光学元件、使用光学元件的生物体计测装置及照明装置制造方法及图纸

生物体计测装置具备：光源，射出用来照射被检部的射出光；光检测器，检测起因于上述射出光的照射而从上述被检部返回的光；以及光学元件，配置在上述光源及上述被检部之间的光路中，包括至少1个透镜；上述至少1个透镜的厚度及折射率中的至少一方的值沿着从上述至少1个透镜的中心部朝向外缘部的第1方向变化；上述至少一方的值在上述中心部为极小，在上述中心部与上述外缘部之间的第1部位为极大。

Optical element, biological measuring device and lighting device using optical element

The biometrics measuring device is provided with: a light source, which emits the emitted light used to irradiate the detected part; a light detector, which detects the light returned from the above-mentioned detected part due to the irradiation of the above-mentioned emitted light; and an optical element, which is arranged in the light source and the light path between the above-mentioned detected parts, including at least one lens; and at least one lens. The value of at least one of the thickness and refractive index varies in the first direction from the center of at least one lens to the outer edge; the value of at least one of the above-mentioned lenses is minimal at the center and maximal at the first position between the center and the outer edge.

【技术实现步骤摘要】
光学元件、使用光学元件的生物体计测装置及照明装置
本申请涉及光学元件、使用光学元件的生物体计测装置及照明装置。
技术介绍
用光照射生物体，通过检测从生物体的内部返回来的反射散射光而能够非接触地得到生物体的有用的信息的生物体计测装置被广泛地使用。照射光在经由皮肤侵入到生物体的内部中之后，透过血管等的内部组织而作为散射光出来。因此，散射光包含心跳、血流量、血压及血中氧饱和度等的生物体信息。通过由生物体计测装置检测该散射光，例如能够得到脉搏、血流及氧饱和度等的信息。这些信息可以用于健康诊断等。日本特开2003－337102号公报公开了一种非侵入性地计测脑活动等的表示生物体的功能的生物体活动的生物体活动计测装置。该计测装置具备生成红外光的光源部、检测来自人体的红外光的光检测部和控制光向人体的照射位置的光学系统。该计测装置用近红外光照射人的额头的大致整体，将反射散射光使用CCD(ChargeCoupledDevice)等的光检测器接收。
技术实现思路
有关本公开的一技术方案的生物体计测装置具备：光源，射出用来照射被检部的射出光；光检测器，检测起因于上述射出光的照射而从上述被检部返回的光；以及光学元件，配置在上述光源及上述被检部之间的光路中，包括至少1个透镜。上述至少1个透镜的厚度及折射率中的至少一方的值，沿着从上述至少1个透镜的包括中心的部分即中心部朝向外缘部的第1方向变化；上述至少一方的值在上述中心部为极小，在上述中心部与上述外缘部之间的第1部位为极大。有关本公开的一技术方案的光学元件包括至少1个透镜。上述至少1个透镜的厚度及折射率中的至少一方的值，沿着从上述至少1个透镜的包括中心的部分即中心部朝向外缘部的第1方向变化；上述至少一方的值在上述中心部为极小，在上述中心部与上述外缘部之间的第1部位为极大。附图说明图1是用来说明本公开的实施方式1的生物体计测装置的结构和生物体信息的计测的概略图。图2A是示意地表示本公开的实施方式1的光学元件的结构的平面图。图2B是图2A的IIB－IIB线剖面图。图3是表示本公开的实施方式1的光学元件的下沉量与从光轴中心的半径的关系的曲线图。图4是表示本公开的实施方式1的从生物体计测装置向被检部的射出光的垂直于光轴的平面中的强度分布(实线)和没有光学元件的情况下的射出光的垂直于光轴的平面中的强度分布(虚线)的图。图5是表示本公开的实施方式1的变形例的光学元件的下沉量与从光轴中心的半径的关系的曲线图。图6是表示本公开的实施方式1的变形例的从生物体计测装置向被检部的射出光的强度分布(实线)和没有光学元件的情况下的射出光的强度分布(点线)的图。