生物计量信号测量设备和方法技术

一种生物计量信号测量设备包括：光源，被配置为向对象输出光信号；像素阵列，连接到多条行线和多条列线，并且包括被配置为感测与对象对输出的光信号的反射相对应的反射光信号的多个单元像素；分选控制器，被配置为对多个单元像素进行分组以获得一个或多个宏像素；以及控制器，被配置为驱动光源，并基于由一个或多个宏像素中的每一个根据反射光信号生成的像素信号来获得对象的生物计量信号。

【技术实现步骤摘要】
生物计量信号测量设备和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2019年5月17日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请号10-2019-0057878的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
根据一个或多个示例性实施例的装置和方法涉及生物计量信号测量设备和方法。
技术介绍
近来，对具有保健功能的电子设备的需求不断增长。因此，能够测量诸如用户的心率和血氧饱和度(SpO2)之类的各种生物计量信号的生物计量信号测量设备已引起关注。期望生物计量信号测量设备作为电子设备具有显著减小的尺寸和功耗。因此，已经积极地进行了使用图像传感器来测量生物信号的设备和方法的研究。
技术实现思路
一个或多个示例性实施例的各方面提供了一种生物计量信号测量设备，其中可以使用图像传感器的像素阵列来实现设备小型化，并且可以以相对较低的功率来测量用户的生物计量信号。根据示例性实施例的一方面，一种生物计量信号测量设备包括：光源，被配置为向对象输出光信号；像素阵列，连接到多条行线和多条列线，并且包括被配置为感测与对象对输出的光信号的反射相对应的反射光信号的多个单元像素；分选控制器，被配置为将所述多个单元像素分组以获得一个或多个宏像素；以及控制器，被配置为驱动光源，并基于由一个或多个宏像素中的每一个根据反射光信号生成的像素信号来获得对象的生物计量信号。根据示例性实施例的一方面，一种生物计量信号测量设备包括：像素阵列，包括多个单元像素，所述多个单元像素被分组为一个或多个宏像素；读出电路，被配置为在第一时间段期间检测由一个或多个宏像素中的每一个基于外部光信号输出的像素信号，并且在第二时间段期间将检测到的像素信号转换为数字信号；以及控制逻辑，被配置为控制所述像素阵列和所述读出电路的操作定时，并且将数字信号求和以生成生物计量信号。根据示例性实施例的一方面，一种生物计量信号测量设备包括：多个单元像素，连接到多条行线和多条列线；分选控制器，被配置为将所述多个单元像素分组以获得一个或多个宏像素；以及控制器，被配置为将由所述一个或多个宏像素中的每一个基于外部光信号生成的像素信号转换为数字信号，并通过对数字信号施加预定权重来生成生物计量信号。附图说明根据结合附图给出的以下详细描述，将更清楚地理解某些示例性实施例的以上和其他方面、特点和优点，在附图中：图1是根据示例性实施例的生物计量信号测量设备的视图；图2是根据示例性实施例的感测设备的简化图；图3是可以包括在图2的感测设备中的像素阵列的图；图4A和图4B是示出可以应用于一个或多个示例性实施例的单元像素的结构的图；图5A至图5C是示出可以应用于一个或多个示例性实施例的单元像素的竖直结构的图；图6A至图6C、图7A和图7B是用于说明根据一个或多个示例性实施例的构造宏像素的方法的图；图8A和图8B是示出图2的感测设备可以包括的读出电路的配置的框图；图9至图11是用于说明根据示例性实施例的生物计量信号测量设备的操作的图；图12是示意性示出根据示例性实施例的用于测量生物计量信号的装置的框图；以及图13至图15是示出根据一个或多个示例性实施例的包括生物计量信号测量设备的电子装置的示例的视图。具体实施方式下文中，将参考附图来详细描述各示例性实施例。在附图中，相同的附图标记用于相同的构成元件，并且将省略相同构成元件的冗余描述。图1是根据示例性实施例的生物计量信号测量设备1的视图。参照图1，根据示例性实施例的用于测量生物计量信号的装置1(例如，生物计量信号测量设备1)可以包括光源10和感测设备20。当生物计量信号测量设备1接收到来自用户的生物计量信号测量请求时，生物计量信号测量设备1可以通过开启光源10来输出光信号。光源10可以包括至少一个发光元件。例如，光源10可以包括发光二极管(LED)、激光二极管、竖直腔表面发射激光器(VCSEL)和磷光体中的至少一种。光源10中包括的多个发光元件可以以阵列形式布置。感测设备20可以检测被对象2的活组织散射或反射的光信号以生成活体信号。感测设备20可以包括：像素阵列，其响应于检测到的光信号而生成电信号；以及控制器，其使用由像素阵列生成的电信号来生成活体信号。在示例性实施例中，生物计量信号可以包括脉搏波信号(PPG)、心电图(ECG)信号和肌电图(EMG)信号。对象2可以是触摸感测设备20或与感测设备20邻近的用户的身体部位、以及有助于生成生物计量信号的身体部位。例如，在测量脉搏波信号PPG的情况下，对象2可以是腕部、耳朵等，其是皮肤组织相对薄且血管密度高的身体部位。图2是根据示例性实施例的感测设备20的简化示图，图3是可以包括在图2的感测设备20中的像素阵列100的视图。首先参考图2，感测设备20可以包括像素阵列100、分选控制器200和控制器300。像素阵列100可以包括多个单元像素PX。当多个单元像素PX以矩阵形式布置时，单元像素PX可以设置在多条行线和多条列线的相交处。图3示出了可以应用于一个或多个示例性实施例的像素阵列100的示例。参照图3，以阵列形式布置的多个单元像素PX可以连接到多条行线ROW[1]至ROW[m]和多条列线COL[1]至COL[n]。在示例性实施例中，单元像素PX可以包括响应于适合获取生物计量信号的特定波长的光信号的像素。例如，单元像素PX可以包括响应于由皮肤组织或血管反射的近红外线的像素。单元像素PX的具体示例如图4A、图4B以及图5A至图5C所示。图4A示出了根据示例性实施例的具有4T结构的单元像素PX，并且图4B示出了根据示例性实施例的具有两个光电二极管PD1和PD2共享一个浮置扩散部FD的结构的单元像素PX。参照图4A，每个单元像素PX可以包括光电二极管PD和像素电路。像素电路可以包括浮置扩散部FD、复位晶体管RX、驱动晶体管DX、选择晶体管SX和传输晶体管TX。当从光源输出的光信号从对象反射并入射在像素阵列100上时，光电二极管PD可以响应于入射光而生成电荷。由光电二极管PD生成的电荷可以累积在浮置扩散部FD中。当通过复位控制信号RG使复位晶体管RX导通时，浮置扩散部FD的电压可以被复位为电源电压VDD。当浮置扩散部FD的电压被复位时，选择晶体管SX通过选择控制信号SEL导通，使得复位电压可以通过像素节点PN输出到列线COL。如果在将复位电压输出到列线COL之后通过传输控制信号TG使传输晶体管TX导通，则可以将由光电二极管PD生成的电荷传输至浮置扩散部FD。驱动晶体管DX可以用作对浮置扩散部FD的电压进行放大的源极跟随器放大器。当通过选择控制信号SEL使选择晶体管SX导通时，可以将与光电二极管PD生成的电荷的量相对应的像素电压通过像素节点PN输出至列线COL。参照图4B，根据示例性实施例的每个单元像素PX可以包括第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和像素电路。像素电路可以包括浮置扩散部FD、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物计量信号测量设备，包括：/n光源，被配置为向对象输出光信号；/n像素阵列，连接到多条行线和多条列线，并且包括多个单元像素，所述多个单元像素被配置为感测与所述对象对输出的光信号的反射相对应的反射光信号；/n分选控制器，被配置为将所述多个单元像素分组以获得一个或多个宏像素；以及/n控制器，被配置为驱动所述光源，并基于由所述一个或多个宏像素中的每一个根据所述反射光信号生成的像素信号来获得所述对象的生物计量信号。/n

【技术特征摘要】
20190517 KR 10-2019-00578781.一种生物计量信号测量设备，包括：
光源，被配置为向对象输出光信号；
像素阵列，连接到多条行线和多条列线，并且包括多个单元像素，所述多个单元像素被配置为感测与所述对象对输出的光信号的反射相对应的反射光信号；
分选控制器，被配置为将所述多个单元像素分组以获得一个或多个宏像素；以及
控制器，被配置为驱动所述光源，并基于由所述一个或多个宏像素中的每一个根据所述反射光信号生成的像素信号来获得所述对象的生物计量信号。


2.根据权利要求1所述的生物计量信号测量设备，其中，所述一个或多个宏像素包括：第一宏像素，包括所述多个单元像素中的第一数量的单元像素；以及第二宏像素，包括所述多个单元像素中的第二数量的单元像素，所述第二数量大于所述第一数量。


3.根据权利要求2所述的生物计量信号测量设备，其中，所述第一宏像素设置在所述像素阵列的第一位置，并且所述第二宏像素设置在所述像素阵列的第二位置，所述第二位置比所述第一位置远离所述像素阵列的中心。


4.根据权利要求1所述的生物计量信号测量设备，其中，所述控制器包括：
模数转换器，被配置为将所述像素信号转换为数字信号；以及
生物计量信号发生器，被配置为通过将预定权重施加到所述数字信号并对所述预定权重和所述数字信号求和来获得生物计量信号。


5.根据权利要求4所述的生物计量信号测量设备，其中：
所述一个或多个宏像素包括设置在所述像素阵列的第一位置的第一宏像素以及设置在所述像素阵列的第二位置的第二宏像素，所述第二位置比所述第一位置远离所述像素阵列的中心；以及
施加到从所述第一宏像素生成的第一像素信号转换而来的第一数字信号的第一权重值大于施加到从所述第二宏像素生成的第二像素信号转换而来的第二数字信号的第二权重值。


6.根据权利要求4所述的生物计量信号测量设备，其中，所述控制器还包括：光源驱动器，被配置为使所述光源的驱动定时与所述像素信号的检测定时同步。


7.根据权利要求4所述的生物计量信号测量设备，其中：
所述控制器还包括：放大器，被配置为放大所述像素信号；以及
所述模数转换器被配置为将所述放大器放大的像素信号转换为所述数字信号。


8.根据权利要求1所述的生物计量信号测量设备，其中，所述控制器检测并存储所述像素信号的第一时间间隔短于所述控制器将所存储的像素信号转换为数字信号的第二时间间隔。


9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：严龙，柳贤锡，柳承材，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR