CN108732093A - 光学元件、使用光学元件的生物体计测装置及照明装置 - Google Patents

光学元件、使用光学元件的生物体计测装置及照明装置 Download PDF

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Abstract

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。

Description

光学元件、使用光学元件的生物体计测装置及照明装置
技术领域
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。
背景技术
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(Charge Coupled Device)等的光检测器接收。
发明内容
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。
本申请的发明者们在取得如额头、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面上的周边部的光108b的强度与中心部的光108a的强度相比下降。结果，周边区域的生物体信号的S/N虽然通过扩散板改善，但比中心部低。由于周边部的光108b向被检部106斜向入射，所以d越小，该S/N的下降的程度越大。
在d比较大的情况下，例如在d＝300mm的情况下，当被检部106的纵及横的各尺寸分别是100mm，中心部的光108a的光强度是1时，A－A面上的最外周边部的光108b的光强度为0.97。这样，在d较大的情况下，周边部的光108b的光强度的下降较小。在这样的情况下，通过使用扩散板，能够解决周边部的光强度下降的课题。
但是，在d较小的情况下，例如在d＝l00mm的情况下，最外周边部的光108b的光强度下降到0.74。进而，在d＝50mm的情况下，该光强度下降到0.4。这样，可知d越小则周边部的光强度越下降。
接着，如图16B所示，说明用从光源101射出而发散的光108对曲面的被检部106a进行照射的情况。经过被检部106a的中心并与射出光的中心轴垂直的A－A面上的光强度分布与上述图16A的情况相同。但是，由于被检部106a弯曲，所以入射到被检部106a的周边部的光108b的光路长变得更长，被检部106a中的光108的扩散相应地变大。因而，与中心部的光108a的强度相比，弯曲的被检部106a的周边部的光108b的强度进一步下降。结果，存在着表示周边区域的生物体信息的信号的S/N也大幅下降的课题。
进而，生物体信号的S/N的下降的程度根据被检部而不同。例如，手臂或腿的形状接近于圆柱或椭圆柱，额头的曲率在水平方向(X方向)及垂直方向(Y方向)上不同。因此，在将它们作为被检部测量的情况下，周边区域的生物体信号的S/N下降的程度在2个正交方向上不同。被检部的曲率越大，该S/N的下降的程度越大。
本申请的发明者们发现了以上的课题，想到了新的生物体计测装置及光学元件。
本公开包括以下的项目中记载的生物体计测装置及光学元件。
[项目1]
有关本公开的项目1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。
[项目2]
在项目1所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目3]
在项目1或2所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目4]
在项目1或2所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目5]
在项目1～4中任一项所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目6]
在项目1～5中任一项所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目7]
在项目1～6中任一项所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目8]
在项目1～6中任一项所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目9]
在项目1～6中任一项所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目10]
在项目1～9中任一项所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目11]