图7A是示意地表示本公开的实施方式1的另一变形例的光学元件的结构的平面图。图7B是图7A的VIIB－VIIB线剖面图。图8A是用来说明本公开的实施方式2的生物体计测装置的结构和生物体信息的计测的图。图8B是用来说明本公开的实施方式2的生物体计测装置的结构和生物体信息的计测的另一图。图9A是示意地表示本公开的实施方式2的光学元件的结构的平面图。图9B是图9A的IXB－IXB线剖面图。图9C是图9A的IXC－IXC线剖面图。图10是表示本公开的实施方式2的透镜的X方向及Y方向的各自的下沉量的分布的曲线图。图11是表示本公开的实施方式2的从生物体计测装置向被检部的射出光的垂直于光轴的平面中的X方向的强度分布(单点划线)及Y方向的强度分布(实线)、和没有光学元件的情况下的射出光的垂直于光轴的平面中的射出光的强度分布(点线)的图。图12是示意地表示本公开的实施方式2的光学元件的另一结构的平面图。图13A是示意地表示本公开的实施方式2的变形例的光学元件的结构的平面图。图13B是图13A的XIIIB－XIIIB线剖面图。图14A是用来说明本公开的实施方式3的生物体计测装置的结构和生物体信息的计测的图。图14B是用来说明本公开的实施方式3的生物体计测装置的结构和生物体信息的计测的另一图。图14C是用来说明本公开的实施方式3的被检部的图。图15A是示意地表示本公开的实施方式3的变形例的光学元件的结构的平面图。图15B是图15A的XVB－XVB线剖面图。图16A是表示有关比较例的生物体计测装置将具有平面性的表面的被检部用来自光源的光照射的状况的示意图。图16B是表示有关比较例的生物体计测装置将额头、手臂或脚那样的具有曲面性的表面的被检部用来自光源的光照射的状况的示意图。具体实施方式在说明本公开的实施方式之前，说明作为本公开的基础的认识。本申请的专利技术者们在取得如额头、手臂或脚那样具有不平坦的表面的被检部的生物体信息的情况下，发现了在被检部的周边区域中，由于与中心区域相比照射光的强度较低所以S/N下降的课题。以下，说明该课题。图16A是表示有关比较例的生物体计测装置将具有平面性的表面的被检部用来自光源101的光照射的状况的示意图。图16B是表示有关比较例的生物体计测装置将额头、手臂或脚那样的具有曲面性的表面的被检部用来自光源101的光照射的状况的示意图。在以下的说明中，使用在图16A及图16B中表示的XYZ坐标。X、Y、Z方向相互正交。图16A及图16B中的生物体计测装置接近于作为生物体的被检物105、或者被检物105a的被检部106或被检部106a而配置。从光源101到被检部106或被检部106的中心的距离d较短，从光源101射出的大致全部的光到达被检部106或被检部106a。生物体计测装置也具备光检测器及控制电路等的构成要素，但它们的图示被省略。首先，参照图16A，说明用从光源101射出而发散的光108将平面性的被检部106照射的情况。这里，将与从光源101射出的光的中心轴垂直、被检部106的表面位于的平面称作A－A面。从激光器及LED等的通常的光源101射出的光108是具有高斯分布的高斯束。在高斯束中，中心部的光108a具有较强的光强度，周边部的光108b具有较弱的光强度。因而，在A－A面上形成的光斑点中，中心部的光强度较高，随着从中心部远离而光强度下降。与图16A的情况不同，在从光源101到被检部106的距离d充分大的情况下，将被检部106用高斯分布的中心部的光108a照射。因此，被检部106上的光强度分布成为大致均匀。结果，检测到的生物体信号的S/N在被检部106区域内成为大致相同。但是，在此情况下，从光源101射出的光108中的周边部的光108b由于入射到被检部106的外侧，所以没有被用于生物体信息的取得。这样，如果距离d较大则有光利用效率变低的课题。另一方面，如图16A所示，在d较小的情况下，高斯分布的周边的光108b也入射到被检部106。因此，光利用效率提高。但是，周边部的光108b的光强度比中心部的光108a的光强度低。有照射被检部106的光108的强度越小、检测到的生物体信号的S/N越下降的趋势。因而，周边区域的生物体信号的S/N相比中心部下降。接着，说明在光源101及被检部106之间的光路上的接近于光源101的位置处配置扩散板、将光108变换为朗伯(Lambertian)分布的例子。朗伯分布的光108的放射角较宽，该放射角的半值全宽是120°。当d较小时，周边部的光108b向被检部106斜向入射。由于周边部的光108b的光路长延长，所以A－A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物体计测装置，其特征在于，具备：光源，射出用来照射被检部的射出光；光检测器，检测起因于上述射出光的照射而从上述被检部返回的光；以及光学元件，配置在上述光源及上述被检部之间的光路中，包括至少1个透镜；上述至少1个透镜的厚度及折射率中的至少一方的值，沿着从上述至少1个透镜的包括中心的部分即中心部朝向外缘部的第1方向变化；上述至少一方的值在上述中心部为极小，在上述中心部与上述外缘部之间的第1部位为极大。

