光传感装置的制造方法
【专利摘要】有关本发明的一形态的光传感装置具备：至少1个光源，射出向对象物照射的光；以及光检测器，配置在从上述至少1个光源向上述对象物的光轴上；上述光检测器包括：包含上述光轴、且从上述至少1个光源射出的上述光透射的区域；以及至少1个受光部，接受通过透射了上述区域的上述光照射到上述对象物而产生的来自上述对象物的内部的反射散射光，并变换为电信号。
【专利说明】
光传感装置
技术领域
[0001]本发明涉及以生物体、食品等为对象的光传感装置及光传感方法，特别涉及能够降低来自对象物的表面的直接反射光、良好地检测来自信息较多的内部的反射散射光的光传感装置及光传感方法。
【背景技术】
[0002]近年来，使用以生物体及食品等为对象、将光向对象物照射、检测在其内部反射及散射的反射散射光、从而能够非接触或非侵袭地得到这些对象物的有用信息的光传感装置。
[0003]在对象物是生物体的情况下，照射的光穿过皮肤而向生物体内部侵入。然后，从皮肤出来的反射散射光通过透射血管等而包含有血液的状态等生物体信息。通过检测反射散射光，例如知道脉搏、血流及氧饱和度等，能够用于健康诊断等。
[0004]此外，对于食品，也能够通过照射光并进行来自内部的反射散射光的检测、非破坏地进行新鲜度及糖度等的品质的检查。特别是，对于生鲜食品是有用的。在超市中，多数情况下将生鲜食品装入到具有包套(透明薄膜)或透明的盖的容器中来销售。通过照射光而进行来自内部的反射散射光的检测的方法，消费者能够经由透明的盖或包套确认生鲜食品的状态来购买。
【发明内容】
[0005]有关本发明的一技术方案的光传感装置具备:至少I个光源，射出向对象物照射的光；以及光检测器，配置在从上述至少I个光源向上述对象物的光轴上;上述光检测器包括:包含上述光轴、且从上述至少I个光源射出的上述光透射的区域；以及至少I个受光部，接受通过透射了上述区域的上述光照射到上述对象物而产生的来自上述对象物的内部的反射散射光，并变换为电信号。
【附图说明】
[0006]图1A是表示有关实施方式I的光传感装置的结构和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图。
[0007]图1B是表示有关实施方式I的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构的俯视图。
[0008]图2A是表示在有关实施方式I的光传感装置中、作为入射光的大致平行光的光轴相对于对象物的表面从垂直入射倾斜的情况下的入射光和直接反射光的光线的剖视图。
[0009]图2B是表示在有关实施方式I的光传感装置中、作为入射光的大致平行光的光轴相对于对象物的表面从垂直入射倾斜的情况下的、向受光部侧的光检测器的直接反射光的光束的位置的俯视图。
[0010]图3是表示有关实施方式I的光传感装置的受光部侧的光检测器的其他结构的俯视图。
[0011]图4是表示有关实施方式2的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图。
[0012]图5A是表示在实施方式2的光传感装置中、相对于对象物的表面、作为入射光的大致平行光的光轴和透明盖的设置角度分别从基准值倾斜的情况下的入射光、来自透明盖的直接反射光及来自对象物的表面的直接反射光的光线的剖视图。
[0013]图5B是表不在实施方式2的光传感装置中、相对于对象物的表面、作为入射光的大致平行光的光轴和透明盖的设置角度分别从基准值倾斜的情况下的、向受光部侧的光检测器的来自透明盖的直接反射光的光束的位置及来自对象物的直接反射光的光束的位置的说明图。
[0014]图6A是表示实施方式3的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图。
[0015]图6B是实施方式3的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构图。
[0016]图7A是表示实施方式4的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图。
[0017]图7B是实施方式4的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构图。
[0018]图7C是表示实施方式5的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图。
[0019]图7D是实施方式5的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构图。
[0020]图8A是表示以往的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图。
[0021]图SB是以往的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构图。
[0022]图9是表示以往的其他形态的光传感装置的结构、和对于对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图。
[0023]图10是表示以往的又一其他形态的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的说明图。
[0024]附图标记说明
[0025]1、31 壳体
[0026]2、22、32、42、52、502 光检测器
[0027]3、3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、33、43a、43b、53、503 受光部
[0028]4,34 区域
[0029]5、16、17、505 直接反射光
[0030]6、506 入射光
[0031]7、507内部散射光
[0032]8、508反射散射光
[0033]9、509 对象物
[0034]10、10a、1b 激光芯片
[0035]11准直透镜
[0036]12,12a 光束
[0037]13、513、513a 表面
[0038]513b 背面
[0039]14、514 容器
[0040]15,515 透明盖[0041 ]518透射散射光
[0042]19、19a、19b、19c、19d、19e、19f、19g、19h、45 间隔
[0043]20透明基板
[0044]100、100a、100b、100c、100d、500 光传感装置
[0045]60、70面发光激光芯片
[0046]501 光源
【具体实施方式】
[0047]图8A是表示以往的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测反射光的状况的剖视图。图SB是以往的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构图。
[0048]图8A及图SB所示的以往的光传感装置500表示对于生物体那样的对象物的典型的光传感装置。在图8A所示的光传感装置500中，从光源501射出的入射光506从入射角0!的倾斜方向向对象物509入射，在侵入到其内部之后，被内部的组织散射而成为内部散射光507。结果，光传感装置500是利用光检测器502的受光部503对从内部出来的反射散射光508进行检测的结构。
[0049]直接反射光505从作为对象物509的边界面的表面513以射出角θ2(当表面为平坦面时，92 = θι)反射。在光传感装置500的结构中，光量较大的直接反射光505的大部分向受光部503入射。于是，有作为本来的目的的具有信息的来自内部的反射散射光508的SN比变差的问题。
[0050]此外，如果向对象物509的入射光506的入射角Q1接近于O (垂直入射)，则入射光506能够较深地进入到对象物509的内部。为了接近于该条件，需要使从受光部503到对象物509的表面513的距离S1充分大，以使入射光506从倾斜方向进入，所以结果尺寸也成为大型。在使S1变大的情况下，不进入受光部503而在横向上漏掉的反射散射光508增加，所以检测来自内部的反射散射光508的效率变低等是问题。
[0051]图9是表示以往的其他形态的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图。
[0052]图9的光传感装置表示对于在具有作为透明薄膜的包套等透明盖515的容器514中装入的生鲜食品那样的对象物的典型的光传感装置。设从受光部503到透明盖515的距离为S3，从透明盖515到对象物509的表面513的距离为S2。
[0053]来自光源I的入射光506以入射角θ3从倾斜方向透射透明盖515，以入射角Q1从倾斜方向照射到对象物509，在侵入到对象物509的内部之后，被内部的组织散射而成为内部散射光507，结果，是由光检测器502的受光部503检测从对象物509的内部出来的反射散射光508的结构。
[0054]在这样的光传感装置500的结构中，除了来自对象物509的表面513的以射出角θ2(当表面平坦时，θ2 = Q1)反射来的直接反射光505以外，从透明盖515以射出角θ4(在多数情况下表面是平坦的，所以θ4=θ3)反射来的直接反射光516的光量通常有比直接反射光505的光量更大的倾向，所以这些直接反射光505及516也向受光部503入射，所以仅对具有信息的来自内部的反射散射光508的检测变得更困难，结果，有反射散射光508的检测的SN比变得更差的问题。
[0055]图10是表示以往的又一其他形态的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的说明图。
[0056]图10所示的光传感装置500表示对于生物体那样的对象物509的其他形态的典型的光传感装置。该装置检测来自对象物509的内部的透射散射光518。更详细地讲，在光传感装置500中，光源501使入射光506向对象物509垂直入射。然后，经由作为边界面的表面513a入射到对象物509的内部的入射光506被内部的组织散射而成为内部散射光507，结果，穿过作为对象物509的边界面的背面513b，作为透射散射光518从对象物509的内部射出。并且，通过相对于光源501设置在对象物509的相反侧的光检测器502的受光部503检测透射散射光518。这里，背面513b与受光部503的距离是Su
[0057]在这样的光传感装置500的结构中，由于能够将直接反射光505去除、并且使对象物509与光检测器502的受光部503的距离接近，所以有检测效率较好的优点。如果对象物509的厚度t比较小，则虽然还能够检测透射散射光518，但通常有其大小比反射散射光508小的倾向，作为问题可以举出信号强度变小。
[°°58] 例如，厚度t= I cm左右的人的拇指的透射率T在波长λ = 650nm下为I %，在λ =532nm下为0.0I %，在λ = 405nm下为0.001 %，是比较小的值，此外，根据本
【发明人】们的实验，知道其在可视光的范围内随着波长变短而减小。
[0059]因而，在手指及耳垂等的厚度较薄的生物体组织中，透射散射光518虽小但射出来，所以能够测定，而在其以外的较厚的生物体组织中，由于入射光在内部全部被散射吸收，所以不能测定或SN比变得非常差，结果有适合于测定的部位受限制的问题。
[0060]特开昭59—150330号公报是以下这样的缺陷检测装置:以对信息圆盘上的伤痕及垃圾等缺陷进行检测为目的，通过准直透镜使来自激光光源的射出光成为平行光，用聚光透镜使该光成为会聚光，在信息圆盘的表面上聚光为具有与相当于信息的凹凸的大小(亚微米?I微米左右)同等大小的斑径，检测其反射光。
[0061]作为在信息圆盘表面上没有缺陷的情况下的反射光的非散射光在光路中折回，通过聚光透镜成为平行光，被第I光检测器受光;在信息圆盘表面上有缺陷的情况下的来自缺陷的散射光被在聚光透镜的周围设置的环状的第2光检测器受光;具有能够通过第I光检测器的输出与第2光检测器的输出的差分检测来高灵敏度地检测表面的缺陷的效果。
[0062]在特开昭59—150330号公报的缺陷检测装置中，由于目的是检测介质表面的微细缺陷，所以通过聚光到光的衍射极限(大致波长左右的大小)，能够检测与信息的凹凸相同大小的微细缺陷，即使将大致平行光照射在信息圆盘上，在圆盘的表面上也成为较大的光斑，所以即使接受反射散射光，也不能进行微细缺陷的检测。
[0063]此外，由于目的是表面的微细缺陷的检测，所以来自信息圆盘的内部的散射光反而成为噪声，希望不受光。
[0064]本发明包括以下的项目所记载的光传感装置及使用它的光传感方法。
[0065][项目I]
[0066]—种光传感装置，具备:至少I个光源，射出向对象物照射的光；以及光检测器，配置在从上述至少I个光源向上述对象物的光轴上;上述光检测器包括:包含上述光轴、且从上述至少I个光源射出的上述光透射的区域；以及至少I个受光部，接受通过透射了上述区域的上述光照射到上述对象物而产生的来自上述对象物的内部的反射散射光，并变换为电信号。
[0067][项目2]
[0068]如项目I所述的光传感装置，上述至少I个受光部与上述区域接触。
[0069][项目3]
[0070]如项目I或2所述的光传感装置，在俯视下，上述至少I个受光部包围上述区域。
[0071][项目4]
[0072]如项目I?3中任一项所述的光传感装置，透射了上述区域的上述光的扩散角在全角下为±3°以内。
[0073][项目5]
[0074]如项目I?4中任一项所述的光传感装置，还具备配置在上述光轴上的准直透镜。
[0075][项目6]
[0076]如项目I?5中任一项所述的光传感装置，透射了上述区域的上述光的束径是200μm以上且20mm以下。
[0077][项目7]
[0078]如项目I所述的光传感装置，上述至少I个光源具备射出第I波长的光的第I光源及射出第2波长的光的第2光源。
[0079][项目8]
[0080]如项目7所述的光传感装置，在俯视下，上述第I光源及上述第2光源沿着第I方向配置;上述区域是在上述第I方向上具有长轴的椭圆形状。
[0081][项目9]
[0082]如项目I?8中任一项所述的光传感装置，上述至少I个受光部具备多个受光部;上述多个受光部在上述区域的周围在上述区域的周向上隔开间隔而配置;上述多个受光部通过上述间隔相互电绝缘。
[0083][项目10]
[0084]如项目I?8中任一项所述的光传感装置，上述至少I个受光部具备多个受光部;上述多个受光部在上述区域的周围在上述区域的径向上隔开间隔而配置;上述多个受光部通过上述间隔相互电绝缘。
[0085][项目11]
[0086]如项目I?6中任一项所述的光传感装置，上述至少I个光源射出的上述光是脉冲光。
[0087][项目12]
[0088]如项目I?6中任一项所述的光传感装置，还具备柔性基板;上述至少I个光源及上述光检测器配置在上述柔性基板上。
[0089][项目13]
[0090]如项目I?12中任一项所述的光传感装置，还具备运算部;上述运算部通过对上述电信号进行运算，得到关于上述对象物的信息。
[0091][项目14]
[0092]如项目I?6中任一项所述的光传感装置，通过透射了上述区域的上述光被上述对象物的表面反射而产生的直接反射光的50%以上透射上述区域。
[0093][项目15]
[0094]如项目I?6中任一项所述的光传感装置，上述至少I个光源将上述光向上述对象物照射，以使得当设上述区域的尺寸为CU，从上述受光部的与上述对象物对置的面到上述对象物的表面上的上述光的光束的中心的距离为Si时，上述光向上述对象物的入射角Θ工满足θι < tan—Hdi/(4Si))。
[0095][项目16]
[0096]如项目15所述的光传感装置，当设通过上述光被上述对象物的表面反射而产生的直接反射光的、上述受光部的表面上的斑径为w时，上述入射角θι满足Q1 < tan—1Gdi — w)/(4Si))0
[0097][项目17]
[0098]如项目I?6中任一项所述的光传感装置，上述对象物配置在具有透明盖的容器的内部;通过上述光被上述对象物及上述透明盖的表面反射而产生的直接反射光的50%以上透射上述区域。
[0099][项目18]
[0100]如项目I?6中任一项所述的光传感装置，上述对象物配置在具有透明盖的容器的内部；上述至少I个光源将上述光向上述对象物照射，以使得当设上述区域的尺寸为CU，从上述受光部的与上述对象物对置的面到上述透明盖的表面上的上述光的光束的中心的距离为&，上述透明盖相对于上述对象物的表面的倾斜角为05时，上述光向上述对象物的入射角9丄满足 edtan—HcU/GSs)) —θ5。
[0101][项目19]
[0102]如项目18所述的光传感装置，当设通过上述光被上述透明盖的表面反射而产生的直接反射光的、上述受光部的表面上的斑径为w时，上述入射角θι满足Q1 < tan—1Gdi — w)/(4S3))—05。
[0103][项目20]
[0104]—种光传感方法，是使用项目I所述的光传感装置的光传感方法，包括:通过上述至少I个光源将上述光向上述对象物照射，以使得当设上述区域的尺寸为CU，从上述受光部的与上述对象物对置的面到上述对象物的表面上的上述光的光束的中心的距离为Si时，上述光向上述对象物的入射角满足Q1 StarT1(Cl1Z^S1))的步骤；以及通过上述光检测器检测上述反射散射光的步骤。
[0105][项目21]
[0106]如项目20所述的光传感方法，当设通过上述光被上述对象物的表面反射而产生的直接反射光的、上述受光部的表面上的斑径为w时，上述光向上述对象物的入射角Q1满足Q1
<tan—工((di—w)/(4Si))。
[0107][项目22]
[0108]—种光传感方法，是使用项目I所述的光传感装置的光传感方法，上述对象物配置在具有透明盖的容器的内部;上述光传感方法包括:通过上述至少I个光源将上述光向上述对象物照射，以使得当设上述区域的尺寸为CU，从上述受光部的与上述对象物对置的面到上述透明盖的表面上的上述光的光束的中心的距离为S3，上述透明盖相对于上述对象物的表面的倾斜角为95时，上述光向上述对象物的入射角Q1满足Q1 StarT1((I1Z^S3))-Q5的步骤；以及通过上述光检测器检测上述反射散射光的步骤。
[0109][项目23]
[0110]如项目22所述的光传感方法，当设通过上述光被上述透明盖的表面反射而产生的直接反射光的、上述受光部的表面上的斑径为w时，上述光向上述对象物的入射角Q1满足Q1
<tan—工((di—w)/(4S3)) — Θ5。
[0111]在以下的实施方式中，参照【附图说明】降低来自对象物的表面或覆盖对象物的罩的直接反射光的检测定、能够以更高的SN比检测来自对象物内部的反射散射光的光传感装置及光传感方法。另外，以下说明的实施方式都表示本发明的一具体例。因而，在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、以及步骤及步骤的顺序等是一例，不是限定本发明的意思。因此，关于以下的实施方式的构成要素中的、在表示本发明的最上位概念的独立技术方案中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。
[0112]此外，各图是示意图，并不一定是严格图示的。另外，在各图中，对于实质上相同的结构赋予相同的标号，重复的说明省略或简略化。
[0113]此外，在表示光传感装置的结构的图中，入射光、直接反射光、内部散射光、来自内部的反射散射光分别作为以由箭头表示的朝向行进的光线图示，整体的波束图示为光束。此外，为了使得容易理解，在剖视图中省略了进行光传感的对象物的阴影的图示。此外，对于俯视图所示的受光部，赋予了与剖视图中表示的对受光部赋予的阴影相同的阴影。
[0114](实施方式I)
[0115]首先，使用图1A至图3对实施方式I的光传感装置及光传感方法详细地说明。对于各图赋予XYZ坐标系。
[0116]图1A是表示有关本实施方式的光传感装置的结构、和从光源向对象物照射光并检测反射光的状况的剖视图。图1B是表示有关本实施方式的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构的俯视图。图2A是表示在有关本实施方式的光传感装置中、作为入射光的大致平行光的光轴相对于对象物的表面从垂直入射倾斜的情况下的入射光和直接反射光的光线的剖视图。图2B是表示在有关本实施方式的光传感装置中、作为入射光的大致平行光的光轴相对于对象物的表面从垂直入射倾斜的情况下的、向受光部侧的光检测器的直接反射光的光束的位置的俯视图。图3是表示有关本实施方式的光传感装置的受光部侧的光检测器的其他结构的俯视图。
[0117]另外，在图2A中，为了使说明变容易，对象物的内部散射光和反射散射光省略了图示，以表示入射光和直接反射光行进的光线为中心进行了图示。
[0118]另外，在各图的光传感装置中，XY面与包括对象物的测定附近的表面的面平行，光源的射出端的光轴中心E被决定为XY坐标的原点，以将从光轴中心E向对象物的垂线的交叉的位置设为对象物的中央位置的方式决定了坐标系。
[0119]有关本实施方式的光传感装置100是检测来自对象物9的内部的反射散射光8的光传感装置，具备作为光源的激光芯片10和光检测器2。有关本实施方式的光传感装置100还具备配置在激光芯片10的光轴上的准直透镜11。
[0120]光检测器2配置在从激光芯片10向对象物的光轴上。光检测器2包括:包含光轴且从激光芯片10射出的入射光透射的区域4;以及受光部3，接受通过透射了区域4的入射光6照射到对象物9而产生的来自对象物9的内部的反射散射光8，并变换为电信号。
[0121 ] 激光芯片10射出向对象物9照射的入射光6。入射光6通过准直透镜11而成为大致平行光。所谓“大致平行光”，是扩散角例如在全角下是±3°以内的光。关于大致平行光在后面说明。激光芯片10及准直透镜11被收容在壳体I内。
[0122]在本实施方式中，受光部3设置在与对象物9对置并将区域4包围的位置。作为一例，也可以在受光部3的中央有区域4。区域4的配置位置也可以从受光部3的中央偏离。
[0123]有关本实施方式的光传感方法是使用本实施方式的光传感装置100的光传感方法，包括:通过作为光源的激光芯片10向对象物9射出入射光6，以使得当设从Z方向观察时的区域4的尺寸为Cl1，从受光部3到对象物9的表面13中的入射光6的光束的中心的Z方向上的距离为Si时，入射光6向对象物9的入射角91(对象物9的测定部位附近的表面13的垂线与入射光6的光轴所成的角)满足Q1 StarT1(Cl1Z^S1))的步骤；以及通过光检测器2检测来自对象物9的内部的反射散射光8的步骤。另外，这里所述的区域4的尺寸，在从Z方向观察时的区域4的形状是圆形的情况下是指区域4的直径，在区域4是椭圆形的情况下是指短轴的长度，在区域4是正方形的情况下是指与区域4的正方形的各边内接的圆的直径，在区域4是长方形的情况下是指与区域4的长方形的各边内接的椭圆的短轴的长度。此外，在从Z方向观察时的区域4的形状是正多边形的情况下是指与正多边形的各边邻接的圆的直径。
[0124]此时，也可以包括以下步骤:入射光6向对象物9射出，以使得当设入射光6被对象物9的表面13反射的直接反射光5的、受光部3的表面上的斑径为w时，入射光6向对象物的入射角满足edtan—^(6-4/(4^))0根据这样的光传感方法，进一步提高信号的SN比。
[0125]另外，所谓“大致平行光”，是指扩散角例如在全角下为±3°以内的光。当扩散角是+时为发散光，是一时为会聚光。也可以是扩散角在全角下为±2tarT1[(1.41d1—《)/(4&)]以内的光。如果入射光6的扩散角过大，则来自对象物9的表面的直接反射光5的大部分到达受光部3。因而，如果考虑用来使来自对象物9的表面的直接反射光5的50 %以上透射区域4的扩散角，则需要使平行度为:当设光检测器2的区域4的尺寸为CU时，由受光部3的面扩散后的直接反射光5的斑径为区域4的尺寸的入2( = 1.414)倍以下。如果设从受光部3到对象物9的表面的距离SS1，受光部3的表面上的入射光的光束的斑径为W，则入射光6的扩散角可以计算为在全角下为±2tan一1 [ (1.41di—w)/(4Si)]以内。例如，在Si = 10mm，di = W= Imm时，入射光6的扩散角为±1.1°以内，在Si = 10mm，di=w = 2mm时，入射光6的扩散角为±2.3°以内。
[0126]有关本实施方式的光传感装置100的对象物9例如是生物体。作为入射光6照射到生物体的光在穿过皮肤侵入到生物体内部后，再次穿过皮肤出来的反射散射光8通过透射血管等而包含血液的状态等生物体信息。因而，通过检测反射散射光8，例如可知该生物体的脉搏、血流及氧饱和度等。因此，光传感装置100能够用于健康诊断等。
[0127]如图1A所示，有关本实施方式的光传感装置100在激光芯片10的光轴上具备准直透镜11。另外，所谓准直透镜，是为了方便而取名的，与通常所说的透镜相同。
[0128]通过在准直透镜11的大致焦点位置设置激光芯片10的射出端，能够使透射了准直透镜11的入射光6成为大致平行光。通过使准直透镜11的位置在光轴方向(±Z方向)上移动，能够改变入射光6的大致平行状态。例如，通过使准直透镜11向+Z方向移动，入射光6成为发散光，此外，通过使准直透镜11向一 Z方向移动，入射光6接近于会聚光。
[0129]如果作为激光芯片10而使用例如波长λ= 532ηπι的绿色的半导体激光器，则在该波长的光下，氧化血色蛋白及还原血色蛋白的吸收量较大，所以脉搏检测的调制度变高，能够构成适合于该用途的光传感装置100。另外，作为光源，只要使用射出与用途对应的波长的光的光源就可以。特别是，在使用称作生物体之窗的波长为λ = 700?1300nm的光源的情况下，有入射光容易侵入到生物体的某种程度深处(例如几十mm)的效果。
[0130]作为有关本实施方式的光传感装置100的光源，为了使得容易成为大致平行光而使用激光芯片10，但也可以使用发光尺寸较小(例如200μπι以下)的LED芯片。通常，在LED芯片中，由于发光尺寸比激光芯片大，所以入射光6的平行度劣化。但是，在有关本实施方式的光传感装置100中，如果是对象物9的表面13上的入射光6的光束12的斑径(入射光6的振幅相对于中央值为Ι/e2的直径)例如满足200μπι?20mm那样的光，则即使光束12的平行度变差，也如后面叙述那样，在光侵入到对象物9的内部之后产生来自内部的反射散射光8，所以能够对反射散射光8进行光传感。
[0131 ]入射光6的光束12的束径(振幅相对于中央值为Ι/e2的直径)w例如是w = 200ym?20mm。入射光6穿过光检测器2的区域4向一 Z方向行进，大致垂直地向对象物9入射。入射角越接近于垂直，则光能够越深地侵入到对象物9的内部。
[0132]这里，对象物9的表面13上的入射光6的光束12的斑径在入射光6的平行度较好的情况下，为与束径w几乎相同大小的200μηι?20mm。通过将入射光6不是作为向表面13聚光的会聚光、而是作为光束12的直径具有200μπι以上的大小的大致平行光来向对象物9照射，SP使在对象物9的表面13带有例如来自皮肤的汗毛或硬毛(直径为10?ΙΟΟμπι左右)、或直径为一百几十μπι以下的难以识别的细小的垃圾等，也能够以原来的一半以上的能量向对象物9的表面13照射大致平行光6。另外，在光束12为不到200μπι的较小的斑径的情况下，除了对于上述那样的障碍物较弱以外，还有衍射扩散变大(衍射图案的扩散角在全宽中比0.3度大)的倾向，所以难以形成大致平行光。
[0133]另外，在照入了在表面13上聚光为Ιμπι以下的大小的光的情况下，在存在垃圾或来自皮肤的毛的情况下，光不进入到对象物9的内部，所以该位置不能测定。
[0134]此外，通过入射在对象物9的表面13例如具有200μηι?20mm的比较大的斑径的大致平行光，对象物9的内部信息至少以该大小被平均化，所以能够某种程度上抑制诊断信息的由位置引起的偏差。
[0135]但是，在斑径超过20mm的情况下，用来形成大致平行光的准直透镜11的尺寸变大而成本变高，同时，从激光芯片10到准直透镜11的距离也变大，装置大型化。
[0136]入射光6在入射到对象物9的内部之后，被内部的组织散射而成为内部散射光7，同时也发生吸收，所以在图1A中图示了直到深度p(p通常是几十_左右)都存在内部散射光7。对内部散射光7的光束12a的束径而言，越向内部深处进入则因发生散射而变得越大。发生内部散射，作为反射成分从表面13出来的反射散射光8被光检测器2的受光部3检测，并变换为电信号。
[0137]有关本实施方式的光传感装置100还具备运算部(未图示)。由受光部3变换后的电信号被发送到与受光部3电连接的运算部。通过由运算部进行电信号的运算处理，能够得到关于对象物9的内部的信息。
[0138]例如在将光传感装置100用于脉搏测定的情况下，运算部将具有周期性的曲线的脉搏的极大值等进行计数，变换为脉搏数。
[0139]此外，运算部也可以测定该脉搏的周期的均匀度，判断集中及放松的精神状态。在此情况下，可以在周期的均匀度较好的情况下即当为一定周期的情况下，判断为处于集中状态或紧张状态，在与呼吸相应地其均匀度变差的情况下判断为处于放松状态。
[0140]在对象物9是生物体的情况下，距离S1越小，在X及Y方向上扩散的反射散射光8更多地向受光部3入射，所以反射散射光8的检测强度变大。其值根据测定部位及波长而不同，但典型的值是入射光6的强度的0.001?几％左右。
[0141]光检测器2如图1A及图1B所示，包括受光部3和入射光6透射的区域4。
[0142]受光部3如图1A所示，以与对象物9对置的方式设置于光检测器2的对象物9侧的面。此外，受光部3如图1B所示，配置成在俯视时将区域4的周围包围。另外，在图1B中，透光部3的形状图示了圆形，但也可以是矩形、椭圆或六边形等多边形的形状。
[0143]入射光6透射的区域4如图1B所示，在将光检测器2俯视时是受光部3的中央部分被开口的区域。考虑对位误差，区域4例如形成为比入射光6的光束12的束径w大一成以上。即，区域4的尺寸di例如是di > l.lwo
[0144]受光部3例如也可以通过将具有PIN二极管(P — intrinsic — N d1de)的构造的直径出的大小的硅基板贴合到玻璃基板等而形成。也可以通过将受光部3的中央部例如用磨具等切削的方法开设尺寸CU的贯通孔，来形成区域4。
[0145]此外，光检测器2也可以在玻璃基板上通过等离子CVD法等将硅膜堆积为PIN二极管的构造，然后将中央部通过光刻法用蚀刻处理去除来制作。在此情况下，玻璃基板的中央部相当于区域4。
[0146]反射散射光8从对象物9的内部出来的表面13上的位置大致依存于光进入的深度，作为内部散射光7进入到对象物9的越深处，成为从照射了入射光6的表面13的中心位置越远离的位置。即，内部散射光7出来的表面13上的位置大致为具有与光进入的深度大致同等的半径的环状。因而，通过将受光部3以包围区域4的方式形成为环状或圈状，能够将在圆周方向上大致均等地出来的来自内部的反射散射光8没有遗漏地检测，提高信号光量。此外，作为受光部3的外形的形状而图示了圆形，但也可以是矩形、椭圆或六边形等多边形的形状。
[0147]此外，受光部3以环状相连，由此受光效率也较好，配线也简单，但受光部3的形状并不限定于此。例如如图3所示，也可以是以放射状设置多个间隔19(更详细地讲，图3所示的8个间隔19a?19h)而将受光部3分割的形状(更详细地讲，图3所示的分割为受光部3a?3h的形状)。即，受光部3也可以由在区域4的周围在区域4的周向上被分割的多个受光部3a?3h构成。此外，此时光检测器2也可以还在受光部3a?3h的各自之间具有间隔19a?19h。受光部3a?3h通过间隔19a?19h被电分离。
[0148]在该结构的情况下，受光部3a?3h的总受光面积比没有分割为多个区域的受光部3的受光面积小，但通过将各个受光部3a?3h单独地连接到运算部，能够将各个受光部3a?3h的受光量变换为电信号而得到内部信息。因而，产生能够检测到配置有受光部3a?3h的各个位置的对象物9的内部信息的效果。分割数越多，能够越细致地检测位置信息。
[0149]另一方面，被对象物9的表面13反射的直接反射光5的反射率根据其折射率而被决定，在生物体的情况下，皮肤的折射率是η= 1.4?1.6，所以反射率是3%?5%左右。该直接反射光5在表面13上折回而在Z方向上前进，透射区域4而向激光芯片1的方向行进，所以难以进入到受光部3中。
[0150]但是，在表面13是皮肤等的情况下，在有指纹等多少凹凸的情况下，直接反射光5中也多少发生向倾斜方向的反射成分。例如也可以构成为，直接反射光5的50 %以上透射区域4。如果这样，则能够将噪声光的光量抑制为一半以下，将SN比提高到2倍以上。
[0151]例如，通过使区域4的尺寸(直径)变大或使从受光部3到对象物9的表面13的距离S1变小等方法，能够提高在Z方向上透射区域4的直接反射光5的比率。
[0152]接着，对在有关本实施方式的光传感装置100中、入射光6的光轴相对于对象物9的表面倾斜的情况进行说明。
[0153]如图2Α所示，入射光6以入射角01向对象物9的表面13入射，来自表面13的直接反射光5以射出角02反射，向光检测器2的下表面照射。在表面13完全平坦时，θ1 = θ2。如果在表面13上有粗糙，则θ2与该形状相应地具有扩散，但由于光束12的直径比较大，所以θ2如果取平均则与9工接近的情况较多。
[0154]即使要使入射光6相对于对象物9的表面13垂直地入射，也发生角度匹配误差，有光轴从与对象物9的表面13垂直的方向偏离的情况，但通常角度匹配误差是几度以内到10°左右。
[0155]如图2Β所记载那样，例如在被照射了直接反射光5的光检测器2的下表面中，在直接反射光5的光束12的中心位置与受光部3的内周缘上的A点一致的情况下，直接反射光5的50%左右透射区域4。将该位置设定为容许直接反射光5的光轴偏离的极限位置。由于光检测器2的厚度较薄，所以如果将光检测器2的厚度忽视，则光束12进入到比A点的位置靠区域4内的条件要求cU/2 2 S1UanQdtane2)。也可以以满足该关系式的方式决定区域4的尺寸cU、距离S1、角度Q1J2等参数来构成装置。
[0156]在多数情况下，θ1= θ2，所以上述关系式为Cl1 2 ASitanQ1。与上面所述的条件同样，根据这些式子可知，通过使区域4的尺寸CU变大、使从受光部3到对象物9的表面13的距离S1变小、或使入射角度θι接近于0(垂直入射)等方法，能够提高透射区域4的直接反射光5的比率，使SN比变好。
[0157]例如，在作为0他最大值而例如设定了10°的情况下，为(I1^)JOSSlt3例如当S1 =1mn^tdi > 7.05mm,当Si = 5mm时di > 3.5mm。这样，可以根据测定距离及角度匹配误差来决定区域4的尺寸di。
[0158]此外，在如上述那样决定了光传感装置100的构造的情况下，入射光6向对象物9的入射角根据上述式子导出为Q1 Uarr1((I1Z^S1))t3即，激光芯片10也可以将入射光6向对象物9照射，以使得当设区域4的尺寸为CU，从受光部3的与对象物9对置的面到对象物9的表面上的入射光6的光束的中心的距离为Sdt，入射光6向对象物9的入射角0工满足Q1 < tan—1(cU/HSO)。因而，有关本实施方式的光传感方法也可以包括向对象物9射出入射光6以使入射角满足该关系式的步骤、和检测来自对象物9的内部的反射散射光8的步骤。由此，提高反射散射光8的检测的SN比。
[0159]也可以使得直接反射光5几乎不进入到光检测器2的受光部3中。当设直接反射光5的受光部3的表面上的斑径为w时，光束12完全进入到区域4内的条件用cUA^w/^+SKtanei+tan92)的关系式表示。
[0160]在多数情况下，θ1 = θ2，所以上述关系式成为ddw+ASitanei。也可以决定各参数以满足该关系式来构成光传感装置100。
[0161]此外，入射光6向对象物9的入射角01根据上述式子导出Q1 <tan 一 1Ud1-W)/(4SJ)。即，当设直接反射光5的受光部3的表面上的斑径为w时，入射光6向对象物9的入射角0!满足edtanKcU — W/HSd)。因此，有关本实施方式的光传感方法也可以包括向对象物9射出入射光6以使入射角Q1满足该关系式的步骤、和检测来自对象物9的内部的反射散射光8的步骤。由此，进一步提高反射散射光8的检测的SN比。
[0162]另外，在上述实施方式中，对入射光6的光轴在从激光芯片10射出时已经倾斜的情况进行了说明，但并不限于此，从激光芯片10射出的入射光6不倾斜，但激光芯片10自身相对于对象物9的表面倾斜的情况也是同样的。
[0163]以上，有关本实施方式的光传感装置100具备射出向对象物9照射的光的光源、和配置在从光源向对象物9的光轴上的光检测器2。光检测器2包括从光源射出的入射光6透射的区域4、和接受通过透射了区域4的入射光6照射到对象物9而产生的来自对象物9的内部的反射散射光8并将接受到的光变换为电信号的受光部3。
[0164]由此，入射光6穿过光检测器2的区域4向对象物9的表面13以大致垂直的方向入射，所以入射光6能够更深地侵入到对象物9的内部。因而，能够精度良好地检测来自对象物9的内部的反射散射光8。
[0165]此外，通过使来自对象物9的表面的直接反射光5穿过(向与入射光相反方向透射)光检测器2的区域4，能够抑制直接反射光5照射到受光部3。因此，能够主要检测来自对象物9的内部的反射散射光8。
[0166](实施方式2)
[0167]接着，关于实施方式2的光传感装置，使用图4、图5A及图5B以与上述实施方式I的光传感装置不同的点为中心进行说明。图4是表示有关本实施方式的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并进行检测的状况的说明图。图5A是表示在有关本实施方式的光传感装置中、相对于对象物的表面、入射光的光轴和透明盖的设置角度分别从基准值倾斜的情况下的入射光、来自透明盖的直接反射光及来自对象物的直接反射光的光线的说明图。图5B是表示在有关本实施方式的光传感装置中、相对于对象物的表面、入射光的光轴和透明盖的设置角度分别从基准值倾斜的情况下的、向受光部侧的光检测器的来自透明盖的直接反射光的光束的位置及来自对象物的直接反射光的光束的位置的说明图。
[0168]另外，在图5A中，为了使说明变容易，省略对象物的内部散射光和反射散射光，以表示入射光和两个直接反射光的行进的光线为中心进行了图示。
[0169]有关本实施方式的光传感装置10a与有关实施方式I的光传感装置100的不同点是光检测器22的结构不同这一点、和对象物9装入在具备透明盖15的容器14中这一点。作为对象物9，具体而言，是装入在消费者能看到的容器中的生鲜食品等食品。作为透明盖15，既可以是树脂制的透明的盖，也可以是所谓的包套等树脂制的透明薄膜。另外，在本实施方式中，将透明的盖及透明薄膜一起称作透明盖15。
[0170]如图4所示，光检测器22具有受光部3以用玻璃及树脂等的透明基板20夹入的方式被屏蔽的构造。通过做成这样的构造，能够将受光部3从较高的湿度等的环境保护，所以能够使光传感装置10a的耐环境性提高。
[0171]在图4中，将从受光部3到透明盖15的中央位置的Z方向的距离用S3表示，将从透明盖15的中央位置到对象物9的表面13的Z方向的距离用S2表示。
[0172]如图4所示，从激光芯片1向一Z方向射出的入射光6、透明盖15的折射率是η = 1.5?1.6，在其表背的两面发生反射，所以被透明盖15的表面以例如8%?10%左右的反射率反射而成为直接反射光16。此外，其余的光透射透明盖15，向对象物9大致垂直地入射。入射到对象物9的内部的光被对象物9的内部的组织散射而成为内部散射光7。从对象物9的内部出来的反射散射光8再次被透明盖15以例如8 %?1 %左右的反射率直接反射，成为来自透明盖15的直接反射光17。其余的光透射透明盖15、透明基板20而被光检测器22的受光部3检测到。
[0173]另一方面，来自对象物9的表面13的直接反射光5的反射率根据其折射率而被决定，例如在对象物是生鲜食品的情况下，大部分是透明盖15的反射率的一半以下。
[0174]在有关本实施方式的光传感装置10a的结构中，从透明盖15反射来的直接反射光16的光量通常有比来自对象物9的表面13的直接反射光5的光量更大(例如2倍以上)的倾向。但是，由于直接反射光5、16都主要入射到区域4，所以主要是反射散射光8向受光部3入射。因而，在光传感装置10a中，能够得到SN比较好的信号。
[0175]接着，对于在有关本实施方式的光传感装置10a中、相对于对象物9的表面13、入射光6的光轴和透明盖15的设置角度分别从基准值倾斜的情况进行说明。该情况中，入射光6的入射角的基准值是相对于对象物9的表面13垂直入射(入射角91 = 0)，透明盖15的设置角度的基准值是相对于表面13平行(θ5 = 0)。
[0176]如图5Α所不，入射光6以入射角9工从倾斜方向向对象物9的表面13入射，但在照射到对象物9的表面13之前，向以设置角度05设置的透明盖15入射。设置角度05是透明盖15相对于对象物9的表面的倾斜角，将如图5Α所示透明盖15的右侧较高的情况作为正方向来取符号。此时的入射角度相对于透明盖15的垂线成θ3( = θ1+θ5)。射出角为θ4，但由于可以近似为透明盖15的表面是平坦的，所以θ3 = θ4。现实中，θ^θ5多数情况下为几度到10°左右。
[0177]如图5Β所不，例如光检测器22的下表面的、来自透明盖15的直接反射光16的光束12的斑的中心与受光部3的内周缘上的A点一致。在光束12的斑的中心位于受光部3的内周上的情况下，来自对象物9的直接反射光5及来自透明盖15的直接反射光16的大约50 %透射区域4。因而，光束12比该位置更靠区域4内进入的条件近似地成为CUA^S3Uanewtane4)= SSstanQ3 = SSstan(QdQ5)。也可以以满足该式的方式决定区域4的尺寸(直径)d1、从受光部3的与对象物9对置的面到透明盖15的表面上的入射光6的光束的中心的距离&、角度
θ5等参数，来构成装置。
[0178]根据上述式子可知，通过使区域4的尺寸CU变大、或使从受光部3到透明盖15的Z方向上的距离S3变小、使角度01、05接近于0(垂直入射)等方法，能够提高透射区域4的来自透明盖15的直接反射光16的比率，使SN比变好。
[0179]此外，作为光源的激光芯片10也可以将入射光6向对象物9照射，以使得当设透光部4的尺寸为cU，从受光部3的与对象物9对置的面到透明盖15的表面上的大致平行光6的光束的中心的距离为S3，透明盖15相对于对象物9的表面的倾斜角为05时，入射光6向对象物9的入射角9!满足edtanlcUZ^Ss))-9^因此，有关本实施方式的光传感方法也可以包括通过光源向对象物9射出入射光6以使入射光6向对象物9的入射角足该关系式的步骤、和通过光检测器22检测来自对象物9的内部的反射散射光8的步骤。
[0180]进而，也可以使得来自透明盖15的直接反射光16几乎不进入到光检测器22的受光部3。当设直接反射光16的受光部3的表面上的斑径为w时，光束12完全进入到区域4内的条件为di/2 > w/2+S3(tan9i+tan02)。
[0181]在多数情况下，θ1 = θ2，所以上述关系式成为dPw+ASstaneu
[0182]也可以以满足该式的方式决定参数来构成装置。进一步提高来自对象物9的内部的反射散射光8的检测的SN比。
[0183]此外，有关本实施方式的光传感方法也可以包括:通过光源向对象物9射出入射光6，以使得当设入射光6被透明盖15的表面反射的直接反射光16在受光部3的表面上的斑径为w时，入射光6向对象物9的入射角9!满足Q1 < tan—H (cU—w)/(4S3)) — 05的步骤；以及通过光检测器22检测来自对象物9的内部的反射散射光8的步骤。
[0184]接着，对来自对象物9的表面13的直接反射光5进行研究。例如，在光检测器22的下表面的、来自对象物9的表面13的直接反射光5的光束12的斑的中心位于A点即受光区域3的内周缘上的情况下，直接反射光5的大约50%透射区域4。因而，光束12比该位置更靠区域4内配置的条件近似地成为cb/2 2 (S2+S3)(tan01+tan02)。也可以以满足该关系式的方式决定区域4的尺寸CU、距离S2、S3、角度Q1J2这些参数来构成装置。另外，在表面13平坦的情况下，
di > 4(S2+S3)tan01
[0185]根据上述式子可知，通过使区域4的尺寸cU变大、使从受光部3到对象物9的表面13的Z方向上的距离S2+S3变小、或使入射角度01接近于0(垂直入射)等方法，能够提高透射区域4的直接反射光5的比率，使SN比变好。
[0186]在有关本实施方式的光传感装置10a中，为了使得直接反射光5、16尽量不进入受光部3，也可以将光传感装置构成为同时满足上述两个式子。
[0187]以上，根据有关本实施方式的光传感装置100a，对于被透明盖15覆盖的对象物9，也不仅使来自对象物9的直接反射光5、还使来自透明盖15的直接反射光16也穿过光检测器22的区域4，由此能够通过受光部3以良好的SN比检测来自对象物9的内部的反射散射光8。
[0188]此外，光检测器22也可以具有受光部3以由玻璃及树脂等的透明基板20夹入的方式被屏蔽的构造。通过做成这样的构造，能够将受光部3从较高的湿度等的环境保护，所以能够提尚光传感装置I OOa的耐环境性。
[0189](实施方式3)
[0190]接着，关于有关实施方式3的光传感装置，使用图6A及图6B以与上述实施方式I的光传感装置的不同点为中心进行说明。图6A是表示有关本实施方式的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图，图6B是有关本实施方式的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构图。
[0191]有关本实施方式的光传感装置10b与实施方式I的光传感装置100的不同点是:作为光源而具备射出第I波长的光的激光芯片1a及射出第2波长的光的激光芯片10b，一波长一波长地向对象物9照射并接受反射散射光8a，分别变换为电信号，通过对这些变换后的信号进行运算来得到信息。
[0192]如图6A所示，在壳体31内，两个激光芯片1a、1b在Y方向上排列而配置。有关本实施方式的光传感装置10b通过将波长不同的光例如向生物体照射，能够得到生物体信息。作为一例，光传感装置10b可以利用由氧化血色蛋白和还原(或脱氧化)血色蛋白吸收的光的波长不同这一点，来得到血液中的氧饱和度等生物体信息。
[0193]具体而言，在A1 = GeOnmA2 = SSOnm这2个波长中，被氧化血色蛋白和还原血色蛋白吸收的光的吸收量分别不同。因而，通过对由各个波长吸收的电信号进行运算，例如在对象物9是生物体的皮肤的情况下，能够测定血液中的氧饱和度。
[0194]此外，在对象物9为生物体的头部的前额区域中，能够测定前额叶中的脑血流的变化量、以及氧化血色蛋白及还原血色蛋白的浓度变化量，能够实现感情等信息的传感。例如，在集中状态下，发生脑血流的增加、氧化血色蛋白量的增加等。特别是，在对象物9是头部的情况下，头盖骨中的光的衰减较大，所以来自内部的反射散射光8a的强度较弱(例如是入射强度的10一3?1(Γ6倍)，来自表面13的直接反射光5a、5b成为较大的噪声源，但有关本实施方式的光传感装置10b能够降低来自表面13的直接反射光5a、5b的影响。
[0195]波长的组合可以为各种各样，例如在波长为805nm时，氧化血色蛋白和还原血色蛋白的吸收量相等，所以也可以是小于805nm的波长与大于805nm的波长的组合。此外，除了该2个波长以外，还可以使用805nm的波长这3个波长。在3个波长的情况下，能够使运算部中的运算简单化。
[0196]此外，如图6B所示，在光检测器32中，区域34是在将作为光源的激光芯片10a、10b排列的方向(Y方向)上具有长轴的椭圆形状。通过使受光部33为这样的椭圆形状，能够在X方向和Y方向上都同等地取得入射光6a、6b的光束和受光部33的空间。由此，由来自激光芯片10a、1b的光的照射带来的直接反射光5a、5b透射区域34，所以对于从由受光部33接受的光生成的电信号，能够抑制SN比的劣化。此外，受光部33也可以为在Y方向上具有长轴的椭圆形状。
[0197](变形例)
[0198]在对象物9为生物体的头部的前额区域的情况下，如上所述，反射散射光8的强度较弱。另一方面，由于来自前额表面及前额的皮肤的直接反射光5a、5b还包含散射成分，所以在直接反射光5a、5b中存在向受光部33进入的成分。由此，在对象物9是生物体的头部的前额区域的情况下，SN比有劣化的倾向。
[0199]有关本实施方式的变形例的光传感装置还具备使激光芯片10a、10b以脉冲状发光的驱动电路(未图示)。该驱动电路驱动激光芯片1a、1b，以从激光芯片1a、1b交替地射出例如脉冲宽度为100皮秒到几十纳秒左右的脉冲光。
[0200]通过使入射光6a、6b为脉冲光，能够利用直接反射光5a、5b与来自对象物9的内部的反射散射光8a到达受光部33的时间差，从由受光部33得到的电信号中将由直接反射光5a、5b引起的电信号除去。由此，能够提高SN比。
[0201]例如，对检测前额叶的脑血流的情况具体地叙述。由于具有脑血流的信息的反射散射光8a是通过入射到脑中的光在脑内反射、散射而产生的光，所以与直接反射光5a、5b之间有光路差。因此，反射散射光8a与直接反射光5a、5b相比，到达受光部33的时刻例如典型地晚4纳秒左右。所以，通过将在直接反射光5a、5b到达受光部33后例如在4纳秒后得到的电信号从受光部33取出，能够从得到的电信号减少直接反射光5a、5b的成分，提高SN比。
[0202]脉冲光的脉冲宽度也可以是I纳秒以上。如果这样，则能够使驱动激光芯片10a、1b的驱动电路成为简单的结构。此外，脉冲光的脉冲宽度也可以是20纳秒以下。如果这样，则能够将直接反射光5a、5b和反射散射光8a容易地分离。
[0203](实施方式4)
[0204]接着，关于有关实施方式4的光传感装置，使用图7A及图7B，以与实施方式I的光传感装置的不同点为中心进行说明。图7A是表示有关本实施方式的光传感装置10c的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图。图7B是有关本实施方式的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构图。
[0205]有关本实施方式的光传感装置10c与有关实施方式I的光传感装置100的不同点是有关本实施方式的光检测器42具有多个受光部43a、43b这一点。
[0206]如图7A及图7B所示，在光检测器42中，与实施方式I所示的光检测器2同样，在中央部分设有入射光6透射的区域4。并且，受光部由在区域4的周围在区域4的径向上分割的多个受光部43a、43b构成。此外，光检测器42还在受光部43a、43b之间具有间隔45。受光部43a、43b通过间隔45被电绝缘。
[0207]S卩，在光检测器42中，在将区域4包围的周围，设有环状(同心圆状)的受光部43a。此外，在将受光部43a包围的周围，设有作为没有受光灵敏度的区域的环状的间隔45。进而，在间隔45的周围设有受光部43b。这样，光检测器42具有通过间隔45被电绝缘的两个受光部43a、43b。由受光部43a、43b接受的受光量分别作为电信号被计算出。
[0208]反射散射光8从对象物9的内部出来的表面13上的位置大体上为具有与光进入的深度大致同等的半径的环状，光检测器42通过使用被电绝缘的多个受光部，能够将深度方向的信息分为多个而检测。例如，半径较小的受光部43a能够得到较小的半径左右的深度的信息，半径较大的受光部43b能够得到较大的半径左右的深度方向的信息。
[0209]此外，通过在运算部(未图示)进行这些信息的差分及加法处理等运算，能够将更多的噪声成分除去而提高SN比。例如，在对象物9是生物体的情况下，通过从由半径较大的受光部43b得到的信息减去对由半径较小的受光部43a得到的信息乘以适当的比例系数的值，能够减少基于表面血流的噪声成分。
[0210]另外，在上述实施方式中，受光部被分割为两个区域即受光部43a、43b，但受光部也可以被分割为3个以上。此时，做成将半径不同的多个环状的间隔45以同心状配置的结构，能够更细致地得到深度方向的信息。
[0211]在受光部被分割为3个以上的情况下，也与受光部被分割为两个的情况同样，能够通过在运算部中运算来自多个受光部的信息来提高SN比。
[0212](实施方式5)
[0213]接着，关于有关实施方式5的光传感装置，使用图7C及图7D，以与实施方式3的光传感装置的不同点为中心进行说明。图7C是表示有关本实施方式的光传感装置的结构、和向对象物照射来自光源的光并检测的状况的剖视图，图7D是有关本实施方式的光传感装置的受光部侧的光检测器的结构图。
[0214]有关本实施方式的光传感装置10d与实施方式3的光传感装置10b的不同点是在能够平缓地弯曲的柔性基板21配置有光检测器52和作为光源的面发光激光芯片60、70这一点。
[0215]通过在柔性基板21上设置面发光激光芯片60、70和光检测器52，能够实现能够平缓地弯曲的光传感装置100d。例如通过在布上安装光传感装置100d，能够将光传感装置10d作为安设感受良好的可佩戴型的生物体传感装置使用。
[0216]例如，如果在可佩戴到头部上的带状的布上安装光传感装置100d，则成为能够进行脑内血流的传感的可佩戴型光传感装置。通过以光传感装置10d的透明基板20与前额接触或接近到几mm左右的方式将该带状的布佩戴在头部上，能够进行脑内血流的传感。
[0217]在本实施方式中，作为光源，在具备电气配线的例如聚酰亚胺的柔性基板21上沿Y方向排列了多个面发光激光芯片60、70。通过使用面发光激光芯片，能够使光源变薄，即缩小Z方向的尺寸。此外，通过使准直透镜11为衍射型透镜或菲涅耳透镜，能够使准直透镜11变薄。
[0218]也可以在柔性基板21与面发光激光芯片60、70之间，设置具有电绝缘性的散热膜，例如将石墨膜和S12等氧化膜组合的膜。如果这样，则光传感装置10d的散热变容易。
[0219]通过将受光部53例如用非晶硅、多晶硅、有机EL等薄膜材料形成，能够得到具有柔性的受光部。
[0220]此外，通过在柔性基板21上用金属薄膜形成电气配线、还配置聚合物电池等薄型电池，能够实现可电池驱动的可佩戴型光传感装置。
[0221 ]以上，根据实施方式I?5，能够实现减少来自对象物的表面的直接反射光、以及在有包套或透明盖的情况下也减少来自它们的直接反射光、良好地检测信息较多的来自内部的反射散射光的光传感装置。
[0222]另外，本发明并不限定于这些实施方式，组合了各个实施方式的光传感装置的结构的光传感装置及光传感方法也包含在本发明中，能够起到同样的效果。
[0223]例如，上述光检测器也可以具有受光部由玻璃及树脂等的透明基板夹入而被屏蔽的构造。通过做成这样的构造，能够将受光部从湿度较高等的环境保护，所以能够提高光传感装置的耐环境性。
[0224]此外，在将受光部分割为多个区域的情况下，受光部既可以在入射光透射的区域的周围在该区域的周向上以放射状分割，也可以在该区域的周围在该区域的径向上以环状分割。
[0225]在将受光部以放射状分割的情况下，分割的区域的数量并不限于上述数量，也可以适当变更。此时，相邻的两个受光部间的间隔的数量也可以适当变更。通过增加受光部的数量，能够更细致地得到面内方向的生物体信息。
[0226]在将受光部以环状分割的情况下，并不限于如上述那样为两个区域，也可以分割为3个以上的区域。通过增加受光部的数量，能够更细致地得到深度方向的生物体信息。
【主权项】
1.一种光传感装置，其特征在于，具备: 至少I个光源，射出向对象物照射的光；以及 光检测器，配置在从上述至少I个光源向上述对象物的光轴上； 上述光检测器包括: 包含上述光轴、且从上述至少I个光源射出的上述光透射的区域；以及至少I个受光部，接受通过透射了上述区域的上述光照射到上述对象物而产生的来自上述对象物的内部的反射散射光，并变换为电信号。2.如权利要求1所述的光传感装置，其特征在于， 上述至少I个受光部与上述区域接触。3.如权利要求1或2所述的光传感装置，其特征在于， 在俯视下，上述至少I个受光部包围上述区域。4.如权利要求1或2所述的光传感装置，其特征在于， 透射了上述区域的上述光的扩散角在全角下为±3°以内。5.如权利要求1或2所述的光传感装置，其特征在于， 还具备配置在上述光轴上的准直透镜。6.如权利要求1或2所述的光传感装置，其特征在于， 透射了上述区域的上述光的束径是200μηι以上且20mm以下。7.如权利要求1所述的光传感装置，其特征在于， 上述至少I个光源具备射出第I波长的光的第I光源及射出第2波长的光的第2光源。8.如权利要求7所述的光传感装置，其特征在于， 在俯视下， 上述第I光源及上述第2光源沿着第I方向配置； 上述区域是在上述第I方向上具有长轴的椭圆形状。9.如权利要求1或2所述的光传感装置，其特征在于， 上述至少I个受光部具备多个受光部； 上述多个受光部在上述区域的周围在上述区域的周向上隔开间隔而配置； 上述多个受光部通过上述间隔相互电绝缘。10.如权利要求1或2所述的光传感装置，其特征在于， 上述至少I个受光部具备多个受光部； 上述多个受光部在上述区域的周围在上述区域的径向上隔开间隔而配置； 上述多个受光部通过上述间隔相互电绝缘。11.如权利要求1或2所述的光传感装置，其特征在于， 上述至少I个光源射出的上述光是脉冲光。12.如权利要求1或2所述的光传感装置，其特征在于， 还具备柔性基板； 上述至少I个光源及上述光检测器配置在上述柔性基板上。13.如权利要求1或2所述的光传感装置，其特征在于， 还具备运算部； 上述运算部通过对上述电信号进行运算，得到关于上述对象物的信息。
【文档编号】G01N21/49GK106092972SQ201610102382
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年2月25日 公开号201610102382.8, CN 106092972 A, CN 106092972A, CN 201610102382, CN-A-106092972, CN106092972 A, CN106092972A, CN201610102382, CN201610102382.8
【发明人】盐野照弘
【申请人】松下知识产权经营株式会社