로직(240), 그리고 내부 DAC(250)를 포함할 수 있다.

내부 감산기(210)는 감산기(132)로부터 제2 신호(S2)를 수신할 수 있다. 내부 감산기(210)는 내부 DAC(250)로부터 제5 내부 신호(iS5)를 수신할 수 있다. 내부 감산기(210)는 제2 신호(S2)(예를 들어 전류 또는 전류량)로부터 제5 내부 신호(iS5)(예를 들어, 전류 또는 전류량)를 감한 결과를 제1 내부 신호(iS1)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 내부 감산기(210)는 배선 연결의 형태로 구현될 수 있다.

루프 필터(220)는 제1 내부 신호(iS1)를 필터링하여 제2 내부 신호(iS2)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 루프 필터(220)는 3차 루프 필터를 포함할 수 있다.

내부 ADC(230)는 루프 필터(220)로부터 제2 내부 신호(iS2)를 수신할 수 있다. 내부 ADC(230)는 거친 모드 및 정교한 모드에서 동작할 수 있다. 거친 모드에서, 내부 ADC(230)는 제2 내부 신호(iS2)를 j-비트의 제1 디지털 값으로 변환할 수 있다. 내부 ADC(230)는 제1 디지털 값을 제3 신호(S3)로 출력할 수 있다. 예시적으로, j-비트는 10-비트일 수 있다.

정교한 모드에서, 내부 ADC(230)는 제2 내부 신호(iS2)를 i-비트의 값으로 변환할 수 있다. 내부 ADC(230)는 i-비트의 값을 제3 내부 신호(iS3)로 로직(240)으로 전달할 수 있다. 예시적으로, i-비트는 5비트일 수 있다.

로직(240)은 제2 제어 신호(CS2)에 응답하여 동작할 수 있다. 로직(240)은 내부 제어 신호(iCS)를 통해 내부 ADC(230)를 제어할 수 있다. 예시적으로, 로직(240)은 내부 ADC(230)를 거친 모드 또는 정교한 모드로 제어할 수 있다.

정교한 모드에서, 로직(240)은 내부 ADC(230)로부터 제3 내부 신호(iS3)를 수신할 수 있다. 로직(240)은 제3 내부 신호(iS3)를 제4 내부 신호(iS4)로서 내부 DAC(250)에 제공할 수 있다. 로직(240)은 제3 내부 신호(iS3)에 대해 필터링을 수행하여, 제6 신호로 출력할 수 있다. 디버그 모드에서, 로직(240)은 제3 신호(S3)를 로직(240)으로 출력하도록 내부 ADC(230)를 제어할 수 있다.

내부 DAC(250)는 로직(240)으로부터 제4 내부 신호(iS4)를 수신할 수 있다. 내부 DAC(250)는 제4 내부 신호(iS4)의 값에 해당하는 전류를 생성하여 제5 내부 신호(iS5)로 출력할 수 있다. 예시적으로, 내부 DAC(250)는 전류 소스 또는 전류 싱크로 기능할 수 있다.

예시적으로, 거친 모드에서, 로직(240)은 내부 DAC(250)를 비활성화할 수 있다. 거친 모드에서, ADC(200)는 내부 ADC(230)를 SAR(Successive-Approximation) ADC로 이용하여, 제2 신호(S2)를 제3 신호(S3)로 변환할 수 있다.

예시적으로, 정교한 모드에서, 로직(240)은 내부 DAC(250)를 활성화할 수 있다. 정교한 모드에서, ADC(200)는 감산기(210), 루프 필터(220), 내부 ADC(230), 로직(240), 그리고 내부 DAC(250)를 이용하여 제2 신호(S2)를 제6 신호(S6)로 변환하는 델타-시그마 ADC로 동작할 수 있다.

도 5는 전자 장치(100)가 적응적으로 동작하는 제1 예를 보여준다. 도 1 및 도 5를 참조하면, S210 단계에서, 전자 장치(100)의 제어 로직(138)은 ADC(133)로부터 정교한 주변 광의 세기에 대한 정보, 예를 들어 제2 디지털 값을 수신할 수 있다. 제2 디지털 값의 변화에 기반하여, 제어 로직(138)은 정교한 주변 광의 세기의 변화를 추적할 수 있다.

S220 단계에서, 제어 로직(138)은 정교한 주변 광의 세기의 변화가 제1 임계값(Vcr1)보다 큰지 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어 로직(138)은 임의의 개수의 연속한 주기들 동안의 정교한 주변 광의 세기의 변화가 제1 임계값(Vcr1)보다 큰지 판단할 수 있다. 정교한 주변 광의 세기의 변화가 제1 임계값(Vcr1)보다 크면, S230 단계에서, 전자 장치(100)의 제어 로직(138)은 각 주기에서 정교한 주변 광을 적어도 두 번 감시하도록 제어기(130)를 제어할 수 있다.

정교한 주변 광의 세기의 변화가 제1 임계값(Vcr1)보다 크지 않으면, S240 단계에서, 전자 장치(100)의 제어 로직(138)은 각 주기에서 정교한 주변 광을 한 번 감지하도록 제어기(130)를 제어할 수 있다. 각 주기에서 정교한 주변 광을 한번 감지할 때, 제어기(130)는 도 3에 도시된 파형들에 기반하여 신호들을 제어할 수 있다.

예시적으로, 제어 로직(138)은 외부 장치로부터 인터페이스 회로(137)를 통해 수신되는 신호에 응답하여, 각 주기에서 정교한 주변 광을 한 번 또는 적어도 두 번 감지하도록 제어기(130)를 제어할 수 있다.

