图像。参照图9，作为示例，来自测量对象物体700的散射光或反射光在光接收面231上形成图像的区域(图像形成区域)是大致位于区域光接收面231的中心附近的区域。因此，在光接收面231的成像区域中，可以通过拍摄测量对象物体700的表面来获得图像。
[0159]如上面参照图9说明，使用根据本实施例的聚光单元30能够进一步提高与聚光单元30相连接的光接收单元上的聚光效率。因此，能够提高光接收单元(例如，图像传感器模块20)的光接收面231上的入射效率。因此，例如，改善了由图像传感器230获得的像素信号的S/N比，并且以更高的灵敏度实施了光的检测。
[0160]此外，还具有准直透镜350的根据第二实施例的聚光单元30，这能够形成通过拍摄测量对象物体700的一部分表面而获得的图像。
[0161]2.3.应用示例
[0162]将说明根据第二实施例的聚光单元30的具体应用示例。作为应用示例，可以想象，由图像传感器模块20获得来自人体的一部分(皮肤)的散射光或反射光的光谱(三个光谱值)，并且从这三个光谱值估计黑色素的量或血红素的浓度，这与根据第一实施例的聚光单元10相类似。
[0163]而且，包括准直透镜350的聚光单元30能够形成通过拍摄测量对象物体700的表面的一部分而获得的图像。然而，当获得了所拍摄的图像时，来自周围区域的入射在成像区域上的光可能成为噪声。因此，通过执行处理以估计成像区域周围的区域中的像素信号电平的噪声成分并将噪声成分去除，由此获得具有更高质量的拍摄图像。
[0164]如上所述，在根据第二实施例的聚光单元30中，基于来自人体的一部分(皮肤)的散射光或反射光，能够估计人体的一部分的黑色素的量或血红素的浓度，并且能够形成通过拍摄人体的表面的一部分而获得的图像。因此，如根据第一实施例的聚光单元10的应用示例中所说明，作为用于确定用户是否处于兴奋状态的指标，除了与黑色素的量或血红素的浓度相关的信息之外，还能够使用从身体表面的图像获得的多种信息。例如，通过从身体表面的图像观察身体表面的颜色或身体表面的出汗的状态，能够进一步增加兴奋状态的判断准确性。
[0165]3.第三实施例
[0166]将说明根据本发明的第三实施例的聚光单元的示意性构造。除了根据第三实施例的聚光单元包括聚集透镜并且具有与根据第一实施例的聚光单元的反射部件的形状不同的反射部件之外，根据本发明的第三实施例的聚光单元与上述的根据第一实施例的聚光单元具有相同的构造。因此，在根据第三实施例的聚光单元的下面的说明中，将省略与根据第一实施例的聚光单元的构造相同的构造的说明，并且将主要说明它们之间的不同。
[0167]3.1.聚光单元的构造
[0168]首先，将参照图10来说明根据本发明的第三实施例的聚光单元的示意性构造。根据第三实施例的聚光单元与图1中所示的根据第一实施例的聚光单元的外观相同，并因此将省略其说明。
[0169]图10是沿图1中的截面A-A所截取的根据本发明的第三实施例的聚光单元的剖视图。图10示出在图像传感器模块50中如何安装根据本发明的第三实施例的聚光单元40。
[0170]图像传感器模块50包括外壳510、光接收透镜520以及图像传感器530。在图像传感器模块50中，图像传感器具有比图2以及图8中所示的图像传感器模块20的光接收面小的光接收面531。随着光接收透镜520的大小减小，相应地，外壳510以及光接收透镜520的构造也分别与外壳210以及图像传感器模块20的光接收透镜220的构造部分地不同。
[0171]如上所述，图像传感器530在面积上具有比图2以及图8中所示的图像传感器230的光接收面小的光接收面531。作为示例，光接收面531可具有3.6 (X轴方向)mmX2.7(y轴方向)mm的大小。
[0172]随着光接收透镜520的大小的减小，光接收透镜520形成为在曲率和透镜直径方面不同于图2以及图8中所示的光接收透镜220。光接收透镜520具有优化的曲率以及折射率，以有效地将入射在光接收透镜520上的光引导到图像传感器530的光接收面531。
[0173]例如，光接收透镜520可以具有0.2的曲率。此外，例如，光接收透镜520可以具有5毫米的透镜直径。而且，光接收透镜520可以具有与光接收透镜220的折射率大致相同的折射率。例如，针对可见光，光接收透镜520可以具有1.8至1.9的折射率。此外，光接收透镜520可具有约18度的会聚角。
[0174]而且，随着光接收透镜520的大小的减小，外壳510在z轴方向上的高度小于图2以及图8中所示的外壳210在z轴方向上的高度，即，光接收透镜520与光接收面531之间的距离短于外壳210中的距离。
[0175]光接收面531的大致中心部、光接收透镜520的大致中心部及光接收开口部511的大致中心部被布置在中心轴c上。
[0176]聚光单元40包括外壳110、反射部件420、光照射部件130以及聚光透镜450。外壳I1以及光照射部件130的功能以及构造与根据第一实施例的聚光单元10的外壳110以及光照射部件130的功能以及构造相似。换言之，聚光单元40与聚光单元10的不同在于，反射部件420具有不同的形状，并且还设置有聚光透镜450。将对该不同给出说明。