在项目1～10中任一项所记载的生物体计测装置中，也可以是，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。
[项目12]
在项目1～11中任一项所记载的生物体计测装置中，也可以是，上述射出光作为发散的光向上述至少1个透镜入射。
[项目13]
有关本公开的项目13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。
[项目14]
在项目13所记载的光学元件中，也可以是，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。
[项目15]
在项目13或14所记载的光学元件中，也可以是，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。
[项目16]
在项目13～15中任一项所记载的光学元件中，也可以是，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。
[项目17]
在项目13～16中任一项所记载的光学元件中，也可以是，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；上述凹凸面配置在光从上述至少1个透镜射出的位置。
[项目18]
在项目13～17中任一项所记载的光学元件中，也可以是，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。
[项目19]
在项目13～17中任一项所记载的光学元件中，也可以是，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。
[项目20]
在项目13～17中任一项所记载的光学元件中，也可以是，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。
[项目21]
在项目13～20中任一项所记载的光学元件中，也可以是，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。
[项目22]
有关本公开的项目22的照明装置具备：光源，射出用来照射对象物的射出光；以及光学元件；上述光学元件包括至少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；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。
[项目23]
项目22所述的照明装置，也可以是，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。
在本公开中，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分、或框图的功能块的全部或一部分也可以由包括半导体装置、半导体集成电路(IC)或LSI(large scaleintegration)的一个或多个电子电路执行。LSI或IC既可以集成到一个芯片上，也可以将多个芯片组合而构成。例如，存储元件以外的功能块也可以集成到一个芯片上。这里，称作LSI或IC，但根据集成的程度而叫法变化，也有称作系统LSI、VLSI(very large scaleintegration：超大规模集成电路)或ULSI(ultra large scale integration：特大规模集成电路)的情况。也可以以相同的目的使用在LSI的制造后编程的现场可编程门阵列(FPGA)、或能够进行LSI内部的接合关系的再构成或LSI内部的电路划分的设置的可重构逻辑器件。
进而，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分的功能或操作也可以通过软件处理来执行。在此情况下，将软件记录到一个或多个ROM、光盘、硬盘驱动器等的非暂时性记录媒体中，当软件被处理装置(processor：处理器)执行时，通过处理装置(processor)及周边装置执行由该软件确定的功能。系统或装置也可以具备记录有软件的一个或多个非暂时性记录媒体、处理装置(processor)及需要的硬件设备例如接口。
以下，更具体地说明本公开的实施方式。但是，有将所需以上详细的说明省略的情况。例如，有省略对于已经周知的事项的详细说明及对于实质上相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员的理解变容易。另外，本申请的发明者们为了本领域技术人员充分地理解本公开而提供了附图及以下的说明，并不意味着由它们限定权利要求书所记载的主题。在以下的说明中，对相同或类似的构成要素赋予相同的标号。
以下，参照附图对实施方式进行说明。
(实施方式1)
首先，说明本公开的实施方式1的生物体计测装置及光学元件。
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。
实施方式1的生物体计测装置17具备光源1、光检测器2、控制电路7和光学元件3。光源1射出用来照射被检部6的射出光。光检测器2检测从光源1射出、被被检部6反射的光。光学元件3被配置在光源1及被检部6之间的光路中。光学元件3具有至少1个透镜。控制电路7控制光源1及光检测器2。
本实施方式的控制电路7包括将从光检测器2输出的电信号(以下，简称做信号)处理的信号处理电路30。信号处理电路30基于由光检测器2检测出的表示光的量的信号，生成关于被检部6处的血流的信息。信号处理电路30被连接在光检测器2上而利用。
控制电路7可以是具有例如中央运算处理装置(CPU)等的处理器和存储器的集成电路。控制电路7通过执行例如记录在存储器中的程序，使光源1射出光，与其同步，使光检测器2检测光。
信号处理电路30可以通过例如数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等的可编程逻辑设备(PLD)、或者中央运算处理装置(CPU)或图像处理用运算处理器(GPU)与计算机程序的组合来实现。控制电路7及信号处理电路30既可以是合并的1个电路，也可以是分离的单独的电路。
本实施方式的生物体计测装置17具备控制电路7，但控制电路7也可以是生物体计测装置17的外部的部分。
光源1例如可以是连续地射出脉冲光的激光二极管(Laser Diode(LD))等的激光光源或发光二极管(Light Emitting Diode(LED))。光源1根据来自控制电路7的指示，进行发光的开始及停止及发光功率的变更，大致能够产生任意的脉冲光。
光源1例如射出波长为650nm以上950nm以下的光。该波长范围包含在红色到近红外线的波长范围中。上述的波长范围被称作生物体的窗，通过体内的吸收率较低而被周知。本实施方式的光源1假设射出上述波长范围的光而进行说明，但也可以使用其他波长范围的光。在本说明书中，不仅是可视光，关于红外线也使用“光”的用语。
在本实施方式中，在光源1及光学元件3之间的光路上、与光源1接近的位置，配置有扩散板16。扩散板16将来自光源1的高斯分布的射出光的放射角扩大，变换为例如朗伯分布的光。由扩散板16扩散的光入射到光学元件3中。光学元件3将光8的光强度分布进一步变换，使周边部的光强度变大。用被光学元件3变换后的光，将从光学元件3离开了距离WD的被检部6的表面(A－A面)照射。扩散板16不是必须的构成要素，但通过设置扩散板16，光学元件3的设计及制作变得容易。
也可以将具有扩散板16的光源1和光学元件3用一体化的光源模块4实现。由此，光源1及光学元件3的处置变得更容易。
在以下的说明中，“散射光”包括反射散射光和透过散射光。有将反射散射光简称做“反射光”的情况。
生物体是散射体。在被检物5是生物体的情况下，入射到被检部6中的光8中的一部分的光作为直接反射光向生物体计测装置17返回。其他的光从作为被检部6的表面的皮肤侵入到内部中，一部分在被吸收的同时被扩散，成为内部散射光9。从内部出来的反射散射光11被光检测器2检测到。成为较强的噪声光的直接反射光和具有内部的血流信息的反射散射光11入射到光检测器2中。反射散射光11的光路长比直接反射光的光路长长。因而，反射散射光11向光检测器2的到达时刻比直接反射光向光检测器2的到达时刻晚。通过比直接反射光到达的时刻晚来检测光，能够减少检测信号中包含的直接反射光的成分即噪声光成分，增加反射散射光11的成分的比例。
由于来自生物体内部的反射散射光11是透过了血管等的光，所以包含心跳、血流量、血压及血中氧饱和度等的生物体信息。这些生物体信息可以用在健康诊断或感情的推测等的各种各样的用途中。
图2A是示意地表示本公开的实施方式1的光学元件3的结构的平面图。图2B是图2A的IIB－IIB线剖面图。
本实施方式的光学元件3具有基板13和设在基板13的中央的1个透镜12。该透镜12的形状为，当从作为光轴方向的Z方向观察时是圆形。该透镜12具有相对于作为穿过透镜12的中心的轴的光轴旋转对称的形状。透镜12的厚度沿着作为从透镜12的中心部C朝向外缘部E的方向的“第1方向”变化。透镜12的厚度在中心部C是极小，在中心部C与外缘部E之间的第1部位(以下，有称作“极大部位”的情况)是极大。更具体地讲，在透镜12的中心部C与透镜12的作为外缘部的外周上的多个点中的各个点之间，分别存在透镜12的厚度为极大的第1部位即极大部位。在图2A中，表示了将这些第1部位相连的轨迹14。在本实施方式中，该轨迹14是圆形。透镜12的厚度如图2B所示，从透镜12的中心部C朝向极大部位单调地增加，从极大部位朝向外缘部E单调地减小。
在本实施方式中，透镜12的厚度根据距中心部C的距离而变化。也可以代替透镜12的厚度而使透镜12的折射率以同样的方式变化，或除了透镜12的厚度以外还使透镜12的折射率以同样的方式变化。即，只要光学元件3的透镜12的厚度及折射率的至少一方沿着从透镜12的中心部C朝向外缘部E的方向变化就可以。设计透镜12，以使透镜12的厚度及折射率的至少一方在中心部C是极小，在中心部C与外缘部E之间的第1部位为极大。通过使用这样的透镜12，能够在周边部聚集许多的光。
中心部C在本实施方式中与光轴中心一致，来自光源1的射出光的中心轴与该光轴中心一致。因此，在本实施方式中，有时将中心部C称作光轴中心。透镜12的厚度为极小的部位也可以不与光轴中心严格地一致。只要厚度或折射率在光轴中心的附近的点是极小、厚度或折射率在比该点靠外侧的某点是极大就可以。在本说明书中，“中心部”的用语是指光轴中心及其周围的具有稍稍的宽度的区域内的点。
基板13及透镜12可以使用相同的材料，例如环烯(cycloolefin)树脂(例如，注册商标“ゼオネックス”(日本ゼオン株式会社制))制作。基板13及透镜12也可以由相互不同的材料构成。
基板13及透镜12可以有对于来自光源1的光实质上透明的材料构成。在基板13及透镜12中，可以使用环烯树脂以外的树脂，例如聚碳酸酯、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯树脂)、降冰片烯(norbornene)树脂(例如，注册商标“アートン”(JSR株式会社制))或玻璃等。通过使用树脂，能够容易地将基板13及透镜12用相同的材料一体成形。
可以将光学元件3或透镜12的形状用表示透镜12的各点处的厚度与中心部C处的透镜12的厚度的差的下沉(Sag)量的分布来表示。本实施方式的光学元件3的下沉量在作为光轴中心的中心部C具有极小值，在中心部C以外的部位具有极大值。该极大值也是最大值。光学元件3的透镜12具有以作为光轴中心的中心部C为轴的旋转对称的构造。在将在透镜12中将相同厚度的部位相连的轨迹投影到XY面上的情况下，其轨迹为以中心部C为中心的同心圆。
以下，说明本实施方式的光学元件3的物理性的作用。设光学元件3的透镜12的有效直径为a。透镜12的中心部附近具有凹透镜的形状，透镜12的周边部具有凸透镜的形状。由此，光学元件3使从光源1射出的光中的入射到中心部附近的光向周边部分散，并使入射到周边部的光聚束。即，光学元件3发挥功能，以使得在被检部6存在的A－A面上，使光8的强度在周边部比中心部附近大。
图3是表示本公开的实施方式1的光学元件3的下沉量与距光轴中心的半径r的关系的一例的曲线图。下沉量在中心部C取极小值，在周边部取极大值。在该例中，极大值与最大值一致。
本申请的发明者们发现，能够将具有这样的下沉量分布的光学元件3作为偶次项非球面透镜处置。进而，本申请的发明者们发现，当设光学元件3的距作为光轴中心的中心部C的距离为r，设正实数为α1，设负实数为α2时，下沉量可以用包括α1r2+α2r4的项的r的函数表示。这里，|α1|>|α2|。如果使用xy坐标记载，则由于是r2＝x2+y2，所以上述下沉量用包括α1(x2+y2)+α2(x2+y2)2＝α1x2+α2x4+α1y2+α2y4+2α2x2y2的项的x及y的函数表示。
另外，也可以采用将光学元件3作为偶次项非球面透镜以外的透镜处置的设计方法。例如，也可以采用奇次项非球面、超环(toroidal)面或泽尼克(Zernike)标准下沉面那样的折射光学元件的设计方法。进而，也可以采用全息面或格栅面等的衍射光学元件的设计方法。不论用怎样的方法设计，光学元件3都只要在透镜12的中心部C及周边区域中分别具有凹透镜及凸透镜那样的形状或功能就可以。如果这样设计，则光学元件3发挥使光8的强度分布在周边部变大这一与本实施方式的效果同等的效果。
作为一例，设光学元件3与被检部6的距离WD为100mm，设从扩散板16的表面到光学元件3的距离为2mm，设基板13的厚度为3mm，设被检部6的X方向及Y方向上的各自的尺寸为100mm，设透镜12的有效直径a为4.24mm。此时，α1＝0.01，α2＝－0.0025，透镜12的下沉量由包括α1r2+α2r4的项的r的函数、在此情况下例如由α1r2+α2r4表示。当r＝1.41mm时，下沉量为极大值(最大值)10.1μm。
图4是表示本公开的实施方式1的从生物体计测装置17向被检部6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3的情况下的射出光的垂直于光轴的平面中的强度分布(点线)的图。
如在图4中用点线表示那样，在没有光学元件3的情况下，成为周边部的光强度下降的朗伯分布的光强度分布。在此情况下，入射到A－A面中的光的强度的最大值与最小值的差Δd1较大。相对于此，如实线所示，在使用光学元件3的情况下，入射到A－A面中的光的强度的最大值与最小值的差Δd2变小。即，Δd2<Δd1成立。通过使用光学元件3，能够使周边部的光强度提高，使被检部6中的光强度分布接近于均匀的分布。因而，能够使来自被检部6的周边区域的反射散射光11的检测信号的S/N提高。
接着，说明本公开的实施方式1的变形例的生物体计测装置及光学元件。
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距光轴中心的半径r的关系的曲线图。
与上述实施方式1的生物体计测装置不同的点在于，具有在光源1及光学元件3之间的光路中没有配置扩散板16、光学元件3还兼有扩散板的作用的构造。光源1及光学元件3被作为光源模块4一体化。
光学元件3将来自光源1的高斯分布的光8用光学元件3变换，以使周边部的光的强度增加。用被变换后的光8将A－A面上的被检部6照射。在此情况下，追加实数α3，可知下沉量由包括α1r2+α2r4+α3r6的项的r的函数表示。
作为一例，设光学元件3与被检部6的距离WD为100mm，设基板13的厚度为3mm，设被检部6的X方向及Y方向上的各自的尺寸为100mm，设透镜12的有效直径a为4.24mm。此时，设α1＝0.13，α2＝－0.018，α3＝0.004，透镜12的下沉量由包括α1r2+α2r4+α3r6的项的r的函数来表示，在此情况下例如由α1r2+α2r4+α3r6表示。r＝2.05mm时，下沉量成为极大值(最大值)258μm。
在该变形例中，光学元件3还兼有扩散板的作用。因此，与实施方式1的光学元件相比，|α1|、|α2|及最大下沉量变大。在该例中，是|α1|>|α2|>|α3|。
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17向被检部6的射出光的强度分布(实线)、和没有光学元件3的情况下的射出光的强度分布(点线)的图。
如在图6中用点线表示那样，在没有光学元件3的情况下，成为周边部的光强度下降的朗伯分布的光强度分布。在此情况下，入射到A－A面中的光的强度的最大值与最小值的差Δd1较大。相对于此，如实线所示，在使用变形例的光学元件3的情况下，入射到A－A面中的光的强度的最大值与最小值的差Δd2大幅地变小(Δd2<Δd1)，能够改善周边部的光强度。因而，在该变形例中，也能够使来自被检部6的周边区域的反射散射光11的检测信号的S/N提高。
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3的结构的平面图。图7B是图7A的VII－VII线剖面图。
光学元件3具有包括沿着与从光源1射出的光的中心轴交叉的平面2维地排列的多个透镜的透镜阵列15。各透镜的厚度及折射率的至少一方在各透镜的中心部C是极小，在中心部C与各透镜的外缘部E之间的部位是极大。
以下，说明各透镜的厚度对应于距中心的距离而变化的例子，但也可以是各透镜的折射率对应于距中心的距离而变化的结构。
该变形例的光学元件3具有基板13和配置在基板13上的透镜阵列15。透镜阵列15包括在X方向及Y方向上排列的多个透镜。在图7A的例子中，透镜阵列15包括以4行4列排列的16个透镜，但透镜的个数及排列方式也可以任意决定。
各透镜的下沉量在作为光轴中心的中心部C具有极小值，在其以外的部位具有极大值。在该例中，将各透镜的下沉量为极大的部位相连的轨迹14的形状是圆。与实施方式1的光学元件3不同的点在于，不是单一的透镜，而是使用透镜阵列15。由此，作为光学元件3的排列方向的X及Y方向上的对位的宽容度提高。各透镜的下沉量与图2A及图2B的例子同样，由包括α1r2+α2r4的项的r的函数表示。这里，|α1|>|α2|。光学元件3的各透镜在中心部C及周边区域分别具有凹及凸透镜的形状。
在本变形例中，构成阵列的各透镜的构造全部相同。但是，并不一定需要全部的透镜具有相同的构造。也可以匹配于来自光源1的光的分布而变更透镜阵列的构造。
(实施方式2)
接着，说明本公开的实施方式2的生物体计测装置。在以下的说明中，以与上述实施方式1的生物体计测装置不同的点为中心进行说明。
图8A及图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概略图。图8A表示从X方向看到的生物体计测装置的结构。图8B表示从Y方向看到的生物体计测装置的结构。光源1及光学元件3a被作为光源模块4a一体化。
本实施方式的被检物5a例如是手臂或腿等的具有用椭圆柱近似的形状的生物体的部位。如图8A所示，被检部6的YZ截面弯曲，其曲率比较大。相对于此，如图8B所示，被检部6的XZ截面不弯曲。
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。
在被检部6的曲率在X方向及Y方向上不同的情况下，只要关于各个方向求出最优的下沉量的分布并将它们合成，就能够设计最优的光学元件3a。在这样求出的下沉量的分布中，可知将下沉量具有相同的值的部位相连的轨迹为同心椭圆。