도 6은 제어기(130)가 정교한 주변 광을 적어도 두 번 감지할 때의 신호들의 파형들의 예를 보여준다. 도 1 및 도 6을 참조하면, 제1 주기(PER1) 및 제2 주기(PER2)의 각각은 제1 시간 구간, 제2 시간 구간, 제3 시간 구간 및 제4 시간 구간을 포함할 수 있다.

도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 제1 시간 구간은 거친 감지 구간(CSI)을 포함할 수 있다. 거친 감지 구간(CSI)에서 감지된 제1 디지털 값에 기반하여, 제어기(130)는 제2 시간 구간, 제3 시간 구간 및 제4 시간 구간 동안 전류 제거 구간(CCI)을 유지할 수 있다.

도 3을 참조하여 설명된 바와 유사하게, 제2 시간 구간은 제1 정교한 감지 구간(FSI1)을 포함할 수 있다. ADC(133)는 제1 정교한 감지 구간(FSI1) 동안 제2 신호(S2)로부터 변환된 제2 디지털 값을 메모리(136)에 저장할 수 있다.

도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 제3 시간 구간은 발광 구간(LEI) 및 목표 광 감지 구간(LSI)을 포함할 수 있다. ADC(133)는 목표 광 감지 구간(LSI) 동안 제2 신호(S2)로부터 변환된 제3 디지털 값을 메모리(136)에 저장할 수 있다.

제4 시간 구간은 제2 정교한 감지 구간(FSI2)을 포함할 수 있다. 제2 정교한 감지 구간(FSI2)은 제1 정교한 감지 구간(FSI1)과 유사하게, 광원(110)을 턴-오프 한 상태에서 수행될 수 있다. ADC(133)는 제2 정교한 감지 구간(FSI2) 동안 제2 신호(S2)로부터 변환된 제4 디지털 값을 메모리(136)에 저장할 수 있다.

각 주기에서, 메모리(136)는 제1 정교한 감지 구간(FSI1)에서 감지된 제2 디지털 값과 제2 정교한 감지 구간(FSI2)에서 감지된 제4 디지털 값의 평균을 정교한 주변 광의 값으로 계산할 수 있다. 예시적으로, 메모리(136)에 저장된 제2 디지털 값과 제4 디지털 값의 평균을 계산하는 로직이 제어 로직(138)에 또는 메모리(136)와 통신 가능하게 결합된 구성 요소로서 제어기(130)에 포함될 수 있다.

제2 디지털 값과 제4 디지털 값의 평균값이 정교한 주변 광의 디지털 값으로 사용되는 것을 제외하면, 도 6의 신호들의 파형에 따른 동작은 도 3의 신호들의 파형에 따른 동작과 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략된다.

예시적으로, 제1 정교한 감지 구간(FSI1)의 시간 길이와 제2 정교한 감지 구간(FSI2)의 시간 길이는 동일할 수 있다. 예시적으로, 제어기(130)는 제1 정교한 감지 구간(FSI1) 및 제2 정교한 감지 구간(FSI2)을 연속적으로 수행한 후에 발광 구간(LEI) 및 목표 광 감지 구간(LSI)을 수행할 수 있다.

또는, 제어기(130)는 발광 구간(LEI) 및 목표 광 감지 구간(LSI)을 수행한 후에, 제1 정교한 감지 구간(FSI1) 및 제2 정교한 감지 구간(FSI2)을 연속적으로 수행할 수 있다. 예시적으로, 제어기(130)는 정교한 주변 광의 변화에 기반하여, 정교한 감지 구간(FSI)을 각 주기에서 세 번 이상 수행하고, 세 번 이상의 정교한 광 감지 구간(FSI)에서 감지된 디지털 값들의 평균을 정교한 주변 광의 디지털 값으로 사용할 수 있다.

도 7은 전자 장치(100)가 적응적으로 동작하는 제2 예를 보여준다. 도 1 및 도 7을 참조하면, S310 단계에서, 전자 장치(100)의 제어 로직(138)은 ADC(133)로부터 주변 광의 세기에 대한 정보, 예를 들어 제1 디지털 값 또는 제2 디지털 값을 수신할 수 있다. 제1 디지털 값 또는 제2 디지털 값의 변화에 기반하여, 제어 로직(138)은 주변 광, 예를 들어 거친 주변 광 또는 정교한 주변 광의 세기의 변화를 추적할 수 있다.

S320 단계에서, 제어 로직(138)은 주변 광(예를 들어 거친 주변 광 또는 정교한 주변 광)의 세기의 변화가 제2 임계값(Vcr2)보다 큰지 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어 로직(138)은 임의의 개수의 연속한 주기들 동안의 주변 광(예를 들어 거친 주변 광 또는 정교한 주변 광)의 세기의 변화가 제2 임계값(Vcr2)보다 큰지 판단할 수 있다. 주변 광(예를 들어 거친 주변 광 또는 정교한 주변 광)의 세기의 변화가 제2 임계값(Vcr2)보다 크면, S330 단계에서, 전자 장치(100)의 제어 로직(138)은 현재 주기에서 획득된 거친 주변 광의 세기 또는 정교한 주변 광의 세기, 즉 제1 디지털 값 또는 제2 디지털 값을 다음 주기에서 재사용 하도록 제어기(130)를 제어할 수 있다.

주변 광의 세기의 변화가 제2 임계값(Vcr2)보다 크지 않으면, S340 단계에서, 전자 장치(100)의 제어 로직(138)은 각 주기에서 거친 주변 광 및 정교한 주변 광을 감지하도록 제어기(130)를 제어할 수 있다. 각 주기에서 거친 주변 광 및 정교한 주변 광을 감지할 때, 제어기(130)는 도 3에 도시된 파형들에 기반하여 신호들을 제어할 수 있다.

예시적으로, 제어 로직(138)은 외부 장치로부터 인터페이스 회로(137)를 통해 수신되는 신호에 응답하여, 현재 주기에서 획득된 거친 주변 광의 세기 또는 정교한 주변 광의 세기, 즉 제1 디지털 값 또는 제2 디지털 값을 다음 주기에서 재사용 하거나 또는 각 주기에서 거친 주변 광 및 정교한 주변 광을 감지하도록 제어기(130)를 제어할 수 있다.

도 8은 전자 장치(100)가 정교한 주변 광의 세기, 즉 제2 디지털 값을 다음 주기에서 재사용 할 때의 신호들의 파형들의 예를 보여준다. 도 1 및 도 8을 참조하면, 도 8의 제1 주기(PER1)는 도 3의 제1 주기(PER1)와 동일하게 수행될 수 있다.

도 8의 제2 주기(PER2)는 도 3의 제2 주기(PER2) 또는 도 8의 제1 주기(PER1)와 다르게 수행될 수 있다. 예시적으로, 도 8의 제2 주기(PER2)에서, 제2 구간, 즉 정교한 감지 구간(FSI)이 생략될 수 있다. 제어 로직(138)은 제1 주기(PER1)에서 메모리(136)에 저장된 정교한 주변 광의 세기, 즉 제2 디지털 값을 제2 주기(PER2)에서 재사용 하도록 제어기(130)를 제어할 수 있다.

전자 장치(100)는 현재 주기에서 계산된 정교한 주변 광의 세기, 즉 제2 디지털 값을 다음 주기에서 재사용 함으로써, 다음 주기의 동작 시간을 줄일 수 있다. 예시적으로, 특정한 주기의 정교한 주변 광의 세기, 즉 제2 디지털 값은 둘 이상의 주기들에서 재사용될 수 있다. 제2 디지털 값이 재사용되는 동안, 제2 디지털 값은 초기화(또는 리셋)되지 않고 유지될 수 있다.

도 9는 전자 장치(100)가 거친 주변 광의 세기, 즉 제1 디지털 값을 다음 주기에서 재사용 할 때의 신호들의 파형들의 예를 보여준다. 도 1 및 도 9를 참조하면, 도 9의 제1 주기(PER1)는 도 3의 제1 주기(PER1)와 동일하게 수행될 수 있다.

도 9의 제2 주기(PER2)는 도 3의 제2 주기(PER2) 또는 도 9의 제1 주기(PER1)와 다르게 수행될 수 있다. 예시적으로, 도 9의 제2 주기(PER2)에서, 제1 구간, 즉 거친 감지 구간(CSI)이 생략될 수 있다. 제어 로직(138)은 제1 주기(PER1)에서 메모리(136)에 저장된 거친 주변 광의 세기, 즉 제1 디지털 값을 제2 주기(PER2)에서 재사용 하도록 제어기(130)를 제어할 수 있다.

전자 장치(100)는 현재 주기에서 계산된 거친 주변 광의 세기, 즉 제1 디지털 값을 다음 주기에서 재사용 함으로써, 다음 주기의 동작 시간을 줄일 수 있다. 예시적으로, 특정한 주기의 거친 주변 광의 세기, 즉 제1 디지털 값은 둘 이상의 주기들에서 재사용될 수 있다.

예시적으로, 거친 주변 광의 세기에 대응하는 제1 디지털 값이 재사용되면, 둘 이상의 주기들에서 전류 제거 구간(CCI)이 유지될 수 있다. 제1 디지털 값이 재사용되는 동안, 제1 디지털 값은 초기화(또는 리셋)되지 않고 유지될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전자 장치(300)를 보여준다. 도 10을 참조하면, 전자 장치(300)는 광원(310), 광 센서(320), 그리고 제어기(330)를 포함할 수 있다.

광원(310) 및 광 센서(320)는 도 1의 광원(110) 및 광 센서(120)와 동일하게 구성되고, 그리고 동일하게 동작할 수 있다. 따라서, 광원(310) 및 광 센서(320)에 대한 중복되는 설명은 생략된다.

제어기(330)는 광원 구동기(331), 감산기(332), 제1 아날로그-디지털 변환기(333a), 제2 아날로그-디지털 변환기(333b), 전류 제거 제어기(334), 디지털-아날로그 변환기(335), 메모리(336), 인터페이스 회로(337), 그리고 제어 로직(338)을 포함할 수 있다.

광원 구동기(331)는 제어 로직(338)으로부터 수신되는 제1 제어 신호(CS1)에 응답하여, 제1 구동 신호(DS1)를 생성할 수 있다. 광원 구동기(331)는 제1 구동 신호(DS1)에 기반하여 광원(310)을 턴-온 또는 턴-오프 할 수 있다.

감산기(332)는 광원(310)으로부터 수신되는 제1 신호(S1)(예를 들어, 전류 또는 전류량)로부터 디지털-아날로그 변환기(335)로부터 전달되는 제5 신호(예를 들어, 전류 또는 전류량)를 감할 수 있다. 감산기(332)는 감산의 결과를 제2 신호(S2)(예를 들어, 전류 또는 전류량)로 출력할 수 있다. 예시적으로, 감산기(332)는 별도의 회로를 필요로 하지 않는 배선 연결의 형태로 구현될 수 있다.

제1 아날로그-디지털 변환기(333a)(ADC)는 감산기(332)로부터 제2 신호(S2)를 수신할 수 있다. 제1 ADC(333a)는 제어 로직(338)으로부터 수신되는 제2 거친 제어 신호(CS2_C)에 응답하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 ADC(333a)는 거친 모드에서 동작할 수 있다. 거친 모드에서, 제1 ADC(333a)는 제2 신호(S2)를 제1 디지털 값으로 변환하고, 그리고 제1 디지털 값을 제3 신호(S3)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제3 신호(S3)는 10-비트 신호일 수 있다.

제2 아날로그-디지털 변환기(333b)(ADC)는 감산기(332)로부터 제2 신호(S2)를 수신할 수 있다. 제2 ADC(333b)는 제어 로직(338)으로부터 수신되는 제2 정교한 제어 신호(CS2_F) 및 제2 목표 광 감지 제어 신호(CS2_L)에 응답하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 제2 ADC(333b)는 정교한 모드에서 동작할 수 있다. 정교한 모드에서, 제2 ADC(333b)는 제2 신호(S2)를 제2 디지털 값 또는 제3 디지털 값으로 변환하고, 그리고 제2 디지털 값 또는 제3 디지털 값을 제6 신호(S6)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제6 신호(S6)는 24-비트 신호일 수 있다.

예시적으로, 제1 ADC(333a)는 도 4의 ADC(200)의 내부 ADC(230), 더 상세하게는 j-비트 ADC를 포함하도록 구현될 수 있다. 예시적으로, 제2 ADC(333b)는 도 4의 ADC(200)의 감산기(210), 루프 필터(220), 내부 ADC(230), 더 상세하게는 i-비트 ADC, 로직(240), 그리고 내부 DAC(250)를 포함하도록 구현될 수 있다.

전류 제거 제어기(334)는 제1 ADC(333a)로부터 제3 신호(S3)를 수신하는 것을 제외하면, 도 1의 전류 제거 제어기(334)와 동일하게 구성되고, 그리고 동일하게 동작할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략된다. DAC(335)는 도 1의 DAC(135)와 동일하게 구성되고, 그리고 동일하게 동작할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략된다.

메모리(336)는 제2 ADC(333b)로부터 제6 신호(S6)를 수신하는 것을 제외하면, 도 1의 메모리(336)와 동일하게 구성되고, 그리고 동일하게 동작할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략된다. 인터페이스 회로(337)는 도 1을 참조하여 설명된 인터페이스 회로(137)와 동일하게 구성되고, 그리고 동일하게 동작할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략된다.

제어 로직(338)은 제2 제어 신호(CS2) 중에서 제2 거친 제어 신호(CS2_C)를 제1 ADC(333a)로 전송하고, 그리고 제2 정교한 제어 신호(CS2_F) 및 제2 목표 광 감지 제어 신호(CS2_L)를 제2 ADC(333b)로 전송하는 것을 제외하면, 도 1의 제어 로직(138)과 동일하게 구성되고, 그리고 동일하게 동작할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략된다.

도 11은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전자 장치(400)를 보여준다. 도 11을 참조하면, 전자 장치(400)는 제1 광원(410), 제2 광원(415), 광 센서(420), 그리고 제어기(430)를 포함할 수 있다.

제1 광원(410)은 제어기(430)의 제1 구동 신호(DS1)에 의해 제어될 수 있다. 제1 광원(410)은 제1 구동 신호(DS1)에 의해 제어되는 시간 구간 동안 광(L)을 방사할 수 있다. 제2 광원(415)은 제어기(430)의 제2 구동 신호(DS2)에 의해 제어될 수 있다. 제2 광원(415)은 제2 구동 신호(DS2)에 의해 제어되는 시간 구간 동안 광(L)을 방사할 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(410) 및 제2 광원(415)의 각각은 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다.

광 센서(420)는 도 1을 참조하여 설명된 광 센서(120)와 동일하게 구성되고, 그리고 동일하게 동작할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략된다.

제어기(430)는 제1 구동 신호(DS1)를 이용하여 제1 광원(410)을 제어하고, 그리고 제2 구동 신호(DS2)를 이용하여 제2 광원(415)을 제어하는 것을 제외하면 도 1의 제어기(130)와 유사하게 구성되고, 그리고 유사하게 동작할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략될 수 있다.

각 주기에서, 전자 장치(400)는 제1 광원(410) 및 제2 광원(415) 중 적어도 하나를 이용하여 목표 광을 감지하도록 구성될 수 있다. 둘 이상의 광원들을 이용하여 목표 광이 감지될 때, 제어기(430)는 감지 결과의 평균 또는 합을 외부 장치로 출력할 수 있다.

예시적으로, 전자 장치(400)에 포함되는 광원들의 수는 한정되지 않는다. 또한, 전자 장치(400)는 각 주기에서 목표 광을 감지하는데 사용되는 활성화된 광원들의 수를 적응적으로 조절하도록 구성될 수 있다.

도 12는 제어기(430)가 정교한 주변 광을 적어도 두 번 감지할 때의 신호들의 파형들의 예를 보여준다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 제1 주기(PER1) 및 제2 주기(PER2)의 각각은 제1 시간 구간, 제2 시간 구간, 제3 시간 구간 및 제4 시간 구간을 포함할 수 있다.

도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 제1 시간 구간은 거친 감지 구간(CSI)을 포함할 수 있다. 거친 감지 구간(CSI)에서 감지된 제1 디지털 값에 기반하여, 제어기(430)는 제2 시간 구간, 제3 시간 구간 및 제4 시간 구간 동안 전류 제거 구간(CCI)을 유지할 수 있다.

도 3을 참조하여 설명된 바와 유사하게, 제2 시간 구간은 정교한 감지 구간(FSI)을 포함할 수 있다. ADC(433)는 정교한 감지 구간(FSI) 동안 제2 신호(S2)로부터 변환된 제2 디지털 값을 메모리(436)에 저장할 수 있다.

도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 제3 시간 구간은 제1 발광 구간(LEI1) 및 제1 목표 광 감지 구간(LSI1)을 포함할 수 있다. ADC(433)는 제1 목표 광 감지 구간(LSI1) 동안 제2 신호(S2)로부터 변환된 제3 디지털 값을 메모리(436)에 저장할 수 있다.

제4 시간 구간은 제2 발광 구간(LEI2) 및 제2 목표 광 감지 구간(LSI2)을 포함할 수 있다. ADC(433)는 제2 목표 광 감지 구간(LSI2) 동안 제2 신호(S2)로부터 변환된 제4 디지털 값을 메모리(436)에 저장할 수 있다.

각 주기에서, 메모리(436)는 제1 목표 광 감지 구간(LSI1)에서 감지된 제3 디지털 값과 제2 목표 광 감지 구간(LSI2)에서 감지된 제4 디지털 값의 평균 또는 합을 목표 광의 값으로 계산할 수 있다. 예시적으로, 메모리(436)에 저장된 제2 디지털 값과 제4 디지털 값의 평균을 계산하는 로직이 제어 로직(438)에 또는 메모리(436)와 통신 가능하게 결합된 구성 요소로서 제어기(430)에 포함될 수 있다.

제3 디지털 값과 제4 디지털 값의 평균(또는 합) 값이 정교한 주변 광의 디지털 값으로 사용되는 것을 제외하면, 도 12의 신호들의 파형에 따른 동작은 도 3의 신호들의 파형에 따른 동작과 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략된다.

예시적으로, 제3 디지털 값과 제4 디지털 값의 평균이 목표 광의 값으로 계산될 때, 메모리(436)는 목표 광의 값과 정교한 주변 광의 제2 디지털 값의 차이를 출력할 수 있다. 제3 디지털 값과 제4 디지털 값의 합이 목표 광의 값으로 계산될 때, 메모리(436)는 목표 광의 값과 정교한 주변 광의 제2 디지털 값의 두 배의 값의 차이를 출력할 수 있다.

예시적으로, 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이, 각 주기에서 정교한 감지 구간은 두 번 이상 수행될 수 있다. 도 8 및 도 9를 참조하여 설명된 바와 같이, 제1 디지털 값 및 제2 디지털 값 중 적어도 하나는 다음 주기에서 재사용될 수 있다.

도 13은 제어기(430)가 정교한 주변 광을 적어도 두 번 감지할 때의 신호들의 파형들의 다른 예를 보여준다. 도 12와 비교하면, 도 11에서, 정교한 감지 구간(FSI)은 제1 목표 광 감지 구간(LSI1)과 제2 목표 광 감지 구간(LSI2)의 사이에서 수행될 수 있다.

예시적으로, 도 12 및 도 13에서, 제어기(430)는 제1 광원(410) 및 제2 광원(415)을 순차적으로 턴-온 하고, 서로 구별되는 목표 광 감지 구간들을 갖는 것으로 설명되었다. 그러나 제어기(430)는 하나의 목표 광 감지 구간 동안 둘 이상의 광원들을 동시에 턴-온 하도록 구현될 수 있다.

도 14는 전자 장치(400)가 활성 광원들의 수를 적응적으로 조절하는 방법의 예를 보여준다. 도 11 및 도 14를 참조하면, S410 단계에서, 전자 장치(400)는 출력 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어기(430)의 제어 로직(438)은 메모리(436)로부터 제7 신호(S7)에 포함된 출력 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 출력 신호는 목표 광의 디지털 값과 정교한 주변 광의 디지털 값의 차이일 수 있다.

S420 단계에서, 전자 장치(400)는 출력 신호의 세기가 제3 임계 값(Vcr3)보다 작은지 판단할 수 있다. 출력 신호의 세기가 제3 임계 값(Vcr3)보다 작으면, S430 단계에서, 전자 장치(400)는 활성 광원들의 수를 증가시킬 수 있다. 활성 광원은 제어기(430)에 의해 턴-온 되어 광(L)을 방사하는 광원일 수 있다. 출력 신호의 세기가 제3 임계값보다 작지 않으면, S440 단계에서, 제어기(430)는 활성 광원들의 수를 줄일 수 있다.

도 15는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 전자 장치(500)를 보여준다. 도 15를 참조하면, 전자 장치(500)는 마이크(510), 스피커(520), 가속도계(530), PPG 장치(540)(photoplethysmography 장치), 프로세서(550), 그리고 안테나(560)를 포함할 수 있다. 마이크는 외부의 소리를 전기 신호로 변환하여 프로세서(550)로 제공할 수 있다.