[0177]根据光接收透镜520的透镜特性来确定反射部件420的形状。具体地，反射部件420具有圆顶形状，并且与根据第一实施例的聚光单元10以及根据第二实施例的聚光单元30相比，其侧壁在范围上较窄。
[0178]基于与上述项[1.3.反射部件的形状]中说明的反射部件120的形状相似的理念来确定反射部件420的形状。换言之，根据光接收透镜520的会聚角来设计反射部件420的形状。具体地，反射部件420的形状被设计成使得由反射部件420的内表面反射的光在光接收透镜520上的入射角小于光接收透镜520的会聚角。
[0179]反射部件420的其他的构造与根据第一以及第二实施例的反射部件120相似。换言之，具有例如缝隙形状的第一开口部421被设置在反射部件420的外壁中的与光照射部件130的照射区域相对应的部分。从光照射部件130发出的光通过被设置在反射部件420的外壁中的第一开口部421而被施加到反射部件420的顶部附近。具有大致圆形形状的第二开口部422被设置在反射部件420的顶部，S卩，照射区域。反射部件420的底表面在整个区域上开口，并构成具有大致圆形形状的第三开口部423。
[0180]聚光单元40在反射部件420与光接收透镜520之间包括聚光透镜450。聚光透镜450具有进一步使由反射部件420的内表面反射的光聚集在光接收透镜520上的功能。换言之，可以根据光接收透镜520的透镜特性来确定聚光透镜450的透镜特性(曲率、折射率或透镜直径等)。
[0181]例如，聚光透镜450可以是球面透镜，并且被布置成使得聚光透镜450的中心位于中心轴c上。聚光透镜450被布置在与光接收透镜520隔开预定距离的位置。作为示例，聚光透镜450以及光接收透镜520之间的间隔距离可以是3.5毫米。作为示例，聚光透镜450的直径(透镜直径)大约以1.6倍大于光接收透镜520的直径。
[0182]聚光透镜450包括形成在一个表面上的凸透镜，并包括形成在另一表面上的凹透镜。聚光透镜450被布置成使得形成有凸透镜的表面面对反射部件420，并且形成有凹透镜的表面面对光接收透镜520。凹透镜可具有比凸透镜的曲率大的曲率。
[0183]具体地，作为示例，聚光透镜450的凸透镜可具有8毫米的直径(透镜直径)。作为示例，聚光透镜450的凸透镜的曲率可以是0.2。
[0184]具体地，作为示例，聚光透镜450的凹透镜可以具有5毫米的直径(透镜直径)。作为示例，聚光透镜450的凹透镜的曲率可以是0.4。
[0185]聚光透镜450可具有与光接收透镜520的折射率大致相似的折射率。作为示例，针对可见光，聚光透镜450的折射率可以是1.8至1.9。
[0186]测量对象物体可被放置在聚光单元40的外壳110的上开口部111的上部上，这与根据第一实施例的聚光单元10相似。
[0187]在上述构造的情况下，在聚光单元40中，来自测量对象物体的散射光或反射光(来自照射区域的照射光)被反射部件420的内表面反射，穿过聚光透镜450，并聚集在光接收透镜520上。反射部件420的形状以及聚光透镜450的透镜特性(曲率、折射率或透镜直径)被设计成使得来自测量对象物体的散射光或反射光(来自照射区域的照射光)聚集在光接收透镜520上。因此，根据第三实施例聚光单元40包括反射部件420以及聚光透镜450，并因此，能够将光有效地聚集到具有更小的大小的光接收透镜520以及光接收面531 上。
[0188]3.2.聚光效果
[0189]将参照图11来说明根据第三实施例的聚光单元30的聚光效果。将基于通过对根据第三实施例的聚光单元40以及具有聚光单元40的图像传感器单元50执行光线追踪模拟而获得的结果来给出聚光单元40的聚光效果的说明。图11是示出通过执行根据第三实施例的聚光单元40中的光线追踪模拟而获得的结果的示意图。在聚光单元40中，虽然由光线追踪获得的结果在不设置反射部件以及准直透镜的情况下与由图5中所示的光线追踪获得的结果在光接收透镜520以及图像传感器530的光接收面531的大小上有所不同，但其与由图5中所示的光线追踪获得的结果大致相似，并因此将省略其说明。
[0190]基于图10中所示的聚光单元40以及图像传感器模块50来准备图11中所示的光线追踪模拟中的计算模型。在图11中，为了便于理解光线追踪的结果，除了聚光单元40以及图像传感器模块50中包含的反射部件120、光照射部件130、聚光透镜450、光接收透镜520以及图像传感器530之外，省略了其他组件的说明。在计算模型中，测量对象物体700被放置在上开口部111的上部。假定测量对象物体700是人体的一部分，并且与该人体的一部分相对应的物理量的值被指定给测量对象物体700以允许表示人体中的光的反射或散射等。在计算模型中，为了更准确地模拟在反射部件420的内表面上的光的反射，将反射部件420的侧壁划分成多个网格，并因此表示出侧壁的弯曲的表面形状。
[0191]在光线追踪模拟中的计算模型中，作为聚光单元40以及图像传感器模块50的具体构造的示例，设定各组件的形状或组件之间的距离以表示上述的[1.3.反射部件的形状]中说明的“在来自测量对象物体700的散射光或反射光从中部或远端的相对近端(例如约一厘米)被施加到光接收透镜520的同时光接收透镜520具有使用来自中部直至远端(例如，约20至30厘米)的光来形成物体图像的规格的构造”。而且，聚光透镜450、光接收透镜520以及图像传感器530的形状以及布置构造是基于在上述项[3.1.聚光单元的构造]中示出的作为具体示例的数值而被确定的。在图11中，反射部件420的形状可以被设计成使得被反射部件420的内表面反射的光在光接收透镜520上的入射角小于光接收透镜520的会聚角。
[0192]参照图11，来自测量对象物体的散射光或反射光被反射部件120的内表面反射，并且大部分的反射光聚集在聚光透镜450上，并且因此，我们发现，入射在光接收透镜520上的光的大部分入射在图像传感器530的光接收面531。换言之，根据第三实施例的聚光单元40包括反射部件420以及聚光透镜450，并且因此，能够在具有更小的大小的光接收透镜520以及光接收面531上有效地聚集光。
[0193]在图11中所示的光线追踪模拟中，我们发现，根据图像传感器530的光接收面531上的光的入射效率的计算结果，与不设置反射部件420以及聚光透镜450的情况相比，入射效率增加了将近两倍。由该结果明显可以看出能够实现根据第三实施例的聚光单元40的聚光效果。
[0194]如上面参照图11所说明，根据第三实施例的聚光单元40的使用能够进一步提高与聚光单元40相连接的光接收单元上的聚光效率。因此，能够提高光接收单元(例如，图像传感器模块50)的光接收面531上的入射效率。因此，例如，改善了由图像传感器530获得的像素信号的S/N比，并且以更高的灵敏度实施了光的检测。
[0195]作为根据第三实施例的聚光单元40的应用示例，可考虑与根据第一实施例的聚光单元10的应用示例相似的用途。换言之，通过图像传感器模块50获得来自人体的一部分(皮肤)的散射光或反射光的光谱(三个光谱值)，并且可以从这三个光谱值估计黑色素的量或血红素的浓度。而且可以基于与估计的黑色素的量或血红素的浓度相关的信息判断对象的兴奋状态等。
[0196]4.变形例
[0197]将说明根据本发明的各个第一、二以及第三实施例的聚光单元10、30及40的变形例。在下面的变形例的说明中，作为示例，将通过选取根据本发明的第一实施例的聚光单元10来给出说明。然而，以下变形例也适用于根据第二及第三实施例的聚光单元30及40。
[0198]4.1.与光接收透镜集成
[0199]将参照图12来说明根据本发明的第一实施例的聚光单元10以及光接收单元被一体地形成的变形例。图12是示出根据本发明的第一实施例的聚光单元的变形例的剖视图，其中，聚光单元与光接收单元被一体地形成。图12示出由y轴以及z轴形成的穿过根据变形例的聚光单元的中心轴c的平面中的剖视图。
[0200]参照图12，根据本变形例的聚光单元60包括外壳610、反射部件120、光照射部件130、光接收透镜220以及图像传感器230。聚光单元60中所包含的反射部件120、光照射部件130、光接收透镜220以及图像传感器230的功能以及构造与上述根据第一实施例的聚光单元10的各个组件相似，并且因此，将省略具体的说明。
[0201]在图12所示的示例中，外壳610具有大致圆筒形形状，并且外壳610的上部的大致中心部具有朝上(z轴的正方向)突起的突起形状。在突起的远端部中设置有将外壳610的内部空间与外部连通的上开口部611。上开口部611被设计成使得上开口部611的大致中心部与中心轴c重合。
[0202]如图12所示，在外壳610内，反射部件120、光照射部件130、光接收透镜220以及图像传感器230被布置成它们的位置关系类似于聚光单元10中的组件之间的位置关系。换言之，在聚光单元60中，聚光单元与光接收单元被一体地形成。
[0203]如上所述，根据光接收透镜220的会聚角来确定反射部件120的形状。因此，例如，当根据第一实施例的聚光单元10被安装在既有的图像传感器模块20中时，提前识别诸如图像传感器模块20的光接收透镜220的会聚角之类的透镜特性，并接着需要将反射部件120的形状设计成与该特性相匹配。
[0204]另一方面，在根据本变形例的聚光单元60中，聚光单元与光接收单元被一体地形成。因此，能够对光接收透镜220的透镜特性以及反射部件120的形状这两者进行设计，这增加了设计的自由度。而且，可以适当地改变光接收透镜220与图像传感器230的光接收面231之间的距离或光接收透镜220与被放置在上开口部611的测量对象物体之间的距离。因此，进一步增加了设计的自由度。
[0205]通过支撑部件等将反射部件120、光照射部件130以及光接收透镜22