在本实施方式中，光学元件3a的透镜12a的下沉量也在作为光轴中心的中心部C具有极小值，在其以外的部位具有极大值。将透镜12a的下沉量的极大部位相连的轨迹14a的形状近似地是在X方向上具有长轴、在Y方向上具有短轴的椭圆。可知通过使用在Y方向上具有短轴的透镜12a，得到A－A面上的光8的强度在Y方向的周边部比X方向的周边部大的效果。
图10是表示本公开的实施方式2的透镜12a的X方向及Y方向的各自的下沉量的分布的曲线图。
本申请的发明者们发现，当以元件的光轴中心为原点，设正实数为α1x及α1y，设负实数为α2x及α2y时，光学元件3a的下沉量可以由包括α1xx2+α2xx4+α1yy2+α2yy4的项的x及y的函数表示。
作为一例，设光学元件3与被检部6的中央部分的距离WD为100mm，设从扩散板16的表面到光学元件3的距离为2mm，设基板13的厚度为3mm，设被检部6的X方向及Y方向上的各自的尺寸为100mm，设透镜12的有效直径a为4.24mm。此时，为α1y＝0.13，α2y＝－0.004，关于Y方向，下沉量由包含α1yy2+α2yy4的项的y的函数来表示，在此情况下例如由α1yy2+α2yy4表示。当y＝l.28mm时，下沉量为极大值(最大值)10.6μm。关于X方向，为α1x＝0.01，α2x＝－0.0025，下沉量由包含α1xx2+α2xx4的项的x的函数来表示，在此情况下例如由α1xx2+α2xx4表示。当x＝l.41mm时，下沉量为极大值(最大值)10.6μm。
因而，轨迹14a的形状近似地是在X方向上具有长轴的椭圆。该例中的离心率是e＝0.43。另外，如果设椭圆的长轴方向及短轴方向上的尺寸分别为Sx及Sy，则离心率由e＝(1－(Sy/Sx)2)0.5定义。
图11是表示本公开的实施方式2的从生物体计测装置17a向被检部6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。
如在图11中用点线表示那样，在没有光学元件3的情况下，成为周边部的光强度下降的光强度分布。最大值及最小值的光强度差较大。但是，如用单点划线及实线表示那样，通过使用光学元件3，能够使周边部的光强度提高，使被检部6中的光强度分布更接近于均匀的分布。因而，能够使来自被检部6的周边区域的反射散射光11的检测信号的S/N提高。
此外，将透镜12a的下沉量的极大部位相连的轨迹14a的形状并不限定于椭圆。
图12是示意地表示本公开的实施方式2的光学元件的另一种结构的平面图。在图12的例子中，将透镜12a的下沉量的极大部位相连的轨迹14a的形状是有圆角的菱形。这样的形状能够以数式导出。即，光学元件3a的下沉量由包括α1xx2+α2xx4+α1yy2+α2yy4的项的x及y的函数表示。根据该函数，正确地导出轨迹14a，其形状在上述所示那样的能够用椭圆近似的情况以外，根据条件，例如有时也为菱形、或4个尖角较圆那样的有圆角的菱形。
接着，说明本公开的实施方式2的变形例的生物体计测装置及光学元件。
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。
本变形例的光学元件3a具有基板13和配置在基板13上的透镜阵列15a。各透镜的下沉量在作为光轴中心的中心部C具有极小值，在其以外的部位具有极大值。在各透镜中，将极大部位相连的轨迹14a的形状是椭圆。与实施方式2的光学元件3a不同的点在于，不是单一的透镜，而是使用包括多个透镜的透镜阵列15a。通过将光学元件3构成为阵列，X方向及Y方向上的光学元件3a的对位的宽容度提高。各透镜的下沉量同样由包括α1xx2+α2xx4+α1yy2+α2yy4的项的x及y的函数表示。这里，|α1x|>|α2x|，并且|α1y|>|α2y|。光学元件3a在各透镜的中心部C附近及周边区域分别具有凹透镜及凸透镜状的形状。
另外，构成阵列的各透镜的构造不需要全部相同。也可以匹配于来自光源1的光的分布来变更各透镜的构造。此外，将极大部位相连的轨迹14a的形状并不限定于椭圆。轨迹14、14a的形状例如也可以是菱形或4个角有圆度的菱形。
(实施方式3)
接着，说明本公开的实施方式3的生物体计测装置。以与上述实施方式2的生物体计测装置不同的点为中心进行说明。
图14A至图14C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概略图。图14A表示从X方向(侧方)观察生物体计测装置时的结构。图14B表示从Y方向(上方)观察生物体计测装置时的结构。图14C是从Z方向(正面方向)观察生物体计测装置时的图。
实施方式3的生物体计测装置17b例如是以非接触方式计测脑功能的装置。光检测器2是具有电子快门功能的图像传感器。扩散板16将从光源1射出的高斯分布的发散光变换为例如朗伯分布。光学元件3b使变换后的该光的周边部的强度分布变大。用透过了光学元件3b的光8照射被检者5b的被检部6。本实施方式的被检部6是额头。设被检部6的X方向上的尺寸为W，设Y方向上的尺寸为h。光8也可以是连续光，但在本实施方式中是脉冲光。光源1对应于光检测器2的感度而反复射出脉冲光。脉冲宽度例如是0.1ns以上1μs以下，在一例中是11ns。光源1及光学元件3b被作为光源模块4b一体化。
在作为被检部6的额头的内部，从表面侧起依次存在头皮(厚度约3至6mm)、头盖骨(厚度约5至10mm)、脑脊髄液层(厚度约2mm)及脑组织。括弧内的厚度的范围表示个人差异。被朝向被检部6射出的光8中的一部分的光作为直接反射光向生物体计测装置17b返回。其他的光成为从被检部6的表面侵入到内部中的内部散射光9。内部散射光9的一部分被吸收，另一部分被扩散而从被检部6的表面出来。侵入到被检部6的内部中的内部散射光9包含距表面从深度10到18mm左右的脑血流的信息。从被检部6出来的内部散射光9作为来自内部的反射散射光11向生物体计测装置17b返回。成为较强的噪声光的直接反射光和具有脑血流的信息的反射散射光11入射到光检测器2中。反射散射光11的光路长比直接反射光的光路长更长。因而，反射散射光11向光检测器2的到达时刻比直接反射光向光检测器2的到达时刻晚。通过使用图像传感器的电子快门功能晚于直接反射光的到达时刻来检测光，能够减少噪声光，改善关于脑血流的信号的S/N。
光源1是射出至少2个波长的光的多波长光源。光源1按照来自控制电路7的指令，按照每个波长分别射出作为脉冲光的光8。
光源1例如具有在封装内内置有多个激光芯片的构造。使用的波长例如可以是750nm及850nm的2个波长。氧化血红蛋白及还原血红蛋白的光的吸收率例如在750nm及850nm的波长下不同。因此，通过将使用这2个波长分别得到的2个电信号组合而运算，能够测量被检部6中的氧化血红蛋白及还原血红蛋白的比例等的关于脑血流的信息。该运算由信号处理电路30(参照图1)执行。
当被检部6是生物体的头部的额头区域时，能够测量额叶中的脑血流的变化量、或氧化血红蛋白浓度及还原血红蛋白浓度的变化量等。基于这些信息，能够进行感情等的信息的感测。例如，在注意力集中状态下，发生脑血流量的增加及氧化血红蛋白量的增加等。信号处理电路30检测例如脑血流量的增加或氧化血红蛋白量的增加，由此能够推测被检者的集中度或感情。
能够进行各种各样的波长的组合。关于波长为805nm的光，氧化血红蛋白及还原血红蛋白的吸收量相等。因而，在将不到805nm的波长的光与比805nm长的波长的光组合的情况下，能够取得氧化血红蛋白及还原血红蛋白的各自的信息。进而，也可以除了这2个波长以外，还使用805nm的波长的3个波长的光。在使用3个波长的光的情况下，虽然需要3个激光芯片，但由于还能得到第3个波长的信息，所以通过利用该信息，运算能够变得容易。
光源1也可以是并列有多个光源封装的构造。在各光源封装内，内置有1个激光芯片。在此情况下，也可以按照每个光源封装，来设置光学元件3b及扩散板16。
当设作为被检部6的额头的X方向上的尺寸为W，设Y方向上的尺寸为h时，这些尺寸虽然也有个人差异，但例如是W＝100mm及h＝50mm左右。根据图14A及14B可知，X方向上的额头的曲率比Y方向上的额头的曲率大。设从光学元件3b的表面到被检部6的、沿着射出光的中心轴10的距离为WD。设从光学元件3b的表面到被光8照射的被检部6的X方向上的周边部的距离为WD2。设到被照射的被检部6的Y方向上的周边部的距离为WD1。在被检部6是额头的情况下，为WD2>WD1。通过额头的弯曲，在光8的周边部，光路长伸长，光强度下降。因而，关于X方向，与Y方向相比，有被检部6的周边部的光强度变小的趋向。
本申请的发明者们发现了被检部6是额头的情况下的上述光强度分布的特性，研究了适合于该特性的光学元件3b的结构。结果想到了使用以下这样的光学元件3b：具有能够用在X方向上具有短轴的椭圆来近似的形状，下沉量在作为光轴中心的中心部C具有极小值，在其以外的部位具有极大值，将下沉量的极大部位相连的轨迹14a的形状能够用椭圆近似。通过使被检部6的曲率较大的方向(图中X方向)与椭圆的短轴方向一致，能够使被检部6上的照度分布更接近于均匀。
在被检部6是额头的情况下，虽然也根据个人差异而不同，但可知只要使用上述椭圆的离心率e满足0<e<0.6的透镜就可以。
在本实施方式中，光学元件3b也可以具有透镜阵列。各透镜的下沉量在作为光轴中心的中心部C具有极小值，在作为光轴中心的中心部C以外的部位具有极大值。将极大部位相连的轨迹14a的形状可以用椭圆近似。
此外，将极大部位相连的轨迹14a的形状并不限定于椭圆。光学元件3a的下沉量由包括α1xx2+α2xx4+α1yy2+α2yy4的项的x及y的函数表示的情况下的轨迹14a的正确的形状能够以数式导出。轨迹14a的形状除了上述所述那样的能够用椭圆近似的情况以外，根据条件，例如也有为菱形或4个角有圆度的菱形的情况。