스피커(520)는 프로세서(550)로부터 제공되는 전기 신호를 소리로 변환할 수 있다. 가속도계(530)는 가속도의 변화를 감지하고, 그리고 감지 결과를 프로세서(550)에 제공할 수 있다. PPG 장치(540)는 사용자의 광혈류를 측정할 수 있다. PPG 장치(540)는 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명된 전자 장치들(100, 300, 400) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

프로세서(550)는 마이크(510), 스피커(520), 가속도계(530), PPG 장치(540) 그리고 프로세서(550)를 제어할 수 있다. 프로세서(550)는 모뎀(551)을 포함할 수 있다. 프로세서(550)는 모뎀(551)을 이용하여 안테나(560)를 통해 외부 장치와 통신할 수 있다. 예시적으로, 전자 장치(500)는 무선 이어폰 또는 무선 헤드셋으로 구현될 수 있다.

PPG 장치(540)는 사용자의 신체, 예를 들여 혈관과 인접한 부분에서 사용자의 신체와 부착되는 위치에 제공될 수 있다. PPG 장치(540)는 거친 모드 및 정교한 모드에 기반하여 주변 광을 제거할 수 있다. 따라서, 전자 장치(500)가 제공하는 광용적맥파의 정확도가 향상될 수 있다.

도 16은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 전자 장치(1000)의 예를 보여준다. 도 16을 참조하면, 전자 장치(1000)는 메인 프로세서(1100), 터치 패널(1200), 터치 구동 회로(1202)(TDI)(Touch Driver IC), 디스플레이 패널(1300), 디스플레이 구동 회로(1302)(DDI)(Display Driver IC), 시스템 메모리(1400), 스토리지 장치(1500), 오디오 처리기(1600), 통신 블록(1700), 이미지 처리기(1800), 그리고 사용자 인터페이스(1900)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 전자 장치(1000)는 개인용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 서버, 워크스테이션, 이동식 통신 단말기, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Media Player), 디지털 카메라, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 웨어러블(Wearable) 장치 등과 같은 다양한 전자 장치 중 하나일 수 있다.

메인 프로세서(1100)는 전자 장치(1000)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 메인 프로세서(1100)는 전자 장치(1000)의 구성 요소들의 동작들을 제어/관리할 수 있다. 메인 프로세서(1100)는 전자 장치(1000)를 동작시키기 위해 다양한 연산을 처리할 수 있다. 터치 패널(1200)은 터치 구동 회로(1202)의 제어에 따라 사용자로부터의 터치 입력을 감지하도록 구성될 수 있다. 디스플레이 패널(1300)은 디스플레이 구동 회로(1302)의 제어에 따라 영상 정보를 표시하도록 구성될 수 있다.

시스템 메모리(1400)는 전자 장치(1000)의 동작에 이용되는 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 시스템 메모리(1400)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, 및/또는 PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magneto-resistive RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferro-electric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다.

스토리지 장치(1500)는 전원 공급에 관계없이 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 스토리지 장치(1500)는 플래시 메모리, PRAM, MRAM, ReRAM, FRAM 등과 같은 다양한 불휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예로서, 스토리지 장치(1500)는 전자 장치(1000)의 내장 메모리 및/또는 착탈식 메모리를 포함할 수 있다.

오디오 처리기(1600)는 오디오 신호 처리기(1610)를 이용하여 오디오 신호를 처리할 수 있다. 오디오 처리기(1600)는 마이크(1620)를 통해 오디오 입력을 수신하거나, 스피커(1630)를 통해 오디오 출력을 제공할 수 있다. 통신 블록(1700)은 안테나(1710)를 통해 외부 장치/시스템과 신호를 교환할 수 있다. 통신 블록(1700)의 송수신기(1720) 및 MODEM(Modulator/Demodulator, 2730)은 LTE(Long Term Evolution), WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multiple Access), Bluetooth, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless Fidelity), RFID(Radio Frequency Identification) 등과 같은 다양한 무선 통신 규약 중 적어도 하나에 따라, 외부 장치/시스템과 교환되는 신호를 처리할 수 있다.

이미지 처리기(1800)는 렌즈(1810)를 통해 광을 수신할 수 있다. 이미지 처리기(1800)에 포함되는 이미지 장치(1820) 및 이미지 신호 처리기(1830)(ISP)(Image Signal Processor)는 수신된 광에 기초하여, 외부 객체에 관한 이미지 정보를 생성할 수 있다. 사용자 인터페이스(1900)는 터치 패널(1200), 디스플레이 패널(1300), 오디오 처리기(1600) 및 이미지 처리기(1800)를 제외한, 사용자와 정보를 교환할 수 있는 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(1900)는 키보드, 마우스, 프린터, 프로젝터, 다양한 센서들, 인체 통신 장치 등을 포함할 수 있다.

전자 장치(1000)는 전력 관리 회로(1010)(PMIC)(Power Management IC), 배터리(1020) 및 전원 커넥터(1030)를 더 포함할 수 있다. 전력 관리 회로(1010)는 배터리(1020)로부터 공급되는 전원 또는 전원 커넥터(1030)로부터 공급되는 전원으로부터 내부 전원을 생성하고, 내부 전원을 메인 프로세서(1100), 터치 패널(1200), 터치 구동 회로(1202)(TDI)(Touch Driver IC), 디스플레이 패널(1300), 디스플레이 구동 회로(1302)(DDI)(Display Driver IC), 시스템 메모리(1400), 스토리지 장치(1500), 오디오 처리기(1600), 통신 블록(1700), 이미지 처리기(1800), 그리고 사용자 인터페이스(1900)에 제공할 수 있다.

전자 장치(100)는 PPG 장치(2000)를 더 포함할 수 있다. PPG 장치(2000)는 사용자의 광혈류를 측정할 수 있다. PPG 장치(2000)는 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명된 전자 장치들(100, 300, 400) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

PPG 장치(540)는 사용자의 신체, 예를 들여 혈관과 인접한 부분에서 사용자의 신체와 부착되는 위치에 제공될 수 있다. PPG 장치(540)는 거친 모드 및 정교한 모드에 기반하여 주변 광을 제거할 수 있다. 따라서, 전자 장치(1000)가 제공하는 광용적맥파의 정확도가 향상될 수 있다.

전자 장치(1000)는 스마트폰, 스마트패드 등과 같은 다양한 모바일 장치들로 구현될 수 있다. 또한, 전자 장치(1000)는 스마트워치, 스마트글래스, 가상 현실 고글 등과 같은 다양한 웨어러블 장치들로 구현될 수 있다.

상술된 실시 예들에서, 제1, 제2, 제3 등의 용어들을 사용하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 구성 요소들이 설명되었다. 그러나 제1, 제2, 제3 등과 같은 용어들은 구성 요소들을 서로 구별하기 위해 사용되며, 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들어, 제1, 제2, 제3 등과 같은 용어들은 순서 또는 임의의 형태의 수치적 의미를 내포하지 않는다.

상술된 실시 예들에서, 블록들을 사용하여 본 발명의 실시 예들에 따른 구성 요소들이 참조되었다. 블록들은 IC (Integrated Circuit), ASIC (Application Specific IC), FPGA (Field Programmable Gate Array), CPLD (Complex Programmable Logic Device) 등과 같은 다양한 하드웨어 장치들, 하드웨어 장치들에서 구동되는 펌웨어, 응용과 같은 소프트웨어, 또는 하드웨어 장치와 소프트웨어가 조합된 형태로 구현될 수 있다. 또한, 블록들은 IC 내의 반도체 소자들로 구성되는 회로들 또는 IP(Intellectual Property)로 등록된 회로들을 포함할 수 있다.

상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 전자 장치
110: 광원
120: 광 센서
130: 제어기
131: 광원 구동기
132: 감산기
133: 아날로그-디지털 변환기
134: 전류 제거 제어기
135: 디지털-아날로그 변환기
136: 메모리
137: 인터페이스 회로
138: 그리고 제어 로직
200: ADC
210: 내부 감산기
220: 루프 필터
230: 내부 ADC
240: 로직
250: 내부 DAC

Claims

광원;
광 센서; 그리고
상기 광 센서를 이용하여 거친 모드에서 감지를 수행하여 거친 주변 광의 양을 감지하고, 그리고 상기 광 센서를 이용하여 정교한 모드에서 감지를 수행하여 정교한 주변 광의 양을 감지하도록 구성되는 제어기를 포함하고, 그리고
상기 제어기는 상기 광원이 광을 방사하는 동안 상기 광 센서를 이용하여 감지를 수행하여 목표 광의 양을 감지하고, 그리고 상기 거친 주변 광의 양, 상기 정교한 주변 광의 양, 그리고 상기 목표 광의 양에 기반하여 정보를 출력하도록 구성되는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 정교한 주변 광의 양을 감지하는 동안 그리고 상기 목표 광의 양을 감지하는 동안, 상기 제어기는 상기 광 센서로부터 출력되는 전류의 양 중에서 상기 거친 주변 광의 양에 대응하는 양을 제거하도록 구성되는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 목표 광의 양으로부터 상기 거친 주변 광의 양을 감한 양에 해당하는 값을 상기 정보로 출력하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원은 발광 다이오드를 포함하고,
상기 광 센서는 포토다이오드를 포함하고, 그리고
상기 정보는 광용적맥파(photoplethysmography) 신호를 포함하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 제1 모드에서 상기 거친 주변 광의 양을 제1 디지털 값으로 변환하고, 제2 모드에서 상기 정교한 주변 광의 양을 제2 디지털 값으로 변환하고, 그리고 상기 제2 모드에서 상기 목표 광의 양을 제3 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 전자 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 모드에서 상기 아날로그-디지털 변환기는 SAR(Successive Approximation) 아날로그-디지털 변환기로 동작하고, 그리고
상기 제2 모드에서 상기 아날로그-디지털 변환기는 델타-시그마 아날로그-디지털 변환기로 동작하는 전자 장치.
제5항에 있어서,
상기 아날로그-디지털 변환기는:
루프 필터;
상기 제1 모드에서 상기 루프 필터의 출력 신호를 j개의 비트들로 변환하고, 그리고 상기 제2 모드에서 상기 루프 필터의 상기 출력 신호를 i개의 비트들로 변환하는 내부 아날로그-디지털 변환기;
상기 제2 모드에서, 상기 i개의 비트들을 전류로 변환하는 디지털-아날로그 변환기;
상기 아날로그-디지털 변환기의 입력 신호로부터 상기 디지털-아날로그 변환기로부터 출력되는 전류를 감하여 상기 루프 필터로 제공하는 감산기;
상기 제2 모드에서 상기 i개의 비트들에 대해 필터링을 수행하여 출력하는 로직을 포함하고,
상기 i는 0보다 큰 양의 정수이고, 그리고
상기 j는 상기 i보다 큰 양의 정수인 전자 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 모드에서 상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 j개의 비트들을 상기 제1 디지털 값으로 출력하고, 그리고 상기 제2 모드에서 상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 i개의 비트들을 상기 제2 디지털 값 또는 상기 제3 디지털 값으로 출력하는 전자 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어기는:
상기 제2 모드에서 상기 제1 디지털 값에 대응하는 전류를 출력하는 디지털-아날로그 변환기;
상기 제2 모드에서 상기 광원으로부터 수신되는 전류에서 상기 디지털-아날로그 변환기로부터 출력되는 전류를 감하여 상기 아날로그-디지털 변환기에 제공하는 감산기;
상기 제2 모드에서 상기 제2 디지털 값 및 상기 제3 디지털 값을 저장하는 메모리; 그리고
상기 제3 디지털 값과 상기 제2 디지털 값의 차이를 출력하도록 구성되는 인터페이스 회로를 더 포함하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 거친 주변 광의 양을 제1 디지털 값으로 변환하는 제1 아날로그-디지털 변환기; 그리고
상기 정교한 주변 광의 양을 제2 디지털 값으로 변환하고, 그리고 상기 목표 광의 양을 제3 디지털 값으로 변환하는 제2 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 전자 장치.
광원 및 광 센서를 포함하는 전자 장치의 동작 방법에 있어서:
제1 시간 구간 동안 상기 광 센서를 이용하여 제1 전류량을 감지하는 단계;
제2 시간 구간 및 제3 시간 구간 동안 상기 제1 전류량에 대응하는 전류를 상기 광 센서의 출력으로부터 제거하는 단계;
상기 제2 시간 구간 동안 상기 광 센서를 이용하여 제2 전류량을 감지하는 단계; 그리고
상기 제3 시간 구간 동안 상기 광원을 이용하여 광을 방사하고, 그리고 상기 광 센서를 이용하여 제3 전류량을 감지하는 단계를 포함하는 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 제3 전류량 및 상기 제2 전류량의 차이를 출력하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
제11항에 있어서,
제4 시간 구간 동안 상기 제1 전류량에 대응하는 상기 전류를 상기 광 센서의 출력으로부터 제거하는 단계;
상기 제4 시간 구간 동안 상기 광 센서를 이용하여 제4 전류량을 감지하는 단계; 그리고
상기 제2 전류량 및 상기 제4 전류량의 평균과 상기 제3 전류량의 차이를 출력하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
제11항에 있어서,
제4 시간 구간 동안 상기 광 센서를 이용하여 제4 전류량을 감지하는 단계;
제5 시간 구간 동안 상기 제4 전류량에 대응하는 전류를 상기 광 센서의 출력으로부터 제거하는 단계; 그리고
상기 제5 시간 구간 동안 상기 광원을 이용하여 광을 방사하고, 그리고 상기 광 센서를 이용하여 제5 전류량을 감지하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
제11항에 있어서,
제4 시간 구간 및 제5 시간 구간 동안 상기 제1 전류량에 대응하는 전류를 상기 광 센서의 출력으로부터 제거하는 단계;
상기 제4 시간 구간 동안 상기 광 센서를 이용하여 제4 전류량을 감지하는 단계; 그리고
상기 제5 시간 구간 동안 상기 광원을 이용하여 광을 방사하고, 그리고 상기 광 센서를 이용하여 제5 전류량을 감지하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
제11항에 있어서,
제4 시간 구간 동안 상기 제1 전류량에 대응하는 전류를 상기 광 센서의 출력으로부터 제거하는 단계; 그리고
상기 제4 시간 구간 동안 상기 광원을 이용하여 광을 방사하고, 그리고 상기 광 센서를 이용하여 제4 전류량을 감지하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 광원은 둘 이상의 광원들을 더 포함하고,
상기 동작 방법은:
상기 제3 전류량과 상기 제2 전류량의 크기의 차이에 기반하여, 상기 둘 이상의 광원들 중 활성 광원들의 수를 조절하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
제11항에 있어서,
상기 광원은 제1 광원이고, 그리고 상기 전자 장치는 제2 광원을 더 포함하고,
상기 동작 방법은:
제4 시간 구간 동안 상기 제1 전류량에 대응하는 전류를 상기 광 센서의 출력으로부터 제거하는 단계; 그리고
상기 제4 시간 구간 동안 상기 제2 광원을 이용하여 광을 방사하고, 그리고 상기 광 센서를 이용하여 제4 전류량을 감지하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
광용적맥파(photoplethysmography) 신호를 출력하는 광혈류 측정(photoplethysmography) 장치; 그리고
상기 광혈류 측정 장치로부터 상기 광용적맥파 신호를 수신하고, 그리고 상기 광용적맥파 신호를 외부의 장치와 통신하도록 구성되는 프로세서를 포함하고,
상기 광혈류 측정 장치는:
광원;
광 센서; 그리고
상기 광 센서를 이용하여 거친 모드에서 감지를 수행하여 거친 주변 광의 양을 감지하도록 구성되는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 상기 거친 주변 광의 양에 해당하는 전류를 상기 광 센서의 출력으로부터 제거하는 동안, 상기 광 센서를 이용하여 정교한 모드에서 감지를 수행하여 정교한 주변 광의 양을 감지하고, 그리고 상기 광원이 광을 방사하는 동안 상기 광 센서를 이용하여 감지를 수행하여 목표 광의 양을 감지하도록 구성되는 전자 장치.
제19항에 있어서,
상기 제어기는 거친 주변 광의 양을 감지하는 동안 SAR(Successive Approximation) 방식으로 동작하고, 그리고 상기 정교한 주변 광의 양을 감지하고 그리고 상기 목표 광의 양을 감지하는 동안 델타-시그마 방식으로 동작하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 전자 장치.