WO2019190122A1 - 대상체의 상태정보를 획득하는 전자장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

대상체의 상태정보를 획득하는 전자장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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WO2019190122A1
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발레리비치 리챠코브블라디슬라브
비케슬라보비치 포포브미카일
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삼성전자 주식회사
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    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G01N2021/3155—Measuring in two spectral ranges, e.g. UV and visible

Definitions

  • Embodiments of the present disclosure relate to an electronic device, an electronic device control method, and a computer program product for performing the electronic device control method.
  • Embodiments of the present disclosure may relate to the field of measurement engineering.
  • Embodiments of the present disclosure also relate to small devices that can be applied to wearable electronics, mobile devices, or other electronic devices.
  • An electronic device and a control method thereof according to embodiments of the present disclosure may be applied to various fields for analyzing an object.
  • the electronics can include an optical system in the form of a spectrometer.
  • a static Fourier transform spectrometer (hereinafter referred to as a first known spectrometer) comprising a beam splitter, a mirror device and a converging optical unit.
  • the beam splitter splits the input light beam into a first arm and a second arm, the first arm is reflected by the beam splitter and the second arm passes through the beam splitter.
  • the first arm extends to the focusing optical unit without deflection after reflection at the mirror device.
  • the second arm extends to the light converging optical unit without deflection after passing through the beam splitter.
  • the condensing optical unit condenses the first and second arms together for interference.
  • the first known spectrometer is not compatible with smart devices such as smart phones, smart watches and the like and has a complicated design. This narrows the field of use of the spectrometer.
  • the first known spectrometer is incompatible with low interference light (ie white light) and requires time, cost and precise alignment.
  • US Pat. No. 5,554,28 includes an interferometer, a radiation source, a Fourier transform lens, and an optical detector, which includes a fairly robust assembly of a beam splitter, two right angle prisms, and a preselected five angle prism each of which are aperture sizes.
  • a static conversion spectrometer hereinafter, a second known spectrometer
  • the second known spectrometer also consists of expensive optical elements and suffers from a complicated design and is also difficult to align. Again, the second known spectrometer is not compatible with mobile devices.
  • a compact spectrometer (hereinafter referred to as a third known spectrometer) suitable for use in a mobile device such as a cellular phone is disclosed.
  • the third known spectrometer includes a filter, at least one Fourier transform focusing element, a micro lens array and a detector but does not use any dispersing element.
  • US20160290863 discloses in particular a method of using a third known spectrometer as an end user device for on-site determination of food quality in comparison with an updateable database accessible to all users of the device.
  • the third known spectrometer has a complicated design, in particular because it uses an optical filter instead of a large number of LEDs (light emitting diodes).
  • a third known spectrometer provides low spectral resolution due to the similarity with the LED-PD (photodiode) system.
  • the third known spectrometer is used only for food analysis, and its use is limited.
  • the spectrometers of the patent documents cited above have a complicated design and are not sufficiently miniaturized and are difficult to use in mobile devices.
  • the spectrometers of the patent documents cited above suffer from low spectral resolution, which is unsuitable for use for purposes other than food analysis.
  • Embodiments of the present disclosure are for acquiring state information of an object from incident light reflected from the object in an electronic device.
  • embodiments of the present disclosure are to provide an electronic device and a method of controlling the same, in which precise alignment of the optical element and the collimator is not required.
  • embodiments of the present disclosure apply an optical system including an optical element, a collimator, an optical sensor, and the like to a small electronic device, and use the object from incident light reflected from the object in a small electronic device such as a mobile device or a wearable electronic device. To obtain the status information of.
  • embodiments of the present disclosure are for detecting a wide range of wavelengths without separately adjusting the sensors using a plurality of sensors having different wavelength ranges.
  • An electronic device includes a fixed optical element that splits incident light reflected from an object into two or more optical paths; An optical sensor spaced apart from the optical element by a distance at which an interference region between the divided incident lights is generated on a light receiving surface, and detecting the incident light; And one or more processors that determine the state information of the object based on the similarity of the first spectrum and the at least one reference spectrum obtained from the detected incident light.
  • the electronic device further includes a fixed collimator for paralleling the incident light reflected from the object.
  • the optical element according to an embodiment of the present disclosure includes an axicon form, and the excicon includes two or more surfaces corresponding to the two or more optical paths, respectively.
  • the optical element according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of prisms respectively corresponding to the two or more light paths.
  • the optical sensor according to the exemplary embodiment of the present disclosure includes a plurality of sub-sensors having different wavelength ranges, and the plurality of sub-sensors include a first sensor having a range of 300 nm to 500 nm and a second having a range of 400 nm to 750 nm. At least one or a combination of sensors or third sensors having a range of 750 nm to 1000 nm.
  • the processor performs Fourier transform on the incident light to obtain amplitude information and phase information, and based on the amplitude information and the phase information, the first spectrum and the phase information. The similarity of at least one reference spectrum is determined.
  • the amplitude information and the phase information obtained by the Fourier transform according to an embodiment of the present disclosure correspond to a real part and an imaginary part, respectively.
  • the processor acquires type information of an object corresponding to the first spectrum, compares the at least one reference spectrum and the first spectrum corresponding to the type information, and obtains the state information.
  • the electronic device further includes a communication unit, and the processor acquires the at least one reference spectrum from an external device through the communication unit.
  • the processor determines state information regarding health based on a change in the ratio of spectrum intensity of two different wavelengths.
  • the processor determines the state information about the skin based on a spectral change in hydration level due to dehydration and a spectral change in hydration level due to rehydration. .
  • the subject may include a first subject corresponding to urine and a second subject mixed with a first compound in urine
  • the processor may include a first spectrum and the second spectra for the first subject.
  • Information about the disease is determined based on the second spectrum for the subject.
  • the state information according to an embodiment of the present disclosure includes at least one of whether the product is genuine, freshness of food, ripeness, or degree of baking.
  • a control method of an electronic device including an optical element and an optical sensor includes: splitting incident light reflected from an object into two or more optical paths using the optical element; Detecting the incident light using the optical sensor; And determining the state information of the object based on the similarity between the first spectrum and the at least one reference spectrum obtained from the detected incident light, wherein the optical sensor includes an interference region between the divided incident lights on the light receiving surface. Spaced apart from the optical element by the resulting spacing distance.
  • a computer program product comprising a recording medium storing program instructions for instructing the processor to perform a method of determining status information of an object when executed by the processor according to an embodiment of the present disclosure, wherein the status information of the object is provided.
  • the method of determining may include splitting incident light reflected from an object into two or more light paths using the optical element; Detecting the incident light using the optical sensor; And determining the state information of the object based on the similarity between the first spectrum and the at least one reference spectrum obtained from the detected incident light, wherein the optical sensor includes an interference region between the divided incident lights on the light receiving surface. Spaced apart from the optical element by the resulting spacing distance.
  • an optical system including an optical element, a collimator, an optical sensor, and the like is applied to a small electronic device, and incident light reflected from an object in a small electronic device such as a mobile device or a wearable electronic device, etc. There is an effect of obtaining the state information of the object from.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of determining state information of an object using an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 illustrates a structure of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of an optical unit according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating another structure of the optical unit according to the exemplary embodiment of the present disclosure.
  • 6A illustrates a wavelength range detected by an optical sensor of an optical unit according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an absorption spectrum after varying a mixing ratio between different olive oils using an optical sensor of an electronic device of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of determining similarity between a reference spectrum and an acquired first spectrum according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a result of determining whether a reference spectrum coincides with an acquired first spectrum based on a similarity degree according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • 9A is a diagram illustrating an operation of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 9B is a diagram illustrating an operation of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a result of measuring a spectrum over time of incident light reflected from an object according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of determining state information of an object from an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 illustrates an example of determining state information of an object from an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of determining state information of an object from an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of determining state information of an object from an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 15 illustrates an example of determining state information of an object from an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 16 is a block diagram illustrating an external device and an electronic device interacting with each other through a network according to an embodiment of the present disclosure.
  • object refers to the object to be tested, which should be detected with the aid of the electronics disclosed herein.
  • object 110 includes commodities / articles (food, fruit, vegetables, etc.); Liquids (water, alcohol, uranium, blood, saliva, etc.), biological tissues (skin, muscle, bone tissue, etc.).
  • FIG. 1 is a schematic diagram of determining state information of an object using an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • An electronic device 120 including an optical unit 130 and acquiring state information of an object 110 using an optical unit 130 is disclosed.
  • the electronic device 120 may measure light wavelengths over a wide range of electromagnetic spectrums using the optical unit 130.
  • An example spectrometer of the electronic device 120 may be used for spectroscopic analysis of the object 110.
  • Light emitted from the light source may be reflected and transmitted from the object 110, and may be absorbed or reflected from the object 110.
  • the change occurring while the light emitted from the light source interacts with the object 110 indicates the characteristics of the object 110.
  • Incident light reflected from the object 110 and incident on the optical unit 130 may be adjusted to a wavelength of interest using a dispersive element or a non-dispersive element.
  • the electronic device 120 may include an optical device 130 and may analyze the object using the optical unit 130 and at least one processor to analyze the object 110.
  • Status information of can be determined.
  • the status information of the object 110 includes the quality of the product / goods (freshness of food, distinction between genuine and false food, degree of baking, degree of ripeness, etc.), detection of biological tissue state (oxygenation) , Hydration level, etc.) information about the health status of the user or patient of the electronic device 120, and the like.
  • An exemplary form of the optic 130 is described in detail with reference to FIGS. 4-6B.
  • the electronic device 120 may include an optical unit 130 and a processor 230 including an optical element 210 and an optical sensor 220.
  • the electronic device 120 may be implemented in various forms.
  • the electronic device 120 may be implemented in the form of, for example, a general purpose computer, a mobile device, a spectrometer, a refrigerator, or a kiosk.
  • the mobile device may be implemented in the form of, for example, a smartphone, a personal computer (PC), a wearable device, or the like.
  • the wearable device may be implemented in the form of glass, watch, clothing, shoes, insertable biochip, ring, and the like.
  • the optical element 210 is an optical element that changes the path of incident light.
  • the light element 210 may be configured to split incident light reflected from the object 110 into two or more light paths.
  • the optical element 120 may have a geometry that splits the incident light into two or more light paths.
  • the optical element 120 may include a combination of a plurality of optical elements that propagate incident light in different optical paths.
  • the optical sensor 220 converts incident light into an electrical signal.
  • the optical sensor 220 may detect incident light split into two or more optical paths from the optical element 120.
  • the optical element 120 may include a plurality of sub-sensors each having a different wavelength range.
  • the different wavelengths may be at least one or a combination of ultraviolet (UV), visible (VIS), and near infrared (NIR) regions.
  • the plurality of sub-sensors included in the optical sensor 220 may correspond to at least some ranges of different wavelength ranges, respectively.
  • the optical sensor 220 may include an ultraviolet detection sub sensor, a visible light detection sub sensor, and a near infrared detection sub sensor.
  • the at least one sub-sensor may operate simultaneously to detect the wavelength of the ultraviolet, visible or near infrared region.
  • the processor 230 may control overall operations of the electronic device 120 and process data.
  • Processor 230 may include one or more processors.
  • the processor 120 may include one or more of a central processing unit (CPU), an application processor (AP), or a communication processor (CP).
  • CPU central processing unit
  • AP application processor
  • CP communication processor
  • the processor 230 may include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), controllers, and microcontrollers. (micro-controllers), microprocessors (microprocessors), may be implemented using at least one of electronic devices for performing other functions.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • controllers and microcontrollers.
  • microcontrollers microprocessors
  • microprocessors may be implemented using at least one of electronic devices for performing other functions.
  • the processor may compare the first spectrum and the reference data (eg, the reference spectrum) obtained by the incident light reflected from the object 110 detected by the optical sensor 220 to compare the similarity. May be determined and the state information of the object 110 may be determined based on the similarity.
  • the reference spectrum may be stored in a memory (not shown) or an external device of the electronic device 120.
  • the processor 230 may access the memory of the electronic device 120 to obtain the reference spectrum, and the reference spectrum may be stored in the memory of the electronic device 120. If not stored, the processor 230 may request reference data from an external device.
  • the processor 230 may correspond to one or more processors that process reference data received from an external device.
  • the reference data may vary according to the type of the object 110.
  • the reference data may be a complex form in which the reference spectrum is Fourier Transform and has a real part and an imaginary part, or a change in absorption spectrum for each wavelength, an intensity change of a wavelength over time, or a specific wavelength. It may be the amount of change in absorption spectrum over time, and the like.
  • the processor 230 may perform a Fourier transform on the acquired first spectrum and compare it with a reference spectrum or use a Fourier transform. It is possible to compare the reference spectrum with the first spectrum obtained without conversion.
  • the reference spectrum may be two or more.
  • the state information of the object 110 may include the quality of the object (eg, product / goods, etc.) (eg, freshness of food, distinction between genuine and fake food, degree of baking, Maturity, etc.), biological tissue state detection (oxygenation, hydration level, etc.), and information about the health state of the user or patient of the electronic device 120. Specific examples of determining the state information of the object 110 will be described in detail with reference to FIGS. 9A to 15.
  • the electronic device 120 may further include a communication unit, and the communication unit may include one or more components that enable communication with other devices, for example, a short range communication module and a wired communication module. And a wireless communication module.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Each step of the electronic device control method of the present disclosure may be performed by various types of electronic devices including an optical element, an optical sensor, and a process for dividing incident light into a plurality of optical paths.
  • the present specification focuses on an embodiment in which the electronic device 120 according to embodiments of the present disclosure (hereinafter, 120 is used as a reference number generically referring to the electronic device disclosed herein) performs an electronic device control method. Therefore, the embodiments described with respect to the electronic device 120 are applicable to the electronic device control method, and conversely, the embodiments described with respect to the electronic device control method are applicable to the embodiments of the electronic device 120.
  • the electronic device control method according to the disclosed embodiments is performed by the electronic device 120 disclosed herein, and the embodiment is not limited thereto, and may be performed by various types of electronic devices.
  • the electronic device 120 splits the incident light reflected from the object into two or more light paths using the optical element (S310).
  • a light source that irradiates light onto the object 110 may be used to obtain optical information from the object 110.
  • the light source may be implemented in the form of an external device or may be provided as a component of the electronic device 120.
  • the collimator before the incident light reflected from the object 110 passes through the optical element 210, the collimator may parallel the incident light. According to one embodiment of the present disclosure, the collimator may be omitted.
  • the optical element 210 splits incident light reflected from the object 110 into two or more light paths (S310). Thereafter, the divided incident light is collected on the light receiving surface to generate an interference region.
  • the incident light reflected from the object 110 is detected by the optical sensor 220 connected to the light receiving surface (S320).
  • the processor 230 obtains a first spectrum from the detected incident light (S330).
  • the processor 230 determines the state information of the object 110 based on the similarity between the obtained first spectrum and the reference spectrum (S340).
  • the type and reference spectrum of the object 110 may vary according to an input on an application of a user who uses the electronic device 120.
  • the user may input state information of the object 110 that he / she wants to know on the application.
  • the processor 230 may access a memory (not shown) of the electronic device 120 or obtain information about a reference spectrum corresponding to the type of the object 110 from an external device based on an input on an application of the user. Can be.
  • the user may input at least one of state information of the object 110 or an image of the object 110 that the user wants to know through the application to the electronic device 120.
  • the user may request the electronic device 120 to determine whether the object 110 is genuine.
  • An image of the photographed object 110 may be input using a display and a photographing apparatus capable of capturing the object 110 such as a camera.
  • the type of the object 110 may be an item such as a watch or a bag, and the reference spectrum may correspond to the same product of the same brand among items of the same type as the object 110 input by the user.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of an optical unit according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the light source 410 may be a natural light source or an artificial light source such as the sun.
  • the artificial light source can be any type of man-made light source, for example, a flash lamp, LED, laser diode, laser or the like.
  • the type of light source may vary depending on the purpose for which the electronics 120 are to be used.
  • the electronic device 120 is used to determine the state information of the object 110 by analyzing the spectrum of the object 110 illuminated from the light source 410.
  • the light source 410 may be a natural light source such as the sun or an artificial light source, that is, any type of man-made light source such as a flash lamp, an LED, a laser diode, a laser, or the like.
  • the light source 410 may be a flash or LED installed on the back of the smart phone or the front of the smart TV.
  • the light source 410 may consequently be external to the smart phone or smart watch.
  • the type of light source may vary depending on the purpose for which the electronics 120 are to be used.
  • the light source 410 when the electronic device 120 is a smart phone and determines whether the object 110 is genuine using the smart phone, the light source 410 may be a flash lamp built in the smart phone. According to another embodiment, when the electronic device 120 is a refrigerator and determines the freshness of food, the light source 410 may be lighting built in the refrigerator.
  • the electronic device 120 may adjust the wavelength range of the light source 410 according to at least one or a combination of the type of the object 110 and the type of state information obtained from the object 110. You can change it. For example, when the object 110 is a solid, the light source 410 emits light having a wavelength in the first range, and when the object 110 is a liquid, the light source 410 has a wavelength range different from that of the first range. It is possible to irradiate light having a wavelength in the second range.
  • the light source 410 when acquiring content information of the A component from the object 110, when the light source 410 irradiates light having a wavelength of a third range, and acquires content information of the B component from the object 110, The light source 410 may radiate light having a wavelength in a fourth range, which is a wavelength range different from that of the third range.
  • the optical unit 120 may include a collimator 420a, an optical element 210a, and an optical sensor 220.
  • the collimator 420a may be omitted.
  • the collimator 420a converts the light path of the incident light reflected from the object 110 and converts the incident light in parallel.
  • the optical element 210 splits the light parallelized through the collimator 420a into two or more optical paths.
  • the optical element 210 of FIG. 2 may be an optical element 210a having a conical surface and the optical element 210a may be in the form of an axicon, which is a special type of lens. .
  • the optical element 210a may have a modified axicon shape, for example, the bottom side of the axicon may be shaved.
  • the surface of the axicon reflected by the object 110 and passing through the collimator 420a lastly may correspond to two or more light paths, respectively.
  • the light path of the incident light may be converted according to the orientation of the light passing surface of the axicon and the optical properties (eg, refractive index) of the optical element 210a.
  • the collimator 420a and the optical element 210 are disposed at a fixed position in the electronic device 120.
  • the fixed collimator 420a and the optical element 210a no pre-alignment or pre-adjustment of the optic 130 is required, thereby accelerating the spectral analysis of the object 110.
  • each of the collimator 420a and the optical element 210a may be coated with an antireflection coating to minimize light loss.
  • Incident light passing through the optical element 210a travels from each of the plurality of surfaces of the optical element 210a to the light receiving surface 430 of the optical sensor 220 along a different light path.
  • incident light divided into two or more paths is incident on the light receiving surface 430 of the optical sensor 220.
  • incident light of two or more light paths interferes with each other in a predetermined region.
  • different light paths may be collected on the light receiving surface 430, and interference fringes may occur between incident light beams.
  • An area where interference between incident light in two or more optical paths occurs on the light receiving surface 430 of the optical sensor 430 is called an interference area 440.
  • the size of the optical unit 130 may be determined based on the size of the optical element 210, the separation distance 450 between the optical element 210 and the light receiving surface 430, the size of the collimator 420a, and the like.
  • the separation distance 450 represents a distance between a predetermined reference point of the optical element 210a and a predetermined reference point of the optical sensor 220.
  • the separation distance 450 may be defined as a distance between the lowest point of the optical element 210a and the light receiving surface 430 of the optical sensor 220.
  • Optical unit 130 may have a length of less than 5mm each of the length, width, height. According to an embodiment of the present disclosure, ⁇ 460 may be an angle between different optical paths.
  • the size ⁇ 460 and the separation distance 450 of the interference region 440 where the interference between the incident light of two or more paths in the light receiving surface 430 of the optical sensor 220 is generated Can be determined to be detected.
  • An interference fringe between incident light of two or more paths in the interference region 440 may be detected.
  • the collimator 420a and the optical element 210a may be arranged in a fixed form.
  • the wavelength range that the optical unit 130 can detect, and the resolution of the optical unit 130 may be calculated.
  • the optical sensor 220 may have a size of 1.12 ⁇ m pixels per pixel and a total number of 4656x3496 pixels.
  • the interference fringe may have a period of at least 5 pixels * 1.12um to 6um.
  • the interference fringe may correspond to ⁇ (460) ⁇ 5.7 ⁇ s.
  • the wavelength range that the optical unit 130 can detect is 400-900 nm and the resolution of the optical unit 130 may be 1 nm.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating another structure of the optical unit according to the exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the collimator 420b is configured to parallel the incident light reflected from the object 110. According to an embodiment, the collimator 420b may be omitted.
  • the optical element 210 of FIG. 2 may be an optical element 210b including a plurality of prisms respectively corresponding to two or more light paths.
  • Each of the plurality of prisms may have a three-dimensional structure of various shapes and may be, for example, a polyhedron having a face such as a quadrangle or a pentagon.
  • the plurality of prisms may be formed integrally or in a form in which each unit prism is bonded.
  • the number of prisms may be variously determined according to an embodiment. For example, the number of prisms may be determined according to the number of light paths to be generated by dividing the incident light.
  • the shapes, orientations, structures, and the like of the plurality of prisms may be configured to accurately collect in the interference region of the light receiving surface 430 after the incident light incident on the optical element 210 is divided into two or more paths. Although one side of the two prisms is shown in contact with FIG. 5, the present invention is not limited thereto.
  • the separation distance 510 represents a distance between a predetermined reference point of the optical element 210b and a predetermined reference point of the optical sensor 220.
  • the separation distance 510 may be defined as a distance between the lowest point of the optical element 210b and the light receiving surface 430 of the optical sensor 220.
  • the separation distance 510 may be determined such that an interference region where interference between incident light in two or more paths occurs on the light receiving surface 430 of the optical sensor 220 is detected.
  • the separation distance 510 may be determined such that an interference area of a predetermined size or more is detected at the light receiving surface 430. Interference fringes between incident light in two or more paths in the interference region can be detected.
  • the collimator 420b and the optical element 210b may be arranged in a fixed form.
  • the electronic device 120 may further include a memory, a processor 230, and a screen.
  • the memory may store data including a plurality of reference spectra. Each reference spectrum corresponds to a particular subject type as discussed above.
  • the processor 230 is connected to the optical sensor 220 to obtain a first spectrum and access the memory to select a reference spectrum corresponding to the same type as the object 110, wherein the acquired first spectrum matches the reference spectrum. Determine whether or not.
  • the screen is configured to display the results of the decision.
  • the optical unit 130 may operate as a spectrometer and may be provided in a mobile device such as a smart phone or a smart watch. Embodiments of the present disclosure are convenient in a small mobile device by providing a compact optical unit 130 for acquiring optical information from the object 110 to a mobile device including a memory, a processor 230, a display, and the like. There is an effect that can quickly obtain the state information of the object (110).
  • 6A illustrates a wavelength range detected by an optical sensor of an optical unit according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the optical element 210a or 210b may be configured such that the optical sensor 220 may detect the interference region 440 between the incident light reflected from the object 110.
  • the optical sensor 220 may include a plurality of sub-sensors respectively detecting spectra in different wavelength ranges.
  • the plurality of sub-sensors include a first sensor 610a capable of detecting a spectrum in the ultraviolet (UV) wavelength range, a second sensor 610b capable of detecting a spectrum in the visible light (VIS) wavelength range, and a near infrared ray (NIR). It may include a third sensor 610c capable of detecting the spectrum of the wavelength range.
  • the optical sensor 220 may include at least one sub sensor among the first to third sensors, and each sub sensor may detect a spectrum having a different wavelength range.
  • the first sensor 610a has a wavelength range of 300 nm to 500 nm
  • the second sensor 610b has a wavelength range of 400 nm to 750 nm
  • the third sensor 610c has a spectrum of 750 nm to 1000 nm wavelength range. Can be detected.
  • Graph 620a shows the absorption spectrum of the first sensor 610a
  • graph 620b shows the absorption spectrum of the second sensor 610b
  • graph 620c shows the absorption spectrum of the third sensor 610c.
  • the optical sensor 220 since the optical sensor 220 may include at least one sub sensor among the first to third sensors, the optical sensor 220 corresponds to all wavelength ranges detected by each sub sensor as shown in the graph 630. The spectrum can be detected.
  • the optical sensor 220 may use the first sensor 610a, the second sensor 610b, and the third sensor 610c together to obtain an absorption spectrum of a wide wavelength range such as 630.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an absorption spectrum after varying a mixing ratio between different olive oils using an optical sensor of an electronic device of the present disclosure.
  • Graph 640 detects the absorption spectrum for each wavelength using the light sensor 220 after varying the mixing ratio between the extra virgin olive oil and the low quality olive oil.
  • Plot 650 shows the mixing ratio of low quality olive oil to extra virgin olive oil.
  • the absorption spectra 660a through 660e of Table 640 are shown after varying the mixing ratio of low quality olive oil to extra virgin olive oil (eg, 4: 0, 3: 1). , 2: 2, 1: 3, 0: 4) corresponding to the absorption spectra of the detected mixed olive oils, respectively.
  • the detected wavelength range of the graph 640 may be about 380 nm to 680 nm, and the wavelength range may be included in the wavelength range detected by the first sensor 610a and the second sensor 610b.
  • the processor 230 may determine the quality of the olive oil by comparing the absorption spectra 660a to 660e between wavelengths of about 380 nm and about 530 nm. In this case, if the processor 230 compares only the absorption spectra 660a to 660e detected by the second sensor 610b, it is difficult to accurately determine the quality of the olive oil, while the first sensor 610a and the second sensor 610b are difficult to determine. By comparing the detected absorption spectra 660a to 660e, it is possible to determine the quality of the olive oil more accurately.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of determining similarity between a reference spectrum and an acquired first spectrum according to an embodiment of the present disclosure.
  • the processor 230 may apply a Fourier transform to the obtained first spectrum to generate a complex form including a real part and an imaginary part (S710).
  • the real part and the imaginary part may correspond to amplitude information (or amplitude spectrum) and phase information (or phase spectrum), respectively. Since the Fourier transform is well known to those skilled in the art, the description thereof is omitted here.
  • the processor 230 may compare the real part and the imaginary part of the Fourier transformed first spectrum and the reference spectrum, respectively (S720).
  • the processor 230 may determine whether both the real part and the imaginary part match based on the similarity between the first spectrum and the reference spectrum (S730). Similarity refers to the degree of agreement between two or more subjects being compared.
  • the processor 230 may determine the similarity through convolution, determination of a difference value after normalization, pattern matching, and the like. According to one embodiment of the present disclosure, in order to determine that the two spectra being compared are not necessarily the two spectra need to overlap completely, and the form of change in the spectrum is sufficient to be equal to or more than a certain degree.
  • the change of the spectrum is equal to or more than a certain level means that the degree of inclination or the point of inflection of the spectrum is equal to or more than a predetermined level, and the convolution result value is equal to or greater than a predetermined value.
  • the processor 230 may determine that the comparison targets match each other if the similarity is equal to or greater than a predetermined level, and otherwise, mismatch.
  • the processor 230 determines that the obtained first spectrum and the reference spectrum match (S740). If any of the negative and imaginary parts is inconsistent, it is determined that the obtained first spectrum and the reference spectrum are inconsistent (S750).
  • the reference spectrum and the acquired first spectrum may be Fourier transformed into a complex form including a real part and an imaginary part.
  • the real part and the imaginary part may correspond to amplitude information (or amplitude spectrum) and phase information (or phase spectrum), respectively.
  • the solid line 810 may be a Fourier transformed form of the reference spectrum and the dotted line 820 may be a Fourier transformed form of the obtained first spectrum.
  • the reference spectrum need not necessarily be one and may be two or more.
  • the processor 230 determines that the acquired first spectrum and the reference spectrum match when the Fourier transformed acquired first spectrum and the real part and the imaginary part of the reference spectrum both match (830), and any one of the real part and the imaginary part If there is a mismatch, it may be determined 840 that the obtained first spectrum and the reference spectrum do not match.
  • 9A is a diagram illustrating an operation of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 120 may determine whether the object 110 is authentic. According to an embodiment of the present disclosure, when the user of the electronic device 120 inputs a command that the user wants to check whether the object 110 is authentic or executes a mode for confirming authenticity, the processor 230 is authentic. Be prepared for the decision. Thereafter, the processor 230 may notify the user of a message for inputting an image of the object 110 to be determined as authentic. Thereafter, the user may photograph the object 110 using a photographing device (not shown) and input the photographed image to the electronic device 120 on the application. The photographed image may be photographed by a photographing device embedded in the electronic device 120, and photographed by a photographing device separate from the electronic device 120 and transmitted to the electronic device 120.
  • the user inputs a photographed image of the object 110 with an indication that the processor 230 wants to confirm authenticity of the object 110 before the processor 230 informs the user to input the photographed image. can do.
  • the processor 230 accesses a memory and corresponds to a genuine product of the same type as that of the object 110. Can be obtained.
  • the type of the object 110 may be an object, for example, a watch, a bag, shoes, or the like, which is an object of authenticity check.
  • the processor 230 may determine whether the object 110 is authentic based on the similarity through a series of processes illustrated in FIG. 7.
  • Block 910 is an example of a result of the processor 230 determines whether or not match based on the similarity, as shown in FIG.
  • the processor 230 may calculate the probability that the object 110 is genuine based on the similarity. Through the screen of the electronic device 120, the user may show the result of the authenticity and the probability of authenticity.
  • the object 110 may be a watch.
  • the processor 230 determines whether the watch is genuine as shown in FIG. By calculating the probability, the user may show the result of the authenticity and the probability of the authenticity through the screen of the electronic device 120.
  • the user of the electronic device 120 may want to check the maturity level or the baking degree of the object 110, and in this case, the type of the object 110 may be, for example. Foods such as fruits, berries, fish or meat.
  • 9B is a diagram illustrating an operation of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 120 may determine the state information of the object 110, and a separate first external device 920 distinguished from the electronic device 120 may show the determination result to the user. have. However, without determining the first external device 920, the electronic device 120 may show a determination result of the state information of the object 110 through a screen embedded in the electronic device 120.
  • an application used by a user may be installed in at least one of the first external device 920 or the electronic device 120.
  • the processor 230 may interact with the first external device 920 through the server 930.
  • the user when a user of the electronic device 120 wants to determine state information of the object 110, the user may input an input means (for example, a touch screen of the electronic device 120). In this case, a display indicating that the user wants to determine the state information of the object 110 can be input.
  • the user of the first external device 920 inputs an indication that the user of the first external device 920 wants to determine the state information of the object 110 through the application of the first external device 920
  • the first external device 920 is connected to the server 930.
  • the electronic device 120 may transmit a request to determine the state information of the object 110 through the electronic device 120.
  • the processor 230 determines the state information of the object 110 based on the similarity between the obtained first spectrum and the reference spectrum through the process illustrated in FIG. 7 to the server 930 to the first external device 920.
  • the result data can be transmitted via.
  • Block 940 is an example of a result of the processor 230 determining the similarity, as shown in FIG. 8.
  • the user may view state information of the object 110 determined through the screen of the first external device 920, whereas the first external device 920 may be used.
  • the external device 920 does not exist, the state information of the object 110 determined through the screen of the electronic device 120 may be viewed.
  • the electronic device 120 may be a refrigerator, the state information of the object 110 may be a freshness of food, and the object 110 may be broccoli. In this case, the type of the object 110 may be food.
  • the processor 230 may, based on the similarity, as shown in block 940. You can determine whether broccoli is fresh and fresh. Thereafter, the processor 230 may transmit the determination result data to the first external device 920, and the first external device 920 may display whether the broccoli is fresh and freshness based on the determination result data.
  • the processor 120 may show the determination result directly through the screen of the electronic device 120.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a result of measuring a spectrum over time of incident light reflected from an object according to an exemplary embodiment.
  • the electronic device 120 may be a wearable smart watch and the optical unit 130 may be small enough to be embedded in the smart watch.
  • the various devices at the same time may be obtained using the electronic device 120.
  • the processor 203 may then apply a Fourier transform to the acquired spectrum to obtain an absorption coefficient according to the wavelength for each material, as shown in the graph 1020.
  • the object is a predetermined component in the skin of the user
  • the electronic device 120 may acquire information about the health state of the user by detecting a change over time of the ratio of the predetermined component in the skin of the user.
  • the predetermined component may be at least one or a combination of melanin, protein, hemoglobin, oxidized hemoglobin, water, or collagen.
  • the electronic device 120 may obtain information about the amount of a predetermined component at predetermined intervals, or may obtain information about the amount of a predetermined component when a predetermined condition is met. For example, if the heart rate of the user is greater than or equal to a predetermined value, the electronic device 120 may obtain information about the amount of the predetermined component. As another example, whenever the number of pedometer counts of the user increases by a predetermined number, the electronic device 120 may obtain information about the amount of a predetermined component.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of determining state information of an object from an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the object 110 may be an oil and the reference object may be a first reference oil and a second reference oil.
  • the processor 230 may perform a Fourier transform on a spectrum of the oil that is the object 110 to determine whether or not the data match the reference data corresponding to the first reference oil and the second reference oil.
  • the graph 1110 shows the amplitude information of the ?? number spectrum of the object 110 obtained by applying the Fourier transform, the amplitude information of the absorption spectrum of the first reference oil, and the absorption spectrum of the second reference oil. Indicates amplitude information.
  • the graph 1120 shows phase information of an absorption spectrum of the object 110, phase information of an absorption spectrum of the first reference oil, and phase information of an absorption spectrum of the second reference oil.
  • the processor 230 may determine that the object 110 matches the second reference oil instead of the first reference oil based on the similarity and calculate the degree of matching through the process illustrated in FIG. 7. Therefore, according to the present embodiment, by comparing the amplitude information and the phase information together, more accurate state information of the object can be obtained.
  • the state information of the object 110 may vary according to the purpose of the application used by the user.
  • the state information of the object 110 may be the quality of the oil itself, and the reference object may be a low quality and high quality oil, or one oil having a predetermined level or more.
  • the state information of the object 110 is a degree of denaturation of the product, the reference object is oil and old oil just after production, or a predetermined time after the production of the same product as the object 110 As long as the oil can be.
  • FIG. 12 illustrates an example of determining state information of an object from an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 120 may measure a change in blood oxygenation level (or oxygen saturation) at a specific breath interruption time 1230 over time.
  • the determined state information of the object 110 may be a function of the heart (malfunction), the presence of a disease, air pollution or hypoxia (hypoxia).
  • the measured oxygen saturation degree may be a relative value with respect to a plurality of reference objects of the same type as the object 110.
  • the subject 110 may be blood of interest and the first spectrum is a change in oxygen saturation over time of the blood of interest and the reference spectrum is in particular a particular respiratory discontinuation over time of a healthy person. Oxygen saturation in the period 1230 may also be a change.
  • the processor 230 may determine whether there is a disease, an air pollution level or hypoxia, or the like based on the comparison of the first spectrum and the reference spectrum.
  • the change in oxygen saturation may be measured based on a change in the ratio of spectral intensity of two different wavelengths. Since it is well known to those skilled in the art to measure the change in oxygen saturation by changing the ratio of spectral intensity of two different wavelengths, the description thereof is omitted here.
  • the table 1210 represents a change in oxygen saturation with time and each curve may be a change in oxygen saturation of the object 110 with time measured on different skins. have.
  • the processor 230 may calculate the respiratory discontinuation period 1230 by measuring the change in oxygen saturation level, and determine the state information of the object 110 based on the change in the oxygen saturation degree of the respiratory discontinuation period 1230.
  • Table 1220 is another example of oxygen saturation changes measured on different skins.
  • the object 110 may be blood
  • the electronic device 120 may be a wearable smart watch.
  • Blood glucose change can be measured based on a change in the ratio of spectrum intensity of two different wavelengths.
  • Table 1300 shows the change in blood sugar level over time.
  • the processor 230 may measure a postprandial glycemic response level and determine state information of the object 110 based on the change in the level.
  • the state information of the object 110 may be a problem of digestive function, the need for dietary control or the need for food intake.
  • state information about the skin may be determined using the electronic device 120.
  • the object 110 may be skin, and the state information of the object 110 may be skin age or skin care effectiveness.
  • Graph 1410 shows the absorption spectrum of each hydration level with wavelength. Each curve in graph 1410 represents the hydration level of each skin.
  • the screen may indicate that the sign language level is low.
  • the information about low hydration level may be the phrase ingest water (not shown).
  • the user of the electronic device 120 may increase the hydration level through a predetermined operation (for example, drinking water or applying cream) as shown in the graph 1420a.
  • the electronic device 120 may output a guide for an action recommended to the user based on the state information. For example, when the hydration level is low, the electronic device 120 may display guide information indicating a creaming operation, a watering operation, or the like on a display or output a guide voice through a speaker.
  • the processor 230 may determine the state information of the object 110 by measuring the spectral change of the hydration level of the skin during dehydration and the spectral change of the hydration level after rehydration. For example, the processor 230 measures the spectral change from hydration level 0.97 to hydration level 0.06 at dehydration and the spectral change from hydration level 0.06 to hydration level 0.97 at rehydration to determine the object 110 based on the spectral change rate. Status information of can be determined. In this case, the hydration level to be compared is not necessarily limited to two, and may be variously determined by the product designer of the electronic device 120.
  • 15 illustrates an example of determining state information of an object from an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 120 may include a toilet, including the optical unit 130, and the object 110 may include urine (hereinafter, referred to as a first object) and a subject mixed with a compound in urine ( Or a second subject).
  • the processor 230 may determine the presence or absence of a disease, for example, whether Alkaptonuria or Phenylketonuria is present by comparing absorption spectra of wavelengths of the first and second objects.
  • the graph 1420b illustrates absorption spectra of wavelengths of the first and second objects of healthy people.
  • Graph 1510 shows absorption spectra of wavelengths of the first and second subjects of people suspected of Alcaptonuria and graph 1530 shows absorption spectra of the first and second subjects of people suspected of Phenylketonuria. It shows the spectrum.
  • the absorption spectra of the first object and the second object of the healthy people both start at similar absorption amounts and decrease constantly as the wavelength increases.
  • the electronic device 1540 may obtain information about the disease from the absorption spectrum of the object based on the characteristics of the absorption spectrum according to each disease.
  • the absorption spectra of wavelengths of the first and second subjects of a person who are not suffering from phenylketonuria all start at a similar absorption amount and become constant as the wavelength increases.
  • the absorption spectrum by wavelength of the second subject of the person suffering from phenylketonuria starts at a much higher absorption than the first subject and is constantly decreasing as the wavelength increases.
  • the processor 230 may determine differences of the absorption spectrum change for each wavelength of the first object and the second object described above to determine that the specific person is suffering from Alcaptonuria or Phenylketonuria.
  • the electronic device 120 may transmit information regarding the presence or absence of a disease to the external device 1540 used by the user.
  • the electronic device 120 acquires only absorption spectra of wavelengths of the first object and the second object by using the optical unit 130, transmits information of the acquired spectrum to the doctor 1550, 1550 may diagnose the disease and transmit a diagnosis result to the device 1540.
  • a diagnosis result of the doctor 1550 may be transmitted to the electronic device 120 through a terminal device of the doctor 1550, a medical information server, or the like.
  • the object for diagnosing the disease may be a separate server as well as the doctor 1550, but is not limited thereto.
  • 16 is a block diagram illustrating an external device and an electronic device interacting with each other through a network according to an embodiment of the present disclosure.