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。
与上述实施方式的光学元件不同的点是，光学元件3b的透镜12b的厚度在与X方向及透镜12b的厚度方向的两者正交的Y方向上实质上是一定的。
本变形例的光学元件3b使X方向上的光的强度分布在周边部变大。光学元件3b不使Y方向上的光强度分布变化。
如图15B所示，透镜12b的与XZ面平行的截面在中心部附近具有凹透镜的形状，在周边区域具有凸透镜的形状。光学元件3b仅关于X方向使从光源1射出的光中的中心部的光向周边部分散，并使周边部的光聚束。即，光学元件3b发挥这样的功能，使得在被检部6存在的A－A面上光8的强度分布在周边部变大。虽然没有图示，但透镜12b的与YZ面平行的截面具有厚度均匀的形状。因此，将连结透镜12b的中心部C与外周的各点的线上的极大部位相连的轨迹14b的形状是直线。
这样的光学元件3b的透镜12b的下沉量，如果以作为光轴中心的中心部C为原点，设正实数为α1x，设负实数为α2x，则由包括α1xx2+α2xx4的x的函数表示。通过使用这样的光学元件3b，也能够构成适合于被检部6是额头的情况的生物体计测装置。
在本变形例的生物体计测装置中，通过使提高X方向上的周边部的光强度的光学元件3b与额头的曲率较大的横向一致，能得到使周边区域的生物体信号的S/N的下降减少的效果。
在实施方式1至3及其变形例中，主要使用透镜的厚度不均匀的光学元件。如果代替透镜的厚度不均匀而使用透镜的折射率不均匀的光学元件，或者除了透镜的厚度不均匀之外使用透镜的折射率也不均匀的光学元件，也能够得到同样的效果。
本公开并不限定于上述实施方式。将各个实施方式的生物体计测装置的结构组合的生物体计测装置也包含在本公开中，能够起到同样的效果。
标号说明
1 光源
2 光检测器
3 光学元件
4 光源模块
5 被检物
6 被检部
7 控制电路
8 光
9 内部散射光
10 光轴
11 反射散射光
12 透镜
13 基板
14 轨迹
15 透镜阵列
16 扩散板
17 生物体计测装置

Claims (23)

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。
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所述的生物体计测装置，其特征在于，
上述射出光作为发散的光向上述至少1个透镜入射。
13.一种光学元件，其特征在于，
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。
14.如权利要求13所述的光学元件，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。
15.如权利要求13所述的光学元件，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。
16.如权利要求13所述的光学元件，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。
17.如权利要求13所述的光学元件，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；
上述凹凸面配置在光从上述至少1个透镜射出的位置。
18.如权利要求13所述的光学元件置，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。
19.如权利要求13所述的光学元件，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。
20.如权利要求13所述的光学元件，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。
21.如权利要求13所述的光学元件，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。
22.一种照明装置，其特征在于，
具备：
光源，射出用来照射对象物的射出光；以及
光学元件；
上述光学元件包括至少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；
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。
23.如权利要求22所述的照明装置，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。
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