图33的流程图来描述测量脑部中的血流的方法。首先，测试的人放松 (步骤S31)，并且探头(检测模块DM和光源模块LM)附接到头部(步骤S32)。在这种情况下，按 照下述方式使用固定构件将探头逐个地仔细地设定(安装)在相应的预先确定的位置上:没 有头发等被夹在探头与头皮之间。在所设定的条件下，发射通道(步骤S33)。以组为基础来 执行发射(脉冲发射），并且电流值被设定为使得强度为近似4mW。发射间隔为大约几ms。在 间隔期间，所有PD的检测值被读取并且被平均(步骤S34)。平均值被存储在记录介质中（步 骤S35)。
[0226] 在下一组中，相似地重复几ms的发射、测量以及数据存储(步骤S36、S37以及S33至 S35)。当完成所有光源模块LM的发射和测量时，测试的人被要求执行任务(步骤S38至41)。 这里，执行一般的言语流畅性(verbal fluency)任务。言语流畅性任务的详情在日本早期 公开专利公告第2012-080975号中被描述。
[0227] 通过执行该任务，脑部被激活，使得脑部血流仅发生在被激活的部分处。血流包括 氧化的血红蛋白和还原的血红蛋白，并且由于血流发生光吸收。根据贝叶斯估计进行的逆 问题估计等与在以上第一实施例中描述的方法一致，并且因此，这里省略重复的说明。在此 测量中所需获取的血流位置的精度可以通过功能磁共振成像(fMRI)来检查。"fMRI"指代使 用MRI来使得与人类或动物的脑部和脊髓的活动有关的血液动力学响应可视化的方法。基 于检查和测量，理解到，采用此实施例中的光学传感器进行的测量具有更高的分辨率。
[0228] 第三实施例
[0229] 接下来，描述本发明的第三实施例。在第三实施例中，光源模块LM和检测模块DM与 第一实施例中的光源模块LM和检测模块DM相似，但是其布局具有独创性。这里，除了布局之 外的说明与第一实施例中的那些相同，并且这里省略其说明。
[0230]在第一实施例的示例2中，光源模块LM和检测模块DM以下述方式被布置:两个光源 模块LM和两个检测模块DM被布置在实质上正方形的相应的角上。然而，如果使用此布局，则 与图15中的"x"标记所指示的点相对应的光源模块LM与检测模块DM之间的光路的长度延 长。由于这点，变为难以通过检测模块DM获得足够的光量，使得在此点处的噪声可能变为更 大，并且检测精度可能降低。
[0231] 为了解决该问题，本发明的发明人积极地进行研究来确定适合的探头布局并且发 现图34中所示的布局是最合适的。在图34的布局中，光源模块LM和检测模块DM按照下述方 式被布置:光源模块LM和检测模块DM中的一个相对于测试的对象被单独地布置在正三角形 的两个角上，并且光源模块LM和检测模块DM中的另一个被布置在正三角形的另一个角上。
[0232] 这里，作为简单的示例，对到光源模块LM和检测模块DM的距离最长的位置进行比 较。这里，假定在两种情况中光源模块LM与检测模块DM之间的距离（间距)为"a"。在图15中 的位置"x"的情况下，虚线的距离被计算为，2a(大约1.414a)。另一方面，在图34中的位置 "x"的情况下，虚线的距离被计算为（l+，)a/2(大约1.366a)，其小于，2a。即，当在图15与 图34中的布局之间比较最长距离时，图34中的最长距离更短，使得理解到图34中的布局是 优选的。
[0233] 通过使用根据此实施例的探头布局，理解到，作为以与第一实施例中的方式相同 的方式所执行的逆问题估计的结果，检测区域变为更宽。
[0234] 第四实施例
[0235] 接下来，描述本发明的第四实施例。在第四实施例中，当使用第一实施例中所示的 多个光源模块LM和多个检测模块DM的布局时，光源模块LM的通道和检测模块DM的的布局 是具有独创性的。除了通道和ro的布局之外的描述与第一实施例中的那些相同。因此，这里 省略其重复的说明。
[0236] 在第一实施例的示例2中，如图15中所示，多个光源模块LM和多个检测模块DM按照 下述方式被布置:光源模块LM和检测模块DM相对于测试的对象在X方向和Y方向两者上彼此 相邻。
[0237] 然而，如上所述，与由"x"标记所指示的位置有关的光源模块LM与检测模块DM之间 的光路延长。由于这点，变为难以通过检测模块DM获得足够的光量，使得在此点处的噪声可 能变为更大，并且检测精度可能降低。
[0238] 在图35的对比例中，多个光源模块LM和多个检测模块DM按照下述方式被布置:光 源模块LM和检测模块DM相对于测试的对象在X方向和Y方向两者上彼此相邻。此外，发射方 向和检测方向（光在光接收部上的入射方向）与X或Y方向平行。在表面发光激光器附近所安 装的透镜具有点对称光学特性。由于这点，基于表面发射激光器的位置和组的位置来确定 发射方向。相似地，由于透镜的点对称光学特性，基于PD阵列的分割的布局来确定检测方 向。
[0239] 关于这点，当表面发射激光器阵列芯片如图36A所示地布置时，在平面视图中（当 从+Z方向查看时）发射方向相对于X方向和Y方向两者倾斜。这是因为组的中心位置相对于 透镜中心倾斜。相似地，在检测模块DM中，通过将透镜的中心布置在四分PD阵列芯片(光电 二极管阵列芯片）的芯片中心处，检测方向（光到光接收部上的入射方向）是图36B中所示的 方向。图37示出了探头的布局以及检测和发射方向。如图37中所示，理解到，在平面视图中 (当从+Z方向查看时)发射方向和检测方向相对于X方向和Y方向倾斜。
[0240] 在这种情况下，与以上所述的灵敏度分布相似地，由于光的各向异性，期望在图37 中的"x"标记的位置处可以获得更高的灵敏度。
[0241] 作为使用图36A和图36B的布局、与第一实施例相似地执行的逆问题估计的结果， 理解到，可检测区域变为更大(更宽）。
[0242] 在以上实施例中，注意到照射系统中的光源模块LM的数量和检测系统中检测模块 DM的数量可以适当地改变。简言之，照射系统可以包括至少一个光源模块LM并且检测系统 可以包括至少一个检测模块DM。
[0243] 此外，注意，光源模块LM(光照射器）的配置可以适当地改变。例如，光照射器的表 面发射激光器阵列芯片的数量和布局可以改变。此外，透镜的类型、形状、大小、数量等可以 适当地改变。
[0244] 此外，在以上实施例中，作为光照射器的光源，表面发射激光器被使用。然而，例 如，可替换地，边缘(edge)发射激光器(LD)、发光二极管(LED)、有机EL元件或半导体激光器 之外的激光器可以被使用。
[0245] 在以上实施例中，棱镜被用作光照射器的反射构件。然而，例如，可替换地，另一个 反射镜(mirror)等可以被使用。
[0246] 此外，可替换地，在示例2中的表面发射激光器阵列芯片中，组的数量和布局以及 组的通道的数量和布局可以改变。
[0247] 此外，可替换地，检测模块(DM)(光检测器）的配置可以改变。例如，孔径可以不被 形成。此外，分割透镜可以不被使用。
[0248] 此外，构件和部件的图形(形状）、大小、数量、维度、值当然可以可替换地改变。
[0249] 尽管为了完整和清楚的公开关于具体的实施例描述了本发明，但是所附的权利要 求书不因此被限制，而应被解释为使得对于本领域技术人员可能发生的、适当地落入这里 所陈述的基本教导内的所有修改和替选结构具体化。
[0250] 本申请基于2013年9月30日提交的日本专利申请第2013-203155号和2014年8月11 日提交的日本专利申请第2014-163363号并且要求其优先权，上述日本专利申请的全部内 容通过引用并入于此。
[0251] 附图标记的说明
[0252] 10:光学传感器
[0253] 100:光学测试设备
[0254] LM:光源模块
[0255] DM:检测模块
[0256] 现有技术文献
[0257] [专利文献]
[0258] [专利文献1]日本专利第3779134号
【主权项】
1. 一种光学传感器，包括： 照射系统，包括至少一个光照射器以将光照射到测试的对象上；以及 检测系统，被配置为检测从所述照射系统所照射的并且在所述测试的对象中所传播的 光； 其中，所述光照射器将非平行的多个光束照射到所述测试的对象的相同位置上。2. 根据权利要求1所述的光学传感器， 其中，所述光照射器包括表面发射激光器阵列和透镜，所述表面发射激光器阵列具有 多个发光部，所述透镜被布置在来自所述多个发光部的多个光束的光路上并且将所述多个 光束改变为所述非平行的多个光束，以及 所述透镜的主点与所述表面发射激光器阵列之间的距离不等于所述透镜的焦距。3. 根据权利要求2所述的光学传感器， 其中，具有与所述透镜的折射率相等的折射率的透明树脂填充在所述透镜与所述表面 发射激光器阵列之间。4. 根据权利要求2或权利要求3所述的光学传感器， 其中，所述检测系统包括至少一个光检测器，所述至少一个光检测器具有接收从所述 光照射器所照射的并且在所述测试的对象中所传播的多个光束的多个光接收部。5. 根据权利要求4所述的光学传感器， 其中，所述光检测器包括下述构件:所述构件被布置在所述测试的对象与所述多个光 接收部之间，并且具有使得在所述测试的对象中所传播的多个光束中的每个的一部分通过 的通过部。6. 根据权利要求5所述的光学传感器， 其中，所述光检测器包括光接收透镜，所述光接收透镜将已经通过所述通过部的所述 多个光束的所述部分引导到所述多个光接收部上。7. 根据权利要求4至权利要求6中任一项所述的光学传感器， 其中，所述照射系统包括多个所述光照射器，并且所述检测系统包括多个所述光检测 器， 所述光照射器和所述光检测器按照下述方式被布置:所述光照射器和所述光检测器相 对于所述测试的对象、在彼此正交的两个方向上都彼此相邻， 来自相应的多个光照射器的多个光束的发射方向相对于所述两个方向倾斜，以及 在所述测试的对象中所传播的并且入射在所述光检测器上的所述多个光束的入射方 向相对于所述两个方向倾斜。8. 根据权利要求4至权利要求6中任一项所述的光学传感器， 其中，所述照射系统包括多个所述光照射器，并且所述检测系统包括多个所述光检测 器，以及 所述光照射器和所述光检测器按照下述方式被布置:所述光照射器和所述光检测器中 的一个相对于所述测试的对象单独地被布置在正三角形的两个角上，并且所述光照射器和 所述光检测器中的另一个被布置在所述正三角形的另一个角上。9. 根据权利要求2至权利要求8中任一项所述的光学传感器， 其中，所述光照射器包括下述构件:所述构件要与所述测试的对象接触，并且由具有比 所述测试的对象的折射率更大的折射率的材料制成。10. 根据权利要求2至权利要求9中任一项所述的光学传感器， 其中，所述光照射器包括反射构件，所述反射构件被布置在所述光的经由所述透镜的 光路上并且被配置为将所述光的方向改变为期望的方向。11. 根据权利要求2至权利要求10中任一项所述的光学传感器， 其中，所述透镜在所述表面发射激光器阵列上具有凸形状。12. -种光学测试设备，包括： 根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的光学传感器； 光学特性计算单元，被配置为基于所述光学传感器的检测结果来计算测试的对象的光 学特性。13. -种使用根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的光学传感器来检测测试的 对象的光学特性的光学特性检测方法，包括： 获取所述测试的对象相对于光的灵敏度分布的步骤；以及 通过基于所述灵敏度分布求解逆问题来计算所述测试的对象的光学特性的步骤。
【专利摘要】一种光学传感器，包括：照射系统，包括至少一个光照射器以将光照射到测试的对象上；以及检测系统，检测从照射系统所照射的并且在测试的对象中所传播的光。此外，光照射器将非平行的多个光束照射到测试的对象的相同位置上。
【IPC分类】A61B10/00, A61B5/1455
【公开号】CN105578968
【申请号】CN201480052569
【发明人】石井稔浩, 高桥阳一郎, 菅原悟, 下川丈明, 山下宙人, 佐藤雅昭
【申请人】株式会社理光, 株式会社国际电气通信基础技术研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年9月26日
【公告号】CA2921829A1, WO2015046624A1