  • a memory (not shown) of the electronic device 120 may be accessed and stored in the memory to determine status information regarding the object 110 of the processor 230 of the electronic device 120. If there is no reference spectrum, the reference spectrum may be requested on the network 1620 to the second external device 1610 through a communication unit (not shown) of the electronic device 120. Thereafter, the second external device 1610 that has received the reference spectrum may transmit the reference spectrum to the electronic device 120 through the network 1620 through the communication unit.
  • the second external device 1610 may include a third electronic device (not shown) and directly perform the method according to the disclosed embodiments.
  • the electronic device 120 acquires only the first spectrum of the object 110 and transmits it to the server through the communication unit, and the second external device 1610 (for example, a cloud server or an artificial intelligence server).
  • a computer program product stored in the second external device 1610 may be executed using the third electronic device of the second external device 1610 to directly perform the method according to the disclosed embodiments.
  • the second external device 1610 may transmit a result from the method according to the disclosed embodiments to the electronic device 120, and the electronic device 120 may display the result on the screen.
  • the communication unit may communicate with various types of external devices according to various types of communication methods.
  • the communication unit may include at least one of a Wi-Fi chip, a Bluetooth chip, a wireless communication chip, and an NFC chip.
  • the Wi-Fi chip and the Bluetooth chip may communicate with each other by WiFi or Bluetooth.
  • various connection information such as SSID and session key may be transmitted and received first, and then various communication information may be transmitted and received using the same.
  • the wireless communication chip refers to a chip that performs communication according to various communication standards such as IEEE, Zigbee, 3rd Generation (3G), 3rd Generation Partnership Project (3GPP), Long Term Evolution (LTE), and the like.
  • the NFC chip refers to a chip operating in a near field communication (NFC) method using a 13.56 MHz band among various RF-ID frequency bands such as 135 kHz, 13.56 MHz, 433 MHz, 860-960 MHz, and 2.45 GHz.
  • NFC near field communication

Abstract

본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할하는 고정된 광학 엘리먼트(optical element), 수광면에서 상기 분할된 입사광 간의 간섭 영역이 생기는 이격 거리만큼 상기 광학 엘리먼트와 이격배치되고 상기 입사광을 검출하는 광 센서, 및 상기 검출된 입사광으로부터 획득된 제 1 스펙트럼 및 적어도 하나의 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 상기 대상체의 상태정보를 결정하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는, 전자장치가 제공된다.

Description

대상체의 상태정보를 획득하는 전자장치 및 그 제어 방법
본 개시의 실시예들은 전자장치, 전자장치 제어 방법, 및 상기 전자장치 제어 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다. 본 개시의 실시예들은 계측 공학(measurement engineering) 분야에 관련될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들은 착용 가능한 전자장치, 모바일 장치, 또는 다른 전자장치에 적용될 수 있는 소형 장치에 관련된다. 본 개시의 실시예들에 따른 전자장치 및 그 제어 방법은 대상체를 분석하기 위해 다양한 분야에 적용될 수 있다.
최근 광학 소자를 구비한 전자장치가 널리 이용되고 있다. 전자장치는 분광기 형태의 광학 시스템을 포함할 수 있다.
분광기들 중 일 유형은 WO 2016180551에 공지되어있다. 특히, 개시된 것은 빔 스플리터, 미러 장치 및 집광 광학 유닛(converging optical unit)을 포함하는 정적 푸리에 변환 분광기(이하, 제 1 공지의 분광기)이다. 빔 스플리터는 입력 광 빔을 제 1 암(arm) 및 제 2 암으로 분할하고, 제 1 암은 빔 스플리터에 의해 반사되고 제 2 암은 빔 스플리터를 투과한다. 제 1 암은 미러 장치에서의 반사 후에 편향 없이 집광 광학 유닛까지 연장된다. 제 2 암은 빔 스플리터를 투과한 후에 편향 없이 집광 광학 유닛까지 연장된다. 집광 광학 유닛은 간섭(interference)을 위해 제 1 암 및 제 2 암을 함께 집광한다. 그러나, 제 1 공지의 분광기는 스마트 폰, 스마트 워치 등과 같은 스마트 장치와 호환 (incompatible)되지 않으며 복잡한 설계를 가지고 있다. 이것은 분광기의 사용 분야를 좁힌다. 또한, 제 1 공지의 분광기는 저 간섭 광 (즉, 백색광)과 양립(incompatible)할 수 없고, 시간, 비용 및 정밀 정렬을 필요로 한다.
US 제5541728호는 빔 스플리터, 2개의 직각 프리즘 및 각각이 조리개(aperture) 크기들인 미리 선택된 5각 프리즘의 상당히 견고한 어셈블리를 포함하는 간섭계(interferometer), 방사선 소스, 푸리에 변환 렌즈 및 광학 검출기를 포함하는 정지 변환 분광기(이하 제 2 공지의 분광기)를 개시한다. 제 2 공지의 분광기는 또한 고가의 광학 엘리먼트들로 구성되고 복잡한 설계로 인해 어려움을 겪으며 정렬이 또한 어렵다. 다시, 제 2 공지의 분광기는 모바일 장치들과 호환되지 않는다.
상술한 모바일 장치들의 호환 부족 문제는 US 제20160290863호에서 해결되며, 휴대 전화와 같은 모바일 장치에서의 사용에 적합한 소형 분광기 (이하, 제 3 공지의 분광기)가 개시되어있다. 바람직한 실시예들에서, 제 3 공지의 분광기는 필터, 적어도 하나의 푸리에 변환 포커싱 엘리먼트, 마이크로 렌즈 어레이 및 검출기를 포함하지만 임의의 분산 엘리먼트를 사용하지 않는다. US 제20160290863호는 특히, 장치의 모든 사용자가 액세스할 수 있는 업데이트 가능한 데이터베이스와 비교하여 식품 품질을 현장에서 결정하기 위한 최종 사용자 장치로써 제 3 공지의 분광기를 사용하는 방법을 개시한다. 다시 한번, 제 3 공지의 분광기는, 특히 다수의 LED (발광 다이오드) 대신 광학 필터를 사용하기 때문에 복잡한 설계를 갖는다. 또한, 제 3 공지의 분광기는 LED-PD (포토 다이오드) 시스템과의 유사성으로 인해 낮은 스펙트럼 분해능을 제공한다. 또한 제 3 공지의 분광기는 식품 분석에만 사용되는 것으로 사용 분야가 제한적이다.
따라서, 앞서 인용된 특허문헌의 분광기들은, 복잡한 설계를 갖고 충분히 소형화되지 않아 모바일 장치 내에서 사용되기 어렵다. 또한, 앞서 인용된 특허문헌의 분광기들은 식품 분석 외의 목적으로 사용하기에 부적합한 낮은 스펙트럼 분해능으로 인해 어려움을 겪는다.
본 개시의 실시예들은, 전자장치에서 대상체로부터 반사된 입사광으로부터 대상체의 상태정보를 획득하기 위한 것이다.
또한, 본 개시의 실시예들은, 광학 엘리먼트 및 콜리메이터의 정밀한 정렬이 요구되지 않는 전자장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 개시의 실시예들은, 광학 엘리먼트, 콜리메이터, 광 센서 등을 포함하는 광학계를 소형의 전자장치에 적용하고, 모바일 장치 또는 웨어러블 전자장치 등과 같은 소형의 전자장치에서 대상체로부터 반사된 입사광으로부터 대상체의 상태정보를 획득하기 위한 것이다.
또한, 본 개시의 실시예들은, 서로 다른 파장 범위를 갖는 복수의 센서를 사용하여 센서를 별도로 조정하지 않으면서 넓은 범위의 파장을 검출하기 위한 것이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치는 대상체로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할하는 고정된 광학 엘리먼트(optical element); 수광면에서 상기 분할된 입사광 간의 간섭 영역이 생기는 이격 거리만큼 상기 광학 엘리먼트와 이격배치되고 상기 입사광을 검출하는 광 센서; 및 상기 검출된 입사광으로부터 획득된 제 1 스펙트럼 및 적어도 하나의 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 상기 대상체의 상태정보를 결정하는 하나 이상의 프로세서를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치는 상기 대상체로부터 반사된 입사광을 평행하게 하는 고정된 콜리메이터(collimator)를 더 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 광학 엘리먼트는 액시콘(axicon) 형태를 포함하고, 엑시콘은 상기 2 이상의 광 경로에 각각 대응되는 2 이상의 면을 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 광학 엘리먼트는 상기 2 이상의 광 경로에 각각 대응되는 복수의 프리즘을 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 광 센서는 서로 다른 파장 범위를 갖는 복수의 서브 센서를 포함하고, 상기 복수의 서브 센서는 300nm 내지 500nm 범위를 갖는 제 1 센서, 400nm 내지 750nm 범위를 갖는 제 2 센서, 또는 750nm 내지 1000nm 범위를 갖는 제 3 센서 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 프로세서는 상기 입사광을 푸리에 변환하여 진폭 정보(amplitude information) 및 위상 정보(phase information)를 획득하고, 상기 진폭 정보 및 상기 위상 정보에 기초하여 상기 제 1 스펙트럼 및 상기 적어도 하나의 참조 스펙트럼의 유사도를 판단한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 푸리에 변환으로 획득된 상기 진폭 정보 및 상기 위상 정보는 실수부 및 허수부에 각각 대응된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 프로세서는 상기 제 1 스펙트럼에 대응되는 대상체의 유형 정보를 획득하고, 상기 유형 정보에 대응되는 상기 적어도 하나의 참조 스펙트럼과 상기 제 1 스펙트럼을 비교하여 상기 상태정보를 결정한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치는 통신부를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 통신부를 통해 상기 적어도 하나의 참조 스펙트럼을 외부 장치로부터 획득한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 프로세서는 서로 다른 두 파장의 스펙트럼 인텐서티(spectrum intensity)의 비율 변화에 기초하여 건강에 관한 상태정보를 결정한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 프로세서는 탈수화(dehydration)에 따른 수화(hydration) 레벨의 스펙트럼 변화 및 재수화(rehydration)에 따른 수화 레벨의 스펙트럼 변화에 기초하여 피부에 관한 상태정보를 결정한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 대상체는 소변에 대응되는 제 1 대상체 및 소변에 제 1 화합물을 혼합한 제 2 대상체를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 제 1 대상체에 대한 제 1 스펙트럼 및 상기 제 2 대상체에 대한 제 2 스펙트럼에 기초하여 질병에 관한 정보를 결정한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 상기 상태정보는 상품의 진품 여부, 식품의 신선도, 완숙도(ripeness), 또는 굽기 정도 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 광학 엘리먼트 및 광 센서를 포함하는 전자장치의 제어 방법은: 상기 광학 엘리먼트를 이용하여 대상체로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할하는 단계; 상기 광 센서를 이용하여 상기 입사광을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 입사광으로부터 획득된 제 1 스펙트럼 및 적어도 하나의 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 상기 대상체의 상태정보를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 광 센서는 수광면에서 상기 분할된 입사광 간의 간섭 영역이 생기는 이격 거리만큼 상기 광학 엘리먼트와 이격 배치된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서에 의해 실행되었을 때 상기 프로세서가 대상체의 상태정보를 결정하는 방법을 수행하도록 명령하는 프로그램 명령들을 저장하는 기록 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 대상체의 상태정보를 결정하는 방법은, 상기 광학 엘리먼트를 이용하여 대상체로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할하는 단계; 상기 광 센서를 이용하여 상기 입사광을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 입사광으로부터 획득된 제 1 스펙트럼 및 적어도 하나의 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 상기 대상체의 상태정보를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 광 센서는 수광면에서 상기 분할된 입사광 간의 간섭 영역이 생기는 이격 거리만큼 상기 광학 엘리먼트와 이격 배치된다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 전자장치에서 대상체로부터 반사된 입사광으로부터 대상체의 상태정보를 획득하는 효과가 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 따르면, 광학 엘리먼트 및 콜리메이터의 정밀한 정렬이 요구되지 않는 전자장치 및 그 제어 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 따르면, 광학 엘리먼트, 콜리메이터, 광 센서 등을 포함하는 광학계를 소형의 전자장치에 적용하고, 모바일 장치 또는 웨어러블 전자장치 등과 같은 소형의 전자장치에서 대상체로부터 반사된 입사광으로부터 대상체의 상태정보를 획득하는 효과가 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 따르면, 서로 다른 파장 범위를 갖는 복수의 센서를 사용하여 센서를 별도로 조정하지 않으면서 넓은 범위의 파장을 검출하는 효과가 있다.
본 개시의 다른 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치를 사용하여 대상체의 상태정보를 결정하는 개략도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 광학부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 광학부의 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 광학부의 광 센서가 검출하는 파장 범위를 나타낸 도면이다.
도 6b는 본 개시의 전자장치의 광 센서를 사용하여 서로 다른 올리브 오일 간의 혼합 비율을 달리한 이후 흡수 스펙트럼을 검출한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 참조 스펙트럼과 획득된 제 1 스펙트럼의 유사도를 판단하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 유사도에 기초하여 참조 스펙트럼과 획득된 제 1 스펙트럼의 일치 여부를 판단한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9a는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 대상체로부터 반사된 입사광의 시간에 따른 스펙트럼을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크를 통해 서로 인터랙션하는 외부장치와 전자장치를 나타낸 블록도이다..
본 개시의 다양한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명된다. 그러나, 본 개시는 많은 다른 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 제시되는 임의의 특정 구조 또는 기능에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 대조적으로, 이 실시예들은 본 개시의 설명을 상세하고 완전하게 하기 위해 제공된다. 본 개시의 설명에 따르면, 본 개시의 범위는 본 실시 예가 독립적으로 또는 다른 임의의 실시예와 함께 구현되는지 여부에 관계없이 본 명세서에 개시된 본 개시의 임의의 실시예를 포함함이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 방법 및 장치는 본 명세서에서 개시된 임의의 실시예를 사용함으로써 실제로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시의 임의의 실시예는 첨부된 청구항들에 제시된 하나 이상의 엘리먼트들을 사용하여 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
그리고 도면에서 본 개시의 실시예들을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
"예시적인"이라는 단어는 본 명세서에서 "예시 또는 예증으로서 사용된"의 의미로 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인"것으로 설명된 임의의 실시예는 반드시 바람직한 것으로서 해석되거나 다른 실시예들보다 이점을 갖는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "대상체(object)"라는 용어는 테스트될 대상을 지칭하며, 그것은 본 명세서에 개시된 전자장치의 도움으로 검출되어야한다. 대상체(110) 유형의 일부 비 제한적 예시들은 상품/물품 (식품, 과일, 채소 등); 액체 (물, 주류, 우라늄, 혈액, 타액(saliva) 등), 생체 조직 (피부, 근육, 뼈 조직 등)을 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치를 사용하여 대상체의 상태정보를 결정하는 개략도를 나타낸 도면이다.
광학부(130)를 구비하고, 광학부(130, optical device)를 이용하여 대상체(110)의 상태정보를 획득하는 전자장치(120)가 개시된다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 전자장치(120)는 광학부(130)를 사용하여 넓은 범위의 전자기 스펙트럼에 걸친 광(light) 파장을 측정할 수 있다. 전자장치(120)의 일 예시인 분광기는 대상체(110)의 분광 분석을 위해 이용될 수 있다. 광원으로부터 방출된 광(light)은 대상체(110)로부터 반사되어 전파(transmitted)될 수 있고, 대상체(110)에 의해 흡수되거나 대상체로부터 반사될 수 있다. 광원으로부터 방출된 광이 대상체(110)와 인터랙션하는 동안 발생하는 변화는 대상체(110)의 특성을 나타낸다. 대상체(110)로부터 반사되어 광학부(130)로 입사된 입사광은 분산(dispersive) 엘리먼트 또는 비 분산 엘리먼트를 사용하여 관심 파장으로 조정될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른, 전자장치(120)는 광학부(optical device)(130)를 포함할 수 있으며 광학부(130) 및 적어도 하나의 프로세서를 사용하여 대상체를 분석하여 대상체(110)의 상태정보를 결정할 수 있다. 대상체(110)의 상태정보는 상품(product)/물품(goods)의 품질 (식품의 신선도, 진품 및 가품의 구별, 굽기 정도, 완숙도(ripeness) 등), 생체 조직 상태 검출 (산소화(oxygenation), 수화(hydration) 레벨 등) 전자장치(120)의 사용자 또는 환자의 건강상태에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 광학부(130)의 예시적인 형태는 도 4 내지 도 6b을 통해 상세히 기술된다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치의 구조를 나타낸 도면이다. 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치(120)는 광학 엘리먼트(210) 및 광 센서(220)를 포함하는 광학부(130) 및 프로세서(230)를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따른 전자장치(120)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 전자 장치(120)는 예를 들면, 범용 컴퓨터, 모바일 장치, 분광기(spectrometer), 냉장고 또는 키오스크 등의 형태로 구현될 수 있다. 모바일 장치는 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC(personal computer), 웨어러블 장치 등의 형태로 구현될 수 있다. 웨어러블 장치는 글래스, 워치, 의류, 신발, 삽입형 바이오 칩, 반지 등의 형태로 구현될 수 있다.
광학 엘리먼트(210)는 입사광의 경로를 변경하는 광학 소자이다. 본 개시의 실시예들에 따른 광 엘리먼트(210)는 대상체(110)로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광학 엘리먼트(120)는 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할하는 기하학적 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 광학 엘리먼트(120)는 입사광을 서로 다른 광 경로로 전파하는 복수의 광학 소자의 조합을 포함할 수 있다.
광 센서(220)는 입사광을 전기적인 신호로 변환한다. 광 센서(220)는 광학 엘리먼트(120)로부터 2 이상의 광 경로로 분할된 입사광을 검출할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 광학 엘리먼트(120)는 서로 다른 파장 범위를 각각 갖는 복수의 서브 센서를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 서로 다른 파장은 자외선(UV), 가시 광선(VIS) 및 근적외선(NIR)영역 중 적어도 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 광 센서(220)에 포함되는 복수의 서브 센서는 서로 다른 파장 범위 중 적어도 일부 범위에 각각 대응될 수 있다. 예를 들면, 광 센서(220)는 자외선 검출 서브센서, 가시 광선 검출 서브 센서, 및 근적외선 검출 서브 센서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면 적어도 하나의 서브 센서는 동시에 작동하여 자외선, 가시 광선 또는 근적외선영역의 파장을 검출할 수 있다.
프로세서(230)는 전자장치(120)의 전반적인 동작을 제어하고 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(230)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 중앙처리장치(central processing unit (CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor (AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor (CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
프로세서(230)는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전자기기 중 적어도 하나를 사용하여 구현될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 프로세서는, 광 센서(220)가 검출한 대상체(110)로부터 반사된 입사광을 통해 획득된, 제 1 스펙트럼 및 참조 데이터 (예를 들면, 참조 스펙트럼)를 비교하여 유사도를 결정하고, 상기 유사도에 기초하여 대상체(110)의 상태정보를 결정할 수 있다. 이 경우 참조 스펙트럼은 전자장치(120)의 메모리(도시되지 않음) 또는 외부장치에 저장될 수 있다. 전자장치(120)의 메모리에 참조 스펙트럼이 저장되어 있는 경우, 프로세서(230)는 전자장치(120)의 메모리에 액세스하여 참조 스펙트럼을 획득할 수 있으며, 전자장치(120)의 메모리에 참조 스펙트럼이 저장되어 있지 않은 경우, 프로세서(230)는 외부장치에 참조 데이터를 요청할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(230)는 외부장치로부터 수신한 참조 데이터를 처리하는 하나 이상의 프로세서에 대응될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 참조 데이터는 대상체(110)의 유형에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 참조 데이터는 참조 스펙트럼은 푸리에 변환(Fourier Transform)되어 실수부와 허수부를 갖는 복소형태이거나 또는 파장별 흡수 스펙트럼의 변화, 시간이 지남에 따른 파장의 인텐서티(intensity) 변화량 또는 특정 파장에 대한 시간이 지남에 따른 흡수 스펙트럼 변화량 등일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)의 사용자가 알기를 원하는 대상체(110)의 상태정보에 따라, 프로세서(230)는 획득된 제 1 스펙트럼을 푸리에 변환하여 참조 스펙트럼과 비교하거나 푸리에 변환 없이 획득된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼을 비교할 수 있다. 이 경우, 참조 스펙트럼은 2 이상일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체(110)의 상태정보는 대상체(예를 들면, 상품(product)/물품(goods) 등)의 품질 (식품의 신선도, 진품 및 가품의 구별, 굽기 정도, 완숙도(ripeness) 등), 생체 조직 상태 검출 (산소화(oxygenation), 수화(hydration) 레벨 등) 전자장치(120)의 사용자 또는 환자의 건강상태에 관한 정보를 포함할 수 있다. 대상체(110)의 상태정보를 결정하는 구체적인 예시는 도 9a 내지 도 15를 통해 상세히 설명한다.
도 2에 도시되진 않았지만 전자장치(120)는 통신부를 더 포함할 수 있으며, 통신부는 다른 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 개시의 전자장치 제어 방법의 각 단계들은 입사광을 복수의 광 경로로 분할하는 광학 엘리먼트, 광 센서, 및 프로세스를 포함하는 다양한 형태의 전자장치에 의해 수행될 수 있다. 본 명세서는 본 개시의 실시예들에 따른 전자장치(120, 이하 120은 본 명세서에서 개시된 전자장치를 총칭하는 참조번호로 이용한다)가 전자장치 제어 방법을 수행하는 실시예를 중심으로 설명한다. 따라서 전자장치(120)에 대해 설명된 실시예들은 전자장치 제어 방법에 적용 가능하고, 반대로 전자장치 제어 방법에 대해 설명된 실시예들은 전자장치(120)에 대한 실시예들에 적용 가능하다. 개시된 실시예들에 따른 전자장치 제어 방법은 본 명세서에 개시된 전자장치(120)에 의해 수행되는 것으로 그 실시 예가 한정되지 않고, 다양한 형태의 전자장치에 의해 수행될 수 있다.
전자장치(120)는 광학 엘리먼트를 이용하여 대상체로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할한다(S310). 일 실시예에 따르면, 대상체(110)로부터 광학 정보를 획득하기 위해 대상체(110)로 빛을 조사하는 광원이 사용될 수 있다. 광원은 외부 장치의 형태로 구현되거나, 전자장치(120)의 구성요소로 구비될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체(110)로부터 반사된 입사광이 광학 엘리먼트(210)를 통과하기 전에, 콜리메이터가 입사광을 평행하게 할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 콜리메이터는 생략될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 광학 엘리먼트(210)가 대상체(110)로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할한다(S310). 이후 분할된 입사광은 수광면으로 모여 간섭 영역을 생성한다.
다음으로, 수광면에 연결된 광 센서(220)에서 대상체(110)로부터 반사된 입사광을 검출한다(S320).
다음으로, 프로세서(230)는 검출된 입사광으로부터 제 1 스펙트럼을 획득한다(S330).
다음으로, 프로세서(230)는 획득된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 대상체(110)의 상태정보를 결정한다(S340). 본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체(110)의 유형과 참조 스펙트럼은 전자장치(120)를 사용하는 사용자의 어플리케이션 상의 입력에 따라 달라질 수 있다. 사용자는 자신이 알기를 원하는 대상체(110)의 상태정보를 어플리케이션 상에서 입력할 수 있다. 이 경우 프로세서(230)는 사용자의 어플리케이션 상의 입력에 기초하여 전자장치(120)의 메모리(도시되지 않음)에 액세스하거나 외부장치로부터 대상체(110)의 유형에 대응하는 참조 스펙트럼에 관한 정보를 획득할 수 있다. 사용자는 전자장치(120)에 자신이 알고자 하는 대상체(110)의 상태정보 또는 대상체(110)의 이미지 중 적어도 하나를 어플리케이션을 통해 입력할 수 있다. 예를 들어, 전자장치(120)의 사용자가 알고자 하는 대상체(110)의 상태정보가 대상체(110)의 진품여부라면, 사용자는 전자장치(120)에 대상체(110)의 진품여부를 결정하라는 표시와, 카메라와 같은, 대상체(110)를 촬영할 수 있는 촬영장치를 사용하여 촬영된 대상체(110)의 이미지를 입력할 수 있다. 이 경우, 대상체(110)의 유형은 시계, 가방과 같은 물품이고 참조 스펙트럼은 사용자가 입력한 대상체(110)와 동일한 유형의 물품 중에서 동일한 브랜드의 동일한 제품과 대응될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 광학부의 구조를 나타낸 도면이다.
광원(410)으로 대상체(110)를 조명하는 경우 광이 대상체(110)로 입사되고 대상체(110)로 입사된 입사광은 이후 대상체(110)로부터 반사된다. 광원(410)은 태양과 같은 자연 광원 또는 인공 광원일 수 있다. 인공 광원은 예를 들면, 플래쉬 램프, LED, 레이저 다이오드, 레이저 등과 같은 임의 유형의 사람이 만든 광원일 수 있다. 광원의 유형은 전자장치(120)가 사용되어야 하는 목적에 따라 다를 수 있다.
도시된 바와 같이, 전자장치(120)는 광원(410)으로부터 조명된 대상체(110)의 스펙트럼 분석하여 대상체(110)의 상태정보를 결정하기 위해 사용된다. 광원(410)은 태양과 같은 자연 광원 또는 인공 광원, 즉 플래쉬 램프, LED, 레이저 다이오드, 레이저 등과 같은 임의 유형의 사람이 만든 광원일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 광원(410)은 스마트 폰의 뒷면 또는 스마트 TV의 앞면에 설치된 플래시 나 LED일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 스마트 폰 또는 스마트 워치에 배터리의 전력을 절약할 필요가 있는 경우, 결과적으로 광원(410)은 스마트 폰 또는 스마트 워치의 외부에 있을 수도 있다. 광원의 유형은 전자장치(120)가 사용되어야하는 목적에 따라 다를 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)가 스마트 폰이고 스마트 폰을 사용하여 대상체(110)의 진품여부를 결정하는 경우 광원(410)은 스마트 폰에 내장된 플래쉬 램프일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전자장치(120)가 냉장고이고 식품의 신선도를 결정하는 경우 광원(410)은 냉장고에 내장된 조명일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)는 대상체(110)의 종류 및 대상체(110)로부터 획득하는 상태 정보의 종류 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 따라 광원(410)의 파장 범위를 변경할 수 있다. 예를 들면, 대상체(110)가 고체인 경우, 광원(410)은 제 1 범위의 파장의 빛을 조사하고, 대상체(110)가 액체인 경우, 광원(410)은 제 1 범위와 다른 파장 범위인 제 2 범위의 파장의 빛을 조사할 수 있다. 다른 예로서, 대상체(110)로부터 A 성분의 함량 정보를 획득하는 경우, 광원(410)은 제 3 범위의 파장의 빛을 조사하고, 대상체(110)로부터 B 성분의 함량 정보를 획득하는 경우, 광원(410)은 제 3 범위와 다른 파장 범위인 제 4 범위의 파장의 빛을 조사할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 광학부(120)는 콜리메이터(420a), 광학 엘리먼트(210a) 및 광 센서(220)를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 콜리메이터(420a)는 생략될 수 있다.
콜리메이터(420a)는 대상체(110)로부터 반사된 입사광의 광 경로를 변환하여, 입사광을 평행하게 변환한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 광학 엘리먼트(210)는, 콜리메이터(420a)를 통과하여 평행해진 광을 2 이상의 광 경로로 분할한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 도 2의 광학 엘리먼트(210)는 원추형 표면을 갖는 광학 엘리먼트(210a)일 수 있으며 광학 엘리먼트(210a)는 특수한 유형의 렌즈인 액시콘(axicon) 형태일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 광학 엘리먼트(210a)는 변형된 액시콘 형태를 가질 수 있으며, 예를 들면, 액시콘의 하단 측면이 깍인 형태일 수 있다. 대상체(110)로부터 반사되어 콜리메이터(420a)를 통과한 입사광이 마지막으로 통과하는 액시콘의 면은 2 이상의 광 경로에 각각 대응할 수 있다. 입사광의 광 경로는 액시콘의 광 통과 면의 오리엔테이션 및 광학 엘리먼트(210a)의 광학 특성(예를 들면, 굴절률)에 따라 변환될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 콜리메이터(420a) 및 광학 엘리먼트(210)는 전자장치(120) 내의 고정된 위치에 배치된다. 고정된 콜리메이터(420a) 및 광학 엘리먼트(210a)를 사용함으로써, 광학부(130)의 사전 정렬 또는 사전 조정이 요구되지 않고, 이로 인해 대상체(110)의 스펙트럼 분석이 가속화된다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 콜리메이터(420a) 및 광학 엘리먼트(210a) 각각은 광 손실을 최소화하기 위해 반사 방지 코팅(antireflection coating)으로 코팅될 수 있다.
광학 엘리먼트(210a)를 통과한 입사광은, 광학 엘리먼트(210a)의 복수의 면 각각으로부터, 서로 다른 광 경로를 따라 광 센서(220)의 수광면(430)으로 진행한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 2 이상의 경로로 분할된 입사광은 광 센서(220)의 수광면(430)으로 입사된다. 본 개시의 실시예들에 따르면, 2 이상의 광 경로의 입사광은 소정의 영역에서 서로 간섭된다. 이 경우 서로 다른 광 경로는 수광면(430) 상에 모이게 되며 입사광 간에 간섭 무늬(interference fringe)가 생길 수 있다. 광 센서(430)의 수광면(430)에서 2 이상의 광 경로의 입사광 간의 간섭이 발생하는 영역을 간섭 영역(440)이라고 한다.
광학부(130)의 크기는 광학 엘리먼트(210)의 크기, 광학 엘리먼트(210)와 수광면(430) 사이의 이격 거리(450), 콜리메이터(420a)의 크기 등에 기초하여 결정될 수 있다. 이격 거리(450)는 광학 엘리먼트(210a)의 소정의 기준 점과 광 센서(220)의 소정의 기준 점 사이의 거리를 나타낸다. 예를 들면, 이격 거리(450)는 광학 엘리먼트(210a)의 최하단 지점과 광 센서(220)의 수광면(430) 사이의 거리로 정의될 수 있다. 일 실시예에 따른 광학부(130)는 가로, 세로, 높이의 길이가 각각 5mm 이내의 길이를 가질 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, θ(460)는 서로 다른 광 경로간의 각도일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, θ(460)의 크기 및 이격 거리(450)는 광 센서(220)의 수광면(430)에서 2 이상의 경로의 입사광 간의 간섭이 발생하는 간섭 영역(440)이 검출되도록 결정될 수 있다. 간섭 영역(440)에서 2 이상의 경로의 입사광 간의 간섭 무늬가 검출될 수 있다. 콜리메이터(420a) 및 광학 엘리먼트(210a)는 고정된 형태로 배치될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 광학부(130)가 검출할 수 있는 파장 범위, 광학부(130)의 분해능을 계산할 수 있다. 예를 들면, 광 센서(220)는 픽셀 당 1.12μm 픽셀 크기를 가지며 총 4656x3496 픽셀 개수를 가질 수 있다. 이 경우 입사광을 적절하게 검출하기 위해 간섭 무늬 당 5개의 픽셀이 필요할 수 있다. 따라서, 간섭 무늬는 최소 5픽셀*1.12um ~ 6um의 일 주기를 가질 수 있다. 간섭 무늬의 일 주기가 6um인 경우 θ(460)≒5.7ㅀ에 대응할 수 있다. 이 경우, 광학부(130)가 검출할 수 있는 파장 범위는 400-900nm이고 광학부(130)의 분해능은 1nm일 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 광학부의 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 콜리메이터(420b)는 대상체(110)로부터 반사된 입사광을 평행하게 하도록 구성된다. 일 실시예에 따르면, 콜리메이터(420b)가 생략될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 도 2의 광학 엘리먼트(210)는 2 이상의 광 경로에 각각 대응하는 복수의 프리즘을 포함하는 광학 엘리먼트(210b)일 수 있다. 복수의 프리즘 각각은 다양한 형태의 3차원 구조를 가질 수 있고, 예를 들면 사각형, 오각형 등의 면을 갖는 다면체 형태일 수 있다. 복수의 프리즘은 일체로 형성되거나, 각 단위 프리즘이 접착된 형태로 형성될 수 있다. 프리즘의 개수는 실시예에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들면, 입사광을 분할하여 생성하고자 하는 광 경로의 개수에 따라 프리즘의 개수가 결정될 수 있다. 또한, 복수의 프리즘의 형상, 오리엔테이션, 구조 등은 광학 엘리먼트(210)로 입사한 입사광이 2이상의 경로로 분할된 후 수광면(430)의 간섭 영역에서 정확히 모일 수 있도록 구성될 수 있다. 도 5에는 2개 프리즘의 한 면이 맞닿아 있는 것으로 도시되어 있지만 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 이격 거리(510)는 광학 엘리먼트(210b)의 소정의 기준 점과 광 센서(220)의 소정의 기준 점 사이의 거리를 나타낸다. 예를 들면, 이격 거리(510)는 광학 엘리먼트(210b)의 최하단 지점과 광 센서(220)의 수광면(430) 사이의 거리로 정의될 수 있다. 이 경우, 이격 거리(510)는 광 센서(220)의 수광면(430)에서 2 이상의 경로의 입사광 간의 간섭이 발생하는 간섭 영역이 검출되도록 결정될 수 있다. 또한, 이격 거리(510)는 미리 결정된 크기 이상의 간섭 영역이 수광면(430)에서 검출되도록 결정될 수 있다. 간섭 영역에서 2 이상의 경로의 입사광 간의 간섭 무늬가 검출될 수 있다. 콜리메이터(420b) 및 광학 엘리먼트(210b)는 고정된 형태로 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시되지는 않았지만, 전자장치(120)는 메모리, 프로세서(230) 및 화면을 더 포함할 수 있다. 메모리는 복수의 참조 스펙트럼을 포함하는 데이터를 저장할 수 있다. 각 참조 스펙트럼은 위에서 논의된 것과 같은 특정한 대상체 유형에 대응한다. 프로세서(230)는 광 센서(220)에 연결되어 제 1 스펙트럼을 획득하고 메모리에 액세스하여, 대상체(110)와 동일한 유형에 대응하는 참조 스펙트럼을 선택하며, 획득된 제 1 스펙트럼이 참조 스펙트럼과 일치하는지 여부를 결정한다. 화면은 결정의 결과를 디스플레이하도록 구성된다.
광학부(130)는 분광기로 동작할 수 있고, 스마트폰 또는 스마트 워치와 같은 모바일 장치 내에 구비될 수 있다. 본 개시의 실시예들은 대상체(110)로부터 메모리, 프로세서(230), 디스플레이 등을 포함하는 모바일 장치에 광학 정보를 획득하는 소형의 광학부(130)를 구비함에 의해, 소형의 모바일 장치에서 간편하고 신속하게 대상체(110)의 상태정보를 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 광학부의 광 센서가 검출하는 파장 범위를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 광학 엘리먼트(210a 또는 210b)는 광 센서(220)가 대상체(110)로부터 반사된 입사광 간의 간섭 영역(440) 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 광 센서(220)는 서로 다른 파장 범위에서 스펙트럼을 각각 검출하는 복수의 서브 센서를 포함할 수 있다. 복수의 서브 센서는 자외선(UV) 파장 범위의 스펙트럼을 검출할 수 있는 제 1 센서(610a), 가시 광선(VIS) 파장 범위의 스펙트럼을 검출할 수 있는 제 2 센서(610b) 및 근적외선(NIR) 파장 범위의 스펙트럼을 검출할 수 있는 제 3 센서(610c)를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 광 센서(220)는 제 1 내지 제 3 센서 중 적어도 하나의 서브 센서를 포함할 수 있으며 각 서브 센서는 서로 다른 파장 범위의 스펙트럼을 검출할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제 1 센서(610a)는 300nm 내지 500nm 파장 범위, 제 2 센서(610b)는 400nm 내지 750nm 파장 범위, 제 3 센서(610c)는 750nm 내지 1000nm 파장 범위의 스펙트럼을 검출할 수 있다.
그래프(620a)는 제 1 센서(610a)의 흡수 스펙트럼을 나타내고, 그래프(620b)는 제 2 센서(610b)의 흡수 스펙트럼을 나타내고, 그래프(620c)는 제 3 센서(610c)의 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 광 센서(220)는 제 1 내지 제 3 센서 중 적어도 하나의 서브 센서를 포함할 수 있으므로 그래프(630)과 같이 각각의 서브 센서가 검출한 모든 파장 범위에 대응하는 스펙트럼을 검출할 수 있다. 광 센서(220)는 제 1 센서(610a), 제 2 센서(610b), 및 제 3 센서(610c)을 함께 이용하여 630과 같은 넓은 파장 범위의 흡수 스펙트럼을 얻을 수 있다.
도 6b는 본 개시의 전자장치의 광 센서를 사용하여 서로 다른 올리브 오일 간의 혼합 비율을 달리한 이후 흡수 스펙트럼을 검출한 도면이다.
그래프(640)는 엑스트라 버진 올리브 오일(Extra Virgin Olive Oil)과 저 품질 올리브 오일간의 혼합비율을 달리한 이후 광 센서(220)를 사용하여 파장 별 흡수 스펙트럼을 검출한 것이다. 도표(650)는 엑스트라 버진 올리브 오일에 대한 저 품질 올리브 오일의 혼합비율을 나타낸 것이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 표(640)의 흡수 스펙트럼(660a 내지 660e)은 엑스트라 버진 올리브 오일에 대한 저 품질 올리브 오일의 혼합비율을 달리한 이후 (예를 들어, 4:0, 3:1, 2:2, 1:3, 0:4) 검출된 혼합된 올리브 오일의 흡수 스펙트럼에 각각 대응한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 그래프(640)의 검출되는 파장 범위는 약 380nm부터 680nm이며 이 파장 범위는 제 1 센서(610a) 및 제 2 센서(610b)가 검출한 파장 범위에 포함될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(230)는 약 380nm 및 약 530nm 파장 사이에서 흡수 스펙트럼(660a 내지 660e)을 비교하여 올리브 오일의 품질을 결정할 수 있다. 이 경우 프로세서(230)는 제 2 센서(610b)에서 검출한 흡수 스펙트럼(660a 내지 660e)만을 비교한다면 올리브 오일의 품질을 정확하게 결정하기 어려운 반면에 제 1 센서(610a) 및 제 2 센서(610b)가 검출한 흡수 스펙트럼(660a 내지 660e)을 비교함으로써 보다 정확한 올리브 오일의 품질의 결정이 가능해 질 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 참조 스펙트럼과 획득된 제 1 스펙트럼의 유사도를 판단하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
제 1 스펙트럼을 획득하는 과정은 도 3의 단계 S310 내지 단계 S330을 통해 기술하였다. 다음으로, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(230)는 획득된 제 1 스펙트럼에 푸리에 변환을 적용하여, 실수부 및 허수부를 포함하는, 복소 형태를 생성할 수 있다(S710). 실수부 및 허수부는 진폭 정보(또는 진폭 스펙트럼) 및 위상 정보(또는 위상 스펙트럼)에 각각 대응할 수 있다. 푸리에 변환은 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 그 설명은 생략한다.
다음으로, 프로세서(230)는 푸리에 변환된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼의 실수부 및 허수부를 각각 비교할 수 있다(S720).
다음으로, 프로세서(230)는 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 실수부와 허수부가 모두 일치하는지 여부를 결정할 수 있다(S730). 유사도란 비교하는 2이상의 대상 간의 일치하는 정도를 의미한다. 프로세서(230)는 컨벌루션, 정규화 이후 차이 값의 판단, 패턴 매칭 등을 통해 유사도를 결정할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 비교되는 두 스펙트럼이 일치한다고 결정하기 위해서는, 반드시 두 스펙트럼이 완전히 겹칠 필요가 있는 것은 아니며 스펙트럼의 변화 형태가 일정 정도 이상으로 동일한 정도면 족하다. 스펙트럼의 변화 형태가 일정 정도 이상으로 동일하다는 것은 스펙트럼의 기울기 정도 또는 변곡점이 생기는 지점 등이 미리 결정된 레벨 이상으로 동일한 것, 컨벌루션 결과 값이 일정 값 이상인 경우 등을 의미한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(230)는 유사도가 미리 결정된 레벨 이상이라면 비교 대상이 서로 일치한다고 결정하며 그렇지 않은 경우 불일치 한다고 결정할 수 있다.
다음으로, 프로세서(230)는 푸리에 변환된 획득된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼의 실수부 및 허수부가 유사도에 기초하여 모두 일치하는 경우 획득된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼이 일치한다고 결정하고(S740) 실수부 및 허수부 중 어느 하나라도 불일치 하는 경우 획득된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼이 불일치 한다고 결정한다(S750).
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 유사도에 기초하여 참조 스펙트럼과 획득된 제 1 스펙트럼의 일치 여부를 판단한 결과를 나타낸 도면이다. 상술한 바와 같이 참조 스펙트럼과 획득된 제 1 스펙트럼은 푸리에 변환되어 실수부 및 허수부를 포함하는, 복소 형태가 될 수 있다. 이 경우 실수부 및 허수부는 진폭 정보(또는 진폭 스펙트럼) 및 위상 정보(또는 위상 스펙트럼)에 각각 대응할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 실선(810)은 참조 스펙트럼의 푸리에 변환된 형태이고 점선(820)은 획득된 제 1 스펙트럼의 푸리에 변환된 형태일 수 있다. 이 경우 참조 스펙트럼은 반드시 하나일 필요는 없으며 2 이상일 수 있다. 프로세서(230)는 푸리에 변환된 획득된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼의 실수부 및 허수부가 모두 일치하는 경우 획득된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼이 일치한다고 결정(830)하고 실수부 및 허수부 중 어느 하나라도 불일치 하는 경우 획득된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼이 불일치 한다고 결정(840)할 수 있다.
도 9a는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치의 동작을 도시한 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)는 대상체(110)의 진품여부를 결정할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 어플리케이션 상에서 전자장치(120)의 사용자가 대상체(110) 진품여부를 확인하길 원한다는 명령을 입력하거나, 진품여부를 확인하는 모드를 싱행하면, 프로세서(230)는 진품여부 결정을 위한 준비를 한다. 이후 프로세서(230)는 진품여부를 결정하고자 하는 대상체(110)에 관한 이미지를 입력하라는 메시지를 사용자에게 알릴 수 있다. 이후 사용자는 촬영장치(도시되지 않음)를 사용하여 대상체(110)를 촬영하여 촬영이미지를 어플리케이션 상에서 전자장치(120)에 입력할 수 있다. 촬영이미지는 전자장치(120)에 내장된 촬영장치에 의해 촬영된 것일 수 있으며 전자장치(120)와는 별개의 촬영장치에 의해 촬영되어 전자장치(120)로 전송된 것일 수 있다. 또 다른 본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자는 프로세서(230)가 촬영이미지를 입력하라는 메시지를 알리기 전에 대상체(110) 진품여부를 확인하길 원한다는 표시와 함께 대상체(110)에 관한 촬영이미지를 입력할 수 있다. 이후 광학부(130)를 통해 대상체(110)에 관한 제 1 스펙트럼이 전자장치(120)로 입력되면, 프로세서(230)는 메모리에 액세스하여 대상체(110) 유형과 동일한 유형의 진품에 대응 참조 스펙트럼을 획득할 수 있다. 이 경우 대상체(110) 유형은 진품여부 확인의 대상이 되는 대상체(110) 예를 들어, 시계, 가방, 신발 등과 같은 물품일 수 있다. 이후 프로세서(230)는 도 7에 도시된 일련의 과정을 거쳐 유사도에 기초하여 대상체(110)의 진품여부를 결정할 수 있다.
블록(910)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)가 유사도에 기초하여 일치여부를 판단한 결과에 대한 예시이다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼이 불일치하여 대상체(110)가 가품이라고 결정된 경우, 프로세서(230)는 유사도에 기초하여 대상체(110)가 진품일 확률을 함께 계산할 수 있으며 사용자에게 전자장치(120)의 화면을 통해 진품여부에 대한 결과와 진품일 확률을 함께 보여줄 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체(110)는 시계일 수 있다. 이 경우, 사용자가 시계의 진품여부 확인을 원한다는 표시와 진품여부를 결정하고자 하는 시계의 촬영이미지를 입력하면, 프로세서(230)는 도 9a에 도시된 바와 같이 시계가 진품인지 여부를 결정하고 진품일 확률을 계산하여 사용자에게 전자장치(120)의 화면을 통해 진품여부에 대한 결과와 진품일 확률을 함께 보여줄 수 있다.
또 다른 본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)의 사용자가 대상체(110)의 완숙도 또는 굽기 정도 등을 확인하기를 원할 수 있고, 이 경우 대상체(110)의 유형은 예를 들어, 열매, 생선 또는 육류와 같은 식품일 수 있다.
도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치의 동작을 도시한 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)는 대상체(110)의 상태정보를 결정하고 전자장치(120)와 구별되는 별개의 제 1 외부장치(920)가 결정 결과를 사용자에게 보여줄 수 있다. 그러나, 제 1 외부장치(920) 없이 전자장치(120)가 전자장치(120)에 내장된 화면을 통해 대상체(110)의 상태정보의 결정 결과를 보여줄 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자가 사용하는 어플리케이션은 제 1 외부장치(920) 또는 전자장치(120) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 제 1 외부장치(920)가 존재하는 경우, 프로세서(230)는 서버(930)를 통해 제 1 외부장치(920)와 인터랙팅할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)의 사용자가 대상체(110)의 상태정보를 결정하길 원하는 경우, 사용자는 전자장치(120)의 입력 수단(예를 들어, 화면이 터치화면인 경우 터치를 통해)을 통해 대상체(110)의 상태정보를 결정 하기를 원한다는 표시를 입력할 수 있다. 반대로, 제 1 외부장치(920)의 사용자가 제 1 외부장치(920)의 어플리케이션을 통해 대상체(110)의 상태정보를 결정하기를 원한다는 표시를 입력하면 제 1 외부장치(920)는 서버(930)를 통해 전자장치(120)에 대상체(110)의 상태정보를 결정하라는 요청을 전송할 수 있다. 이후 프로세서(230)는 도 7에 도시된 과정을 통해, 획득된 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 대상체(110)의 상태정보를 결정하여 제 1 외부장치(920)로 서버(930)를 통해 결과 데이터를 전송할 수 있다.
블록(940)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)가 유사도를 판단한 결과에 대한 예시이다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제 1 외부장치(920)가 존재하는 경우, 사용자는 제 1 외부장치(920)의 화면을 통해 결정된 대상체(110)의 상태정보를 볼 수 있는 반면에 제 1 외부장치(920)가 존재하지 않는 경우, 전자장치(120)의 화면을 통해 결정된 대상체(110)의 상태정보를 볼 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)는 냉장고, 대상체(110)의 상태정보는 식품의 신선도일 수 있으며 대상체(110)는 브로콜리일 수 있다. 이 경우 대상체(110) 유형은 식품일 수 있다. 사용자가 제 1 외부장치(920) 또는 전자장치(120)의 어플리케이션을 통해 브로콜리의 신선도를 결정하길 원한다는 표시를 입력하면 프로세서(230)는, 블록(940)에 도시된 바와 같이, 유사도에 기초하여 브로콜리가 신선한지 여부와 신선도를 결정할 수 있다. 이후 프로세서(230)는 결정 결과 데이터를 제 1 외부장치(920)로 전송하고 제 1 외부장치(920)는 결정 결과 데이터에 기초하여 브로콜리가 신선한지 여부와 신선도를 화면 상에 보여줄 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 전자장치(120)의 화면을 통해 직접 결정 결과를 보여줄 수도 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 대상체로부터 반사된 입사광의 시간에 따른 스펙트럼을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전자장치(120)는 착용 가능한 스마트 워치일 수 있고 광학부(130)는 스마트 워치에 내장될 정도로 충분히 작을 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면 그래프(1010)에 도시된 바와 같이, 전자장치(120)를 사용하여 동일 시간에서의 여러 스텍트럼을 획득할 수 있다. 이후 프로세서(203)는 그래프(1020)에 도시된 바와 같이, 획득된 스펙트럼에 푸리에 변환을 적용하여 물질 마다 파장에 따른 흡수 계수를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 대상체는 사용자의 피부 내의 소정의 성분이고, 전자장치(120)는 사용자의 피부 내의 소정의 성분 비율의 시간에 따른 변화를 검출하여 사용자의 건강 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 소정의 성분은 멜라닌, 단백질, 헤모글로빈, 산화 헤모글로빈, 물, 또는 콜라겐 중 적어도 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 전자장치(120)는 일정 주기마다 소정의 성분의 양에 대한 정보를 획득하거나, 소정 조건이 충족되었을 때 소정 성분의 양에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 전자장치(120)는 사용자의 심박수가 소정 값 이상인 경우 소정 성분의 양에 대한 정보를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 전자장치(120)는 사용자의 만보계 카운팅 수가 소정 개수만큼 증가할 때마다 소정 성분의 양에 대한 정보를 획득할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체(110)는 오일이며 참조 대상은 제 1 참조 오일 및 제 2 참조 오일이 될 수 있다. 프로세서(230)는 대상체(110)인 오일에 대한 스펙트럼을 푸리에 변환하여 제 1 참조 오일 및 제 2 참조 오일에 대응하는 참조 데이터와의 일치 여부 및 일치 정도를 결정할 수 있다. 도시된 바와 같이, 그래프(1110)은 푸리에 변환을 적용하여 획득된 대상체(110)의 ??수 스펙트럼의 진폭 정보, 제 1 참조 오일의 흡수 스펙트럼의 진폭 정보, 및 제 2 참조 오일의 흡수 스펙트럼의 진폭 정보를 나타낸다. 그래프(1120)는 대상체(110)의 흡수 스펙트럼의 위상 정보, 제 1 참조 오일의 흡수 스펙트럼의 위상 정보, 및 제 2 참조 오일의 흡수 스펙트럼의 위상 정보를 나타낸다. 오일의 경우, 그래프(1110)과 같은 진폭 정보만의 비교로는 대상체(110)가 어느 참조 오일과 유사한 것인지를 결정하기가 어렵다. 그러나, 그래프(1120)에 도시된 바와 같이, 위상 정보를 함께 비교하면 대상체(110)의 위상 정보가 제 2 참조 오일의 위상 정보와 일치함을 알 수 있다. 따라서, 프로세서(230)는 도 7에 도시된 과정을 통해, 유사도에 기초하여 대상체(110)는 제 1 참조 오일이 아닌 제 2 참조 오일과 일치한다고 결정할 수 있으며 일치 정도를 계산할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따르면 진폭 정보와 위상 정보를 함께 비교함에 의해 대상체에 대한 보다 정확한 상태 정보를 획득할 수 있는 효과가 있다.
대상체(110)의 상태정보는 사용자가 사용하는 어플리케이션의 목적에 따라 다양할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체(110)의 상태정보는 오일 자체의 품질이고 참조 대상은 저 품질과 고 품질의 오일 이거나, 미리 결정된 특정 레벨 이상의 품질을 갖는 하나의 오일일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체(110)의 상태정보는 제품의 변성 정도이고, 참조 대상은 생산 후 얼마 지나지 않은 오일과 오래된 오일이거나, 대상체(110)와 동일한 상품의 생산 후 미리 결정된 시간만큼 지난 오일일 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)는 시간에 따른 특정 호흡 중단 구간(breath interruption time)(1230)에서 혈액의 산소화 레벨(또는 산소포화도)의 변화를 측정할 수 있다. 이 경우 결정되는 대상체(110)의 상태정보는 심장의 기능 부전(malfunction), 질병의 유무, 공기 오염도 또는 저산소증(hypoxia) 유무 등일 수 있다. 측정되는 산소포화도는 대상체(110)와 동일한 유형인 복수의 참조 대상에 대한 상대적 값일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체(110)는 관심 있는 혈액일 수 있으며 제 1 스펙트럼은 관심 있는 혈액의 시간에 따른 산소포화도의 변화이고 참조 스펙트럼은 건강한 사람의 시간에 따른 특히, 특정 호흡 중단 구간(1230)에서의 산소포화도 변화일 수 있다. 이후 프로세서(230)는 제 1 스펙트럼과 참조 스펙트럼의 비교에 기초하여 질병의 유무, 공기 오염도 또는 저산소증(hypoxia) 유무 등을 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 산소포화도의 변화는 서로 다른 두 파장의 스펙트럼 인텐서티(spectrum intensity)의 비율 변화에 기초하여 측정 가능하다. 서로 다른 두 파장의 스펙트럼 인텐서티(spectrum intensity)의 비율 변화로 산소포화도의 변화를 측정하는 것은 당업자에게 잘 알려져 있으므로 본 명세서에서는 그 설명은 생략한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 표(1210)는 시간에 따른 산소포화도의 변화를 나타내며 각각의 커브(curve)는 서로 다른 피부 상에서 측정한 시간에 따른 대상체(110)의 산소포화도의 변화일 수 있다. 프로세서(230)는 산소포화도 변화를 측정하여 호흡 중단 구간(1230)임을 계산할 수 있으며 호흡 중단 구간(1230)의 산소포화도 변화에 기초하여 대상체(110)의 상태정보를 결정할 수 있다. 표(1220)는 서로 다른 피부 상에서 측정한 산소포화도 변화의 또 다른 예시이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다. 이 경우 대상체(110)는 혈액일 수 있으며 전자장치(120)는 착용 가능한 스마트 워치일 수 있다. 혈당 변화는 서로 다른 두 파장의 스펙트럼 인텐서티(spectrum intensity)의 비율 변화에 기초하여 측정 가능하다.
표(1300)는 시간에 따른 혈당 레벨의 변화를 도시한 것이다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(230)는 식후 혈당 반응(postprandial glycemic response) 레벨을 측정할 수 있으며 레벨의 변화에 기초하여 대상체(110)의 상태정보를 결정할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상체(110)의 상태정보는 소화 기능의 문제 여부, 식이조절의 필요성 또는 음식물 섭취의 필요성 등일 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)를 사용하여 피부에 관한 상태정보를 결정할 수 있다. 이 경우 대상체(110)는 피부이고 대상체(110)의 상태정보는 피부 나이 또는 피부의 치료 효과(skin care effectiveness) 등일 수 있다. 그래프(1410)은 파장에 따른 각 수화 레벨의 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 그래프(1410)의 각각의 커브는 피부 각각의 수화 레벨을 나타낸다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 그래프(1410)에 도시된 바와 같이, 시간이 지남에 따라 수화 레벨은 감소하고 프로세서(230)는 수화 레벨이 미리 결정된 레벨 이하가 되는 경우 전자장치(120)의 화면을 통해 수화 레벨이 낮다는 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 수화 레벨이 낮다는 정보는 물을 섭취하라(도시되지 않음)는 문구일 수 있다. 이후 전자장치(120)의 사용자는, 그래프(1420a)에 도시된 바와 같이, 소정의 동작(예를 들어, 물을 마시거나 크림을 바르는 동작)을 통해 수화 레벨을 높일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)는 상태 정보에 기초하여 사용자에게 추천하는 행동에 대한 가이드를 출력할 수 있다. 예를 들면, 전자장치(120)는 수화 레벨이 낮은 경우, 크림을 바르는 동작, 물을 바르는 동작 등을 나타내는 가이드 정보를 디스플레이를 통해 표시하거나, 스피커를 통해 가이드 음성을 출력할 수 있다.
다음으로, 사용자가 수화 레벨을 높이는 동작을 취하면, 표(1430)에 도시된 바와 같이, 시간이 지남에 따라 수화 레벨이 증가한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(230)는 탈수화시 피부의 수화 레벨의 스펙트럼 변화 및 재수화 이후 수화 레벨의 스펙트럼 변화를 측정하여 대상체(110)의 상태정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(230)는 탈수화시 수화 레벨 0.97로부터 수화 레벨 0.06까지의 스펙트럼 변화와 재수화시 수화 레벨 0.06로부터 수화 레벨 0.97까지의 스펙트럼 변화를 측정하여 스펙트럼 변화율에 기초하여 대상체(110)의 상태정보를 결정할 수 있다. 이 경우, 비교 대상이 되는 수화 레벨은 반드시 2개로 제한되는 것은 아니며 전자장치(120)의 제품 설계자에 의해 다양하게 결정될 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 대상체의 상태정보를 결정하는 예시를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)는, 광학부(130)를 포함하는, 변기일 수 있으며 대상체(110)는 소변(이하 제 1 대상체) 및 소변에 화합물을 혼합한 대상체(이하 제 2 대상체)일 수 있다. 이 경우 프로세서(230)는 제 1 대상체 및 제 2 대상체에 대한 파장 별 흡수 스펙트럼을 비교하여 질병의 유무 예를 들어, 알캅톤뇨증(Alkaptonuria) 또는 페닐케톤뇨증(Phenylketonuria)의 유무, 를 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 그래프(1420b)는 건강한 사람들의 제 1 대상체 및 제 2 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 그래프(1510)은 알캅톤뇨증이 의심되는 사람들의 제 1 대상체 및 제 2 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼을 나타내며 그래프(1530)은 페닐케톤뇨증이 의심되는 사람들의 제 1 대상체 및 제 2 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 그래프(1420b)에 도시된 바와 같이, 건강한 사람들의 제 1 대상체 및 제 2 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼은 모두 비슷한 흡수량에서 시작하여 파장이 증가할수록 일정하게 감소됨을 알 수 있다. 그러나, 그래프(1510)에 도시된 바와 같이, 알캅톤뇨증을 겪고 있는 사람들은 제 1 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼은 낮은 흡수량에서 시작하여 파장이 증가할수록 감소되는 반면에 제 2 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼은 제 1 대상체 보다 훨씬 높은 흡수량에서 시작하여 파장이 증가함에 따라 일정하게 감소하지 않음을 알 수 있다. 이와 같이 각 질병에 따른 흡수 스팩트럼의 특성에 기초하여, 전자장치(1540)는 대상체의 흡수 스펙트럼으로부터 질병에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 그래프(1530)에 도시된 바와 같이, 페닐케톤뇨증을 겪고 있지 않은 사람의 제 1 대상체 및 제 2 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼은 모두 비슷한 흡수량에서 시작하여 파장이 증가할수록 일정하게 감소되는 반면에, 페닐케톤뇨증을 겪고 있는 사람의 제 2 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼은, 제 1 대상체와는 다르게, 제 1 대상체 보다 훨씬 높은 흡수량에서 시작하여 파장이 증가할수록 일정하게 감소됨을 알 수 있다.
프로세서(230)는 상술한 제 1 대상체 및 제 2 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼 변화의 차이점들을 측정하여 특정인이 알캅톤뇨증 또는 페닐케톤뇨증을 겪고 있음을 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)는 사용자가 사용하는 외부 장치(1540)로 질병의 유무에 관한 정보를 전송할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면 전자장치(120)는 광학부(130)를 사용하여 제 1 대상체 및 제 2 대상체의 파장 별 흡수 스펙트럼만을 획득하고 의사(1550)에게 획득된 스펙트럼의 정보를 전송하고 의사(1550)는 질병 유무를 진단하여 장치(1540)로 진단 결과를 전송할 수 있다. 예를 들면, 의사(1550)의 단말 장치, 의료 정보 서버 등을 통해 의사(1550)의 진단 결과가 전자장치(120)로 전송될 수 있다. 질병 유무를 진단하는 대상은 의사(1550)뿐만 아니라 별도의 서버일 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크를 통해 서로 인터랙션하는 외부장치와 전자장치를 나타낸 블록도이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전자장치(120)의 프로세서(230) 대상체(110)에 관한 상태정보를 결정하기 위해 전자장치(120)의 메모리(도시되지 않음)에 액세스 할 수 있고 메모리에 참조 스펙트럼이 없는 경우 전자장치(120)의 통신부(도시되지 않음)를 통해 제 2 외부장치(1610)에 네트워크(1620) 상에서 참조 스펙트럼을 요청할 수 있다. 이후 참조 스펙트럼을 요청받은 제 2 외부장치(1610)는 통신부를 통해 네트워크(1620) 상에서 통해 참조 스펙트럼을 전자장치(120)로 전송할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 제 2 외부장치(1610)가 제 3 전자장치(미도시)를 포함하고 개시된 실시예들에 따른 방법을 직접 수행할 수도 있다. 이 경우 예를 들면, 전자장치(120)는 대상체(110)의 제 1 스펙트럼만을 획득하여 서버로 통신부를 통해 전송하고 제 2 외부장치(1610)(예를 들면, 클라우드 서버 또는 인공 지능 서버 등)가 제 2 외부장치(1610)의 제 3 전자장치를 사용하여 제 2 외부장치(1610)에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여, 개시된 실시예들에 따른 방법을 직접 수행할 수도 있다. 이 경우, 제 2 외부장치(1610)는 개시된 실시예들에 따른 방법으로부터의 결과를 전자장치(120)로 전송하고 전자장치(120)는 결과를 화면에 디스플레이 할 수 있다.
통신부는 다양한 유형의 통신방식에 따라 다양한 유형의 외부 기기와 통신을 수행할 수 있다. 통신부는 와이파이칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩, NFC 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
와이파이 칩, 블루투스 칩은 각각 WiFi 방식, 블루투스 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 와이파이 칩 또는 블루투스 칩을 이용하는 경우에는 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 송수신하여, 이를 이용하여 통신 연결한 후 각종 정보들을 송수신할 수 있다. 무선 통신 칩은 IEEE, 지그비, 3G(3rd Generation), 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 통신을 수행하는 칩을 의미한다. NFC 칩은 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 등과 같은 다양한 RF-ID 주파수 대역들 중에서 13.56MHz 대역을 사용하는 NFC(Near Field Communication) 방식으로 동작하는 칩을 의미한다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 대상체로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할하는 고정된 광학 엘리먼트(optical element);
    수광면에서 상기 분할된 입사광 간의 간섭 영역이 생기는 이격 거리만큼 상기 광학 엘리먼트와 이격배치되고 상기 입사광을 검출하는 광 센서; 및
    상기 검출된 입사광으로부터 획득된 제 1 스펙트럼 및 적어도 하나의 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 상기 대상체의 상태정보를 결정하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는, 전자장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대상체로부터 반사된 입사광을 평행하게 하는 고정된 콜리메이터(collimator)를 더 포함하는, 전자장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 엘리먼트는 액시콘(axicon) 형태를 포함하고, 엑시콘은 상기 2 이상의 광 경로에 각각 대응되는 2 이상의 면을 포함하는, 전자장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 엘리먼트는 상기 2 이상의 광 경로에 각각 대응되는 복수의 프리즘을 포함하는, 전자장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 센서는 서로 다른 파장 범위를 갖는 복수의 서브 센서를 포함하고, 상기 복수의 서브 센서는 300nm 내지 500nm 범위를 갖는 제 1 센서, 400nm 내지 750nm 범위를 갖는 제 2 센서, 또는 750nm 내지 1000nm 범위를 갖는 제 3 센서 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함하는, 전자장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 입사광을 푸리에 변환하여 진폭 정보(amplitude information) 및 위상 정보(phase information)를 획득하고, 상기 진폭 정보 및 상기 위상 정보에 기초하여 상기 제 1 스펙트럼 및 상기 적어도 하나의 참조 스펙트럼의 유사도를 판단하는, 전자장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 푸리에 변환으로 획득된 상기 진폭 정보 및 상기 위상 정보는 실수부 및 허수부에 각각 대응되는, 전자장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제 1 스펙트럼에 대응되는 대상체의 유형 정보를 획득하고, 상기 유형 정보에 대응되는 상기 적어도 하나의 참조 스펙트럼과 상기 제 1 스펙트럼을 비교하여 상기 상태정보를 결정하는, 전자장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 통신부를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 통신부를 통해 상기 적어도 하나의 참조 스펙트럼을 외부 장치로부터 획득하는, 전자장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는 서로 다른 두 파장의 스펙트럼 인텐서티(spectrum intensity)의 비율 변화에 기초하여 건강에 관한 상태정보를 결정하는, 전자장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는 탈수화(dehydration)에 따른 수화(hydration) 레벨의 스펙트럼 변화 및 재수화(rehydration)에 따른 수화 레벨의 스펙트럼 변화에 기초하여 피부에 관한 상태정보를 결정하는, 전자장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 대상체는 소변에 대응되는 제 1 대상체 및 소변에 제 1 화합물을 혼합한 제 2 대상체를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 제 1 대상체에 대한 제 1 스펙트럼 및 상기 제 2 대상체에 대한 제 2 스펙트럼에 기초하여 질병에 관한 정보를 결정하는, 전자장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 상태정보는 상품의 진품 여부, 식품의 신선도, 완숙도(ripeness), 또는 굽기 정도 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 전자장치.
  14. 광학 엘리먼트 및 광 센서를 포함하는 전자장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 광학 엘리먼트를 이용하여 대상체로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할하는 단계;
    상기 광 센서를 이용하여 상기 입사광을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 입사광으로부터 획득된 제 1 스펙트럼 및 적어도 하나의 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 상기 대상체의 상태정보를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 광 센서는 수광면에서 상기 분할된 입사광 간의 간섭 영역이 생기는 이격 거리만큼 상기 광학 엘리먼트와 이격 배치되는, 전자장치 제어 방법.
  15. 프로세서에 의해 실행되었을 때 상기 프로세서가 대상체의 상태정보를 결정하는 방법을 수행하도록 명령하는 프로그램 명령들을 저장하는 기록 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 대상체의 상태정보를 결정하는 방법은,
    광학 엘리먼트를 이용하여 대상체로부터 반사된 입사광을 2 이상의 광 경로로 분할하는 단계;
    광 센서를 이용하여 상기 입사광을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 입사광으로부터 획득된 제 1 스펙트럼 및 적어도 하나의 참조 스펙트럼의 유사도에 기초하여 상기 대상체의 상태정보를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 광 센서는 수광면에서 상기 분할된 입사광 간의 간섭 영역이 생기는 이격 거리만큼 상기 광학 엘리먼트와 이격 배치되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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