【技术特征摘要】
2017.04.24 JP 2017-0850911.一种生物体计测装置，其特征在于，具备：光源，射出用来照射被检部的射出光；光检测器，检测起因于上述射出光的照射而从上述被检部返回的光；以及光学元件，配置在上述光源及上述被检部之间的光路中，包括至少1个透镜；上述至少1个透镜的厚度及折射率中的至少一方的值，沿着从上述至少1个透镜的包括中心的部分即中心部朝向外缘部的第1方向变化；上述至少一方的值在上述中心部为极小，在上述中心部与上述外缘部之间的第1部位为极大。2.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，上述至少一方的值从上述中心部朝向上述第1部位单调地增加，从上述第1部位朝向上述外缘部单调地减小。3.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，在上述至少1个透镜中存在多个第1部位，上述多个第1部位分别是上述第1部位；在上述中心部与上述外缘部上的多个点中的每个点之间，存在上述多个第1部位中的1个；将上述多个第1部位相连的轨迹是圆、椭圆及菱形中的某个形状。4.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，上述至少一方的值在与上述第1方向及上述至少1个透镜的厚度方向两者正交的第2方向上是一定的。5.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，上述至少1个透镜包括在上述中心部为凹、在上述第1部位为凸的凹凸面；从上述光源入射到上述至少1个透镜中的上述射出光从上述凹凸面射出。6.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，还具备配置在上述光源与上述光学元件之间的光路中的扩散板。7.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，上述至少1个透镜具有相对于穿过上述中心的轴旋转对称的形状；在设正实数为α1，设负实数为α2时，表示从上述中心沿着垂直于上述轴的面的距离为r的位置处的上述至少1个透镜的厚度与上述中心处的上述至少1个透镜的厚度之差的下沉量，用包括α1r2+α2r4的项的r的函数表示。8.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，在设正实数为α1x及α1y，设负实数为α2x及α2y时，表示距上述中心在上述第1方向上的距离为x且在与上述第1方向及上述至少1个透镜的厚度方向两者正交的第2方向上的距离为y的位置处的上述至少1个透镜的厚度、与上述中心处的上述至少1个透镜的厚度之差的下沉量，由包括α1xx2+α1yy2+α2xx4+α2yy4的项的x及y的函数表示。9.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，在设正实数为α1x及α1y，设负实数为α2x及α2y时，表示距上述中心在上述第1方向上的距离为x且在与上述第1方向及上述至少1个透镜的厚度方向两者正交的第2方向上的距离为y的位置处的上述至少1个透镜的厚度、与上述中心处的上述至少1个透镜的厚度之差的下沉量，由包括α1xx2+α2xx4的项的x的函数、或包括α1yy2+α2yy4的项的y的函数表示。10.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，上述至少1个透镜包括沿着与上述射出光的中心轴交叉的平面二维地排列的多个透镜；上述多个透镜的各自的厚度及折射率中的至少一方的值，沿着从上述多个透镜各自的中心部朝向外缘部的方向变化；上述多个透镜的各自的厚度及折射率中的上述至少一方的值在上述中心部为极小，在上述中心部与上述外缘部之间的部位为极大。11.如权利要求1所述的生物体计测装置，其特征在于，还具备控制电路；上述控制电路，控制上述光源及上述光检测器，并且基于由上述光检测器检测出的表示上述光的量的信号，生成关于上述被检部的血流的信息。12.如权利要求1所述的生物体...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐野照弘，安藤贵真，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP